精品解析：北京市中国人民大学附属中学2024-2025学年高三下学期5月月考物理试卷

人大附中2025届高三自主复习物理练习二 本试卷共8页，100分。考试时长90分钟。 第一部分 本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。 1. 下列关于光现象说法正确的有（　　） ①雨后公路积水表面漂浮的油膜看起来是彩色的，这和棱镜的色散现象原理相同 ②玻璃中的气泡看起来格外明亮是光的折射现象 ③剃须刀片影子边缘模糊不清，这是光的双缝干涉现象 ④光导纤维外套材料的折射率比内芯材料的折射率小，这和内窥镜一样利用了全反射原理 ⑤拍摄玻璃橱窗内的物品时往往在镜头前加增透膜以防止或减弱反光 ⑥戴上特制眼镜看3D电影有立体感是利用了光的偏振原理，该现象说明光是一种横波 ⑦激光相干性好，平行度高，故可利用这个特点切割材料、激光焊接 ⑧光既具有波动性，又具有粒子性。衍射、干涉说明光的波动性；光电效应、泊松亮斑说明光的粒子性 ⑨彩超通过比较反射波相对入射波频率的变化可测出人体血液流动的速度，这利用了多普勒效应 A. ①③⑦ B. ④⑥⑨ C. ②⑤⑧ D. ③⑥⑧ 【答案】B 【解析】 【详解】①油膜彩色是光的干涉现象，而棱镜色散是折射导致，原理不同，故①错误； ②气泡明亮是因全反射，非折射，故②错误； ③影子模糊是衍射现象，非双缝干涉，故③错误； ④光导纤维外套折射率小，利用全反射，正确； ⑤减弱反光应使用偏振片，非增透膜，故⑤错误； ⑥3D电影偏振原理说明光为横波，故⑥正确； ⑦激光用于切割焊接，是由于激光具有能量大、方向性好的特点，故⑦错误； ⑧泊松亮斑属波动性，非粒子性，故⑧错误； ⑨彩超利用多普勒效应测速，故⑨正确。 正确说法为④⑥⑨，故选B。 2. 某同学用两根不同材质的绳a、b系在一起演示机械波，他在绳子左端O有规律地上下抖动绳子，时刻的绳上呈现波形如图所示，机械波在绳a上的传播速度为，P为绳a上的一个质点，则由此可以判断（　　） A. 时绳a的最左端振动方向沿y轴正方向 B. 绳a中的机械波周期小于绳b中的机械波周期 C. 绳a中机械波的传播速度小于在绳b中的传播速度 D. 时，P相对平衡位置的位移为 【答案】D 【解析】 【详解】A．波的传播方向向右，根据“同侧法”可知，a绳最左端的振动方向向下，故A错误； B．机械波的周期和频率由振源决定，所以a中的机械波周期等于绳b中的机械波周期，故B错误； C．由可知，a中的机械波频率等于绳b中的机械波频率，a的波长大于b的波长，则a中机械波的传播速度大于在绳b中的传播速度，故C错误； D．机械波的振动周期 由于 P恰好位于波峰，所以P相对平衡位置的位移为，故D正确。 故选D。 3. 如图所示，地面上的氢气球带着下方所挂气象探测装置升空。已知氢气球的材料不易形变，内部的氢气可视为理想气体，地球大气层中离地面越高，空气密度越小，温度越低，空气阻力不可忽略，则在上升过程中（　　） A. 重物一直处于超重状态 B. 因空气阻力作用，氢气球的机械能减小 C. 加速上升阶段，氢气球内气体的内能增大 D. 氢气球内气体一直向外放热 【答案】D 【解析】 【详解】A．刚开始上升阶段，加速度向上，重物处于超重状态，随着空气密度减小，重物向上做减速运动，处于失重状态，故A错误； B．因空气阻力作用，但除重力以外的其它力的合力对氢气球做正功，所以氢气球的机械能增加，故B错误； C．加速上升阶段，氢气球内气体的温度降低，则内能减小，故C错误； D．气体温度降低，内能减小，即 体积不变，则 根据热力学第一定律可知 即氢气球内气体一直向外放热，故D正确。 故选D。 4. 地质勘探人员利用重力加速度反常（如地面下方有重金属矿时，重力加速度值比正常值大）可探测地面下的物质分布情况。在地面下某处（远小于地球半径）有一区域内有一重金属矿，探测人员从地面上O点出发，沿水平地面上相互垂直的x、y轴两个方向，测量不同位置的重力加速度值，得到重力加速度值随位置变化如图甲、乙所示，图像的峰值坐标为别为和。由此可初步判断（　　） A. 重金属矿的地面位置坐标约为，且图像中 B. 重金属矿的地面位置坐标约为，且图像中 C. 重金属矿的地面位置坐标约为，且图像中 D. 重金属矿的地面位置坐标约为，且图像中 【答案】C 【解析】 【详解】由图可知在地面，处的重力加速度最大，由于在处重金属矿产生的引力和地球产生的引力直接相加，而在处是金属矿产生的引力分量和地球产生的引力相加，因此，在处重力加速度比处大，且无穷远处的加速度均为g，所以。 故选C。 5. 如图所示，一物体在与水平夹角为θ，大小为F的拉力作用下沿水平桌面做加速度大小为a的匀加速直线运动，物体和桌面之间的动摩擦因数为μ。已知物体质量为m，重力加速度为g。在物体移动距离为x的过程中（　　） A. 仅增大F与水平方向的夹角θ，则加速度减小 B. 仅增大F的大小，则摩擦力做的功不变 C. 仅减小动摩擦因数μ，则合力的冲量减小 D. 仅减小动摩擦因数μ，则末动能增大 【答案】D 【解析】 【详解】A．对物体受力分析可得，水平方向有 竖直方向有 由此可知，仅增大F与水平方向的夹角θ，则加速度可能减小、可能增大，故A错误； B．摩擦力做的功为 若仅增大F的大小，则摩擦力做的功减小，故B错误； C．合力的冲量为， 联立可得 若仅减小动摩擦因数μ，则加速度增大，所以合力的冲量增大，故C错误； D．物体的动能变化量为 若仅减小动摩擦因数μ，则加速度增大，动能变化量增大，末动能增大，故D正确。 故选D。 6. 如图甲所示，一名消防员在演习训练中，沿着竖直固定钢管往下滑。图乙所示的速度-时间图像记录了他两次从同一位置下滑的运动情况。则消防员在（　　） A. 过程，两次下滑的高度相同 B. 过程，克服摩擦力做功相等 C. 过程，所受摩擦力的冲量相等 D. 过程所受摩擦力的冲量大小均为mgT 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据v-t图像与t轴围成的面积表示位移,可知：过程，两次下滑的高度不相同，故A错误； B． 过程，根据动能定理，有 由上分析可知两次下滑的h不同，所以克服摩擦力做功Wf不相等，故B错误； C． 过程，规定向下为正方向，由动量定理，有 因为两次过程v1、v2均相同，所以两次下滑所受摩擦力的冲量相等，故C正确； D． 过程，规定向下为正方向，由动量定理，有 消防员所受摩擦力的冲量大小 故D错误。 故选C。 7. 石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维蜂窝状晶格结构的新材料，具有丰富的电学性能。为测量某二维石墨烯样品单位面积的载流子（电子）数n，设计了如图所示的实验电路。在长为a，宽为b的石墨烯表面加一垂直向里的匀强磁场，磁感应强度为B，电极1、3间通以恒定电流I，电极2、4间将产生电压U。已知电子的电荷量为e。则下列说法正确的是（　　） A. 电极2的电势高于电极4 B. 电极2、4间的电压U与电极1、3间电流I的大小无关 C. 电极1、3间的电流I恒定时，电极2、4间的电压U与磁感应强度B成正比 D. 要测出该石墨烯样品单位面积的载流子数n，必须精确测量该样品的长和宽 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据左手定则，可知电子在洛伦兹力作用下向电极2所在一侧偏转，所以电极2的电势比电极4的低，故A错误； BC．当电子稳定通过样品时，其所受电场力与洛伦兹力平衡，则有 解得 设样品每平方米载流子(电子)数为n，电子定向移动的速率为v，则时间t内通过样品的电荷量q=nevtb 根据电流的定义式得 联立解得 所以电极2、4间的电压U与电极1、3间电流I的大小有关，电极1、3间的电流I恒定时，电极2、4间的电压U与磁感应强度B成正比，故C正确，B错误； D．根据C选项分析可知二维石墨烯样品单位面积的载流子数为 可知样品的长和宽无关，故D错误。 故选C。 8. 在探究平行板电容器的电容是由哪些因素决定的实验中，将静电计与电容器（图中未画出）相连，可检测带电电容器的两极间的电压变化，如图所示。带电静电计的金属指针和圆形金属外壳间的空间内存在电场，用实线和虚线分别来表示电场线或等势线。该空间内有P、Q两点，则下列说法正确的是（　　） A. 静电计两根金属指针带异种电荷 B. 图中实线表示电场线，虚线表示等势线 C. 图中P点电势一定高于Q点电势 D. 当静电计两指针张角减小时，电容器两极板间距可能减小 【答案】D 【解析】 【详解】A．两根金属指针在静电力作用下张开，该静电力为斥力，可知，静电计两根金属指针带同种电荷，故A错误； B．若金属指针接电容器正极板，结合上述可知，两根金属指针均带正电，由于金属外壳，根据静电感应“近异远同”规律可知，金属外壳带负电，根据电场线起源于正电荷（或无穷远），终止于负电荷（或无穷远），结合图示可知，虚线表示电场线，由于等势线与电场线垂直，则实线表示等势线，故B错误； C．沿电场线电势降低，由于金属指针接电容器的正极板还是负极板不确定，则电场方向不确定，则P点电势与Q点电势的高低关系也不确定，故C错误； D．根据， 可得 实验中检测带电电容器的两极间的电压变化，需控制电容器极板所带电荷量一定，当静电计两指针张角减小时，电容器的两极间的电压减小，则电容器两极板间距可能减小，故D正确。 故选D。 9. 用图1电路探究自感电路中的电流变化，并用电流传感器记录显示。电源电动势为E，内阻为r，定值电阻为R，电感线圈的自感系数为L（直流电阻不计），电流传感器A可视为电阻不计的电流表。闭合开关，电流传感器显示电流变化如图2，t0后电流接近稳定，不考虑电磁辐射，则（　　） A. 电路稳定时的最大电流为Im= B. t=0时刻，电感线圈消耗的电功率最大 C. 闭合开关瞬间，线圈的自感电动势不可能大于E D. 0~t0时间内，通过电阻的电荷量为 【答案】C 【解析】 【详解】A．当通电一段时间后，电流不再变化，线圈自感现象消失，此时电流达到最大值，故根据闭合回路的欧姆定律得，故A错误； B．根据可知，t=0时，电感线圈中的自感电动势为最大，但是电流为0，故电功率为0，故B错误； C．闭合开关瞬间，由于电流增大，电感线圈会产生自感电动势阻碍电流增大，根据楞次定律，自感电动势的方向与电源电动势方向相反，但是自感电动势的大小是由电流的变化率和自感系数决定的，在开关闭合瞬间，电流变化率很大，但是自感电动势不可能大于电源电动势E，因为如果自感电动势大于E，那么电路中的电流就不会增大了，这与实际情况不符，故C正确； D．0~t0时间内，通过电阻的电荷量为I-t图线与坐标轴所围区域的面积，由图可知，故D错误。 故选C。 10. 空间中存在竖直方向的匀强磁场，取竖直向下为正方向，磁场中有一单匝矩形金属线框。情况一：将线框固定在水平面内，穿过线框的磁通量随时间的变化情况如图甲所示。情况二：线框绕过其中心的轴OO'以某一角速度转动，穿过线框的磁通量随时间的变化情况如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 图甲情况中t=1s时刻线框中无电流 B. 图甲情况下0~2s内线框内电流方向改变一次 C. 情况一与情况二中线框产生的感应电流最大值之比为 D. 情况一与情况二在2s内线框产生的热功率之比为 【答案】C 【解析】 【详解】AB．图甲情况中0~2s内磁通量变化率不为零且保持不变，感应电流不为零且大小和方向均不变，故AB错误； C．情况一与情况二中线框产生的感应电动势最大值分别为， 感应电流最大值之比为，故C正确； D．情况一与情况二在2s内线框产生的热功率之比为，故D错误。 故选C。 11. 手摇式发电机是登山爱好者必备的物品，其原理示意图如图所示。一半径为r的单匝半圆形金属线圈处在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，转动手柄，发电机通过理想变压器给灯泡供电。变压器原、副线圈匝数比为k，熔断器的熔断电流为I0，不计金属线圈的内阻。现以转速n从图示位置开始匀速顺时针转动手柄，则下列说法正确的是（　　） A. 转过180°时产生的感应电流最大 B. 产生的感应电动势最大值为 C. 金属线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为 D. 灯泡工作过程中的最大电流值为 【答案】C 【解析】 【详解】A．线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴与磁场方向垂直，符合正弦式交流电的产生条件，即产生交流电，转过90°时线圈平面垂直于中性面，产生的感应电流最大，故A错误； B．产生的感应电动势的最大值 故B错误； C．线圈产生的感应电动势瞬时值表达式为 故C正确； D．熔断器的熔断电流为电流的有效值，即 灯泡工作过程中的最大电流为 又 联立解得 故D错误。 故选C。 12. 在无限长通电直导线周围某点产生的磁感应强度B与距离r的一次方成反比，可表示为。现有一半径为R的薄壁长圆筒如图1，其壁上通有电流I0，在筒内侧磁感应强度处处为0，筒外侧磁场可等效为一位于圆筒中心电流强度为I0的长直导线所产生，则（　　） A. 若电流变为2I0时，圆筒侧壁单位面积受到的压力变为原来的2倍 B. 如图2，若在圆筒外侧同轴心放置一逆时针的圆形电流，则圆形电流受到圆筒的吸引力 C. 如图3，若在圆筒轴线放置一反向电流也为I0长直细导线，则圆筒左侧壁对细导线的作用力向左 D. 如图3，若在圆筒轴线放置一反向电流也为I0长直细导线，则圆筒侧壁单位面积受到直导线的作用力大小为 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据题意紧贴圆筒外侧的磁感应强度为 导体上的电流密度为 在圆筒上取宽度为∆d，长度为∆l的一个小微元，在微元朝向圆筒一侧，磁感应强度为零，可知该微元产生的磁场和除去该微元以外电流产生的磁场，在圆筒内部等大反向，根据对称性可知在圆筒的外侧等大同向，因此其他部分在该微元处产生的磁场为 该微元受到的磁场力为 圆筒侧壁单位面积受到的压力为 由此可知，若电流变为2I0，圆筒侧壁单位面积受到的压力变为原来的4倍，故A错误； B．圆筒的电流在圆环部分产生的磁场与圆环平行，对圆环没有力的作用，故B错误； C．若在圆筒轴线放置一反向电流也为I0长直细导线，由于反向电流相互排斥，则圆筒左侧壁对细导线的作用力向右，故C错误； D．在圆筒的内部紧贴圆筒部分，磁感应强度为 利用磁场的叠加可知，在圆筒的外部合场强为零，利用A选项中的结论可知，圆筒单位面积受到的力与A选项大小相等，故D正确。 故选D。 13. 同一物理现象往往可以用不同方法来解释。例如：在赤道地表上方300m高空相对于地球表面静止释放一物体，不考虑重力加速度的变化，忽略空气阻力，物体将不会落在释放点的正下方，该现象可以用两种不同的方法进行解释。 方法一：地球是一个转动的非惯性系，运用牛顿定律分析物体的运动时，物体除了受到与惯性系相同的力外，还受到一个“假想的惯性力”，该力的方向与物体上下运动的方向有关，当物体向地心运动时，该力的方向指向东方，当竖直运动方向反向时惯性力的方向也反向。 方法二：物体在下落过程中，受到的万有引力是有心力，根据物理学规律角动量守恒（角动量，其中m是物体的质量，r为物体到地心的距离，为物体相对于地球的角速度），物体的角速度会发生变化。下列说法正确的是（ ） A. 由方法一可知，若将一物体在赤道竖直向上抛出，上升过程相对抛出点向西运动，下落过程相对抛出点向东运动，落回的地点在抛出点 B. 由方法二可知，若将一物体在赤道竖直向上抛出，上升过程物体的角速度越来越大，下落过程物体的角速度越来越小，落回的地点在抛出点 C. 若将一物体在北京竖直向上抛出，由两种方法均可知，物体相对于地面将向西偏转 D. 若将一物体在北京竖直向上抛出，由两种方法均可知，物体相对于地面将向东偏转 【答案】C 【解析】 【详解】A．由方法一可知，若将一物体在赤道竖直向上抛出，上升过程中物体远离圆心，惯性力方向向西，角速度小于地球自转的角速度，所以相对抛出点向西运动，下落过程中物体向地心运动，惯性力方向向东，角速度小于地球自转的角速度，由于上升和下落过程对称，物体落回地面时角速度等于地球自转的角速度，落回的地点应在抛出点的西方，故A错误； B．由方法二可知，若将一物体在赤道竖直向上抛出，上升过程增大，根据角动量守恒可知，越来越小，下落过程中减小，根据角动量守恒可知，越来越大，落回地面时角速度等于地球自转的角速度，所以落回的地点在抛出点的西侧，故B错误； CD．若将一物体在北京竖直向上抛出，由方法一可知，物体远离地心运动，物体受到指向西方的惯性力，物体向西偏转，由方法二可知，物体到地心的距离r增大，根据角动量守恒可知，角速度减小，由于地球自西向东转动，角速度不变，物体角速度减小，故物体向西偏转，故C正确，D错误。 故选C。 14. 如图甲所示，一根足够长的空心铜管竖直放置，将一枚横截面直径略小于铜管内径、质量为的圆柱形强磁铁从铜管上端管口处由静止释放，强磁铁与铜管内壁的摩擦和空气阻力可以忽略，强磁铁不会做自由落体运动，而是非常缓慢地穿过铜管，在铜管内下落时的最大速度为，重力加速度为。产生该现象的原因是变化的磁场在铜管内激发出了涡流，涡流反过来又对强磁铁产生了很大的阻力。虽然该情景中涡流的定量计算非常复杂，但我们不需要求解，却仍然可以用我们学过的知识来对下述问题进行分析，强磁铁下落过程中，可以认为铜管中的感应电动势大小与强磁铁下落的速度成正比，下列分析正确的是（　　） A. 若把空心铜管切开一条竖直狭缝，如图乙所示，还将强磁铁从铜管上端管口处由静止释放，发现强磁铁做自由落体运动 B. 图甲中，强磁铁受到铜管的作用力先向上后向下 C. 图甲中，强磁铁达到最大速度后，铜管的热功率要小于 D. 如果在图甲中强磁铁的上面粘一个质量为的绝缘橡胶块，则强磁铁下落的最大速度 【答案】D 【解析】 【详解】AB．图甲中，涡流的磁场对强磁铁有阻碍作用，即强磁铁始终受到向上的磁场力作用；若把空心铜管切开一条竖直狭缝，如图乙所示，此时铜管内仍然会形成涡流，所以将强磁铁从铜管上端管口处由静止释放，强磁铁做的不是自由落体运动，故AB错； C．图甲中，强磁铁达到最大速度后，做匀速运动，在匀速下落的过程中，可以认为减少的重力势能全部转化为热量，则 可得，铜管的热功率为 故C错误； D．由于强磁铁下落过程中铜管中的感应电动势大小E与强磁铁下落的速度v成正比，且强磁铁周围铜管的有效电阻R是恒定的。可知任一时刻的热功率为 则 强磁铁在匀速下落时，有 可得 所以，强磁铁下落的最大速度为 故D正确。 故选D。 二、实验题（共2小题，每空2分，计18分） 15. 某同学利用图甲所示电路观察电容器的充、放电现象，连接计算机的电流传感器可以捕捉并记录电流变化。 （1）下列关于电容器充电过程中两极板所带电荷量Q随时间t变化的图像，可能正确的是_______。 A. B. C. D. （2）利用图乙电路对充满电的电容器进行放电实验。闭合开关K，将电阻箱R分别拨到两个不同的数值，分别得到电容器放电的I-t图像如图丙的图线Ⅰ、图丁的图线Ⅱ（两图像所用的标度相同）。图线Ⅰ与时间轴围成的面积为，其物理意义是_______；若图丁中的图线Ⅱ与时间轴围成的面积为，则理论上应该有_______（选填“>”“<”或“=”）；图丙和图丁中电容器放电的I-t图像对应的电阻箱R接入电路的阻值之比_______。 【答案】（1）B （2） ①. 电容器开始放电时所带的电荷量 ②. = ③. 【解析】 【小问1详解】 电容器充电过程中两极板所带电荷量Q随时间t变化的图像应为先增加待充满后电荷量则保持不变。 【小问2详解】 [1]根据公式可知图像中图像与对应坐标轴所围成的面积表示电荷量，图线Ⅰ与时间轴围成的面积为，其物理意义是电容器开始放电时所带的电荷量； [2]实验前电容器不带电，充电结束后，使电容器放电完毕，故充电和放电过程电容器电荷量变化量大小相同，所以两次放电电荷量相同即阴影部分的面积； [3]由图丙和图丁可知，两次放电最大电流之比为，则可知图丙和图丁中电容器放电的I-t图像对应的电阻箱R接入电路的阻值之比。 16. 某中学兴趣小组自制了“水果电池”，甲、乙两名同学通过实验测量电池的电动势（约0.8V）和内阻（约2kΩ）。 （1）甲同学借助以下器材进行实验： A、微安表G1（量程为50μA，内阻为8kΩ）； B、微安表G2（量程为500μA，内阻约为500Ω）； C、电压表V（量程为3V）； D、滑动变阻器R1（0~1kΩ）； E、滑动变阻器R2（0~20Ω）； F、定值电阻R01（阻值为250Ω）； G、定值电阻R02（阻值为10kΩ）； H、开关、导线若干。 ①为了把微安表G1改装成合适的电压表，应选择定值电阻R02，实验时滑动变阻器应选择______。（填写器材前的字母） ②图为甲同学画出的实验电路图，用完好的导线按电路图连接好仪器，闭合开关S后，发现G1表正常偏转，无论怎么调节滑动变阻器，G2表均无示数，请写出电路故障可能的原因是________。（假设该电路中只存在一处电路故障） （2）乙同学利用量程合适的电压表和电流表进行实验，分别采用了两种不同的电路接法，如图（a）、（b）所示，图（a）中，考虑到电表的内阻影响，则该测量造成的系统误差的原因是________；把两个实验电路测量出的电压和电流数据描绘在同一个U-I图内，如图（c）所示。根据图像坐标信息可以修正该实验的系统误差，则修正后这个水果电池的电动势E=_____，内阻r=____。（结果用U1、U2、I1、I2、R0中的字母表示） 【答案】（1） ①. D ②. 短路##滑动变阻器断路 （2） ①. 电压表的分流 ②. ③. 【解析】 【小问1详解】 [1]由于电池内阻约2kΩ，为了调节方便，使电表示数变化明显，应选择滑动变阻器R1（0~1kΩ）； [2]无论怎么调节滑动变阻器，G2表均无示数，可能是短路或滑动变阻器断路。 【小问2详解】 [1]考虑到电表的内阻影响，电压表分流导致电流表示数比实际干路电流小，使得测量造成系统误差； [2][3]U-I图像的纵轴截距等于电动势测量值，斜率绝对值等于内阻测量值。对于图（a）电路，当电压表示数为零时，电压表分流为零，此时图线Ⅱ的横轴截距是准确点；对于图（b）电路，当电流表示数为零时，电流表分压为零，此时图线Ⅰ的纵轴截距是准确点；连接两准确点即为准确的U-I图线，如下图所示。 根据闭合电路欧姆定律可得 变化可得 可知U-I图像的纵轴截距等于电动势，则有 U-I图像的斜率绝对值为 解得 三、解答题（共4小题，计40分） 17. 如图，一个质量为的小球以某一初速度从点水平抛出，恰好从圆弧的点的切线方向进入圆弧（不计空气阻力，进入圆弧瞬间无机械能损失），且恰好运动到与圆心等高的点。已知圆弧的半径，小球到达点时的速度。（取），求： （1）小球做平抛运动的初速度； （2）点与点的竖直高度； （3）整个过程小球阻力做功？ 【答案】（1） （2）0.6m （3） 【解析】 【小问1详解】 在A点，根据平抛规律可知 【小问2详解】 点与点的竖直高度 【小问3详解】 从A点到C点，由动能定理有 代入题中数据，解得这个过程小球阻力做功 18. 如图所示，PQ、MN是一对平行金属板，板长为，板间距离为。一带正电的粒子质量为，电荷量为，以初速度从金属板边缘的中点射入金属板间，不计粒子的重力和空气阻力。 （1）若金属板间加竖直方向的匀强电场，粒子刚好从点飞出金属板，求匀强电场的电场强度E的大小； （2）若金属板间加垂直纸面向里的匀强磁场，粒子刚好从金属板右边缘飞出，求匀强磁场的磁感应强度B的大小； （3）若金属板间同时加上（1）和（2）中的匀强电场和磁场，请通过计算说明粒子能否沿直线通过金属板？若不能沿直线通过金属板，粒子飞出金属板时的速度为v，求粒子飞出金属板的侧位移y。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 当金属板间只加匀强电场时，粒子做类平抛运动 平行金属板方向有 垂直金属板方向有 联立可得 【小问2详解】 若金属板间只加匀强磁场，则粒子做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力有 根据几何关系有 解得 解得 【小问3详解】 粒子受到的电场力 粒子受到的洛伦兹力 由于 所以粒子无法做匀速直线运动，无法直线通过金属板 因为洛伦兹力对粒子不做功，由动能定理可得 解得 19. 如图所示，两根足够长的金属直导轨水平平行放置，导轨间距为，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为。现将质量均为的金属棒a、b垂直导轨放置，a、b金属棒接入导轨之间的电阻分别为，。a棒光滑，b棒与导轨间动摩擦因数，运动过程中金属棒与导轨始终垂直且接触良好，金属棒始终未滑出导轨，导轨电阻忽略不计，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小，当给a棒施加水平向右恒定的拉力，a棒开始向右运动，经过时间t=3s，b棒恰好要开始运动，则在此过程中： （1）a棒速度为多大时，b棒开始运动？此时a棒的加速度为多大？ （2）这段时间内通过b棒任一截面的电量为多大？ （3）这段时间内回路中产生的热量为多大。 【答案】（1）4m/s，1m/s2 （2）2C （3）8J 【解析】 【小问1详解】 b棒开始运动时 根据闭合电路欧姆定律得 根据法拉第电磁感应定律得 解得 对a棒，根据牛顿第二定律得 解得 【小问2详解】 对a棒，全过程根据动量定理得 得 解得q=2C 【小问3详解】 由 对a棒，全过程根据法拉第电磁感应定律得 得： 解得x=8m 由能量转化守恒得 20. 类比是研究问题的常用方法。 （1）物体从静止开始下落，除受到重力作用外，还受到一个与运动方向相反的空气阻力（为常量）的作用。其速率随时间的变化规律可用方程描述，其中为物体质量，为当地重力加速度，速度随时间变化规律如图甲所示，经时间，下落物体的速率恰好达到最大，求： a.此物体下落的最大速率； b.求此加速过程中消耗的机械能大小。 （2）一些物理量随时间的变化规律可能与图甲类似。请通过分析，得出以下情境中相关物理量的变化规律的表达式。 情境1：在如图乙所示的电路中，已知电源电动势为，内阻忽略不计，电容器的电容为，定值电阻值为。初始电容器不带电，闭合开关后，分析得出电容器带电量随时间的变化规律； 情境2：如图丙所示，水平面内有光滑平行导轨，导轨间距为，电阻不计，左侧与电动势为的电源（内阻忽略不计）连结。导轨平面处在磁感应强度大小为，方向竖直向下的磁场中。一质量为的导体棒垂直轨道放置，接入轨道中的有效电阻值为，分析得出闭合开关后导体棒速度随时间变化规律； 情境3：在如图丁所示的电路中，电源电动势，与定值电阻，自感系数为的电感线圈串联，忽略电源和电感线圈内阻，闭合开关后，分析得出电感线圈中电流随时间的变化规律。 （3）在（2）的情境3中，从开关闭合到电流达到稳定的时间为，则此过程电路中各种损耗的能量大小。 【答案】（1）a.；b. （2），， （3） 【解析】 【小问1详解】 a.当减为零时，速度最大。由 解得 b.加速过程中由动量定理得 可得 解得 由能量守恒可得 【小问2详解】 情境1：由 得 情境2：由，， 得 情境3：由 得 【小问3详解】 将电感线圈中的磁场能量类比机械运动中的动能，得 过程中一个时间微元 全过程累加得 得全过程通过截面电荷量 而 得 由能量守恒可得 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 人大附中2025届高三自主复习物理练习二 本试卷共8页，100分。考试时长90分钟。 第一部分 本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。 1. 下列关于光现象说法正确的有（　　） ①雨后公路积水表面漂浮的油膜看起来是彩色的，这和棱镜的色散现象原理相同 ②玻璃中的气泡看起来格外明亮是光的折射现象 ③剃须刀片影子边缘模糊不清，这是光的双缝干涉现象 ④光导纤维外套材料的折射率比内芯材料的折射率小，这和内窥镜一样利用了全反射原理 ⑤拍摄玻璃橱窗内的物品时往往在镜头前加增透膜以防止或减弱反光 ⑥戴上特制眼镜看3D电影有立体感是利用了光的偏振原理，该现象说明光是一种横波 ⑦激光相干性好，平行度高，故可利用这个特点切割材料、激光焊接 ⑧光既具有波动性，又具有粒子性。衍射、干涉说明光的波动性；光电效应、泊松亮斑说明光的粒子性 ⑨彩超通过比较反射波相对入射波频率的变化可测出人体血液流动的速度，这利用了多普勒效应 A. ①③⑦ B. ④⑥⑨ C. ②⑤⑧ D. ③⑥⑧ 2. 某同学用两根不同材质的绳a、b系在一起演示机械波，他在绳子左端O有规律地上下抖动绳子，时刻的绳上呈现波形如图所示，机械波在绳a上的传播速度为，P为绳a上的一个质点，则由此可以判断（　　） A. 时绳a的最左端振动方向沿y轴正方向 B. 绳a中的机械波周期小于绳b中的机械波周期 C. 绳a中机械波的传播速度小于在绳b中的传播速度 D. 时，P相对平衡位置的位移为 3. 如图所示，地面上的氢气球带着下方所挂气象探测装置升空。已知氢气球的材料不易形变，内部的氢气可视为理想气体，地球大气层中离地面越高，空气密度越小，温度越低，空气阻力不可忽略，则在上升过程中（　　） A. 重物一直处于超重状态 B. 因空气阻力作用，氢气球的机械能减小 C. 加速上升阶段，氢气球内气体的内能增大 D. 氢气球内气体一直向外放热 4. 地质勘探人员利用重力加速度反常（如地面下方有重金属矿时，重力加速度值比正常值大）可探测地面下的物质分布情况。在地面下某处（远小于地球半径）有一区域内有一重金属矿，探测人员从地面上O点出发，沿水平地面上相互垂直的x、y轴两个方向，测量不同位置的重力加速度值，得到重力加速度值随位置变化如图甲、乙所示，图像的峰值坐标为别为和。由此可初步判断（　　） A. 重金属矿的地面位置坐标约为，且图像中 B. 重金属矿的地面位置坐标约为，且图像中 C. 重金属矿的地面位置坐标约为，且图像中 D. 重金属矿的地面位置坐标约为，且图像中 5. 如图所示，一物体在与水平夹角为θ，大小为F的拉力作用下沿水平桌面做加速度大小为a的匀加速直线运动，物体和桌面之间的动摩擦因数为μ。已知物体质量为m，重力加速度为g。在物体移动距离为x的过程中（　　） A. 仅增大F与水平方向的夹角θ，则加速度减小 B. 仅增大F的大小，则摩擦力做的功不变 C. 仅减小动摩擦因数μ，则合力的冲量减小 D. 仅减小动摩擦因数μ，则末动能增大 6. 如图甲所示，一名消防员在演习训练中，沿着竖直固定钢管往下滑。图乙所示的速度-时间图像记录了他两次从同一位置下滑的运动情况。则消防员在（　　） A. 过程，两次下滑的高度相同 B. 过程，克服摩擦力做功相等 C. 过程，所受摩擦力的冲量相等 D. 过程所受摩擦力的冲量大小均为mgT 7. 石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维蜂窝状晶格结构的新材料，具有丰富的电学性能。为测量某二维石墨烯样品单位面积的载流子（电子）数n，设计了如图所示的实验电路。在长为a，宽为b的石墨烯表面加一垂直向里的匀强磁场，磁感应强度为B，电极1、3间通以恒定电流I，电极2、4间将产生电压U。已知电子的电荷量为e。则下列说法正确的是（　　） A. 电极2的电势高于电极4 B. 电极2、4间的电压U与电极1、3间电流I的大小无关 C. 电极1、3间的电流I恒定时，电极2、4间的电压U与磁感应强度B成正比 D. 要测出该石墨烯样品单位面积的载流子数n，必须精确测量该样品的长和宽 8. 在探究平行板电容器的电容是由哪些因素决定的实验中，将静电计与电容器（图中未画出）相连，可检测带电电容器的两极间的电压变化，如图所示。带电静电计的金属指针和圆形金属外壳间的空间内存在电场，用实线和虚线分别来表示电场线或等势线。该空间内有P、Q两点，则下列说法正确的是（　　） A. 静电计两根金属指针带异种电荷 B. 图中实线表示电场线，虚线表示等势线 C. 图中P点电势一定高于Q点电势 D. 当静电计两指针张角减小时，电容器两极板间距可能减小 9. 用图1电路探究自感电路中的电流变化，并用电流传感器记录显示。电源电动势为E，内阻为r，定值电阻为R，电感线圈的自感系数为L（直流电阻不计），电流传感器A可视为电阻不计的电流表。闭合开关，电流传感器显示电流变化如图2，t0后电流接近稳定，不考虑电磁辐射，则（　　） A. 电路稳定时的最大电流为Im= B. t=0时刻，电感线圈消耗的电功率最大 C. 闭合开关瞬间，线圈的自感电动势不可能大于E D. 0~t0时间内，通过电阻的电荷量为 10. 空间中存在竖直方向的匀强磁场，取竖直向下为正方向，磁场中有一单匝矩形金属线框。情况一：将线框固定在水平面内，穿过线框的磁通量随时间的变化情况如图甲所示。情况二：线框绕过其中心的轴OO'以某一角速度转动，穿过线框的磁通量随时间的变化情况如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 图甲情况中t=1s时刻线框中无电流 B. 图甲情况下0~2s内线框内电流方向改变一次 C. 情况一与情况二中线框产生的感应电流最大值之比为 D. 情况一与情况二在2s内线框产生的热功率之比为 11. 手摇式发电机是登山爱好者必备的物品，其原理示意图如图所示。一半径为r的单匝半圆形金属线圈处在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，转动手柄，发电机通过理想变压器给灯泡供电。变压器原、副线圈匝数比为k，熔断器的熔断电流为I0，不计金属线圈的内阻。现以转速n从图示位置开始匀速顺时针转动手柄，则下列说法正确的是（　　） A. 转过180°时产生的感应电流最大 B. 产生的感应电动势最大值为 C. 金属线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为 D. 灯泡工作过程中的最大电流值为 12. 在无限长通电直导线周围某点产生的磁感应强度B与距离r的一次方成反比，可表示为。现有一半径为R的薄壁长圆筒如图1，其壁上通有电流I0，在筒内侧磁感应强度处处为0，筒外侧磁场可等效为一位于圆筒中心电流强度为I0的长直导线所产生，则（　　） A. 若电流变为2I0时，圆筒侧壁单位面积受到的压力变为原来的2倍 B. 如图2，若在圆筒外侧同轴心放置一逆时针的圆形电流，则圆形电流受到圆筒的吸引力 C. 如图3，若在圆筒轴线放置一反向电流也为I0长直细导线，则圆筒左侧壁对细导线的作用力向左 D. 如图3，若在圆筒轴线放置一反向电流也为I0长直细导线，则圆筒侧壁单位面积受到直导线的作用力大小为 13. 同一物理现象往往可以用不同方法来解释。例如：在赤道地表上方300m高空相对于地球表面静止释放一物体，不考虑重力加速度的变化，忽略空气阻力，物体将不会落在释放点的正下方，该现象可以用两种不同的方法进行解释。 方法一：地球是一个转动的非惯性系，运用牛顿定律分析物体的运动时，物体除了受到与惯性系相同的力外，还受到一个“假想的惯性力”，该力的方向与物体上下运动的方向有关，当物体向地心运动时，该力的方向指向东方，当竖直运动方向反向时惯性力的方向也反向。 方法二：物体在下落过程中，受到的万有引力是有心力，根据物理学规律角动量守恒（角动量，其中m是物体的质量，r为物体到地心的距离，为物体相对于地球的角速度），物体的角速度会发生变化。下列说法正确的是（ ） A. 由方法一可知，若将一物体在赤道竖直向上抛出，上升过程相对抛出点向西运动，下落过程相对抛出点向东运动，落回的地点在抛出点 B. 由方法二可知，若将一物体在赤道竖直向上抛出，上升过程物体的角速度越来越大，下落过程物体的角速度越来越小，落回的地点在抛出点 C. 若将一物体在北京竖直向上抛出，由两种方法均可知，物体相对于地面将向西偏转 D. 若将一物体在北京竖直向上抛出，由两种方法均可知，物体相对于地面将向东偏转 14. 如图甲所示，一根足够长的空心铜管竖直放置，将一枚横截面直径略小于铜管内径、质量为的圆柱形强磁铁从铜管上端管口处由静止释放，强磁铁与铜管内壁的摩擦和空气阻力可以忽略，强磁铁不会做自由落体运动，而是非常缓慢地穿过铜管，在铜管内下落时的最大速度为，重力加速度为。产生该现象的原因是变化的磁场在铜管内激发出了涡流，涡流反过来又对强磁铁产生了很大的阻力。虽然该情景中涡流的定量计算非常复杂，但我们不需要求解，却仍然可以用我们学过的知识来对下述问题进行分析，强磁铁下落过程中，可以认为铜管中的感应电动势大小与强磁铁下落的速度成正比，下列分析正确的是（　　） A. 若把空心铜管切开一条竖直狭缝，如图乙所示，还将强磁铁从铜管上端管口处由静止释放，发现强磁铁做自由落体运动 B. 图甲中，强磁铁受到铜管的作用力先向上后向下 C. 图甲中，强磁铁达到最大速度后，铜管的热功率要小于 D. 如果在图甲中强磁铁的上面粘一个质量为的绝缘橡胶块，则强磁铁下落的最大速度 二、实验题（共2小题，每空2分，计18分） 15. 某同学利用图甲所示电路观察电容器的充、放电现象，连接计算机的电流传感器可以捕捉并记录电流变化。 （1）下列关于电容器充电过程中两极板所带电荷量Q随时间t变化的图像，可能正确的是_______。 A. B. C. D. （2）利用图乙电路对充满电的电容器进行放电实验。闭合开关K，将电阻箱R分别拨到两个不同的数值，分别得到电容器放电的I-t图像如图丙的图线Ⅰ、图丁的图线Ⅱ（两图像所用的标度相同）。图线Ⅰ与时间轴围成的面积为，其物理意义是_______；若图丁中的图线Ⅱ与时间轴围成的面积为，则理论上应该有_______（选填“>”“<”或“=”）；图丙和图丁中电容器放电的I-t图像对应的电阻箱R接入电路的阻值之比_______。 16. 某中学兴趣小组自制了“水果电池”，甲、乙两名同学通过实验测量电池的电动势（约0.8V）和内阻（约2kΩ）。 （1）甲同学借助以下器材进行实验： A、微安表G1（量程为50μA，内阻为8kΩ）； B、微安表G2（量程为500μA，内阻约为500Ω）； C、电压表V（量程为3V）； D、滑动变阻器R1（0~1kΩ）； E、滑动变阻器R2（0~20Ω）； F、定值电阻R01（阻值为250Ω）； G、定值电阻R02（阻值为10kΩ）； H、开关、导线若干。 ①为了把微安表G1改装成合适的电压表，应选择定值电阻R02，实验时滑动变阻器应选择______。（填写器材前的字母） ②图为甲同学画出的实验电路图，用完好的导线按电路图连接好仪器，闭合开关S后，发现G1表正常偏转，无论怎么调节滑动变阻器，G2表均无示数，请写出电路故障可能的原因是________。（假设该电路中只存在一处电路故障） （2）乙同学利用量程合适的电压表和电流表进行实验，分别采用了两种不同的电路接法，如图（a）、（b）所示，图（a）中，考虑到电表的内阻影响，则该测量造成的系统误差的原因是________；把两个实验电路测量出的电压和电流数据描绘在同一个U-I图内，如图（c）所示。根据图像坐标信息可以修正该实验的系统误差，则修正后这个水果电池的电动势E=_____，内阻r=____。（结果用U1、U2、I1、I2、R0中的字母表示） 三、解答题（共4小题，计40分） 17. 如图，一个质量为的小球以某一初速度从点水平抛出，恰好从圆弧的点的切线方向进入圆弧（不计空气阻力，进入圆弧瞬间无机械能损失），且恰好运动到与圆心等高的点。已知圆弧的半径，小球到达点时的速度。（取），求： （1）小球做平抛运动的初速度； （2）点与点的竖直高度； （3）整个过程小球阻力做功？ 18. 如图所示，PQ、MN是一对平行金属板，板长为，板间距离为。一带正电的粒子质量为，电荷量为，以初速度从金属板边缘的中点射入金属板间，不计粒子的重力和空气阻力。 （1）若金属板间加竖直方向的匀强电场，粒子刚好从点飞出金属板，求匀强电场的电场强度E的大小； （2）若金属板间加垂直纸面向里的匀强磁场，粒子刚好从金属板右边缘飞出，求匀强磁场的磁感应强度B的大小； （3）若金属板间同时加上（1）和（2）中的匀强电场和磁场，请通过计算说明粒子能否沿直线通过金属板？若不能沿直线通过金属板，粒子飞出金属板时的速度为v，求粒子飞出金属板的侧位移y。 19. 如图所示，两根足够长的金属直导轨水平平行放置，导轨间距为，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为。现将质量均为的金属棒a、b垂直导轨放置，a、b金属棒接入导轨之间的电阻分别为，。a棒光滑，b棒与导轨间动摩擦因数，运动过程中金属棒与导轨始终垂直且接触良好，金属棒始终未滑出导轨，导轨电阻忽略不计，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小，当给a棒施加水平向右恒定的拉力，a棒开始向右运动，经过时间t=3s，b棒恰好要开始运动，则在此过程中： （1）a棒速度为多大时，b棒开始运动？此时a棒的加速度为多大？ （2）这段时间内通过b棒任一截面的电量为多大？ （3）这段时间内回路中产生的热量为多大。 20. 类比是研究问题的常用方法。 （1）物体从静止开始下落，除受到重力作用外，还受到一个与运动方向相反的空气阻力（为常量）的作用。其速率随时间的变化规律可用方程描述，其中为物体质量，为当地重力加速度，速度随时间变化规律如图甲所示，经时间，下落物体的速率恰好达到最大，求： a.此物体下落的最大速率； b.求此加速过程中消耗的机械能大小。 （2）一些物理量随时间的变化规律可能与图甲类似。请通过分析，得出以下情境中相关物理量的变化规律的表达式。 情境1：在如图乙所示的电路中，已知电源电动势为，内阻忽略不计，电容器的电容为，定值电阻值为。初始电容器不带电，闭合开关后，分析得出电容器带电量随时间的变化规律； 情境2：如图丙所示，水平面内有光滑平行导轨，导轨间距为，电阻不计，左侧与电动势为的电源（内阻忽略不计）连结。导轨平面处在磁感应强度大小为，方向竖直向下的磁场中。一质量为的导体棒垂直轨道放置，接入轨道中的有效电阻值为，分析得出闭合开关后导体棒速度随时间变化规律； 情境3：在如图丁所示的电路中，电源电动势，与定值电阻，自感系数为的电感线圈串联，忽略电源和电感线圈内阻，闭合开关后，分析得出电感线圈中电流随时间的变化规律。 （3）在（2）的情境3中，从开关闭合到电流达到稳定的时间为，则此过程电路中各种损耗的能量大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $