2024-2025学年湖北省武汉市高三（下）调研考试物理试卷（4月）（含解析）

2024-2025学年湖北省武汉市高三（下）调研考试物理试卷（4月）
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.年月日，嫦娥六号返回器准确着陆于预定区域，实现世界首次月球背面采样返回。相关研究表明，月壤中氦储量极为丰富，每吨氦原料足可以解决全球一年的电力供应。氦常见的一种核反应为：，对于该反应，下列说法正确的是( )
A. 是中子 B. 该反应为裂变反应
C. 该反应需在高温下才能进行 D. 的比结合能大于的比结合能
2.考工记中记载：“马力既竭，辀犹能一取焉”，意思是马对车不施加拉力了，车还能继续向前运动一段距离。若马拉着车以速度在平直路面上匀速行驶，车受到的阻力大小为车重的倍，重力加速度大小为。则马对车不施加拉力后，车运动的位移大小为( )
A. B. C. D.
3.发光二极管的发光帽由透明环氧树脂制成，它由半径为的半球体与半径为的圆柱体组成，如图为过半球球心的竖直截面图。当用平行单色光垂直于圆柱体底面入射，经过半径上点的光线恰好在圆弧面上发生全反射，已知，则该透明环氧树脂材料的折射率为( )
A. B. C. D.
4.如图所示，地球从外到内分为地壳、地幔、地核三部分，其中地核质量约为地球总质量的倍，半径约为地球半径的倍。地壳、地幔、地核视其质量均匀分布，已知质量均匀分布的球壳对壳内物体的万有引力为零，则地幔和地核交界处的重力加速度大小与地球表面的重力加速度大小之比为( )
A. B. C. D.
5.某水电站发电机的输出功率为，发电机的输出电压为。通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为，在用户端用降压变压器把电压降为。要求在输电线上损失的功率控制在，则( )
A. 输电线上通过的电流为 B. 降压变压器原线圈的电压为
C. 升压变压器匝数比为 D. 降压变压器匝数比为
6.年月日，在自由式滑雪和单板滑雪世锦赛男子单板滑雪坡面障碍技巧决赛中，中国选手苏翊鸣获得银牌。如图所示，某次训练中，运动员从左侧高坡的点滑下，再从斜坡上的点，以的初速度沿与斜坡成方向飞出，在空中完成规定动作后落在斜坡上的点。不计空气阻力，重力加速度大小，下列说法正确的是( )
A. 在研究运动员空中姿态时可将其视为质点
B. 运动员在空中飞行时，相同时间内速度变化量不同
C. 运动员在空中飞行的时间为
D. 运动员落到点时的速度方向与方向垂直
7.如图所示，直角三角形中，，其区域内存在磁感应强度大小为、方向垂直纸面向外的匀强磁场，点处的粒子源可向磁场区域各个方向发射速度大小为为粒子的比荷的带正电的粒子。不考虑粒子的重力和相互间作用力，下列说法正确的是( )
A. 边上有粒子到达区域的长度为
B. 边上有粒子到达区域的长度为
C. 从边射出的粒子在磁场中运动的最短时间为
D. 从边射出的粒子在磁场中运动的最长时间为
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.如图所示，一定质量的理想气体的循环由下面个过程组成：为等压过程，为绝热过程，为等压过程，为绝热过程。下列说法正确的是( )
A. 过程中，气体内能增加
B. 过程中，气体内能不变
C. 过程中，气体吸收热量
D. 整个过程中，气体从外界吸收的总热量可以用所围的面积表示
9.如图所示，水面上有两个相距、频率均为的波源和，水面上点到的距离为，到的距离为。时刻，两波源同时由平衡位置开始向下简谐振动，时，点开始振动。已知两波源的振幅均为，下列说法正确的是( )
A. 该水波的波长为
B. 内，点运动的路程为
C. 点与的连线之间不含、两点有个振动减弱点
D. 与的连线之间不含、两点有个振动加强点
10.如图所示，两根足够长的平行金属光滑导轨、固定在倾角为的斜面上，导轨电阻不计。与间距为，与间距为。在与区域有方向垂直斜面向下的匀强磁场，在与区域有方向垂直斜面向上的匀强磁场，两磁场的磁感应强度大小均为。在与区域中，将质量为，电阻为，长度为的导体棒置于导轨上，且被两立柱挡住。与区域中将质量为，电阻为，长度为的导体棒置于导轨上。由静止下滑，经时间，恰好离开立柱，、始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，重力加速度大小为。则( )
A. 两导体棒最终做匀速直线运动 B. 时刻，的速度大小为
C. 0~t内,a下滑的距离为- D. a中电流的最大值为
三、实验题：本大题共2小题，共17分。
11.某实验小组利用手机物理工坊探究圆周运动向心加速度的影响因素。该小组先探究向心加速度与角速度的关系，实验装置如图所示，步骤如下：
将自行车倒置，并将手机固定在自行车后轮上
打开手机物理工坊，选择向心加速度测量功能，转动后轮
改变手机在自行车后轮上固定的位置，重复上述实验
利用手机物理工坊得到向心加速度与角速度的关系如图和图所示。
探究向心加速度与角速度的关系，利用的科学思想方法是
A.等效替代
B.控制变量
C.微小量放大
作图像，得到图，可以初步得到结论：转动半径一定时，
改变自变量，作图像，得到图，图中、两次实验中，转动半径 选填“”“”或“”。
12.某同学用如图所示的电路观察电容器的充放电现象，实验器材有电源，电容器，电压表可视为理想电压表，定值电阻，电流传感器不考虑内阻，计算机，单刀双掷开关，导线若干。
将接，电压表示数逐渐增大，最后稳定在。在此过程中，电流传感器的示数
A.一直稳定在某一数值
B.由某一数值逐渐减小为零
C.先逐渐增大，后逐渐减小为零
D.先逐渐增大，后逐渐减小至某一非零数值
电容器充电完成后，电容器 极板带正电选填“上”或“下”，再将接，通过传感器将电流信息传入计算机，画出电流随时间变化的图像，如图，时，，图中两阴影部分的面积之比为，则时，电容器两极板间电压 ，电阻 结果均保留位有效数字
图中时刻，图线切线的斜率大小，由此可计算电容器的电容 。结果保留位有效数字
四、计算题：本大题共3小题，共43分。
13.如图所示，一位滑雪者，人与装备的总质量为，以的初速度沿山坡匀加速直线滑下，山坡倾角为，滑雪者受到的阻力包括摩擦和空气阻力为总重力的倍，已知重力加速度大小，求
滑雪者滑下的加速度大小
滑雪者沿山坡滑行的位移大小。
14.如图所示，竖直面内有一长为、宽为的长方形，、分别为与的中点。四个电荷量均为未知的点电荷位于长方形的四个顶点，、处点电荷带正电，、处点电荷带负电。一个质量为、电荷量为可视为点电荷的带电小球从处由静止释放，小球运动到中点处时速度为。已知重力加速度大小为，不计空气阻力，求
、两点间的电势差
小球到达点时的速度大小
已知在电荷量为的点电荷产生的电场中，将无限远处的电势规定为零时，距离该点电荷处的电势为，其中为静电力常量，多个点电荷产生的电场中某点的电势，等于每个点电荷单独存在时该点的电势的代数和。求点电荷的电荷量。
15.如图所示，凹形槽放置在光滑水平地面上，完全相同的两物块、可视为质点分别置于槽的左侧和中点，、、的质量相等，槽内底部长为。现给一水平向右的初速度，此后和、和各发生一次碰撞，且和恰好未发生碰撞。所有的碰撞均视为弹性碰撞，碰撞时间极短，且碰撞前后速度交换，重力加速度大小为。求
、、的最终速度
和碰撞前瞬间的速度大小
从开始运动至、、三者刚好共速时，的位移。
答案和解析
1.【答案】
【解析】、根据质量数守恒和核电荷数守恒可知：，中为质子，此反应为轻核聚变，故该反应需在高温下才能进行，故AB错误，C正确；
D、该反应释放了能量，故生成物的比结合能大于的比结合能，故D错误。
2.【答案】
【解析】解：马对车不施加拉力后，由牛顿第二定律得，解得
由运动学公式得，解得，
B正确，ACD错误。
故选B。
3.【答案】
【解析】当点发出的光线射到半球体最右端或最左端恰好发生全反射时，整个半球体上均有光线射出，如图所示
由几何关系可得
解得透明体的折射率为
故选A。
4.【答案】
【解析】设地球质量为，半径为。在地球表面，重力加速度。在地幔和地核交界处，此处的重力加速度由地核的质量产生，地核质量，此处距离地心的距离，则此处重力加速度。计算，A正确，BCD错误。
5.【答案】
【解析】A、由知输电线上的电流，A错误；
、输电线上损失的电压
升压变压器原线圈电流
升压变压器副线圈电流
升压变压器原、副线圈的匝数比
升压变压器副线圈电压
降压变压器原线圈电压， B错误、C正确；
D、降压变压器的匝数比，D错误。
故选：
6.【答案】
【解析】、研究运动员空中姿态时，运动员的形状和大小不能忽略，不能将其视为质点， A错误；
、运动员在空中只受重力，加速度为重力加速度，根据，相同时间内速度变化量相同， B错误；
、将运动员的运动分解为沿斜面方向和垂直斜面方向，沿垂直斜面方向的初速度，加速度。当运动员落回斜面时，垂直斜面方向的位移为，根据，，
，把，代入得，C错误；
、设运动员落到点时速度方向与水平方向夹角为，位移与水平方向夹角为，根据平抛运动的推论。在本题中，，，。设与水平方向夹角为，。根据速度的合成与分解，可证明运动员落到点时的速度方向与方向垂直， D正确。
7.【答案】
【解析】略
8.【答案】
【解析】A.过程压强不变，是等压变化且体积增大，气体对外做功，由盖吕萨克定律可知，即内能增大，故A正确；
B. 过程中气体与外界无热量交换，即，又由气体体积增大可知 ，由热力学第一定律 ，可知气体内能减少。故B错误；
C、为等压过程且体积减小，可知，由盖吕萨克定律可知温度降低，可知气体内能减少，故气体放出热量，故C错误；
D、整个过程中，气体对外做功，做的功大小等于所围的面积；由热力学第一定律可知，从外界吸收的总热量可以用所围的面积表示，故D正确。
9.【答案】
【解析】两波源到点的波程差，时点开始振动，说明波从波源传播到点用时，波速。由，已知，可得，A正确；
点到两波源的波程差，，，点为振动加强点，振幅。，内点未振动，内经过的时间，，点运动的路程，B错误；
设点与连线上一点到的距离为，到的距离为，两列波振动减弱时波程差。，在点与的连线之间不含、两点，通过分析可知有个振动减弱点，C正确；
两波源连线上振动加强点满足，与相距，，的取值为，，，，个不含、两点，即有个振动加强点， D错误。
10.【答案】
11.【答案】；向心加速度与角速度的二次方成正比；
【解析】在探究向心加速度与角速度的关系时，需要控制转动半径等其他因素不变，只改变角速度，这种科学思想方法是控制变量法，所以选 B；
根据向心加速度公式，当转动半径一定时，与成正比，从图中看到，随着的增大，增大的趋势越来越快，也能初步得出转动半径一定时，向心加速度与角速度的二次方成正比。
由向心加速度公式可知，图像的斜率。从图中看到，图像的斜率大于图像的斜率，所以转动半径。
12.【答案】
上，，
13.解：对滑雪者进行受力分析，滑雪者受到重力、支持力和阻力。将重力沿山坡和垂直山坡方向分解，沿山坡方向的分力为，垂直山坡方向的分力为。已知阻力。根据牛顿第二定律沿山坡方向的合力即。将，代入可得：
已知滑雪者做匀加速直线运动，初速度，加速度，时间，根据匀变速直线运动的位移公式，将数值代入可得：。
14.【答案】小球由点运动到点过程中，根据动能定理
解得
小球由点运动到点过程中，根据动能定理
根据电场分布对称性
解得
由
由于，可得
根据
联立解得

15.【答案】解：由题意、碰撞前、相对静止，、碰撞后、相对静止，、碰撞后、相对静止。
设、、三者共速的速度为，对全过程，由动量守恒定律：
解得
对全过程，由功能关系：
、碰撞前瞬间、由动量守恒定律：
从开始到、碰撞前瞬间，由功能关系：
解得
经分析，、、的位移大小相等。由可得
设、碰撞前的位移为，由动能定理：
设、碰撞后到、、共速前，的位移为，
由动能定理：
又
解得
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