湖南省雅礼中学2024-2025学年高三（上）期末考试物理试卷

这是一份湖南省雅礼中学2024-2025学年高三（上）期末考试物理试卷，共12页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.(2025·湖南省长沙市·期末考试)小孩在果园里，摇动细高的果树的树干，想把果子摇下来，下列说法正确的是( )
A. 小孩用相同的频率摇不同的树干，树干的振动频率一定不同
B. 小孩用相同的频率摇不同的树干，树干的振动频率一定相同
C. 对同一棵树，小孩摇动的频率增大，树干振动的幅度一定增大
D. 对同一棵树，小孩摇动的频率减小，树干振动的幅度一定增大
2.(2025·湖南省长沙市·期末考试)大量处于某激发态的氢原子，在向低能级跃迁时辐射的光子中，光子能量最大为-89E1。已知氢原子第n能级的能量为En=E1n2，则辐射光子的最小能量与该激发态的氢原子的电离能之比为( )
A. 5:4B. 3:4C. 4:3D. 4:5
3.(2025·湖南省长沙市·期末考试)农田、园林的喷灌装置能够旋转喷水，某喷口在旋转180∘过程中，前后两次喷出的水流轨迹如图所示，已知两股水流轨迹的最高点等高，O点为喷口在水平地面上的投影，落点A、B到O点的距离之比为3:1，忽略空气阻力，则( )
A. 水流1从喷口喷出到落地用时比水流2要长
B. 水流1和水流2在最高点的速度大小之比为3: 1
C. 水流1和水流2从喷出到落地的平均速度之比为3: 1
D. 相同高度处水流1的流量比水流2的流量小
4.(2025·湖南省长沙市·期末考试)如下图所示，A、B、C三点把等量异种点电荷P、Q的连线平均分成了四份，过C点作两点电荷连线的垂线CD，有DC=AC。把另一个带正电的点电荷M沿连线由A点移动至C点，再沿垂线由C点移动至D点，移动过程中点电荷M的速率不变。不考虑点电荷M对空间电场的影响，下列说法正确的是 ( )
A. B、D两点的电场强度大小为EBφ2>φ3>φ4
D. 每个光电倍增管都适用于检测各种频率的光
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
7.(2025·湖南省长沙市·期末考试)“神十四”航天员进行约5.5小时的出舱活动并圆满完成既定任务后，安全返回空间站问天实验舱如图甲所示。已知地球半径R=6400km，地球表面重力加速度g0，在离地面高度h=400km的轨道上，问天实验舱绕地球做匀速圆周运动，所处的位置重力加速度为g'。假设航天员在问天实验舱的桌面上放置如图乙中的实验装置，不可伸缩的轻绳长为L，轻绳一端绑一个质量为m的小球，另一端绑在支架O点，在离桌面最近的A点位置给小球一个垂直于OA的初速度v，小球沿乙图虚线轨迹做圆周运动，其中B为最高点，下列说法正确的是( )
A. g':g0=256:289
B. 小球经过A点时，轻绳的张力大小为mg'+mv2L
C. 小球从A点圆周运动到B点过程中，克服重力做功为mg'L
D. 小球运动过程中，轻绳的拉力提供小球做圆周运动的向心力
8.(2025·湖南省长沙市·期末考试)如图所示是一种脉冲激光展宽器的截面图，其构造为四个相同的顶角为θ的直角三棱镜，对称放置在空气中。一细束脉冲激光垂直第一个棱镜左侧面入射，经过前两个棱镜后分为平行的光束，再经过后两个棱镜重新合成为一束，此时不同频率的光前后分开，完成脉冲展宽。已知相邻两棱镜斜面间的距离d=100.0m，脉冲激光中包含频率不同的光1和2，它们在棱镜中的折射率分别为n1= 2和n2= 314。取sin37∘=35，cs37∘=45，5 7=1.890，则( )
A. 光1和2通过相同的双缝干涉装置后2对应条纹间距更大
B. 为使光1和2都能从左侧第一个棱镜斜面射出，需θ>45∘
C. 减小d后光1和2通过整个展宽器过程中在空气中的路程差不变
D. 若θ=37∘则光1和2通过整个展宽器过程中在空气中的路程差约为14.4mm
9.(2025·湖南省长沙市·期末考试)图甲所示的装置是斯特林发电机，其工作原理图可以简化为图乙。已知矩形导线框的匝数为N，面积为S，处在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，矩形导线框以角速度ω绕垂直磁场方向的轴OO'匀速转动，线框与理想变压器原线圈相连。理想变压器原、副线圈的匝数比为1:4，图示时刻线框平面与磁感线垂直并以此时刻为计时起点，R1为定值电阻，R为滑动变阻器，交流电压表V1、V2均视为理想电表，不计线框的电阻。下列说法正确的是( )
A. 线框从图示位置开始转过180∘的过程中，产生的平均电动势为2NBSωπ
B. 滑动变阻器的滑片向c端滑动的过程中，R1的发热功率减小
C. 滑动变阻器的滑片向d端滑动的过程中，电压表V2的示数始终为2NBSω
D. 线框从图示位置开始转过90∘时，电压表V1的示数为NBSω 2
10.(2025·湖南省长沙市·期末考试)如图所示，轻弹簧上端固定，下端连接质量为m的小球，小球静止在光滑固定斜面上。给小球一个沿斜面向下的初速度，小球便沿斜面往复运动，空气阻力可忽略，弹簧始终在弹性限度内。取平衡位置O处为原点，沿斜面向下为正方向，建立坐标系，记小球振动过程中位置坐标为x。规定O处重力势能为零，A表示小球离开平衡位置的最大距离。图中可能正确反映该小球运动过程中的速度v、加速度a、动能Ek以及重力势能Ep随x的变化关系的是( )
A. B.
C. D.
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.(2025·湖南省长沙市·期末考试)某实验小组利用如图甲装置探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系。图中直径为D的水平圆盘可绕竖直中心轴转动，盘边缘侧面上有很小一段涂有很薄的反光材料。当圆盘转到某一位置时，接收器可以接收到反光涂层所反射的激光束，并将所收到的光信号转变成电信号，在示波器显示屏上显示出来，从而记录反光时间Δt。长为L的细线一端连接小滑块，另一端连到固定在转轴上的力传感器上，连接到计算机上的传感器能显示细线的拉力F，用游标卡尺测量反光材料的长度Δd。实验小组采取了下列实验步骤：
(1)为了探究向心力与角速度的关系，需要控制滑块质量和旋转半径保持不变，某次记录的反光时间为Δt，则角速度ω= ;
(2)以F为纵坐标，以1(Δt)2为横坐标，可在坐标纸中描出数据点作一条如图乙所示的直线，图线的斜率为k，则滑块的质量为 (结果用字母k、L、Δd、D表示);图线不过坐标原点的原因是 。
12.(2025·湖南省长沙市·期末考试)某简易多用电表的电路图如图(a)所示，虚线方框内为换挡开关，A和B分别为两表笔。该多用电表有6个挡位，分别为直流电压1V挡和5V挡，直流电流1mA和2.5mA挡，两个欧姆挡。
(1)测量时，若开关S是与“1”相连的，则此时多用电表的挡位为 挡(填题干中所给6个挡位中的一个)。
(2)如果要用多用电表欧姆挡测量某个定值电阻的阻值，下面是操作步骤，请将合适的内容填在横线上：
①旋动 (填“欧姆调零旋钮”或“指针定位螺丝”)，使指针对准电流挡的“0”刻度;
②将选择开关K旋转到欧姆挡“x10”的位置;
③将红、黑表笔短接，旋动 (填“欧姆调零旋钮”或“指针定位螺丝”)，使指针对准欧姆挡的0刻度线;
④将两表笔分别与待测电阻相接，多用电表的示数如图(b)所示，则待测电阻的阻值为 Ω。
(3)若欧姆表内使用的是一节旧电池(电动势为1.5V，内阻较大)，测得该电阻的阻值为R;然后更换一节新电池(电动势为1.5V，内阻较小)，测得该电阻的阻值为R'，实验过程中其他操作均正确，则R R'(填“大于”“小于”或“等于”)。
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.(2025·湖南省长沙市·期末考试)如图，两端开口、下端连通的导热汽缸，用两个绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时，左端活塞在位置M，右端活塞通过外力控制保持位置不变，左、右两端活塞距离汽缸底部高度分别为h、45h，系统处于平衡状态。已知左、右两端活塞质量分别为4m、m，横面积分别为2S、S，环境温度始终保持不变，重力加速度为g、大气压强恒为mgS。两活塞与汽缸壁间无摩擦，下端连通处的气体体积忽略不计。现向左端活塞上缓慢加细沙，使其下降至与右端活塞等高的位置N。
(1)求所加细沙的质量。
(2)若用外力竖直向下缓慢推右端活塞，使左端活塞恰好回到位置M，求此过程外力做的功。
14.(2025·湖南省长沙市·期末考试)如图所示，倾角θ=37∘的斜面AB与长度为L=0.6m的水平面BC在B点衔接，衔接点平滑，质量为m=1kg的可视为质点的滑块Q静置在水平面的右端C。可视为质点的滑块P自斜面上高h=0.3m处静止释放，与滑块Q发生弹性碰撞后，滑块Q在C点立即进入光滑竖直半圆轨道DE的内侧(CD间隙不计)，D为圆的最高点，圆半径记为R。滑块Q经圆弧后在E点水平抛出，最终落于水平地面FG上，水平面FG与BC的高度差为H=1.2m。已知滑块P与AB面和BC面的动摩擦因数都为μ=0.1。
(1)若滑块P的质量为m=1kg，半圆轨道DE的半径R可调，半圆轨道能承受的滑块的压力不能超过70N，要保证滑块Q能经圆周运动顺利经过E点。
①求滑块Q进入D点时的速度vD。
②求半圆轨道的半径R的取值范围。
③求滑块θ离开E后落在FG面上的最大射程。
(2)若半圆轨道DE的半径为R=0.4m，滑块P的质量可调，求滑块Q进入D点时对D的压力大小的范围。
15.(2025·湖南省长沙市·期末考试)图甲为某种发电装置，轻质钕磁铁固定在带状薄膜上，上下各固定一个完全相同的线圈。两线圈与磁铁共轴，以薄膜平衡位置为原点O建立竖直向上x轴，线圈中心与磁铁相距均为x0，当周期性外力作用时，薄膜带动磁铁在竖直方向上下振动，振幅为A。已知线圈的匝数为n、横截面积为S、磁铁中轴线上各点磁感应强度B的大小与该点到磁铁中心距离x的关系如图乙所示，忽略线圈长度，线圈内各处磁感应强度的竖直分量近似等于线圈中心位置的磁感应强度大小，不计线圈电阻和自感互感的影响，电路连接如图丙所示。定值电阻R=5Ω，电容器的电容C=0.2F，足够长的光滑平行金属导轨AG、BH固定于水平面内，相距为L=2m，处于竖直向下、大小为B4=1T的匀强磁场中，轨道在C、D处各被一小段正对的绝缘材料隔开，质量为ma=1kg的金属棒a静置于导轨AB处，质量为mb=3kg的金属棒b紧贴CD右侧放置，质量为mc=1kg的金属棒c静置于b棒右侧s0=2m的EF处。a、b棒的接入电阻相同，Ra=Rb=2Ω，c棒的接入电阻Rc=4Ω，所有导轨的电阻均不计。初始时单刀双掷开关S与触点“1”闭合。
(1)若磁铁从O点运动到最高点历时Δt，判断此过程流过电阻R中电流方向及流过R的电荷量;
(2)磁铁上升过程某时刻，电容器带电荷量Q1=2C时，将开关S拨到触点“2”。当金属棒a运动至CD时电容器的电压U=6V，此时a、b两棒相碰结合为一个“双棒”整体，最终各棒运动达到稳定状态，求最终“双棒”整体与c棒的距离以及从a、b棒碰后到各棒稳定的过程中a棒中产生的焦耳热;
(3)图乙中B与x关系式满足B=kx(其中k为未知常数)，图中B1、B2、B3为已知量，写出磁铁以速率v0向上经平衡位置时，电阻R的电功率表达式。
1.B
2.A
3.B
4.D
5.C
6.B
7.AD
8.AD
9.ABD
10.BC
11.(1)2ΔdDΔt；(2)kD24L(Δd)2；滑块与圆盘间存在摩擦力。
指针定位螺丝
欧姆调零旋钮
220
等于

13.解：(1)研究左端活塞受力，初始时，4mg+p0⋅2S=p1⋅2S
加细沙后，(4m+m0)g+p0⋅2S=p2⋅2S
研究理想气体，初始时，V1=h⋅2S+45h⋅S
加细沙后，V2=45h⋅2S+45h⋅S
根据理想气体状态方程，p1⋅V1=p2⋅V2
联立解得，m0=m
(2)加细沙后，用外力缓慢推活塞过程，气体压强保持p2不变，则气体体积V2不变。
设左端活塞恰好回到位置M时，右端活塞距离汽缸底部的高度为h'。
研究右端活塞，mg+p0⋅S+F=p2⋅S
研究气体，V2=45h⋅2S+45h⋅S=h⋅2S+h'⋅S
此过程外力F做的功，W=F⋅(45h-h')
联立解得，W=35mgh

14.解：(1) ①滑块P从静止到C点，根据动能定理有，mgh-μmghtan37∘-μmgL=12mvC2
解得vC=2m/s
滑块P与滑块Q碰撞时动量守恒，有mvC=mvC'+mvD
又因为是弹性碰撞，则能量守恒12mvC2=12mvC'2+12mvD2
解得vD=2m/s
②在D点能够做圆周运动，根据牛顿第二定律可知，mg≤mvD2R
解得R≤0.4m
D点到E点的过程，根据能量守恒定律有，12mvE2-12mvD2=2mgR
在E点，根据牛顿第二定律有FN-mg=mvE2R
且FN≤70N
联立得R≥0.2m
所以R的取值范围0.2m≤R≤0.4m
③自E点作平抛运动，则射程为x=vEt，H-2R=12gt2
将 ②中vE代入得，x= (vD2+4gR)2(H-2R)g
当R=0.25m时，解得，xmax=1.4m
(2)由动能定理有，m1gh-μm1ghtan37∘-μm1gL=12mvC2
解得，vC=2m/s
滑块P与滑块Q碰撞时动量守恒，则m1vC=m1v1+mv2
又因为是弹性碰撞，根据能量守恒定律有，12m1vC2=12m1v12+12mv22
解得v2=2m1m1+mvC
即v2=21+mm1vC
则0