2024届江西省五市九校协作体高三下学期第二次联考物理试卷(解析版)

这是一份2024届江西省五市九校协作体高三下学期第二次联考物理试卷(解析版)，共21页。
1. 答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2. 回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3. 考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1-7题只有一个选项符合题目要求，每小题4分；第8-10题有多个选项符合题目要求，每小题6分，全部选对给6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1．2022年8月9日，世界首条永磁磁浮空轨试验线在江西赣州投入使用。如图所示，该列车和轨道应用新型稀土材料，仅凭磁力就可使列车自然悬浮和驱动。已知列车质量为m，空气阻力不可忽略。当列车水平直线行驶时，则列车（ ）
A．匀速行驶时，轨道对列车的作用力大小为mg
B．加速行驶时，轨道对列车的作用力沿水平方向
C．以加速度a加速行驶时，列车受到的合外力大小为ma
D．减速行驶时，轨道对列车的作用力小于mg
2．2023年5月23日，中国空军八一飞行表演队时隔14年换装新机型，歼10C飞出国门，在大马航展上腾空而起，特技表演惊艳全场。如图所示，飞机在竖直平面内经一段圆弧向上加速爬升，飞机沿圆弧运动时（ ）
A. 飞机所受合力指向圆弧的圆心 B. 飞机的向心加速度大小不变
C．飞机克服重力做功的功率变小 D．飞机所受合力方向与速度方向成锐角
3．农耕时代往往采用畜牧力，如图甲所示，牛通过两根耙索拉耙沿水平方向匀速耙地。如图乙所示，两根耙索等长且对称，延长线的交点为，夹角，拉力大小均为F，平面与水平面的夹角为（为AB的中点），忽略耙索质量，下列说法正确的是（ ）
两绳对耙拉力的合力为，地对耙阻力为
两绳对耙拉力的合力为，地对耙阻力为
C．两绳对耙拉力的合力为F，地对耙阻力为
D．两绳对耙拉力的合力为F，地对耙阻力为
4．10月6日，杭州第19届亚运会艺术体操个人全能资格赛暨个人团体决赛在黄龙体育中心体育馆举行。中国队以总分313.400获团体铜牌。下图为中国队选手赵樾进行带操比赛。某段过程中彩带的运动可简化为沿x轴方向传播的简谐横波，时的波形图如图甲所示，质点Q的振动图像如图乙所示。下列判断正确的是（ ）
A．简谐波沿x轴负方向传播 B．该时刻P点的位移为
C．再经过0.25s，P点到达平衡位置 D．质点Q的振动方程为
5．如图所示阴影部分为某玻璃砖的截面图，是正方形，是半圆弧的直径，O是其圆心，一束单色光从边的E点射入玻璃砖，入射角为i，折射光线正好照射到半圆弧的顶端P，并且在P点恰好发生全反射，反射光线正好经过边的F点。已知，光在真空中的传播速度为c，则该单色光在玻璃砖中的传播速度为（ ）
A．B．C．D．
6．《天问》是屈原笔下的不朽诗篇，而“天问”行星探索系列代表着中国人对深空物理研究的不懈追求。如下图所示，半径均为R的两球形行星A、B的密度之比为，A、B各有一个近地卫星C、D，其绕行周期分别为：、。站在行星表面的宇航员从距A行星表面高为h处以水平抛出一物体a，从距B行星表面高为2h处以水平抛出另一物体b。下列说法正确的是（ ）
A．C、D绕A、B运行的速度之比为
B．C、D绕A、B运行的周期满足
C．由于不知道a与b的质量，所以无法求出二者落地时速度之比
D．a、b两物体从抛出到落地的位移之比为
7．如图甲，足够长木板静置于水平地面上，木板右端放置一小物块。在时刻对木板施加一水平向右的恒定拉力，作用后撤去，此后木板运动的图像如图乙。物块和木板的质量均为，物块与木板间及木板与地面间均有摩擦，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度，下列说法正确的是（ ）
A．拉力的大小为
B．物块与木板间的动摩擦因数为
C．时刻，物块的速度减为0
D．物块最终停止时的位置与木板右端间的距离为
8．钚-238是钚的同位素。钚的半衰期为86.4年，它用作核电池的热源，也可用作空间核动力和飞船的电源。镎-237（）吸收一个中子得到钚-238（），其核反应方程为。衰变时只放出射线，半衰期为88年，下列说法正确的是（ ）
A．X为电子
B．的衰变方程为
C．160个原子核经过88年后剩余80个
D．外界温度降低，的半衰期不会变化
9．如图所示，两根足够长的平行光滑金属轨道MN、PQ水平放置，轨道间距为L。现有一个质量为m，长度为L的导体棒ab垂直于轨道放置，且与轨道接触良好，导体棒和轨道电阻均可忽略不计。有一电动势为E、内阻为r的电源通过开关S连接到轨道左端，另有一个定值电阻R也连接在轨道上，且在定值电阻右侧存在着垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度的大小为B。现闭合开关S，导体棒ab开始运动，则下列叙述中正确的有（ ）
A．导体棒稳定运动时产生的感应电动势为E
B．导体棒先做加速度逐渐减小的加速运动，当速度达到最大时导体棒中无电流
导体棒所能达到的最大速度为
D．导体棒稳定运动时电源的输出功率
10．电子枪除了加速电子外，同时还有使电子束会聚或发散作用，其原理可简化为如图所示。一球形界面外部空间中各处电势均为，内部各处电势均为，，球心位于z轴上O点。一束靠近z轴且关于z轴对称的电子以相同的速度平行于z轴射入该界面，电子质量为m，电子电荷量为e，由于电子在界面处只受到法线方向的作用力，其运动方向将发生改变，不考虑相对论相应和电子之间相互作用力。某电子射到界面方向与法线的夹角为，它射入球形界面后的运动方向与法线的夹角（图中未标出），下列描述正确的是（ ）
A．电子束汇聚到O点
B．电子束运动方向
C．电子通过界面动能增加了
D．电子束运动方向
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11.（7分）如图1所示为某实验小组“探究加速度与物体所受合力关系”的实验装置，气垫导轨上滑块（含遮光条）的质量为，遮光条的宽度为，两光电门间的距离为，滑块在气垫导轨上运动时可以忽略导轨的摩擦力，当地的重力加速度为，图中滑轮均为轻质滑轮。
（1）本实验 （填“需要”或“不需要”）满足所挂钩码的总质量远小于滑块的质量；
（2）将气垫导轨调至水平，再调整气垫导轨上连接滑块的细绳沿水平方向，气源开通后滑块在钩码重力的作用下做匀加速运动，遮光条先后通过两个光电门所用的时间分别为和，则滑块加速度的表达式为 （用已知量表示）；
（3）保持滑块（含遮光条）的质量不变，多次改变钩码的质量，记录相应的弹簧秤读数，通过（2）步骤计算各组的加速度，描绘出图像如图2所示（图中和为已知量），则滑块质量的表达式为 （用已知量表示）；
（4）根据图中的和可以推算出，当加速度大小为时，所挂钩码质量的表达式为___________（用已知量表示）。
12．(8分)某课外活动小组用铜片、铝片和自来水制作了由多个自来水电池构成的电池组。为了测量电池组的电动势E和内阻r，他们选用数字电压表(内阻大于10MΩ)、电阻箱(0～9999Ω)以及开关与该电池组连接成电路进行实验。
（1）请在图1的方框中画出实验电路原理图 。
（2）按照设计的电路图连接电路后，调节电阻箱接入电路的阻值R，并同时记录数字电压表的读数U。以为纵轴、为横轴建立直角坐标系，描出数据点，得到图2所示的图线。已知图线在纵轴上的截距为b，斜率为k，由此可以求得电池组的电动势 ，内阻 。（用b和k表示）
（3）该小组的同学想用上面数字电压表和电阻箱探究某光伏电池的特性。他们通过查阅资料知道，光伏电池在特定光照条件下的伏安特性曲线如图3所示，则他们得到的U-R图像可能是图4中的 。
四、解答题
13．（10分）如图所示，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞的厚度不计，在A、B两处设有限制装置，使活塞只能在A、B之间运动，A左侧汽缸的容积为，A、B之间汽缸的容积为，开始时活塞在A处，缸内气体的压强为（为大气压强，恒定不变），热力学温度。现对缸内气体缓慢加热，使活塞向B处移动。求：
（1）活塞刚要离开A处时，缸内气体的热力学温度；
（2）活塞刚到达B处时缸内气体的热力学温度T；
（3）缸内气体的热力学温度时，缸内气体的压强p。
14．（12分）如图，xOy平面内有区域Ⅰ和Ⅱ，其中区域Ⅰ存在以原点O为圆心的圆形匀强磁场，区域Ⅱ存在范围足够大的匀强磁场和匀强电场：电场强度大小为E，方向沿y轴负方向；两区域磁场的磁感应强度大小均为B，方向均垂直坐标平面向里。某带电粒子以速度v0从M点沿y轴负方向射入区域Ⅰ，从N点离开区域Ⅰ并立即进入区域Ⅱ，之后沿x轴运动。已知，M点坐标为（0，0.1），粒子的比荷，不计粒子的重力。
（1）求粒子的速度v0；
（2）求电场强度E；
（3）某时刻开始电场强度大小突然变为2E（不考虑电场变化产生的影响），其他条件保持不变，一段时间后，粒子经过P点，P点的纵坐标，求粒子经过P点的速度大小。
15．（17分）第25届哈尔滨冰雪大世界于2023年12月18日开园迎宾，2024年2月15日闭园，它用冰雪展现了哈尔滨沉淀60年的冰雪文化与魅力。一冰雕师把位于水平草垫上的正方体冰块沿如图所示虚线切割，切割后分为A、B两部分，切割面与水平面的夹角为37°。已知正方体冰块质量为m、边长为L，重力加速度大小为g，，A、B的质量、，A、B间动摩擦因数为，不计草垫厚度，下滑过程中A不会翻转。
（1）若将A从图示位置由静止释放，在A下滑的过程中B一直保持静止，求释放A的瞬间，草垫对B的摩擦力大小；
（2）若将正方体冰块置于光滑水平面上，A从图示位置由静止释放，沿着切割面滑下，直至刚与水平面接触，求整个过程中B移动的距离；
（3）在第（2）问情境中，若不计冰与冰之间的摩擦，求该过程中A对B做的功W。
【参考答案】
1．C
【详解】A．由于空气阻力不可忽略，则列车匀速行驶时，轨道对列车的作用力大小大于mg，故A错误；
B．加速行驶时，列车所受的合力沿水平方向，但由于空气阻力不可忽略，则轨道对列车的作用力不沿水平方向，故B错误；
C．以加速度a加速行驶时，列车受到的合外力大小为ma，故C正确；
D．减速行驶时，轨道对列车的作用力在竖直方向的分量等于重力，则轨道对列车的作用力不可能小于mg，故D错误。
故选C。
2．D
【详解】A．飞机做加速运动，根据动能定理可得合外力所做的功等于动能的改变，则飞机的合外力做正功，故飞机所受合力方向与速度方向的夹角为锐角，合外力方向不能指向圆心，故A错误；
B．飞机的运动看做是加速圆周运动，沿半径方向有
飞机沿圆弧向上加速运动，则速度变化，故向心加速度发生变化，故B错误；
C．飞机在竖直方向的速度为
θ增大，竖直方向的速度增大，所以克服重力做功的功率越来越大，故C错误。
故选D。
3．A
【详解】两绳对耙拉力的合力为
耙沿水平方向匀速耙地，所以地对耙的水平阻力大小为
故选A。
4．C
【详解】A．时，Q点在平衡位置沿y轴正方向振动，根据“上下坡法”可知简谐波沿x轴正方向传播。故A错误；
B．由图乙可知，质点振幅，周期，由图甲可知波的波长为，从该时刻开始计时P点的振动方程为
时P点的位移为
故B错误；
C．当时，P点的位移为
即P点到达平衡位置。故C正确；
D．时刻质点Q从平衡位置向下振动，故质点Q的振动方程为
故D错误。
故选C。
5．B
【详解】在P点恰好发生全反射，根据几何关系可知，在E点的折射角与临界角C互余。根据折射定律
，
解得
单色光在玻璃砖中的传播速度为
故选B。
6．D
【详解】A．近地卫星绕行星做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力可得
可得
可知C、D绕A、B运行的速度之比为
故A错误；
B．近地卫星绕行星做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力可得
可得
可知C、D绕A、B运行的周期之比为
故B错误；
C．在行星表面有
可得
可知行星A、B的表面重力加速度之比为
对于物体a，根据动能定理可得
可得
对于物体b，根据动能定理可得
可得
则有
故C错误；
D．a、b两物体在空中的时间分别为
，
a、b两物体的水平位移分别为
，
联立可得
则a、b两物体从抛出到落地的位移之比为
故D正确。
故选D。
7．D
【详解】AB．由图像可知，撤去拉力F前，物块在木板上一直有相对运动，否则，撤去拉力F后，木板的图像不可能是两段折线。在内，物块做匀加速运动，则有
设物块与木板间的动摩擦因数为，由牛顿第二定律有
解得
撤去拉力后木板做匀减速，由图乙可知
对木板，由牛顿第二定律有
解得
撤去拉力F前，木板的加速度
对木板，根据第二定律有
得
故AB错误；
CD．在内，物块位移为
木板位移为
由于
可知，在后，物块与木板间仍有相对滑动，物块的加速度大小
木板的加速度大小为，则有
解得
物块到停止的时间还需
木板到停止的时间还需
所以木板比物块先停止运动，在到物块停止，运动的时间为
物块的位移为
木板位移为
物块最终停止时的位置与木板右端间的距离为
由上述分析可知，物块从开始到停止运动的时间为3s，2s时的速度不为0，故D正确，C错误。故选D
8．AD
【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒可知，吸收一个中子后还应释放一个电子才能得到，核反应方程为
故A正确；
Ｂ．根据质量数守恒和电荷数守恒可知，衰变方程为
故B错误；
C．半衰期是统计规律，对大量原子核适用，对少量原子核不适用，故C错误；
D．半衰期是由原子核内部自身的因素决定的，与物理、化学环境无关，故D正确
故选AD
9．BC
【详解】A．导体棒稳定运动时导体棒中电流为零，感应电动势与电源两端的路端电压相等，即
故A错误。
B．闭合开关S，导体棒受到安培力向右同时导体棒切割磁感线产生感应电动势，且方向与电源电动势相反，电流减小，安培力减小，加速度减小，当导体棒的电动势和定值电阻R两端电压大小相等时，导体棒中电流为零，导体棒做匀速运动，速度达到最大，故B正确；
C．由B分析可知
得
故C正确；
D．导体棒稳定运动时电源的输出功率为
故D错误；故选BC
10．BCD
【详解】设电子穿过界面后的速度为，由于电子只受法线方向的作用力，其沿界面切线方向速度不变。则
电子穿过界面的过程中，根据动能定理
或能量守恒，则
可解得
则
动能增加量为
故选BCD。
11． 不需要
【详解】（1）[1]滑块受到的拉力可以用弹簧秤测出，不需要满足所挂钩码的总质量远小于滑块的质量；
（2）[2]由匀变速直线运动速度与位移关系式知
代入得
（3）[3]根据牛顿第二定律知
由图像知
代入数据得
（4）[4]根据牛顿第二定律，对m有
对M有
代入得
12． B
【详解】（1）[1]电路如图所示
（2）[2][3]根据
则
则
解得
（3）[4]根据图3可知，开始随着电压的增大，但是电流是定值，根据
则开始一段是一条过原点的直线，然后随着电压的增大，电流减小，电阻值增大，最后电压达到一个定值
故选B。
13．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）经分析可知，当活塞刚要离开A处时，缸内气体的压强为，从开始加热到活塞刚要离开A处的过程，缸内气体做等容变化，有
解得
（2）假设缸内气体的热力学温度时，活塞已到达B处，从活塞离开A处到活塞刚到达B处的过程，缸内气体做等压变化，有
解得
（3）由于，因此假设成立，缸内气体的热力学温度时，活塞已到达B处，此后由于限制装置的作用，缸内气体做等容变化，有
解得
14．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）带电粒子在区域Ⅰ中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律有
又有
且
联立解得
（2）带电粒子在区域Ⅱ中做匀速直线运动，由平衡条件有
解得
（3）电场强度突然变为，粒子运动到点过程，由动能定理有
解得
15．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）冰块A的受力分析如图所示
B对A的支持力
B对A的摩擦力
画出冰块B的受力分析，如图所示其中和分别是和的反作用力
冰块B水平方向受力平衡，可得草垫对B的摩擦力
联立解得
（2）设整个过程中A、B的水平位移大小分别为xA、xB，画出位移示意图
根据几何关系，有
A、B系统在水平方向上动量守恒，有
联立解得
（3）设A刚与水平面接触时速度大小为vA，方向与水平方向的夹角为，B的速度大小为vB，示意图如图所示
A、B系统在水平方向上动量守恒，有
A、B系统机械能守恒，有
A、B在垂直于切割面方向上的速度相同，有
联立解得
该过程对B由动能定理得
解得