广东省东莞市、揭阳市、韶关市2024-2025学年高三上学期期末教学质量检查物理试卷（解析版）

这是一份广东省东莞市、揭阳市、韶关市2024-2025学年高三上学期期末教学质量检查物理试卷（解析版），共15页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验与探究题，计算题等内容，欢迎下载使用。
第Ⅰ卷选择题
一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题的四个选项中只有一个选项符合题目要求。）
1. 如图所示的火灾自动报警器工作原理为：放射源处的锯发生α衰变生成镎，α粒子使壳内气室空气电离而导电。当烟雾进入壳内气室时，α粒子被烟雾颗粒阻挡，于是锋鸣器报警。下列说法正确的是（ ）
A. 发生火灾时温度升高，的半衰期变长
B. 这种报警装置应用了α射线贯穿本领强的特点
C. 发生α衰变过程中需要吸收能量
D. 发生α衰变的核反应方程是
【答案】D
【解析】A．半衰期与元素的化学性质、物理环境均无关，可知，发生火灾时温度升高，的半衰期不变，故A错误；
B．α射线贯穿本领弱，这种报警装置应用了α射线电离能力强的特点，故B错误；
C．发生α衰变过程中将要释放能量，故C错误；
D．根据电荷数、质量数守恒可知，发生α衰变的核反应方程是
故D正确。故选D。
2. 某款磁吸式车载手机支架如图所示。手机放在支架上被磁力吸住后，调节支架使手机与竖直方向成图示角度。安装该支架的汽车静止停放在车位。已知手机受到的磁力垂直于手机屏幕，且手机和支架保持相对静止，下列说法正确的是（ ）
A. 手机受到3个力的作用
B. 支架对手机的作用力竖直向上
C. 手机对支架的摩擦力沿斜面向上
D. 手机对支架的弹力和支架对手机的弹力是一对平衡力
【答案】B
【解析】A．有摩擦力必有弹力，故手机除了受到重力、磁力和摩擦力，还受到弹力作用，一共4个力，故A错误；
B．手机受到的磁力、摩擦力和弹力，施力物体都是支架，支架对手机的作用力是这些力的合力，根据平衡条件可知，支架对手机的作用力与重力等大反向，竖直向上，故B正确；
C．支架对手机的摩擦力沿接触面向上，根据牛顿第三定律可知，手机对支架的摩擦力沿接触面向下，故C错误；
D．手机对支架的弹力和支架对手机的弹力是一对相互作用力，故D错误。故选B。
3. 时位于坐标原点的波源从平衡位置开始振动，形成一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速m/s，下图是振动刚好传到质点m时的波形，下列说法正确的是（ ）
A. 时波源的振动方向沿y轴负方向
B. 此时波源已经振动了0.75s
C. 若波源振动频率减小，该横波的波长将减小
D. 若波源振动频率增大，该横波传播的速度将增大
【答案】B
【解析】A．根据“上下坡”法可知处质点起振方向沿y轴正方向，所以波源的起振方向沿y轴正方向，故A错误；
B．由于振动刚好传到质点，则波源振动的时间为
故B正确；
CD．机械波的传播速度由介质决定，与频率和波长无关，若减小波源的振动频率，该波的传播速度不变，根据公式可知该波的波长将增大，故CD均错误。
故选B。
4. 蜜蜂飞行过程中身上会积累少量正电荷，当蜜蜂接近带负电的花蕊时，它们人间的电场线如图中实线所示，图中虚线为某一带电花粉颗粒从a到b的运动轨迹。不计带电花粉颗粒的重力和空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. a点电势高于b点电势
B. 花粉颗粒在a点所受电场力方向水平向左
C. 花粉颗粒在a点动能大于在b点的动能
D. 花粉颗粒在a点电势能大于在b点的电势能
【答案】D
【解析】A．由于等势线垂直于电场线，沿电场线方向电势降低，可知，a点电势低于b点电势，故A错误；
B．由于花粉颗粒仅受电场力，则电场力方向指向轨迹内侧，可知，花粉颗粒在a点所受电场力方向水平向右，故B错误；
C．电场力方向沿电场线切线指向轨迹内侧，可知，花粉颗粒从a到b的运动过程中，电场力方向与速度方向夹角为锐角，则花粉颗粒速度增大，花粉颗粒在a点动能小于在b点的动能，故C错误；
D．结合上述可知，花粉颗粒从a到b的运动过程中，电场力做正功，电势能减小，即花粉颗粒在a点电势能大于在b点的电势能，故D正确。
故选D。
5. 如图甲所示，是一款高空风车及其发电模块原理图。其内置发电机会产生如图乙所示的交变电流，与其串联的一白炽灯泡恰能正常发光，已知该灯泡额定电压为220V、阻值为100Ω。则该发电机（ ）
A. 输出电流的最大值为2.2A
B. 输出的交流电频率为50Hz
C. s时，感应电动势为零，穿过线圈的磁通量达到最大值
D. 若风力增大，线圈ab的感应电动势不变
【答案】C
【解析】A．输出电流的有效值为
对于正弦交流电，电流的最大值为
故A错误；
B．周期为，则频率为
故B错误；
C．由图乙可知，在s时，感应电动势为零，线速度与磁感线平行，此时线圈处于中性面位置，穿过线圈的磁通量达到最大值，故C正确；
D．风力增大，线圈转动的角速度增大，根据，可知其感应电动势变大，故D错误。
故选C。
6. 如图所示，光刻机利用光源发出的紫外线，将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片。为提高光刻机投影精细图的能力，在光刻胶和投影物镜之间填充液体，提高分辨率。则填充液体后（ ）
A. 紫外线进入液体后波长变短
B. 紫外线进入液体后光子能量增加
C. 紫外线在液体中比在空气中更容易发生衍射
D. 紫外线传播相等的距离，在液体中所需的时间更短
【答案】A
【解析】A．紫外线进入液体频率不变，传播速度变慢，则波长变短，故A正确；
B．紫外线进入液体频率不变，根据
可知光子能量不变，故B错误；
C．由A选项分析可知紫外线在液体中波长变短，更不容易发生衍射，故C错误；
D．紫外线在液体中传播速度变慢，根据
知传播相等的距离，在液体中所需的时间更长，故D错误。
故选D。
7. 在星球P和星球Q的表面，以相同的初速度竖直上抛一小球，小球在空中运动时的速度—时间图像分别如图所示。假设两星球均为质量均匀分布的球体，星球P和星球Q的半径相等，忽略一切阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 星球P和星球Q质量之比为3:1
B. 星球P和星球Q的密度之比为1:1
C. 星球P和星球Q的近地卫星周期之比为
D. 星球P和星球Q的第一宇宙速度之比为3:1
【答案】A
【解析】A．图像斜率的绝对值表示加速度大小，则有，
在星球表面，万有引力近似等于重力，则有，
解得
故A正确；
B．星球P和星球Q的密度分别为，
解得
故B错误；
C．星球P和星球Q的近地卫星由万有引力提供向心力，则有，
解得
故C错误；
D．第一宇宙速度等于近地卫星的环绕速度，则有，
解得
故D错误。
故选A。
二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有两个或两个以上选项符合题意，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分。）
8. 下面四幅图片涉及物理学的四个重大发现，下列说法正确的是（ ）
A. 图甲，爱因斯坦运用“能量子”的观点成功解释了黑体辐射现象，说明能量是不连续的
B. 图乙，焦耳通过热功当量实验能量守恒定律奠定了实验基础
C. 图丙，著名的“泊松亮斑”证明了泊松的观点“光的粒子说”
D. 图丁，开普勒研究行星运动规律认为地球与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相同
【答案】BD
【解析】A．图甲，普朗克运用“能量子”的观点成功解释了黑体辐射现象，说明能量是不连续的，故A错误；
B．图乙，焦耳通过热功当量实验为能量守恒定律奠定了实验基础，故B正确；
C．图丙，著名的“泊松亮斑”是光的衍射现象，证明了“光的波动说”，故C错误；
D．图丁，开普勒利用第谷的观察数据研究行星运动规律，认为地球与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相同，故D正确。故选BD。
9. 如图所示，圆心为O、半径为R光滑半圆弧槽固定在水平地面上，一根轻橡皮筋一端连在可视为质点的小球上，另一端连在距离O点正上方R处的P点。小球放在与O点等高的槽口A点时，轻橡皮筋处于原长。现将小球从A点由静止释放，小球沿圆弧槽ABC运动，当运动到最低点B时对圆弧槽的压力恰好为零。已知小球的质量为m，重力加速度为g，不计空气阻力。则小球从A点运动到B点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 小球运动到B点时，橡皮筋的弹力大于
B. 橡皮筋弹力做功的瞬时功率逐渐变大
C. 小球重力做的功等于小球动能的增加量
D. 小球机械能的减少量等于橡皮筋弹性势能的增加量
【答案】AD
【解析】A．当运动到最低点B时对圆弧槽的压力恰好为零，设小球运动至最低点B时速度为v，据牛顿第二定律可得
可知橡皮筋的弹力F大于重力mg，故A正确；
B．根据PFv，开始时v0，P0，在最低点时F与v垂直，P0
故橡皮筋弹力做功的功率先变大后变小，故B错误；
C．小球运动过程中，由于橡皮筋弹性势能增大，故小球重力势能的减少量大于小球动能增加量，故C错误；
D．小球和橡皮筋组成的系统机械能守恒，故小球运动过程中，机械能的减少量等于橡皮筋弹性势能的增加量，故D正确。故选AD。
10. 我国新一代航母阻拦系统采用了电磁阻拦技术，工作原理如图所示。固定在水平甲板面内的“U”型金属导轨NMPQ面内存在垂直平面向下的匀强磁场，磁感应强度为B，MN、PQ平行且相距l，导轨电阻不计。一质量为m、阻值为R的导体棒ab垂直搁置在两导轨之间，且与导轨接触良好。质量为M的飞机着舰时，迅速钩住导体棒ab上的绝缘绳，同时关闭动力系统并立即与导体棒ab获得相对航母的共同速度v₀，飞机和导体棒一起相对航母减速滑行距离x后停下。除安培力外，两者一起运动时所受阻力恒为f，导体棒始终与导轨垂直，绝缘绳的质量不计。从飞机与导体棒共速到停下来的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. ab棒中的电流方向为
B. 通过导体棒横截面的电荷量为
C. 导体棒ab产生的焦耳热为
D. 所用的时间为
【答案】ACD
【解析】A．根据右手定则可知，ab棒中的电流方向为，故A正确；
B．通过导体棒某横截面的电荷量为
故B错误；
C．根据动能定理可得
由于导轨电阻不计，则导体棒产生的焦耳热为
故C正确；
D．以飞机和导体棒ab整体为对象，根据动量定理可得
解得所经的时间为，故选ACD。
第Ⅱ卷非选择题
三、实验与探究题（本题共2小题，共16分。）
11. 某同学设计了一个用拉力传感器验证机械能守恒定律的实验。一根轻绳一端连接固定的拉力传感器，另一端连接小钢球，如图甲所示。拉起小钢球至某一位置由静止释放，使小钢球在竖直平面内摆动，记录钢球摆动过程中拉力传感器示数的最大值和最小值。改变小钢球的初始释放位置，重复上述过程。根据测量数据在直角坐标系中绘制的图像是一条直线，如图乙所示。
（1）由图乙可得直线斜率的绝对值为______（结果保留2位有效数字）；
（2）若小钢球摆动过程中机械能守恒，则图像中直线斜率绝对值的理论值为______（结果保留2位有效数字）；
（3）图乙中直线斜率的实际值与理论值不符的主要误差来源是______（单选）。
A. 小钢球摆动过程中有空气阻力
B. 小钢球初始释放位置不同
C. 小钢球摆动角度偏大
【答案】（1）2.1 （2）2.0 （3）A
【解析】【小问1详解】
直线斜率绝对值
【小问2详解】
根据题意，设小球摆动到最高点时，轻绳与竖直方向的夹角为，轻绳长为，摆动到最低点时，小球的速度为。由于在摆动过程中，小球机械能守恒，则有
小球在最高点时，轻绳拉力最小，由于速度为0，则有
小球最低点时，轻绳拉力最大，由牛顿第二定律有
整理得，可知，图乙中直线斜率绝对值的理论值为2.0。
【小问3详解】
该实验系统误差的主要来源是小钢球摆动过程中有空气阻力，使得机械能减小，故选A。
12. 某兴趣小组的同学设计实验测量一粗细均匀圆柱形电阻丝的电阻。
（1）用多用电表欧姆挡粗测电阻丝的电阻Rx，开始时选用“×10”的挡位测量发现指针偏转角太大，挡位应调整为______（填“×1”或“×100”）挡，正确调整挡位并经过欧姆调零后重新测量，指针如图甲所示，电阻的测量值为______Ω；
（2）为了比较精确测量电阻丝的电阻Rx，实验室提供了下列器材：
A．电压表V1（量程为3V，内阻约为3kΩ）；
B．电压表V2（量程为15V，内阻约为15kΩ）；
C．电流表A1（量程为50mA，内阻约为10Ω）；
D．电流表A2（量程为200mA，内阻约为3Ω）；
E．滑动变阻器R（阻值范围为0~5Ω）；
F．电源（电动势为4.5V，内阻不计）；
G．开关S，导线若干。
选择合适的实验器材，设计如图乙所示的实验电路，为比较精确测量电阻丝的电阻，电压表应选______，电流表应选______（填写器材前对应的字母序号）；
（3）兴趣小组的同学利用上述器材进行了实验测量，记录实验数据并描绘出U-I图线，如图丙所示，则金属丝的阻值Rx=______（结果保留3位有效数字）。
【答案】（1）×1 16.0 （2）A D （3）15.6
【解析】【小问1详解】
[1]用“×10”的挡位测量发现指针偏转角太大，表明待测电阻阻值较小，为了使指针指在中央刻线附近减小误差，需要将挡位应调整为小挡位，即挡位应调整为“×1”；
[2]根据欧姆表的读数规则，该电阻的测量值为
【小问2详解】
[1]电源电动势为4.5V，为了减小电压表的读数误差，需要选择与电动势相差不多的量程，即电压表选择A；
[2]结合上述可知，待测电阻利用欧姆表测得阻值为16.0Ω，当电压表达到满偏时，通过电阻的电流约为
为了确保电流表的安全与精度，电流表选择量程200mA，即电流表选择D。
【小问3详解】
根据欧姆定律可得
四、计算题（本题共3小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
13. 一定质量的理想气体的压强p与温度T的关系图像如图所示。气体先经过等压变化由状态A变为状态B，再经过等容变化由状态B变为状态C。已知气体在状态C的体积为6L。求：
（1）气体在状态B的温度；
（2）气体在状态A的体积。
【答案】（1）300K （2）4L
【解析】【小问1详解】
从B到C为等容变化，根据查理定律有，解得
【小问2详解】
从B到C为等容变化，则有
从状态A到状态B为等压变化，根据盖吕萨克定律有，解得
14. 2024年7月巴黎奥运会滑板女子街式决赛中，中国14岁小将崔宸曦夺得第四名的好成绩。现将运动情景简化为如图乙所示，ABCDE为截去圆周的光滑圆槽平台的侧视图，圆槽的圆心为O，半径为R，正方形OABC边长为2R，D、E恰为两边的中点。现有一可视为质点的小球自E点正上方距离为R的P点处由静止下落。小球质量为m，圆槽质量为3m，重力加速度为g，不计空气阻力。求：
（1）若圆槽固定在水平地面，则小球到达D处的速度大小；
（2）若圆槽不固定，初始时静止在光滑水平面上，则小球离开槽口D时小球的速度大小；
（3）接（2）问，小球第一次落到地面时距圆槽平台右侧CD边的水平距离（结果可含根号）。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】【小问1详解】
对小球从P运动到D处，由动能定理
解得
【小问2详解】
若槽不固定，设小球离开槽口D时的速度大小为，槽的速度大小为，取水平向右的方向为正方向。由水平方向动量守恒可得
由机械能守恒可得
解得小球的速度大小
【小问3详解】
由（2）可得球槽分离时，槽的速度大小为
小球离开槽口后做平抛运动，竖直方向有
则小球水平方向位移大小为
槽水平方向位移大小为
最终小球落地时距槽右侧CD边距离
代入数据得
15. 如图甲所示，电子被直线加速器加速后轰击重金属靶，会产生射线，可用于放射治疗。直线加速器由一列中心轴线有小孔、长度逐渐变长的金属圆筒构成。为使电子每次运动到相邻圆筒之间的间隙恰能加速，在圆筒内部做匀速直线运动，须将圆筒和如图乙所示交变电源连接，序号为奇数的圆筒连接电源一极，序号为偶数的圆筒连接电源另一极。时，一电子从圆筒O中心轴线处进入与圆筒1之间的电场，由静止开始加速。电子离开直线加速器后恰好进入一个边长为L的正方形匀强磁场，从磁场左边界中点垂直射入，并从下边界中点垂直射出，最后垂直打到圆形重金属靶上，产生射线。已知电子质量为m、电荷量大小为e，电压的绝对值为u、周期为T。不计电子通过相邻圆筒加速的时间，忽略电子的重力。求：
（1）电子从8号圆筒出射时的速度大小和磁感应强度B的大小；
（2）金属圆筒的长度和它的序号之间的关系；
（3）若每秒打在金属靶上的电子数为N，其中70%被吸收，30%被反向弹回，弹回速率为撞击前速率的0.6倍，求金属靶受到电子的作用力大小。
【答案】（1），
（2）
（3）
【解析】【小问1详解】
粒子由电场中加速，根据动能定理有
解得
电子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则有
解得
【小问2详解】
设电子进入第n个圆筒后的速度为v，则根据动能定理有
解得
第n个圆筒的长度为
解得
【小问3详解】
设定粒子撞击前速度方向为正方向，根据动量定理，对被吸收的电子有
对被反弹的电子有
金属靶受到的作用力大小为