江西省部分高中学校2024-2025学年高三上学期期末考试物理试卷（解析版）

这是一份江西省部分高中学校2024-2025学年高三上学期期末考试物理试卷（解析版），共13页。试卷主要包含了考生必须保持答题卡的整洁等内容，欢迎下载使用。
试卷共6页，15 小题，满分100分。考试用时75分钟。
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡指定位置上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考生必须保持答题卡的整洁。考试结束后，请将答题卡交回。
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1.放射性同位素电池常用于航天器能源供应、海事活动和医学领域，具有能量大、体积小、工作寿命长等特点。中国第一个钚( 94238Pu)同位素电池已经用在“嫦娥三号”及空间站上，,2394Pu的衰变方程为 94238Pu→92234U+X+γ,下列说法正确的是
A.上面方程中X 粒子为电子
B.空间站上的钚( 23694Pu)同位素电池在极寒环境下寿命不会受到影响
C.应当选择半衰期短的核素作为同位素电池的材料
D. 2384的比结合能大于²³³₂U的比结合能Pu
2.将一小球从距离水面一定的高度，由静止释放，小球运动v-t图像如图所示，不计空气阻力，重力加速度大小取10 m/s²,⁻下列说法正确的是
A. t₀时刻，小球的位移大小最大
B.在水中做减速运动的时间为1 s
C.减速阶段的加速度大小为 30m/s²
D.减速阶段的平均速度大小为5m /s
3.如图甲是酒店常用的一个圆形转盘餐桌，图乙是其简化图。酒店服务员将一餐盘放置在距离转盘中心r处，转动转盘，餐盘随着转盘一起转动，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是
A.餐盘的质量越大，餐盘越不容易相对转盘滑动
B.餐盘到转盘中心的距离r越大，餐盘越不容易相对转盘滑动
C.餐盘与转盘之间的动摩擦因数越大，餐盘越不容易相对转盘滑动
D.转盘转动的角速度越大，餐盘越不容易相对转盘滑动
4.如图，在某部科幻电影中，太空电梯高耸入云，在地表与太空间高速穿梭。太空电梯上升到某高度时，质量为m的宇航员所受重力为G₀。已知地球半径为R，地球表面的重力加速度大小为g，不考虑地球自转，此时太空电梯距离地面的高度为
A.RmgG0−1 B.RmgG0
C.RG0mg−1 D.RG0mg
5.两点电荷a、b的电场中等势面分布如图，a、b位于同一直线上，相邻等势面间的电势差为1 V，M点位于电势为0的等势面上。实线为某带电粒子c的运动轨迹，N、R、P为轨迹和等势面的交点，粒子只受电场力作用，则
A. R点的电场强度大小比 P 点的小
B.UMN=3V
C.粒子c经过R 点时速度最大
D.粒子c从N到P，电势能减小
6.夏天，荷塘中荷叶青翠欲滴，一只小青蛙在一片荷叶下观察水面上方的荷叶，如图甲。把浮在水面上的荷叶视为圆片，如图乙，小青蛙初始悬浮在水下荷叶圆的圆心O处，某时刻开始，小青蛙从O 处沿竖直线OA 下沉5 7 cm后，恰好能观察到水面上的世界，水的折射率为 43,小青蛙可视为质点，荷叶厚度不计，则该片荷叶的直径为
A.307cm B. 30cm C.157cm D.15 cm
7.如图所示为远距离输电示意图，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂输出电压为 U₁,，输出功率为P，升压变压器原、副线圈匝数比为k，降压变压器的原、副线圈匝数比为n，用户两端的电压为 U₄,下列说法正确的是
A.升压变压器副线圈两端电压为 kU₁
B.降压变压器原线圈两端电压为 U4n
C.输电线上电流为 kPU1
D.输电线上损失的功率为 1−knU1U4P
8.如图，一根布绳穿过光滑的杯把，两手握着布绳的两端提着杯子，两手和杯子均处于静止状态，下列说法正确的是
A.若左手的位置比右手的位置高，两手不动，则左手的拉力比右手的拉力大
B.若左手的位置比右手的位置高，两手不动，则左手的拉力与右手的拉力大小相等
C.右手位置不变，将左手缓慢竖直向上移，左手的拉力增大
D.右手位置不变，将左手缓慢竖直向下移，左手的拉力大小不变
9.一列简谐横波沿x轴传播，图甲是 t=2s时刻的波形图，质点 P、Q的平衡位置坐标分别为 x=2m和 x=4m,，质点Q 振动图像如图乙所示。下列说法正确的是
A.波速为1m /s
B.t=12s时的波形与 t=2s时的波形相同
C.t=1.5s时，质点 P、Q都在加速
D.质点 P在任意5s时间内，运动的路程均为45 cm
10.某电磁缓冲装置的原理图如图所示，两根足够长的平行金属导轨放置于水平面内，导轨间距为L，导轨左端接有阻值为R的定值电阻，导轨 DG段与FH 段粗糙，其余部分光滑。AC右侧处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中，一质量为m的金属杆垂直导轨放置。给金属杆一个向右的初速度v₀，金属杆运动到 DF 处速度大小为 23v0,，运动到GH处速度刚好为零。已知金属杆接入电路的阻值也为R。AD=DG=d，导轨电阻不计，金属杆与DG、FH段导轨间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g，下列说法正确的是
A.匀强磁场的磁感应强度大小为 mRv03dL2
B.金属杆刚进磁场时的加速度大小为 v023d
C.金属杆在AD段运动受到安培力的冲量是金属杆在DG段运动受到安培力冲量的一半
D.金属杆在DG段导轨运动的时间为 v03μg
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11.(7分)实验课上，一同学利用如图甲所示的装置进行实验探究。其操作步骤如下：
①测出当地的重力加速度大小为g；
②将两个相同的光滑定滑轮等高平行固定；
③选择三个完全相同的物块A、B、C，用细线一端连接物块A，将细线另一端绕过两个定滑轮后连接物块B，然后在B下端再通过细线连接物块C，保持物块A、B、C静止；
④测出物块 B和C 之间的距离为h；
⑤释放物块，记录物块C 通过光电门的时间△t₁ 和物块B 通过光电门的时间△t₂。
(1)该同学测得小物块的厚度如图乙所示，则厚度b= cm。
(2)该同学认为系统机械能守恒，写出验证该系统机械能守恒的表达式为 (用题中给出的物理量符号表示)。
(3)该同学对实验进一步分析，他利用物块 C 和B通过光电门这一过程中涉及的数据，求出物块运动的加速度大小a= ，若物块的加速度a非常接近 ，也能说明在误差允许的范围内系统机械能守恒。(均用题中给出的物理量符号表示)
12.(8分)某同学要测量一节干电池的电动势和内阻，设计了如图所示的电路，Ⓐ、Ⓐ均为量程为0.6 A的电流表,电阻箱R的电阻为0~999.9Ω。
(1)闭合开关S前，将电阻箱接入电路的电阻调到最大，断开开关 S₁、S₂,，闭合开关S，调节电阻箱的阻值，使两电流表的指针偏转均较大，记录这时电流表Ⓐ的示数I₀、电阻箱接入电路的电阻R₁；闭合开关S₁，调节电阻箱接入电路的阻值，使电流表Ⓐ的示数仍为I₀，记录这时电阻箱接入电路的电阻R₂，则电流表Ⓐ的内阻. RA=¯。
(2)闭合开关S₂，断开开关S₁，多次改变电阻箱接入电路的电阻R及对应的电流表Ⓐ的示数Ⅰ，根据测得的多组Ⅰ和R，作 1I−R图像，得到图像与纵轴的截距为b，图像的斜率为k,则电池的电动势E= ,内阻r= 。(均用k、b、RA表示)
(3)本实验中电动势的测量值 (选填“大于”“小于”或“等于”)真实值，内阻r的测量值 (选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
13.(10分)某同学设计了一款温度报警器。如图，导热性能良好的气缸开口向下悬吊在天花板上，用活塞在缸内封闭了一定质量的理想气体。活塞与气缸内壁无摩擦且不漏气，活塞的横截面积为S(厚度不计)，活塞下面用轻杆连着一个挡光片，活塞和轻杆、挡光片的总质量为m，重力加速度大小为g，气缸内壁安装了一个光电门，大气压强为 9mgS,，环境温度为T₀，开始时活塞离缸底的距离为d，当环境温度缓慢升高到1.5T₀时挡光片开始挡光，报警器开始报警。求：
(1)开始时挡光片下端离光电门的高度h；
(2)若缸内气体内能与温度关系为U=kT(k>0且为常数)，则当环境温度从T₀缓慢升高到1.5T₀过程中，缸内封闭气体吸收的热量Q。
14.(11分)如图，水平桌面距离水平地面高为h，在水平桌面上固定一个半径为R的半圆形竖直挡板，挡板的两边缘恰好位于桌面边缘的A点和O点，将一弹簧枪枪口放置于A点，扣动扳机将质量为m 的弹丸沿半圆形挡板的切线方向弹出，弹丸紧贴水平桌面和挡板做圆周运动，最后从O 点离开落到水平面上的C点。已知弹簧枪的弹性势能全部转化为弹丸的动能，弹丸运动 14个圆周时到达挡板B点时对挡板的压力是重力的2倍，重力加速度大小为g。以O点为坐标原点，以竖直向下和水平向右为正方向，建立如图所示的坐标系。弹丸在水平桌面运动的过程中，受到的阻力大小恒为 kmg，k为常数，不计空气阻力。求：
(1)弹簧枪储存的弹性势能；
(2)弹丸到达O点的速度大小；
(3)落地点C的横坐标。
15.(18分)如图，在光滑的水平桌面上建立平面直角坐标系，在第一、四象限内存在垂直纸面向里的匀强磁场，在第二、三象限内存在指向x轴正方向且电场强度大小为E的匀强电场。现将一质量为m且不带电的小球P放置于A(L，0)点，将一质量为2m带正电的小球Q从桌面的C(-L，-L)点静止释放，小球Q运动一段时间后与小球P发生弹性正碰，小球碰撞过程电量等分，已知第四象限的磁感应强度大小是第一象限磁感应强度大小的 32,小球Q所带的电荷量为q，碰后运动过程两小球所带电荷量不变，忽略碰后两小球之间的相互作用。求：
(1)第四象限磁感应强度B的大小；
(2)碰后小球 P 和小球Q 的瞬时速度；
(3)碰后小球P 和小球Q第二次经过y轴的时间差。

【参考答案】
1.【答案】B
【解析】根据核反应质量数、电荷数守恒可得X为α粒子，A项错误；原子核的半衰期不会受外界条件及环境影响，空间站上的钚(²ᵐPu)同位素电池在极寒环境下寿命不会受到影响，B项正确；同位素电池一般用在特殊、恶劣环境中，要求长期使用，故原子核的半衰期要长，应当选择半衰期长的核素作为同位素电池的材料，C项错误； 28994Pu的比结合能小于 2492U的比结合能，D项错误。
2.【答案】D
【解析】由图可知，1.5t₀时刻，小球的位移大小最大，A项错误；小球加速时间为 t=vg=1s,在水中做减速运动的时间为0.5s，B项错误；根据v-t图像的斜率表示加速度，可得减速阶段的加速度大小为 a=101.5−1m/s2=20 m/s²，C项错误；减速阶段的平均速度为 v1=10+02m/s=5m/s,D项正确。
3.【答案】C
【解析】餐盘随转盘转动过程中，静摩擦力提供其做圆周运动的向心力，设餐盘质量为m，餐盘与转盘之间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g，由 μmg=mω²r,可知餐盘是否容易相对转盘滑动，与餐盘质量m无关，A项错误；餐盘到转盘中心的距离r越大，餐盘的角速度越大，餐盘越容易达到最大静摩擦力，越容易相对转盘滑动，B、D项错误；餐盘与转盘之间的动摩擦因数越大，提供的最大静摩擦力越大，餐盘越不容易相对转盘滑动，C项正确。
4.【答案】A
【解析】不考虑地球自转，万有引力等于重力，设太空电梯处的重力加速度为g'，则有 GMmR+ℎ2=mg',GMmR2=mg,解得 ℎ=RmgG0−1,A项正确。
5.【答案】C
【解析】等差等势面的疏密程度体现电场强度的大小，由题图可知R点处的等差等势面比P点处更密，则R点的电场强度大小比P点的大，A项错误；沿着电场线方向电势逐渐降低，可判断出a为正电荷，b为负电荷，M点电势为0，N点与M点的等势面间隔3个，而相邻等势面间的电势差为1 V，N点电势为3 V，M点与N点的电势差 UMN=−3V,，B项错误；根据粒子c的运动轨迹可以判定粒子c带负电，粒子c先加速再减速，在R 点处速度最大，电势能先减小再增大，C项正确，D项错误。
6.【答案】B
【解析】水面上过荷叶边界入射角为90°的光线折射后恰好被小青蛙接收，小青蛙下浮的距离为5 7 cm，由折射定律有 n=sin90∘sinC,sinC=RR2+ℎ2,联立解得2R=30cm,B项正确。
7.【答案】C
【解析】根据题意，输送电压 U2=U1k,同理 U₃=nU₄,，输电线上电流 I=PU2=kPU1,则输电线上损失的功率 P₊=I(U₂− U3)=1−knU4U1P,C项正确,A、B、D 项错误。
8.【答案】BD
【解析】由于杯把是光滑的，杯把两边的布绳上的拉力相等，A项错误，B项正确；右手位置不变，将左手缓慢竖直向上移或竖直向下移，杯把两边布绳与竖直方向的夹角不变，因此布绳上的拉力大小不变，C项错误，D项正确。
9.【答案】AC
【解析】由甲图和乙图可知，波的振幅A=9cm，周期T=4s，波长λ=4m，根据 v=λT=1m/s,A项正确;从t=2s到t=12s,经历时间Δt=10s=2.5T,根据波的形成规律可得,t=12s时的波形与t=2s时的波形相反,B项错误；t=2s时，质点Q的振动方向沿y轴正方向，在甲图上根据同侧性可得，波的传播方向沿x轴负方向，t=1.5s时，质点 P、Q都在向平衡位置加速运动，C项正确； Δt'=5s=114T,质点 P 在一个周期内运动的路程为4A，但是在 14T内运动的路程可能大于、等于或小于A，故质点P在任意5s 时间内，运动的路程不一定为45cm，D项错误。
10.【答案】BD
【解析】金属杆在AD 段运动过程中， B2L2d2R=13mv0,解得 B=2mRv03dL2,A项错误；刚进磁场时的加速度大小为 a=B2L2v02Rm=v023d,B项正确；金属杆在AD 段和DG段受到的安培力冲量大小均为 B2L2d2R,C 项错误；金属杆在 DG段导轨运动时 μmgt+B2L2d2R=23mv0,解得 t=v03μgD项正确。
11.【答案】(1)0.500(1分) 22gℎ3b2=1t22−1t12 (2分) 3b22ℎ[1t22−1t12(2分) g/₃(2分)
【解析】(1)由游标卡尺读数规则可得lb=5.00mm=0.500cm。
(2)设物块的质量为m，根据系统机械能守恒Δ Epg=ΔEk#,mgℎ=12×3mbΔt22−12×3mbΔt12,整理可得 2gℎ3b2= 1t22−1t12。
(3)物块 C和B通过光电门对应的速度为b₁₁和 bt2,有可得 a=b22ℎ1t22−1t12,在不考虑摩擦和空气阻力的情况下，对物块A、B、C组成的整体应用牛顿第二定律可得mg=3ma,即 a=g3,若物块的加速度a非常接近g/₃，也能说明在误差允许的范围内系统机械能守恒。
12.【答案】(1)R₂-R₁(2分) (2) 16(2分) bk−RA(2分) ( (3)等于(1分) 等于(1分)
【解析】(1)根据题意可知，电流表Ⓐ的内阻 RA=R2−R1。
(2)根据闭合电路欧姆定律， E=Ir+R+RA,解得 1I=1ER+r+RAE,根据题意 1E=k,r+RAE=b,解得 E=1k, r=bk−RAO
(3)本实验不存在系统误差，电动势E的测量值等于真实值，内阻r的测量值等于真实值。
13.解：(1)升温过程气体发生等压变化
则 dST0=d+ℎS1.5T0(2分)
解得 ℎ=d2(2分)
(2)缸内气体的压强为
p=9mgS−mgS=8mgS(1分)升温过程，缸内气体对外做功
W=pSh=4mgd(2分)
气体内能增量
△U=k1.5T₀−T₀=0.5kT₀(1分)
根据热力学第一定律可知，气体吸收热量
Q=W+ΔU=4mgd+0.5kT₀(2分)
说明：只有结果，没有公式或文字说明的不给分，其他正确解法亦可得分。
14.解：(1)弹丸到达B点时，挡板对小球的弹力提供其做圆周运动的向心力，设此弹力大小为FN，则满足 FN=mv2R(1分)
由牛顿第三定律可得
FN=2mg(1分)
弹丸从A点到B点，运动的路程
s=πR2(1分)
设弹簧枪弹出弹丸，对弹丸做功为W，由动能定理可得
W−kmgs=12mv2−0(1分)
弹簧枪的弹性势能
Eₚ=W
解得 Ep=2+kπmgR2(1分)
(2)设弹丸到达O点的速度大小为v₁，由动能定理可得
−kmgs=12mv12−12mv2(2分)
解得 v1=2−πkgR(1分)
(3)弹丸离开O点，做平抛运动，根据平抛运动规律，可得
ℎ=12gt2(1分)
x=v₁t(1分)
解得 x=22−πkRℎ(1分)
说明：只有结果，没有公式或文字说明的不给分，其他正确解法亦可得分。
15.解：(1)由几何关系可知，小球Q在匀强磁场中做圆周运动的半径
R=L(1分)
小球Q 在匀强电场中运动，可得
qEL=12×2mv02−0(1分)
设第四象限的磁感应强度大小为B，由洛伦兹力提供圆周运动的向心力，可得 qv0B=2mv02R(2分)
解得第四象限磁感应强度大小为 B=2EmqL(1分)
(2)小球Q 与小球P 发生弹性正碰，根据动量守恒和机械能守恒可得 2mv0=2mvQ+mvP。(2分)
12×2mv02=12×2mvQ2+12mvP2(2分)
解得 vp=43qELm,方向沿y轴正方向(1分)
vQ=13qELm,方向沿y轴正方向(1分)
(3)碰后小球Q的速度变为 v03,，小球P的速度变为 4v03,进入第一象限，设小球Q 圆周运动的半径为 R₁,，小球P圆周运动的半径为 R₂,则
R1=2m×v03q2×2B3=L(1分)
R2=m×4v03q2×2B3=2L(1分)
碰后到小球Q第二次经过y轴的时间
t1=T14+2vQaQ(1.分)
碰后到小球 P第二次经过y轴的时间
t2=T26+2vPsin60∘aP(1分)
其中碰后小球P 和小球Q第二次经过y轴的时间差
△t=t₁−t₂(1分)
其中 T1=12πmqB,aQ=qE4m,T2=6πmqB,aP=qE2m,代入数据可得
t=3π+8−833mLqE(2分)
说明：只有结果，没有公式或文字说明的不给分，其他正确解法亦可得分。