河南省信阳市2024-2025学年高三上学期1月第二次教学质量检测试题 物理 含解析

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注意事项：
1．答题前，考生务必将本人的姓名、准考证号等考生信息填写在答题卡上，并用2B铅笔将准考证号填涂在相应位置。
2．选择题答案使用2B铅笔填涂，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号；非选择题答案使用0.5毫米的黑色墨水签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3．请按照题号在各题的答题区域（黑色线框）内作答，超出答题区域书写的答案无效。
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第Ⅰ卷（选择题）
一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分，每题只有一个正确选项）
1. 榫卯结构是中国传统木建筑、木家具的主要结构方式，我国未来的月球基地将采用月壤烧制的带有榫卯结构的月壤砖建设。在木结构上凿削矩形榫眼用的是如图甲所示木工凿，凿削榫眼时用锤子敲击木工凿柄，将木工凿尖端钉入木头，木工凿尖端钉入木头时的截面如图乙所示，锤子对木工凿施加的力F沿竖直面向下，木工凿对木头的侧面和竖直面的压力分别为和，下列说法正确的是（ ）
A. 和是的两个分力
B. 凿子尖端打磨的夹角不同，一定大于
C. 凿子尖端打磨的夹角不同，一定大于F
D. 凿子尖端打磨的夹角不同，一定大于F
【答案】D
【解析】
【详解】A．和是凿子对木头的弹力，其大小等于在垂直两接触面方向上的分力大小，故A错误；
BCD．将沿垂直两接触面分解，如图
分力大小分别等于和，则由数学知识可知一定大于和；当时，，当时，，当时，，故BC错误，D正确。
故选D。
2. 2023年中国载人航天工程办公室公布了中国载人登月初步方案，计划2030年前实现载人登陆月球开展科学探索。地球的质量约为月球质量的81倍，地球半径约为月球半径的3.6倍，则下列说法正确的是（ ）
A. 载人飞船离开地球到月球过程中，不计修正轨道的速度变化，飞船的速度先减小后增大
B. 忽略地球和月球的自转，航天员在月球上的重力是在地球上的重力的倍
C. 载人飞船从地球上发射的最小速度是从月球上发射的最小速度的倍
D. 载人飞船从地球上发射的最小速度需大于地球的第二宇宙速度
【答案】A
【解析】
【详解】A．载人飞船从地球向月球间飞行时，同时受到月球与地球引力作用，在地球附近地球对飞船的引力大于月球对飞船的引力，飞船的速度减小，在靠近月球附近月球对飞船的引力大于地球对飞船的引力，飞船的速度增大，A正确；
B．航天员星球表面上有
解得
因此航天员在月球上的重力是在地球上重力的倍，B错误；
C．从星球上发射飞船的最小速度为星球的第一宇宙速度，由
解得
飞船从地球上发射的最小速度是从月球上发射的最小速度之比为C错误；
D．第二宇宙速度是离开地球，绕太阳飞行，载人飞船在地月间运动，发射速度大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度，D错误。
故选A。
3. 标准篮球场的三分线为一个半径为6.25m的半圆弧线，圆心在球篮的中心垂直线与地面的交点处，球篮与地面的垂直高度为3.05m。一个篮球运动员从三分线上的两不同位置竖直跳起斜向上投出篮球，篮球都恰好进入篮筐，两次篮球投掷点与篮筐的高度都相同，不计篮球运动受到的空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 同一次投篮过程篮球入篮时速度与抛出时的速度相同
B. 篮球抛出时与水平方向夹角越大，则抛出时的速度越大
C. 篮球抛出时与水平方向夹角越大，在篮球入篮前运动时间越长
D. 篮球抛出速度大小相同时，抛出时与水平方向夹角可以不同
【答案】D
【解析】
【详解】A．由题意，篮球做斜抛运动且篮球的起点和终点在同一高度上，则同一次投篮过程篮球入篮时的速度与抛出时的速度大小相等，但方向不同，故A错误；
B．设篮球抛出点和球蓝的距离为，篮球抛出的初速度大小为，与水平方向夹角为θ，由斜抛运动可知运动时间为，
当不变时，在时，θ越大，越小，在时，θ越大，越大，故B错误；
D．由
可知，相同时，θ有两个值，故D正确；
C．由
可知与和θ都有关，故C错误。
故选D。
4. 如图所示一个足够长的倾斜传送带沿顺时针方向转动，一个物块从传送带底端以一定的初速度滑上传送带，已知物块的初速度大于传送带的速度，物块与传送带间的动摩擦因数小于传送带倾角的正切值，最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力大小，取沿传送带向上方向为正方向，则物块在传送带上运动过程中速度、加速度随时间变化关系图，机械能、动能随位移变化关系图正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】A．传送带足够长，则物块先向上减速，物块与传送带间的动摩擦因数小于传送带倾角的正切值，则物块与传送带共速后继续减速为零，然后向下加速，A错误；
B．物块滑上传送带时，加速度向下，为负值，大小为
共速后向上减速，加速度向下，为负值，大小为
减速为零后向下加速，加速度向下，为负值，大小为
B错误；
C．图线的斜率大小等于摩擦力大小，物块在斜面上运动时，滑动摩擦力大小不变，开始时摩擦力向上，摩擦力做负功，机械能减小；向上速度减为与传送带共速后，在向上速度减为零过程中摩擦力仍向上，摩擦力做正功机械能增加，向下滑动时摩擦力向上摩擦力做负功，物块机械能减小，C正确；
D．图线的斜率大小等于合力大小，物块向上减速到与传送带速度相同前，合力大小
向上减速为零过程合力大小为
图线斜率变小，向下加速过程时合力大小为
D错误。
故选C。
5. 两个完全相同的超导金属环水平平行放置，圆心在同一竖直线上，两环中有等大反向电流，电流方向如图所示，另一个与环半径相同的绝缘光滑管道平行两环固定在两环之间，管道面与两环面距离相等，金属环与管道的圆心在同一竖直线上。在管道内有一个带正电的球，其直径略小于管道内径，且可以视作质点。给小球沿管切向方向初速度，小球在管道内运动，下列说法正确的是（ ）
A. 小球的速度逐渐减小
B. 小球的速度逐渐增加
C. 小球受到管道的弹力不一定指向圆心
D. 小球受到管道的弹力可能沿管的半径向外
【答案】C
【解析】
【详解】AB．两平行圆环是两平行导线弯成，平行导线通反向电流时中点处的磁场与两导线面垂直，则图示的两通电圆环在中点处（圆管）的磁场垂直圆环沿半径方向向里。带正电小球在管道中运动时，受到竖直向下重力，竖直向上洛伦兹力，圆管对小球的弹力，洛伦兹力不做功，小球做匀速圆周运动，故AB错误；
CD．圆管对小球弹力的水平分力指向圆心，提供向心力，若洛伦兹力大小等于重力大小，弹力竖直分力为零，则弹力方向指向圆心，若洛伦兹力大小小于重力大小，弹力竖直分力向上，则弹力斜向内上方，若洛伦兹力大小大于重力大小，弹力竖直分力向下，则弹力斜向内下方，C正确，D错误。
故选C。
6. 如图甲所示为一个由表面涂有绝缘漆的金属电阻丝制成的圆形线圈，AB和CD是互相垂直的两个直径。在圆面内可以将甲线圈中C、D两点向圆心挤到一起，得到如图乙两个等大的圆，也可以将甲线圈扭转变形为如图丙两个等大的圆。三个圆都处于垂直圆面的变化磁场中，磁场变化率相同，则下列说法正确的是（ ）
A. 甲、乙线圈中感应电流之比为1∶1B. 乙、丙线圈中感应电流之比为1∶1
C. 丙、甲线圈中感应电流之比为1∶2D. 丙、甲线圈中感应电流之比为0
【答案】D
【解析】
【详解】三个线圈的电阻相等，感应电流之比等于感应电动势之比。设图甲中半径为R，周长
面积为
图乙、丙中小圆的半径为，根据
得
图乙中两小圆面积和为
设磁场变化率为，则甲线圈中感应电动势为
乙线圈中感应电动势为
所以，可知甲、乙线圈中感应电流之比为
由磁通量的特点可知丙线圈中左右两圆中感应电动势相反，总感应电动势为零，即。
故选D。
7. 在匀强电场中有一个直角三角形与电场平行，，，的长度为7cm，A、B、C三点的电势分别为10V、3V、7V，则电场强度大小为（ ）
A. V/mB. V/m
C. V/mD. V/m
【答案】B
【解析】
【详解】在AB上取一点D，D点电势为7V，则CD为等势线，过A点作CD的垂线AG，垂足为，AG方向为电场方向，如图所示
则有
AC长度为7cm，则AB长度为14cm，AD长度为6cm，在中有
解得cm
由三角形面积
解得cm
电场强度大小为V/m
故选B。
二、多项选择题（每题6分，共18分，每题有多个选项正确，全部选对得6分，选不全得3分，错选得零分）
8. 我国在无人机领域处于世界领先行列，特别是同时控制多架无人机的“蜂群技术”更是遥遥领先。在一次测试中同一台电脑控制两架无人机进行测试，两架无人机完全相同，开始时静止在地面上，在程序控制下同时开始竖直向上运动，两架无人机的升力随时间变化图像如图甲、乙所示，为无人机的重力大小，忽略无人机受到的阻力，则关于无人机运动过程的说法正确的是（ ）
A. 0-2t时间内甲、乙两无人机的上升的高度之比为5∶7B. 2t时刻甲、乙两无人机的动量之比为1∶2
C. 2t时刻甲、乙两无人机升力的功率之比为3∶2D. 0-2t时间内甲、乙两无人机升力做功之比为1∶1
【答案】AC
【解析】
【详解】根据牛顿第二定律，可得无人机的加速度，可画出甲、乙两无人机的图像如图所示
A．由图像面积大小可知，甲、乙无人机上升高度之比为5∶7，故A正确；
B．由图像可知2t时刻两无人机的的速度大小相等，故B错误；
C．2t时刻甲、乙两无人机的升力之比为3∶2，速度相等，根据则瞬时功率之比为3∶2，故C正确；
D．0-2t时间内甲无人机升力做功大小为
乙无人机升力做功大小
故D错误。
故选AC。
9. 如图所示一个半径为R的光滑圆环竖直固定，圆心为O，P点在O点正上方，，在P点有一个可以转动的轴，轻质弹簧一端与轴相连，另一端与一个有孔的小球相连，小球套在圆环上，弹簧的原长为R，小球的质量为m，重力加速度为g。在圆环的最高点给小球一个沿切向方向的初速度，小球沿圆环运动，下列说法正确的是（ ）
A. 小球在圆环上运动过程中机械能不变
B. 小球在最低点的速度大小为
C. 小球在圆环最高点和最低点时受到圆环对它的弹力方向可能相反
D. 小球在最高点和最低点受到圆环弹力大小之差的绝对值恒为
【答案】BC
【解析】
【详解】A．小球与弹簧组成系统机械能守恒，小球运动过程中弹簧长度先恢复原长然后伸长，弹簧弹性势能先减小后增加，则小球的机械能先增加后减小，故A错误；
B．小球在最高点时弹簧压缩量与小球在最低点时的伸长量相等，弹性势能相等，因此小球在最高点和最低点时的机械能相等，有
得
故B正确；
C．取指向圆心方向为正方向，小球在最高点时弹簧弹力、重力、圆环弹力的合力提供向心力，有
代入解得
当时，为正，方向向下，当，，当，为负，方向向上
小球在最低点有
代入v解得
在时，为负，方向向下，和方向相同，在时，为正，方向向上，和方向相反；在时，为正，方向向上，和方向相同，故C正确；
D．在时，和的大小为：，
差值为
在时，和的大小为：，
差值为，
在时，和的大小为：，
差值为
故D错误。
故选BC。
10. 如图甲所示理想变压器原线圈与两根平行金属导轨相连，副线圈与定值电阻和交流电动机相连，交流电流表、、都是理想电表，定值电阻的阻值Ω，电动机线圈的电阻Ω。在原线圈所接导轨的虚线间有垂直导轨面的匀强磁场，磁感应强度大小T，导轨间距为m，电阻不计，在磁场中两导轨间有一根金属棒垂直横跨在导轨间，棒的电阻Ω，棒在磁场内沿导轨运动的图像如图乙所示，在金属棒运动过程中，电流表示数为2A，示数为5A，则下列说法正确的是（ ）

A. 变压器副线圈输出的电流频率为2HzB. 电动机的输出机械功率为100W
C. 电流表的示数只能为14AD. 变压器原副线圈匝数比可能为7∶6
【答案】BD
【解析】
【详解】A．导体棒在磁场中运动，产生的感应电动势瞬时值为
产生正弦式交变电流，周期为2s，频率为0.5Hz，电动势有效值为，内阻为。变压器原副线圈的交变电流频率相同，故A错误；
B．定值电阻与电动机并联，电压相等
对电动机由功能关系可得输出机械功率为
故B正确；
C．理想变压器副线圈输出总功率为
原线圈输入功率
则导体棒等效为电源的输出功率为
由能量关系
得
解得或
故C错误；
D．变压器原副线圈匝数比为或
故D正确
故选BD。
第Ⅱ卷（非选择题）
三、实验题（共18分）
11. 要把手上的水甩掉，人通常的甩手动作是怎样的？某实验小组对此进行了“关于甩手动作的物理原理研究”，利用手机连拍功能测量甩手时指尖的向心加速度a。
（1）利用手机连拍功能（每隔s拍一张照片）得到甩手动作的过程如图甲。其中，A、B、C三点是甩手动作最后3张照片指尖的位置。可建立如下运动模型：开始阶段，指尖从A点以肘关节M为圆心做圆周运动，指尖到B的瞬间，立刻以腕关节N（视为已经静止）为圆心做圆周运动，最终到达C点，简化如图乙所示。
（2）图甲，实验者手臂自然下垂时肩膀到指尖的长度为13cm，而相应的实际长度为65cm；
（3）照片中A、B两点间距离为5.2cm，则A、B两点的实际距离为________cm；由此可以计算指尖实际在A、B间运动的平均速度为________m/s，并粗略认为这就是指尖过B点的线速度。同理，得到BN的实际距离为17cm；计算指尖在B处的向心加速度为________m/s2（此空保留三位有效数字）。
【答案】 ①. 26 ②. 6.5 ③. 249
【解析】
【详解】（3）[1]根据（2）中比例关系可知A、B两点的实际距离为
[2]指尖平均速度
[3]N静止之后的向心加速度为
12. 某探究小组为测量一种新型材料制成的圆柱形电阻丝的电阻率，进行了如下实验探究。
（1）该小组先用螺旋测微器测量该金属丝的直径D，示数如图乙所示，其读数为______mm。再用米尺测量金属丝长度L。
（2）该小组用如图甲所示的电路测量该金属丝的电阻的阻值。图中电压表量程为3V，内阻很大，电源为两节串联的干电池，定值电阻的阻值为20.0Ω，电阻箱R的最大阻值为999.9Ω。首先将置于位置1，闭合，调节电阻箱R的阻值，记下电压表的对应读数U，并计算利的数值，多次改变电阻箱值，获得多组和的数值，根据这些数据，在图丙中绘出了的图线。再将置于2，此时电压表读数为1.00V，根据图丙可得金属丝的电阻______（保留一位小数）。然后可由表达式______得到该材料的电阻率（用D、L、表示）
（3）该小组根据图甲的电路和图丙的图像，可以求得电池组电动势______V，内阻______Ω。（结果均保留2位有效数字）
（4）持续使用后，电池组电动势降低、内阻变大。若该小组再次将此金属丝电阻连入此装置，测得电路的电流，仍根据原来描绘的图丙的图像得到该电阻的测量值会______（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
【答案】（1）0.740
（2） ①. 11.6（11.4~11.8） ②.
（3） ①. 2.8##2.7##2.9 ②. 1.6（1.5~1.8）
（4）偏小
【解析】
【小问1详解】
螺旋测微器的精确值为，由图乙可知金属丝的直径为
【小问2详解】
[1]电压V，则，由图丙中的图线得Ω-1
解得
[2]根据电阻定律可得
解得该材料的电阻率为
【小问3详解】
由闭合电路欧姆定律可得
整理得
则图像的纵轴截距为
解得
图像的斜率为
解得
【小问4详解】
当电动势E减小，内阻r增大时，则做出的图线的纵轴截距增大，斜率变大，如图中虚线所示，则同样电压时使用原来的图线对应偏大，则R测量值偏小。
四、解答题（共36分，答题时写出必要的解题步骤，直接得出答案的不得分）
13. 如图所示光滑水平面上静止放置一个长木块，一颗子弹从左侧以大小为的初速度水平射入长木板，射入深度恰好等于木板长度的一半，子弹在木板中运动时与木板间的摩擦力大小与射入木板的深度成正比，则要使子弹恰好射穿长木板，子弹从左侧水平射入的初速度多大？（子弹可视作质点）
【答案】
【解析】
【详解】设长木板的质量为M，子弹的质量为m，子弹射入的初速度为，长木板的长度为d，子弹与木板间摩擦力为
则有
系统产生的热量为
当子弹射穿一半，由平均力做功可得系统摩擦产生热量为
当子弹恰好射穿长木板时，由平均力做功可得
当子弹射穿长木板一半时，有
当子弹恰好射穿长木板时，有
两式相比可得
14. 图甲为某学生的书桌抽屉。已知抽屉的质量kg，长度m，其中放有质量kg，长m的书本，书本的四边与抽屉的四边均平行。书本的右端与抽屉的右端相距也为s，如图乙所示。不计柜体和抽屉的厚度以及抽屉与柜体间的摩擦，书本与抽屉间的动摩擦因数。现用水平力F将抽屉抽出，抽屉遇到柜体的挡板时立即锁定不动。重力加速度m/s2。
（1）N时，书本和抽屉一起向右运动，求与挡板碰前瞬间抽屉的速度大小v；
（2）N时，求书本最终停止时，书本和抽屉因摩擦产生的内能。
【答案】（1）1.2m/s
（2）0.16J
【解析】
【详解】（1）对书本和抽屉由牛顿第二定律可得
根据运动学公式可得
解得与挡板碰前瞬间抽屉的速度大小为
（2）对书本由牛顿第二定律有
对抽屉和书本整体由牛顿第二定律有
解得要使书本和抽屉不发生相对滑动，F的最大值为
由于N
可知书本和抽屉有相对滑动；对抽屉，由牛顿第二定律有
设抽屉的运动时间为，根据运动学公式可得
此时书本的速度为
书本通过的位移大小为
此后书本经过速度减为0，则有
则书本最终停止时，书本和抽屉因摩擦产生的内能为
15. 如图所示竖直平面内有坐标系，第二象限内有平行金属板AB和CD，两板间电压大小为U，AB板带正电。两板长度和距离均为，CD板与x轴重合，BD与y轴重合。在第一、四象限内有一圆形区域内存在垂直坐标系向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，圆形区域的圆心坐标为。绝缘足够长弹性挡板平行x轴放置，并于圆形区域相切。两完全相同的带正电粒子a和b同时从平行板左侧沿x轴正向射入两板间，a粒子从上板左边缘射入，从右侧两板距离中点离开，b粒子从两板左侧中点射入。a粒子进入磁场后速度方向偏转90°离开磁场，两粒子离开磁场后与挡板发生弹性碰撞，不计粒子重力，求：
（1）粒子的比荷。
（2）两粒子第一次离开磁场的时间差值。
（3）两粒子与挡板EF相碰后经过x轴的点间距离多大。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】
【详解】（1）a粒子运动轨迹如图所示，设粒子初速度为
在电场中有，，
a粒子离开电场时的速度为v，v与初速度方向夹角为α，有，
解得，
a粒子45°角正对圆心由P点进入磁场，偏转90°从Q点离开磁场，由几何关系可知粒子在磁场中的轨迹半径为
结合
解得
（2）a粒子离开电场到进入磁场前时间为
a粒子在磁场中运动的轨迹为四分之一圆周，在磁场中运动时间为
粒子b在电场中离开时的速度与粒子a相同，与a粒子同方向进入磁场，轨迹半径也为，b粒子也从Q点离开磁场，由几何关系可得轨迹圆心角为135°，（磁汇聚）沿y轴正向离开磁场
b粒子在磁场中时间为
两粒子第一次离开磁场的时间差为
解得
（3）a粒子离开磁场后与挡板相碰，经过x轴上H点，由几何关系得
b粒子沿y轴正向离开磁场后与挡板相碰后沿y轴负向进入磁场，因其轨迹半径等于磁场圆半径，则粒子b从圆边界与x轴交点N离开磁场（磁汇聚），可知