江苏省常州市2024-2025学年高三上学期1月期末质量调研 物理试卷（含解析）

这是一份江苏省常州市2024-2025学年高三上学期1月期末质量调研 物理试卷（含解析），共17页。
1.本试卷包含选择题和非选择题两部分。考生答题全部答在答题卡上，答在本试卷上无效。本次考试时间为75分钟，满分值为100分。
2.答题前，请务必将自己的姓名、准考证号（考试号）用书写黑色字迹的0.5毫米签字笔填写在答题卡上，并用2B铅笔将对应的数字标号涂黑。
3.答选择题必须用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案方框涂黑。如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其它答案。答非选择题必须用书写黑色字迹的0.5毫米签字笔写在答题卡上的指定位置，在其它位置答题一律无效。
一、单项选择题：共11题，每题4分，共44分。每题只有一个选项最符合题意。
1. “洗”是中国古代盥洗用脸盆，用青铜铸成。倒些清水在其中，用手掌慢慢摩擦盆耳，盆就会发出嗡嗡声，到一定节奏时还会溅起层层水花。这种现象主要是（ ）
A. 多普勒效应B. 共振C. 波的折射D. 波的衍射
【答案】B
【解析】
【详解】用双手摩擦盆耳，起初频率非常低，逐渐提高摩擦频率，当摩擦频率等于盆的固有频率时，会发生共振现象，则嗡声是因为共振现象，此时溅起的水花振幅最大。
故选B。
2. 牛顿通过著名的“月—地检验”，证明了月球和地球、苹果和地球之间的引力属于同种性质的力。如图所示，月球轨道半径r是地球半径R的60倍，地表苹果自由下落的加速度和月球绕地圆周运动的向心加速度的比值应为（ ）

A. 1∶60B. 60∶1C. 1∶3600D. 3600∶1
【答案】D
【解析】
【详解】设月球的质量为m，地球的质量为M，月球绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，有
解得向心加速度为
设苹果质量为，苹果在地球表面自由下落时，受到的重力等于地球对物体的万有引力，则有
解得地表苹果自由下落的加速度为
故
故选D。
3. 如图所示，将条形磁铁的磁极从发光白炽灯的正下方靠近横向的“一”字型灯丝，发现灯丝持续颤动。则（ ）
A. 灯丝左右颤动B. 灯丝上下颤动
C. 灯丝前后颤动D. 白炽灯可能是用干电池供电
【答案】C
【解析】
【详解】ABC．横向的“一”字型灯丝电流方向为左右方向，磁场方向竖直向上，由左手定则可知，灯丝在前后方向受安培力，可知灯丝前后颤动，选项AB错误，C正确；
D．若白炽灯是用干电池供电，则灯丝的电流方向一定，则受安培力方向一定，不会前后颤动，选项D错误。
故选C。
4. 用如图所示电路演示“断电自感”现象，闭合开关小灯泡发光，断开开关小灯泡仅延时熄灭，为了出现断开开关后小灯泡明显变亮再慢慢熄灭的现象，下列方法可能成功的是（ ）
A. 换自感系数相同，电阻更小的线圈
B. 换自感系数相同，电阻更大线圈
C. 换电阻相同，自感系数更小的线圈
D. 换电阻相同，自感系数更大的线圈
【答案】A
【解析】
【详解】因断开开关后线圈中产生的自感电动势相当电源，线圈中的电流通过灯泡再次形成回路使小灯泡缓慢熄灭，为了出现断开开关后小灯泡明显变亮再慢慢熄灭的现象，则必须使得电路闭合稳定后通过线圈的电流大于通过小灯泡的电流，所以有助于小灯泡出现闪亮现象的只有换用电阻较小的线圈，其余的三种方法都不行。
故选A
5. 一辆汽车在半圆形的赛道上行驶，它在几个位置的速度矢量如图所示，则描述汽车在相应位置点的加速度矢量作图正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】由图可知，速度矢量逐渐增大，汽车做加速圆周运动，故合外力方向与速度方向的夹角应小于，即加速度与速度夹角小于，根据向心加速度的公式
可知，圆周运动的半径不变，速度增大，向心加速度变大。
故选C。
6. 如图所示，甲、乙两电路中小灯泡和电池都相同，闭合开关后，灯泡均发光，则下列说法正确的是（ ）
A. 电路中灯泡两端电压，图甲等于图乙
B. 通过单个灯泡的电流，图甲大于图乙
C. 通过干电池内部的电流，图甲大于图乙
D. 干电池内部的发热功率，图甲大于图乙
【答案】B
【解析】
【详解】AB．设电源的电动势为，内阻为，灯泡的电阻为，对于甲图则有
对于乙图则有
通过乙图中每个灯的电流
显然
根据闭合电路的欧姆定律可得，图甲中灯泡两端的电压
图乙中灯泡两端的电压
结合上述分析可知
所以
A错误，B正确；
C．通过干电池内部的电流，图甲中
对于乙图则有
显然
C错误；
D．根据公式
可知干电池内部的发热功率，图甲小于图乙，D错误。
故选B。
7. 如图所示，可视为质点的机器人通过磁铁吸附在一艘静止的航船上，机器人在船舷外壁面检测船体。壁面可视为斜面，动摩擦因数为，与竖直方向夹角为。机器人在壁面加速下滑时，仅受重力G、垂直壁面的磁力F、支持力和摩擦力的作用。则摩擦力的大小为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
详解】AC．机器人加速沿壁面下滑，则由牛顿第二定律
则
选项AC错误；
BD．垂直于壁面方向
可得滑动摩擦力
选项B错误，D正确。
故选D。
8. 在地面上方某处静止释放一只乒乓球，用软件测量得球从释放开始计时的v − t图像如图所示，图中a、b、c、d四点中对应乒乓球位置最高的是（ ）
A. a点B. b点C. c点D. d点
【答案】C
【解析】
【详解】由图可知，乒乓球先加速向下运动，且加速度逐渐减小，到达a点速度最大，接触地面反弹，速度反向，做减速运动，到c点速度减小为0，此时离地面最高，然后又加速下落到d点接触地面反弹，反弹速度逐渐减小，因此整个过程中，c点离地面位置最高。
故选C。
9. 如图所示，ABCDE是某种透明物质截面的边界，若一束蓝光从O点入射（入射光线未画出），在P点和Q点均发生了全反射，最后垂直于BC面射出。在该种物质对紫光折射率n的猜测值“1.7”“2.0”“2.3”“2.4”中，可能的值有（ ）
A. 1个B. 2个C. 3个D. 4个
【答案】B
【解析】
【详解】根据题意可得，蓝光若在P点恰好发生全反射时，则有
若在Q点恰好发生全反射时，则有
由于紫光的折射率应大于蓝光的折射率，故该物质对紫光的折射率应大于2。
故选B。
10. 如图所示，空间存在平行于xOy平面的匀强电场，电场强度大小为，与x轴正方向的夹角为，规定O点电势为零，若x轴和y轴上电势分别用和表示，，，则下图的，图像正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】AB．由题可知，沿x轴方向的电场强度的大小为
结合图像的斜率即为电场强度的大小，可知的斜率大小为8，由于O点电势为零，电势沿电场线的方向逐渐降低，故在区域，其电势，在区域，其电势，因此，AB均错误
CD．同理可知，沿y轴方向的电场强度的大小为
即图像的斜率大小为6，且在区域，其电势，在区域，其电势，C错误，D正确。
故选D。
11. 如图，一均匀金属长直细棒AB置于倾角的粗糙斜面上，棒与斜面之间的静摩擦因数（最大静摩擦力与接触面间正压力的比值）。当棒的温度缓慢升高时，该棒均匀伸长，但棒上有一处相对于斜面静止，则此处离棒下端A的距离与棒的总长之比为（ ）
A. 13∶14B. 14∶13C. 20∶21D. 21∶20
【答案】A
【解析】
【详解】设棒长为L，温度上升，设该处到棒下端A的距离为x；根据热胀冷缩原理，棒下部分所受摩擦力沿斜面向上，上部分所受摩擦力沿斜面向下，由于棒处于静止状态，根据平衡条件得
解得
故选A。
二、非选择题：共5题，共56分。其中第13题~第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。
12. 某同学指导小学科学兴趣小组时，用苹果、铜片、锌片、导线、发光二极管连接了如1图电路，发现二极管不亮，为此他设计并完成了如下实验。
（1）判断发光二极管LED的极性：如2图所示，选择多用电表的__________（选填“电压挡”“电流挡”或“欧姆挡”），当黑表笔接M端、红表笔接N端时二极管发光，对调红、黑表笔位置连接时二极管不发光；
（2）测量苹果电池的电动势和内阻：将苹果电池、电阻箱、开关、多用电表（电压挡）连接成3图所示电路，记录不同电阻箱阻值（以为单位）与对应多用表电压挡读数，某次多用表的表盘读数与选择旋钮如4图所示，则电压读数为__________V；
（3）在Excel软件中作图：以为横坐标，为纵坐标，据步骤（2）中的电阻，电压数据作图，发现误差允许范围内数据点在同一直线上，拟合得该直线的函数表达式为，由此可得水果电池的电动势__________V，内阻__________（结果均保留两位有效数字）；
（4）根据上述实验结果，判断1图中二极管不亮最可能的原因是__________（单选）。
A. 二极管损坏B. 二极管正负极接反了C. 苹果电池输出电压小
【答案】（1）欧姆挡 （2）0.65
（3） ①. 0.70 ②. 3.0 （4）C
【解析】
【小问1详解】
判断发光二极管LED的极性：如2图所示，选择多用电表的欧姆挡，当黑表笔接M端、红表笔接N端时二极管发光，对调红、黑表笔位置连接时二极管不发光；
【小问2详解】
4图电压挡量程为，由指针所在位置可知电压读数为。
【小问3详解】
[1][2]根据闭合电路欧姆定律可得
可知
现误差允许范围内数据点在同一直线上，拟合得该直线的函数表达式为
则有
，
解得
，
【小问4详解】
根据上述实验结果，1图中二极管不亮最可能的原因是：苹果电池的内阻很大，内阻分得大部分电压，使得苹果电池输出电压小，二极管不亮。
故选C。
13. 如图所示，水平桌面上固定着光滑金属直导轨MN和PQ，长度均为3d，间距为4d，M、P间接有定值电阻R。空间存在由图示正弦曲线和直线围成的垂直于桌面向下的有界匀强磁场，磁感应强度为B。质量为m的导体棒ab垂直于导轨放置，不计导体棒和导轨电阻。
（1）若ab棒在处获得沿x轴正向初速，运动到处时速度变为，求此过程中安培力对导体棒做的功；
（2）若ab棒在外力作用下沿x轴正向以速度v匀速从运动到处，求此过程中电阻R上产生的热量。
【答案】（1）
（2）
【解析】
【小问1详解】
根据动能定理可得，安培力所做的功为
【小问2详解】
根据欧姆定律可得，电流的最大值
有效值
导体棒运动的时间
根据焦耳定律可得，导体棒产生的热量
14. 如1图所示，均匀介质中有A、B、C三点，，，，时A、B处的两个质点垂直于平面ABC同时开始振动，振动规律均如2图所示，介质中形成两列波速为的横波。求：
（1）A、B处质点的振动方程；
（2）时C点的位移；
（3）有人认为C点是振动减弱点，他的观点正确吗？简要说明理由。
【答案】（1）
（2）0 （3）不对，见解析
【解析】
【小问1详解】
据图T=0.4s，A=2cm，则质点的振动方程
【小问2详解】
波长为
2.2s时刻，波传播的距离为
x=vt=0.55m
即A波传到C点的为平衡位置，B波传到C点的为平衡位置，叠加后C点位移为零。
【小问3详解】
不对；
说理：两列波的波长均为，C点到振源A、B的波程差
为波长的整数倍，所以C点是振动加强点。
15. 如图所示，空间直角坐标系内存在直四棱柱空间区域，四棱柱的截面NPMO与ABCD、EFGH两个底面平行，其中N点的坐标为，M点的坐标为，D点的坐标为，H点的坐标为。四棱柱空间内有沿z轴负方向的匀强电场，空间内有沿z轴正方向的匀强磁场。质量为m、电荷量为的粒子以速度从D点沿DC方向射入电场，经电场偏转在OM的中点Q进入匀强磁场，调整磁感应强度的大小，使粒子恰好未从四棱柱的侧面飞出，不计粒子重力。求：
（1）电场强度的大小；
（2）磁感应强度的大小；
（3）粒子在EFGH面出射点的x坐标。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】
【小问1详解】
电场中粒子做类平抛运动，根据平抛运动规律
结合牛顿第二定律可得
联立解得
【小问2详解】
磁场中粒子做等距螺旋线运动，不从侧面出射必从下底面出射粒子在z轴负方向分速度大小
解得
运动时间
洛伦兹力提供圆周运动的向心力，则有
粒子运动的周期
若轨迹与ABFE面相切，则有
此时
故粒子未达ABFE即出射，不符合题意；若轨迹与BCGF面相切，则有
此时
粒子恰好从FG边出射。可得
联立解得
【小问3详解】
根据上述分析可知，粒子恰好从EFGH面出射点的x坐标
16. 如图所示，一端带有挡板的木板A质量为2kg，上表面光滑、下表面与斜面间的动摩擦因数为0.75，挡板距离倾角的固定斜面底端2.5m；另一质量为1kg的小滑块B放在木板A上，距挡板0.75m。开始时A、B在外力的作用下均静止，现撤去外力，在运动过程中A、B发生碰撞均为时间极短的完全弹性碰撞，，，g取。求：
（1）第一次碰撞后，A、B的速度大小；
（2）第二次碰撞前，B与挡板间的最大距离；
（3）木板A从开始运动到挡板到达斜面底端经历的时间。
【答案】（1），
（2）
（3）
【解析】
【小问1详解】
撤去外力后，对木板A
因此木板A不动；对滑块B由牛顿第二定律
解得
B从开始运动到第一次碰前，由运动学公式
解得
A、B碰撞过程中，由动量守恒定律和机械能守恒定律
解得
，
即第一次碰撞后A速度大小、B速度大小；
【小问2详解】
以沿斜面向下为正方向，A、B第一次碰后木板A，由牛顿第二定律
解得
第一次碰后A以的向下初速度，的向上加速度做匀变速直线运动，B以的向上初速度、的向下加速度做匀变速直线运动；两者速度相同时相距最远，由运动学公式
解得
两次碰撞之间
最大距离
【小问3详解】
第一次碰后A、B的图如下
第二次碰撞前A的速度为0时
，
此后碰撞与第一次碰撞情形相同，二次碰撞间经历时间，碰撞次数
三次碰撞后A距离斜面底端
，（舍去）