四川省荣县中学校2024-2025学年高三下学期2月物理试题（含解析）

这是一份四川省荣县中学校2024-2025学年高三下学期2月物理试题（含解析），共20页。
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
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。
一、单项选择题：共7题，每题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 在物理学的研究中用到的思想方法很多，下列关于几幅书本插图的说法中不正确的是（ ）
A. 甲图中，观察AB割线的变化得到A点的瞬时速度方向的过程，运用了极限思想
B. 乙图中，研究红蜡块的运动时，主要运用了等效替代的思想
C. 丙图中，探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时运用了控制变量法
D. 丁图中，卡文迪许测定引力常量的实验运用了理想化模型的思想
【答案】D
【解析】
【详解】A．甲图中，观察AB割线的变化得到A点的瞬时速度方向的过程，B逐渐靠近A，运用了极限思想，故A正确，不符合题意；
B．乙图中，研究红蜡块的运动时，将蜡块的运动分解为两个方向的分运动，两个分运动的实际效果与合运动相同，主要运用了等效替代的思想，故B正确，不符合题意；
C．丙图中，探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时，在研究两个物理量的关系时，需要确保其它物理量不变，可知，运用了控制变量法，故C正确，不符合题意；
D．丁图中，卡文迪什测定引力常量的实验中，利用扭秤实验，运用了放大法测微小量，故D错误，符合题意。
故选D。
2. 氢原子的能级图如图甲所示，一群处于n=4能级的氢原子，用其向低能级跃迁过程中发出的光照射图乙电路中的阴极K，其中只有a、b两种频率的光能使之发生光电效应。分别用这两种频率的光照射阴极K，测得图乙中电流表示数随电压表示数变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 题中的氢原子跃迁共能发出6种不同频率的光
B. a光是从n=4能级向n=1能级跃迁产生的
C. a光的波长小于b光的波长
D. b光照射阴极K时逸出的光电子的最大初动能比a光照射时的小
【答案】A
【解析】
【详解】A．一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁过程中，共能发出=6种不同频率的光，故A正确；
B．依题意，6种不同频率的光中只有2种能够使阴极K发生光电效应，可知这两种光的光子能量是较大的，那么这两种光是n=3能级向n=1能级跃迁和n=4能级向n=1能级跃迁产生的。图丙中的图线a所对应的遏止电压较小，则光电子的最大初动能较小，根据
Ekm=hν-W0
可知对应的光子能量较小，原子跃迁对应的能级差较小，即a光是氢原子从n=3能级向n=1能级跃迁产生的，故B错误；
C．根据上述分析，a光的光子能量小于b光的光子能量，根据
E=hν=h
可知a光波长大于b光的波长，故C错误；
D．根据
Ekm=hν-W0
由于b光的光子能量大于a光的光子能量，则b光照射阴极K时逸出的光电子的最大初动能比a光照射时的大，故D错误。
故选A。
3. 如图所示为一定质量的理想气体由状态A经状态B至状态C变化过程的图像，ABC为以Q为圆心的一段圆弧，A、C两点与坐标原点的连线为圆弧的切线，B点为圆心与坐标原点的连线和圆弧的交点。下列说法正确的是（ ）
A. 理想气体在状态B时体积最大
B. 理想气体在状态A时内能最大
C. 理想气体由状态A到状态B一直放热
D. 理想气体由状态B到状态C一直吸热
【答案】D
【解析】
【详解】A．由理想气体状态方程知为定值，所以越小，体积越大。由图可知在状态时最小，体积最大，故A错误；
B．理想气体的内能由温度决定，由图可知在状态时温度最高，气体内能最大，故B错误；
C．两状态相比，状态的较小，体积较大，说明气体对外做功；状态的温度较大，内能较大；由热力学第一定律知气体吸热，故C错误；
D．同理状态比较，由至C，减小，体积增大，对外做功；温度升高，内能增大；由热力学第一定律知气体吸热，故D正确。
故选D。
4. 如图所示，由两种单色光组成的复色光，通过足够大的长方体透明材料后分成a、b两束，则（ ）

A. 在该透明材料中，a光的传播速度小于b光的传播速度
B. 遇到障碍物时，a光更容易发生明显的衍射现象
C. 该透明材料对这两种光的折射率
D. 从该透明材料射入空气发生全反射时，a光的临界角较大
【答案】A
【解析】
【详解】AC．根据折射定律
可知该透明材料对这两种光的折射率
根据
可知在该透明材料中，a光的传播速度小于b光的传播速度，故A正确，C错误；
B．波长越长时，越容易发生明显衍射现象，b光波长较大，更容易发生明显的衍射现象，故B错误；
D．根据临界角与折射率的关系
可知，b光的临界角较大，故D错误。
故选A。
5. 甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化，下列说法正确的是（ ）
A. 图甲表示交流电，图乙表示直流电
B. 甲电压的有效值大于乙电压的有效值
C. 两种电压的周期不同
D. 图甲所示电压的瞬时值表达式为
【答案】B
【解析】
【详解】A．甲乙图所示电流的方向均随时间呈现周期性变化，可知，甲乙图中均为交流电，故A错误；
B．甲乙图像的周期相等，电压的峰值相等，在电压为0到电压为峰值之间的位置，甲的电压的瞬时值始终大于乙的电压的瞬时值，可知，甲电压的有效值大于乙电压的有效值，故B正确；
C．根据图像可知，两种电压的周期均为，故C错误；
D．图甲所示电压的瞬时值表达式为
故D错误。
故选B。
6. 图甲为一列简谐波在时刻的波形图，P、Q为平衡位置分别在处的两个质点，图乙为质点P的振动图像，下列说法正确的是（ ）
A. 该波沿x轴正方向传播
B. 该波的传播速度大小为25m/s
C. 在时刻，质点Q的位移为
D. 在0.5s时间内，质点Q运动的路程为2.1m
【答案】C
【解析】
【详解】A．由图乙可知，时刻，质点正沿轴正向运动，则波沿轴负方向传播，A错误；
B．波的传播速度大小为
B错误；
C．根据数学知识可知，时Q的位移为
由波的平移法可知，0.1s内波传播的距离为2m，由于波向x轴负方向传播，则平衡位置为3.5m处质点的振动形式传播到Q点，因此在时刻质点的位移为正确；
D．因为质点的振动周期为0.2s，故在0.5s时间内，质点运动的路程为
D错误。
故选C。
7. 如图所示，一根固定的绝缘竖直长杆位于范围足够大且相互正交的匀强电场和匀强磁场中，电场强度大小为，磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为q的带正电小圆环套在杆上，环与杆间的动摩擦因数为；现使圆环以初速度向下运动，经时间，速度变为零。不计空气阻力，重力加速度为g。则下列说法中正确的是（ ）
A. 环速度变为零后，将保持静止不动B. 环的最小加速度为
C. 环在时间内损失的机械能为D. 环下降过程的位移大小为
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据题意可知环速度变为零后受到的电场力为，故不会保持静止，将向上运动，故A错误；
B．在下降过程中，对圆环根据牛顿第二定律，
解得
故下降过程中随着速度的减小，加速度在逐渐减小，当速度等于0时加速为；
到达最低后上升过程中有，
解得
故上升过程中随着速度增大，加速度在减小，故环的最小加速度不等于，故B错误；
C．设环在时间内下降的高度为，损失的机械能为，故C错误；
D．环下降过程中，根据动量定理，
联立整理得
其中
解得环下降过程的位移大小为，故D正确。
故选D。
二、多项选择题：共3题，每题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 在牛顿力学体系中，当两个质量分别为m1、m2的质点相距为r时具有的势能，称为引力势能，（规定无穷远处势能为零）。如图所示，人造地球卫星在Ⅰ轨道做匀速圆周运动时，卫星距地面高度为，R为地球的半径，卫星质量为m，地球表面的重力加速度为g，椭圆轨道的长轴PQ=10R。下列说法中正确的是（ ）
A. 卫星在Ⅰ轨道运动时的速度大小为
B. 卫星在Ⅱ轨道运动时的周期大小为
C. 当卫星在椭圆轨道Ⅱ运动时，在近地点Р与在远地点Q的速率之比
D. 至少需对卫星做功，才能使卫星从I轨道的Р点变轨到II轨道（不考虑卫星质量的变化和所受阻力）
【答案】BCD
【解析】
【详解】A．人造地球卫星在Ⅰ轨道做匀速圆周运动时，根据万有引力提供向心力可得
在地球表面有
联立可得卫星在Ⅰ轨道运动时的速度大小
故A错误；
B．在Ⅰ轨道时，根据万有引力提供向心力可得
解得
根据开普勒第三定律可得
解得卫星在Ⅱ轨道运动时的周期为
故B正确；
C．卫星在椭圆轨道Ⅱ运行时，根据开普勒第二定律可得
则在近地点P与在远地点Q的速率之比等于P、Q两点与地球连线的长度的倒数之比，则有
故C正确；
D．卫星在轨道Ⅱ上运动时机械能守恒，在最远点和最近点满足
其中
卫星在Ⅰ轨道运动时的速度大小
则卫星在Ⅰ轨道的P点变轨到Ⅱ轨道至少需对卫星做功为
解得
故D正确。
故选BCD。
9. 避雷针是用来保护建筑物避免雷击的装置（如图甲）。如图乙是避雷针放电时空间等势面和电场线的分布图（图线大致对称分布），其中实线是电场线，虚线是等差等势面。则下列说法正确的是（ ）
A. A点电场强度比B点大
B. A、C两点电势一样高
C. 正电荷在C点的电势能比A点大
D. 负电荷从C点移动到B点，电场力做的总功为0
【答案】CD
【解析】
【详解】A．根据电场线的疏密程度反应场强大小，可知A点电场强度比点小，A错误；
B．由于电场线是从电势高的等势面指向电势低的等势面，因此C点的电势比A点高，B错误；
C．根据结合B选项分析可知正电荷在C点的电势能比A点大，C正确；
D．B、C两点处于同一等势面上，负电荷从C点移动到B点，电场力做的总功为0，D正确。
故选CD。
10. 一个自耦变压器的铁芯上只绕一个线圈，如图所示，把整个线圈作为副线圈，取线圈的一部分作为原线圈，在自耦变压器的原线圈和副线圈中各接一个电阻R1、R2，R1＝R2，输入交变电流的电压U不变，已知该变压器为理想变压器．下列说法正确的是( )
A. R2和R1两电压之比等于原、副线圈的匝数之比
B. 原线圈匝数越多，R1两端电压越大
C. 副线圈输出电压随原线圈匝数呈线性变化
D. 当原线圈匝数等于副线圈匝数时，R2两端电压最大，最大值为
【答案】AD
【解析】
【详解】设R1和R2的阻值为R，原线圈输入电压为U1，原线圈中电流为I1，副线圈电压为U2，副线圈中电流为I2，原线圈匝数为n，副线圈匝数为n，则
A项： ，，故A正确；
B、C项：原线圈输入电压U1＝U－UR1＝U－U2，由得：

整理得：

由以上两式可知，B、C错误；
D项：，当n＝N时，U2有最大值，最大值为，故D正确．
二、非选择题共5题，共57分。
（一）实验题（共2题，共16分）
11. 甲、乙、丙三个实验小组分别采用如图甲、乙、丙所示的实验装置，验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合力成正比”这一物理规律。已知他们使用的小车完全相同，小车的质量为M，重物的质量为m，试回答下列问题：
（1）①实验时，必须满足“M远大于m”的实验小组是______。（选“甲”、“乙”、“丙”或“都不需要”）。
②实验时，甲、乙、丙三组同学的操作均完全正确，他们作出的图线如图（丁）中A、B、C所示，则甲、乙、丙三组实验对应的图线依次是______。（选填“ABC”、“BCA”或“CAB”）。
（2）某同学利用“丙”图方案进行试验，
①下列关于该实验的操作说法中正确的是______。
A.必须用天平测出重物的质量
B.每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力
C.连接小车和重物的细线可以不与长木板保持平行
D.应当先释放小车，再接通电源
②利用打点频率为的打点计时器，得到的一条纸带如图（a）所示：（图中每两个计数点间还有四个点未画出）
则在该次实验中，小车运动的加速度大小为______。（结果保留三位有效数字）。
③某同学做实验时，未把木板的一侧垫高，就继续进行其他实验步骤，则该同学作出的小车的加速度a与弹簧测力计示数F的图像如图（b）所示，则实验中小车受到的摩擦力大小为______，小车的质量为______。（用、、表示）。
【答案】（1） ①. 甲 ②. CAB
（2） ①. B ②. 1.19 ③. ④.
【解析】
【小问1详解】
[1]甲实验中认为重物的重力大小近似等于细绳的拉力大小，该实验需要满足“M远大于m”，乙丙实验中分别利用弹簧测力计与力传感器直接测量细绳的拉力，这两个实验不需要满足“M远大于m”，即实验时，必须满足“M远大于m”的实验小组是甲。
[2]甲实验中，根据牛顿第二定律有
，
解得
当M远大于m时有
小车的加速度
当重物重力过大时，误差不能够忽略，此时图像发生弯曲，即甲实验对应图像为C。乙实验中，根据牛顿第二定律有
解得
丙实验中，根据牛顿第二定律有
解得
可知，乙对应图像的斜率大于丙对应图像的斜率，即乙对应图像为A，丙对应图像为B。结合上述可知，甲、乙、丙三组实验对应的图线依次是CAB。
【小问2详解】
[1] A．丙实验中，利用力传感器直接测量细绳的拉力，并没有用重物的重力表示细绳的拉力，可知，该实验中，不需要用天平测出重物的质量，故A错误；
B．平衡摩擦力时有
等式中小车质量能够消去，可知，每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力，故B正确；
C．为了确保小车所受合力等于细绳的拉力，实验中，连接小车和重物的细线必须与长木板保持平行，故C错误；
D．为了避免纸带上出现大量的空白段落，实验中，应当先接通电源，再释放小车，故D错误。
故选B。
[2]由于图中每两个计数点间还有四个点未画出，则相邻计数点之间的时间间隔为
根据逐差法可知
[3][4]做实验时，未把木板的一侧垫高，根据牛顿第二定律有
则有
结合图像有
，
解得
，
12. 实验小组用如图1所示的电路来测量电阻的阻值，图中标准电阻的阻值为，为电源，为单刀单掷开关，为单刀双掷开关，为滑动变阻器，A为理想电流表。合上开关，将开关掷于1端，将的触头置于适当的位置，记下A的示数，然后将掷于2端，记下A的示数。改变触头的位置，多测几组、的对应值，作出的函数关系图像如图2所示，回答下列问题：
（1）按照图1所示电路图，用笔画线代替导线将图3中实物图连接完整_____。
（2）合上开关之前，触头应置于_____（选填“最右端”或“最左端”），多测几组、作图像的目的是减小_____。（选填“系统”或“偶然”）误差。
（3）写出图2中函数的表达式_____，若图2中图线的斜率为，可得_____。
【答案】（1） （2） ①. 最左端 ②. 偶然
（3） ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
根据电路图连接实物图如图
【小问2详解】
[1] 合上开关之前，为保护电路可知，触头应置于最左端；
[2] 多测几组、作图像的目的是减小偶然误差。
【小问3详解】
[1]根据欧姆定律可知
[2]上式变形可得
根据图像斜率可知
解得
（二）计算题：本题共3小题，共41分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
13. 如图所示，质量为m的小球静止在足够大的水平转盘上，一根长为L的细线一端连接在小球上，另一端连接在圆盘竖直转轴上的A点，细线刚好伸直时与竖直方向的夹角，重力加速度为g，，，使转盘绕转轴在水平面内缓慢转动，并逐渐增大转动的角速度，求：
（1）当小球对转盘的作用力恰好为零时，转盘转动的角速度大小；
（2）当小球转动的角速度为时，细线突然断开，小球在转盘上的落点离转轴的距离。
【答案】（1）
（2）
【解析】
【小问1详解】
当小球对转盘的作用力恰好为零时，小球做圆锥摆运动，根据牛顿第二定律
根据几何关系
解得
【小问2详解】
当小球转动的角速度为时，设悬线与竖直方向的夹角为，则有
解得
这时小球离盘面的高度
细线断开后，小球做平抛运动，运动的时间
平抛运动的初速度
平抛运动的水平位移
则落到转盘上的位置离转轴的距离
14. 如图甲所示，空间存在两边界为同轴圆柱面的电磁场区域Ⅰ、Ⅱ，区域Ⅱ位于区域Ⅰ外侧，圆柱面的轴线沿空间直角坐标系Oxyz的x轴方向。半径的足够长水平圆柱形区域Ⅰ内分布着沿x轴正方向的匀强磁场，磁感应强度大小；沿x轴正方向观察电磁场分布如图乙，宽度的区域Ⅱ同时存在电、磁场，电场强度的匀强电场沿x轴正方向，磁场的磁感应强度大小也为、磁感线与圆弧边界平行且沿顺时针方向，沿y轴负方向观察电磁场分布如图丙，比荷的带正电粒子，从坐标为的A点以一定初速度沿z轴负方向进入且能沿直线通过区域Ⅱ。（不计粒子的重力和空气阻力）
（1）求大小以及它在区域Ⅰ中运动的半径；
（2）若撤去区域Ⅱ的电场，求该粒子以速度从进入区域Ⅱ到离开区域Ⅰ运动的总时间。
【答案】（1），0.1m
（2）
【解析】
【小问1详解】
粒子沿直线通过区域Ⅱ，受力平衡则有
解得
粒子在区域Ⅰ中匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律可得
解得
【小问2详解】
撤去区域Ⅱ中电场后，粒子在区域Ⅱ中做匀速圆周运动，则有
解得
根据几何关系可知，粒子在区域Ⅱ中运动轨迹转过的圆心角为45°。
粒子在区域Ⅱ中的运动时间为
粒子离开区域Ⅱ后，在区域Ⅰ中垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动，则有


解得
根据几何关系可知，粒子在区域Ⅰ中该方向上匀速圆周运动转过的圆心角为90°。
粒子在区域Ⅰ中的运动时间为
综上，粒子从进入区域Ⅱ到离开区域Ⅰ运动的总时间为
15. 导轨、由半径为的四分之一光滑圆弧平行导轨与水平导轨组成，其右端与水平导轨、良好衔接，导轨、部分宽度为，导轨、部分宽度为，金属棒和均与导轨垂直，质量分别为和，两棒在导轨间部分电阻大小均为，金属棒静止在、导轨上并被锁定，整个导轨处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为。现将金属棒从圆弧导轨圆心等高处无初速释放，经过时间金属棒到达导轨最低点，此时金属棒对导轨压力为其重力的两倍，同时金属棒解除锁定，两棒运动过程始终保持平行，水平导轨均足够长，且金属棒始终在上运动，金属棒始终在上运动，金属棒与导轨接触良好，不考虑一切摩擦，重力加速度取，经过足够长时间后，求：
（1）从金属棒释放到解除金属棒锁定前瞬间，通过金属棒某横截面的电荷量；
（2）从金属棒释放到解除金属棒锁定前瞬间，金属棒所受安培力和支持力的合力的冲量大小；
（3）两金属棒最终速度大小。
【答案】（1）
（2）
（3）金属棒的速度大小为，金属棒的速度大小为
【解析】
【小问1详解】
（1）从金属棒释放到解除金属棒锁定前瞬间，通过金属棒某横截面电荷量
【小问2详解】
（2）设金属棒到达圆弧导轨最低点时速度为，由牛顿第二定律，有
且
得
设金属棒沿导轨下滑过程所受安培力和支持力合力的冲量大小为，根据动量定理有
作出矢量图如图所示
可得
【小问3详解】
（3）解除锁定后，金属棒做减速运动，金属棒做加速运动，两棒最终均做匀速运动，回路电流为零，设两棒最终速度分别为和，由于
由动量定理，对金属棒有
对金属棒有
解得