2027届张掖市高考物理四模试卷（含答案解析）

这是一份2027届张掖市高考物理四模试卷（含答案解析），共18页。
2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0．5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。
4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1、某同学手持篮球站在罚球线上，在裁判员示意后将球斜向上抛出，篮球刚好落入篮筐。从手持篮球到篮球刚好落入篮筐的过程中，已知空气阻力做功为Wf，重力做功为WG，投篮时该同学对篮球做功为W。篮球可视为质点。则在此过程中
A．篮球在出手时刻的机械能最大
B．篮球机械能的增量为WG-Wf
C．篮球动能的增量为W+WG-Wf
D．篮球重力势能的增量为W-WG+Wf
2、一个质点沿竖直方向做直线运动，时间内的速度一时间图象如图所示，若时间内质点处于失重状态，则时间内质点的运动状态经历了（ ）
A．先超重后失重再超重B．先失重后超重再失重
C．先超重后失重D．先失重后超重
3、已知太阳到地球与地球到月球的距离的比值约为390，月球绕地球旋转的周期约为27天.利用上述数据以及日常的天文知识，可估算出太阳对月球与地球对月球的万有引力的比值约为
A．0.2B．2C．20D．200
4、在x轴上有两个固定的点电荷Q1、Q2，其中Q1为正电荷，Q2为负电荷。一带正电的粒子仅在电场力作用下从原点O由静止开始沿x轴运动，其动能Ek随位置x的变化关系如图，则能够正确表示Q1、Q2位置的图像是（ ）
A．B．
C．D．
5、如图甲所示，将由两根短杆组成的一个自锁定起重吊钩放入被吊的空罐内，使其张开一定的夹角压紧在罐壁上，其内部结构如图乙所示。当钢绳向上提起时，两杆对罐壁越压越紧，当摩擦力足够大时，就能将重物提升起来，且罐越重，短杆提供的压力越大。若罐的质量为m，短杆与竖直方向的夹角θ=60°，匀速吊起该罐时，短杆对罐壁的压力大小为 (短杆的质量不计，重力加速度为g) （ ）
A．mg B． C． D．
6、下列说法正确的是（ ）
A．核反应前后质量并不守恒
B．爱因斯坦在研究光电效应现象时提出了能量子假说
C．用一束绿光照射某金属，能产生光电效应，现把这束绿光的强度减为原来的一半，则没有光电子飞出
D．在光电效应现象中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、如图所示，理想变压器的初、次级线圈的匝数之比为，在次级线圈中接有两个阻值均为50Ω的电阻，图甲中D为理想二极管。现在初级线圈输入如图乙所示的交流电压，那么开关K在断开和闭合的两种情况下，下列说法中正确的有（ ）
A．两种情况下R2两端的电压相同B．两种情况下R2消耗的功率相同
C．两种情况下R1消耗的功率相同D．两种情况下变压器的输入功率不同
8、如图所示，在小车内固定一光滑的斜面体，倾角为，一轻绳的一端连在位于斜面体上方的固定木板B上，另一端拴一个质量为m的物块A，绳与斜面平行。整个系统由静止开始向右匀加速运动。物块A恰好不脱离斜面，则向右加速运动时间为t的过程中（ ）
A．小车速度的变化量
B．物块重力所做的功和重力的冲量均为零
C．拉力冲量大小
D．拉力做功
9、如图所示，在水平面上固定有两根相距0.5m的足够长的平行光滑金属导轨MN和PQ，它们的电阻可忽略不计，在M和P之间接有阻值为R=3Ω的定值电阻，导体棒ab长l=0.5m，其电阻为r=1.0Ω，质量m=1kg，与导轨接触良好。整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.4T。现使ab棒在水平拉力作用下以v=10m/s的速度向右做匀速运动，以下判断正确的是（ ）
A．ab中电流的方向为从a向b
B．ab棒两端的电压为1.5V
C．拉力突然消失，到棒最终静止，定值电阻R产生热量为75J
D．拉力突然消失，到棒最终静止，电路中产生的总热量为50J
10、质量均为的相同物块P、Q静止于同一水平面上，它们与水平面间的动摩擦因数均为0.5。现分別给两物块施加等大的作用力F，方向如图所示。设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，重力加速度大小为，下列说法正确的是（ ）
A．若，则P受到的摩擦力比Q受到的摩擦力小
B．若，则P受到的摩擦力与Q受到的摩擦力大小相等
C．若，则P受到的摩擦力比Q受到的摩擦力小
D．若，则P受到的摩擦力与Q受到的摩擦力大相等
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11．（6分）某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置进行验证动量守恒定律及平台上A点左侧与滑块a之间的动摩擦因数的实验．在足够大的水平平台上的A点放置一个光电门，水平平台上A点右侧摩擦很小，可忽略不计，左侧为粗糙水平面，当地重力加速度大小为g．采用的实验步骤如下：
A．在小滑块a上固定一个宽度为d的窄挡光片；
B．用天平分别测出小滑块a（含挡光片）和小球b的质量ma、mb：
C．在a和b间用细线连接，中间夹一被压缩了的轻短弹簧，静止放置在平台上：
D．烧断细线后，a、b瞬间被弹开，向相反方向运动：
E．记录滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间△t：
F．滑块a最终停在C点（图中未画出），用刻度尺测出AC之间的距离Sa
G．小球b从平台边缘飞出后，落在水平地面的B点，用刻度尺测出平台距水平地面的高度h及平台边缘铅垂线与B点之间的水平距离sb；
H．改变弹簧压缩量，进行多次测量．
（1）用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，则挡光片的宽度为________mm；
（2）该实验要验证“动量守恒定律”，则只需验证两物体a、b弹开后的动量大小相等，即a的动量大小____________等于b的动量大小___________；（用上述实验所涉及物理量的字母表示）
（3）改变弹簧压缩量，多次测量后，该实验小组得到小滑块a的Sa与关系图象如图丙所示，图象的斜率为k，则平台上A点左侧与滑块a之间的动摩擦因数大小为____________．（用上述实验数据字母表示）
12．（12分）如图甲所示，是一块厚度均匀、长宽比为5：4的长方形合金材料薄板式电阻器，a、b和c、d是其两对引线，长方形在a、b方向的长度大于在c、d方向的长度。已知该材料导电性能各向同性。某同学想测定该材料的电阻率。他选取的器材有：①多用电表；②游标卡尺；③螺旋测微器；④学生电源；⑤电压表V（量程：3V，内阻约为3k）；⑥电流表A（量程：0.6A，内阻约为0.2）；⑦滑动变阻器R0（最大阻值10）；⑧开关S、导线若干。
（1）用多用电表粗测该电阻器的电阻值。他首先调整多用电表“指针定位螺丝”，使指针指在零刻度；再将选择开关旋至电阻挡“×1”挡位，两支表笔金属部分直接接触，调整“欧姆调零旋钮”，使指针指向“0”。然后，用两支表笔分别连接电阻器的a、b引线，多用电表表盘指针位置如图乙所示。a、b两引线之间的电阻值R=___________。
（2）用游标卡尺和螺旋测微器分别测量薄板的宽度和厚度，结果如图丙所示，则宽度L=_______mm，厚度D=_______mm。
（3）为了精确测定a、b两引线之间的电阻值R，该同学在图丁所示的实物中，已经按图丁中电路图正确连接了部分电路；请用笔画线代替导线，完成剩余电路的连接_______。
（4）若该同学保持电路不变，只将a、b引线改接为c、d引线，测量c、d之间的电阻值，则测量c、d之间电阻值的相对误差___________（填“大于”、“小于”或“等于”）测量a、b之间电阻值的相对误差。
（5）计算该材料电阻率的表达式___________。(式中用到的物理量的符号均要取自（1）（2）（3）问)
四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13．（10分）人们对电场的认识是不断丰富的，麦克斯韦经典电磁场理论指出，除静止电荷产生的静电场外，变化的磁场还会产生感生电场。静电场和感生电场既有相似之处，又有区别。电子质量为，电荷量为。请分析以下问题。
(1)如图1所示，在金属丝和金属板之间加以电压，金属丝和金属板之间会产生静电场，金属丝发射出的电子在静电场中加速后，从金属板的小孔穿出。忽略电子刚刚离开金属丝时的速度，求电子穿出金属板时的速度大小v；
(2)电子感应加速器是利用感生电场加速电子的装置，其基本原理如图2所示。上图为侧视图，为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一环形真空室，下图为真空室的俯视图。电磁铁线圈中电流发生变化时，产生的感生电场可以使电子在真空室中加速运动。
a.如果电子做半径不变的变加速圆周运动。已知电子运动轨迹半径为，电子轨迹所在处的感生电场的场强大小恒为，方向沿轨迹切线方向。求初速为的电子经时间获得的动能及此时电子所在位置的磁感应强度大小；
b.在静电场中，由于静电力做的功与电荷运动的路径无关，电荷在静电场中具有电势能，电场中某点的电荷的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势。试分析说明对加速电子的感生电场是否可以引入电势概念。
14．（16分）如图所示，系统由左右连个侧壁绝热、底部、截面均为S的容器组成。左容器足够高，上端敞开，右容器上端由导热材料封闭。两个容器的下端由可忽略容积的细管连通。容器内两个绝热的活塞A、B下方封有氮气，B上方封有氢气。大气的压强p0，温度为T0=273K，两个活塞因自身重量对下方气体产生的附加压强均为0.1 p0。系统平衡时，各气体柱的高度如图所示。现将系统的底部浸入恒温热水槽中，再次平衡时A上升了一定的高度。用外力将A缓慢推回第一次平衡时的位置并固定，第三次达到平衡后，氢气柱高度为0.8h。氮气和氢气均可视为理想气体。求
(1)第二次平衡时氮气的体积；
(2)水的温度。
15．（12分）在电子技术中，科研人员经常通过在适当的区域施加磁场或电场束控制带电粒子的运动。如图所示，位于M板处的粒子源不断产生质量为m、电荷量为q的粒子，粒子经小孔S1不断飘入电压为U的加速电场，其初速度可视为零；然后经过小孔S2射出后沿x轴方向从坐标原点O垂直于磁场方向进入x轴上方（含x轴正半轴）的有界匀强磁场控制区，磁场的磁感应强度为B。粒子发生270°偏转后离开磁场竖直向下打在水平放置的荧光屏上，已知N板到y轴、荧光屏到x轴的距离均为L，不考虑粒了重力及粒子间的相互作用。
（l）求粒子在磁场中运动半径的大小；
（2）求粒子从N板射出到打在荧光屏上所需的时间；
（3）实际上加速电压的大小会在U±范围内微小变化，粒子以不同的速度进入磁场控制区域，均能发生270°偏转竖直打在荧光屏上，求有界磁场区域的最小面积S。
参考答案
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1、A
【解析】
A．由于篮球有空气阻力做功，则篮球在出手时刻的机械能最大，选项A正确；
B．篮球机械能的增量等于阻力做功，即为-Wf，选项B错误；
C．根据动能定理可知，篮球动能的增量等于合外力的功，即为-WG-Wf，选项C错误；
D．篮球重力势能的增量等于克服重力做功，即为-WG，选项D错误。
2、D
【解析】
图像的斜率表示加速度，则时间内质点加速，质点处于失重状态，说明这段时间内质点向下加速，则时间内质点先向下加速后向下减速，因此运动状态是先失重后超重，选项D正确，ABC错误。
故选D。
3、B
【解析】
由日常天文知识可知，地球公转周期为365天，依据万有引力定律及牛顿运动定律，研究地球有G＝M地r地，研究月球有G＝M月r月，日月间距近似为r地，两式相比＝·.太阳对月球万有引力F1＝G，地球对月球万有引力F2＝G，故＝·＝·＝=2.13，故选B.
4、A
【解析】
由动能定理可知可知图像的斜率等于电场力，由图像可知，在0~x0之间存在一个场强为0的点（设为M点），且在OM之间运动时电场力做正功，在M与x0之间运动时电场力做负功；由此刻判断0~x0区间肯定在两点荷的同一侧，且正电荷Q1距离O点较近，故选项A正确，BCD错误；
故选A。
5、B
【解析】
先对罐整体受力分析，受重力和拉力，根据平衡条件求解细线的拉力；再将细线的拉力沿着两个短杆方向分解；最后将短杆方向分力沿着水平和竖直方向正交分解，水平分力等于短杆对罐壁的压力。
【详解】
先对罐整体受力分析，受重力和拉力，根据平衡条件，拉力等于重力，故：T=mg；再将细线的拉力沿着两个短杆方向分解，如图所示：
解得：，最后将短杆方向分力沿着水平和竖直方向正交分解，如图所示：
，根据牛顿第三定律可知故短杆对罐壁的压力为，故选B。
本题关键是灵活选择研究对象，画出受力分析图，然后多次根据共点力平衡条件列式分析。
6、A
【解析】
A．由于存在质量亏损，所以核反应前后质量并不守恒，A正确；
B．普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说，B错误；
C．用一束绿光照射某金属，现把这束绿光的强度减为原来的一半，因为频率不变，所以仍能发生光电效应有光电子飞出，C错误；
D．在光电效应现象中，根据光电效应方程
可知光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，但非成正比关系，D错误。
故选A。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、CD
【解析】
ABD．在开关K闭合时，此时电路中的总电阻为R总=25Ω。由图乙可知初级线圈的有效值为
次级线圈的电压为
R2两端的电压为U2=50V，R2消耗的功率为
电路中消耗的总电功率为
当开关K断开时，R2两端的有效值由
得
R2消耗的功率为
电路中消耗的总电功率为
故AB错误，D正确；
C．在两种情况下并不影响R1两端的电压，故R1消耗的功率是相同的，故C正确。
故选CD。
8、AD
【解析】
对物块A进行受力分析可知，物块A受拉力T和重力G，根据力的合成得

解得

A．小车的加速度为
则小车速度的变化量为
故A正确；
B．由于重力的方向与位移方向垂直，故重力做功为零，但冲量 ，不是0，故B错误；
C．拉力的冲量
故C错误；
D．重力做功为0，则拉力的功
而
解得
故D正确；
故选AD。
9、BD
【解析】
A．由右手定则判断可知ab中电流的方向为从b向a，故A错误；
B．由法拉第电磁感应定律得ab棒产生的感应电动势为
由欧姆定律棒两端的电压
故B正确；
CD．对于棒减速运动过程，根据能量守恒定律得，回路中产生的总热量为
定值电阻R的发出热量为
故C错误，D正确。
故选BD。
10、BD
【解析】
施加作用力后，、在水平方向上分力相等，由于P与地面间的最大静摩擦力小于Q与地面间的最大静摩擦力，所以，若P静止，Q一定静止。P静止时满足关系式
解得
因和均小于，故当和时，P、Q均静止，P、Q受到的摩擦力均为静摩擦力，且大小都等于，BD正确。
故选BD。
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11、
【解析】
（1）螺旋测微器的读数为：2.5mm+0.050mm=2.550mm．
（2）烧断细线后，a向左运动，经过光电门，根据速度公式可知，a经过光电门的速度为：，故a的动量为：，b离开平台后做平抛运动，根据平抛运动规律可得： 及 联立解得：，故b的动量为：．
（3）对物体a由光电门向左运动过程分析，则有：，经过光电门的速度：，由牛顿第二定律可得：，联立可得：，则由图象可知：．
12、6 50.60 1.200 小于
【解析】
(1)[1]开关旋至电阻挡“×1”挡位，故电阻为6。
(2)[2][3]游标卡尺读数为
螺旋测微器读数
(3)[4]根据电路图可知，连线如下
(4)[5]因为cd间电阻小于ab间电阻，则电压表分流更小，带来的误差更小，测量c、d之间电阻值的相对误差小于测量a、b之间电阻值的相对误差。
(5)[6]根据
可知
四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13、 (1) ；(2) a．，；b．不能
【解析】
(1)电子在电场中加速，由动能定理
解得
(2)a．电子受到一直沿切线方向的电场力而不断加速，由牛顿第二定律
由匀变速直线运动规律，经过时间t，获得速度
动能
联立以上各式，可得
电子受到一直指向圆心的洛伦兹力而不断改变速度的方向
洛伦兹力充当向心力
联立可得
b．假设电场恒定，电子顺时针转一周，电场力做负功，电势能减少；电子逆时针转一周，电场力做正功，电势能增加。可以看出，同样的起点和终点，电场力的做功不同，说明电场力做功不是与路径无关，进而同一点的电势能不是不变的。因此对加速电子的感生电场，是不能引入电势概念的。
14、 (1)2.7Sh； (2)95.55℃
【解析】
(1)以氢气为研究对象，初态压强为p0，体积为hS，末态体积为0.8hS。
气体发生等温变化，由玻意耳定律得：p0V1=p2V2，即
p0hS=p×0.8hS
解得
p=1.25p0
活塞A从最高点被推回第一次平衡时位置的过程是等温过程。
该过程的初态压强为1.1p0，体积为V；末态的压强为p′，体积为V′，
则
p′=p+0.1p0=1.35p0，V′=2.2hS
由玻意耳定律得
1.1p0×V=1.35p0×2.2hS
解得
V=2.7hS
(2)活塞A从最初位置升到最高点的过程为等压过程。该过程的初态体积和温度分别为2hS和T0=273K，末态体积为2.7hS。设末态温度为T，由盖-吕萨克定律得
解得
T=368.55K
水的温度
t=T-273K=368.55 K -273=95.55℃
15、（1），（2），（3）。
【解析】
（1）粒子在加速电场中加速：
粒子进入磁场，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律：
解得：；
（2）粒子射出到坐标原点的时间：
粒子在磁场中运动的时间：
离开磁场到达荧光屏的时间：
粒子运动的总时间：
；
（3）粒子在电场中加速，根据：
速率最小值：
速率最大值：
粒子进入磁场后做轨迹为圆周的运动，根据：
最大速率对应的半径：
最小速率对应的半径：
如图两圆弧之前的阴影部分即为所加磁场区域的最小面积：
根据几何知识：
。