安徽省合肥市第八中学2024-2025学年高二上学期第四次检测物理试题（Word版附解析）

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考试说明：1．考查范围：必修第三册第九章到第十二章，动量。
2．试卷结构：分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷：试卷分值：100分，考试时间：60分钟。
3．所有答案均要答在答题卷上，否则无效。考试结束后只交答题卷。
第Ⅰ卷（选择题，共44分）
一、选择题（本题共10小题；1-8题只有一个正确选项，每小题4分；9-10题每题多个正确选项，每题6分，未选全得3分，选错不得分；总计共44分。）
1. 如图所示，在距地面同一高度处将三个相同的小球以相同的速率分别沿竖直向下、竖直向上、水平向右的方向抛出，不计空气阻力，比较这三个小球从抛出到落地的过程，下列说法正确的是（ ）
A. 重力对每个小球做的功都各不相同
B. 重力对每个小球的冲量都各不相同
C. 每个小球落地时的速度都各不相同
D. 每个小球落地时重力做功的瞬时功率都各不相同
【答案】B
【解析】
【详解】A．设下落高度为h，重力做功为
三个小球下落高度相同，重力对每个小球做的功相同，故A错误；
B．小球抛出后，加速度都是g，竖直方向都做匀变速直线运动，第1个球做竖直下抛运动，有
第2个球做竖直上抛运动，有
第3个球做平抛运动，有
可得
根据重力冲量公式
可得重力对每个小球的冲量都各不相同，故B正确；
C．三个小球从抛出到落地的过程，根据动能定理
可知每个小球落地时的速度大小相同，第1个球、第2个球落地时的速度方向竖直向下，第3个球落地时的速度方向不是竖直向下，故每个小球落地时的速度不是各不相同，故C错误；
D．小球落地时重力做功的瞬时功率
由于
故
故每个小球落地时重力做功瞬时功率不是各不相同，故D错误。
故选B。
2. 一点电荷Q置于x轴上某处，坐标轴上A、B两点的坐标分别为0.3m和0.6m，如图1所示。把试探电荷q（电荷量可调节）分别放在A、B两点时，它所受的静电力F与试探电荷q电荷量的关系分别如图2中的直线a、b所示（规定F沿x轴正方向为正）。则（ ）
A. A点的电场强度大小为B. 点电荷Q处于A、B两点之间
C. 点电荷Q是正电荷D. A点电势高于B点电势
【答案】B
【解析】
【详解】A．试探电荷所受电场力为
由图线的斜率求出A点的电场强度大小
点的电场强度大小
故A错误；
BC．因正电荷在A点受力指向轴的正方向，所以A点的电场强度方向沿轴的正方向；因正电荷在B点受力指向轴的负方向，所以B点的电场强度方向沿轴的负方向，因A点和B点的电场方向相反，故点电荷带负电且处在A点和B点之间，故B正确，C错误；
D．因A点场强大于B点场强，故A点距点电荷更近，由于点电荷带负电，所以A点电势低于B点电势，故D错误。
故选B。
3. 如图所示，质量为m的小球从距离地面高H的A点由静止释放，落到地面上后又陷入泥潭中，由于受到阻力作用到达距地面深度为h的B点时速度减为零。不计空气阻力，重力加速度为g。关于小球从释放到速度变为的过程，下列说法中正确的有（ ）
A. 小球的机械能减少了
B. 小球克服阻力做的功大于
C. 小球所受阻力的冲量等于
D. 在小球刚落到地面到速度变为零的过程中，小球动量的改变量大小等于
【答案】D
【解析】
【详解】A．小球初、末时刻的速度都为零，这个过程中小球的动能没有发生变化，重力势能减小了，减小量为
小球的机械能的减小量为重力势能的减小量，故A错误；
B．小球克服阻力做功大小等于小球机械能的减小量，即小球克服阻力做的功等于 mg(H+h)，故B错误；
C．小球刚落到地面时，重力势能全部转化为动能，由机械能守恒定律可得
而整个过程中，小球的动量变化量为零，由动量定理可得
即阻力的冲量大小等于重力的冲量大小，记小球落到地面前的时间为t，落到地面后的运动时间为t1，则重力的冲量为
落到地面前小球做自由落体运动，运动时间为
所以，重力的冲量
故C错误；
D．由上述分析可知，小球落到地面时的速度为v，则小球刚落到地面到速度变为零的过程中动量的改变量为
即小球动量的改变量大小等于 ，故D正确。
故选D。
4. 如图所示，用高压水枪清洗汽车时，设水枪出水口的直径为，水柱射出出水口的速度大小为，水柱垂直射到汽车表面时的直径为，水柱垂直射到汽车表面时水的速度大小为，冲击汽车后水的速度为零。已知水的密度为。下列说法正确的是（ ）
A. 若，则
B. 高压水枪单位时间喷出的水的质量为
C. 高压水枪单位时间喷出的水的质量为
D. 水柱对汽车的平均冲力为
【答案】D
【解析】
【详解】A．依题意，可得
即
若，则
故A错误；
BC．高压水枪单位时间喷出的水的质量为
故BC错误；
D．水柱对汽车的平均冲力为F，由动量定理得
解得
故D正确。
故选D。
5. 如图所示，5个小球B、C、D、E、F并排放置在光滑的水平面上，其中4个球B、C、D、E质量均为，A球、F球质量均为，A球以速度向B球运动，之后所有的碰撞均为弹性碰撞，碰撞结束后（ ）
A. 若，最终将有2个小球运动
B. 若，最终将有1个小球运动
C. 若，最终将有3个小球运动
D. 无论、大小关系怎样，最终6个小球都会运动
【答案】C
【解析】
【详解】AB碰撞时由动量守恒和能量守恒可知
可得
A．若，则碰后两球交换速度，则最终只有F小球运动，选项A错误；
B．若，则碰后v1>v2>0，然后B和C交换，直到D和E交换，E再与F碰撞，F向右运动，E被弹回再与D交换……，则最终不只有1个小球运动，选项B错误；
C．若，则AB碰后A反弹，B向右运动与C碰撞交换速度，最后DE交换速度，最后E与F碰撞，EF都向右运动，BCD停止，则最终将有3个小球AEF都运动，选项C正确；
D．由以上分析可知，选项D错误。
故选C。
6. A、B两球之间压缩一根轻弹簧（不拴接），静置于光滑水平桌面上，已知A、B两球的质量分别为和。当用板挡住A球而只释放B球时，球被弹出落于距桌边水平距离为的地面上，球离开桌面时已与弹簧分离，如图所示。若以同样的程度压缩弹簧，取走A左边的挡板，将A、B同时释放，则球的落地点距离桌边的水平距离为（ ）

A. B.
C D.
【答案】A
【解析】
【详解】ABCD．当用板挡住A球而只释放B球时，根据能量守恒有弹簧的弹性势能
根据平抛运动规律有
当以同样的程度压缩弹簧，取走A左边的挡板，将A、B同时释放，设A、B的水平速度大小分别为和，规定向左为正方向，则根据动量守恒和能量守恒有
联立解得
B球的落地点距离桌边的水平距离为
A正确，BCD错误。
故选A。
7. 如图所示，质量为M长为l的长木板静止于粗糙水平面上，时，质量为m的物块（可视为质点）以初速度从左端滑到长木板上，在运动过程中物块刚好未从木板右端滑落，已知物块与木板间的摩擦因数为。下列说法正确的是（ ）
A. 物块滑到木板最右端的速度为
B. 小物块减少的动能等于木板增加的动能和木板与物块之间产生的内能之和
C. 木板的动能一定小于
D. 木板的动能一定大于
【答案】C
【解析】
【详解】A．物块刚好未从木板右端滑落，则物块到木板右端时，恰好有共同速度，如果物块与木板组成的系统动量守恒，则
解得
由于水平面粗糙，木板受水平面的摩擦力，所以物块与木板组成的系统动量不守恒，故物块滑到木板最右端的速度不为，故A错误；
BD．由能量守恒定律可知小物块减少的动能等于木板增加的动能、木板与物块之间产生的内能以及水平面与木板之间产生的内能之和，木板与物块之间产生的内能
木板的动能一定小于，故BD错误；
C．设物块运动的位移大小，木板运动的位移大小，物块与木板共同速度，物块与木板因摩擦产生的热量
由于
故
对木板由动能定理得
则
故C正确。
故选C。
8. 如图所示，质量的滑块套在光滑的水平轨道上，质量的小球通过长的轻质细杆与滑块上的光滑轴O连接，小球和轻杆可在竖直平面内绕O轴自由转动，开始轻杆处于水平状态，现给小球一个竖直向上的初速度，g取。则（ ）
A. 若锁定滑块，小球通过最高点P时对轻杆的作用力为4N
B. 若解除对滑块的锁定，滑块和小球组成的系统动量守恒
C. 若解除对滑块的锁定，小球通过最高点时速度为2m/s
D. 若解除对滑块的锁定，小球击中滑块右侧轨道位置点与小球起始位置点间的距离为
【答案】C
【解析】
【详解】A．设小球到达最高点速度为vP，则
得
vP=m/s
对小球
F+mg=
得
F=2N
故A错误；
BC．若解除锁定，小球和滑块构成的系统水平方向动量守恒，竖直方向动量不守恒，水平方向由动量守恒得
mvm=MvM
由机械能守恒得
得
vm=2m/s
故B错误，C正确；
D．设小球击中滑块右侧轨道位置点与小球起始位置点间的距离为xm，滑块运动的距离为xM，由系统水平方向动量守恒得
mxm=MxM
又
xm+xM=2L
得
xm=m
故D错误。
故选C。
9. 如图所示，A、B两物块与一轻质弹簧相连，静止在水平地面上。一块橡皮泥C从距A一定高处由静止下落，与A相碰后立即粘在一起运动且不再分离。当A、C运动到最高点时，物块B对地面恰好无压力。已知A、B两物块质量均为m，C的质量为2m，弹簧的劲度系数为k，不计空气阻力，且弹簧始终处于弹性限度内，则（ ）
A. C与A碰撞过程中动量守恒，机械能守恒
B. C与A碰撞后，B对地面的最大压力为4mg
C. C与A碰撞后，A上升最大高度为
D. C开始下落时与A高度差h为
【答案】CD
【解析】
【详解】A．C与A碰撞过程中动量守恒，机械能不守恒，故A错误；
B．当A、C运动到最高点时，物块B对地面恰好无压力可知弹簧弹力为
F弹=mg
则对AC整体
C与A碰后到达最低点时，有向上的最大加速度大小为a，此时弹簧弹力最大，此时对AC
解得
故B对地面的最大压力为8mg，大于4mg，故B错误；
C．A原来静止时弹簧压缩了
C与A碰后，A上升到最大高处时B刚好对地面无压力，则弹簧伸长了
可知A上升最大高度为
故C正确；
D．A上升到最大高处时上升高度为
C下落h与A碰，设碰前速度为v1，根据动能定理得
C与A碰撞过程中动量守恒，设碰后速度为v2，根据动量守恒定律得
2mv1=（2m+m）v2
碰后C与A、弹簧组成的系统机械能守恒，则
解得
故D正确；
故选CD。
10. 如图所示，在水平向左且足够大的匀强电场中，一长为L的绝缘细线一端固定于O点，另一端系着一个质量为m、电荷量为q的带正电小球，小球静止在M点。现给小球一垂直于OM的初速度，使其在竖直平面内绕O点恰好做完整的圆周运动，AB为圆的竖直直径。知匀强电场的场强大小为，重力加速度为g。当小球第二次运动到B点时细线突然断裂，则下列说法正确的是（ ）
A. 小球做完整的圆周运动时，动能的最小值为
B. 细线断裂后，小球动能的最小值为
C. 从细线断裂到小球的动能与在B点时的动能相等的过程中，电势能增加了
D. 从细线断裂到小球的电势能与在B点时的电势能相等的过程中，重力势能减少了
【答案】BD
【解析】
【详解】A．由题意等效最高点在OM连线的反向延长线与圆周的交点上，设为N，则在N点满足
由几何关系可知该方向与竖直方向夹角为60°，所以
即动能的最小值为
故A错误；
B．由题意细线断裂后，当B点速度沿与等效重力反方向的分速度为零时，动能最小，又因为从B到N点，由动能定理得
所以最小动能为
联立解得
故B正确；
C．因为从细线断裂到小球的动能与B点动能相等的过程中，由动能定理知合外力做功为零，即B点速度沿与等效重力反方向的分速度变为等大反向时，故满足
vBcs30°=at
x=vBsin30°•2t
ΔEp=-（-qExcs60°）
联立解得
ΔEp=1.5mgL
即电势能增加1.5mgL，故C错误；
D．从细线断裂到小球的电势能与B点电势能相等的过程中，即电场力做功为零，即相当于B点水平方向的速度等大反向时，即
vB=a't'
qE=ma'
W=-ΔEp'=mgh
解得
ΔEp'=-mgL
故D正确。
故选BD。
第Ⅱ卷（非选择题，共56分）
二、实验题（每空3分，共27分）
11. 某同学通过实验研究LED灯的伏安特性曲线，可用的器材如下：电源、滑动变阻器、电流表、电压表、不同型号的LED灯两组、电键、导线。
（1）该同学将型号①灯连接成如图甲的实验电路。开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于滑动变阻器的________端（填“左”或“右”）。经检查各元件正常，闭合开关后，移动滑动变阻器滑片，发现电压表有示数，而电流表始终无示数，且型号①灯不亮，则一定断路的导线是________（选填导线编号）。
（2）更换故障导线后，移动滑动变阻器滑片，得到型号①灯的图像如图乙中的图线型号①，换型号灯重做实验，得到图线型号②；
（3）拆去导线2，将滑动变阻器调至适当阻值保持不变，接型号①灯时读得电流表的示数为140mA，改接型号②灯时读得电流表的示数为160mA。则电源的电动势为________V。（结果保留3位有效数字）
【答案】 ①. 左 ②. 6 ③. 2.80（2.60~3.00均可）
【解析】
【分析】
【详解】（1）[1]实验电路为分压式电路，电压从0开始调节，则开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于滑动变阻器的左端。
[2]根据题意电压表有读数，则与电压表构成的回路，电路是完好的，但电流表始终无示数，且型号①灯不亮，则一定断路的导线是6。
（3）[3]接型号①灯时读得电流表的示数为140mA，由图像可知其电压为1.05V，根据闭合电路欧姆定律有
接型号②灯时读得电流表的示数为140mA，由图像可知其电压为0.80V，根据闭合电路欧姆定律有
联立解得
12. 某实验兴趣小组为了研究电表的改装原理和练习使用多用电表，设计了如下实验。
（1）某同学用多用电表粗测电阻时采用“×100”倍率，结果多用电表表盘指针位置如图乙中虚线指针位置所示，为了测量更加准确，这时应该采用________（选填“”或“”）倍率，欧姆调零后进行测量如果此时读数如图乙中实线指针位置所示，则读数是________Ω
（2）图甲为某同学随意设计的电流挡，电压挡的两用表电路图。已知电流计G的量程是300mA，内阻是220Ω，电阻，则选择开关接到“1”是________（选填“电流挡”或“电压挡”），其量程是________mA；选择开关接到“2”时，其挡位的量程是________V。
（3）一个多用电表的电池用久了，电动势E由1.5V降成1V，内阻r由1.5Ω变成5Ω，现用此电表欧姆调零后测量未知电阻，读数为240Ω，则其真实值为________Ω。
【答案】（1） ①. ×10 ②. 120
（2） ①. 电流挡 ②. 900 ③. 156
（3）160
【解析】
【小问1详解】
[1][2]用多用电表粗测电阻时采用“×100”倍率，结果多用电表表盘指针位置如图乙中虚线指针位置所示，指针偏转角度角度，说明待测电阻阻值相对“×100”倍率较小，为了测量更加准确，需要更换较小的倍率，这时应该采用“×10”倍率，换完倍率以后需要重新进行欧姆调零，如果此时读数如图乙中实线指针位置所示，则读数是
【小问2详解】
[1][2]选择开关接到“1”时，与电流计G并联，起到分流的作用，故接“1”是电流挡，量程是
[3]选择开关接到“2”时，与电流计G并联，再与串联，起到分压的作用，故接“2”是电压挡，其挡位的量程是
【小问3详解】
设新电池的欧姆表内电阻为，电池用久后欧姆表的内电阻为，欧姆调零时，电流都达到满偏电流，根据欧姆定律有
都指到时电流也相等，根据欧姆定律可得
联立可得电阻的真实值为
三、解答题（13题14分，14题15分）
13. 如图所示，一带电粒子（不计重力），质量为m，带电量为q，垂直电场线方向进入偏转电场（U、d、L保持不变），设带电粒子的偏转距离为y和速度偏转角度为。
(1)若，求进入偏转电场粒子的初速度大小；
(2)若，求进入偏转电场粒子的初速度大小；
（用题中所给数据表示）
【答案】(1)；(2)
【解析】
【详解】(1)粒子进入偏转电场做类平抛运动，则有
竖直方向
且
水平方向
联立得
(2)由类平抛运动规律得
又
联立得
14. 如图所示，一小车上表面由粗糙的水平部分AB和光滑的圆弧轨道BC组成，小车紧靠台阶静止在光滑水平地面上，且小车的左端与固定的光滑圆弧轨道MN末端等高，圆弧轨道MN末端水平。一质量的物块从距圆弧轨道MN末端高度处由静止开始滑下，与静止在小车左端的质量的物块发生弹性碰撞，且碰撞时间极短。AB的长度，圆弧BC的半径，小车的质量，物块P、Q均可视为质点，取重力加速度大小。
（1）求碰撞后瞬间，物块的速度大小；
（2）若物块恰好能滑到小车右端的点，求物块与水平轨道AB间的动摩擦因数；
（3）若物块与水平轨道AB间的动摩擦因数，通过计算判断物块是否从小车上掉下。
【答案】（1）
（2）
（3）物块未从小车上掉下
【解析】
【小问1详解】
设物块滑到点时的速度大小为，由机械能守恒定律有
取向右为正方向，设碰后物块的速度为，则
解得
。
【小问2详解】
物块运动至点时水平速度与小车的速度相等，竖直速度为零，设共同速度为，
有
解得
又由能量关系有
解得
【小问3详解】
假设物块没有掉下，即物块最终与小车共速，由动量守恒定律有
由能量关系有
设物块在水平轨道AB上相对滑动的距离为，有
解得
因
所以假设成立，物块未从小车上掉下。