南阳市2024-2025学年高三下学期2月大联考
物理
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
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，只有一项是符合题目要求的。
1.2024年度，日本福岛将数万吨核污染水排入大海。核污染水中的放射性元素严重威胁生物的生命安全，核污染水中含有锶其核反应方程为，下列说法正确的是
A.该核反应为衰变
B.中的中子数为40
C.核反应中产生的电子是由原子核中的一个中子转化成一个质子和一个电子时放出的
D.核污染水排入海中后因其浓度降低，放射性元素锶的半衰期会变长
2.在测试汽车刹车性能时，通过传感器测得其位置与时间满足关系式，则汽车在第内的平均速度大小为
A. B. C. D.
3.2024年8月16日，我国在西昌卫星发射中心使用长征四号乙运载火箭，成功将遥感四十三号01组卫星发射升空，卫星顺利进入预定圆轨道，发射任务获得圆满成功。若地球可看作半径为的均匀球体，地球表面的重力加速度为，该卫星绕地球运行的周期为，引力常量为，忽略地球的自转。下列说法正确是
A.地球的密度为
B.该卫星在预定圆轨道上的运行速度可能大于第一宇宙速度
C.该卫星在预定圆轨道上运行时距地面的高度为
D.该卫星在预定圆轨道上运行的加速度大小为
4.歼-20是我国自主研制的第五代战斗机，其优秀的性能受到世界的关注，歼-20的光学着陆系统中用到了双缝干涉的知识。如图1所示为双缝干涉实验，一束平行黄光垂直照射到开有两条狭缝的挡板上，狭缝的间距及宽度都很小，此时观察到如图2所示的条纹，现仅改变一个实验条件，观察到的条纹如图3所示，则改变的实验条件可能是
A.减小双缝之间的距离 B.增大双缝到光屏的距离
C.换用频率更低的单色光源 D.将黄光换成紫光
5.如图所示，真空中边长为的等边三角形的三个顶点处分别固定有电荷量为、和的点电荷，点为三角形的中心，过点作边的平行线分别交边、边于点、点。以无穷远处电势为零，已知真空中到点电荷的距离为的点的电势为为静电力常量，为点电荷的电荷量），为连线上靠近的一点。下列说法正确的是
A.点的电势 B.点和点的电势不相等
C.点和点的场强相同 D.将电子从点沿连线移动至点的过程中，其电势能一直减少
6.如图1所示，城市公交卡是最常用的交通支付工具之一，公交卡内部包含一个集成电路芯片和一个线圈，当公交卡靠近读卡器时，读卡器会发射一定频率的电磁波，这个电磁波被公交卡内的线圈接收，使线圈中产生感应电流，进而为芯片提供所需的电能，激活芯片进行工作，其原理可简化为如图2所示，其中矩形线圈abcd的匝数，线圈面积，线圈的总电阻，线圈外接一个阻值的电阻，其余部分的电阻不计。线圈处的磁场可视作匀强磁场，其碱感应强度的大小随时间变化的规律如图3所示（以垂直纸面向里为正方向）。在内，下列说法正确的是
A.垂直纸面向里看，线圈中的感应电流方向为顺时针方向
B.时，电阻两端的电压为
C.通过电阻的电荷量为
D.线圈电阻消耗的功率为
7.如图所示，为足够长的荧光屏，在的上方存在足够大的匀强磁场区域，磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里。为磁场中的粒子源，到的距离为某时刻粒子源一次性地沿平行纸面的各个方向均匀地喷发总个数为的大量质量为、电荷量为（q>0）、速率为的相同带正电粒子（此后不再喷发），不计粒子重力和粒子间的相互作用，粒子打中荧光屏后立即被吸收。下列说法正确的是
A.粒子打中荧光屏的宽度为
B.打中荧光屏上的粒子个数为
C.能打中荧光屏的所有粒子中，粒子在磁场中运动的最长时间为
D.能打中荧光屏的所有粒子中，粒子在磁场中运动的最大时间差为
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。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8.水稻抛秧是一种通过人工或抛秩机抛秩，使秧苗根部朝下，自由落入田中定植的水稻育秘移栽新技术。甲、乙两人从相同高度沿水平方向各抛出一根秩苗，甲、乙抛出的秩苗落入田中时速度方向与水平方向的夹角分别为和，的质量相同，秧苗可视为质点，忽略空气阻力的影响，取如图中的甲、乙所示，已知两根秩苗，关于甲、乙两人所抛的秋苗，下列说法正确的是
A.从抛出到落入田中前的瞬间，动量变化量相同
B.从抛出到落入田中前的瞬间，动量变化量不相同
C.秩苗的初速度大小之比为4:3
D.从抛出到落入田中前的瞬间，水平位移大小之比为
9.如图1所示为模拟远距离输电的电路图，发电机输出电压如图2所示，电压经升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻，其余导线电阻不计，在用户端用降压变压器把电压降为。若在某一段时间内，输电线损失的功率恒为，输电线损失的功率为发电机的输出功率的，假设两个变压器均是理想变压器，发电机内阻不计，下列说法正确的是
A.发电机的转速为
B.升压变压器原、副线圈的匝数比为
C.该段时间内，用户得到的电流
D.在用电高峰期，用户负载增多，发电机的输出功率变大，为确保用户端的电压不变，可增加降压变压器原线圈的匝数
10.如图所示，为平行金属导轨，宽导轨与水平方向夹角为、长度，宽导轨，和窄导轨水平，窄导轨的间距为L，宽导轨的间距均为，倾斜导轨与水平导轨由长度可忽略的小圆弧平滑相连，导轨电阻不计；在水平导轨之间存在方向竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场。质量为电阻为、长度为的金属棒垂直导轨放置在窄导轨的右端处并处于锁定状态，质量为，电阻为，长度为的另一金属棒从导轨顶端处由静止释放，金属棒运动中始终与导轨垂直且接触良好，不计一切摩擦，重力加速度为。则下列说法正确的是
A.若水平宽导轨足够长，则整个过程中通过金属棒的电荷量为
B、要使金属棒不与金属棒相撞，则水平宽导轨的长度至少为
C.若金属棒不锁定，稳定前金属棒只在宽导轨上运动，则稳定时的速度大小为
D.若金属棒不锁定，稳定前金属棒只在宽导轨上运动，则从释放到稳定前瞬间金属棒上产生的焦耳热为
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11.（6分）某研究性学习小组利用气垫导轨验证系统机械能守恒，实验装置如图1所示，遮光条的宽度为，滑块（含遮光条）的质量为，钩码的质量为，重力加速度为。按正确操作调试好实验装置后，滑块在钩码作用下先后通过两个光电门，用光电计时器记录遮光条通过光电门1的时间为，通过光电门2的时间为。用刻度尺测出两个光电门之间的距离为
（1）该实验中，钩码的质量_________（选填“需要”或“不需要”）远小于滑块（含遮光条）的质量；（2）用螺旋测微器测量遮光条的宽度，；测量结果如图2所示，则____________mm；
（3）根据已测物理量，遮光条从光电门1到光电门2的过程中，系统重力势能的减少量，系统动能增加量___________（用己知量相应的物理字母表示）；在误差允许范围内，若，则系统的机械能守恒。
12.（9分）某物理兴趣小组使用长方体玻璃槽设计了如图1所示的电路来测量一工厂废液的电阻率。在玻璃糟内壁的左、右两侧均贴上与侧壁面积相等的竖直电极薄片，导线连接在两竖直电极薄片上，将盛有废液的玻璃槽用导线接入电路中，通过伏安法可以较准确地测得槽内废液的阻值。已知玻璃槽内部的底面长为，宽为，左、右侧壁被竖直电极完全覆盖，电极电阻可忽略。实验中可供选择的实验器材如下：
A.电源（电动势
B.电流表，内阻约为
C.电流表，内阻约为
D.电压表，内阻约为
E.滑动变阻器
F.开关、导线若干。
回答下列问题：
（1）该兴趣小组向放置在水平台上的玻璃槽内装入适量的废液之后，此时两竖直电极刚好有四分之一的面积被废液浸没。先使用多用电表的欧姆挡粗测该部分废液的电阻，当使用“”挡测量时，发现指针指在图2中的“”位置，为了更准确地测量该废液的电阻，应将多用电表的欧姆挡位换到_______（选填“”或“”）挡，并重新进行_______（选填“机械调零”或“欧姆调零”）后再测量，此时指针位置指在图2中的“”位置，则示数为_______。
（2）然后，小组同学利用如图1所示的电路进行实验。为使测得的数据更加精确，电流表应选用______（选填“”或“”）；根据图1电路测得的电压表的读数和电流表的读数，直接利用欧姆定律计算出的废液电阻与废液实际电阻的真实值相比______（选填“偏大”或“偏小”）。
（3）现向玻璃槽中继续加入该废液，从而增加玻璃槽中的废液高度，同时调节滑动变阻器的滑片，保证电压表的读数始终为，记录对应的电流表的示数，收集多组数据后得到电流关于高度的图像为一条直线，如图3所示，图像的斜率为，由此可得该废液的电阻率________（用题中给出的物理量符号表示）。
13.（9分）某型号的货车轮胎胎内容积为，初始时胎内气压为。现用电动充气装置对轮胎充气，已知每分钟能充入压强为，体积为的空气。假设整个过程中轮胎胎内容积保持不变，充气过程不漏气，充气过程中气体温度的变化可忽略不计，气体均可视为理想气体。
（1）若用电动充气装置给轮胎充气10分钟，恰好达到该轮胎的标准气压，则该轮胎的标准气压为多少？
（2）求充气前、后轮胎内的气体的密度之比。
14.（13分）如图所示，水平轻弹簧的右端固定在水平面上处的竖直挡板上，弹簧左端与一个质量为的物块接触（不固连），弹簧锁定，处于压缩状态：在水平面上的点竖直固定一个半径为的光滑半圆轨道，为轨道的竖直直径，点为轨道所在圆的圆心，半圆轨道与水平面平滑连接。在处静置一个质量为的小球，水平面的段光滑，段粗糙。现解除弹簧的锁定，弹簧将物块弹开，经过一段时间后，物块和小球发生对心碰撞（碰撞时间极短），碰后物块刚好运动至与圆心等高的位置，小球经过轨道最高点时对轨道的压力刚好等于其重力。已知重力加速度为，物块和小球均可视为质点，锁定时弹簧的弹性势能，弹簧的原长小于的长度，弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力。（结果可带根号）
（1）求物块与小球碰后瞬间小球的速度大小；
（2）求物块与小球碰撞过程中系统总动能的损失；
（3）若小球从点抛出后刚好落在点，求物块与间的动摩擦因数。
15.（17分）如图所示，粒子室中存放着大量的粒子和粒子，粒子室右侧面中心处有一个控制小孔，通过控制装置使粒子和粒子依次从粒子室右侧面中心飘出。当两种粒子从小孔飘出时（粒子的初速度均可视为零），调节板所接电源（电源电压大小恒为的正负极，使两种粒子分别经板间的加速电场加速后，从偏转极板左端连线的中点水平向右进入偏转电场，偏转电场两极板正对平行放置，板间距为，板间电场方向向上，板间电压大小恒为，偏转电场上、下极板的右端位置固定，两极板左端可同时左右调节以改变板长。在偏转电场的右侧存在垂直纸面向外、磁感应强度大小为的矩形匀强磁场，磁场左边界刚好与极板的右端在同一竖直线上。已知粒子的质量均为的电荷量为的电荷量为，不计两种粒子的重力和粒子间的相互作用，不考虑磁场和电场的边缘效应板的中心孔与粒子室右侧面中心孔在同一水平线上。只有在前一粒子完全通过加速电场后，才调整板所接电源的正负极，释放另一粒子。
（1）当通过加速电场加速粒子时，判断极板中哪个应接电源正极，并求粒子被加速后的速度大小；
（2）为使两种粒子都能通过偏转极板进入磁场，求偏转电场的极板长度应满足的条件及两种粒子离开偏转电场时速度的偏转角正切值的范围；
（3）调节偏转极板长度使两种粒子都恰好从极板边缘离开电场，若所有粒子均能再次回到磁场左边界，求矩形磁场的最小面积。
南阳市2024-2025学年高三下学期2月大联考
物理 评分标准
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
C B C D D C D AD AC BD
11.（1）不需要（1分）（2）4.800（2分）（3）（等价表达式均可，3分）
12.（1）（2分）欧姆调零（1分）1500（2分）（2）（1分）偏大（1分）（3）（2分）
13.（1）充气10分钟后，充入轮胎的气体在压强为时的体积（1分）
充气过程，根据理想气体状态方程得
（2分）
解得（1分）
（2）根据理想气体状态方程，充气前、后轮胎内的空气体积、温度不变，则
充气前轮胎内的气体在压强为时的体积满足（1分）
充气后轮胎内的气体在压强为时的体积满足（1分）
气体在压强为时的密度为，充气前轮胎内气体的密度为，充气后轮胎内气体的密度为，由，可得（2分）
解得（1分）
14.（1）设碰后瞬间小球的速度大小为，小球经过点时的速度大小为
对小球在最高点有（2分）
解得
对小球从碰后至点有（2分）
解得（1分）
（2）设物块碰前、碰后瞬间的速度大小分别为
碰后，对物块有（1分）
解得
碰撞过程由动量守恒定律有（1分）
解得
碰撞过程中，系统总动能的损失（1分）
解得（1分）
（3）小球从点抛出后刚好落在点，则由平抛运动规律有
水平方向上有（1分）
竖直方向有（1分）
碰前运动过程，对物块有（1分）
联立解得（1分）
15.（1）当通过加速电场加速粒子时，由于粒子带负电，故极板应接电源的正极（1分）
粒子在板间加速过程，由动能定理有（2分）
解得（2分）
（2）设偏转极板的长度为，当粒子进入偏转电场后，由类平抛运动规律有
（1分）
，（1分）
（1分）
设粒子飞出电场时的速度的偏转角为，在偏转极板间的位移为，则
，（1分）
则当时，粒子均能离开偏转电场，此时有（1分）
代入可得（1分）
（3）粒子从飘出到从极板右边缘离开偏转电场
由动能定理有（1分）
粒子进入磁场后做匀速圆周运动，对粒子有（1分）
解得
解得（1分）
此时粒子在磁场中的运动轨迹如图所示，两粒子运动轨迹的最右端到的距离（1分）
两粒子运动轨迹的最上端到最下端的距离为（1分）
根据和可知，，则
即最小面积为（1分）
