甘肃省临夏州高中2024-2025学年高三上期末质量检测物理试卷(解析版)

这是一份甘肃省临夏州高中2024-2025学年高三上期末质量检测物理试卷(解析版)，共18页。
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、班级、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用2B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。
一、选择题
1. 甘肃省文物考古研究所蜀道考古研究项目（甘肃段）涉及羊马城遗址和圣寿院遗址考古勘探。考古学家们利用放射性元素的半衰期可以确定文物的年代，衰变方程为，的半衰期是5730年，下列说法中正确的是（ ）
A. 80个经过11460年后，还剩下20个
B. 衰变的实质是核内的一个中子转变为一个质子，并放出一个电子
C. 从比结合能大的核向比结合能小的核转变，这种核反应才能自发地发生
D. 衰变过程由于发生了质量亏损，会吸收能量
【答案】B
【解析】A．半衰期具有统计意义，对于数量较少的放射性元素的原子而言没有意义，故A错误；
B．根据质量数守恒和电荷数守恒，可知X为电子，属于衰变，衰变的实质是核内的一个中子转变为一个质子，并放出一个电子，故B正确；
C．从比结合能小的核向比结合能大的核转变，这种核反应才能自发地发生，故C错误；
D．衰变过程有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程可知该过程会放出能量，故D错误。
故选B。
2. 公式是最简洁的物理语言，图像是最直观的表达方式。将物体竖直向上抛出后，不计空气阻力，能正确表示其速度v随时间t变化的关系图线是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】将物体竖直向上抛出后，不计空气阻力，以竖直向上为正方向，根据运动学公式有
可知，图像是一条斜率为负值的倾斜直线，图中只有第三个图像满足要求。
故选C。
3. 某静电场在x轴上的电场强度E随x的变化关系（E－x图像）如图所示，x轴正方向为电场强度正方向。一个带正电的点电荷仅在电场力作用下由静止开始沿x轴运动，在x轴上的a、b、c、d四点间隔相等，则（ ）
A. 点电荷由a运动到d的过程中加速度先增大后减小
B. b和d两点处电势相等
C. 点电荷由a运动到d的过程中电势能先增大再减小
D. 点电荷从b运动到a电场力做功等于从c运动到b电场力做功
【答案】A
【解析】A．由a运动到d的过程中，由题图可以看出电场强度先增大后减小，故电场力先增大后减小，加速度先增大后减小，选项A正确；
B．从a向右电场强度沿x轴负方向，则从b到d处逆着电场线方向移动，电势升高，选项B错误；
C．从a到d处逆着电场线方向移动，电势升高，正电荷的电势能一直增大，选项C错误；
D．由题图可知，a和b之间的平均电场强度小于b和c之间的平均电场强度，根据公式W＝qEd可知，电荷从b运动到a电场力做功小于从c运动到b电场力做功，选项D错误。
故选A。
4. 2024年巴黎奥运会，中国女排在小组赛上取得全胜战绩。副攻王媛媛是甘肃平凉人，她在某次网前击球后，排球（可视为质点）从M点水平飞出到达N点，其位移方向与水平面夹角为，运动轨迹如图所示，忽略空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 排球在空中的运动过程中相同时间内速度的变化量不同
B. 排球在空中的运动过程中速度方向与线段MN的夹角越来越大
C. 排球在空中的运动过程中速度方向与加速度方向的夹角越来越小
D. 排球在空中的运动过程中重力的功率保持不变
【答案】C
【解析】A．由题意可知，排球做的是平抛运动，加速度为重力加速度，根据可知，排球在空中的运动过程中相同时间内速度的变化量相同，故A错误；
B．当排球运动到离线段MN最远的位置时，速度方向与线段MN是平行关系，夹角为零，所以排球速度方向与线段MN的夹角先减小后增大，故B错误；
C．运动过程，竖直方向的速度越来越大，水平速度不变，则合速度与竖直方向夹角越来越小，即速度方向与加速度方向的夹角越来越小，故C正确；
D．重力的功率为
由于竖直方向上的速度越来越大，所以重力的功率越来越大，故D错误。
故选C。
5. 以下四幅图片：图甲中闭合线圈平面垂直于磁场，线圈在磁场中旋转；图乙中是真空冶炼炉；图丙中是在匀强磁场内运动的闭合线框；图丁是研究自感现象的实验电路图。下列说法正确的是（ ）
A. 图甲中，线圈在磁场中旋转会产生感应电流
B. 图乙中，真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置
C. 图丙中，闭合线框中b点的电势高于c点的电势
D. 图丁中，电路开关断开瞬间，灯泡A会立即熄灭
【答案】B
【解析】A．图甲中，闭合线圈平面垂直于磁场，线圈在磁场中旋转，线圈的磁通量不变，因此不会产生感应电流，故A错误；
B．图乙中，真空冶炼炉是用涡流来熔化金属进行冶炼的，炉内放入被冶炼的金属，线圈内通入高频交变电流，这时被冶炼的金属中产生涡流就能被熔化，故B正确；
C．图丙中，根据右手定则可以判断，c点的电势高于b点的电势，故C错误；
D．图丁中，电路开关断开瞬间，由于线圈产生自感电动势阻碍电流的减小，线圈相当于电源，与灯泡组成新的回路，则灯泡A会缓慢熄灭或闪亮一下再缓慢熄灭，故D错误。
故选B。
6. 如图是截面为矩形abcd的玻璃砖，用激光笔发出红色细光束从矩形玻璃砖底部d点沿dO方向射入玻璃砖，光束从玻璃砖另一面射出后经过cb延长线上的e点，已知光束与ab边夹角为60°，线段Ob＝be。则该玻璃砖对红光的折射率n和红光在玻璃砖ab边发生全反射的临界角C分别为（ ）
A. ；B. ；
C. ；D. ；
【答案】A
【解析】折射率的公式
已知线段Ob＝be，根据几何关系可得折射角为，入射角为，则玻璃砖对红光的折射率
对于玻璃砖，红光发生全反射的临界角
可得其临界角C＝45°
故选A。
7. 波动现象在自然界中普遍存在，波的应用已深入到生产、生活的方方面面。一列简谐横波在某均匀介质中沿直线传播，波的传播方向是由M传到N，并且这两个质点平衡位置相距6m，图甲是质点M的振动图像，图乙是质点N的振动图像，t=0时刻质点M和质点N间只有一个波峰。则（ ）
A. 质点M位于平衡位置时，质点N一定处于波谷
B. 该波的波长是16m
C. 该简谐横波的周期为2.5s
D. 波的传播速度为4m/s
【答案】D
【解析】A．由甲、乙振动图像可知，M位于平衡位置时，N可能位于波谷也可能位于波峰，故A错误；
B．波的传播方向为由M传到N，t=0时刻M、N间仅有一个波峰，则有
解得
故B错误；
C．由题图知该简谐横波的周期，故C错误；
D．该简谐横波的波速为
故D正确。
故选D。
8. 电容器是一种重要的电学元件，基本工作方式就是充电和放电。由这种充、放电的工作方式延伸出来的许多电学现象，使得电容器有着广泛的应用。如图所示为一种心脏除颤器的原理图，在一次模拟治疗中，将开关S接到位置1，电容器充电后电压为10kV；将开关S接到位置2，电容器在5ms内通过人体模型完成放电，已知电容器的电容为14μF，放电结束时电容器两极板间的电势差减为零，下列说法正确的是（ ）
A. 人体起到绝缘电介质的作用
B. 这次电容器充电后带电荷量为0.14C
C. 这次放电过程的平均电流为28A
D. 若充电至20kV，则该电容器的电容为28μF
【答案】BC
【解析】A．人体是导体，故A错误；
B．当电容器与直流电源相连时，电容器充电，充电后带电荷量为
故B正确；
C．放电过程的平均电流为
故C正确；
D．电容器的电容取决于电容器本身，与电容器的带电荷量Q以及电势差U均无关，故D错误。
故选BC。
9. 我国成功发射由长征五号遥八运载火箭携带的嫦娥六号探测器，探测器被月球俘获并顺利进入环月轨道飞行的示意图如图所示。探测器在前往月球的过程中，首先进入“停泊轨道”绕地球匀速转动，在P点变速进入“椭圆轨道”并通过椭圆上的远地点Q点，然后进入“转移轨道”，接近月球时，被月球引力“俘获”，再通过变轨实现在“工作轨道”上匀速绕月飞行，然后择机降落。已知第一宇宙速度v＝7.9km/s，则（ ）
A. 探测器在“停泊轨道”上的绕行速度小于7.9km/s
B. 探测器在椭圆轨道上运行时经过Q点的加速度大小小于在“停泊轨道”上的加速度大小
C. 探测器在“工作轨道”上匀速绕月飞行时处于平衡状态
D. 探测器在“椭圆轨道”上运行时经过P点的速度比Q点的速度大
【答案】ABD
【解析】A．7.9km/s是地球卫星最大的环绕速度，所以探测器在“停泊轨道”上的绕行速度小于7.9km/s，选项A正确；
B．探测器在椭圆轨道上运行经过Q点时和在“停泊轨道”上运行时只受到万有引力，在Q点与地球的距离大于在“停泊轨道”上与地球的距离，在Q点受到的万有引力小于在“停泊轨道”上受到的万有引力，探测器在Q点的加速度大小小于在“停泊轨道”上的加速度大小，选项B正确；
C．探测器在“工作轨道”上匀速绕月飞行，做匀速圆周运动，加速度为向心加速度，不为零，则不处于平衡状态，选项C错误；
D．根据开普勒第二定律可知，在“椭圆轨道”上运行时经过P点的速度比Q点的速度大，选项D正确。
故选ABD。
10. 有一个小型发电机，机内矩形线圈匝数为50匝，内阻不计，线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动，如图甲所示，产生的电动势随时间变化的关系如图乙所示，矩形线圈通过铜滑环接理想变压器原线圈，副线圈接有定值电阻R，阻值为100Ω。已知理想变压器原、副线圈的匝数比，则（ ）
A. 图乙交流电压瞬时值表达式为
B. 图甲位置矩形线圈产生电动势的瞬时值为0
C. 副线圈两端电压有效值
D. 电阻R上消耗的功率为450W
【答案】ACD
【解析】A．图乙交流电压瞬时值表达式为
故A正确；
B．图甲位置矩形线圈平面与磁感线平行，穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大，则产生电动势的瞬时值最大，故B错误；
C．原线圈电压有效值为
副线圈两端电压有效值为
故C正确；
D．电阻R上消耗的功率为
故D正确。
故选ACD。
二、非选择题
11. 为探究“加速度与物体质量以及物体受力的关系”，某同学设计了如下实验方案。
A．实验装置如图甲所示，轻质细绳一端系在拉力传感器上，另一端绕过光滑的轻质滑轮挂一质量为m的钩码，调整滑轮使细绳与长木板平行；
B．取下细绳和钩码，用垫块将长木板右端垫高，调整长木板的倾角，接通电源，轻推小车后，小车拖着纸带能沿长木板向下做匀速直线运动；
C．保持长木板的倾角不变，重新挂上细绳和钩码，连接纸带，接通打点计时器的电源，然后让小车从靠近打点计时器的位置沿长木板滑下，打点计时器打下的纸带如图乙所示。
请回答下列问题：
（1）此实验设计______（选填“需要”或“不需要”）满足钩码质量远小于小车质量；
（2）该同学在验证加速度与质量的关系时，在改变小车质量的操作中，正确的做法是在小车上增加钩码，同时长木板的倾角______（选填“不变”或“改变”）；
（3）图乙中相邻两个计数点之间还有4个点未画出，打点计时器接频率为50Hz的交流电源，已知，、、、、，则小车的加速度大小a＝______；
（4）若图乙纸带对应的钩码质量m＝225g，当小车的质量为M＝______kg，可验证牛顿第二定律正确（重力加速度大小g取，结果保留三位有效数字）。
【答案】（1）不需要 （2）不变 （3）1.58 （4）1.95
【解析】【小问1详解】
[1]拉力传感器可以读出细绳拉力的大小，不需要满足钩码质量远小于小车质量；
【小问2详解】
[1]实验前已经平衡了摩擦力，木板的倾角是一个定值，保证了
即
小车的质量改变后，不变，故长木板的倾角不变；
【小问3详解】
[1]相邻两个计数点之间还有4个点未画出，所以相邻计数点间的时间间隔为
T＝0.1s
根据逐差法，得小车的加速度大小为
【小问4详解】
[1]对钩码分析，小车的加速度为a，所以钩码的加速度为2a，根据牛顿第二定律可得
对小车，根据牛顿第二定律可得
联立解得
12. 一位同学用电压表、电流表、滑动变阻器就可以测量一节干电池的电动势和内阻，实物连线图如图甲所示。
（1）若有两节干电池电动势均约为1.5V，内阻分别约为0.4Ω和1.1Ω，在电流变化相同的情况下，为了让电压表示数变化更明显，应选择内阻约为________Ω的干电池（填“0.4”或“1.1”）。
（2）连接好电路，在开关闭合之前，应使滑动变阻器的滑片置于最________（填“左”或“右”）端。
（3）闭合开关后，多次移动滑动变阻器的滑片，测得多组电压表和电流表的示数U和I，在坐标纸上以U为纵轴、I为横轴，选择适当的标度建立坐标系，并画出U-I图线如图乙所示。作出的图像与纵轴的截距为a，横轴的截距为b，由此求出电池的电动势为E＝________，电池的内阻为r＝________。（结果均用字母表示）
（4）不考虑偶然误差，该实验电动势的测量值________真实值，电池内阻的测量值________真实值。（均填“＞”“＜”或“＝”）
【答案】（1）1.1 （2）左 （3） （4）
【解析】【小问1详解】
为了让电压表示数变化更明显，应选择内阻较大的，即约1.1Ω的干电池；
【小问2详解】
连接好电路，在开关闭合之前，应使滑动变阻器滑片置于阻值最大的位置，即滑片置于最左端；
【小问3详解】
[1][2]根据闭合电路欧姆定律可得
画出U-I图线，图像与纵轴的截距为a，横轴的截距为b，即
图线斜率的绝对值表示电源内阻，即
【小问4详解】
[1][2]相对于电源来说，本实验采用的是电流表外接法，所以流经电源的电流为电流表和电压表的电流之和，根据欧姆定律
解得，
所以电动势的测量值小于真实值，电池内阻的测量值小于真实值。
13. 世界上最早发明瓷器的国家是中国。现代瓷器通常在气窑内烧制，如图所示，气窑是对陶瓷泥坯进行升温烧结的一种设备。某次烧制前，封闭在窑内的气体压强为，温度为室温17℃，为避免窑内气压过高，窑上装有一个单向排气阀，当窑内气压达到时，单向排气阀开始排气。开始排气后，气窑内气体压强维持不变，窑内气体温度逐渐升高，最后的烧制温度恒定为1317℃。求：
（1）单向排气阀开始排气时窑内气体温度为多少摄氏度；
（2）本次烧制排出的气体与原有气体的质量比。
【答案】（1）307℃ （2）
【解析】【小问1详解】
以封闭在气窑内的气体为研究对象，排气前体积不变，则有
初态：，
末态：，
由查理定律可得

代入数据解得
即
℃
【小问2详解】
开始排气后，气窑内气体压强维持不变，则有
设排出压强的气体体积为，排出气体质量为，由盖－吕萨克定律可得
得
由于气体的密度不变，则有
代入数据解得
14. 如图所示，上表面粗糙、长d = 0.5 m的长木板与半径R = 0.15 m的光滑四分之一圆弧轨道平滑连接（二者构成一个整体），静止在光滑水平面上，整体的总质量M1 = 0.6 kg，质量M2 = 0.6 kg的物块放在长木板上的左端。一根长度L = 1.25 m且不可伸长的细线一端固定于O点，另一端系一质量m = 0.4 kg的小球，小球位于最低点时与物块处于同一高度并恰好接触。拉动小球使细线伸直，当细线水平时由静止释放小球，小球与物块沿水平方向发生弹性碰撞（碰撞时间极短），碰撞后，物块沿着长木板上表面运动，小球、物块均可视为质点。不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2。求：
（1）小球运动到最低点与物块碰撞前所受拉力的大小；
（2）小球与物块碰撞后的瞬间，物块动量的大小；
（3）若物块恰好运动到与圆弧圆心等高的位置且不脱离圆弧轨道，物块与水平长木板间的动摩擦因数μ。
【答案】（1）12 N
（2）2.4 kg⋅m/s
（3）0.5
【解析】【小问1详解】
小球运动到最低点过程中，由动能定理有
解得小球运动到最低点的速度大小
在最低点，对小球由牛顿第二定律有
解得小球运动到最低点与物块碰撞前所受拉力的大小为
【小问2详解】
小球与物块碰撞过程中，由动量守恒定律和机械能守恒定律得
小球与物块碰撞后的瞬间，物块速度的大小为
解得小球与物块碰撞后的瞬间，物块动量的大小为
【小问3详解】
若物块恰好运动到与圆弧圆心等高的位置，此时两者共速，则对物块与长木板和圆弧轨道组成的整体由水平方向动量守恒得
由能量守恒定律得
解得物块与水平长木板间的动摩擦因数
15. 利用电场与磁场控制带电粒子的运动，使其在特定时间内达到预定的位置，在现代科学实验和技术设备中有着广泛的应用。如图所示，在竖直平面内建立平面直角坐标系xOy，第一象限存在沿着y轴正方向的匀强电场（大小未知），第二象限内A、B两个平行金属板之间的电压为U，一质量为m、电荷量为q（q＜0）的粒子（不计粒子重力）从靠近A板的S点由静止开始做加速运动，粒子由y轴上点水平射入第一象限，粒子经过x轴上的N（d，0）点进入第四象限，第四象限存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B（大小未知），粒子由y轴上C点（图中未画出）垂直y轴离开磁场，进入第三象限，第三象限存在沿着x轴负方向的匀强电场，场强大小为，粒子在第三象限中运动至D点（图中未画出）速度为零，不计粒子重力，求：
（1）粒子运动到M点射入电场的速度大小和的大小；
（2）粒子从M点运动至C点所用的时间；
（3）D点的位置坐标。
【答案】（1）； （2） （3）
【解析】【小问1详解】
设粒子运动到M点射入电场的速度大小为，由动能定理得
可得粒子运动到M点射入电场的速度大小
粒子在第一象限做类平抛运动，则，
设进入磁场后速度v的方向与x轴正方向夹角为，结合平抛运动推论，则
则
由几何关系知粒子在磁场中运动的半径
其中
联立解得
【小问2详解】
粒子在电场中运动的时间
在磁场中转过圆心角为120°，则时间
则粒子由M点运动至C点所用时间
又
得
【小问3详解】
粒子进入第三象限的电场后先做匀减速直线运动，直到速度为零时的位移
又
得D点的横坐标
纵坐标
即D点的坐标为。