【物理】江西省八所重点中学2024-2025学年高三下学期4月联考试卷（解析版）

这是一份【物理】江西省八所重点中学2024-2025学年高三下学期4月联考试卷（解析版），共20页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
考试时长：75分钟 试卷满分：100分
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题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8-10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
1. 物理学发展过程中，许多物理学家的科学研究超越了当时研究条件的局限性，取得了辉煌的成果，推动了人类文明发展的进程。下列有关物理学史或物理理论的说法中，正确的是（ ）
A. 法拉第通过实验发现，雷电的性质与摩擦产生的电的性质完全相同并命名了正电荷和负电荷
B. 哥白尼大胆反驳地心说，提出了日心说，并发现行星沿椭圆轨道运行的规律
C. 卡文迪什通过扭秤实验装置在实验室中测出万有引力常量，是运用了微小量放大法
D. 在研究加速度与合外力、质量关系的实验中，运用了等效替代的思想
【答案】C
【解析】A．富兰克林通过实验发现，雷电的性质与摩擦产生的电的性质完全相同并命名了正电荷和负电荷，故A错误；
B．哥白尼大胆反驳地心说，提出了日心说，开普勒发现行星沿椭圆轨道运行的规律，故B错误；
C．卡文迪什通过扭秤实验装置在实验室中测出万有引力常量，是运用了微小量放大法，故C正确；
D．在研究加速度与合外力、质量关系的实验中，运用了控制变量法，故D错误。
故选C。
2. 如图所示，A、B两个相同的小球分别用长为、的细绳悬挂在同一竖直线的两点，现使两球在水平面内做圆周运动，且角速度均缓慢增大，当两球刚好运动到相同高度时，两球运动半径分别为，两球离地高度为点为两悬挂点在地面的投影，两个小球可视为质点，则下列说法正确的是（ ）
A. 两根细绳分别对A球和B球的拉力相同
B. A球和B球的周期相等
C. 若同时剪断两根细绳，A、B两球同时落地
D. 剪断两根细绳，A球和B球的落地点到点的距离相等
【答案】C
【解析】A．设悬挂A、B球的细绳与竖直方向的夹角分别为、，则有，
对A、B球分别进行分析，均受到重力和细绳的拉力，均有重力和拉力的合力提供向心力，则有，
解得
故A错误；
B．对A、B球分别进行分析，均受到重力和细绳的拉力，均有重力和拉力的合力提供向心力，则有，
解得
故B错误；
C．两球离地面高度为，同时剪断两根细绳，小球做平抛运动，则有
解得
所以，两球同时落地，故C正确；
D．对A、B球分别进行分析，均受到重力和细绳的拉力，均有重力和拉力的合力提供向心力，则有，
平抛运动过程，在水平方向上有，
落地点到点的距离为，
解得，
故D错误。
故选C。
3. 如图甲所示，两薄木板A、B质量相同，其中木板A与墙面间的动摩擦因数为，木板B与木板A间的动摩擦因数为，光滑重球被轻质细绳跨过定滑轮拉住，整个系统处于静止状态。现缓缓释放细绳使重球缓慢下降，对可能出现的情况，下列说法正确的是（ ）
A. 若，会出现图乙所示情况
B. 若，会出现图丙所示情况
C. 若出现图乙所示情况，只要
D. 要出现图丙所示情况，必有
【答案】B
【解析】AC．设球对木板压力为F，则对于乙图情况，对A则有
对于B则有
联立解得
AC错误；
BD．对于图丙中出现的情况，对AB整体受力分析则有
对B分析可知
联立解得
B正确，D错误。
故选B。
4. 近几年，江西多地上空出现绝美日晕景观，太阳被巨大的彩色光环圈住，映照着赣鄱大地，熠熠生辉。日晕是一种常见的大气光学现象，如图甲所示，太阳光线经卷层云中同一冰晶的两次折射，分散成单色光，形成日晕，冰晶截面可看作正六边形。如图乙所示为一束紫光在冰晶上的折射光路，为冰晶上的入射角，为经过第一个界面的折射角，为光离开冰晶的折射角，若光射入冰晶的入射角等于光离开冰晶的折射角，为出射光相对入射光的偏转角，冰晶对紫光的折射率为，则为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】设光离开冰晶的入射角，由光的折射定律可得
由题知
则
因为正六边形的内角为120°，则由几何关系可得
结合数学知识，联立解得，
偏转角为入射光与出射光方向的总偏移，在两次折射中，每次折射的偏转角为，则总偏转角为
解得
故选A。
5. 水星是地球上较难观测的行星，因为它离太阳太近，总是湮没在太阳的光辉里，只有水星和太阳的距角（地球和水星连线与地球和太阳连线的夹角）达最大时（称为大距，如图所示），公众才最有希望目睹水星。2023年1月30日凌晨，上演今年首次水星大距。已知水星公转周期约为地球公转周期的，水星和地球公转轨道均视为圆形。则（ ）
A. 可以求出水星与地球质量之比
B. 大距时，水星和太阳距角的正弦值约为
C. 一年内至少可以看到3次水星大距
D. 太阳分别与水星和地球的连线在相同时间内扫过的面积相等
【答案】B
【解析】A．由万有引力提供向心力，有
可得
可知可以求出水星与地球绕太阳公转轨道半径之比，无法求得水星与地球质量之比，故A错误；
B．结合选项A分析，大距时，由几何知识可得水星和太阳距角的正弦值约为
故B正确；
C．一年时间设为T，则
，
两次大距时间间隔为
一年内能看到水星的次数为
解得
故C错误；
D．开普勒第二定律是针对同一环绕天体而言的，所以太阳分别与水星和地球的连线在相同时间内扫过的面积不相等。故D错误。
故选B。
6. 近几年来，中国在变压器制造领域已达到世界领先水平。如图所示为发电机和变压器的简化图，其中发电机的矩形线圈长为、宽为，匝数为，电阻不计，放置在磁感应强度大小为的匀强磁场中。理想变压器的原、副线圈匝数分别为、和，两个副线圈分别接有电阻和，当线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动时，通过电阻的电流为，下列说法正确的是（ ）
A. 原线圈电压为
B. 通过电阻的电流为
C. 矩形线圈在匀强磁场中转动的角速度为
D. 若仅减少匝数，则通过原线圈的电流减小
【答案】D
【解析】A．匝数为的副线圈输出电压
根据变压器原副线圈电压与匝数关系
解得
故A错误；
B．根据变压器原副线圈电压与匝数关系
解得
则通过电阻的电流为
故B错误；
C．当发电机线圈以角速度匀速转动时，产生的感应电动势最大值为
有效值为
理想变压器原线圈输入电压为
又因为
联立，解得
故C错误；
D．其他条件不变，因为
减小，则也减小，又因为
减小，则减小；同理，根据
可知不变，根据
可知也不变。根据
可知减小，故D正确。故选D。
7. 如图所示，长为的细绳一端固定于点，另一端系住一质量为的小球，将细绳拉直至水平，小球从位置由静止开始释放，则它从P点运动到最低点，重力加速度为。不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 当细绳与夹角满足时，重力的瞬时功率最大
B. 细绳对小球拉力的冲量为零
C. 小球从点运动到最低点的过程中，加速度先减小后增大
D. 小球从P点运动到最低点所用的时间小于
【答案】A
【解析】A．重力的瞬时功率为
其中是小球的速度，则当竖直方向上的为0时，小球竖直方向的分速度最大，此时重力瞬时功率达到最大，设此时细绳的拉力大小为，则有，
其中，根据动能定理
联立，解得
故A正确；
B．小球在水平方向动量变化量不为零，根据动量定理可知，拉力水平方向分力的冲量不为零，所以拉力对小球的冲量不为零，故B错误；
C．小球从点运动到最低点的过程中，加速度可以分解为切向加速度和法向加速度，其合加速度为
其中，
解得
所以，当时，加速度最大，故小球从点运动到最低点的过程中，加速度先增大后减小，故C错误；
D．由上述分析可知，小球竖直方向的平均加速度小于，所以小球从P点运动到最低点所用的时间大于，故D错误。故选A。
8. 甲、乙两波源发出的两列简谐横波，在同一均匀介质中分别沿轴正向和负向传播，时刻两列波恰在原点相遇，时在轴上的区间内第一次形成如图所示的波形。是平衡位置分别在和处的质点。对于该波，下列说法正确的是（ ）
A. 甲、乙两波源的起振方向分别为向上和向下
B. 两波的频率均为
C. 时，质点的位移为
D. 从到时，质点通过的总路程为
【答案】BD
【解析】A．由图像，根据“同侧法”可知，甲乙的起振方向都是向下的，这样才会出现在原点处向下振动加强，故A错误；
B．因为
则两波的周期为
频率为
故B正确；
C．从到过程，两波传播的距离均为
则，甲波将时平衡位置为处质点的振动传播到质点，即甲波的位移为
乙波将时平衡位置为处质点的振动传播到质点，即甲波的位移为
所以，时，质点的位移为
故C错误；
D．时两波在相遇，两波相遇前，因为
所以，过程中，点运动的路程是
两波相遇后，点为振动减弱点，振幅为零，所以过程中，点运动的路程是0，所以从到时，质点通过的总路程为3cm，故D正确。
故选BD。
9. 如图所示，半径为的导电圆环（电阻不计）绕垂直于圆环平面、通过圆心的金属轴以角速度逆时针匀速转动。圆环上接有电阻均为的三根金属辐条，辐条互成角。在圆环圆心角的范围内（两条虚线之间）分布着垂直圆环平面向外、磁感应强度大小为的匀强磁场，圆环的边缘通过电刷和导线与一个阻值也为的定值电阻相连，定值电阻的另一端通过导线接在圆环的中心轴上，在圆环匀速转动过程中，下列说法中正确的是（ ）
A. 金属辐条进出磁场前后，辐条中电流的大小和方向改变
B. 定值电阻两端的电压为
C. 通过定值电阻的电流为
D. 圆环转动一周，定值电阻产生的热量为
【答案】AD
【解析】A．有题意可知，三根金属辐条始终有一根在磁场中切割磁感线，切割磁感线的金属辐条相当于内阻为的电源，另外两根金属辐条和定制电阻并联，辐条进出磁场前后电流的大小、方向均改变，故A正确；
BC．电路总电阻为
圆环匀速转动时产生的感应电动势为
其中
所以定值电阻两端的电压为
通过定值电阻的电流为
故BC错误；
D．圆环转动一周，定值电阻产生热量为
其中，解得
故D正确。故选AD。
10. 如图所示，一自然长度等于的弹性轻绳（遵循胡克定律），一端固定在A点，另一端跨过由轻杆固定的定滑轮连接一个质量为、电荷量为的带正电小球。空间中同时存在着方向水平向右的匀强电场（图中未画出），电场强度大小为。小球穿过水平固定的杆从点由静止释放，运动到点时速度恰好为零。已知A、、在一条竖直线上，C、两点间距离为，为的中点，小球在点时弹性绳的拉力为，小球与杆之间的动摩擦因数为0.5，重力加速度大小为，弹性绳始终处在弹性限度内。下列说法正确的是（ ）
A. 小球从运动到的过程中所受滑动摩擦力逐渐增大
B. 小球从运动到的过程中弹性绳拉力所做的功为
C. 小球运动至点时速度最大
D. 若在点给小球一个向左的速度，小球恰好能回到点，则
【答案】CD
【解析】A．设弹性绳的劲度系数为，，当小球运动到点时，，与的夹角为，如图所示
弹性绳拉力沿水平方向的分力为（与成正比）
在竖直方向的分力为
则小球所受的滑动摩擦力大小为
即小球从运动到的过程中，所受滑动摩擦力不变，故A错误；
B．小球从运动到的过程中，根据动能定理可得
其中
解得
故B错误；
C．小球从运动到的过程中，弹力做功可表示为
结合B选项，解得
在点，有
即小球的合外力为零，加速度为零，速度最大，故C正确；
D．由以上分析可得小球从运动到的过程中，弹力做功
则小球从E运动到C的过程中，弹力做功
若在点给小球一个向左的速度，小球恰好能回到点，从到的过程中，由动能定理可得
解得，故D正确。故选CD。
二、非选择题（本题共5小题，共54分，考生根据要求作答）
11. 某同学利用打点计时器分析自身步行时的速度特征，把接在的交流电源上的打点计时器固定在与人腰部等高的桌面上，纸带穿过打点计时器限位孔，一端固定在人腰部，人沿直线步行时带动纸带运动，打点计时器记录人步行时的运动信息。
（1）选取点迹消晰的纸带，每5个点取一个计数点，其中连续6个计数点如上图所示，纸带中段的平均速度为___________m/s。（保留两位有效数字）
（2）沿着计数点位置把纸带裁开并编号，按编号顺序把剪出的纸带下端对齐并排粘贴在坐标纸上，剪出的纸带长度代表打出这段纸带时间内的平均速度，把每段纸带上边中点连接成线，如上图所示，若用图中曲线描述人运动的速度—时间关系，图像中纵坐标表示速度大小，横坐标表示时间，请根据上图计算该同学每走一步的时间为___________s，步行的速度为___________m/s。
【答案】（1）1.2 （2）0.5 1.05
【解析】【小问1详解】
打点计时器的打点周期为
每5个点取一个计数点，则相邻两个计数点间的时间间隔为
所以，纸带中CD段平均速度为
【小问2详解】
[1]纸带的横宽对应横坐标中的时间长度为
由图可知，该同学每迈一步的时间为纸带的横宽对应横坐标中的时间长度的5倍，即
[2]可把图像看成图像，则该同学一步幅为图像一个周期内每段纸带面积之和，则该同学的速度为
12. 国锂电池产能占全世界以上，某同学对一块锂电池的电动势和内阻非常感兴趣，设计了如图所示的电路图。图中和为电阻箱和为开关，为干电池（电动势为，内阻未知）；是灵敏电流计。
（1）闭合开关和，发现中有向上的电流，此时只调节电阻箱的阻值___________（增大或减小），使表示数为零，记录下电阻箱的阻值为和，则有___________（用、和表示）
（2）闭合开关和，改变两电阻箱阻值，当表示数重新为零时，记录下电阻箱的阻值为和；
（3）某次实验、、、，由此可测出___________，___________。（保留两位有效数字）
【答案】（1）增大 （3）6.0 0.50
【解析】（1）[1]因为电流计电流向上，所以两端电压小于，需增大的电压，故增大的阻值；
[2]由欧姆定律得
解得
（3）[3][4]根据图示电路图，由欧姆定律得由欧姆定律得
其中，、、、
代入数据解得，
13. 一款气垫运动鞋如图甲所示，鞋底塑料空间内充满气体（可视为理想气体），运动时通过压缩气体来提供一定的缓冲效果。已知鞋子未被穿上时，当环境温度为15℃，每只鞋气垫内气体体积，压强，等效作用面积恒为，鞋底忽略其他结构产生的弹力。单只鞋子的鞋底塑料空间等效为如图乙所示的模型，轻质活塞可无摩擦上下移动。大气压强也为取。
（1）当质量为的运动员穿上该运动鞋，双脚站立时，若气垫不漏气，且气垫内气体与环境温度始终相等，求单只鞋气垫内气体体积；
（2）运动鞋未被穿上时，锁定活塞位置不变，但存在漏气，当气温从15℃上升到℃时，气垫缓缓漏气至与大气压相等，求漏出的气体与气垫内剩余气体的质量之比。
【答案】（1）
（2）
【解析】【小问1详解】
气垫内气体与环境温度始终相等，根据玻意耳定律有
根据平衡条件有
代入数据，解得
【小问2详解】
当气温从15℃上升到℃时，根据理想气体状态方程有
解得
则漏出的气体的体积为
膨胀后气体的密度相同，则漏出的气体与气垫内剩余气体的质量之比为
14. 如图所示，质量为、半径为R的四分之一光滑圆弧体静止在光滑的水平面上，圆弧面的最低点与水平面上的A点对齐，且与水平面相切，轻质弹簧的右端与静止的质量为的物块相连，左端与水平面上的点对齐，弹簧处于原长，水平面仅部分粗糙。现将质量为可视为质点的物块从圆弧面的最高点由静止释放，物块与弹簧作用，第二次滑过段后，恰好不再能滑上圆弧面。已知弹簧的形变在弹性限度内，重力加速度大小为，不计空气阻力，求：
（1）物块从释放运动到圆弧面最低点时，圆弧体运动的距离为多少；
（2）物块第一次运动到圆弧体b最低点A时，对圆弧的压力大小；
（3）物块与弹簧相碰后第一次返回B点时速度大小。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】【小问1详解】
物块在圆弧面上运动时，物块和组成的系统在水平方向上动量守恒，则
即
又因为
解得，
【小问2详解】
设物块第一次运动到点时的速度为，圆弧体的速度为，根据水平方向动量守恒，有
根据系统机械能守恒，有
解得，
对物块，根据牛顿第二定律
解得圆弧对物块的支持力为
根据牛顿第三定律可得，物体对圆弧的压力大小为
【小问3详解】
设物块与弹簧作用前的速度为，根据动能定律
设物块与弹簧作用结束后瞬间的速度为，物块的速度为，与弹簧作用过程，根据动量守恒定律，有
根据机械能守恒
解得，
由于物块刚好不再能滑上圆弧面，故物块第二次滑过段后的速度等于，根据动能定理
联立，解得，
故物块与弹簧相碰后第一次返回点时的速度大小为。
15. 如图甲所示，平行正对金属板M、N接在直流电源上，极板长度为、板间距离为；极板右侧空间中存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示，，。一比荷为的带负电粒子以初速度沿板间的中心线射入电场，时刻进入磁场时，速度方向与的夹角，以板间中心线为轴，极板右边缘为轴。不考虑极板正对部分之外的电场，粒子重力不计。求：
（1）M、N间的电压；
（2）时间内粒子运动过程中距x轴的最大距离；
（3）时刻粒子的位置坐标。
【答案】（1）200V
（2）2cm （3）（3cm，0）
【解析】【小问1详解】
粒子在电场中运动的过程中，沿极板方向和垂直极板方向分别做匀速运动和匀加速直线运动，
其中，根据牛顿第二定律可得
粒子进入磁场时
代入数据，联立解得
【小问2详解】
粒子进入磁场时，速度大小为
进入磁场时的纵坐标为
在时间内，根据牛顿第二定律
解得，粒子做圆周运动的半径大小为
粒子在磁场中运动的周期为
又因为
综上分析可得，在时间内粒子运动轨迹的圆心在轴上，故时间内粒子运动过程中距轴的最大距离为2cm。
【小问3详解】
在时间内，根据牛顿第二定律
运动周期为
则
则时刻，粒子的速度方向与时刻相同，根据运动的周期性，粒子的运动轨迹如图所示
时刻粒子的位置坐标为，
解得，
所以，时刻粒子的位置坐标为（3cm，0）。