河南省部分名校2024-2025学年高二上学期12月联考（B）物理试卷（解析版）

这是一份河南省部分名校2024-2025学年高二上学期12月联考（B）物理试卷（解析版），共17页。试卷主要包含了25HzD，5W等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、班级、考场号、座位号、考生号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
1. 如图甲所示，粗细均匀的一根木筷，下端绕几圈铁丝，竖直浮在杯内水中，把木筷向上提起一段距离后，由静止释放，木筷在水中的振动可视为简谐运动。取竖直向上为正方向，从某时刻开始计时，木筷在一段时间内的振动图像如图乙所示，该振动的频率为（ ）
A. 2.0HzB. 4.0Hz
C. 0.25HzD. 0.5Hz
【答案】A
【解析】由图乙可知，木筷振动的周期为0.5s，频率
故选A。
2. 如图所示为真空冶炼炉，真空冶炼涡流是一种利用电磁感应产生涡流的技术。通过在真空条件下对炼钢过程进行控制，可以有效地去除钢液中的气体、杂质和氧化物。下列说法正确的是（ ）
A. 电源可以是高压直流电
B. 增大电源频率，炉内金属中产生的电流增大
C. 增大电源频率，炉内金属中产生的电流减小
D. 增大电源频率，炉内金属中产生的电流不变
【答案】B
【解析】A．该装置利用电磁感应产生涡流，电源应为高频交流电，故A错误；
BCD．增大电源频率，感应电动势增大，炉内金属中产生的感应电流增大，故B正确，CD错误。
故选B。
3. 静息电位是细胞未受刺激时，存在于细胞膜内外两侧的电势差（膜电位差）。某哺乳动物的神经细胞的静息电位为（即膜内比膜外电位低70mV）。当受到刺激时，细胞膜对钠离子的通透性突然增大，钠离子大量内流，电位差会变为。该过程形成钠离子跨膜电流，电流平均值约为，电流持续时间约为。如果细胞膜等效为电容介质，细胞膜两侧等效为金属板，则细胞膜的等效电容约为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】该过程细胞膜放电量大小
电压的变化量大小
则细胞膜的等效电容
故选A。
4. 如图所示，电源电动势，内阻，标有“，”的两个相同灯泡均恰好能正常发光，电动机M绕线电阻，则电动机的输出功率为（ ）
A. 48WB. 36W
C. 30WD. 25.5W
【答案】D
【解析】灯泡均正常发光，所以路端电压；根据闭合电路欧姆定律，可得流过电源的电流为
灯泡正常发光，流过灯泡的电流
流过电动机的电流
电动机消耗的电功率
其中电动机绕组的热功率
所以电动机的输出功率
故选D。
5. 如图所示，三个电荷量均为的带电小球处在同一水平面内，位于边长为的等边三角形ABC的三个顶点上，另外一个质量为的带电小球D，正好位于三角形中心的正上方，D到A、、三点的距离均为。D处于静止状态，已知重力加速度为，静电力常量为，小球D的带电荷量为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】设A点的带电小球对D的电场力与竖直方向的夹角为，如图所示
则
根据平衡条件有
解得
故选D。
6. 如图所示，用高压水枪洗车过程中，水枪喷出水柱的横截面积为S，作用在竖直车门前瞬间水速水平，大小为。假设水柱冲击到车门后水速瞬间变为零。已知水的密度为，则水对车门的作用力大小为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】选取极短时间的水柱作为研究对象，撞上车门的水的质量
取水柱水速的方向为正方向，对极短时间内的水柱根据动量定理
解得车门对水的作用力大小为
根据牛顿第三定律，水对车门的作用力为
故选D。
7. 如图所示，光滑水平面上有质量为、长度为的木板。质量为的某同学站在木板左端，木板和人处于静止状态。该同学在木板上跳跃三次，每次跳跃的方向和消耗的能量均相同，第三次落点恰好是木板右端。假设人落到木板瞬间与木板相对静止。忽略空气阻力。则完成第一次跳跃时该同学相对水平面的位移为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】每次跳跃过程中，人和木板水平方向动量守恒，因此人落回木板上时，人和木板的速度都变为零。三次跳跃情况完全相同，所以第一次跳跃过程中人和木板相对位移为，根据动量守恒有
解得
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全都选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 如图甲为弹簧振子在光滑斜面上做简谐运动，某时刻作为计时起点，取沿斜面向上为正方向，振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A. 小球在、时刻的速度相同
B. 小球在、时刻的速度相同
C. 在、时刻弹簧的弹性势能相同
D. 小球在、时刻的动能相同
【答案】BD
【解析】A．图乙可知，小球在两个时刻速度大小相等，小球在时刻速度方向沿斜面向上，在时刻的速度方向沿斜面向下，故A错误；
B．图斜率表示速度，对称性可知小球在、时刻斜率相同，速度大小相等，方向均沿斜面向下，故B正确；
C．以上分析可知小球在、时刻的速度相等，故动能相等，但重力势能不相等，由系统机械能守恒可知，弹簧的弹性势能不相等，故C错误；
D．对称性可知小球在、时刻的速率相等，动能相等，故D正确。
故选BD。
9. 如图甲所示，一足够长倾角为的光滑斜面固定在水平地面上，斜面底部放置着一个质量为1.0kg的物块。在时刻，对物块施加一个沿斜面向上的拉力，该拉力随时间的周期性变化关系如图乙所示。取沿斜面向上为正方向，重力加速度大小为。以下说法中正确的是（ ）
A. 在0~3s内拉力的冲量为30N·s
B. 在0~3s内物块的动量变化量为15kg·m/s
C. 在0～5s内合力对物块做的功为605.25J
D. 物块合力的冲量的最大值为10N·s
【答案】AB
【解析】A．图像与坐标轴围成面积表示拉力的冲量，在内拉力的冲量为
故A正确；
B．物块在向上运动过程中沿斜面方向上受到拉力与重力沿斜面方向分力，根据动量定理有
则内物块的动量变化量为
故B正确；
C．设5s物块速度为，根据动量定理
其中
联立解得
根据动能定理可知
故C错误;
D．对物块分析，拉力变化的周期为，每个周期合力的冲量为
随着时间延续，合力的冲量会不断增大，无最大值，故D错误。
故选 AB。
10. 如图所示，一种测量磁感应强度的磁场秤装置竖直放置，边长为L的正方形区域内有垂直于竖直平面的匀强磁场，规定向里为磁场正方向。质量为m的细金属棒通过绝缘挂钩与竖直悬挂的弹簧相连，弹簧的劲度系数为k。金属棒的右端有轻质指针，指针正对位置是竖直放置的刻度尺。通过轻质导线可以给金属棒供电。调整悬挂位置使金属棒处于水平方向（不考虑轻细导线对金属棒的作用力），无磁场时金属棒处于静止状态且到磁场上下边界等距，此时指针位置计为零。已知重力加速度为g。则（ ）
A. 当指针向上移动，说明磁场为正方向
B. 当电流表示数为I，指针向下移动，磁感应强度大小为
C. 当电流表示数为I，该装置的量程为
D. 增大电阻箱的阻值可以扩大该装置的量程
【答案】ACD
【解析】A．当指针向上移动，说明安培力向上，根据左手定则，磁场方向垂直纸面向里，A正确；
B．指针向下移动，有
所以
B错误；
C．当金属棒到达磁场边界时，最大测量值，此时有
C正确；
D．增大电阻箱的阻值，电流减小，量程增大，D正确；
故选ACD。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 如图甲为验证两小球正碰情况下动量守恒定律的实验装置。
（1）关于本实验，下列做法正确的是______（填选项前的字母）。
A. 甲球的半径应大于乙球的半径
B. 甲球的质量应大于乙球的质量
C. 调节装置，使斜槽末端水平
D. 每次释放甲球的位置可以不同
（2）某同学实验时，
①不放乙球，让甲球从固定的斜槽上S点自由滚下，在水平面上得到一个落点位置；
②将乙放置在斜槽末端，让甲再次从斜槽上S点自由滚下，与乙发生正碰，在水平面上又得到两个落点位置；
③重复上述操作，得到两小球的多个落点位置。
用尽可能小的圆把落点圈起来，得到平均落点M、P和N，如图乙所示。
下列关于P点的说法正确的是______（填选项前的字母）。
A. P点是碰撞后甲球的落点
B. P点是碰撞后乙球的落点
C. P点是未发生碰撞的情况下甲球的落点
（3）用天平称出甲、乙两球质量分别为和，图甲中点是小球抛出点在地面上的垂直投影，测出OM、OP和ON，在误差允许范围内，若关系式________成立，即可验证碰撞前后动量守恒。
（4）满足（3）的情况下，在误差允许范围内，若再满足关系式____________成立，则该碰撞可认为是弹性碰撞。（结果用OM、OP和ON表示）
【答案】（1）BC （2）C （3） （4）
【解析】（1）AB．两小球半径相等的情况下才能实现正碰，甲球质量大于乙球质量，碰后甲球不反弹，减少因反弹和摩擦做功引起的误差，A错误，B正确；
C．为实现小球做平抛运动，轨道末端应水平，C正确；
D．为实现重复实验，每次小球释放的位置应相同，D错误；
故选BC。
（2）点为无碰撞的情况下甲球的落点，为碰撞后甲球的落点，为碰撞后乙球的落点，故选C。
（3）根据动量守恒定律，应满足
小球做平抛运动时竖直方向位移相同，故运动时间相同，由
可知，平抛初速度与水平位移成正比，表达式为
（4）如果机械能守恒，应满足
整理得
将（3）问的结论代入可得
12. 某同学欲将内阻约为、量程为1.0mA的电流表改装成欧姆表。改装后重刻表盘，刻盘时欧姆“0”与电流表满偏刻度重合，“”与电流表零刻度重合，表盘如图甲，挡位为“”。实验时电池电动势为1.5V，内阻约为，滑动变阻器（最大阻值），滑动变阻器（最大阻值），红、黑表笔和导线若干。
（1）滑动变阻器应选择______（填“”或“”）。请在图乙中用笔画线代替导线，完成欧姆表改装后的实物图连线_________。
（2）改装后，若更换电池，未改变表盘，欧姆表仍可调零，为了测量电池的电动势，将改装后的欧姆表与电压表连接，如图丙所示，欧姆表示数如图丁所示，电压表示数为0.72V，则电压表内阻为______，电池的电动势为______V。
【答案】（1）
（2）1200 1.8
【解析】（1）[1]根据表盘中值电阻，可知改装后的欧姆表内阻为，因此滑动变阻器应选择。
[2]实物图连接如图所示。
（2）[1][2]调零时
测量电压表内阻时
解得
13. 已知摆长为的单摆在地面上完成次全振动所用的时间为，地球的半径为，引力常量为，忽略地球自转。假定地球是密度均匀的球体。求：
（1）地球表面的重力加速度大小；
（2）地球的密度。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）单摆的周期
根据单摆周期公式
解得地球表面的重力加速度大小为
（2）忽略地球自转，在地球表面万有引力近似等于重力，有
其中
解得地球的密度为
14. 如图所示，空间中存在水平向右的匀强电场，用长为的绝缘细线系住一带电小球，小球可以在竖直平面内绕点做圆周运动。图中A、、为圆周上的三点，A点为轨迹最低点，点与点等高，点为轨迹最高点。某次在A点给小球水平向右的初速度，小球在A点和点速率相等，小球在点时细线拉力恰好为零。已知小球的电荷量为，质量为，重力加速度大小为。
（1）求电场强度的大小和小球在A点的初速度；
（2）当小球到达点瞬间烧断细线，试判断小球能否返回A点，请说明理由。
【答案】（1）， （2）能，见解析
【解析】（1）小球自A到，根据动能定理有
解得
小球在点速度水平，细线拉力恰好为零，则重力提供向心力，有
解得
小球自A到，根据动能定理有
解得
（2）小球在水平方向做匀变速运动，加速度
小球从点运动到点正下方某位置时用时
小球在竖直方向做自由落体运动，则有
解得
故小球能返回A点。
15. 如图所示，光滑水平地面上有、和三个物块。B与轻质弹簧连接，B和C发生碰撞时为弹性碰撞。已知A和C的质量均为3m，B的质量为。初始时A距B、B距C均有一定距离，给A瞬时冲量，使其获得初速度。自A与弹簧接触开始计时，经过时间弹簧弹性势能最大，该段时间内物块A的位移为。已知弹簧始终在弹性限度内，A和B（含弹簧）第一次碰撞过程中，B和C未发生碰撞，忽略空气阻力。
（1）求弹簧的最大弹性势能；
（2）求弹簧的最大压缩量；
（3）判断B（含弹簧）和A是否能发生二次碰撞，如果能发生二次碰撞，请求出本次碰撞过程弹簧弹性势能最大时A和B速度大小；如果不能发生二次碰撞，请说明原因。
【答案】（1） （2） （3）能，均为
【解析】（1）当A和B共速时弹簧弹性势能最大，设共速时速度为，规定向右为正方向，根据动量守恒定律有
根据机械能守恒定律有
解得
（2）在A、B相互作用至弹簧压缩到最短的过程中，设B的位移为，A和B组成的系统始终动量守恒，则在任意时刻有
等式两边同时乘很短时间，再进行求和，即
解得
解得
弹簧最大压缩量
（3）A和B作用过程中根据动量守恒定律有
根据机械能守恒定律有
解得
（方向向右），（方向向右）
弹簧与B、C作用过程中，设弹簧与B、C作用结束时速度分别为，根据动量守恒定律有
根据机械能守恒定律有
解得
负号表示方向向左,因此A和B会发生二次碰撞。当弹性势能最大时，二者共速时速度为v，规定向右为正方向，根据动量守恒定律有
解得