河北省唐山市2024-2025学年高三上学期1月期末物理试卷（解析版）

这是一份河北省唐山市2024-2025学年高三上学期1月期末物理试卷（解析版），共18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. 经过6次衰变和4次衰变后变成一种稳定的元素。这种元素的质量数和原子序数分别是（ ）
A. 208，82B. 208，74C. 204，82D. 204，74
【答案】A
【解析】设衰变后的元素为M，质量数为y，核电荷数为x衰变方程为
则质量数
解得
核电荷数
解得
故选A。
2. 地球的公转轨道近似为圆，哈雷彗星的运行轨道则是一个非常扁的椭圆，如图所示。天文学家哈雷成功预言了哈雷彗星的回归，在近日点哈雷彗星与太阳的间距和日、地间距可认为相等。则下列说法正确的是（ ）
A. 在近日点时哈雷彗星运行速度小于地球运行速度
B. 近日点时哈雷彗星运行速度大于地球运行速度
C. 在近日点时哈雷彗星运行加速度大于地球运行加速度
D. 在近日点时哈雷彗星运行加速度小于地球运行加速度
【答案】B
【解析】AB．在近日点，哈雷彗星与太阳的间距和日、地间距相等，地球做匀速圆周运动，而哈雷彗星此时做离心运动，说明其运动速度更大，故A错误，B正确；
CD．根据牛顿第二定律
可得
在近日点时，两者和太阳的距离相等，则加速度相等，故CD错误。
故选B。
3. 如图所示，两波源分别位于x1=-0.7m和x2=0.9m处，产生沿x轴正方向和负方向传播的两列简谐横波。两列简谐波的波速均为0.1m/s。t=0时刻，两列波刚好传到x3=-0.3m、x4=0.3m处。若两波源一直振动，下列说法正确的是（ ）
A. 沿x轴正向传播的简谐波周期为2s
B. 两列波相遇后会发生干涉现象
C. t=6s时，x=0处的质点位移为0.5cm
D. t=6s时，x=0处的质点振动方向向上
【答案】C
【解析】A．沿x轴正向传播的简谐波波长为
周期为
故A错误；
B．沿x轴负向传播的简谐波波长
周期
两列波周期和频率不同，相遇后不会发生干涉现象，故B错误；
C．t=6s时，简谐波传播距离
沿x轴正向传播的简谐波在x=0处的质点位移为
沿x轴正向传播的简谐波在x=0处的质点位移为
x=0处的质点实际位移为0.5cm，故C正确；
D．t=6s时，沿x轴正向传播的简谐波在x=0处的质点的速度为0，沿x轴负向传播的简谐波在x=0处的质点的速度最大且由平衡位置向下运动，故t=6s时，x=0处的质点振动方向向下，故D错误。故选C。
4. 空间存在垂直纸面向外的匀强磁场（未画出），A、B、C、D、E为磁场中的五个点，，C为BD中点，AB平行于DE，如图所示。一束带正电的同种粒子垂直AB由A点沿纸面向上射入磁场，各粒子速度大小不同，经过一段时间后第一次到达虚线位置。用、、、分别表示第一次到达B、C、D、E四点的粒子所经历的时间，下列说法正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】粒子通过B、C、D、E各点的轨迹如图
由几何关系可知：从A到B，粒子运动轨迹对应的圆心角为；从A到C和A到E，粒子运动轨迹对应的圆心角小于，且相等；A到D，粒子运动轨迹对应的圆心角最小；带电粒子垂直进入匀强磁场后做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，即
则
运动周期
周期与速度无关，是粒子从A点沿纸面向上射入磁场，运动轨迹对应的圆心角越大，运动时间越长；所以
故选B。
5. 甲、乙同学在操场上做游戏。游戏前，甲同学位于直线MN上的A点，乙同学位于B点，A、B两点连线与直线MN的夹角为30°。游戏开始时甲、乙两同学同时开始做匀速直线运动，速度大小分别为2 m/s和1.4 m/s，甲同学沿MN运动，乙同学速度方向任意。若甲、乙两同学在直线MN上相遇且经历时间最短，则乙同学速度方向与直线MN夹角约为（ ）
A. 30°B. 45°C. 75°D. 90°
【答案】C
【解析】设乙同学速度方向与直线MN夹角θ，B点到MN距离为d，垂直MN方向，有
沿MN方向
代入数据可得
故乙同学速度方向与直线MN夹角θ约为75°。故选C。
6. 如图所示，某同学在乒乓球台前练习发球。第一次发球时，该同学将乒乓球从A点垂直球网以速度v1水平击出，乒乓球在球台上第一个落点为B点；第二次练习时将乒乓球从A点垂直球网以速度v2水平击出，乒乓球在球台上第三个落点为B点。已知乒乓球与球台碰撞时没有机械能损失，水平方向速度保持不变，竖直方向速度反向，乒乓球在运动过程中与球网没有接触。则两次发球的速度v1和v2的比值为（ ）
A. 2:1B. 3:1C. 4:1D. 5:1
【答案】D
【解析】根据对称性可知，乒乓球反弹后上升高度与A点等高，根据可逆思维可知，两次过程中乒乓球运动时间之比
而两次水平方向分速度不变，且水平均做匀速直线运动，由
可知，x相同，则两次发球速度之比为
故选D。
7. 如图，理想变压器的原、副线圈匝数比为5:2，在副线圈两端连接发光二极管，当正向电压大于1V时二极管才能发光，反向电压时二极管不发光。不发光的时间间隔小于0.04s时，人眼无法区分，感觉发光是连续的。现将一峰值为5V的正弦交流电接入原线圈，人眼刚好感觉发光是连续的，则此正弦交流电的频率约为（ ）
A. 7.0HzB. 13HzC. 17HzD. 25Hz
【答案】C
【解析】根据
可得副线圈两端电压的峰值为2V，当正向电压大于1V时二极管才能发光，正向电压小于1V或反向电压时二极管不发光，在一个正弦周期内T，不发光的时间间隔为
解得
所以
故选C。
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8. 一定质量的理想气体由状态A变为状态B的V − T图像如图所示，已知气体在状态A时的压强是1.5 × 105 Pa。根据上述信息，下列说法正确的是（ ）
A. 气体在状态A时的温度是200 K
B. 气体在状态B时的压强是2.25 × 105 Pa
C. 气体由状态A到状态B的过程中从外界吸收热量
D. 气体由状态A到状态B的过程中向外界放出热量
【答案】AC
【解析】AB．从A到B过程中，气体的体积与热力学温度成正比，所以气体发生等压变化，压强保持不变，即
根据盖—吕萨克定律
代入数据解得
故A正确，B错误；
CD．从状态A到状态B的过程中，压强不变，温度升高，内能变大，体积变大，气体对外做功，根据热力学第一定律
可知气体从外界吸收热量，故C正确，D错误。
故选AC。
9. 如图，一电阻不计的U形导轨固定在水平面上，匀强磁场垂直导轨平面竖直向上，一粗细均匀的光滑金属杆垂直放在导轨上，始终与导轨接触良好。现使金属杆以初速度向右运动，在轨道上滑行的最大距离为 x，金属杆始终与导轨垂直。若改变金属杆的初速度、横截面积S和U形导轨的宽度L时，仍能保证金属杆滑行的最大距离为x的是（ ）
A. 保持L不变，增大，S增大B. 保持S不变，增大，L增大
C. 保持S不变，不变，L增大D. 保持L不变，不变，S增大
【答案】CD
【解析】设金属棒材料密度为，质量金属棒的质量为
设金属棒的电阻率为，则金属棒的电阻为
金属杆速度由初速度减小到0，根据动量定理可得
又
则有
联立可得
由此可知，材料不变，磁场不变，最大距离x只与有关。故选CD
10. 梯子是生产、生活中常用的登高工具。将梯子靠在光滑的竖直墙壁上，爬梯子的人可视为质点，梯子的重心位于其几何中心，如图所示。梯子与地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，某时刻人正好位于梯子的重心处静止不动，梯子与竖直墙壁之间的夹角为37°。已知sin37° = 0.6，cs37° = 0.8。下列说法正确的是（ ）
A. 地面对梯子的支持力等于人与梯子的重力之和
B. 梯子与地面的动摩擦因数μ ≥ 0.375
C. 人缓慢向上爬行，梯子与地面可能发生相对滑动
D. 人缓慢向下爬行，梯子与地面可能发生相对滑动
【答案】ABC
【解析】A．选取人和梯子整体分析，做出受力分析图如下
根据平衡可知地面对梯子的支持力F1等于人与梯子的重力之和mg，墙壁向左的弹力F2等于地面的摩擦力f，故A正确；
B．选取A点为支点，根据杠杆的平衡条件
其中B为AC的中点，则可得
则
故B正确；
CD．人缓慢向上爬行，则重心上移，①式中AB变大，则F2变大，若F2大于地面的最大静摩擦力，梯子与地面会发生相对滑动，故C正确，D错误。
故选ABC。
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11. 为探究两钢球碰撞过程中系统动量与机械能是否守恒，设计实验如下，如图所示，一截面为圆弧的长凹槽固定于水平桌面上，凹槽左侧放置质量为的铝球A，右侧放置质量为的钢球B，球B通过轻绳悬挂于O点，两球直径均为（d远小于细绳长度），球心与光电门光源等高。开始时， A、B两球均静止， B球与凹槽接触但无挤压。使A球以某一初速度向右运动，经过光电门后，与B球发生正碰。碰后A球反向弹回，再次经过光电门，从凹槽左端离开，光电门记录的两次挡光时间分别为、球向右摆动，测得细绳长L，最大摆角为。
（1）若两球碰撞过程中系统动量守恒，则应满足的关系式为________（用题中所给字母表示）；
（2）若两球碰撞过程中系统动量、机械能都守恒，则应满足的关系式为________（用、、、表示）；
（3）反复实验发现：碰后的系统机械能比碰前的少一些，原因是________；若发现碰后的系统动量比碰前的多一些，原因是________。
A．测量钢球B的摆角偏大
B．圆弧凹槽存在摩擦
C．两钢球碰撞过程中发生的形变没能完全恢复
【答案】（1）
（2）
（3）BC AB
【解析】【小问1详解】
由题意，若两球碰撞过程中系统动量守恒，有
其中
可得应满足的关系式为
【小问2详解】
若两球碰撞过程中系统动量、机械能都守恒
可得
代入和，可得
【小问3详解】
[1]若碰后的系统机械能比碰前的少一些。
A．测量钢球B的摆角偏大，碰后速度偏大，碰后机械能偏大，故A不正确；
B．圆弧凹槽存在摩擦，A球碰后速度偏小，机械能变小，故B正确；
C．碰撞过程中发生的形变没能完全恢复，系统有机械能损失，故C正确；故选BC。
[2]若发现碰后的系统动量比碰前的多一些。
A．测量钢球B的摆角偏大，碰后速度偏大，碰后动量偏大，故A正确；
B．圆弧凹槽存在摩擦，A碰前动量偏小，有可能碰后动量偏大，故B正确；
C．碰撞过程中发生的形变没能完全恢复，不影响动量守恒，故C错误。故选AB。
12. 某位同学家里装修，购买了5盘铝线，每盘标注长为100 m、横截面积为2 mm2，该同学为了检测铝线的横截面积和长度是否与标注一样，准备了如下器材：
滑动变阻器R；
电阻箱R1和R2（最大阻值均为999.9 Ω）
定值电阻R3（R3 = 10 Ω）
灵敏电流表G；
电池组E（电动势约9 V）；
开关S和S0，导线若干。
该同学的检测过程如下：
（1）通过资料查询到铝的电阻率为2.9 × 10−8 Ω·m；
（2）选择铝线不同位置剥去绝缘皮后，使用螺旋测微器测量铝线直径。某次测量读数如图1所示，则铝线的直径为__________mm；
（3）将5盘铝线串联，按图2所示连接电路，Rx表示铝线的总电阻；
（4）闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应滑到__________（填“左”或“右”）端；
（5）闭合开关S及S0，调节电阻箱R1和R2，当R1和R2的阻值分别为7.8 Ω和5.7 Ω时，电流表的示数恰好为零，Rx值的表达式为__________（用R1、R2、R3表示）；用该同学按测得的铝线直径计算，发现铝线粗细符合其标注规格。按标注规格2 mm2计算，每盘铝线实际长度为__________m（保留一位小数）。
【答案】（2）1.595（1.594 ~ 1.597） （4）右 （5） 100.8
【解析】（2）螺旋测微器的读数为
（4）为保证电路安全，闭合开关前，滑动变阻器的阻值应该调节到最大，故滑片滑到右端。
[3]电流表示数为零时，表明达到了电桥平衡，此时有
解得
（5）根据电阻定律
代入数据解得
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13. 如图，一个储油桶的底面直径与高均为d。当桶内没油时，从某点A恰好能看到桶侧面的E点，当桶中装满油时，仍沿AE方向看去，恰好看到桶底边缘的B点，已知B、E两点相距，光在真空中传播的速度为c，不考虑桶壁的反射，求：
（1）油的折射率；
（2）B点发出的光在油中传播的最长时间。
【答案】（1）
（2）
【解析】【小问1详解】
光路图如图所示
由光的折射定律可知
解得折射率
【小问2详解】
设从B点发出的光在油中运动的最大位移为L，则
光在油中的传播速度为v，则
光在油中传播最长时间为t，则
代入数据解得
14. 如图为真空中平面直角坐标系xOy，y轴右侧存在沿y轴正向的匀强电场（图中未画出）和垂直平面向外的匀强磁场B1，y轴左侧存在沿x轴正向的匀强电场，第二象限内还存在垂直平面向里的匀强磁场B2。一带电微粒从x轴上的A点飞入第二象限，恰好做直线运动，到达y轴的C点后做匀速圆周运动，到达y轴上的D点（图中未画出），最终从D点恰能回到A点，已知OA=OC=L，重力加速度为g。求：
（1）微粒从A点飞入时的速度；
（2）B1与B2的比值。
【答案】（1）
（2）2
【解析】【小问1详解】
微粒在第二象限内做直线运动，取速度大小为v，重力与电场力均为恒力，洛伦兹力也应该为恒力，速度大小不变，微粒在一四象限运动时，电场力向上，与重力平衡，洛伦兹力充当向心力，微粒做匀速圆周运动，速度v大小也不变，在第三象限内运动时，只受电场力和重力，合力沿AD方向，且AD与x轴正方向夹角为45°，取AD长度为d，则
解得微粒从A点飞入的速度为
【小问2详解】
如图所示
对微粒受力分析，有
在一四象限内运动时，取半径为r，有
根据洛伦兹力提供向心力有
解得
15. 如图所示，质量为m1 = 2 kg的物体A静止在水平地面上，水平放置的轻质弹簧左端固定在竖直墙壁上，右端与 A连接，弹簧恰好处于原长。质量为m2 = 1 kg的物体B沿水平地面向左运动，以速度v0与A发生碰撞，碰后瞬间二者获得共同速度但不粘连。 A、B向左运动距离为x1 = 0.75 m时弹簧被压缩到最短。已知弹簧的劲度系数k = 20 N/m，A、B与地面的动摩擦因数均为μ = 0.05，重力加速度取10 m/s2，弹簧弹性势能与形变量的关系为。求：
（1）A、B碰撞前B的速度v0；
（2）A、B分离时B的速度；
（3）某同学猜测物体A最终会停在弹簧原长处，请通过计算论证该同学的猜测。
【答案】（1）
（2）
（3）见解析
【解析】【小问1详解】
B与A碰撞过程动量守恒
AB向左压缩弹簧，第一次到达最左端，根据能量守恒
解得
【小问2详解】
弹簧回到原长过程，根据能量守恒
解得A、B分离时，B的速度
【小问3详解】
A第一次到达最右端，根据能量守恒
解得
A第二次到达最左端，根据能量守恒
解得
A第二次到达最右端，根据能量守恒
解得
A第三次到达最左端，根据能量守恒
解得
A第三次到达最右端，根据能量守恒
解得
A第四次到达最左端，根据能量守恒
解得
A停止运动，最终A停在弹簧原长处。