定远县育才学校2025届高三上学期12月质检考2（含解析）

定远县育才学校2025届高三上学期12月质检考2
物理试题
一、选择题（本题共10小题，共42分。第1-8小题每小题4分，只有1个选项正确，第9-10小题有多个选项正确，全部选对得5分，部分对得3分，错选或不选得0分）
1.如图所示，质量均为的、两球，由一根劲度系数为的轻弹簧连接，静止于半径为的光滑半球形碗中，弹簧水平，两球间距为，且球的半径远小于碗的半径，重力加速度大小为，则弹簧的原长为。
A. B. C. D.
2.某电视台正在策划“快乐向前冲”节目的场地设施，如图所示，为水平直轨道，上面安装有电动悬挂器，可以载人人可看作质点运动，下方水面上漂浮着一个匀速转动半径为铺有海绵垫的转盘，转盘轴心离平台的水平距离为、平台边缘与转盘平面的高度差。选手抓住悬挂器后，按动开关，在电动机的带动下从点沿轨道做初速度为零，加速度为的匀加速直线运动，启动后人脱离悬挂器。已知人与转盘间的动摩擦因数为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小取。则
A. 人随悬挂器水平运动的位移大小为
B. 人脱离悬挂器时的速率为
C. 当时选手恰好落到转盘的圆心上
D. 人相对转盘静止后不会被甩下，转盘的角速度不应超过
3.如图所示，在光滑水平面上，质量为的球以速度向右运动，与静止的质量为的球发生正碰，碰撞后球以待定系数的速率弹回系数，并与固定挡板发生弹性碰撞，若要使球能再次追上球并相撞，则系数可以是：
A. B. C. D.
4.北京时间年月日时分，我国在太原卫星发射中心使用长征四号乙运载火箭，成功将高分十一号星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。该卫星主要用于国土普查、城市规划、土地确权、路网设计、农作物估产和防灾减灾等领域。已知高分十一号星绕地球做匀速圆周运动离地高度约为，下列判断正确的是( )
A. 高分十一号星内的仪器处于平衡状态
B. 高分十一号星入轨稳定后的运行速度一定小于
C. 高分十一号星的发射速度可能大于
D. 高分十一号星绕地球做圆周运动的向心加速度可能为
5.同种介质中分别沿轴正方向和负方向传播的两列简谐横波，振幅均为，时波刚好传到、两点，如图所示。、、、在轴上的坐标分别为、、、。平衡位置在处的质点振动图像如图所示。下列说法正确的是( )
A. 沿轴正方向传播的波的波速为，沿负方向传播的波的波速无法确定
B. 时，平衡位置在处的质点刚好运动到点
C. 处质点的起振方向为沿轴正方向
D. 时，平衡位置在处的质点位移为
6.如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为的金属钨，下列说法正确的是( )
A. 跃迁到放出的光子动量最大
B. 有种频率的光子能使金属产生光电效应
C. 逸出光电子的最大初动能为
D. 用的光子照射处于激发态的氢原子不能被其吸收
7.某款手机防窥膜的原理图如图所示，在透明介质中等距排列有相互平行的吸光屏障，屏障的高度与防窥膜厚度均为，相邻屏障的间距为，方向与屏幕垂直，透明介质的折射率为，防窥膜的可视角度为图中，当可视角度时，防窥膜厚度为( )
A. B. C. D.
8.如图所示，是一长为的矩形，其内存在垂直纸面向里的匀强磁场，一质量为、带电量为的粒子从点以速度垂直射入磁场，速度方向与的夹角为，粒子刚好从点射出磁场，不计粒子的重力，则( )
A. 粒子一定带正电 B. 匀强磁场的磁感应强度为
C. 粒子从到所需的时间为 D. 矩形磁场的宽度最小值为
9.如图所示，竖直平面内的平行板电容器两极板长度为，所带电荷量保持不变，某带正电微粒紧靠下极板边缘点，以大小为、方向与极板成角斜向上的速度射入电场，微粒从极板右端点平行于极板方向射出，点到两极板距离均为，忽略边缘效应，不计微粒的重力。下列说法正确的是( )
A. 微粒在极板间的运动轨迹为抛物线
B.
C. 若仅将上极板向上移动少许，射出点将位于点下方
D. 若将微粒从点以大小为、方向向左的初速度垂直电场方向射入电场，运动轨迹不变
10.风能是可再生的清洁能源，储量大、分布广，在一定的技术条件下，风能可作为一种重要的能源得到开发利用．如图为风力发电机的简化模型，风带动叶片转动，使叶片的转速为转秒，升速齿轮箱的转速比为，高速转轴使匝数为的发电机线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交流电通过理想变压器后向用户端的盏灯泡供电，其中灯为指示灯，灯与用户端的灯泡相同，额定电压均为，所有灯泡正常发光，已知匀强磁场的磁感应强度为，线圈电阻不计．下列说法正确的是
A. 用户端的交变电流的频率为
B. 变压器原副线圈的匝数比为
C. 发电机线圈的面积为
D. 若增多用户端的灯泡数量，且叶片的转速不变，则灯变亮设灯泡不会被烧坏，其余灯泡的亮度变暗
二、非选择题（本大题共5小题，共58分。第11题6分，第12题10分，第13题10分，第14题14分，第15题18分。其中13—15题解答时要求写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，若只有最后答案而无演算过程的不得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。）
11.两学习小组、用如图甲所示实验装置验证向心力大小与速度平方成正比。铁架台上安装带有刻度的半圆板，刻度以圆板最低点所在的水平线为“”等高线，相邻等高线的距离为。轻绳一端在圆心处与传感器相连图中未画出，另一端与小球相连，小球平衡时球心恰在等高线处，用传感器测量小球做圆周运动过程绳中拉力大小。
为了验证小球的向心力与速度平方的定量关系，控制小球的质量和做圆周运动的半径不变。组同学将绳拉直，球心与距“”等高线高度为的刻度线处重合，将小球由静止释放，运动至最低点的速度平方的表达式 用重力加速度、表示；
系统记录某次小球运动过程中绳的拉力随时间的变化关系图像如图乙所示，则 选填“”“”点的纵坐标表示小球运动至最低点时绳的拉力大小；
多次改变小球的释放点高度，记录每次高度及对应的运动至最低点时绳的拉力大小的数据，描绘出图像如图丙所示，图线Ⅰ的纵轴截距表示 ，试问：根据该图线能否说明小球的向心力与速度平方成正比？请简述理由 ；
实验操作过程中，组同学每次将小球的最低点与某等高线相切，其余操作与组相同，组也在丙图中描绘图线，标记为Ⅱ，丁图中哪个选项可能正确反映图线Ⅰ、Ⅱ关系的( )
12.小明同学在实验室做实验，需要去测量一个未知定值电阻的阻值，该待测电阻阻值接近。现实验室有如下器材可供选择：
A.待测电阻
B.电流表量程，内阻
C.电流表量程，内阻约为
D.电压表量程，内阻
E.定值电阻
F.滑动变阻器最大阻值约为，允许通过的最大电流为
G.滑动变阻器最大阻值约为，允许通过的最大电流为
H.直流电源，电动势为，内阻很小
I.开关，及若干导线。
小明在以上器材中选择了合适的器材，并设计了电路，如甲图所示。现要求测量数据范围较大，测量结果尽可能准确。
滑动变阻器应选__________，电表应选__________，电表应选__________。请填写所选仪器前的字母编号
通过调节滑动变阻器，测量得到多组电表和电表的示数，将电表和，电表的示数描成图像如图乙所示，图像横纵轴物理量的单位均采用国际单位，该图像斜率大小为，则待测电阻__________保留三位有效数字，所测得的的测量值与真实值的关系是：测量值__________真实值选填“”“”或“”。
如图丙，将该待测电阻与一础光电池串联，硅光电池的路端电压与干路电流的关系如图丁所示，则该待测电阻的功率为__________保留两位有效数字。
四、计算题：本大题共3小题，共42分。
13.如图所示，光滑水平面上静置一个质量的滑块，滑块的一侧是一个弧形槽，凹槽半径，点切线水平。一个质量的小球以速度从点冲上滑块，从点脱离滑块。重力加速度大小，不计一切摩擦。求：
小球脱离滑块时，滑块的速度大小；
小球离地的最大高度；
小球回到圆弧轨道点时对滑块的压力大小。
14.如图所示的坐标系中，第一象限内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为，宽度为，在磁场右侧存在沿轴正方向的匀强电场，轴下方存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度未知。一带负电粒子从点以初速度开始运动，初速度方向与轴正方向夹角，粒子到达磁场和电场的边界时速度方向与边界垂直，然后粒子经过轴上的点进入下方磁场区域恰好回到点，且。粒子重力不计，，，求：
粒子的比荷；
匀强电场的电场强度；
轴下方匀强磁场的磁感应强度的大小。
15.如图所示，水平面上固定一半径的光滑金属圆环和两条平行光滑金属导轨，一根长为、阻值的均匀金属棒沿半径放置在光滑金属圆环上为棒中点，一端固定在过圆心的竖直导电转轴上；平行导轨间距，两导轨通过导线及开关分别与金属圆环及竖直导电转轴连接，导轨左端接有阻值的定值电阻，垂直导轨放置着长也为、质量、阻值的金属棒，整个装置处于磁感应强度大小、方向竖直向上的匀强磁场中。现固定金属棒，闭合开关，使金属棒以角速度顺时针匀速转动。导轨及金属圆环电阻均不计。
求金属棒两端的电势差
若金属棒可自由移动，闭合开关，求金属棒匀速运动时的速度大小
若金属棒可自由移动，闭合开关，当金属棒匀速运动后断开开关，求断开开关后金属棒继续运动的距离。
答案和解析
1.【答案】
【解析】本题关键是对小球受力分析后根据平衡条件求得弹力，然后根据胡克定律并几何关系列式求解即可。
以球为研究对象，小球受重力、弹力和碗的支持力，如图所示，由平衡条件得，解得，根据几何关系得，则，所以，故弹簧原长，故D正确．
2.【答案】
【解析】A.匀加速过程选手的位移：
代入数据解得：，故A错误；
B.悬挂器脱落时选手的速度
代入数据解得：，故B错误；
C.悬挂器脱落后选手做平抛运动，竖直方向有
水平方向有
代入数据联立解得：
故转盘轴心离平台的水平距离，故C错误；
D.临界情况下，人落在圆盘边缘处不至被甩下且最大静摩擦力提供向心力，有
代入数据解得：
则转盘的角速度必须满足，故D正确。
3.【答案】
【解析】【分析】
A、碰撞过程中动量守恒，抓住碰撞后还能追上再相撞，即的速度大于的速度，求出系数满足的条件，结合碰撞过程中有机械能损失求出满足的条件，从而得出应满足的条件。
本题考查了动量守恒和能量守恒的综合运用，要抓住碰后的速度大于的速度，以及有机械能损失大于等于零进行求解。
【解答】
A、碰撞过程中，以方向为正方向，根据动量守恒定律得：
与挡板碰撞后能追上发生再碰的条件是：，解得
碰撞过程中损失的机械能，解得。所以满足的条件是，故ACD错误，B正确。
故选B。
4.【答案】
【解析】A、高分十一号星内的仪器受到的万有引力提供做圆周运动的向心力，处于完全失重状态，故A错误
B、是卫星的最大环绕速度，故高分十一号星入轨稳定后的运行速度一定小于，故B正确
C、是脱离地球的速度，所以高分十一号星的发射速度小于，故C错误
D、根据牛顿第二定律得，解得，近地卫星的向心加速度约为，高分十一号星绕地球做圆周运动的向心加速度一定小于，故D错误。
故选B。
5.【答案】
【解析】【解答】、由图可知两列波的波长均为，由图可得该波的周期为，则波速为，同种性质的波在同一介质中传播速度相等，故A错误；
B、介质中的质点只能在各自的平衡位置振动，不会随波迁移，故B错误；
C、由图可知，点距离点较近，则点的振动形式先传播到点，根据同侧法可知点的起振方向为沿轴负方向，故C错误；
D、经过时间，两列波传播的距离都是，则是在和处的振动形式传播到点，而在时，和处的质点都是在波谷处，所以时点也在波谷处，则点的位移为，故D正确。
故选：。
【分析】根据图得到波长，根据图得到周期，进而得到波速；介质中的质点只能在各自的平衡位置振动，不会随波迁移；根据同侧法分析；分别计算经过两列波传播的距离，判断点的位置，进而计算点的位移。
熟练掌握波速、波长和周期的关系，会用同侧法判断波的传播方向和质点振动方向的关系，在计算点的位移时，分别判断两列波在点引起的位移，然后根据矢量合成法则计算。
6.【答案】
【解析】【分析】
本题考查玻尔理论与光电效应方程的应用，基础题目。
根据玻尔理论、光子能量、动量公式分析即可判断；结合玻尔理论和光电效应产生的条件分析即可判断；根据玻尔理论和光电效应方程得出光电子的最大初动能即可判断；根据电离条件分析即可判断。
【解答】
A、从跃迁到放出的光子能量最大，根据和，可知其动量也最大，故A正确
B、大量氢原子从的激发态跃迁到基态能放出种频率的光子，但其中只有从、、能级跃迁到放出的三种光子超过金属钨的逸出功能够使其发生光电效应，故B错误；
C、从能级跃迁到能级放出的光子能量最大为，照射金属钨后，根据光电效应方程，光电子的最大初动能为，故C错误；
D、由于从跃迁到需要吸收的光子能量为，因此只要入射光子的能量大于等于都能被氢原子吸收从而使其电离，所以的光子能够被吸收，故D错误。
故选A。
7.【答案】
【解析】【分析】本题考查了光的折射及折射定律；光从光密介质进入光疏介质，折射定律为。
作出光路图，根据折射定律，结合几何关系求出防窥膜厚度。
【解答】设入射角为，折射角为，如图；
透明介质的折射率为
由几何关系可得
其中
解得 。
故选B。
8.【答案】
【解析】【分析】
本题考查了带电粒子在磁场中的运动。根据左手定则分析粒子电性；画出粒子运动轨迹，根据洛伦兹力提供向心力，再结合几何关系解答；根据偏转圆心角分析运动时间；根据几何知识解答。
【解答】
A、由题意可知，粒子进入磁场时所受洛伦兹力斜向右下方，由左手定则可知，粒子带负电，故A错误；
B、粒子运动轨迹如图所示：
由几何知识可得：，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：，解得：，故B错误；
C、由几何知识可知，粒子在磁场中转过的圆心角：，粒子在磁场中做圆周运动的周期：，粒子在磁场中的运动时间：，故C错误；
D、根据图示，由几何知识可知，矩形磁场的最小宽度：，故D正确；
故选：。
9.【答案】
【解析】【分析】
本题主要考查带电粒子在电场中的偏转。根据微粒的运动性质分析粒子的运动轨迹；根据类斜上抛运动的规律，由运动学公式分析求解；若仅将上极板向上移动少许，联立、和分析的变化情况，可知微粒的受力情况和运动情况；根据类平抛运动的规律分析微粒从点以大小相等的初速度垂直电场方向射入电场的运动情况，由此即可正确求解。
【解答】
A.由于微粒做匀变速曲线运动，因此轨迹为抛物线，故A正确；
B.从到点：垂直电场方向有，平行电场方向有，由几何关系可知，得到，故B正确；
C.根据、和，得，若仅将上极板向上移动少许，由于所带电荷量保持不变，可知两板间电场强度与板间距离无关，受力不变，轨迹不变，仍然从点射出，故C错误；
D.若将微粒从点以大小相等的初速度垂直电场方向射入电场，微粒在垂直电场线方向做匀速运动，因，由公式可知，微粒在电场中的运动时间变小，在平行电场线方向上，由可知，微粒的偏转位移减小，射出点位于点上方，故D错误。
故选AB。
10.【答案】
【解析】A.叶片的转速为，则发电机线圈转速为，则通过理想变压器后输出交变电流的频率为，故A正确
B.设灯泡的额定电流为，根据题意可知，原线圈电流，副线圈电流，根据变流比可知，故B错误
C.根据变压比可得原线圈电压为，则发电机输出电压，
根据，联立可得，故C正确
D.将变压器以及所有用户看作一个负载，若此时用户端突然增多，则负载电阻减小，则通过灯泡的电流增大，则灯变亮，发电机输出电压不变，故原线圈电压减小，根据变压比可知，副线圈电压减小，则其余灯泡的亮度变暗，发电机输出电压不变，输出电流增大，则输出功率增大，故D正确。
11.【答案】；
；
或小球所受重力大小； 能；由机械能守恒定律可知、向心力公式、结合图线可知，说明小球做圆周运动的向心力与其速度平方成正比；

【解析】小球由静止释放，运动至最低点的过程中， ，解得；
小球运动至最低点时绳子拉力最大，应该是图中的“”点；
根据，运动至最低点时绳中的拉力，解得，图像纵截距为，由推导过程知道小球的向心力与速度平方成正比；
组同学每次将小球的最低点与高度为的等高线相切，设小球半径为，根据 ， ，联立得：；
组同学描绘图线较组同学，斜率一样，纵截距大些，故选项 C正确 。
12.【答案】；；；；；均可。
【解析】滑动变阻器为分压式接法，选最大阻值较小的，即滑动变阻器应选F；表选与串联，即表选B，能测量的最大电压为，刚好等于电源电压；表选电压表，其与分压，能分走近电压，量程合适，且电压表内阻已知，测量会更精确，即电表应选D；
乙图横轴为电流表示数，纵轴为电压表示数，电压表示数与电流表示数满足，得，则，得；
两电表内阻已知，测量值真实值；
在硅光电池的图中，描出的图像，，如图所示：，
交点处为工作点，其坐标为，则该待测电阻的功率。
13.【答案】解：系统水平方向动量守恒，有
解得
由能量守恒定律，有
解得
设小球回到点时速度为，滑块速度为
由
解得
由
解得
【解析】本题考查动量守恒定律、能量守恒定律的综合应用，结合小球与滑块组成的系统水平方向动量守恒求出滑块的速度大小；对系统由能量守恒定律可求出小球离地的最大高度；小球返回到点时根据动量守恒和机械能守恒以及向心力公式得解。
14.【答案】解：粒子在第一象限内先做圆周运动，设轨迹半径为，则有 ，
由几何可知，
解得 ；
粒子在电场中做类平抛运动，设粒子该过程竖直位移为，则有，
类平抛运动过程，
，
，
联立解得；
设粒子在的方向速度为，在电场中由平抛规律
解得
易知，与正方向夹角为
在下方的磁场中，粒子轨道半径
由
解得

15.【答案】金属棒转动过程中产生的电动势，
金属棒段产生的电动势，
根据欧姆定律可得，
则，
，
所以；
金属棒可自由移动时，闭合开关后，将向右做加速度减小的加速运动，达到匀速运动时，电流为，
此时，
且，
解得；
开关断开后，金属棒在安培力的作用下做减速运动，最终停止，
由动量定理得
即
解得。
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