甘肃省2024-2025学年高三下学期4月考试物理试卷（解析版）

这是一份甘肃省2024-2025学年高三下学期4月考试物理试卷（解析版），共15页。试卷主要包含了答题前，考生务必将自己的姓名，本试卷主要考试内容等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1、答题前，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。
4、本试卷主要考试内容：高考全部内容。
一、选择题：本题共10小题，共43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5分，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 在2024年巴黎奥运会游泳项目男子100m（赛道长为50m）自由泳决赛中，我国运动员以46秒40的成绩打破了世界纪录，夺得金牌。下列说法正确的是（ ）
A. 该运动员在加速冲刺过程中的惯性增大
B. 该运动员在加速冲刺过程中对水的作用力与水对他的作用力大小相等
C. 整个比赛过程中，该运动员的速度一直大于其他运动员的速度
D. 整个比赛过程中，该运动员的平均速度大小约为2.2m/s
【答案】B
【解析】A．惯性只和质量有关，和运动员是否做加速运动无关，选项A错误；
B．作用力与反作用力大小总相等，选项B正确；
C．在某段时间内，该运动员的速度可能小于其他运动员的速度，选项C错误；
D．整个比赛过程中，该运动员的位移为0，平均速度为0，选项D错误。故选B。
2. 2024年5月3日，嫦娥六号探测器成功发射，如图所示，1、2轨道分别是嫦娥六号探测器绕月运行的轨道，下列说法正确的是（ ）
A. 嫦娥六号探测器在1轨道上运行的速度大于其在2轨道上运行的速度
B. 嫦娥六号探测器在1轨道上运行周期大于其在2轨道上运行的周期
C. 在相同时间内嫦娥六号探测器在1轨道上运行的位移一定相同
D. 在相同时间内嫦娥六号探测器在1轨道上运行的速度变化一定相同
【答案】A
【解析】根据题图可知轨道1的半径小于轨道2的半径
A．根据万有引力提供向心力，可得
可知嫦娥六号探测器在1轨道上运行的速度大于其在2轨道上运行的速度，故A正确；
B．根据万有引力提供向心力
可得
可知嫦娥六号探测器在1轨道上运行的周期小于其在2轨道上运行的周期，故B错误；
C．根据几何知识可知在相同时间内嫦娥六号探测器在1轨道上运行的位移大小相同，方向不一定相同，故C错误；
D．在相同时间内嫦娥六号探测器在1轨道上运行的速度变化大小相等，方向不一定相同，故D错误。故选C。
3. 某无人机爱好者练习操作无人机。某次操作过程中，无人机的图像如图所示，和时间内的图像为抛物线的一部分，时间内的图像为直线，时间内的无人机的图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】图像的斜率表示物体的速度。在时间内，图像的斜率均匀地增大，无人机的速度在均匀地增大；在时间内，图像的斜率不变，无人机的速度不变；在时间内，图像的斜率均匀地减小，无人机的速度在均匀地减小。
故选A。
4. 如图所示，某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中，静止的质子被电场强度大小的匀强电场沿直线加速到，然后轰击肿瘤，杀死细胞。已知质子的质量，电荷量，则整个加速过程中质子的位移大小为（ ）
A. 2mB. 2.5mC. 4mD. 5m
【答案】B
【解析】根据动能定理有
解得整个加速过程中质子的位移大小
故选B。
5. 2025年1月，有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）成功创造新的世界纪录，首次实现1亿摄氏度1066秒的高约束模等离子体运行。EAST主要由氘核聚变反应释放能量，聚变方程为。若的质量为2.0141u，的质量为3.0160u，的质量为1.0087u，1u相当于931MeV的能量，则氘核聚变反应中释放的核能约为（ ）
A. 0.54MeVB. 1.09MeVC. 1.63MeVD. 3.26MeV
【答案】D
【解析】氘核聚变反应的质量亏损
释放的核能
故选D。
6. 如图所示，某校举行篮球比赛，两运动员分别将A、B两篮球（均视为质点）从相同高度（低于篮筐高度）同时抛出后，两篮球都直接落入篮筐（可认为落到同一点），篮球落入篮筐时的速度方向相同，该过程中A、B两篮球运动的时间分别为、，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. B.
C. D. 无法判断、的大小关系
【答案】C
【解析】ABCD．若研究两个过程的逆过程，则可将其看成是从篮筐沿同方向斜向上的斜抛运动，落到同一高度上，设A、B两篮球落入篮筐时的速度大小分别为、，方向与水平方向的夹角为，A、B两篮球下落的高度相同，有，又，解得，选项C正确。
故选C。
7. 某氧气瓶的容积为160L，装满时瓶中气体的压强为20个大气压。一机构每天消耗360L1个大气压的氧气，当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时，需重新充气。若氧气的温度保持不变，则氧气瓶在该机构循环充气的间隔时间为（ ）
A. 2天B. 4天C. 6天D. 8天
【答案】D
【解析】设氧气瓶在该机构循环充气间隔时间为n天，根据玻意耳定律
解得
故选D。
8. 如图所示，水平平板小车放在光滑水平地面上，两小朋友（均视为质点）坐在水平平板小车上，相互间不接触。他们与小车间的动摩擦因数相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，其中小朋友乙的质量大一些。现用逐渐增大的水平力沿水平地面拉动平板小车，下列说法正确的是（ ）
A. 小朋友甲相对小车先发生滑动
B. 两小朋友同时发生相对滑动
C. 相对小车发生滑动前，小朋友乙的加速度较大
D. 小朋友乙所受的摩擦力一直较大
【答案】BD
【解析】ABC．由牛顿第二定律可知，甲、乙不与平板小车发生相对滑动的最大加速度，同时也是二者与平板小车发生相对滑动后的加速度，均为，甲、乙与平板小车间同时发生相对滑动或甲、乙与平板小车间同时不发生相对滑动，且甲、乙的加速度始终相同，选项A、C错误，选项B正确；
D．又水平方向的摩擦力提供合力，，加速度相同，质量大的小朋友乙所受的摩擦力大，选项D正确。
故选BD。
9. 地震波勘探技术是一种通过记录和分析人工激发的地震波在地层中传播的特性，来研究地下地质情况的勘探方法。一列简谐横波沿x轴负方向传播，0时刻的波形如图中实线所示，0.4s时刻的波形如图中的虚线所示。下列说法正确的是（ ）
A. 该简谐横波的传播速度大小可能为10 m/s
B. 该简谐横波的传播速度大小可能为2.5m/s
C. 0时刻，平衡位置在处的质点正在沿y轴负方向运动
D. 在0~0.4s内，平衡位置在x=4m处的质点通过的路程一定为5cm
【答案】BC
【解析】AB．由图可知波长为4m，简谐横波沿x轴负方向传播，0.4s时间波传播到距离为 （n=0，1，2…），则波速为（n=0，1，2…）
该简谐横波的传播速度大小不可能为10 m/s，可能为2.5m/s，故A错误，B正确；
C．根据 “平移法”可知0时刻，平衡位置在处的质点正在沿y轴负方向运动，故C正确；
D．波的周期不确定，则在0~0.4s内，平衡位置在x=4m处的质点通过的路程不一定为5cm，故D错误；故选BC
10. 如图所示，在两平行金属极板P、Q上加恒定电压U，极板Q的右侧有一个边长为的正方形匀强磁场区域abcd，磁场的磁感应强度方向垂直纸面向里。P极板上中心O处有一粒子源，可发射出初速度为零、电荷量与质量的比值为k的带电粒子（不计重力），Q极板中心有一小孔，可使粒子射出后垂直磁场方向从a点沿对角线ac方向进入匀强磁场区域，下列说法正确的是（ ）
A. 带电粒子刚进入磁场时的速度大小为
B. 若带电粒子向上偏转，则极板Q的电势比极板P的电势高
C. 若带电粒子恰好从d点射出，则其在磁场中的运动时间为
D. 带电粒子进入磁场时的速度越大，其运动半径一定越大，在磁场中运动的时间一定越长
【答案】AC
【解析】A．根据动能定理
且有
可得带电粒子刚进入磁场时的速度大小为
故A正确；
B．若带电粒子向上偏转，可知粒子带正电，由于在电场中加速运动，可知极板Q电势比极板P的电势低，故B错误；
C．若带电粒子恰好从d点射出，根据几何关系
可知粒子在磁场中做圆周运动的半径为L，圆心角为，粒子在磁场运动周期
则其在磁场中的运动时间为
故C正确；
D．由洛伦兹力提供向心力可知
可得
带电粒子进入磁场时的速度越大，其运动半径一定越大，离开磁场时就越靠近c点，则圆周运动的弦切角越小，所以圆心角也越小，在磁场中运动的时间越短，故D错误。
故选AC。
二、非选择题：本题共5小题，共57分。
11. 某同学欲将电流表改装成欧姆表并重新标上刻度和校准，要求改装后欧姆表的刻度正好对应电流表表盘的中间刻度。可选用的器材有：
A．电源（电动势为，内阻为）；
B．电流表A（量程为，内阻为）；
C．定值电阻（阻值为）；
D．定值电阻（阻值为）；
E．滑动变阻器（最大阻值为）；
F．红、黑表笔和导线若干。
（1）按图中的实物连线组成欧姆表，定值电阻应选___________（填仪器前面的序号）。
（2）通过计算，对整个表盘重新标上电阻刻度。表盘上处的电阻刻度为___________。
（3）该同学继续研究改变倍率的问题，若要将欧姆表改为表盘中间刻度为的新欧姆表，则在适当更换器材的同时，给电流表___________（填“串”或“并”）联一个___________的电阻。
【答案】（1）C （2）10 （3）并 11
【解析】【小问1详解】
欧姆表内部由电源、定值电阻、电流表和滑动变阻器构成。由题意知，改装后的欧姆表要求中值电阻Rx=15kΩ，此时回路电流为 I = 50 μA，则
又
解得
故选C。
【小问2详解】
指针指到 60 μA 时回路总电阻为
则待测电阻
【小问3详解】
[1]新欧姆表的中间刻度为1.5 kΩ，对应的电流表满偏电流：
需要将电流表的量程从100 μA扩展到1 mA，则需要并联一个电阻来进行分流。
[2]并联电阻：
12. 某同学在图书馆查到弹簧的弹性势能与弹簧的形变量x之间的关系式为，为了验证此关系式是否正确，他进行了如下实验：
（1）如图甲所示，将一弹簧竖直悬挂在铁架台的水平横杆上，一指针固定在弹簧下端，刻度尺竖直固定在弹簧一侧，刻度尺零刻线与弹簧上端点对齐。测量弹簧原长时，指针指示刻度如图乙所示，则弹簧原长________cm。
（2）他依次在弹簧下端挂上钩码，同时测得弹簧静止时相应的形变量，记录钩码的质量m和对应的弹簧形变量x的数据，得到的图像如图丙所示，取重力加速度大小，由图像可得弹簧的劲度系数________N/m。（计算结果保留三位有效数字）
（3）该同学在实验室找到一个带指针、质量的滑块和气垫导轨，他将气垫导轨调成水平，弹簧一端固定在气垫导轨左侧，刻度尺固定在气垫导轨上方，如图丁所示。
启动充气泵，用滑块将弹簧压缩后由静止释放滑块，弹簧将滑块弹出，对滑块在气垫导轨上滑行的过程进行频闪照相，频闪频率，读出滑块与弹簧分离后连续的四张照片指针指示位置的刻度值，记录在表格中。
则滑块离开弹簧后获得的动能________J，根据表达式，结合前面所得k值可得弹簧的弹性势能________J。（结果均保留三位有效数字）
（4）改变弹簧的初始压缩量，多次重复以上步骤进行验证，发现滑块获得的动能总略小于弹簧的弹性势能，其原因可能是________。（任意答一条即可）
【答案】（1）14.78##14.79##14.80##14.81##14.82
（2）978 （3）0.0774 0.0782
（4）滑块滑动过程中受到空气阻力##气垫导轨右端偏高等
【解析】【小问1详解】
刻度尺最小分度为1mm，所以读数为14.80cm，即弹簧原长为14.80cm。
【小问2详解】
由，得
图像的斜率表示
由题图可得，解得
【小问3详解】
闪光时间间隔
由题中表格中数据可知滑块离开弹簧后获得的速度大小
则滑块离开弹簧后获得的动能
弹簧的弹性势能
【小问4详解】
整个过程中弹簧的弹性势能除了转化为滑块的动能外，还转化成了其他能，则其原因是滑块滑动过程中受到空气阻力，或者气垫导轨右端偏高等。
13. 某透明介质的剖面如图所示，单色光从M点垂直MN边入射，在OP边恰好发生全反射，该入射光线在OP边上的入射点为OP的中点，该入射光线与OP边的夹角，，，，不考虑多次反射，光在真空中传播的速度大小为c。求：
（1）单色光对该透明介质的折射率；
（2）单色光在该透明介质中传播的时间。
【答案】（1）
（2）
【解析】（1）由几何关系可知，单色光在OP边恰好发生全反射，入射角
由
解得
（2）由几何关系可知，光在介质中传播的距离
光在介质中的传播速度大小
单色光在该透明介质中传播的时间
解得
14. 某兴趣小组制作了一个如图所示的装置，ABC和CDE都是半径r＝0.3m的光滑半圆磁性轨道，AFE是半径R＝0.6m的光滑半圆塑料细管道，ABC和AFE在最高点A处前后略有错开（错开距离远小于两个轨道的半径）。左侧有一与水平面成、长度L＝1.25m的光滑斜面MN，斜面底端M和轨道最低点E在同一水平面上，在斜面底端有一弹射器（视为质点，图中未画出）用于弹射质量的小滑块P，在斜面顶端N处有一被插销锁定、质量的小钢球Q，某次试验时，将小滑块P以一定的初动能发射，小滑块P到达斜面顶端后与小钢球Q发生对心弹性碰撞，碰撞前瞬间小钢球Q解除锁定，小钢球Q恰能无碰撞地进入塑料细管道的A点，经塑料管道和半圆磁性轨道后返回。磁性轨道对小钢球Q的磁力大小恒定，方向始终与接触面垂直，不考虑小钢球Q脱离磁性轨道后的磁力。小滑块P、小钢球Q均可视为质点，忽略空气阻力，取重力加速度大小，sin37°＝0.6，cs37°＝0.8。
（1）求小钢球Q离开N点时的速度大小；
（2）要使小钢球Q不脱离磁性轨道，求磁性轨道对小钢球Q的磁力F的最小值；
（3）求小滑块P弹射的初动能。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】【小问1详解】
小钢球Q恰能无碰撞地进入塑料细管道的A点，则从A点反向平抛，恰好从N点进入，则有
其中
根据速度分解可知
联立解得
【小问2详解】
小钢球Q到达A点时的速度
从下向上经过C点时最容易脱离轨道，则满足
从A到C点根据机械能守恒
解得
【小问3详解】
小滑块P和小钢球Q对心弹性碰撞，根据动量守恒
根据机械能守恒
解得
小滑块P沿斜面上升过程，根据动能定理
解得
15. 如图所示，质量为M的足够长的U形光滑金属导轨abcd放置在倾角θ＝30°的光滑绝缘斜面上，并用细线（图中虚线）拴在固定于斜面上的G、H两点上，bc段导轨的电阻为R，其余段导轨的电阻不计。另一电阻为2R、质量为m、长度为L的导体棒PQ放置在导轨上，紧挨导体棒PQ下方有两个固定于斜面上的光滑绝缘立柱，使导体棒静止，导体棒PQ始终与导轨垂直且接触良好，PbcQ构成矩形。导轨bc段长为L，以ef为界，其下方存在垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为2B，上方存在沿水平方向指向斜面内且垂直导体棒PQ的匀强磁场，磁感应强度太小为B，烧断细线后，导轨向下运动的过程中，导体棒PQ始终不脱离导轨。重力加速度大小为g。
（1）求导轨abcd向下运动的最大速度；
（2）若导轨abcd达到最大速度时，导体棒PQ与导轨间恰好无作用力，求M、m的关系；
（3）若烧断细线后导轨abcd向下滑动距离x时，导体棒PQ与导轨间的弹力恰好最小，求该过程中导体棒PQ产生的热量Q。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】【小问1详解】
对导轨进行受力分析可知
解得
【小问2详解】
当导轨达到最大速度时，电路中的电流
通过右手定则，可知电路中的电流方向顺时针，根据左手定则，判断导体棒所受安培力竖直向上，大小为
此时导体棒对导轨无压力，即
所以
【小问3详解】
导体棒与导轨间的压力最小即为0时，此时导轨速度达到最大值，根据能量守恒可知
所以棒上的热量32.78cm
37.86cm
42.97cm
48.02cm