天津市南開(kāi)中學(xué)2024-2025學(xué)年高三（上）期末物理試卷（含解析）

第=page1111頁(yè)，共=sectionpages1313頁(yè)天津市南開(kāi)中學(xué)2024-2025學(xué)年高三（上）期末物理試卷一、單選題：本大題共5小題，共25分。1.如圖甲所示，每年夏季我國(guó)多地會(huì)出現(xiàn)日暈現(xiàn)象，日暈是太陽(yáng)光通過(guò)卷層云時(shí)，發(fā)生折射或反射形成的。在天空出現(xiàn)的半透明薄云里，有許多飄浮在空中的六角形柱狀的冰晶體，偶爾它們會(huì)整整齊齊地垂直排列在空中，當(dāng)太陽(yáng)光射在一個(gè)六角形冰柱上，就會(huì)發(fā)生折射現(xiàn)象。設(shè)一束太陽(yáng)光射到截面為六角形的冰晶上發(fā)生折射，其光路圖如圖乙所示，a、b為其折射出的光線(xiàn)中兩種單色光，下列說(shuō)法正確的是(

)A.在冰晶中，a光的折射率較大

B.在冰晶中，b光的傳播速度較大

C.從同種玻璃中射入空氣發(fā)生全反射時(shí)，a光的臨界角較大

D.a、b光在真空中傳播時(shí)，b光的波長(zhǎng)較長(zhǎng)2.一只蟲(chóng)子在半徑為R的半球型碗內(nèi)壁沿壁緩慢上爬，若此蟲(chóng)子與碗壁間的最大靜摩擦力的大小為蟲(chóng)子所受重力的32倍，則此蟲(chóng)子可沿碗壁上爬至距碗底的最大高度為(

)A.R B.R2 C.323.2024年3月20日，長(zhǎng)征八號(hào)火箭成功發(fā)射，將鵲橋二號(hào)直接送入預(yù)定地月轉(zhuǎn)移軌道。如圖所示，鵲橋二號(hào)在進(jìn)入近月點(diǎn)P、遠(yuǎn)月點(diǎn)A的月球捕獲橢圓軌道，開(kāi)始繞月球飛行。經(jīng)過(guò)多次軌道控制，鵲橋二號(hào)最終進(jìn)入近月點(diǎn)P和遠(yuǎn)月點(diǎn)B、周期為24小時(shí)的環(huán)月橢圓軌道。關(guān)于鵲橋二號(hào)的說(shuō)法正確的是(

)

A.離開(kāi)火箭時(shí)速度大于地球的第三宇宙速度

B.在捕獲軌道運(yùn)行的周期大于24小時(shí)

C.在捕獲軌道上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)，需要點(diǎn)火加速，才可能進(jìn)入環(huán)月軌道

D.經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的加速度比經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)大4.如圖甲所示，在真空中固定的兩個(gè)相同點(diǎn)電荷A、B關(guān)于x軸對(duì)稱(chēng)，它們?cè)趚軸上的E-x圖像如圖乙所示(規(guī)定x軸正方向?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度的正方向)。若在坐標(biāo)原點(diǎn)O由靜止釋放一個(gè)正點(diǎn)電荷q，它將沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，不計(jì)重力。則(

)

A.A、B帶等量正電荷

B.點(diǎn)電荷q在x1處電勢(shì)能最大

C.點(diǎn)電荷q在x3處動(dòng)能最大

D.點(diǎn)電荷q沿x5.一質(zhì)量m=40kg的兒童電動(dòng)汽車(chē)在水平地面上由靜止開(kāi)始做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，一段時(shí)間內(nèi)的速度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖像如圖所示，0～3s內(nèi)為直線(xiàn)，3s末功率達(dá)到額定功率，10s末電動(dòng)汽車(chē)的速度達(dá)到最大值，A.0～3s內(nèi)，牽引力的大小為900N

B.電動(dòng)汽車(chē)的額定功率為180W

C.電動(dòng)汽車(chē)的最大速度為二、多選題：本大題共3小題，共15分。6.某發(fā)電機(jī)的模型如圖所示，該發(fā)電機(jī)的線(xiàn)圈有30匝，線(xiàn)圈的總電阻為10Ω，圍成的面積為0.01m2，如圖中兩電表均為理想交流電表，當(dāng)線(xiàn)圈以50r/s的轉(zhuǎn)速在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為32A.電流表的示數(shù)為0.3A B.電壓表的示數(shù)為15V

C.定值電阻R的阻值為20Ω D.通過(guò)燈泡L7.如圖所示在AC邊界的右側(cè)和光屏CD的上側(cè)及光屏DE的左側(cè)有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，磁場(chǎng)縱向?qū)挾茸銐蜷L(zhǎng)，光屏DE足夠長(zhǎng)，在O點(diǎn)有一粒子源，打開(kāi)粒子源控制裝置后能夠垂直于磁場(chǎng)沿AC右側(cè)180°范圍內(nèi)的各個(gè)方向均勻發(fā)射質(zhì)量為m，電荷量為q的帶電粒子，OC間、CD間的距離均為d，t=0時(shí)刻短暫打開(kāi)粒子源控制裝置，在極短時(shí)間內(nèi)向磁場(chǎng)中噴射了大量速率均為v的帶負(fù)電的粒子，粒子總數(shù)為N，速率v=qBdmA.CD屏上接收粒子數(shù)為N2

B.DE屏上接收粒子數(shù)為N2

C.最先到達(dá)DE屏的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為πm6qB

D.8.一彈射機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)化模型如圖所示，一理想輕質(zhì)彈簧左端固定在墻上，處于原長(zhǎng)時(shí)右端到達(dá)水平面上的O點(diǎn)。一滑塊將彈簧右端壓縮到P點(diǎn)，滑塊與彈簧沒(méi)有拴接。靜止釋放后，彈簧把滑塊彈開(kāi)，滑塊運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)右側(cè)的Q點(diǎn)停下，已知滑塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)處處相同。以O(shè)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，水平向右為正方向建立x軸。整個(gè)過(guò)程滑塊的加速度a、動(dòng)量p、動(dòng)能Ek及滑塊與彈簧組成的系統(tǒng)的機(jī)械能E隨位置坐標(biāo)x的變化規(guī)律，符合實(shí)際的是(

)A. B.

C. D.三、實(shí)驗(yàn)題：本大題共2小題，共12分。9.圖甲是探究向心力大小與質(zhì)量m、半徑r、線(xiàn)速度v的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置圖。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，改變電動(dòng)機(jī)的電壓可以改變轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)速，光電計(jì)時(shí)器可以記錄轉(zhuǎn)臺(tái)每轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間。用一輕質(zhì)細(xì)線(xiàn)繞過(guò)固定在轉(zhuǎn)臺(tái)中心的光滑小滑輪將金屬塊與力傳感器連接，金屬塊被約束在轉(zhuǎn)臺(tái)的凹槽中并只能沿半徑方向移動(dòng)，且跟轉(zhuǎn)臺(tái)之間的摩擦力忽略不計(jì)。

(1)某同學(xué)為了探究向心力與質(zhì)量的關(guān)系，需要控制

和

兩個(gè)變量保持不變；

(2)另一同學(xué)為了探究向心力與線(xiàn)速度的關(guān)系，用刻度尺測(cè)得金屬塊做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r，光電計(jì)時(shí)器讀出轉(zhuǎn)動(dòng)的周期T，則線(xiàn)速度大小為v=

(用題中所給字母表示)；

(3)該同學(xué)多次改變轉(zhuǎn)速后，記錄了一系列力與對(duì)應(yīng)周期的數(shù)據(jù)，并在圖乙所示的坐標(biāo)系中描繪出了F-v2圖線(xiàn)，若已知金屬塊質(zhì)量m=0.24kg，則金屬塊轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑r=

m10.某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路來(lái)測(cè)量一未知型號(hào)電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r，閉合開(kāi)關(guān)S后，不斷改變電阻箱的電阻，記錄下電阻箱電阻的阻值R和對(duì)應(yīng)的電壓表讀數(shù)U，根據(jù)讀數(shù)做出了1U-1R的變化圖線(xiàn)如圖乙所示。

(1)若圖乙中1U-1R圖線(xiàn)的斜率為k，縱軸的截距為b，則該電源的電動(dòng)勢(shì)E=______，內(nèi)阻r=______。(結(jié)果用k和b表示)

(2)從系統(tǒng)誤差的角度來(lái)看，用上述實(shí)驗(yàn)方法測(cè)量得到電源電動(dòng)勢(shì)測(cè)量值______真實(shí)值(填“大于”、“小于”或“等于”)；電源內(nèi)阻的測(cè)量值______真實(shí)值(填“大于”、“四、計(jì)算題：本大題共3小題，共48分。11.如圖所示，一對(duì)光滑的平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距L=0.6m，左端接有阻值R=0.8Ω的電阻，一質(zhì)量m=0.1kg，電阻r=0.1Ω的金屬棒MN放置在導(dǎo)軌上，整個(gè)裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T。棒在水平向右的外力作用下，由靜止開(kāi)始以a=2m/s2的加速度做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，外力作用3s后撤去，棒繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段距離后停下來(lái)，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸，棒與導(dǎo)軌間的接觸電阻及導(dǎo)軌電阻不計(jì)，求：

(1)3s末，金屬棒12.如圖所示，地面和固定半圓軌道面均光滑，質(zhì)量M=1kg，長(zhǎng)L=4m的小車(chē)靜止在水平地面上，小車(chē)上表面與半圓軌道最低點(diǎn)P的切線(xiàn)相平．現(xiàn)有一質(zhì)量m=2kg，大小不計(jì)的滑塊以v0=6m/s的初速度滑上小車(chē)左端，帶動(dòng)小車(chē)向右運(yùn)動(dòng)．已知小車(chē)與墻壁碰撞前小車(chē)和滑塊已經(jīng)共速，小車(chē)與墻壁碰撞時(shí)即被粘在墻壁上，滑塊與小車(chē)表面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2，g取10m/13.核電站正常工作時(shí)，使液態(tài)金屬鈉在核反應(yīng)堆內(nèi)外循環(huán)流動(dòng)，可把核裂變釋放的能量傳輸出去，用于發(fā)電。某校綜合實(shí)踐小組設(shè)計(jì)了一個(gè)項(xiàng)目：通過(guò)安培力驅(qū)動(dòng)輸送液態(tài)鈉的裝置。如圖所示是輸送液態(tài)鈉的絕緣管道，液態(tài)鈉的電阻率為ρ(不計(jì)溫度、壓力對(duì)電阻率的影響)，正方形管道截面的邊長(zhǎng)為a，在輸送管道上有驅(qū)動(dòng)模塊和測(cè)量模塊。驅(qū)動(dòng)模塊：在管道上長(zhǎng)為L(zhǎng)的部分施加垂直于管道、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在管道的上下兩側(cè)分別安裝電極，并通以大小為I的電流。測(cè)量模塊：在管道的上下兩端安裝電極M、N，M、N兩極連接由電壓表(圖中未畫(huà)出)改裝的流量計(jì)(單位時(shí)間通過(guò)管道橫截面的液體體積叫做流量)，施加垂直于管道、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。當(dāng)裝置工作時(shí)，液態(tài)鈉充滿(mǎn)管道并沿管道勻速流動(dòng)。

(1)關(guān)于測(cè)量模塊

①比較M和N端電勢(shì)的高低。

②推導(dǎo)流量Q和M、N兩端電壓U的關(guān)系式。

(2)關(guān)于驅(qū)動(dòng)模塊

①求由安培力產(chǎn)生的壓強(qiáng)p。

②當(dāng)流量計(jì)示數(shù)為Q時(shí)，求驅(qū)動(dòng)模塊需要輸入的電功率

答案和解析1.C

【解析】A.設(shè)入射角為α，折射角為β，由圖乙可知，a光和b光入射角相同，a光折射角大于b光折射角，根據(jù)光的折射定律n=sinαsinβ可知，a光折射率小于b光折射率，故A錯(cuò)誤；

B.b光折射率大，根據(jù)公式n=cv可知a光在冰晶中的傳播速度大，故B錯(cuò)誤；

C.根據(jù)臨界角公式sinC=1n，因?yàn)閎光折射率大，所以a光的臨界角大于b光的臨界角，故C正確；

D.由于a光折射率小于b光折射率，因此a光頻率小于b光頻率，根據(jù)c=λf可知a光的波長(zhǎng)大于【解析】小蟲(chóng)緩慢上爬，可以認(rèn)為小蟲(chóng)處于平衡狀態(tài)，則合力始終為零，小蟲(chóng)達(dá)到重力沿碗向下的分力與最大靜摩擦力相等時(shí)，即達(dá)到最高位置，如圖所示：

根據(jù)共點(diǎn)力平衡有：mgsinθ=f=32mg

解得：θ=60°

則最大高度：hmax3.B

【解析】A.鵲橋二號(hào)進(jìn)入環(huán)月軌道與月球一起繞地球運(yùn)動(dòng)，則離開(kāi)火箭時(shí)速度大于地球的第一宇宙速度，故A錯(cuò)誤；

B.根據(jù)開(kāi)普勒第三定律r3T2=k，可知在捕獲軌道運(yùn)行的周期大于環(huán)月橢圓軌道的周期，即24小時(shí)，故B正確；

C.從高軌道到低軌道需要減速做近心運(yùn)動(dòng)，所以在捕獲軌道上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)，需要點(diǎn)火減速，才可能進(jìn)入環(huán)月軌道，故C錯(cuò)誤；

D.根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力有

GMmr2=ma

解得

a=GMr2

則經(jīng)過(guò)【解析】A、由E-x圖像可知，在x軸上的P點(diǎn)對(duì)應(yīng)x2點(diǎn)，在P點(diǎn)的左側(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度為正值，說(shuō)明場(chǎng)強(qiáng)方向沿x軸正方向。在P點(diǎn)的右側(cè)為電場(chǎng)強(qiáng)度負(fù)值，場(chǎng)強(qiáng)方向沿x軸負(fù)方向，可知A、B帶等量負(fù)電，故A錯(cuò)誤；

BC、電荷量為q的正點(diǎn)電荷從O點(diǎn)到P點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小；從P點(diǎn)沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，所以點(diǎn)電荷q在x1處電勢(shì)能不是最大，點(diǎn)電荷q在x2處動(dòng)能最大，故BC錯(cuò)誤；

D、由對(duì)稱(chēng)性可知，點(diǎn)電荷q沿x軸正方向最遠(yuǎn)能到達(dá)O點(diǎn)關(guān)于P點(diǎn)的對(duì)稱(chēng)點(diǎn)O'點(diǎn)位置，所以點(diǎn)電荷q沿x軸正向運(yùn)動(dòng)的最遠(yuǎn)距離為2x2，故D正確?！窘馕觥緼、設(shè)阻力大小為f=60N，0～3s內(nèi)牽引力的大小為F1。此時(shí)間內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)的加速度大小為：a1=ΔvΔt=33m/s2=1m/s2

根據(jù)牛頓第二定律得：F1-f=ma1，解得：F1=100N，故A錯(cuò)誤；

B、3s末汽車(chē)的速度大小為v1=3m/s，此時(shí)汽車(chē)的功率達(dá)到額定功率，則電動(dòng)汽車(chē)的額定功率為：P【解析】A、交流電表測(cè)量的是有效值，燈泡L恰好正常發(fā)光，其電壓為UL=12V，功率為PL=3.6W，則電流表的示數(shù)為I=PLUL=3.612A=0.3A，故A正確；

B、設(shè)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em，則Em=NBSω=2πnNBS，電壓表的示數(shù)為U=Em2-Ir，解得U=15V，故【解析】A.由題意可知，當(dāng)速度方向與OC夾角為30°，粒子恰好經(jīng)過(guò)C點(diǎn)，當(dāng)速度方向與OC夾角滿(mǎn)足30°≤α≤90°，粒子到達(dá)CD屏，所以CD屏上接收粒子數(shù)為N3，故A錯(cuò)誤；

B.由題意可知

v=qBdm

且

R=mvqB

當(dāng)速度垂直于AC邊界射入時(shí)，恰好經(jīng)過(guò)D點(diǎn)，則DE屏上接收粒子數(shù)為N2，故B正確；

C.當(dāng)射入點(diǎn)O與射到DE屏上的點(diǎn)的連線(xiàn)與AC邊垂直時(shí)，此粒子即為最先到達(dá)DE屏的粒子，運(yùn)動(dòng)時(shí)間

t=T6=πm3qB

8.AC

【解析】A.當(dāng)滑塊在O點(diǎn)左側(cè)位置坐標(biāo)為x時(shí)，彈簧壓縮量為x，設(shè)滑塊的質(zhì)量為m，彈簧的勁度系數(shù)為k，滑塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，由牛頓第二定律，有-kx-μmg=ma

得a=-kmx-μg

當(dāng)滑塊在O點(diǎn)右側(cè)時(shí)，有-μmg=ma

得a=-μga-x圖像為兩段直線(xiàn)，故A正確。

B.取一段位移微元Δx，可認(rèn)為滑塊的加速度不變，設(shè)為a，速度為v，有ΔpΔx=mΔvΔx=maΔtΔx=mav

設(shè)滑塊運(yùn)動(dòng)到N處時(shí)彈簧彈力等于摩擦力，加速度為0，由P到N，加速度逐漸減小，速度逐漸增大，av逐漸減小，p-x圖線(xiàn)的斜率逐漸減??；到N處時(shí)p-x圖線(xiàn)的斜率減為0；由N到O，加速度反向逐漸增大，速度逐漸減小，av絕對(duì)值逐漸增大，p-x圖線(xiàn)的斜率絕對(duì)值逐漸增大；由O到Q，加速度不變，速度逐漸減小，av絕對(duì)值逐漸增大，p-x圖線(xiàn)的斜率絕對(duì)值逐漸增大，p-x圖像O點(diǎn)右側(cè)不可能為傾斜的直線(xiàn)，故B錯(cuò)誤。

C.滑塊移動(dòng)位移微元Δx，由動(dòng)能定理有

F合Δx=ΔE【解析】(1)向心力大小與質(zhì)量m、半徑r、線(xiàn)速度v三個(gè)物理量有關(guān)，探究向心力與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，需要控制半徑和線(xiàn)速度兩個(gè)變量保持不變。

(2)根據(jù)線(xiàn)速度與周期的關(guān)系可知v=2πrT。

(3)根據(jù)向心力公式F=mv2r，可知F-v2的斜率k=mr10.1b

kb

小于

【解析】(1)由閉合電路的歐姆定律得：E=U+Ir=U+URr

整理得：1U=rE×1R+1E

由圖示1U-1R圖像可知，圖像的縱軸截距b=1E，圖像的斜率k=rE

解得，電源的電動(dòng)勢(shì)：E=1b，內(nèi)阻：r=kb

(2)電壓表與電源并聯(lián)，電壓表測(cè)并聯(lián)電壓，由等效關(guān)系可知，測(cè)定的電源實(shí)際是電源與電壓表并聯(lián)組成的等效電源，因此電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻的測(cè)量值都小于電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻的真實(shí)值。

故答案為：(1)1b；kb；(2)小于；小于。

11.【解析】(1)金屬棒在3s末的速度大小為：v=at，代入數(shù)據(jù)解得：v=6m/s

則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：E=BLv=0.5×0.6×6V=1.8V

電流大小為：I=ER+r=1.80.8+0.1A=2A

則安培力大小為：F12.【解析】(1)根據(jù)牛頓第二定律：對(duì)滑塊有：μmg=ma1，

對(duì)小車(chē)有：μmg=Ma2，

當(dāng)滑塊相對(duì)小車(chē)靜止時(shí)，兩者速度相等，即v0-a1t=a2t，

由以上各式解得t=1s，此時(shí)小車(chē)的速度為v2=a2t=4m/s；

(2)滑塊的位移x1=v0t-12a1t2，

小車(chē)的位移x2=12a2t2

兩者共速