山东省济南市2024-2025学年高三上学期1月期末考试物理试卷（Word版附解析）

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满分100分。考试用时90分钟。
注意事项：
1.答题前，考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、准考证号、座号填写在规定的位置上。
2.回答选择题时，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，再选涂其它答案标号。
3.回答非选择题时，必须用0.5毫米黑色签字笔作答（作图除外），答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应的位置；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案，不能使用涂改液，胶带纸，修正带和其他笔。
一、单项选择题（本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。）
1. 下列与电、磁相关的实例应用中利用电磁感应原理的是（ ）
①图甲中扬声器把电流信号转换成声音信号
②图乙中磁电式电流表指针偏转
③图丙中利用电磁炉加热铁锅内食物
④图丁中动圈式话筒把声音信号转化成电流信号
A. ①②B. ②③C. ①④D. ③④
【答案】D
【解析】
【详解】图甲和图乙都是利用磁场对电流的作用原理，图丙和图丁是利用电磁感应原理。
故选D。
2. 如图所示，某次短道速滑接力赛中，在水平冰面上“交棒”运动员用力推前方“接棒”运动员，不计冰面阻力和空气阻力，两运动员之间的相互作用力始终在同一水平线上，在两运动员“交接棒”的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 两运动员速度变化量的大小一定相等
B. 两运动员动量变化量的大小一定相等
C. 两运动员动能变化量的大小一定相等
D. 两运动员的加速度一定始终等大反向
【答案】B
【解析】
【详解】AD．两运动员的质量不一定相等，加速度不一定相等，相同时间内，加速度大的运动员速度变化量大，AD错误；
B．由于不计冰面阻力和空气阻力，两运动员组成的系统在水平方向不受外力，动量守恒，故两运动员的动量变化量的大小一定相等，B正确；
C．“交棒”运动员用力推前方“接棒”运动员，要消耗体内的化学能，转化为系统的机械能，故系统的机械能不守恒，两运动员的动能变化量大小不一定相等，D错误。
故选B。
3. 如图所示为“嫦娥六号”月球探测器沿椭圆轨道环月绕行的示意图，，为椭圆轨道长轴端点，、为椭圆轨道短轴端点，探测器沿图中箭头所示方向运行。已知探测器绕行周期为，若只考虑月球对探测器的引力作用，下列说法正确的是（ ）
A. 探测器在点和点的加速度相同
B. 探测器在点的速度小于在点的速度
C. 探测器在点的机械能等于在点的机械能
D. 探测器从点到点的运行时间为
【答案】C
【解析】
【详解】A．探测器在点和点的受力方向不同，则加速度不相同，故A错误；
B．根据开普勒第二定律可知，探测器在点的速度大于在点的速度，故B错误；
C．探测器只有引力做功，则探测器在点的机械能等于在点的机械能，故C正确；
D．探测器是c点的速度最小，则探测器从点到点的运行时间大于，故D错误；
故选C。
4. 某物体在时刻由静止开始做直线运动，其加速度与时间的关系图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 第1s内，物体做匀加速直线运动
B. 第2s内，物体做匀速直线运动
C. 第3s末，物体运动方向发生改变
D. 第5s末，物体的瞬时速度为零
【答案】D
【解析】
【详解】A．第1s内，物体加速度逐渐增大，不是匀加速直线运动，故A错误；
B．第2s内，物体加速度不变，做匀加速直线运动，故B错误；
C．图像与坐标轴围成的面积代表速度的变化，可知0~3s速度一直沿正方向增大，故C错误；
D．根据数学关系可知5s末的加速度为-4，图像与坐标轴围成的面积代表速度的变化，则5s内速度变化为
物体由静止开始运动，则第5s末，物体的瞬时速度为零，故D正确；
故选D。
5. 如图所示，粗糙斜面置于粗糙水平地面上，轻绳跨过光滑的定滑轮，一端悬挂物块，另一端与斜面上的物块相连，滑轮左侧的轻绳与斜面平行，整个装置保持静止状态。已知物块的质量为，物块的质量为，斜面倾角，物块与斜面之间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，，，下列说法正确的是（ ）
A. 地面对斜面的摩擦力大小为12
B. 斜面对物块的摩擦力大小为12
C. 若剪断轻绳，则地面对斜面的摩擦力大小为0
D. 若剪断轻绳，则斜面对物体摩擦力大小为6.4
【答案】C
【解析】
【详解】A．对物体A受力分析，根据平衡条件可得轻绳的拉力为
BC整体受力分析，根据平衡条件可得，水平方向上，地面对C的摩擦力与轻绳在水平方向的分力平衡，即
A错误；
B．对B受力分析可得
解得
B错误；
D．剪断轻绳，B受到的最大静摩擦力
故物体B静止在斜面上，此时受到的摩擦力为
D错误。
C．剪断轻绳，因B静止在斜面上，BC整体受力分析，水平方向整体不受外力，故地面对C的摩擦力为零，C正确；
故选C。
6. 如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为，原线圈输入交流电压的瞬时值表达式为，、是阻值均为的定值电阻。则该理想变压器的输入功率为（ ）
A. 5B. C. 2.5D.
【答案】A
【解析】
【详解】A．根据题意知输入电压为
根据理想变压器原、副线圈的电压比与匝数比的关系有
解得
根据欧姆定律
又
解得
该理想变压器的输入功率等于输出功率
故选A。
7. 加速度计是无人机飞行控制系统中不可或缺的传感器之一。如图所示为加速度计测量竖直轴向加速度的部件示意图，质量块上下两侧与两根竖直的轻弹簧连接，两根弹簧的另一端分别固定在外壳上。固定在质量块上的指针可指示弹簧的形变情况，弹簧始终处于弹性限度内，通过信号系统显示出质量块受到除重力外的力产生的加速度，加速度的方向竖直向上时为正值。下列说法正确的是（ ）
A. 当无人机悬停在空中时，
B. 当无人机自由下落时，
C. 当时，无人机处于失重状态
D. 当时，无人机处于失重状态
【答案】C
【解析】
【详解】A．当无人机悬停在空中时，弹簧的弹力的合力与重力平衡，故重力以外的力的合力
通过信号系统显示出质量块受到除重力外的力产生的加速度
A错误；
B．当无人机自由下落时，弹簧的合力为零，通过信号系统显示出质量块受到除重力外的力产生的加速度为零，B错误；
C．当时，弹簧弹力的合力为0.5mg，小于物体的重力，无人机处于失重状态，C正确；
D．当时，弹簧弹力的合力为1.5mg，大于物体的重力，无人机处于超重状态，D错误。
故选C。
8. 如图所示，倾角为的足够长斜面固定在水平地面上，点位于斜面上P点正上方处，可视为质点的小球在竖直平面内从点以大小为的速度向各个方向抛出时，均能落在斜面上。重力加速度，，则小球从抛出到落在斜面上的最短时间为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】点到斜面的距离恒为
分析可知，要使小球到达斜面的时间最短，应将小球沿垂直斜面向下的方向抛出，设小球在垂直斜面方向的加速度为，根据牛顿第二定律
解得
方向垂直斜面向下，当小球沿垂直斜面向下的方向抛出时，历时到达斜面，到达斜面时速度大小为，根据
解得
根据
解得
故选A。
二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但选不全的得2分，有错选或不答的得0分）
9. 如图所示为处于静电平衡状态的金属导体周围的电场分布示意图，M为金属导体内的一点，N、P为电场中的两个点。下列说法正确的是（ ）
A. M点的电场强度大于P点的电场强度
B. M点的电势高于P点的电势
C. 带负电的试探电荷在M点的电势能大于在N点的电势能
D. 带负电的试探电荷在N点的电势能大于在P点的电势能
【答案】BC
【解析】
【详解】A．处于静电平衡状态的金属导体内部场强为0，则M点的电场强度小于P点的电场强度，故A错误；
BCD．处于静电平衡状态的金属导体为等势体，根据沿电场方向电势逐渐降低可知，M、N、P三点的电势大小关系为
根据，可知带负电的试探电荷在M点的电势能大于在N点的电势能，带负电的试探电荷在N点的电势能小于在P点的电势能，故BC正确，D错误。
故选BC
10. 如图甲所示，用材料和粗细均相同的金属导线制成的单匝矩形线框固定在水平绝缘桌面上，线框两长边中点所在直线一侧区域存在匀强磁场，时磁场方向垂直于桌面向上，磁感应强度随时间变化的关系图像如图乙所示。已知线框长为，宽为，单位长度电阻为，则在时间内，下列说法正确的是（ ）
A. 俯视桌面，线框中感应电流的方向始终为逆时针方向
B. 线框中感应电流的大小为
C. 线框受到的安培力大小恒为
D. 通过导线某横截面的电荷量为
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．由图乙可知磁场先垂直桌面向上减小，后垂直于桌面向下增大，故磁通量先向上减小，后向下增大，由楞次定律定律可知，俯视桌面，线框中感应电流的方向始终为逆时针方向，故A正确；
B．线框中感应电动势
感应电流
故B正确；
C．左右两边线框受到的安培力大小相等，方向相反，故整个线框受到的安培力大小等于下边线框所受的安培力，因为电流恒定不变，磁感应强度大小在变化，故安培力为变力，故C错误；
D．通过导线某横截面的电荷量
故D正确。
故选ABD。
11. 如图甲所示，轻质弹簧的一端固定在倾角为θ的固定光滑斜面底端，另一端自然伸长。可视为质点的物块从斜面上离弹簧最上端一定距离处由静止释放，在下滑过程中，物块的动能Ek与位移x的关系如图乙所示，0~x1之间的图像为直线，x1~x3之间的图像为曲线，其中x2对应图像最高点，Ek0为已知量。已知弹簧的弹性势能（k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量），重力加速度为g，在物块下滑过程中，弹簧始终在弹性限度内。下列说法正确的是（ ）
A. 物块的机械能守恒
B. 弹簧的劲度系数为
C. 物块加速度的最大值为
D. 物块动能的最大值为
【答案】BD
【解析】
【详解】A．物块在下滑过程中当受到弹簧的弹力作用时，弹力对物块做负功，所以物块的机械能减少，故A错误；
B．0~x1阶段有
在x2位置有
所以弹簧的劲度系数为
故B正确；
C．当物块运动到最低点时，弹簧压缩到最短，加速度最大，则
根据牛顿第二定律可得
联立可得
故C错误；
D．当物块运动到x2位置时，动能最大，则
联立解得
故D正确。
故选BD。
12. 如图所示，圆心为，半径为的圆形区域内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。一带正电的粒子以初速度从点射入磁场，当圆心到入射方向所在直线的垂直距离为时，粒子离开磁场的速度方向偏转了，不计粒子重力，下列说法正确的是（ ）
A. 该粒子在磁场中的运动半径为
B. 该粒子的比荷为
C. 该粒子在磁场中的运动周期为
D. 只改变粒子入射速度的方向，当圆心到入射方向所在直线的垂直距离为时，粒子在磁场中运动时间最长
【答案】AD
【解析】
【详解】A．作出粒子在磁场中的运动轨迹如图所示
由题可知
解得
由几何知识可得
根据题意可知
所以
粒子在磁场中的运动半径为
A正确；
B．洛伦兹力提供圆周运动的向心力，则有
解得
B错误；
C．根据周期公式
解得
C错误；
D．粒子在磁场中运动时间最长时，运动轨迹的弦最长，如图所示
由正弦定理可得
解得
所以圆心到入射方向所在直线的垂直距离为
D正确。
故选AD。
三、非选择题（本题共6小题，共60分）
13. 如图甲所示为“探究加速度与力的关系”的实验装置示意图。其中小车与车中砝码的质量为，槽码的质量为m，重力加速度为。某同学在已经平衡摩擦力的情况下，将槽码所受的重力当作细线对小车的拉力F，多次改变槽码的质量，测得多组拉力F与对应的小车加速度，描绘出如图乙所示的图像。
（1）图丙是某次实验打点计时器打出的一条纸带（部分）。A、B、、、E为纸带上标出的连续5个计数点，相邻计数点间的时间间隔均为0.10s，从图中给定的数据，可求出小车加速度的大小是________（计算结果保留两位有效数字）；
（2）图乙中AB段出现弯曲的原因是________；
（3）图乙中，该同学利用加速度较小的几组数据拟合了一条直线，过点作横轴的垂线，垂足为，垂线与段交于点，则________（用、表示）。
【答案】（1）0.80
（2）小车和砝码的质量没有远大于槽码的质量
（3）
【解析】
【小问1详解】
根据逐差法可知加速度为
【小问2详解】
根据牛顿第二定律有
解得
可知图乙中AB段出现弯曲的原因是小车和砝码的质量没有远大于槽码的质量。
【小问3详解】
图中PN对应小车合力为悬挂物的重力mg时的加速度a1，即mg=Ma1
解得
图中QN对应小车的实际加速度a2，设此时细线的拉力为T；
对小车有T=Ma2
对悬挂物有mg-T=Ma2
解得
联立解得
结合图像斜率的含义，可得
则
14. 电子体温计中常用的测温元器件是热敏电阻。某物理兴趣小组利用热敏电阻随温度变化的规律，设计制作了一个简易电子体温计，其原理图如图甲所示，所用热敏电阻Rt的阻值随温度t变化的规律如图乙所示。还准备了如下器材：
A.干电池组（电动势E=3.0V，内阻r=1.2Ω）
B.表头G（满偏电流6.0mA，内阻Rg=36Ω）
C.电阻箱R1（最大阻值9999.9Ω）
D.电阻箱R2（最大阻值9999.9Ω）
E.开关及导线若干
（1）要将表头G量程扩大为60mA，则电阻箱R1接入的阻值为________Ω；
（2）现保持电阻箱R1的阻值不变，如图丙所示，在表头上4mA处标注38℃，则应将电阻箱R2的阻值调为________Ω；
（3）按照表头上的刻线标注的温度值是________（选填“均匀”或“不均匀”）的；
（4）若电子体温计使用一段时间后，干电池组电动势不变，内阻增大，则体温的测量值将________（选填“大于”、“小于”或“等于”）真实值。
【答案】（1）4.0 （2）30.2
（3）不均匀 （4）小于
【解析】
【小问1详解】
根据电流表改装特点可知
代入数据解得
【小问2详解】
保持电阻箱R1的阻值不变，在表头上4mA处标注38℃，此时回路中电流为40mA，由图可知，Rt阻值为40Ω，根据闭合电路欧姆定律有
代入数据解得
【小问3详解】
由于Rt随温度变化不是均匀变化，所以按照表头上的刻线标注的温度值是不均匀的。
【小问4详解】
若电子体温计使用一段时间后，干电池组电动势不变，内阻增大，根据
可知，Rt的真实值偏小，则温度偏大，所以体温的测量值将小于真实值。
15. 如图甲所示为“襄阳炮”的示意图，其工作原理简化为图乙所示。支架固定在水平地面上，轻杆AB可绕水平轴在竖直面内自由转动，AO和BO的长度分别为和L。A端石袋内装有石块，B端固定重物。发射前在外力作用下轻杆与水平方向夹角为，并保持静止。解除外力后，当轻杆自由转到竖直时石块被水平抛出，石块击中墙壁时的速度方向与水平方向夹角为。已知重力加速度为，石块在最高点被水平抛出的速度大小为，不计石袋质量，忽略空气阻力及转轴的摩擦，求
（1）石块抛出后在空中运动的水平距离；
（2）石块与重物的质量之比。
【答案】（1）
（2）
【解析】
【小问1详解】
击中墙壁时的竖直速度
可得
根据
可得
石块抛出后在空中运动的水平距离
【小问2详解】
由机械能守恒定律
其中
解得石块与重物的质量之比为
16. 如图所示，“日”字型线框水平放置在光滑绝缘水平面上，、、、、、、的长度均为，、、三条边的电阻均为，其余边的电阻不计。线框在外力的作用下以速度匀速向右进入一有界匀强磁场区域（足够大），线框边与磁场边界平行，磁场方向垂直于水平面向下，磁感应强度大小为。从边开始进入磁场到边刚要进入磁场之前的过程中，求
（1）感应电动势大小；
（2）线框所受安培力的大小；
（3）边上产生的焦耳热。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】
【小问1详解】
根据法拉第电磁感应定律有
解得
小问2详解】
线框的总电阻为
根据欧姆定律有
根据安培力公式为
解得
【小问3详解】
根据串并联电路电流关系有
线框运动的时间为
根据焦耳定律有
解得
17. 如图甲所示的空间直角坐标系中，均与轴垂直的平面和平面把空间分为I，II，III三个区域，平面与轴交于点，区域I内存在沿轴正向的匀强电场（大小未知），区域II内存在沿轴方向交替变化的磁场，区域III内同时存在匀强电场和匀强磁场，匀强电场的方向与轴垂直，且与轴正向和轴正向的夹角均为，匀强磁场的方向与轴垂直，且与轴正向和轴负向的夹角均为。质量为，电荷量为的带正电粒子从负半轴上的点由静止释放，点与点之间的距离为，粒子经过点时的速度大小为。区域II内当磁场沿轴负向时取为正值，以粒子经过点时为时刻，交替变化的磁场随时间的变化规律如图乙所示（为已知量），区域III内匀强电场的场强大小为，匀强磁场的磁感应强度大小。不计粒子的重力，不考虑场的边缘效应，求
（1）区域I内匀强电场的场强大小；
（2）若带电粒子在时刻恰好到达分界面，求
①，之间的距离；
②时刻，带电粒子与分界面之间的距离。
【答案】（1）
（2）①②（或）
【解析】
【小问1详解】
由动能定理
解得
【小问2详解】
洛伦兹力提供向心力或
解得
由于
粒子经过后的运动可分解为沿轴正方向的速度为的匀速直线运动和速度为的匀速圆周运动
，
根据，
可得
解得（或）
18. 如图所示为某轨道示意图，圆心为的四分之一圆弧轨道的下端与水平轨道相制于点，圆心为的四分之一圆弧轨道的上端与水平轨道相切于点，轨道、之间为一水平传送带，两端分别与水平轨道和平滑连接，段水平。轨道的半径为，轨道的半径为，、之间传送带的长度为，表面粗糙，轨道其余部分均光滑。将质量为的滑块（可视为质点）从点由静止释放，当传送带不动时，滑块运动到点时对圆弧轨道的压力恰好为零。重力加速度，不计空气阻力，求
（1）滑块经过点时速度的大小；
（2）滑块与传送带之间的动摩擦因数；
（3）若传送带以大小为的速度顺时针匀速转动，滑块从点由静止释放后，试讨论：
①滑块在段的落点与点之间的距离与的关系；
②滑块与传送带之间因摩擦而产生的热量与的关系。
【答案】（1）
（2） （3）见解析
【解析】
【小问1详解】
根据题意可知滑块经过点时重力提供向心力有
解得
【小问2详解】
滑块从点到点，由动能定理可得
解得
【小问3详解】
滑块从点到点，由动能定理可得
解得
若滑块在传送带上一直加速，根据动能定理
解得
①i若，滑块在传送带上一直做匀加速直线运动
可得
则
解得
ii若，滑块在传送带上先做匀加速直线运动，和传送带共速后做匀速直线运动
解得
iii若，滑块传送带上先做匀减速直线运动，和传送带共速后做匀速直线运动
解得
iv若，滑块在传送带上一直做匀减速直线运动，根据
解得
②i若
对滑块根据牛顿第二定律
解得
根据运动学公式
解得
物块和传送带的相对位移为
则
热量
可得
ii若
根据
可得
则，
热量，
iii若
，
，
，
iv若
，
，