广东省深圳中学2024-2025学年高三（上）第二次段考物理试卷（含解析）

广东省深圳中学2024-2025学年高三（上）第二次段考物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.图甲为我国研制的盾构机刀盘吊装场景，刀盘由绳索与长方形钢架组成的设备悬挂于空中，处于静止状态，四条相同绳索分别牵引住钢架的四个顶点，如图乙。刀盘与钢架总重力为，每条绳索与竖直方向的夹角均为，不计绳索重力，下列说法正确的是( )
A. 每根绳索对钢架的拉力大小为
B. 钢架所受的合力方向竖直向上
C. 绳索对钢架拉力的合力等于钢架对刀盘的拉力
D. 若每根绳索减小相同的长度，每根绳索的拉力将变大
2.A、两辆汽车同时从坐标原点沿同一方向做直线运动，车做刹车运动，它们速度的平方随位置变化的图像如图所示，分别对应直线和直线，以两车运动方向为正方向，下列说法正确的是( )
A. 汽车的加速度为 B. 汽车的加速度为
C. 汽车在内的位移大小为 D. 汽车、在处相遇
3.如图所示的按压式圆珠笔，其结构由外壳、内芯和轻质弹簧三部分组成。某同学将圆珠笔倒立在桌面上，用力下压外壳，松手后外壳先竖直向上运动，弹簧恰好恢复原长时，外壳与静止的内芯碰撞，碰后一起以共同的速度继续向上运动，上升到最高点。碰撞时间极短，忽略阻力，下列说法正确的是( )
A. 从笔开始运动到最高点，笔做匀变速直线运动
B. 从松手到圆珠笔上升到最高点，圆珠笔的机械能守恒
C. 从笔外壳与内芯碰撞结束到笔运动到最高点，笔克服重力的功率一直减小
D. 从笔开始运动到刚要离开桌面，桌面对笔的作用力对笔做正功
4.小明在公园和家里养的小狗做游戏，在倾角为的足够长的斜坡上，从点以速度水平扔出皮球，小狗同时从点沿斜坡向下做匀速直线运动，在皮球落地瞬间恰好追上皮球。重力加速度为，不计空气阻力，下列说法错误的是( )
A. 皮球始终在小狗正上方
B. 小狗的速度大小
C. 小狗追上皮球的时间为
D. 小狗追上皮球前离皮球的最远距离
5.如图所示，与纸面平行的匀强电场中有、、三点恰好构成等边三角形，为边上一点，间的距离为三角形边长的三分之一，三角形的外接圆的半径为。点处有一粒子源，在纸面内朝各个方向发射动能均为的电荷量为的同种带正电粒子，到达处的粒子动能为，到达处的粒子动能为，不计粒子重力及粒子间的相互作用，点为圆心，是平行于的直径。下列说法正确的是( )
A. 点是整个圆周上电势最低的点
B. 匀强电场的电场强度大小为，方向由指向
C. A、的电势差
D. 将电子由点移动到点，电子的电势能减少
6.如图所示的电路中，为电源，其内电阻为，为理想电压表，为阻值恒定的小灯泡，为定值电阻，为半导体材料制成的光敏电阻光照越强，电阻越小，电容器两极板处于水平状态，闭合开关，电容器中心点有一带电油滴处于静止状态，电源负极接地，下列说法正确的是( )
A. 若将的滑片下移，电压表的示数增大
B. 若光照变强，则点电势升高
C. 若光照变强，则灯泡变暗
D. 若断开节点，并将电容器上极板上移，油滴仍然保持静止
7.如图所示为武汉张工寨景区的天壶倒水景观。一把似乎没有任何支撑而处于“悬空”状的大水壶不断地向下倒水，吸引游客的好奇。小明同学通过近距离仔细观察，发现从壶口流出的水柱中心有根颜色较淡的竖直管，他猜测该管的上端与壶嘴的内部固定，管的上端应有很多小孔让管内的水从小孔中喷出，喷出的水在碰到壶嘴的内壁后反弹，从管外竖直向下流形成水柱，此水柱较好的掩盖了水管的存在，从而形成“天壶悬空”的假象。假设管内的水流碰到壶嘴内壁时的速度大小处处相等且为，方向竖直向上，碰后瞬间速度大小不变、方向相反。水管的横截面积，高度，水管的下端连接水泵，水的密度，重力加速度取，忽略空气阻力和一切摩擦。下列说法正确的是( )
A. 水壶的重心一定在水柱中竖直管的正上方
B. 管中的水对水壶的作用力大小约为
C. 水壶倒水的流量为
D. 连接水管的水泵输出的能量全部转化为水从小孔中喷出时的动能
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图所示，在半长轴为的金属椭球壳左端距离为处放置一个电荷量为的点电荷，为椭球壳中心，、、为椭球上的三点。金属椭球壳达到静电平衡后，下列说法正确的是( )
A. 椭球壳上左侧点的电势比右侧点高
B. 椭球壳上感应电荷在椭球壳中心点产生的场强大小为
C. 椭球壳上处的电场线一定垂直球壳
D. 椭球壳外靠近处的场强大小等于靠近处的场强大小
9.如图是一种升降系统示意图。轻弹簧上端固定质量为的平台，站在上面的人手握轻质横杆，绳子的一端与横杆相连，另一端与定滑轮相连，初始时绳子刚好伸直但无张力，人和平台处于静止状态。启动电动机，让其带动定滑轮向上收绳子，使人和平台一起做加速度为的匀加速直线运动，直至人离开平台。已知弹簧劲度系数为，人的质量为，重力加速度为。下列说法正确的是( )
A. 电动机启动前，弹簧的形变量为
B. 电动机启动瞬间，绳子拉力大小为
C. 人与平台分离瞬间，弹簧的形变量为
D. 当平台速度达到最大时，平台上升的高度为
10.北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的区域性三维卫星与通信系统，如图所示，Ⅰ为北斗卫星导航系统中在赤道平面内的一颗卫星，其对地张角为，Ⅱ为地球赤道上方的近地卫星，两卫星都沿逆时针方向转动。已知地球的半径为，万有引力常量为，地球表面重力加速度为，根据题中条件，可求出( )
A. 地球的平均密度为
B. 卫星Ⅱ的周期为
C. 卫星Ⅰ和卫星Ⅱ的动能之比为：
D. 卫星Ⅱ可以持续直接接收到卫星发出的电磁波信号的最长时间为
三、实验题：本大题共2小题，共20分。
11.要测量一电源的电动势略小于和内阻约，现有下列器材：电压表、电阻箱，定值电阻，开关和导线。某实验小组根据所给器材设计了如图甲所示的实验电路。
实验小组同学计划用作图法处理数据，同学们多次调节电阻箱阻值，读出电压表对应的数据，建立坐标系并描点连线得出了如图乙所示的图像，图像纵坐标表示，图像的横坐标表示电压表读数的倒数。若所得图像的斜率为，图像的延长线在纵轴上的截距为，则该电源的电动势 ______，内阻 ______。用和表示
利用上述方法测出的测量值和真实值相比， ______， ______填“大于”等于”或“小于”
从实验中取两组数据，电阻箱阻值为时，对应电压表读数为；电阻箱阻值为时，电压表读数为。由这两组数据可求得电源的内阻为______，电动势为______。结果均保留两位有效数字
12.某同学小佳利用图甲所示装置验证机械能守恒定律，细线的一端系在点，另一端系一小球，点的正下方适当距离处固定一光电门，以记录小球经过最低点时的遮光时间，实验过程如下：
安装好实验装置，用游标卡尺测得小球的直径如图丙所示，则小球的直径为______，测得悬点到球心的距离，______填“有”或“没有”必要测量小球的质量。
将小球拉离竖直位置，测量细线偏离竖直方向的夹角。
由静止释放小球，记下小球第一次经过光电门的遮光时间。
改变角，重复步骤，重力加速度为，则验证机械能守恒的表达式为______。用题中相关物理量的字母表示
小佳同学依据测量数据作出的关系图像如图乙实线所示，若另一同学小艺利用同一装置做该实验时得到的关系图像如图乙虚线所示，则原因可能是小艺同学______填字母。
A.小球直径的测量值偏大
B.小球直径的测量值偏小
C.悬点到球心的距离的测量值偏大
D.悬点到球心的距离的测量值偏小
四、计算题：本大题共3小题，共34分。
13.如图所示，物块放在台式测力计上，通过跨过定滑轮的轻绳与物块相连，下端与一轻质弹簧相连，弹簧的下端与地面接触未拴接，整个系统处于平衡状态，此时台式测力计的示数为；已知，物块、间的水平距离，倾斜绳与水平方向的夹角滑轮右侧绳竖直，物块与台式测力计间动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，、和滑轮视为质点，不计滑轮质量和滑轮处摩擦，弹簧一直在弹性限度内，取已知，，。
求物块受到的摩擦力和绳对物块的拉力；
沿竖直方向调整滑轮的高度至某一位置时，物块刚好运动，且此时弹簧刚好离开地面，求滑轮移动的距离和弹簧的劲度系数整个过程中台式测力计的水平台高度不变。
14.如图所示，光滑水平面上静止放置着质量分别为、的物块、均可视为质点，右侧放置一个不固定的光滑弧形滑块足够高，质量，的弧面与水平面相切。水平面左侧的光滑水平地面上停着一质量为、长的小车，小车上表面与等高。用轻质细绳将、连接在一起，、间夹着一根被压缩的轻质弹簧与、不拴接。现将细绳剪断，与弹簧分开之后向左滑上小车，以的速度向右滑动冲上弧形滑块，在上可达到最大高度。物块与小车之间的动摩擦因数，小车质量满足，取重力加速度。求：
刚与弹簧分开时物块的速度大小以及细绳剪断之前弹簧的弹性势能；
在上可达到的最大高度；
物块在小车上滑行过程中产生的热量计算结果可含有。
15.可视为质点的质量为，电荷量为的带正电小球，用一长为的绝缘细绳悬挂于水平地面上方足够高的点，现将轻绳拉至水平。已知地面上方有水平向右足够大的场强大小的匀强电场，重力加速度为，不计空气阻力。已知，。
给小球竖直向下的初速度使小球绕点在竖直平面内做圆周运动，且绳子始终不松弛，求的取值范围；
由静止释放小球，当轻绳拉力最大时，绳恰好断裂，求绳断裂时的最大拉力以及绳断裂后经过多长时间小球的速度变成竖直向下。
答案和解析
1.
【解析】刀盘处于平衡状态，对刀盘进行受力分析，竖直方向根据平衡条件可得：
故每根绳索对刀盘与钢架的拉力大小为：，故A错误；
B.钢架处于静止状态，所受的合力为零，故B错误；
C.绳索对钢架的拉力的合力大小等于钢架和刀盘的总重力，而钢架对刀盘的拉力大小等于刀盘的重力大小，二者大小不相等，故C错误；
D.若每根绳索减小相同的长度，变大，变小，则每根绳索的拉力将变大，故D正确。
故选：。
2.
【解析】、对汽车进行分析，根据速度位移公式有
则得
结合图像有
，
解得汽车的初速度和加速度分别为
，
即汽车的加速度为，故A错误；
B、对汽车进行分析，根据速度与位移的关系有
结合图像有
解得汽车的加速度为，故B错误；
C、汽车处于刹车状态，运动的总时间为
表明时已经停止运动，则在内的位移等于内的位移，为
，故C正确；
D、、两辆汽车同时从坐标原点沿同一方向做直线运动，相遇时有
解得
表明相遇前已经停止运动，此时的位移为
，故D错误。
故选：。
3.
【解析】、圆珠笔开始运动，整体受到重力和桌面的支持力作用，离开桌面到最高点时，只受到重力作用，可知笔受到的合力为变力，所以笔做的是非匀变速直线运动，故A错误；
B、从松手到圆珠笔上升到最高点时，弹簧与外壳碰撞有机械能损失，圆珠笔的机械能不守恒，故B错误。
C、从笔外壳与内芯碰撞结束到笔运动到最高点，碰后一起以共同的速度继续向上运动，笔向上做减速运动，笔克服重力的功率一直减小，故C正确；
D、从圆珠笔开始运动到圆珠笔刚要离开桌面，由于桌面对圆珠笔的作用力未发生位移，所以桌面对圆珠笔不做功，故D错误。
故选：。
4.
【解析】皮球做平抛运动，皮球在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做自由落体运动，小狗的运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀速直线运动，二者水平方向具有相同的速度才能保证在皮球落地瞬间恰好追上皮球，可知皮球始终在小狗正上方。根据速度关系有
解得
故AB正确；
C.小狗追上皮球的时间等于皮球在空中飞行的时间，根据位移关系有
解得
故C错误；
D.由上面的分析可知，二者水平方向分运动相同，所以竖直方向共速时，距离最远，可得
小狗追上皮球前离皮球的最远距离
联立，解得
故D正确。
5.
【解析】由题意，根据动能定理可得：
，
，
联立可得：，
匀强电场中，沿相同方向移动相同距离电势差相等，由于间的距离为三角形边长的三分之一，则：，
由此可知，、两点电势相等，则直线为等势线，电场线与等势线垂直，沿电场线方向电势降低，则电场方向与垂直，由指向，所以圆周上电势最低点应为过点的直径与圆周的交点，故A错误；
B.结合前面分析，由匀强电场中电势差与电场强度的关系可得，匀强电场的电场强度大小为：
，方向由指向，故B正确；
C.结合前面分析，由匀强电场中电势差与电场强度的关系可得，、的电势差为：
，故C错误；
D.沿电场方向电势降低，所以点电势高于点电势，将电子由点移动到点，电子的电势能增大，故D错误。
故选：。
6.
【解析】、当电路稳定时，电容器相当于断路，则相当于导线，故将的滑片下移时，电压表的示数不变，故A错误；
、若光照变强，光敏电阻减小，电路的总电阻变小，总电流变大，则通过小灯泡的电流变大，灯泡变亮；电容器两端电压为，变大，其他量不变，则变小，即电容器两板间的电压变小，板间场强变小，则点与下极板间电势差变小，因点的电势高于下极板的电势，下极板的电势为零，则点电势降低，故BC错误；
D、若断开节点，电容器的带电量保持不变，并将电容器上极板上移，根据，，推导得，与无关，保持不变，油滴所受的电场力不变，仍然保持静止，故D正确。
故选：。
7.
【解析】、重心是物体所受重力的等效作用点，可知水壶的重心不在水柱中竖直管的正上方，故A错误；
B、在极短时间内，以撞到水壶上的水为研究对象，取竖直向下为正方向，根据动量定理得
又
联立解得，由牛顿第三定律可知，管中的水对水壶的作用力大小约为，故B正确；
C、水壶倒水的流量为，故C错误；
D、连接水管的水泵输出的能量全部转化为水从小孔中喷出时的动能和水的重力势能，故D错误。
故选：。
8.
【解析】、在静电平衡状态下，导体为等势体，即导体表面各点的电势相等。因此，椭球壳上左侧点的电势与右侧点的电势相等，故A错误；
B、金属椭球壳到达静电平衡后，内部的合场强为；电荷量为的点电荷，在椭球壳中心点产生的场强大小为
方向从指向，椭球壳上感应电荷在椭球壳中心点产生的场强大小为
方向从指向，故B正确；
C、金属椭球壳到达静电平衡后，椭球壳是一个等势体，椭球壳上的电场线一定垂直球壳，故C正确；
D、椭球壳外靠近处的电荷密度比靠近处的电荷密度大，椭球壳外靠近处的场强大小大于靠近处的场强大小，故D错误。
故选：。
9.
【解析】解：、电动机启动前，对平台和人的整体，由平衡条件可得：，解得弹簧的形变量为：，故A正确；
B、电动机启动瞬间，对平台和人的整体根据牛顿第二定律可得：，又，，联立解得绳子拉力大小为：，故B错误；
C、人与平台分离瞬间，平台的加速度为且人与平台无压力，则对平台，由牛顿第二定律可得：，解得，此时弹簧的形变量为：，故C错误；
D、当平台速度达到最大时，加速度为零，此时弹力等于重力，则有：，解得：
此时平台上升的高度为：，故D正确。
故选：。
10.
【解析】解：、设地球的质量为。在地球表面上，根据万有引力等于重力得
又有
联立解得，故A正确；
B、对于卫星Ⅱ，根据万有引力提供向心力得
又
解得卫星Ⅱ的周期为，故B正确；
C、卫星Ⅰ和卫星Ⅱ的动能之比为
因两个卫星的质量未知，故无法求出动能之比，故C错误；
D、根据开普勒第三定律得
根据题意得
解得，故D正确。
故选：。
11. 小于 小于
【解析】根据闭合电路欧姆定律，可得
整理得
所以结合图像可得
，
所以
，
根据题意可知，实验误差来源于电压表内阻分流的影响，根据等效电源的知识可知
故
，
根据
将数据代入得
解得
，
故答案为：，；小于，小于；，。
12. 没有
【解析】游标卡尺的最小分度值为，小球的直径为
该实验的原理为
可知没有必要测量小球的质量。
小球到达最低时的速度
结合实验原理有
由前面分析可得
图乙中虚线的在纵轴上的截距减小了，根据
可知，可能是的测量值偏小，或者是小球直径的测量值偏大。故AD正确；BC错误。
故选：。
故答案为：，没有；；。
13.解：由台式测力计的示数可知，物块所受的支持力大小，对物体受力分析，画出物块受力示意图如图所示。
根据平衡条件得
解得
，
物块刚好运动时，弹簧刚好离开地面，此时弹簧恢复原长，弹力为零。
对进行受力分析，由平衡条件有
故绳的拉力大小为
设此时轻绳与水平方向夹角为，对，由平衡条件有
又有，
解得
，
则
滑轮上升的高度为
解得
由分析可知，右端绳缩短
解得
由几何关系可知，弹簧伸长量为
结合问，对进行受力分析，初始时刻弹簧处于压缩状态，弹力为；弹簧刚好离开地面时，弹簧恢复原长，弹力为零，所以弹簧的劲度系数为
答：物块受到的摩擦力和绳对物块的拉力分别为，；
滑轮移动的距离为，弹簧的劲度系数为。
14.解：细绳断裂、分开的过程，、组成的系统动量守恒，以向左为正方向，由动量守恒定律和机械能守恒定律得：
解得：，
、组成的系统在水平方向上动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律和机械能守恒定律得：
解得：
假设与小车不分离，在小车上相对小车滑行的距离为，与小车组成的系统动量守恒，以向左为正方向，由动量守恒定律得：
由能量守恒定律得：
解得
当时，解得：
当时，将滑离小车，在小车上滑动过程产生的热量为：
代入数据解得：
当时，不会滑离小车，在小车上滑动过程产生的热量为：
解得
答：刚与弹簧分开时物块的速度大小为，细绳剪断之前弹簧的弹性势能为；
在上可达到的最大高度为；
当时，所求热量为；当时，所求热量为。
15.解：小球所受电场力
小球所受重力与电场力合力大小为
解得
如图
设初始位置为，等效最低点为，
解得
即
若小球能够在竖直面内做完整的圆周运动，则以小球为研究对象，对其从初始位置到等效最高点的运动过程用动能定理
在点所需向心力
解得
若小球在竖直面内做最高点不过等效重力场圆心等高位置的往复摆动，则以小球为研究对象，对其从初始位置到等效圆心等高处点的运动过程用动能定理
在点速度为。
解得
所以小球可以在竖直面内做圆周运动的取值范围为
或者
以小球为研究对象，对其从初始位置到等效最低点的运动过程用动能定理
在点所需向心力
解得
方向指向左下与水平方向成；
绳断裂后加速度
解得
绳断裂后经过时间小球速度在竖直方向上，即与点速度方向成，即
解得
解得
答：小球可以在竖直面内做圆周运动的取值范围为或者；
绳断裂时的最大拉力为，方向指向左下与水平方向成，绳断裂后经过小球的速度变成竖直向下。
第7页，共19页