2017-2018学年河南省天一大联考高二下学期阶段性测试(四)物理试题 解析版

一、选择题：本题共10小题，每小题4分，在每小题给出的四个选项中，第1~6题只有一项符合题目要求，第7~10题有多项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全得2分，有选错的得0分

1．下列说法正确的是

A．增大压强，可以缩短放射性物质的半衰期 B．结合能越大，原子核越稳定

C．光的强度越大，照射金属时越容易发生光电效应 D．镉棒插入深度大一些，核反应堆的链式反应速度将会变慢 2．关于此次的磁感线，下列说法正确的是 A．磁感应强度较大的地方磁感线一定较疏 B．沿磁感线方向，磁感应强度一定越来越小 C．磁感线上任意点的切线方向就是该点的磁场方向 D．磁感线一定是带电粒子在磁场中运动的轨迹

3．如图所示，a、b、c为点电荷产生的电场线上的三个点，且ab=bc，一电子仅在电场力作用下由静止长a点运动到b点，再运动到c点，运动过程中电子的加速度逐渐增大，则下列说法正确的是

A．点电荷位于a点左侧 B．点电荷一定带正电

C．电子在ab段与bc段运动时，电场力做的功相等 D．电子从a点运动到c点的过程中，电子的电势能增大

4．如图所示，一轻弹簧的一端固定在倾角为θ的固定光滑斜面的底部挡板上，另一端和质量为m的小物块a相连，质量为M的小物块b位于光滑斜面上，小物块a、b之间的距离为x，小物块b在斜面上由静止沿斜面下滑，与a碰后一起沿斜面下滑但不粘连，压缩探究到最低点后两物块沿斜面上滑时分离，则下列说法正确的是

A．x越大，a、b碰撞损失的机械能越小 B．M越大，a、b碰后小物块a的动能越大

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C．x越大，a、b碰后小物块a的最大动能位置越靠近挡板 D．M越大，a、b碰后上滑到达的分离处离挡板越远

5．如图所示，竖直面内有一圆环，圆心为O，水平直径为AB，倾斜直径为MN、AB、MN夹角为θ，一不可伸长的轻绳两端分别固定在圆环的M、N两点，轻质滑轮连接一重物，放置在轻绳上，不计滑轮与轻绳直径的张力的变化情况正确的是

A．逐渐增大 B．先增大再减小 C．逐渐减小 D．先减小再增大

6．甲乙两质点同时同地在外力作用下做匀变速直线运动，运动的时间为t，位移为x，甲乙两质点运动的

xt图像如图所示，则下列说法正确的是 t

A．乙质点的初速度大小为c B．甲质点的加速度大小为C．tc dd时，甲乙两质点相遇 4D．t=d时，甲乙两质点同向运动

7．如图1所示，理想变压器原线圈接如图2所示的交流电源，副线圈连接电阻R1、R2和滑动变阻器R3，其中滑动变阻器阻值的最大值与R2相等，且R22R1，导线电阻不计，电路中分别接有理想交流电流表A和理想交流电压表V，则在滑动变阻器的触头由上向下缓慢滑动的过程中，下列说法正确的是

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A．t=0.01s时电流表示数为零 B．电压表示数逐渐增大 C．R2和R3消耗的总功率增大 D．原线圈的输入功率增大

8．我国“天宫一号”圆满完成相关科学实验，于2018年“受控”坠落，若某航天器变轨后仍绕地球做匀速圆周运动，但变轨后的周期减小为原来的变轨后，下列说法正确的是 A．航天器的轨道半径变为原来的

1，不考虑航天器质量的变化，则81 4B．航天器的动能变为原来的2倍 C．航天器的向心加速度变为原来的8倍 D．航天器的角速度变为原来的8倍

9．如图所示，在一个圆环内的区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场（磁场未画出），圆环逆时针转动并在环上开有一个小缺口，一带正电的粒子从小缺口沿直径方向进入圆环内部，且与圆环没有发生碰撞，最后从小缺口处离开磁场区域，已知粒子的比荷为k，磁场的磁感应强度大小为B，圆环的半径为R，粒子进入磁场时的速度为v0kBR，不计粒子的重力，则圆环转化的角度

A．kB B．3kB C．5kB D．7kB

10．如图所示，间距为d的两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接一定值电阻R，质量为m的金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，金属棒ab以初速度v0沿导轨向右运动，当位移为x时速度减小为零，已知金属棒ab与导轨间的动摩擦因数为μ，金属棒ab位于导轨间的电阻为R，除金属棒和定值电阻，其余部分电阻不计，重力加速度为g，则在金属棒的运动过程中，下列说法正确的是

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A．金属棒ab中的感应电流方向由a到b B．通过电阻R的电荷量为

Bdx 2R121mv0mgx 42C．金属棒产生的焦耳热为

v0B2d2xD．金属棒运动的时间为

g2mgR二、非选择题：包括必考题和选考题两部分。

11．用半径相同的小球1和小球2的碰撞验证动量守恒定律，实验装置如图所示，水平桌面上固定以斜槽，斜槽由AC和CB两部分组成。水平地面上固定一

1圆弧，其圆心位于斜槽末4端，安装好实验装置后，在圆弧上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下B点正下方的位置O，接下来的实验步骤如下：

步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在圆弧上，重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置；

步骤2：把小球2放在斜槽末端边缘位置B，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞，重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置；

步骤3：用量角器分别测得斜槽末端B点与小球的落点M、P、N三点的连线与竖直方向的夹角

1、2、3。

（1）对于上述实验操作，下列说法正确的是___________。 A．-斜槽轨道必须光滑 B．斜槽轨道末端CB段必须水平

C．实验过程中，白纸可以移动，复写纸不能移动 D．小球1的质量应大于小球2的质量

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（2）本实验需测量斜槽末端B点与M、P、N三点的连线与竖直方向的夹角1、2、3外，还需要测量的物理量有_____________。 A．A、B两点间的高度差h1 B．B点离地面的高度h2

C．小球1和小球2的质量m1、m2 D．小球1和小球2的半径r

12．现要尽可能精确地测量某段金属丝的电阻率，要求通过金属丝的电流在0~0.5A之间，实验器材如下：

A．电流表A1：量程0~0.1A，内阻r1=1Ω B．电流表A2：量程0~0.6A，内阻约0.5Ω C．滑动变阻器R1：最大值1.0Ω，额定电流10A D．滑动变阻器R2：最大值100Ω，额定电流0.1A E．定值电阻R3：阻值为59Ω

F．定值电阻R4：电动势为6V，内阻约为0.5Ω H．开关S，导线若干

（1）用多用电表先进行粗测：先选择“×10”档位，按照正确的步骤测量，发现指针偏转角度太大，为准确地进行测量，应改选__________（填“×100”或“×1”）倍率，换档后，按照正确的步骤进行测量，测量结果如图1所示，则该金属丝的电阻为__________Ω。

（2）用螺旋测微器测量该金属丝直径的结果如图2所示，则该金属丝的直径d=_________mm； （3）为尽量准确地测量金属丝的电阻Rx，请在图3所示的虚线框内画出测量该金属丝的电阻Rx的实验原理图（图中器件用于题干中相应的器件符号标注）。

（4）若以电流表A1的示数I1为纵轴，A2的示数I2为横轴，利用多次实验的数据画出如图4所

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示的图线，其斜率为k，根据图线斜率和题中所给的其他物理量可知金属丝的电阻表达式Rx=________，通过计算即可达到实验目的。

13．质量为m的小球由地面以初动能Ek0竖直向上运动，小球在空中运动时受到的空气阻力大小恒为f（f14．如图所示，一带正电粒子从平行板电容器的上极板左边缘处以速度v0沿极板方向射入电容器，该粒子恰好能够沿下极板边缘飞入右侧匀强磁场中，匀强磁场左边界与电容器极板垂直。粒子出磁场时正好运动到上极板右边缘处，已知极板长度为l0，两极板间的距离为粒子的比荷为k，粒子重力不计，求：

l0，2

（1）两极板之间的电压U； （2）匀强磁场的磁感应强度大小。 15．如图所示，竖直放置、半径为R的

1圆弧导轨与水平导轨ab、a'b'在aa'处平滑连接，4且轨道间距为2L，cd、c'd'足够长并与ab、a'b'以导棒连接，导轨间距为L，b、c、c'、b'在一条直线上，且与aa'平行，aa'右侧空间中有竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场，均匀的金属棒pq和gh垂直导轨放置且与导轨接触良好。gh静止在cd、c'd'导轨上，pq从圆弧导轨的顶端由静止释放，进入磁场后与gh没有接触。当pq运动到bb'时，回路中恰好没有电流，已知pq的质量为2m，长度为2L，电阻为2r，gh的质量为m，长度为L，电阻为r，除金属棒外其余电阻不计，所有轨道均光滑，重力加速度为g，求：

（1）金属棒pq到达圆弧的底端时，对圆弧底端的压力； （2）金属棒pq运动到bb'时，金属棒gh的速度大小； （3）金属棒gh产生的最大热量。 （二）选考题

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16．选修3-3

（1）下列说法正确的是______________（选对1个给2分，选对2个给4分，选对3个给5分，没选错一个扣3分，最低得分为0）

A．天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则 B．空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果 C．将一大块晶体敲碎后，得到的小颗粒却是非晶体 D．当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度不一定较大 E．对于同一种液体，饱和气压随温度升高而增大

（2）如图所示，高为h，横截面积为S，上端开口的气缸内壁光滑，气缸顶部有一个卡环，气缸内有两个轻质活塞A、B，到气缸底部的距离分别为

3hh和，除活塞A导热外，其余部42分绝热，活塞A、B之间封闭了一定质量的理想气体I，活塞B的下方封闭了一定质量的理想气体II，气体I、II的温度均为300K，已知环境温度变为300K，气缸壁、活塞、卡环厚度均不计，现利用电热丝对气体II缓慢加热，求：

（i）活塞A刚好上升到卡环处时气体II的温度； （ii）气体II的温度为800K时，活塞A、B间的距离。 17．选修3-4

（1）如图所示实线是沿x轴传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形图，虚线是这列波在t=0.2s时刻的波形图，已知x=5cm处的质点的振动周期为0.15s，下列说法正确的是______________（选对1个给2分，选对2个给4分，选对3个给5分，没选错一个扣3分，最低得分为0）

A．这列波的波速是0.8m/s

B．在一个周期内这列波向前传播的距离是14cm C．这列波一定沿x轴负方向传播

D．每经过0.15s介质中的质点就沿x轴移动12cm

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E．从t=0时刻开始，x=5cm处质点就沿x轴移动了12cm

（2）如图所示，直角三棱镜ABC的斜边AB长为L，∠C=90°，∠A=θ（未知），一束单色光从斜边上某点（非中点）垂直入射到棱镜中，已知棱镜折射率为n=2，单色光在真空中的传播速度为c，

（i）求θ在什么范围内，入射光能够经过两次全反射又从斜边射出；

（ii）若θ=45°，该单色光从斜边某处垂直入射到棱镜中，通过棱镜后出射光与入射光的距离为 参考答案

1D：半衰期与压强无关，A错误；比结合能越大，原子核越稳定，B错误；光的频率越大，越容易发生光电效应，光照强度不仅与光的频率有关，还与光子数目有关，C错误；镉棒插入深度大一些，吸收的中子多，因为链式反应深度将会变慢，D正确。

2C：磁感线越密集，磁感应强度越大，AB错误；磁感应上任何一点的切线方向，就是该点的磁场方向，C正确；带电粒子在磁场中并不一定沿磁感应运动，可能垂直磁感线做匀速圆周运动，D错误。

3B：电子由静止从a点向c点运动，电子加速度越来越大，表面电场强度越来越大，故点电荷位于c点右侧，且点电荷带正电，A错误B正确；b、c两点电势差大于a、b两点电势差，电子带负电，故电子从b点运动到c点电场力做的功较大，C错误；电场力做正功，电子的电势能减小，D错误。

4B：小物块a、b碰撞时有Mv0(Mm)v，碰撞时损失的机械能为

L，求此单色光通过三棱镜的时间。 4E11Mm122Mv0(Mm)v2，解得vv0，EMv0，x越大，v0越大，22MmMm2E越大，A错误；M越大，a、b碰撞后小物块a的速度越大，动能越大，B正确；仅x越大，

小物块a、b压缩弹簧时的平衡位置不变，最大动能位置不变，C错误；小物块a、b分离时两者之间的弹力为零，此时弹簧处于原长状态，与M无关，D错误。

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5B：M、N连线与水平直径的夹角越大，M、N之间的水平距离越小，轻绳与竖直方向的夹角越小，轻绳的张力越小，故圆环缓慢装过2θ的过程，轻绳的张力先增大再减小，B正确；

6A：根据xv0t12x12cat可知v0at，故甲质点的初速度为v00，加速度为a，2t2d2c1212，A正确B错误；根据atv0'ta't，d22乙质点的初速度为v0'c，加速度为a'解得t

d，C错误；t=d时，乙质点开始反向运动，而甲没有反向运动，D错误； 27BC：电流表示数并非为瞬时值，而是有效值，A错误；原线圈电压为定值，原副线圈的匝数确定，副线圈两端电压为定值，滑动变阻器触头下滑的过程中，副线圈电阻逐渐增大，副线圈电流逐渐减小，电阻R1两端电压减小，因为电压表示数逐渐增大，B正确；把副线圈和电阻R1等效为电源，R2、R3等效为该电源的外电阻，由于外电阻逐渐接近该电源的内阻，故外电阻消耗的功率逐渐增大，C正确；副线圈电流逐渐减小，电压不变，则副线圈消耗的功率逐渐减小，故原线圈的输入功率逐渐减小，D错误；

Mmv2r13r238AD：根据22可知轨道半径变为原来的四分之一，A正确；根据G2m可知

rrT1T2Ek1GMmMmGM，故动能变为原来的4倍，B错误；根据G2ma可知a2，故向心

2rrr2可知角速度变为原来的8倍，D正确。 T加速度变为原来的16倍，C错误；根据

9AC：粒子进入磁场后做匀速圆周运动，故rmv0R，粒子将圆环区域内运动四分之一周Bq期离开磁场。粒子运动的时间为t1T，在这段时间内，圆环转过的角度为42kB22n(n0.1.2.3....)，根据t可得4n1kB(n0.1.2.3....)，AC正确BD

错误；

10BC：根据右手定则可知金属棒ab中的感应电流方向由b到a，A错误；由

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qIt、IEBdx、E、Bdx可得通过电阻R的电荷量为q，B正确；根据

2R2Rt12mv0mgx，解得金属棒ab产生的焦耳热2能量转化和守恒定律可得2QQ121mv0mgx，C正确；对于金属棒ab，根据动量定理有42v0B2d2x，D错误。 Bidtmgt0mv0，而itq，联立解得tg2mgR

11、（1）BD（2）C（3）m1sin3sin2sin1 m1m2cos2cos1cos3（1）斜槽轨道可以粗糙可以光滑，只要斜槽能够保证小球1每次经过B点时速度相同即可，A错误；为保证小球1和小球2能够做平抛运动，斜槽末端必须水平，B正确；实验过程中，白纸不能移动，复写纸可以移动，C错误；为保证碰后小球1和小球2均从斜槽末端B点飞出做平抛运动，小球1的质量应大于小球2的质量，D正确。

（2）根据动量守恒定律可知m1v0m1v1m2v2，故还需测得小球1和小球2的质量m1、m2，C正确；

（3）设斜槽末端B点与圆弧上小球落点的连线与竖直方向的夹角为，四分之一圆弧的半径

12为R，则水平方向有Rsinv0t，竖直方向有Rcosat，联立解得v02由此可知小球的速度越大，α越大，故小球1和小球2碰撞前后有

gRsin2，2cosm1gRsin23gRsin22gRsin21m1m2，化简可得

2cos22cos12cos3m1

sin3sin2sin1； m1m2cos2cos1cos3kR3r1

1k12、（1）×1；13.0（2）1.706（1.704~1.708）；（3）如图所示；（4）

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（1）指针偏转角度太大，应选择较小的档位，即“×1”档位，测量结果为13.0Ω； （2）读数为1.5mm+20.6×0.01mm=1.706mm

（3）由于通过金属丝的电流从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，选择阻值较小的滑动变阻器R1；电流表A改装为电压表，由于电源电动势为6V，故需要串联59Ω的定值电阻R3，由于要精确测量，电流表A2外界，电路原理如图所示。

（4）根据欧姆定律可得Rx

13、设小球由地面竖直向上运动的初速度为v0，小球上升过程，根据牛顿第二定律有

I1R3r1kR3r1； I2I11kmgfma1

根据运动学公式有0v02ah，0v0a1t；

2小球下降过程，根据牛顿第二定律有mgfma2； 根据运动学公式有h'1212a2t，又Ek0mv0； 22P点距离地面的高度hhh'，联立解得h2fEk0mgf2。

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14、（1）粒子在电场中运动时，做类平抛运动，平行极板方向l0v0t，垂直极板方向

2v0qU由牛顿第二定律可得qma，又k，联立解得U；

l0m2k2l012at 22（2）粒子在电场中运动时，垂直极板方向有

22vv0vy l0vy0t，粒子进入磁场时速度大小为22设速度方向与初速度方向夹角为θ，则tanvyv0，解得v2v0，45；

根据几何知识可得2rl0， 2v24v由于粒子在磁场中做匀速圆周运动有qvBm，联立解得B0；

rkl0

15、金属棒pq下滑过程中，根据机械能守恒有：2mgR122mv0； 22v0在圆弧底端有N2mg2m，根据牛顿第三定律，对圆弧底端的压力有N'N

R联立解得N'6mg；

（2）金属棒pq进入磁场后在ab、a'b'导轨上减速运动，金属棒gh在cd、a'b'导轨上加速运动，回路电流逐渐减小，当回路电流第一次减小为零时，pq运动到ab、a'b'导轨的最右端，此时有B2Lv1BLv2； 对于金属棒pq有对于金属棒gh有

Bi2Lt2mv2mv；

10BiLtmv2，联立解得v12gR22gR； ，v233（3）金属棒pq进入磁场后在ab、a'b'导轨上减速运动，金属棒gh在cd、c'd'导轨上加速运动，回路电路逐渐减小，当回路电流第一次减小为零时，回路中产生的热量为

112Q12mgR2mv12mv2

22该过程金属棒gh产生的热量为Q1'rQ1； 2rr金属棒pq到达cd、c'd'导轨后，金属棒pq加速运动，金属棒gh减速运动，回路电流逐渐减小，当回路电流第二次减小为零时，金属棒pq与gh产生的电动势大小相等，由于此时金

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属棒切割长度相等，故两者速度相同均为v，此时两金属棒均做匀速运动，根据动量守恒定律有2mv1mv2(2mm)v；

金属棒pq从到达cd、c'd'导轨道电流第二次减小为零的过程，回路产生的热量为

Q211212mv12mv22mmv2； 222rQ2 rr该过程金属棒gh产生的热量为Q2'联立解得Q'13mgR； 2716、（1）BDE（2）组成晶体的微粒是按照一定规则排列的，但沿晶体的不同方向，微粒排列的周期性和疏密程度不尽相同，由此导致晶体在不同方向的物理性质不同，这就是晶体的各向异性，A错误；空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果，B正确；晶体有固定的熔点，并不会因为颗粒的大小而改变，即使敲碎为小颗粒，仍旧是晶体，C错误；潮湿与空气的相对湿度有关，与绝对湿度无关，当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度不一定较大，D正确；对于同一种液体，饱和气压随温度升高而增大，E正确。

（2）（i）气体I压强和温度均不变，因为气体I的体积不发生变化，即活塞A、B之间距离不变化，

加热前气体II的温度为T1300K，体积为V11hS， 23hS， 4设活塞A刚好上升到卡环处时气体II的温度为T2，体积为V2对于气体II，根据盖吕萨克定律有

V1V2，解得T2450K T1T2（ii）活塞A刚接触卡环时，气体I、II的压强均为p0，此时继续升高气体II的温度为

T3800K时，设活塞B继续上升的距离为h，此时气体I、II的压强均为p

33p0hSp(hh)S344h； 对于气体II，根据理想气体状态方程有，解得HT2T31917、（1）ACE：由题图可知，这列波的波长为12cm，所以在一个周期内这列波向前传播的距离为12cm，B错误；波的周期与质点的振动周期相同，则vT0.120.8m/s，A正确；当0.15波沿x轴负方向传播时，实线与横坐标轴的交点（4,0）处的波形传到原点的时间为

t0.04s0.05s，因波的周期是0.15s，t=0.2s时刻的波形实际是0.05s的波形，C正确；0.8质点不随波一起传播，D错误；x=5cm处的质点振动到波峰；也就是波形的波峰要传到x=5cm

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处，故时间为t0.130.05s0.1s，E正确；

0.8（2）（i）光的传播方向如图所示，欲使入射光在左侧直角边发生全反射，须满足sin解得30

又在光进行至右侧直角边时，入射角为90°-θ，欲使入射光在该边发生全反射，须满足

1，nsin901n，解得60，所以θ的范围为3060

（ii）当θ=45°时，由几何关系可知光在三棱镜中通过的距离s=L 光在棱镜中的传播速度vvn 则单色光通过三棱镜的时间tsv2Lc - 14 -