辽宁省大连市滨城高中联盟2024-2025学年高三上学期期中Ⅱ考试物理试卷（解析版）-A4

这是一份辽宁省大连市滨城高中联盟2024-2025学年高三上学期期中Ⅱ考试物理试卷（解析版）-A4，共19页。试卷主要包含了选择题，实验，计算题等内容，欢迎下载使用。
1. 地球可以看作一个天然的大磁体，地磁场对人类的生存和活动都有着重要意义，在辽宁大连地区某位置，沿南北方向水平放置一根通电导线，若导线中通由南向北的电流时，则它所受地磁场安培力的方向为（ ）
A. 向西B. 向南C. 向东D. 向北
【答案】A
【解析】
【详解】辽宁大连地区某位置的地磁场的方向为斜向北下，则水平向北的分磁场与电流方向平行，不产生安培力；竖直向下的分磁场，根据左手定则可知，此导线所受安培力的方向由东向西。
故选A。
2. 如图甲所示为某品牌负离子空气净化器，其产生负离子的原理如图乙所示，针状电极和弧形电极之间加上直流高压，使其间的空气发生电离，产生的负离子通过鼓风装置排出。M为针状电极顶点，N在弧形电极上，A为MN连线中点，下列说法正确的是（ ）
A. A点的电势大于零
B. 离M点越近，同一正离子的电势能越大
C. 离M点越近，场强越大
D. 三点间电势差关系：UMA = UAN
【答案】C
【解析】
【详解】ACD．高压供电装置正极接地，针状电极接电源负极，而弧形电极接地，可知弧形电极N点的电势高于针状电极M点的电势，且离M点越近电势越低，而针状电极尖端处电荷的密集程度大，因此离M点越近，场强越大；因为弧形电极N接地，电势为零，而MN连线各点上的电势都小于N点的电势，因此可知MN连线上各点（不包括N点）的电势都小于零，所以A点的电势小于零；由于M到N的电场强度变小，根据U = Ed可知
|UMA| > |UAN|
故AD错误，C正确；
B．根据Ep = qφ可知，带正电粒子在电势越低的地方电势能越小，因此可知离M点越近，同一正离子的电势能越小，故B错误。
故选C。
3. 工人要将重物从地面提到平台上，固定在重物上的光滑圆环套在轻绳上，轻绳的一端固定在竖直墙上，工人站在平台上的位置保持不变，缓慢收起手中的绳子，重物缓慢上升，当重物接近平台时，工人握紧绳子，将手缓慢竖直抬高，以便重物能落在平台上。在重物上升过程中（ ）
A. 绳上拉力一直变大
B. 绳上拉力先变大后不变
C. 平台对工人的摩擦力先减小后不变
D. 平台对工人支持力先不变后变大
【答案】B
【解析】
【详解】ABD．设重物重力为G，绳与竖直方向的夹角为θ，绳的拉力为F，根据力的平衡可知
缓慢拉起手中的绳子，圆环两侧绳间夹角变大，绳上拉力变大，当重物接近平台时，工人握紧绳子，将手缓慢竖直抬高，此过程圆环两侧绳间夹角不变，拉力不变，所以绳上拉力先变大后不变；对工人研究可知
即平台对工人的支持力保持不变，故B正确，AD错误；
C．平台对工人的摩擦力等于绳的拉力的水平分力，即
因此平台对工人的摩擦力先变大后不变，故C错误。
故选B。
4. 如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，质量为m的小球从A点自由下落，至B点时开始压缩弹簧，小球下落的最低位置为C点。以B点为坐标原点O，沿竖直向下建立x轴，小球从B到C过程中的加速度一位移图像如图乙所示，重力加速度为g。在小球从B运动到C的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 小球在B点时的速度最大
B. 小球的机械能守恒
C. 图像与x轴所包围的两部分面积大小相等
D. 小球在C点时所受的弹力大于2mg
【答案】D
【解析】
【详解】A．小球在B点时弹簧的弹力为零，只受重力，要继续向下加速，所以小球在B点时的速度不是最大，当弹簧对小球的弹力与小球的重力大小相等、方向相反时，即小球合力为零时，速度最大，此位置在BC之间，故A错误；
B．在小球从B运动到C的过程中，弹簧弹力对小球一直做负功，故小球的机械能要减小，故B错误；
C．设在D点时，弹簧弹力等于小球重力，此时小球动能最大为，设B点速度为vB，设BD过程平均加速度和位移分别为、，由动能定理得
设DC过程平均加速度和位移分别为、，由动能定理得
故
不等于
根据图像与x轴围成的两部分面积大小等于，故图像与x轴所包围的两部分面积大小不相等，故C错误；
D．若小球从B点由静止释放，到达最低点时，由对称性，最低点加速度向上且大小为g，由牛顿第二定律得
解得
但由于小球从A点自由下落，故小球在C点时，压缩量比上述情况更大，故小球在C点时所受的弹力大于2mg，故D正确。
故选D 。
5. 2024年4月25日，神舟十八号载人飞船与距地表约400 km的空间站顺利完成径向对接，这种对接比前向和后向对接更难。径向对接时飞船在空间站正下方200 m的“停泊点”处调整为垂直姿态，并保持相对静止。准备好后，再逐步上升到“对接点”，最终与空间站完成对接。飞船和空间站对接后，组合体绕地球做匀速圆周运动。已知地球同步卫星位于地面上方高度约36000 km处。下列说法正确的是（ ）
A. 飞船维持在200 m“停泊点”的状态时，其运动速度大于空间站运动速度
B. 飞船维持在200 m“停泊点”的状态时，仅万有引力提供向心力
C. 组合体的运动周期比地球同步卫星的运动周期小
D. 对接稳定后空间站速度减小
【答案】C
【解析】
【详解】A．径向交会对接是指飞船沿与空间站运动方向垂直的方向和空间站完成对接。飞船维持在“停泊点”的状态时，即飞船与空间站角速度相同，飞船在空间站正下方200米的轨迹半径较小，根据v = ωr可知，它的运动速度小于空间站运动速度，故A错误；
B．飞船维持在“停泊点”的状态时，以空间站为研究对象，根据万有引力提供向心力有
飞船维持在“停泊点”的状态时，即飞船与空间站角速度相同，飞船在空间站正下方，轨迹半径较小，分析可知
需要开动发动机给飞船提供一个背离地心的推力使飞船能与空间站保持相对静止，故B错误；
C．根据万有引力提供向心力有
解得
可知与地球同步卫星相比，组合体的运动周期更小，故C正确；
D．对接稳定后空间站的轨道半径不变，质量增大，根据万有引力提供向心力有
解得
即，对接稳定后空间站速度与质量无关，保持不变，故D错误。
故选C。
6. 如图所示，空中索道可以简化为质量为M的吊厢通过悬臂固定悬挂在缆绳上，缆绳倾角为θ，吊厢水平底板上放置一质量为m的货物。若某段运动过程中，在缆绳牵引下吊厢载着货物一起斜向上做加速运动，加速度恒为a，悬臂和吊厢处于竖直方向，重力加速度为g，当速率为v时，则（ ）
A. 悬臂对吊厢的作用力大小等于
B. 悬臂对吊厢的作用力方向与缆绳方向平行且斜向上
C. 吊厢水平底板对货物的摩擦力的功率为
D. 吊厢水平底板对货物的支持力不做功
【答案】C
【解析】
【详解】A．以吊厢和货物为整体，加速度斜向上，即合力斜向上，所以悬臂对吊厢的作用力大小一定大于，故A错误；
B．吊厢和货物为整体进行分析，其加速度方向平行缆绳方向斜向上，若悬臂对吊厢的作用力方向与缆绳方向平行且斜向上，与吊厢和货物整体受到的重力的合力方向不可能仍然平行缆绳方向斜向上，故B错误；
C．对货物，在水平方向，根据牛顿第二定律
其中
解得
则，摩擦力的功率为
其中
解得
故C正确；
D．吊厢水平底板对货物支持力竖直向上，与速度方向的夹角小于，可知支持力对货物做正功，故D错误。
故选C。
7. 长直导线a、b互相垂直放置，b导线中的电流大小为a导线中电流大小的2倍，电流方向如图所示，纸面内的P、Q分别是a、b导线上的点，PQ连线与导线b垂直，与导线a的夹角为O为PQ的中点。已知通电长直导线在空间某点产生的磁感应强度大小（k为常量，I为电流大小，r为该点到直导线的距离）。若直导线a在O点产生的磁感应强度大小，则O点的磁感应强度大小为（ ）
A. B. 2C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据安培定则，两直导线在O点产生的磁场相互垂直的，设Q到O点的距离为L，已知通电长直导线在空间某点产生的磁感应强度大小
则直导线a在O点产生的磁感应强度大小为
则直导线b在O点产生的磁感应强度大小为
两直导线在O点产生的磁场相互垂直，根据磁感应强度合成法则，则O点的磁感应强度大小为
故选A。
8. 在如图所示的电路中，R₁、R₂和R4皆为定值电阻，R₃为光敏电阻，光照强度增大时电阻会变小，电源的电动势为E、内阻为r。设电流表A₁的读数为电流表的读数为，电容器两水平极板间有一带电液滴静止于P点，电压表V的读数为U，当照射到的光强增大时，电压表V、电流表A₁示数变化分别为△U、△I₁，则（ ）
A. I₂变大
B. 光强增大后，电源效率降低
C. 液滴带正电，光强增大后将向上运动
D.
【答案】BC
【解析】
【详解】A．当照射到的光强增大时，R₃阻值减小，总电阻减小，总电流变大，R1、R2以及内阻r上的电压变大，则R4所在的并联支路电压减小，可知R4电流减小，I2减小，选项A错误；
B．电源效率
光强增大后，外电阻减小，电源效率降低，选项B正确；
C．电容器下极板带正电，可知液滴带正电，光强增大后R1上的电压变大，电容器两板间场强变大，则液滴将向上运动，选项C正确；
D．由闭合电路的欧姆定律可知
可得
选项D错误
故选BC。
9. 如图所示，xOy平面内有一半径为R=5cm的圆，圆心位于O点，A、B、C为圆与坐标轴的三个交点，匀强电场平行于xOy平面，取O点的电势为零。在xOy平面内，若将一电子从A点移动到B点，克服电场力做的功为8eV；若将一质子从O点移动到C点，电场力做的功为3eV。不计各种粒子的重力，则下列说法正确的是（ ）
A. A、B两点间的电势差为
B. 匀强电场的场强大小为E=100V/m
C. 圆上电势最低值为-5V
D. 若在O点有个α粒子发射源，能够向平面内的各个方向发射动能均为1eV的α粒子，则α粒子到达圆形边界的最大动能为6eV
【答案】BC
【解析】
【详解】A．将一电子从A点移动到B点，克服电场力做的功为8eV，则有
可得A、B两点间的电势差为
故A错误；
B．将一质子从O点移动到C点，电场力做的功为3eV，则有
可得
则匀强电场沿轴正方向的分场强大小为
匀强电场沿轴正方向的分场强大小为
则匀强电场的场强大小为
故B正确；
C．设匀强电场与轴正方向的夹角为，则有
可得
如图所示
可知图中圆上D点电势最低，根据
由于取O点的电势为零，则圆上电势最低值为
故C正确；
D．若在O点有个α粒子发射源，能够向平面内的各个方向发射动能均为1eV的α粒子，则α粒子到达圆形边界D点时，电场力做正功最大，α粒子到达D点的动能最大，根据动能定理可得
可得α粒子到达圆形边界的最大动能为
故D错误。
故选BC。
10. 如图所示，空间存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，一带电荷量为q、质量为m的带正电小球从磁场中某点P由静止释放，其运动轨迹是一条摆线。小球的运动可分解为竖直平面内沿逆时针方向、速度大小为v的匀速圆周运动和水平向右、速度大小为v的匀速直线运动，P、Q为相邻等高点，重力加速度为g。则下列说法正确的是（ ）
A. 小球从释放到第一次经过最低点所需时间为
B. 小球运动到最低点时的速度为
C. PQ间距为
D. 小球第一次运动到最低点时，距离释放点的竖直距离为
【答案】AC
【解析】
【详解】A．因小球初速度为零，分解为一个水平向右的速度和一个水平向左的速度，所以小球做匀速圆周运动的起始点应为圆周的最高点，小球从释放到第一次经过最低点所需时间为匀速圆周运动周期的，即
故A正确；
B．小球因匀速直线运动的速度而受到的洛伦兹力恰好与重力等大反向，所以
得
小球运动到最低点时匀速圆周运动的速度与匀速直线运动的速度方向相同，矢量和为，即，故B错误；
C．小球由P点运动到Q点相当于圆周运动了一周，所用时间为
所以，PQ间距为
故C正确；
D．小球做匀速圆周运动的半径满足
求得
小球第一次运动到最低点时，距离释放点的竖直距离为
故D错误。
故选AC。
二、实验（本题共2小题，共14分）
11. 用图甲实验装置验证动量守恒定律。已知入射小球质量为被碰小球质量为记录小球抛出点在地面上的垂直投影点O，测出碰撞前后两小球的平均落地点的位置M、P、N与O的距离分别为如图乙，分析数据：
（1）下列说法正确的是___________
A. 两球半径相等
B. 斜槽轨道要尽可能光滑
C. 实验中复写纸和白纸都可以移动
D. 入射小球每次可以从斜槽轨道的不同位置由静止释放
（2）若两球碰撞中动量守恒，则测量数据满足的关系式为___________（用题中所给物理量的符号表示），若测量数据满足式___________（仅用表示），则说明碰撞为弹性碰撞。
【答案】（1）A （2） ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
A．该实验需两球发生对心正碰，两球半径应相等，为防止入射球碰撞后反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，即，故A正确；
B．只需要保证入射小球必须从同一位置由静止释放，不需要轨道倾斜部分必须光滑，故B错误；
C．为了确定平均落点时，应该让入射小球与被碰小球多重复碰几次，用最小半径的圆把落点圈住，圆心位置即为平均落点，因此不移动复写纸和白纸，故C错误；
D．同一组实验中，入射小球必须从同一位置由靜止释放，保证入射小球达到轨道末端时的速度不变，故D错误。
故选A。
【小问2详解】
[1]由题意可得，小球做平抛运动，所以它们落地时间相同为t，根据题意入射小球速度为
入射小球碰后速度为
被碰撞小球碰后速度为
若两球碰撞中动量守恒，规定入射小球速度方向为正方向，则满足
联立以上整理得
[2]若为弹性碰撞，需满足
联立以上整理得
又因为
联立以上关系可得
12. 某物理兴趣小组测量一段某材料制成的电阻丝的电阻率。
（1）先用螺旋测微器测量电阻丝的直径d，示数如图甲所示，其直径=___________mm；再用刻度尺测出电阻丝的长度为L；
（2）用多用电表粗测电阻丝的阻值，当用“×10”挡时发现指针偏转角度过小，应该换用___________（选填“×1”或“×100”）挡，进行一系列正确操作后，指针静止时位置如图乙所示，=___________Ω
（3）为了准确测量电阻丝的电阻，某同学设计了如图丙所示的电路：
①闭合，当接a时，电压表示数为，电流表示数为，当接b时，电压表示数为，电流表示数为，则待测电阻的阻值为=___________（用题中的物理量符号表示），测量值___________（大于、等于、小于）真实值；
②根据电阻定律计算出该电阻丝的电阻率___________（用、d、L表示）。
【答案】（1）
（2） ①. ×100 ②.
（3） ①. ②. 等于 ③.
【解析】
【小问1详解】
由图甲可知
【小问2详解】
[1][2] 用多用电表粗测电阻丝的阻值，当用“×10”挡时发现指针偏转角度过小，说明待测电阻阻值较大，应换用“×100”挡，由图乙读数结合所选倍率可知
【小问3详解】
[1]待测电阻的阻值为
[2]本实验的测量无系统误差，所以测量值等于真实值。
[3]根据电阻定律有
其中
联立求得
三、计算题（本题共3小题，共40分。要求写出公式、运算过程、明确的结果）
13. 如图所示，在方向水平向左、范围足够大的匀强电场中，固定一由内表面绝缘光滑且内径很小的圆管弯制而成的圆弧BD，圆弧的圆心为O，竖直半径，B点和地面上A点的连线与地面成角，。一质量为m、电荷量为q的小球（可视为质点）从地面上A点以的初速度沿AB方向做直线运动，恰好无碰撞地从管口B进入管道BD中。重力加速度大小为g。求：
（1）匀强电场的场强E的大小和小球在B点速度大小：
（2）小球在圆弧BD间最小速度值。
【答案】（1），
（2）
【解析】
【小问1详解】
小球从地面上A点以的初速度沿AB方向做直线运动，说明小球所受合外力与速度方向在一条直线上，小球的受力情况如图所示
小球带正电，则
得
把电场力与重力的合力看成等效重力F，则
A到B过程由动能定理得
解得
【小问2详解】
小球在圆弧BD间最小速度值出现在等效最高点C，如图所示
B到C过程由动能定理得
解得
14. 竖直平面内有半径为的圆形边界匀强磁场Ⅰ，磁场感应强度大小为磁场方向垂直xOy平面向内。以圆形边界磁场最底端O为原点建立xOy直角坐标系。一质量、电荷量的正粒子，由沿与x轴负方向进入圆形磁场区域，速度大小，在的某区域存在一个矩形匀强磁场Ⅱ（图中未画出），磁场感应强度与磁场Ⅰ相同，粒子经过该矩形磁场区域后恰能沿x轴负方向再次通过坐标原点O，不计粒子重力。求：
（1）粒子从A点到第二次经过O点的运动时间：
（2）矩形磁场区域的最小面积。
【答案】（1）
（2）
【解析】
【小问1详解】
粒子在圆形磁场区域，由洛伦兹力提供向心力得
周期
圆形磁场中，连接入射点、磁场圆心、轨迹圆心及出射点构成菱形，转过圆心角为
粒子从O点进入第四象限，速度与轴正向夹角为，在方形磁场中转，所以在两磁场中运动时间为
设粒子从P点进入方形磁场，从Q点离开方形磁场，由几何关系可知
粒子做匀速直线运动时间
全程时间
【小问2详解】
由几何关系得，矩形磁场区域的最小面积
解得
15. 如图所示，一质量长度的“”形木板静止在足够大的水平地面上，木板左端为一竖直薄挡板。一质量可视为质点的小物块，以10m/s的速度从木板右端滑上木板，与薄挡板发生弹性正碰，碰撞时间极短。已知物块与木板间的动摩擦因数木板与地面间的动摩擦因数重力加速度大小求：
（1）小物块与薄挡板发生弹性正碰后，木板的速度大小；
（2）小物块与木板之间因摩擦产生的热量（结果可用分数表示）；
（3）木板运动的时间（结果可用分数表示）。
【答案】（1）8m/s
（2）
（3）
【解析】
【小问1详解】
题意可知，小物块与薄挡板发生弹性正碰前，由牛顿第二定律可得小物块加速度大小为
因为
故长木板未发生运动。设小物块碰薄挡前速度为v，则速度位移公式得
代入数据得
小物块与薄挡板碰撞后速度分别为、，规定向左为正方向，由弹性碰撞可得
解得
，
【小问2详解】
碰撞后，由牛顿第二定律可得小物块和长木板加速度大小分别为
设二者碰后到共速用时t1，则
联立以上得
，
因为
故二者共速后不再发生相对运动，所以二者碰后到共速的相对位移为
所以小物块与木板之间因摩擦产生的热量
联立以上解得
【小问3详解】
以上分析可知，共速后二者一起做匀减速直线运动，由牛顿第二定律可得加速度大小为
故减速到0的时间为
故木板运动的时间