甘肃省武威市凉州区2024-2025学年高三上学期1月期末物理试题（解析版）

这是一份甘肃省武威市凉州区2024-2025学年高三上学期1月期末物理试题（解析版），共20页。
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、准考证号填写在答题卡上。
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.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
考试时间为75分钟，满分100分
一、选择题：本题共10小题，共43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5分，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 某同学通过Tracker软件（视频分析和建模工具）研究羽毛球运动轨迹与初速度的关系。如图所示为羽毛球的一条运动轨迹，击球点在坐标原点O，a点为运动轨迹的最高点，下列说法正确的是（ ）
A. 羽毛球水平方向的运动为匀速直线运动
B. a点羽毛球只受重力
C. 羽毛球下降过程处于超重状态
D. 羽毛球在空中运动过程中，机械能不断减小
【答案】D
【解析】AB．若羽毛球整个运动过程只受重力作用，则最高点a应在运动轨迹的正中间；而现在a点在运动轨迹偏右则，说明上升和下降的时间不相等，故上升和下降的加速度不相同，所以羽毛球在空中运动过程中除受到重力外还始终受到空气阻力，故水平方向的运动不是匀速直线运动，故AB错误；
C．下降过程中羽毛球具有竖直向下的加速度，处于失重状态，故C错误。
D．羽毛球空中运动过程中空气阻力做负功，机械能不断减小，故D正确；
故选D。
2. 如图所示，质量为、长为的金属棒两端由等长的轻质绝缘细线水平悬挂，并处于匀强磁场中。棒中通以大小为、方向为的恒定电流，平衡时两悬线与竖直方向的夹角均为，取重力加速度，。匀强磁场的磁感应强度最小是（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】对棒进行受力分析，由平衡条件结合矢量三角形，可知当棒受到的安培力与悬线垂直时，有最小值
结合安培力公式，代入已知数据解得最小的磁感应强度
故选B。
3. 相距为的甲、乙两辆汽车同向行驶在一条平直公路上，其图像如图所示，图中的面积为，初始时甲车在前乙车在后，下列说法正确的是（ ）
A. 若，则时刻后乙车追上甲车
B. 若，则时刻前乙车追上甲车
C. 若，则甲、乙两车可能相遇2次
D. 若，则甲、乙两车一定只能相遇1次
【答案】B
【解析】A．根据图像与横轴围成的面积表示位移，可知的面积表示在时间内乙比甲多走的位移大小；若，则在时刻乙车刚好追上甲车，故A错误；
BD．若，则在时刻前乙车追上甲车，由于时刻之后乙车速度小于甲车速度，所以可能在时刻之后甲车又追上乙车，则甲、乙两车能相遇2次，故B正确，D错误；
C．若，则在时刻乙车还没追上甲车，由于时刻之后乙车速度小于甲车速度，则两车不会相遇，故C错误。
故选B。
4. 2024年10月30日，神舟十九号载人飞船成功对接空间站天和核心舱前向端口，对接前其变轨过程简化后如图所示。飞船先由近地轨道1在P点点火加速进入椭圆轨道2，在轨道2运行一段时间后，再从Q点进入圆轨道3，完成对接。已知地球的半径为R，轨道1的半径近似等于地球半径，地球表面的重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 飞船在轨道1上的线速度一定大于轨道2上Q点的线速度
B. 飞船在轨道2上Q点的加速度一定大于轨道3上Q点的加速度
C. 只根据题干的已知条件可以求出地球的密度
D. 飞船在轨道1上运行的周期为
【答案】AD
【解析】A．飞船在轨道1上的线速度大于在轨道3上的线速度，飞船由轨道2到轨道3必须在点加速，所以飞船在轨道1上的线速度一定大于轨道2上点的线速度，A正确；
B．根据牛顿第二定律
无论是在轨道2还是轨道3，点到地心的距离是相等的，故加速度大小相等，B错误；
C．由
和
得
由于引力常量未知，故不能计算地球的密度，C错误；
D．由
得
D正确。
故选AD。
5. 手机中内置的指南针是一种基于霍尔效应的磁传感器。如图所示，将一块宽度为，厚度为的半导体薄片（载流子为自由电子）水平放置于地磁场中，当半导体中通入水平方向的恒定电流时，自由电子在洛伦兹力的作用下发生偏转，继而在两个表面上出现了电势差，称为霍尔电势差。已知电流大小为，霍尔电势差大小为，电子的电荷量大小为，半导体内自由电子的数密度（单位体积内的自由电子数）为。该处地磁场磁感应强度的竖直分量的大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】电子达到稳定时，洛伦兹力等于静电力，即
又电流的微观表达式有
联立解得
故选C。
6. 如图所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，已知匀强磁场的磁感应强度大小为B，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，线圈的转速为n，线圈与二极管、阻值为R的定值电阻及理想交流电流表相连，交流电流表的示数为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】线圈转动一周只有一半的时间有电流流过电阻，感应电动势的峰值
感应电流的峰值
由于交流电流表测量的是有效值，得
解得
B正确，ACD错误。
故选B。
7. 如图所示，在、的区域中存在垂直于平面的匀强磁场，磁感应强度大小相等，边界与轴正方向的夹角为，左侧磁场向里，右侧磁场向外。正方形导线框以恒定的速度沿轴正方向运动并穿过磁场区域，运动过程中边始终平行于轴。规定导线框中逆时针方向为电流的正方向。从刚进入磁场开始计时，下列能正确反映导线框中感应电流随时间变化图像的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】设导线框的速度大小是，边长为，总电阻为，磁感应强度大小为边刚进磁场时产生感应电流
由右手定则可判断感应电流的方向为逆时针；在时间内，如图1所示
边被边界分为和两部分，其中
两部分产生的感应电动势方向相反，则
当时，导线框全部进入磁场，如图2所示，导线框被边界分为两部分，两部分都切割磁感线，且有效长度均为，则
两部分产生的感应电动势大小相等，方向均沿顺时针，则电流
由数学知识知，图像为选项D图像。
故选D。
8. 波源从时刻开始振动，产生的简谐横波向右传播，波在传播过程中经过、两点，如图甲所示。点的振动图像如图乙所示，点开始振动后经后点开始振动，已知、两点间距离为，下列说法正确的是（ ）
A. 波传播速度大小是
B. 时刻，波源由平衡位置沿轴正向振动
C. 波源的振动方程为
D. 平衡位置距波源处的质点开始振动时，质点处于波峰
【答案】AD
【解析】A．由题意，可得波的传播速度大小为
故A正确；
BC．根据图乙可知，点开始振动时的方向沿轴负方向，波源时刻的振动方向与点开始振动时的方向相同，即沿轴负方向。由图乙可得波的周期，则波源的振动方程为
故BC错误；
D．由图乙可知波源的振动经过传播到点，所以
该波的波长
故质点与点之间的距离为
质点开始振动时，质点振动的时间为，处于波峰，故D正确。
故选AD。
9. 如图甲是酒精测试仪的原理图，气敏电阻的阻值R随气体中酒精含量的变化关系如图乙所示。机动车驾驶员呼出的气体中酒精含量大于等于20mg/ml小于80mg/ml为酒驾，大于等于80mg/ml为醉驾。使用前先对酒精测试仪进行调零（改变的阻值），此时电压表的示数为5V，调零后的阻值保持不变。已知电源电动势，内阻，电路中的电表均为理想电表。当一位饮酒者对着测试仪吹气时（可视为气体中酒精含量逐渐增大），下列说法中正确的是（ ）
A. 电压表示数减小，电流表的示数增大
B. 电源的输出功率减小
C. 电压表、电流表示数变化量绝对值的比值减小
D. 当电流表的示数为0.4A时，气体中酒精含量大于80mg/ml
【答案】AD
【解析】A．由图乙可知随着气体中酒精含量的升高，气敏电阻的阻值减小，回路中的总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知干路电流增大，电流表示数增大；由
可知电压表的示数减小，故A正确；
B．由题意可知，当酒精检测仪调零时，气敏电阻
此时电压，可知
电源的输出功率
由于
当减小时，电源的输出功率增大，B错误；
C．电压表、电流表示数变化量绝对值的比值
保持不变，C错误；
D．当电流表示数时，气敏电阻的阻值
即气体中酒精含量大于，D正确。故选AD。
10. 如图甲所示，水平面内有两根足够长的光滑平行金属导轨，导轨固定且间距为。空间中存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。现将两根材料相同、横截面积不同、长度均为的金属棒分别静置在导轨上。现给棒一水平向右的初速度，其速度随时间变化的关系如图乙所示，两金属棒运动过程中，始终与导轨垂直且接触良好。已知棒的质量为，电阻为。导轨电阻可忽略不计。下列说法正确的是（ ）
A. 棒刚开始运动时，棒中的电流方向为
B. 棒的质量为
C. 在时间内，棒产生的热量为
D. 在时间内，通过棒的电荷量为
【答案】BCD
【解析】A．金属棒刚开始运动时，根据右手定则可知棒中的电流方向为，故A错误；
B．两金属棒组成的系统动量守恒
解得
故B正确；
C．由于棒与棒质量之比为，且它们的材料和长度相同，故横截面积之比为，由
得电阻之比为，故棒与棒产生的热量之比为，根据两棒组成的系统能量守恒有
时间内棒产生的热量
故C正确；
D．对棒列动量定理有
又
则在时间内，通过棒的电荷量
故D正确。
故选BCD。
二、非选择题：本题共5小题，共57分。
11. （1）请根据变压器工作原理，完成以下问题：
①街头见到的变压器是降压变压器，假设它只有一个原线圈和一个副线圈，则导线较粗的线圈为_____（选填“原”或“副”）线圈。
②在“探究变压器线圈原、副电压与匝数的关系”实验中，可拆变压器如图甲所示。实验过程中，变压器的原、副线圈选择不同的匝数，利用多用电表交流电压档测量相应电压，记录如下，从实验数据分析可知，原、副线圈的电压之比并不等于匝数之比，造成这种结果的可能原因是_____。
（2）在利用如图乙所示装置做“探究影响感应电流方向的因素”实验中，磁铁的极向下运动时，电流从_____（选填“+”或“-”）接线柱流入电流计；磁铁插入的速度越大，电流计指针偏转幅度越_____（选填“大”或“小”）。
【答案】（1）副 变压器铁芯漏磁，铁芯在交变磁场作用下产生涡流发热，原、副线圈上通过的电流发热等等。
（2） 大
【解析】【小问1详解】
①[1]理想变压器的电压与匝数成正比，当只有一个副线圈的时候，电流与匝数成反比，街头用电的变压器是降压变压器，可知副线圈的匝数比原线圈的匝数少，副线圈的电流较大，应该使用较粗的导线。
②[2]从实验数据分析可知，原、副线圈的电压之比并不等于匝数之比，造成这种结果的可能原因是：变压器铁芯漏磁，铁芯在交变磁场作用下产生涡流发热，原、副线圈上通过的电流发热等等。
【小问2详解】[1]磁铁极向下运动时，穿过线圈的磁通量向下增加，根据楞次定律结合安培定则可知，感应电流接线柱流入电流计；
[2]磁铁插入的速度越大，穿过线圈的磁通量变化越快，线圈产生的感应电动势越大，感应电流越大，则电流计指针偏转幅度越大。
12. 某同学利用气垫导轨和光电门验证机械能守恒，实验装置如图甲所示。取重力加速度。
（1）如图乙所示，利用游标卡尺测得遮光条宽度_____cm；用天平测得滑块和遮光条的总质量，钩码的质量；用刻度尺测得释放前滑块上遮光条到光电门的距离。
（2）接通气源，释放滑块，数字计时器上显示遮光时间；滑块从释放到遮光条经过光电门这一过程中，系统重力势能减少量为______J，动能增加量为_____J。（结果均保留两位有效数字）
（3）①改变遮光条到光电门的距离，多次重复实验，得到几组不同的和对应的遮光时间，在坐标纸作出图像如图丙中所示；
②在保证钩码的质量和遮光条的宽度不变的情况下，该同学换用质量不同的滑块再次进行实验，重复步骤①，得到的图像如图丙中所示。
分析可知图线对应的滑块和遮光条的总质量_____（选填“大于”或“小于”）图线对应的滑块和遮光条的总质量；若图线的斜率为，则其对应的滑块和遮光条的总质量_____（用、、、表示）。
【答案】（1）
（2）0.17 0.16
（3）小于
【解析】【小问1详解】
遮光条的宽度
【小问2详解】
[1]系统减少的重力势能
[2] 遮光条经过光电门时，滑块的速度
增加的动能
【小问3详解】
[1][2] 由机械能守恒可得
整理可得
由图像可知图线的斜率大于图线的斜率，故图线对应的滑块和遮光条的总质量小于图线对应的滑块和遮光条的总质量；图线斜率
解得
13. 如图所示，用导线绕制成匝数为，半径为的圆形线圈，线圈电阻为，线圈两端点与电阻相连接。在线圈内有一半径为的圆形区域，区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度随时间的变化关系为。求：
（1）两端的电势差；
（2）时间内，产生的焦耳热。
【答案】（1）
（2）
【解析】【小问1详解】
由法拉第电磁感应定律得
通过电阻的电流
由楞次定律可知，线圈中感应电流沿逆时针方向，点电势高于点电势，则
解得
【小问2详解】
时间内，产生的焦耳热
解得
14. 如图所示，质量为（未知）的轨道A放在足够长的光滑水平桌面上，轨道上表面水平部分粗糙，竖直圆弧部分光滑，两部分在点平滑连接，点为轨道的最高点。质量的小物块静置在轨道左端，与轨道水平部分之间的动摩擦因数为（未知），最大静摩擦力等于滑动摩擦力，可视为质点。已知轨道水平部分的长度，圆弧部分的半径，取重力加速度。小物块以的初速度向右滑行，若轨道固定，恰好能够运动到点；若轨道不固定，恰好能够运动到点。（计算结果可用分数表示）
（1）求动摩擦因数；
（2）求轨道A的质量；
（3）若轨道不固定，小物块B以初速度向右滑行，求离开点后上升的最大高度。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】【小问1详解】
若轨道固定，对物块列动能定理，则有
可解得
【小问2详解】
若轨道不固定，则对系统满足水平方向动量守恒，则有
根据能量守恒，则有
可解得
【小问3详解】
若轨道不固定，则对系统满足水平方向动量守恒，则有
根据能量守恒，则有
可解得
15. 如图所示，在坐标系区域内存在平行于轴、电场强度大小为（未知）的匀强电场，分界线将区域分为区域Ⅰ和区域Ⅱ，区域Ⅰ存在垂直纸面向外、磁感应强度大小为（未知）的匀强磁场，区域Ⅱ存在垂直直面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场及沿轴负方向、电场强度大小为的匀强电场。一质量为、电荷量为的带正电粒子从点以初速度垂直电场方向进入第二象限，经点进入区域Ⅰ，此时速度与轴正方向的夹角为，经区域Ⅰ后由分界线上的点（图中未画出）垂直分界线进入区域Ⅱ，不计粒子重力及电磁场的边界效应。求：
（1）电场强度的大小；
（2）带电粒子从点运动到点的时间；
（3）粒子在区域Ⅱ中运动时，第1次和第5次经过轴的位置之间的距离。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】【小问1详解】
粒子经过点时的速度
粒子从点到点，由动能定理得
解得
【小问2详解】
粒子从点到点，由运动学公式有
解得
粒子从点到A点，其运动轨迹如图1所示
由抛体运动的规律可得
由几何关系可得，粒子在区域Ⅰ中做匀速圆周运动的半径
运动时间
则
【小问3详解】
粒子在区域Ⅰ中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力
解得
在A点对粒子由配速法，如图1所示，设对应的洛伦兹力与静电力平衡
方向相反，与合速度对应洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动，这样粒子进入区域Ⅱ中的运动分解为以的匀速直线运动和以的匀速圆周运动,静电力等于洛伦兹力
解得
合速度
设对应的匀速圆周运动的半径为，由洛伦兹力提供向心力有
解得
其运动轨迹如图2所示
粒子从第1次到第5次经过轴，共运动了2个周期，时间
距离
解得匝
200
400
400
800
匝
100
100
200
400
4.0
8.2
6.1
9.6
1.9
2.0
2.9
4.6