山东省淄博市2024-2025学年高三上学期1月期末 物理试题（含解析）

这是一份山东省淄博市2024-2025学年高三上学期1月期末 物理试题（含解析），共26页。
2.选择题答案必须使用2 B铅笔（按填涂样例）正确填涂；非选择题答案必须使用0.5毫米黑色签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3.请按照题号在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。保持卡面清洁，不折叠、不破损。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每个题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 如图所示是某物体做直线运动的v-t图像，则物体在0~1s内的位移大小（ ）
A. 小于3mB. 等于3mC. 大于3mD. 等于0
【答案】C
【解析】
【详解】根据v-t图线与坐标轴所围的面积表示位移可知，如果物体在0-1s做匀减速运动，如图中直线所示
经过的位移为
而实际曲线的面积大于3m，故选C。
2. 某种酒精测试仪的简化电路如图所示，电源电动势为E，内阻为r，电压表为理想电压表、其示数为U，电阻R和R0均为定值电阻。已知酒精气体传感器的电阻与酒精气体浓度c成反比，若c增大，则（ ）

A. 通过R0的电流减小，U增大
B. 通过R0的电流增大，U减小
C. 通过R的电流增大，U增大
D. 通过R的电流减小，U减小
【答案】B
【解析】
【详解】酒精气体传感器的电阻与酒精气体浓度c成反比，若c增大，则酒精气体传感器的电阻减小，由全电路的欧姆定律可知电流增大，即通过R和R0的电流增大，而电压表的示数为
则随着增大，逐渐减小。
故选B。
3. 如图所示，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，在透镜的下表面和平面玻璃的上表面之间形成一个很薄的狭缝层。单色光从上方垂直凸透镜的上表面射向凸透镜，沿光的入射方向看到明暗相间的干涉条纹，这些条纹叫作牛顿环。下列说法正确的是（ ）
A. 牛顿环是凸透镜上、下表面的反射光叠加形成的
B. 距离中心越远，相邻亮条纹间距越小
C. 同一条纹下，狭缝层的厚度不同
D. 若换成波长更长的光，条纹分布更加密集
【答案】B
【解析】
【详解】A．干涉条纹是由凸透镜下表面与平面玻璃间空气隙上、下表面的反射光叠加形成的，故A错误；
B．圆环状条纹的间距不相等，从中心向外条纹越来越密集，条纹间距越小，故B正确；
C．同一条纹上，凸透镜下表面与平面玻璃间空气隙上、下表面反射光的光程差相同，空气隙的厚度相同，故C错误；
D．若换成波长更长的光，相邻明条纹或相邻的暗条纹条纹间距变大，故条纹分布更加稀疏，故D错误。
故选B。
4. 为了探究空气阻力对书本在下落过程中的影响，现将一质量为m的书本放在运动传感器的正下方由静止释放，得到书本落地前下落的速度—时间图像如图所示，重力加速度为g，则（ ）
A. 书本下落过程中处于超重状态
B. 书本下落过程中动量的增量等于重力的冲量
C. 在此下落过程中所受空气阻力的大小为
D. 书本在落地前损失的机械能为
【答案】D
【解析】
【详解】A．书本下落过程中，加速度方向向下，处于失重状态，故A错误；
B．根据动量定理可知，书本下落过程中动量的增量等于重力的冲量大小减去空气阻力的冲量大小，故B错误；
C．由图像可得加速度大小为
根据牛顿第二定律可得
联立可得在此下落过程中所受空气阻力的大小为
故C错误；
D．根据图像与横轴围成的面积表示位移，可知书本下落高度为
则书本在落地前损失的机械能为
故D正确。
故选D。
5. 如图所示，在绝缘水平桌面上固定一圆心为O1的绝缘圆轨道和两等量正点电荷，圆轨道与电荷连线相切于连线中点O，O、A、B和C为圆上的四等分点。在外力作用下，一带正电小球沿轨道内侧做圆周运动，带电小球对电场的影响可以忽略，下列说法正确的是（ ）
A. A点的电场强度与C点的电场强度相同
B. A点的电势小于C点的电势
C. 从A点到C点，电场力对小球做正功
D. 小球在O点的电势能大于在B点的电势能
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据等量同种正电荷的电场线分布可知A点的电场强度与C点的电场强度大小相等，方向不同，故A错误；
B．根据对称性可知A点的电势等于C点的电势，故B错误；
C．根据正点电荷的电场强度的叠加可知，在直线上，从到，合电场强度的方向先与成锐角，后与成钝角，则带正电小球所受电场力先与成锐角，后与成钝角，则从A点到C点，电场力对小球先做正功后做负功，故C错误；
D．根据等量正点电荷的电场线分布可知电场线方向从指向，则带正电小球所受电场力与小球位移方向相同，则小球从到，电场力做正功，电势能减小，即小球在O点的电势能大于在B点的电势能，故D正确。
故选D。
6. 如图所示，弹簧的一端固定在竖直墙上，质量为m的光滑弧形槽静止在光滑水平面上，底部与水平面平滑相切，一个质量也为m的小球从高h处沿槽开始自由下滑，则（ ）
A. 在以后的运动过程中，小球和槽的动量始终守恒
B. 在下滑过程中，小球对槽的作用力做正功
C. 被弹簧反弹前后，小球动量未发生改变
D. 被弹簧反弹后，小球能再次回到槽上
【答案】B
【解析】
【详解】A．小球在槽上运动时，小球和槽组成的系统水平方向不受外力，由于小球有竖直分加速度，系统竖直方向的合外力不为零，所以系统的合外力不为零，故系统的动量不守恒，故A错误；
B．小球下滑过程中，小球与槽组成的系统机械能守恒，槽的动能增加，小球对槽的作用力做正功，故B正确；
C．被弹簧反弹前，小球向右做匀速直线运动；被弹簧反弹后，小球左做匀速直线运动，小球动量方向发生改变，故C错误；
D．被弹簧反弹后，小球和槽的机械能守恒。设小球离开槽时小球和槽的速度分别为v1和v2，取向右为正方向，系统在水平方向动量守恒，在水平方向，由动量守恒定律得
解得
小球被反弹后，速度大小仍为v1，由于小球和槽同向运动，速度大小相等，所以小球被反弹后一定不能再次回到槽上，故D错误。
故选B。
7. 如图所示，某同学在沙料场中发现沙子堆积时会形成圆锥体，且堆积过程中圆锥体的底角保持不变。他测得某堆沙子的底部周长约为62.8 m，查阅资料发现沙子之间的动摩擦因数约为0.6，若沙子间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则这堆沙子的体积约为（ ）
A. 628m3B. 472m3C. 314m3D. 157m3
【答案】A
【解析】
【详解】令圆锥体的底角为α，这堆沙子的底部周长为62.8m，则底部半径为
当动摩擦因数为时，最大静摩擦力等于重力的下滑分力，有
解得
设这堆沙子高为H，结合几何关系有
联立以上解得
则这堆沙子的体积约为
故选A。
8. 2024年5月28日，来自全国各地的31名队员全员登顶珠峰，其中年龄最大的队员70岁，刷新了中国人登顶珠峰最年长纪录。某队员用单摆测定珠峰的高度，使单摆做简谐运动，在与珠峰同纬度零海拔高度处，在一定时间内测得单摆完成全振动N次。当到达山顶后，在相同时间内测得同一单摆完成全振动的次数为（）次。若把地球视为半径为R的均匀球体，则珠峰的高度为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】在与珠峰同纬度零海拔高度处，在一定时间内测得单摆完成全振动N次，设零海拔高度处的重力加速度为，则有
达山顶后，在相同时间内测得同一单摆完成全振动的次数为（）次。设山顶的重力加速度为，则有
可得
根据
，
联立可得
可得珠峰的高度为
故选C。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每个题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 一平面简谐横波以速度v=2m/s沿x轴负方向传播，t=0时刻的波形图如图所示。介质中平衡位置在坐标原点的质点P在t=0时刻的位移，以下说法正确的是（ ）
A. 该波的波长为8m
B. 该波的周期为6s
C. t=1s时，质点P向上运动
D. 第1s内，质点P通过的路程为
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．根据t=0时刻的波形图过和两点，代入数值可得波的函数关系式为
则波长为
波的周期为
故A正确，B错误；
C．波沿x轴负方向传播，由同侧法可知质点P在t=0时刻向下振动，在t=1s即经过四分之一个周期经过平衡位置后向下运动，故C错误；
D．据题意可知质点P的振动方程为
则在时，坐标为，则路程为
故D正确。
故选AD。
10. 电动自行车多处用到了霍尔传感器，如测速仪、无刷电机等。如图所示，厚度为h、宽度为d的金属板放在垂直于其前表面的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过金属板时，在金属板的上、下表面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。已知电势差UH、电流I和B的关系为，式中的k为霍尔系数。设电流I（方向如图）是由电子的定向移动形成的，金属板单位体积内电子的个数为n，电子定向移动的速率为v，电量为e。达到稳定状态时，则（ ）
A. 电子所受的洛仑兹力方向为垂直于下表面向下
B. 金属板上表面的电势低于下表面的电势
C. 金属板上、下两表面之间的电势差UH的大小为Bdv
D. 霍尔系数
【答案】BD
【解析】
【详解】A B．电流向右、磁场向内，电流是电子的定向移动形成的，电子向左做定向移动，由左手定则，故电子所受的洛仑兹力方向为垂直于下表面向上，故上极板聚集负电荷，下极板带正电荷，故金属板上表面的电势低于下表面的电势，故A错误，B正确；
C．电子最终达到平衡，有
得
电流的微观表达式
所以
又
故霍尔系数
故C错误，D正确。
故选BD。
11. 频闪仪和照相机可以对小球运动进行拍摄研究，频闪仪每隔0.05 s发出一次闪光。将小球斜向上抛出，抛出瞬间频闪仪恰好闪光，拍摄的照片编辑后如图所示，A、B处于相同高度。图中的A为抛出瞬间的影像，每相邻两个球之间被删去了3个影像，所标出的两个线段的长度s1和s2之比为。重力加速度大小取g = 10 m/s2，忽略空气阻力，小球抛出时初速度v0的大小和s1分别为（ ）
A B. C. D.
【答案】BC
【解析】
【详解】频闪仪每隔0.05 s发出一次闪光，每相邻两个球之间被删去3个影像，故相邻两球的时间间隔为
设抛出瞬间小球竖直方向的速度为vy0，根据竖直上抛运动位移公式有
解得
设每相邻两球间的水平方向上位移为x，有
则
两个线段的长度s1和s2之比为，则有
解得
则
根据运动的合成和分解可知
故选BC。
12. 如图所示，两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计。两相同的导体棒c、d，置于边界水平的匀强磁场上方同一高度h处。磁场垂直于导轨平面向里，磁感强度大小为B，宽为2h。先由静止释放c，c刚进入磁场时做加速运动，此时再由静止释放d，c穿出磁场前已做匀速直线运动。两导轨间的水平距离为L，两导体棒的电阻均为R，质量均为m，两导体棒始终与导轨保持良好接触（不计接触电阻），重力加速度为g，则（ ）
A. 导体棒c刚进入磁场时的加速度大小为
B. 导体棒c在磁场内运动过程中，导体棒c的动能增加量等于其重力势能减少量
C. 导体棒d进入磁场时，导体棒c还未运动到磁场下边界
D. 导体棒d刚穿出磁场时，c、d两导体棒间距
【答案】AD
【解析】
【详解】A．导体棒c未进入磁场前做自由落体运动，则刚进入磁场时的速度为
所受安培力
加速度大小为
故A正确；
B．导体棒c在磁场内先做竖直向下的加速运动，此时
合力方向竖直向下。后做竖直向下的匀速运动，此时
可知，整个运动过程中合力都小于重力，则整个运动过程中合力做功的大小都小于重力做功的大小。根据动能定理和重力做功与重力势能之间的关系，可知导体棒c在磁场内运动过程中，导体棒c的动能增加量小于其重力势能减少量，故B错误；
C．假设导体棒d进入磁场时，导体棒c还未运动到磁场下边界。由于c穿出磁场前已做匀速直线运动，因此导体棒c有
导体棒c此时受到的安培力应该为恒力，始终与重力二力平衡。而此时导体棒d受到的安培力方向向下，合力方向向下，导体棒d将做竖直向下的加速运动，速度进一步增大，由于总感应电动势为
感应电流
则，导体棒c受到的安培力
这种情况下，导体棒c受到的安培力不可能为恒力，与已知条件矛盾，故假设错误。则导体棒d进入磁场时，导体棒c恰好出磁场下边界或已出磁场。
D．由于d进入磁场时，c恰好出磁场下边界或已出磁场，因此d从静止释放到穿出磁场前做的运动与c相同。又因为c刚进入磁场时，由静止释放d，因此c比d多运动的时间为
由于c穿出磁场前已做匀速直线运动，故
c出磁场时的速度为
导体棒c出磁场后不再受安培力，只受重力，做匀加速直线运动，因此，导体棒d刚穿出磁场时，c、d两导体棒间距为
故选AD。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 某物理小组欲探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，提供的实验器材有：学生电源、可拆变压器、交流电压表、若干导线。图甲为变压器实物图，在原线圈两端加上电压，用电压表分别测量原、副线圈两端的电压，测量数据如下表：
请回答下列问题：
（1）原线圈两端应该分别与图乙中的_________（填“a、b”或“c、d”）连接。
（2）表格中，缺失的两个数据x，y分别可能为 。
A. 1.0，8.0B. 0.8，10.0C. 0.5，16.0
（3）为了减小能量传递过程中的损失，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成。作为横挡的铁芯的硅钢片应按照下列哪种方法设计 。
A. B. C. D.
（4）根据上表数据得出的实验结论是：在实验误差允许范围内，变压器原、副线圈两端的电压之比等于___________________。
【答案】（1）c、d （2）C
（3）D （4）原、副线圈匝数之比
【解析】
【小问1详解】
在探究变压器线圈两端电压与匝数关系的实验中，原线圈两端应接入交流电，故应与c，d连接。
【小问2详解】
根据理想变压器的原理，有
可得
实际变压器有磁损、铁损和铜损，实际输出电压要偏小，故有
则可得
故选C。
【小问3详解】
根据楞次定律和安培定则，产生的涡旋电流的方向与左侧面平行，为了减小涡旋电流在铁芯中产生的热量，相互绝缘的硅钢片应平行于前表面（后表面）。
故选D。
【小问4详解】
根据题表中数据可得，在实验误差允许范围内有
得出结论：在实验误差允许范围内，变压器原，副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比。
14. 某同学利用图甲所示装置验证机械能守恒定律。细线一端系住直径为d的小球，另一端系在O点，O点的正下方适当距离处固定一光电门，以记录小球经过最低点时的遮光时间。安装好实验装置，测出小球的直径d，再测出O点与小球上端之间的距离L；将小球拉离竖直位置，测量细线偏离竖直方向的夹角θ，由静止释放小球，小球摆至最低点时光电门光线恰好射向小球的球心，小球的遮光宽度可近似为d，记下小球第一次经过光电门的遮光时间t，试回答如下问题：
（1）为提高实验的精确度，小球应选用 （填选项前的字母）。
A. 塑料球B. 泡沫球C. 钢球D. 木球
（2）如图乙所示，用游标卡尺测得小球的直径d = _________mm；
（3）将小球拉离竖直位置，测量细线偏离竖直方向的夹角θ，θ_________（填“可”或“不可”）大于90°。小球从释放位置运动至最低点时的速度为v = _________（用题中相关物理量的字母表示），重力加速度为g，则验证机械能守恒定律的表达式为__________（用题中相关物理量的字母表示）。多次改变θ值，重复以上实验过程。
（4）本实验也可以测量重力加速度的大小。利用实验测得的数据，做出的的关系图像如图丙所示，测得图像斜率的绝对值为k，则重力加速度的表达式为g = _________（用k、L和d表示）。
【答案】（1）C （2）12.20
（3） ①. 不可 ②. ③.
（4）
【解析】
【小问1详解】
为提高实验的精确度，减小空气阻力的影响，小球应选用钢球。
故选C。
【小问2详解】
如图乙所示，用游标卡尺测得小球的直径
【小问3详解】
[1]若θ大于90°，由静止释放小球后，小球将做一段自由落体运动，细线绷紧后做圆周运动，而在细线绷紧的过程中，小球的机械能将损失一部分，因此θ不可大于90°。
[2]小球从释放位置运动至最低点时的速度为
[3]验证机械能守恒定律的表达式为
联立，解得
【小问4详解】
由上一问表达式整理可得
结合图像可知
解得
15. 2024年12月17日，神舟十九号三位航天员在空间站机械臂的配合支持下完成了空间碎片防护装置的安装。如图所示，空间站绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为r，航天员在空间站内操纵长为d的轻质机械臂捕获了空间站外一质量为m的空间碎片。已知在机械臂的作用下，空间碎片、空间站和地球球心始终在同一直线上，地球半径为R，地球表面重力加速度为g。忽略捕获过程中空间站轨道的变化及空间站对空间碎片的引力，忽略地球自转。求：
（1）空间站做匀速圆周运动的周期T；
（2）空间站捕获碎片后稳定运行过程中，机械臂对空间碎片的作用力F的大小。
【答案】（1）
（2）
【解析】
【小问1详解】
以空间站为研究对象，由万有引力提供向心力可得
在地球表面有
联立可得
【小问2详解】
以碎片为研究对象，则有
解得
16. 淄博琉璃享誉天下，某同学测定一块环形琉璃手镯的折射率。他将手镯平放在水平桌面上，过环心的横截面如图所示（俯视图），内环的半径为r，外环的半径为R。图中AB是过环心O的一条直线，该同学用激光笔发出一细光束平行于AB射入手镯，当入射点为P1时，该光束经手镯第一次折射后折射光线恰与内环相切，测得P1点距AB的距离为d。
（1）求手镯的折射率n；
（2）若细光束从P2点平行于AB射入手镯时，经一次折射后，恰好在内环上发生全发射，且从外环上第一次的射出点为Q（图中未画出），并测得圆心角P2OQ为2θ，已知光在真空中的传播速度为c，求光在手镯中由P2点入射到Q点出射所用的时间t。
【答案】（1）
（2）
【解析】
【小问1详解】
由题意可知光线经P1进入手镯，如图甲所示。
设入射角度为，折射角为，由几何关系
折射率
得
【小问2详解】
光路如图乙所示
在三角形OP2M中，根据正弦定理
光在手镯中传播
解得
17. 直角坐标系xOy，在以O为圆心，半径为R的圆柱形区域I中有一垂直纸面向里的匀强磁场。在R ≤ x ≤ 3R且y > 0的区域Ⅱ中充满沿y轴正方向的匀强电场，在R ≤ x ≤ 3R且y < 0的区域Ⅲ中充满沿y轴负方向的匀强电场，电场强度大小均为E，其他区域视为真空。坐标原点O处有一粒子源可以在纸面内沿各个方向发射速率为v的带负电粒子，粒子电荷量为q，质量为m。不计粒子的重力以及粒子间的相互作用，并忽略场的边界效应。已知某粒子可以从磁场边界上的N点沿x轴正方向离开磁场，电场强度大小。
（1）求匀强磁场的磁感应强度B的大小；
（2）求从N点离开磁场的粒子经电场偏转后，离开电场右边界时位置的坐标；
（3）将粒子源发射粒子的发射速率改为，在从O点发射的大量粒子中，求能进入电场的粒子在磁场中经过的区域面积S，并在答题卡对应图中用阴影表示出该区域。
【答案】（1）
（2）
（3），
【解析】
【小问1详解】
由几何关系可知ON与x轴正方向的夹角正切值为
可得
已知某粒子可以从磁场边界上的N点沿x轴正方向离开磁场，根据几何关系可得粒子的轨道半径为
解得
由洛伦兹力提供向心力可得
解得
【小问2详解】
粒子进入区域Ⅱ，有
解得
假设粒子在通过x轴射出区域Ⅱ，y方向
解得
又
，
假设成立；设经t2时间粒子从电场射出，则有
联立可得
则粒子离开电场右边界时位置的坐标为。
【小问3详解】
由洛伦兹力提供向心力可得
又，可得
则有
能够进入电场的粒子经过的区域如图所示
18. 一质量M=1 kg的绝缘长木板放在倾角θ=37°的光滑斜面上，一质量为m=2.95 kg的带正电小物块置于木板上的某位置。在外力作用下物块和木板均保持静止状态。空间存在沿斜面向下的匀强电场，场强大小E=1×104 N/C。木板左端距斜面底端的距离x0=13m，斜面底端固定着一薄挡板，与之相碰的物体会以原速率的反向弹回（碰撞时间极短可忽略）。t=0时刻撤去作用在木板和物块上的外力，同时一质量为m0=50g的子弹以沿斜面向上v0=960m/s的速度打入物块并留在其中（时间极短可忽略）。当木板第5次与挡板接触时物块恰好第一次到达木板左端，木板和物块均被瞬间锁定。物块的带电量且电量始终不变，其他物体均不带电，物块与木板间的动摩擦因数，物块可以看作质点，且整个过程中物块不会从木板右端滑出，取g=10 m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8，求：
（1）子弹打入物块瞬间，二者的共同速度v1的大小；
（2）物块与木板刚共速瞬间，木板左端距离挡板的距离x；
（3）从t=0时刻开始到木板和物块被锁定的全过程，物块与木板摩擦产生的热量Q。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】
【详解】（1）子弹打入小物块共速过程内力远大于外力，动量守恒
得
（2）对物块和子弹
得
对木板
得
经过t1物块和木板共速
得
共同速度为
所以
木板左端距离挡板的距离
（3）物块与木板共速后，假设一起向上减速运动。由牛顿第二定律有
得
对木板受力分析
得

假设成立，物块与木板共同减速。两者共同减速至速度为零
得
所以
木板与物块共同下滑加速度为a2
得
所以
木板与挡板相碰后速度向上，有
由牛顿第二定律有
得
对物块和子弹
得
木板向上匀减速时间
由运动时间对称性，从第一次碰板到第二次碰板共用时间
由于每次碰板速率变为，碰撞时间间隔依次为：，，，。
板块从第一次碰撞到第五次碰撞总共运动时间
此过程中物块一直匀加速运动：
得
由于相对位移为x3。整个过程放热
实验序号
原线圈匝数n1
副线圈匝数n2
原线圈两端电压U1（ V）
副线圈两端电压U2（ V）
1
800
400
8.0
3.7
2
2.2
2
800
100
8.0
0.9
8
8.9
3
200
100
8.0
3.6
2
2.2
4
1400
100
8.0
x
14
y