【物理】河北省石家庄市等3地2024-2025学年高二下学期4月期中试题（解析版）

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注意事项：
1.本试卷考试时间为75分钟，满分100分。
2.答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡相应的位置。
一、单选题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
1. 某小组将A、B两个小球同时竖直向上抛出，且两小球初速度不相等，抛出后，A球所受阻力忽略不计，B球所受阻力大小与其速率成正比。从抛出时开始计时，关于A、B两球的速度随时间的变化图像（虚线表示A，实线表示B），可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】A．受空气阻力作用的B球，上升过程有
可得
减小，减小，故A错误；
BCD．到达最高点时，两小球均满足，，即两图线与轴相交时斜率相等，故CD错误，B正确。
故选B。
2. 两点电荷固定在轴上的A、两点，电荷量分别为和，两电荷连线上的电势随的变化关系如图所示，其中为连线上电势最低的点，和是线段的两个三等分点。取无穷远处电势为零，下列说法正确的是（ ）
A. 两点电荷均带正电，且
B. 负电荷从A移到过程中，电势能先减小后增大
C. 从A到电场强度先减小再增大
D. 质子从点由静止释放，将向右运动恰好能到点
【答案】C
【解析】A．由图像可知，所有电势均为正值，由于取无穷远处电势为零，所以两点电荷均带正电，图像斜率的绝对值表示场强大小，从A到，斜率的绝对值先减小后增大，点斜率为零，该点的合场强为零，故两电荷在点场强等大反向，根据
由于
可知
故A错误；
C．结合上述可知，从A到电场强度先减小再增大，故C正确；
B．负电荷从A移到的过程中，电势先减小再增大，根据
可知电势能先增大后减小，故B错误；
D．令质子从点由静止释放，将向右运动恰好能到D点，根据动能定理有
即有
根据图示可知
则有
即有
可知，质子释放后不会到达点，故D错误。
故选C。
3. 如图，一束太阳光通过长方体玻璃砖后照射到右侧光屏上，右侧光屏上出现一条从到的彩色光带，其中A颜色的光位于B颜色光的上方，则关于A、B两种颜色的光，下列说法正确的是（ ）
A. 在同种均匀介质中B光的波长一定大于A光的波长
B. 在同种均匀介质中A、B相遇时，二者可以发生干涉
C. A光的频率小于B光的频率
D. A、B两束光以相同的入射角射到某界面时，若A光不能发生全反射，则B光也一定不能发生全反射
【答案】C
【解析】C．由A、B两种光在光带上的位置可知，由空气以相同入射角进入玻璃时，的折射角小于A的折射角，根据折射率的定义式可知，玻璃对的折射率大于对A的折射率，折射率越大，光的频率越大，即A的频率小于B的频率，故C正确；
A．结合上述可知， B的频率大于A的频率，频率越大，波长越短，可知，同种均匀介质中，B光的波长一定小于A光的波长，故A错误；
B．结合上述可知， B的频率大于A的频率，即A、频率不同，A、不会发生干涉，故B错误；
D．根据临界角与折射率的关系有
折射率越大，发生全反射的临界角越小，结合上述可知，B的临界角小于A的临界角，可知，当A、B两束光以相同的入射角射到某界面时，若A光不能发生全反射，B光有可能发生全反射，故D错误。
故选C。
4. 如图为某交流发电机工作图，两磁极、S间可视为匀强磁场，匝数为的矩形线圈绕逆时针匀速转动，角速度为，内阻为，理想交流电压表示数为，负载的阻值为，不计电路中其他电阻。则下列说法正确的是（ ）
A. 线圈产生的感应电动势最大值为
B. 负载上消耗的功率
C. 线圈从图示位置开始转动过程中，通过线圈的电荷量为
D. 线圈从图示位置开始转动时，处于中性面位置，且磁通量为
【答案】D
【解析】A．由
即
A错误；
B．电阻消耗的功率为
B错误；
C．线圈从图示位置开始转动过程中，
C错误；
D．线圈从图示位置开始转动时，处于中性面位置，磁通量最大
故可得
D正确。
故选D。
5. 如图所示，墙角固定一倾角为的斜面，尖劈A放置在斜面上，A的右侧面竖直，一个用轻绳系住的小球B紧靠在A的右侧，轻绳与斜面平行，A与B的接触面光滑，系统处于静止状态。施加一沿B球球心水平向左的推力，系统仍处于静止状态。则下列说法正确的是（ ）
A. 对球B施加推力后，轻绳的拉力可能变大
B. 尖劈A与斜面的接触面一定是光滑的
C. 尖劈A的质量与球B的质量比值一定为
D. 对球B施加推力后，尖劈A与斜面间摩擦力可以为零
【答案】D
【解析】AC．若施加推力前尖劈A与斜面间摩擦力为零，则分别对球B和尖劈A与球B组成的系统进行受力分析，根据平衡条件有，
联立可得
由于不变，故轻绳的拉力不变，但施加前A与斜面间摩擦力未知，故AC错误；
BD．若施加前A与斜面间摩擦力沿斜面向上，则施加后摩擦力可以为零，但摩擦力不可能始终为零，故B错误，D正确。
6. 邯郸道，到邯郸。2025年邯郸市政府重金打造的邯郸道历史文化街区在2025年春节爆棚开街，游人在欣赏邯郸历史街景的同时还可看到精彩的戏剧演出。戏剧演出中，演员抖动长袖的一端，随之舞动的长袖形成了一列简谐横波。以手的平衡位置为坐标原点，下图是演员右手在抖动长袖过程中某时刻的波形，此时手的位置点纵坐标为，长袖上点的横坐标为，若右手抖动的频率是，下列说法正确的是（ ）
A. 波速大小为
B. 若演员抖动长袖的频率增大，则波长变长
C. 该时刻点的振动方向沿轴正方向
D. 再经过，点到达平衡位置
【答案】D
【解析】A．借助正弦函数曲线由图乙可知
解得
又
故波速大小为
故A错误；
B．因为
不变，频率增大，波长变短，故B错误；
C．波向右传播，所以此时点向轴负方向振动，故C错误；
D．P点的振动函数表达式为
当时点的位移为
点到达平衡位置，故D正确。
故选D。
7. 如图所示，磁感应强度为的匀强磁场方向垂直于纸面向里，图中虚线为磁场的边界，其中段是半径为的四分之一圆弧，、的延长线通过圆弧的圆心，长为。一束质量为、电荷量为的粒子，在纸面内以不同的速率从点垂直射入磁场，已知所有粒子均从圆弧边界射出，其中、是圆弧边界上的两点，不计粒子间的相互作用和重力。则下列分析中错误的是（ ）
A. 粒子带正电
B. 从点射入的带电粒子速率的取值范围为
C. 从点射出的粒子在磁场中运动的时间一定小于从点射出的粒子在磁场中运动的时间
D. 粒子在磁场中运动的最短时间为
【答案】C
【解析】A．粒子做逆时针匀速圆周运动，根据左手定则可知粒子带正电，故A正确，不符合题意；
B．由题意可知，粒子运动轨迹与弧交点越靠近点，粒子运动的轨道半径越大，所以运动到点时半径最大，对应的速度也最大，粒子从点射出时的圆心和半径如图所示：
根据几何关系可知
故
设运动轨迹对应的半径为，则有
解得
带电粒子在磁场中运动洛伦兹力提供向心力
解得
所以从点射入的粒子速率一定不大于；粒子运动轨迹与弧交点越靠点，则运动的轨道半径越小，所以运动到点时半径最小，对应的速度也最小，运动轨迹如图所示：
根据几何关系
带电粒子在磁场中运动洛伦兹力提供向心力
解得
即从点射入的带电粒子速率的取值范围为
故B正确，不符合题意；
CD．带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期公式为
设粒子在磁场中运动的时间为，则
粒子运动的周期不变，圆周运动的圆心角越大，运动时间越长，由几何关系可知，弦切角等于圆心角的一半，当弦切角越小时，运动时间越短，故当弦与圆弧边界相切时，弦切角最小，如图所示：
由几何关系可知，此时圆周运动的圆心角为，则最短时间为
、两点具体位置未知，则无法判断从、点射出的粒子在磁场中运动的时间的大小关系，故C错误，D正确， C符合题意，D不符合题意。
故选C。
二、多选题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上正确答案，全部选对得6分，漏选得3分，错选得0分。
8. 2025年3月19日，因美国波音星际客机一系列故障而停留在空间站9个月的两位宇航员终于搭乘SpaceX的“龙”飞船返回地球，飞船返回过程可简化如下图，飞船首先从圆轨道I的点变轨到椭圆轨道II，然后在椭圆轨道II的点再变轨进入近地轨道III（轨道半径近似等于地球半径），下列说法正确的是（ ）
A. 飞船在轨道I的线速度大于第一宇宙速度
B. 飞船从轨道II变轨到轨道III需要在点减速
C. 飞船从轨道II上经过A点速度小于经过点的速度
D. 若飞船在轨道I、II、III上运行的周期分别为、、，则
【答案】BC
【解析】A．由于第一宇宙速度是环绕地球做圆周运动的最大环绕速度，可知飞船在轨道I上的速度应小于第一宇宙速度，故A错误；
B．飞船从轨道II变轨到轨道III，做向心运动，需要在点减速速，故B正确；
C．根据开普勒第二定律可知飞船在近地点速度大于远地点速度，故C正确；
D．根据开普勒第三定律可得
轨道I、II、III的半径逐渐变小，所以周期关系
故D错误。
故选BC。
9. 一定质量的理想气体从状态开始，经过一个循环，最后回到初始状态，其压强与体积关系如图所示，其中和这两个过程为绝热过程，下列说法正确的是（ ）
A. 气体处于状态时体积可能等于
B. 在过程中，气体的分子平均动能减小
C. 在过程中气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数减少
D. 设过程中增加的内能为，过程中减少的内能为，则与的差值可以用图形的面积来表示
【答案】CD
【解析】A．据题意，结合题图可知，气体从到为绝热膨胀，则有，
根据
可知，则温度降低；气体从到，体积不变，压强减小，则温度降低，则该气体在状态的温度高于在状态的温度，根据理想气体状态方程有
可知状态时体积一定小于，故A错误；
B．状态到状态为绝热，外界对气体做功，气体内能增大，温度升高，分子平均动能增大，故B错误；
C．在过程中，气体温度降低、体积不变，则气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数减少，故C正确；
D．根据图像与轴围成的面积表示气体做功的大小，可知一次循环过程中气体对外界做的功可以用的面积来表示，而整个过程气体内能变化为零，则整个过程吸收热量应该大于放出热量，而且二者的差值也可以用的面积来表示，而和这两个过程为绝热过程，所以，
则，也可以用的面积来表示，故D正确。
故选CD。
10. 如图所示，物块A、B置于光滑固定的足够长的斜面上，斜面的倾角为。轻质弹簧两端分别与A、B相连，B靠在与斜面垂直的挡板上。A上端连接一轻质细线，细线绕过光滑的定滑轮与物块C相连且滑轮左侧细线始终与斜面平行。开始时托住C，系统静止且细线恰好伸直，然后由静止释放C。已知物块A、B、C的质量均为，弹簧的劲度系数为，当地重力加速度为，C始终未与地面接触，弹簧始终在弹性限度内。释放C后，C速度最大时B恰好要离开挡板。下列说法正确的是（ ）
A. 斜面的倾角
B. C的最大速度为
C. 刚释放C的瞬间，A的加速度为
D. 从静止释放到C速度最大的过程中，轻绳对A做的功为
【答案】ACD
【解析】A．开始与B恰好要离开挡板时，弹簧分别处于压缩和拉伸状态，弹力大小均为
，速度最大时加速度均为0，对分析
对分析有
解得
故A正确；
B．对于物体、，以及弹簧组成的系统，只有弹簧的弹力和重力做功，系统机械能守恒，开始与恰好要离开挡板时，弹簧分别处于压缩和拉伸状态，弹力大小均为
所以两状态弹性势能相等。根据机械能守恒有
解得
故B错误；
C．释放的瞬间弹簧弹力没有突变对分析
对A分析有
解得
故C正确；
D．对用动能定理
解得
故D正确。
故选ACD。
三、非选择题：本题共5道小题，共54分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分；有数值计算的，答案中必须明确写出数值和单位。
11. 某小组利用如图甲所示的装置“探究加速度、力和质量的关系”。
（1）下列说法中正确的是________。
A. 实验中需要测量砂和砂桶的质量
B. 调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行
C. 为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量
D. 补偿阻力时，需取下砂和砂桶，调整长木板的倾角，使小车拖着纸带沿长木板匀速下滑
（2）图乙是某次实验所打出的一条纸带，在纸带上标出了5个计数点，打点计时器的打点频率为。、、、、每相邻两点之间还有4个计时点未标出，则打点计时器打下点时小车的瞬时速度大小为________，小车运动的加速度大小为________。（结果均保留两位有效数字）
（3）该小组根据实验数据作出了小车的加速度与弹簧测力计示数的关系图像如图丙所示，若图中直线的斜率为，则小车的质量为________。
【答案】（1）BD （2）0.27 0.60 （3）
【解析】（1）AC．实验中小车所受拉力为弹簧测力计拉力的两倍，可以直接读出，所以不需要测量砂和砂桶的质量，也不需要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量，故AC错误；
B．实验前，调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行，使得细绳的拉力等于小车的合外力，故B正确；
D．补偿阻力时，需取下砂和砂桶，调整长木板的倾角，使小车拖着纸带沿长木板匀速下滑，故D正确。
故选BD
（2）[1] 每相邻的两个计数点之间还有4个点未标出，又因打点计时器每隔打一个点，所以相邻两个计数点间的时间间隔为，根据匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程的平均速度，故
[2] 根据匀变速直线运动的推论，由逐差法可得
（3）对小车，由牛顿第二定律得
化简可得
结合图丙可知，
图像的斜率
解得
12. 某实验小组欲测量一金属丝的电阻率，实验室提供器材如下：
待测金属丝（阻值约为）
直流电源（电动势，内阻很小）
电流表A（量程为，内阻很小）
灵敏电流计G（内阻，满偏电流）
滑动变阻器（最大阻值为）
滑动变阻器（最大阻值为）
定值电阻：，，
开关，导线若干。
（1）首先用螺旋测微器测量待测金属丝的直径，某次测量时示数如图甲所示，则______；再用刻度尺测量金属丝的长度，则待测金属丝的电阻率的表达式______（用题中字母、、表示）。
（2）为尽量准确地测量金属丝的电阻，设计了如图丙所示电路，图丙中滑动变阻器应该选用______（选填“”或“”），由于灵敏电流计量程太小，需要串联定值电阻将其改装成量程合适的电压表，则定值电阻应选用______（选填，，）。
（3）某次测量中，灵敏电流计的读数为时，电流表的读数为，则金属丝的电阻率为______。（，结果保留两位有效数字）
【答案】（1）0.200 （2） （3）
【解析】（1）[1]根据螺旋测微器的读数规律可知，金属丝的直径
[2]根据电阻定律有
横截面积
解得
（2）[1]滑动变阻器选用分压式接法，为了确保测量数据的连续性强一些，滑动变阻器选择总阻值小一些，故滑动变阻器应该选用；
[2]灵敏电流计量程太小，需要串联定值电阻将其改装成量程，则有
解得
可知，定值电阻选择。
（3）灵敏电流计读数为时，所测电压为
金属丝的电阻为
结合上述，金属丝的电阻率
结合上述与题中数据解得
13. 如图所示，一根长度为的轻杆，一端固定在水平转轴上，另一端固定一质量为、带电量为的小球，空间存在水平方向的匀强电场。小球静止时位于A点，与所成夹角为，现将小球拉至水平点静止释放。不计一切摩擦，重力加速度为。求
（1）电场强度的大小并判断电场的方向；
（2）当小球运动到左侧水平位置点时，小球与轻杆之间的弹力大小。
【答案】（1），方向水平向左 （2）
【解析】（1）分析小球在A点受力可得，小球受电场力应水平向左，因小球带正电，故空间内电场方向水平向左。
根据平衡条件有
解得
（2）小球由运动到过程，由动能定理可得
小球在点时，根据牛顿第二定律有
解得
14. 如图所示，用同种材料制成的粗细均匀的边长的正方形导线框放在倾角的固定绝缘斜面上，将导线框从静止开始释放，导线框向下滑动后进入一方向垂直于斜面向下、磁感应强度为的匀强磁场区域，边、磁场边界（图中虚线）及斜面底边均相互平行。已知导线框的质量，导线框的电阻，磁场区域的宽度，导线框与斜面间的动摩擦因数，取重力加速度大小。求：
（1）导线框边进入磁场区域瞬间，导线框两端的电压；
（2）导线框边运动至磁场区域下边界的过程中，边上产生的焦耳热。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）设导线框边进入磁场区域瞬间的速度大小为，根据动能定理有
导线框边进入磁场区域瞬间，导线框边切割磁感线产生的感应电动势
导线框中的电流
导线框两端的电压
解得
（2）导线框边进入磁场后，导线框受到的安培力
对导线框受力分析，根据平衡条件有
即导线框匀速进入磁场区域，导线框进入磁场区域的时间
联立解得导线框上产生的焦耳热
导线框完全进入磁场区域至边运动至磁场区域下边界的过程中，线框中没有感应电流，故不会产生焦耳热 则直到导线框边运动至磁场区域下边界，边上产生的焦耳热
15. 两个不等高的水平地面、均光滑，在地面上有一静止的光滑圆弧槽，槽的最低点与水平地面相切，且槽的半径。在地面上静置一长木板，木板左端紧靠地面连接处，木板右端距离竖直墙壁。两地面的高度差等于木板的厚度。一可视为质点的物块从圆弧槽顶端由静止释放，滑至水平地面，经过一段时间后滑上长木板。长木板质量为，物块与木板之间的动摩擦因数，当地重力加速度为，物块和圆弧槽质量均为，物块滑上长木板后始终没脱离木板，长木板与墙壁碰撞为弹性碰撞。求：
（1）物块刚滑离圆弧槽时的速度大小；
（2）长木板和竖直墙壁碰撞前瞬间，长木板速度大小；
（3）长木板在地面上运动的总路程。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）物块下滑过程中，物块和槽组成的系统能量守恒，
有，
以向右为正方向，系统水平方向动量守恒
解得
（2）物块滑上长木板后，当二者共速时，
有二者组成的系统动量守恒
解得
木板加速度
木板向右的位移，
所以木板撞到竖直墙壁前瞬间速度为
（3）木板与墙壁碰撞为弹性碰撞，所以碰后速度等大反向，木板向左速度减为0，所走位移为，有
第一次碰后，木板第二次与墙壁碰撞前瞬间速度为，碰后速度等大反向，向左的位移为，有
，
第二次碰后，木板第三次与墙壁碰撞前瞬间速度为，碰后速度等大反向，向左的位移为，有

第次碰后，木板第次与墙壁碰撞前瞬间速度为，
碰后速度等大反向，向左的位移为，有
，
木板运动总路程，联立解得
即
，
当，有
，
代入数据得