2024-2025学年湖北省“宜荆荆恩”四校高三（下）4月联考物理试卷（含答案）

2024-2025学年湖北省“宜荆荆恩”四校高三（下）4月联考
物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.如图是一物体做直线运动的图像，下列说法正确的是( )
A. 该物体的速度为 B. 该物体的加速度为
C. 该物体的速度为 D. 该物体末的速度为
2.采用如图甲所示电路来研究光电效应规律，现分别用、两束单色光照射同一光电管，得到光电流与光电管两极间所加电压的关系图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 若直流电源右端为正极，将滑动变阻器滑片向右滑动，则电流表示数不断增大
B. 若直流电源左端为正极，将滑动变阻器滑片向右滑动，则电流表示数不断增大
C. 若光能使某金属产生光电效应，则光一定也可以
D. 若光能使某金属产生光电效应，则光一定也可以
3.如图所示，三颗质量均为的卫星等间隔分布在同一轨道上绕地球运动，运动的轨道半径为，已知地球质量为，半径为，引力常量为。下列说法正确的是( )
A. 地球对每颗卫星的引力大小均为
B. 两颗卫星间引力大小为
C. 每颗卫星所受引力的大小为
D. 每颗卫星运动的速度大小为
4.如图所示，图中阴影部分为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，该种材料对蓝光的折射率，为一半径为的四分之一圆弧，为圆弧的圆心，构成正方形。在处有一蓝色点光源，在纸面内照向弧线，若只考虑首次从圆弧直接射向、的光线，已知光在真空中速度为，则以下说法正确的是( )
A. 蓝光从该材料射到空气发生全反射的临界角为
B. 蓝色点光源发出的光射到面上的最长时间为
C. 照射在圆弧上的入射光，有弧长为区域的光不能从、边直接射出
D. 将点光源换成紫光，则边上有光射出的长度增大
5.如图所示，质量为、长为的直导线用两绝缘细线悬挂于、，并处于匀强磁场中。当导线中通以沿轴正方向的电流，且导线保持静止时，悬线与竖直方向的夹角为，重力加速度为，则( )
A. 磁场可以沿轴正方向
B. 若磁场沿轴负方向，每根绳子拉力的大小为
C. 若磁场沿轴负方向，直导线受到的安培力的大小为
D. 磁场的磁感应强度最小值为
6.如图所示，某小型水电站发电机的输出功率，发电机的输出电压，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为。已知输电线上损失的功率，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是( )
A. 发电机输出的电流
B. 输电线上的电阻两端的电压为
C. 降压变压器的匝数比
D. 用户得到的电流
7.由波源形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播，波源振动的频率为，振幅为。已知介质中质点位于波源的右侧，，到的距离不超过两个波长。图中未画出质点位于波源的左侧，、和的平衡位置在一条直线上。时波源开始振动的方向如图所示，当第一次到达波峰时，波源恰好到达波谷，恰好第二次到达波峰，下列说法正确的是( )
A. 机械波在介质中的波速为
B. 点到波源的距离为
C. 与同时通过平衡位置，但振动方向相反
D. 至时间内，运动的路程为
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.如图所示，正方形边长为，在、两点固定放置两等量正点电荷，电量均为，为正方形两对角线的交点，为中点，连线与成，下列说法中正确的是( )
A. 点场强大小为，方向由指向
B. 点电势比点电势更高
C. 处释放电量为的负电荷可绕点做匀速圆周运动，需要提供的初动能为
D. 处释放电量为的负电荷可绕点做匀速圆周运动，需要提供的初动能为
9.如图所示，在平面直角坐标系中，二、三象限内存在垂直纸面向内的匀强磁场，在第一象限轴与虚线之间同时分布有相同的匀强磁场和沿轴负方向场强大小为的匀强电场，且虚线与轴的距离为，在轴负方向上距坐标原点的处有一粒子发射源，在平面内向任意方向发射速度大小均为的粒子，粒子带负电，质量大小均为、电荷量大小均为，粒子从轴进入第一象限时离点的最远距离为，已知从该处进入第一象限的粒子在电场中运动时间穿出电场，其速度此时恰好第一次与轴平行，不计粒子的重力，则( )
A. 匀强磁场的磁感应强度为
B. 从处发射的粒子第一次经过轴的区域长度为
C.
D.
10.两根不计电阻、光滑且足够长平行导轨与水平面成夹角固定，导轨上、两点绝缘连接上下两段导轨，且、等高，间距，导轨两端分别连接一个阻值的电阻和的不带电的电容器，整个装置处于的垂直导轨平面斜向上的匀强磁场图中未画出中，质量分别为，的导体棒、分别放在两侧，将由静止释放，同时给施加一个大小，方向沿导轨平面向上的力，从距离为处由静止开始运动，两棒恰好在上、处发生弹性碰撞，已知碰前瞬间的速度为，棒电阻为，棒的电阻不计，，则从释放到第一次碰撞前的过程中( )
A. 沿斜面向下做加速度减小的加速运动，沿斜面向上做匀加速直线运动
B. 运动时间为
C. 沿导轨下滑的位移为
D. 若两棒发生弹性碰撞，则碰后速度大小分别为，
三、实验题：本大题共2小题，共17分。
11.某学习小组设计了如图甲所示的装置测量木块与木板间的动摩擦因数，首先将木板倾斜固定在水平面上，木板抬起一定的角度，打点计时器固定在木板底端，将纸带一端固定在木块上，另一端穿过打点计时器。接通电源，给木块一沿木板向上的初速度，在木块运动到最高处前打出的纸带如图乙，已知纸带上相邻两个计数点间还有四个点未画出，打点计时器使用交流电的频率为。
该同学将图乙中的段纸带剪开贴到坐标纸上，如图丙，发现这些纸带的左上顶点在一条倾斜直线上，说明此物体做 直线运动。若图丙中直线斜率为其中，无单位，纸带宽为，则用该方法得到的加速度 。用、、表示
量出该倾斜木板的倾角为，已知当地重力加速度为，则木块与木板间的动摩擦因数 用、、表示
12.太阳能健身器材利用太阳能转换技术，将太阳能转变为电能，从而驱动健身器材的正常使用。小雨想测量太阳能健身器材内部光电池的电动势和内阻，现有如下实验器材：
光电池电动势约为，内阻约为几十欧
电流表量程，内阻约为
滑动变阻器∽
电阻箱∽
电阻箱∽
开关和导线若干
为了尽可能减少实验误差，小雨设计了以下实验方案测量电流表的内阻。
按图甲所示电路图连接实物电路
闭合开关前，将滑动变阻器的滑片置于 端选填“”或“”
闭合开关，调节，使电流表指针偏到满刻度处
保持不变，闭合开关，调节使电流表指针偏到满刻度的处，记下此时的值
断开开关，整理器材。
若步骤中，电阻箱的示数如图乙所示，则电流表内阻的测量值是 。
小雨先将该电流表改装成量程为电流表，需要并联一个阻值为 的电阻，然后利用给定的实验器材设计了如下图所示的电路来测量光电池的电动势和内阻，该同学利用上述实验原理图测得相关数据，并作出相应的图像如图所示其中为改装之后的电流表的示数，根据图像可求出电源的电动势 ，电源的内阻 。以上结果小数点后面均保留一位数字
四、计算题：本大题共3小题，共43分。
13.如图所示，、两个物体相互接触，但并不黏合，放置在光滑的水平面上，两物体的质量为、。从时刻开始，推力和拉力分别作用在、上，和随时间的变化规律为：、，求：
、在何时分开
时，的速度。
14.如图所示，竖直放置的开口向上、导热性良好的气缸内通过活塞Ⅰ、活塞Ⅱ封闭着气体、，两活塞质量均为，气缸内有厚度不计的卡销、，离气缸底部距离为，在气缸顶部，气缸高度为，横截面积为，重力加速度为，不计摩擦。初始状态，活塞Ⅰ离气缸顶部距离为，活塞Ⅱ在卡销处，受到卡销的弹力之和为，环境温度为，大气压强为。
求气体的压强
当环境温度缓慢升高至时，活塞Ⅰ恰好上升至卡销处，求
在的变化中，气体吸收热量，气体吸收热量，求气体、构成的系统内能的变化量。
15.如图所示，光滑的台面左侧固定有一根劲度系数为的轻弹簧，轻弹簧的右侧与质量为的滑块栓接，质量也为的滑块紧靠滑块一起静止在台面上。台面右侧下方光滑的的地面上固定有一圆心角为、半径的光滑圆弧轨道，一表面与圆弧轨道右端相切且质量为的长木板与圆弧轨道接触不粘连，在的右侧放着个质量均为的滑块视为质点，和滑块均静止。现用恒力向左推动滑块，当滑块、速度为时，撤去恒力，此后某时刻，滑块与滑块分离，分离后滑块在台面上做简谐运动，滑块从平台右侧飞出，恰好从圆弧轨道左端沿切线方向滑入，一段时间后滑上。当、刚共速时，恰好与滑块发生第次碰撞。一段时间后，、再次共速时，恰好与滑块发生第次碰撞，此后、共速时，总是恰好与滑块发生碰撞物块始终未从上滑落，若与之间的动摩擦因数，重力加速度为，所有碰撞均为弹性碰撞，且每次碰撞时间极短。弹性势能公式，其中为弹簧劲度系数，为弹簧形变量。求：
滑块做简谐运动的振幅结果用根号表示
滑块在圆弧轨道最低点时对轨道的压力大小
滑块最后一次与滑块发生碰撞前，滑块的总路程。
参考答案
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.匀减速

12.
或
13.、整体分析：
当、分开时，、间弹力为，此时为时刻
对有：
解得：
时，的速度为：
从到，对列动量定理：
其中
解得

14.解：对活塞Ⅰ
对活塞Ⅱ
解得：
活塞Ⅰ恰好上升至卡销处时，气体压强不变，做等压变化，此时需判断活塞Ⅱ是否上升，假设活塞Ⅱ上升距离
为，对气体：
对气体：
对活塞Ⅱ
解得：、假设成立
对气体，体积变化量为
对气体，体积变化量为
气体、对外做功为：

15.对、向左运动，最大距离为
撤去力后，、在弹簧原长处分离：
此后做简谐运动时，动能转化为弹性势能：
解得：、
地出后，到达固定轨道时速度为：
在固定轨道上滑到最低点，有：
在最低点有：
解得：
由牛顿第三定律得：对轨道的压力大小为
滑上后，和构成的系统动量守恒，至共速有：
和弹性碰撞有：、
此后和碰，保持静止和碰，保持静止
碰后和再次共速有：
前进的位移为：
和弹性碰撞有：、
此后和碰，保持静止和碰，保持静止
碰后和再次共速有：
前进的位移为：
第次碰后，前进的位移为
每两次碰撞过程中，前进的位移即滑块前进的位移，滑块前进后和滑块碰撞，然后等滑块刚好共速时来撞滑块，即滑块的位移和为滑块的总路程

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