2024-2025学年湖北省云学联盟高三上学期第二次联考物理试卷（学生版）

这是一份2024-2025学年湖北省云学联盟高三上学期第二次联考物理试卷（学生版），共17页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1. 放射性同位素电池简称“同位素电池”，它的热源是放射性同位素。如图把放射性同位素放在电池中心作为热源，周围用热电元件包覆，其核反应方程为，衰变过程放出高能量的射线，使电池内部温度升高，在热电元件中将内能转化成电能。以下说法正确的是（ ）
A. 射线比射线更难屏蔽
B. 核比核比结合能更小
C. 为保证电池的长寿命应选用半衰期短的热源
D. 衰变过程中核内有中子转变成质子
2. 如图所示，理想变压器原副线圈的匝数比，原线圈的电压，副线圈中接有理想交流电流表A、电阻为的电阻R、电容器C。下列说法正确的是（ ）
A. 电流表的示数为1AB. 电容器的耐压值至少为10V
C. 电阻的发热功率为20WD. 变压器的输入电流大于
3. 为了从坦克内部观察外部目标，在厚度为d的壁上开了直径为L的孔，将玻璃砖完全嵌入内（图为俯视图），为了扩大向外的观察视野，下列措施可行的是（ ）
A 增大厚度dB. 减小直径L
C. 观察者向玻璃砖靠近D. 换折射率较小的玻璃砖
4. 摩天大楼中一部直通高层的客运电梯，行程可超过百米。考虑安全、舒适、省时等因素，电梯的加速度 a是随时间t变化的。已知电梯在时由一楼静止开始上升，时达到顶楼，其图像如图所示。由此图像可知（ ）
A. 电梯在第1s内做匀加速运动
B. 电梯在第1s末到第10s末之间的位移大小为18m
C. 电梯从第11s末到第30s末做匀速运动，速度大小为
D. 根据已知信息，无法求出摩天大楼的高度
5. 某时刻，质量相等的卫星a、b和地球球心在同一条直线上且在地球两侧，卫星a、b的轨道在同一平面，两轨道的交点为A和B，如图所示。已知卫星a的近地点和远地点的距离为2r，卫星b的运行轨道半径为r，忽略卫星a和b之间的万有引力，下列说法正确的是（ ）
A. 卫星a和b分别运动到A点时，向心加速度相同
B. 卫星a和b在A点速度的大小不相等
C. 图示位置时，卫星a的线速度小于卫星b的线速度
D. 运行中两卫星可能会相撞
6. 在同一水平面内平行正对放置的两相同细金属杆 A、B，分别带有沿杆均匀分布的等量异种电荷，如图所示。水平面上方的 P点到每杆两端点的距离都相等，Q点是P点在水平面内的投影点（、Q两点图中未标出）。下列说法正确的是（ ）
A. P点的电场强度大小为零
B. 将负试探电荷从P点沿PQ连线移到Q点的过程中，其电势能不断减小
C. 在P点另放入一个正点电荷后，Q点的电势将会降低
D. 在P点另放入一个负点电荷后，Q点的电场强度一定增大
7. 如图所示，轻杆上端可绕光滑较链O在竖直平面内自由转动。可视为质点的小球A同定在轻杆末端。用细绳连接小球B，绳的另一端穿过位于O点正下方的小孔P与A相连。用沿绳斜向上的拉力F作用于小球 A，使杆保持水平，某时刻撤去拉力，小球 A、B带动轻杆绕O点转动。已知小球A的质量为m，B的质量为3m，杆长为3L，OP长为5L，重力加速度为g，忽略一切阻力。则下列说法正确的是（ ）
A. 杆保持水平时，轻杆对小球A的拉力大小为
B. 小球A向下摆动过程中，小球A的机械能一直减小
C. 运动过程中，两小球速度大小相等时速度值为
D. 运动过程中，两小球速度大小相等时轻杆对小球A拉力大小为
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8. 甲、乙两列横波在同一介质中分别从波源M、N两点沿x轴相向传播，波速为，振幅相同，某时刻的图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 甲、乙两列波的起振方向相反
B. 甲、乙两波在相遇区域会发生稳定干涉
C. 再经过3s，平衡位置在处的质点振动方向向下
D. 再经过3s，处质点运动到了处
9. 从地面上以初速度竖直向上抛出一质量为m的球，若运动过程中球受到的空气阻力与其速率成正比，球运动的速率随时间变化规律如图所示，时刻到达最高点，再落回地面，落地时速率为，且落地前球已经做匀速直线运动。已知重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 皮球上升过程中重力的冲量小于下降过程中重力的冲量
B. 球上升阶段阻力冲量的大小大于下落阶段阻力的冲量大小
C. 球上升的最大高度
D. 无法计算小球在空中运动的时间
10. 如图所示，两平行光滑长直金属导轨水平放置，间距为L。abcd区域有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向竖直向上。初始时刻，磁场外的细金属杆M以初速度向右运动。磁场内的细金属杆N处于静止状态，且到cd的距离为。两杆在磁场内未相撞且N出磁场时的速度为，两金属杆与导轨接触良好且运动过程中始终与导轨垂直。金属杆 M质量为2m，电阻为2R。金属杆N质量为m，电阻为R，感应电流产生的磁场及导轨的电阻忽略不计。下列说法正确的是（ ）
A. M刚进入磁场时M两端的电势差
B. N在磁场内运动过程中的最小加速度的大小
C. N在磁场内运动过程中N上产生的热量
D. N在磁场内运动的时间
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11. 如图1所示为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置及数字化信息系统，获得了小车加速度a与钩码的质量及小车和砝码的质量对应关系图。钩码的质量为，小车和砝码的质量为，重力加速度为g。
（1）下列说法正确的是___________。
A. 每次在小车上加减砝码时，应重新平衡摩擦力
B. 实验时若用打点计时器应先释放小车后接通电源
C. 本实验应远小于
D. 在用图像探究加速度与质量关系时，应作图像
（2）实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，测得，作出图像，他可能作出图2中___________（选填“甲”、“乙”、 “丙”）图线。此图线的段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是___________
A. 小车与轨道之间存在摩擦 B. 导轨保持了水平状态
C. 钩码质量太大 D. 所用小车的质量太大
（3）实验时，某同学遗漏了平衡摩擦力这一步骤，若轨道水平，他测量得到的图像，如图3。设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，则小车与木板间的动摩擦因数___________，钩码的质量___________。
12. 某实验小组用下列器材设计欧姆表电路，使欧姆表具有“”、“”两种倍率。现有一块小量程电流表表头，满偏电流为，内阻未知，可供选择的器材有：
A．滑动变阻器，最大阻值；
B．滑动变阻器，最大阻值；
C．电阻箱R，最大阻值；
D．电源，电动势；
E．电源，电动势；
F．开关和，双掷开关，电阻丝及导线若干。
（1）实验小组的同学先采用图（甲）所示电路测量了表头的内阻，操作步骤如下：闭合开关调滑动变阻器使电流表指针指向满偏；保持滑动变阻器阻值不变，闭合开关，调电阻箱R，使电流表指针指向满偏电流的一半；读出电阻箱的阻值R，记为电流表的内阻。为提高测量精确度，选用__________，电源选用__________填写器材前字母序号。
（2）选择合适器材，按图（乙）连接好的欧姆表电路，就改装成了具有两种倍率（如“”、“”）的欧姆表。当开关拨到b时。若，则__________。
（3）若欧姆表的刻度值是按电动势为刻度的，当电池的电动势下降到，且内阻变大时，欧姆表仍可调零。用该表测量某电阻的阻值时，电阻的测量值__________（填“大于”、小于”或“等于”）真实值。
四、计算题：本大题共3小题，共46分。
13. 随着国产新能源汽车的飞速发展，现在高端的国产新能源汽车也配备了4个如图1所示的空气悬架系统，该系统可以简化成一个带活塞的导热汽缸，如图2所示，活塞通过轻质金属杆固连到车轮轮轴上。一辆质量为（不含4个车轮和活塞）的汽车静止在水平地面时，每个汽缸内气体的体积为，活塞面积，初始时环境温度为，大气压强为汽缸内气体可看成理想气体，不计汽缸与活塞之间的摩擦，g取。
（1）若环境温度缓慢升高到，大气压强保持不变，求每个汽缸内气体的体积；
（2）车辆载重，相当于在汽缸顶部加一重物。某次质检员进入车内检测时，稳定后每个汽缸下降了，活塞固定不动。若环境温度保持不变，求质检员的质量。
14. 如图所示，一足够长的水平传送带以速度匀速运动，质量为的小物块P和质量为的小物块Q由通过定滑轮的轻绳连接，轻绳足够长且不可伸长。某时刻给P、Q同时提供大小相等的初速度，使Q竖直向上运动、P从传送带左端冲上传送带，与定滑轮间的绳子水平。已知物块P与传送带间的动摩擦因数，重力加速度为，不计滑轮的质量与摩擦，整个运动过程中物块Q都没有上升到定滑轮处。求：
（1）物块P与传送带达到共速所用的时间；
（2）若传送带以不同的速率沿顺时针方向转动，当v取多大时，物块P沿传送带向右运动的过程中与传送带因摩擦产生的热量有最小值，并求出最小值。
15. 如图所示，在第一、四象限的和区域内存在磁感应强度大小可调、方向相反的匀强磁场。第二象限的曲线OP上方有沿-y方向的匀强电场，其场强大小为，曲线左侧有一粒子源AB，B端位于x轴上，能够持续不断地沿方向发射速度为，质量为m、电荷量为q的粒子束，这些粒子经电场偏转后均能够通过O点，已知从A点入射粒子恰好从P点进入电场，不计重力及粒子间的相互作用。
（1）写出匀强电场边界OP段的边界方程（粒子入射点的坐标y和x间的关系式）；
（2）若第一象限和第四象限的磁感应强度大小均为时，处进入电场的带电粒子在磁场中的运动轨迹恰好与直线相切，且第一次离开第四象限时经过x轴上的S点（图中未画出），求S点的坐标和磁感应强度的大小；
（3）若第一象限和第四象限的磁感应强度大小均为时，从处进入电场的带电粒子离开O点后，经次磁偏转仍过第问中的S点。求与比值的表达式，并确定n的所有可能值。
参考答案
1. 【答案】B
【解析】A．射线的穿透性比射线的穿透性弱，所以射线比射线更易于屏蔽， A错误；
B．核反应方程式中，生成物比反应物稳定，即生成物的比结合能比反应物的比结合能大，可知核比核比结合能小，B正确；
C．为保证电池的长寿命，所以热源存在的时间应该越长，即选用半衰期长的热源，C错误；
D．a衰变是原来原子核中的两个质子和两个中子以氦核的形式逃逸出来，并不是中子转变成质子，D错误。故选B。
2. 【答案】D
【解析】A．由变压器的变压比
可知副线圈电压
流过电阻的电流
副线圈电流是交变电流，电容器隔直流通交流，有电流流过电容器，流过电容器的电流，则电流表示数,故A错误；
B．副线圈最大电压
电容器的耐压值至少为，故B错误；
C．电阻的发热功率,故C错误；
D．由变压器的变流比可知，变压器的输入电流
而，则输入电流大于，故D正确。故选D。
3. 【答案】C
【解析】D．如图，由几何关系可得
根据折射定律
故换折射率较小的玻璃砖，角i变小，视野角减小，故D错误；
A．增大厚度d，角r变小，角i变小，视野角变小，故A错误；
B．减小直径L，角r变小，角i变小，视野角变小，故B错误；
C．观察者向玻璃砖靠近，角r变大，角i变大，视野角变大，故C正确。故选C。
4. 【答案】C
【解析】A．由图示图线可知，电梯在第1s内做加速度增大的加速运动，不是做匀加速直线运动，故A错误；
B．图像与坐标轴围成的面积表示速度的变化量，电梯在第1s末的速度
电梯在1s末到第10s末之间做匀加速直线运动，加速度大小为，电梯在此期间的位移大小，解得，故B错误；
C．内速度变化量
由图可知，电梯从第11s末到第30s末加速度为零，电梯做匀速直线运动，速度大小
，故C正确；
D．由图可知，电梯在第1s末到第10s末和第31s末到第40s末做匀变速直线运动，在第11s末到第30s末做匀速直线运动，可由运动学公式分别求出其位移；电梯在第1s内、第10s末到第11s末、第30s末到第31s末和第40s末到第41s末做加速度均匀变化的变加速运动，但是可以借助微积分的知识求出其位移，故可以求出摩天大楼的高度，故D错误。
故选C。
5. 【答案】C
【解析】A．由可得
故卫星a和b在A处的加速度相同，但是卫星a的向心加速度就是实际的加速度，而卫星 b的向心加速度是实际加速度沿垂直速度方向的分量，故卫星a和b的向心加速度不同，故A错误；
B．结合数学知识和能量守恒可知卫星a和b在A点速度大小应该相等，故B错误；
C．设椭圆轨道为轨道1，卫星 b所在圆轨道为轨道2，以地球球心为圆心、卫星 a在图中位置到地球球心的距离为半径作圆，记为轨道3，如图所示
因，，故，故C正确；
D．因为卫星a所在椭圆轨道的半长轴与卫星b所在圆轨道的半径相同，所以运行周期相同，所以不会相撞，故 D错误。故选C。
6. 【答案】D
【解析】A．等量异种点电荷中垂线上点的电场强度不为零，所以P点的电场强度大小不为零，故A错误；
B．等量异种点电荷中垂线是等势线，将负试探电荷从 P点沿PQ连线移到Q点的过程中，其电势能不变，故B错误；
C．Q点的电势是各个点电荷在Q点电势的代数和，在P点另放入一个正点电荷后，Q点的电势一定升高，故C错误；
D．Q点的电场强度是各个点电荷在Q点电场强度的矢量和， Q点的电场强度增大，故D正确。故选D。
7. 【答案】D
【解析】A．对小球A受力分析如图1
可知三力构成的矢量三角形与相似，故有
解得，A错误；
B．小球A绕O点转动做圆周运动，速度方向沿圆周轨迹切线方向，又因小球 A、B通过细绳连接在一起，细绳的拉力与A运动速度方向夹角小于，拉力做正功，所以小球A的机械能一直增大，B错误；
C．在运动过程中，沿绳方向分速度相等，故两小球速度大小相等时，细绳与小球A的圆周轨迹相切，如图2所示，由几何关系得，
小球A下降的高度
小球B下降的高度
由机械能守恒2
联立代入数据解得，C错误；
D．两小球速度大小相等时，对小球 A受力分析如图3，
沿杆方向应有解得，D正确。故选D。
8. 【答案】AC
【解析】A．根据波的传播方向，根据“同侧法”由波形图可得甲波起振方向向下，乙波起振方向向上，两波起振方向相反，故A正确；
B．由图可得甲、乙两波波长之比为，根据可知频率之比为，由于甲、乙两波的频率不相等，甲、乙两波在相遇区域不会发生稳定干涉，故B错误；
C．根据波的传播，再经过3s，由公式得
即再经过3s，甲波向右传播6m，乙波向左传播6m，平衡位置在处的质点振动方向向下，故C正确；
D．质点只在平衡位置附近振动，不会随波迁移，故D错误。
故选AC。
9. 【答案】AC
【解析】A．由于上升过程与下落过程的位移大小相等，又由速度－时间图像与时间轴所围面积表示位移可知，上升过程中的平均速度大于下落过程中的平均速度，则小球在运动的全过程，上升的时间小于下落的时间，所以皮球上升过程中重力的冲量小于下降过程中重力的冲量，故A正确；
B．由题意可得，阻力与速率的关系为
故阻力的冲量大小为
其中x表示位移大小，因为上升过程和下落过程位移相同，则上升和下降过程冲量大小相等，故B错误；
C．设上升时加速度大小为a，由牛顿第二定律得，解得
取极短时间，速度变化有
其中，上升全程，则有
则
空气阻力与其速率成正比，最终以匀速下降，由平衡条件则有
联立解得，故C正确；
D．同理下降过程中，设加速度为，由牛顿第二定律得
解得
取极短时间，速度变化有
其中，下降至速度为v1过程中，有
则，解得
皮球匀速运动的距离，匀速运动的时间
所以皮球在空中运动时间，故D错误。故选AC。
10. 【答案】BCD
【解析】A．根据题意，M刚进磁场，感应电动势为
由右手定则可知
则M两端的电势差，故A错误；
C．根据题意可知，两导体棒在磁场中运动过程中， M、N系统动量守恒，
则有，解得
由能量守恒定律可得，此过程整个电路产生的热量为
则N上产生的热量为，故C正确；
B．根据题意可知， N在磁场内运动过程中加速度最小时，所受安培力最小，此时感应电流最小， N出磁场瞬间，感应电动势最小，则有
又有，
联立解得，故B正确；
D．根据题意，对N由动量定理有，又有
联立得
又有，解得
又有，可得
代入得，故D正确。故选BCD。
11. 【答案】（1）D （2） 丙 ；C （3） ；
【解析】【小问1】A．平衡摩擦力，假设木板倾角为θ，则有
m约掉了，每次在小车上加减砝码时，故不需要重新平衡摩擦力，A错误；
B．实验时应先接通电源后释放小车，B错误；
C．让小车和砝码的质量m2远远大于小盘和重物的质量m1，因为实际加速度为
实际上绳子的拉力为，故应该是，C错误；
D．由牛顿第二定律可得
所以在用图象探究小车的加速度与质量的关系时，通常作图象，D正确。故选D。
小问2】遗漏了平衡摩擦力这一步骤，就会出现当有拉力时，物体不动的情况，故可能作出图2中丙；此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是钩码的总质量太大，没有远小于小车和砝码的质量。故选C。
【小问3】根据牛顿第二定律可知
变形得
结合图象可得：斜率为，截距为
解得，
12. 【答案】（1） A ； E （2）135 （3）大于
【解析】【小问1】该电路采用半偏法测电阻，实验中认为电路中的干路电流始终不变，在测量表头电阻时，为了减小闭合时对电路总电阻的影响，则有，即滑动变阻器接入电路的阻值越大越好。由于表头满偏电流固定，因此电源电动势越大越好，故选用A，电源选用E。
【小问2】对于改装后的电流表，接a时量程为
接b时量程为
可知接a时量程大于接b时的量程。根据欧姆定律的工作原理，欧姆表的内阻，即中值电阻为
则接a时的中值电阻小于接b时的中值电阻，可判断接b时为大倍率，接a时为小倍率。由于中值电阻等于表盘正中间刻线与倍率的乘积，
则接a和b时有
即有
解得
【小问3】已知中值电阻为可知，由于欧姆表仍可调零，电池的内阻变化不影响中值电阻；电池的电动势下降，中值电阻减小。由于欧姆表的刻度值是按电动势为1.5V刻度的，若此时指针指向表盘中间位置，则待测电阻阻值等于中值电阻，可知测量值偏大，真实值偏小。
13. 【答案】（1） （2）
【解析】【小问1】汽车的质量不变，则汽缸内压强不变，该过程属于等压过程，
有，其中，
解得
【小问2】载人后，单个汽缸的气体体积为
由于环境温度不变，该过程属于等温过程，则有
对汽缸进行受力分析可得，载人前有
载人后有
联立解得
14. 【答案】（1） （2），
【解析】（1）共速前，对P进行受力分析可得
对Q进行受力分析可得，解得
令开始运动到共速所经历时间为，则有，解得
（2）由分析可知，当传送带速度变化，共速前 P的加速度均没变。令开始运动到共速所经历时间为，则有解得，
此时P与传送带的相对位移为
此过程产生的热量为
共速后，对P进行受力分析可得
对Q进行受力分析可得，解得
共速后，令P向右运动的时间为，则有
此过程，P与传送带的相对位移为
此过程产生的热量，则
则全过程
由数学知识可得：当时，Q具有最小值，最小值为。
15. 【答案】（1） （2）， （3）
【解析】（1）带电粒子在电场中做类平抛运动，令带电粒子从位置处进入电场，则有，，又因，解得
（2）由第（1）问电场的边界方程可知
在电场中，则
则带电粒子进入过O点速度的大小和与水平方向夹角分别为
，即
进入磁场后，带电粒子做圆周运动。由几何关系可知，
在第四象限的轨迹关系满足，解得
令S点的横坐标为，由几何关系可得
在磁场中，由洛伦兹力提供向心力，则有，解得
（3）由第（2）问同理可得，磁感应强度大小变为时，带电粒子在磁场中的运动半径为
令粒子在磁场中每偏转一次，通过x轴时增加的距离为，则有
经过次磁场偏转仍然过第二问中S点，则有
解得