湖南省常德市汉寿县第一中学2024-2025学年高三上学期1月期末物理试题

这是一份湖南省常德市汉寿县第一中学2024-2025学年高三上学期1月期末物理试题，共10页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题（4x6=24分）
1．如图所示，质量为m的苹果从缓冲层上方一定高度处自由下落，苹果刚接触缓冲层时的速度大小为，与缓冲层作用时间后，以大小为的速度反弹离开缓冲层，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ）
A．苹果从接触缓冲层到离开缓冲层的过程中，动量变化量的大小为
B．苹果从接触缓冲层到速度减为零的过程中，速度一直在减小
C．苹果从速度为零到以速度离开缓冲层的过程中，速度一直在增大
D．苹果与缓冲层接触的过程中，缓冲层对苹果的冲量大小为
2．如图甲所示，某风水球是一个重力为、摩擦可以忽略不计的石球，为了安装它，工人设计了如图乙所示的装置。装置底部是轻质不可伸长的水平圆绳套，A、B、C、D是绳套上的四等分点。、、、是四根相同的轻质弹性绳。已知石球半径为，O点在石球球心正上方时，弹性绳恰好伸直且无弹力。现在用力竖直向上提O点，则（ ）
A．提起石球保持静止时，绳张力大小为
B．提起石球保持静止时，绳张力小于
C．提起石球加速向上运动时，绳张力大小一定大于
D．用外力缓慢地将O点向上提升，外力做功
3．图甲是淄博市科技馆的一件名为“最速降线”的展品，在高度差一定的不同光滑轨道中，小球滚下用时最短的轨道叫做最速降线轨道。取其中的“最速降线”轨道Ⅰ和直线轨道Ⅱ进行研究，如图乙所示，两轨道的起点M高度相同，终点N高度也相同，轨道Ⅰ的末端与水平面相切于N点。若将两个相同的小球a和b分别放在Ⅰ、Ⅱ两轨道的起点M，同时由静止释放，发现在Ⅰ轨道上的小球a先到达终点。下列描述两球速率v与时间t、速率平方与下滑高度h的关系图像可能正确的是（ ）
A．B．C．D．
4．在空间中存在两个振动情况完全一致的振源A与B，两者从0时刻起从平衡位置处开始振动，发出的简谐波在空间中传播，已知立方体中AB、BD、BB＇长度分别为，观察到A＇点在3秒内的振动图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．两波源的起振方向为Z轴正方向B．D＇点为振动减弱点
C．在C＇D＇连线上有5个振动加强点D．两列机械波的波长为
5．如图所示，为建筑工地上的四分之一圆弧轨道，圆心为O，半径竖直，点将分成3等份。工件甲、乙分别从点水平向右抛出，不计空气阻力，则能垂直击中轨道的是（ ）
A．仅甲能B．仅乙能C．甲、乙都能D．甲、乙都不能
6．如图所示，粗细均匀的矩形导线框ABCD竖直放置在磁感应强度为B的水平匀强磁场中，一质量为m、电阻不计的金属棒ab从靠近AB边开始静止释放，下落时棒的速度大小为v1，下落l时棒的速度大小为v2，已知导线框单位长度电阻为r，AB边和AC边的长度分别为l和2l，棒在下落过程中与线框始终接触良好，忽略摩擦力和空气阻力，则金属棒（ ）
A．下落时通过AB边的电流大小，方向A→B
B．下落l时金属棒的瞬时功率，电流方向a→b
C．从静止下落至过程通过棒的电量大于从下落至l过程通过棒的电量
D．从静止下落至过程电路产生的热量少于从下落至l过程电路产生的热量
二、多选题（5x4=20分）
7．如图甲所示为一套基于动力学的航天发射系统它能以数倍音速的速度旋转抛射卫星进入太空，用于将小型航天器送入太空。某次实验该系统将一颗卫星沿地球半径方向向太空发射，如图乙所示，其轨道可近似认为一个“退化”了的椭圆的一部分。椭圆的短轴长度趋近于零，椭圆中心位于地表的发射点，椭圆中心到地心的距离近似等于长半轴，轨道离地表高度最高为为地球半径，地表的重力加速度大小为，忽略空气阻力和地球自转。关于卫星的运动，下列说法正确的是（ ）
A．卫星从发射到落回地面的时间将小于
B．卫星从发射到落回地面的时间将大于
C．卫星到达轨道最高点时，若要进入轨道高度为的圆轨道，需要使卫星获得一个垂直于卫星与地心连线大小为的速度
D．卫星到达轨道最高点时，若要进入轨道高度为的圆轨道，需要使卫星获得一个垂直于卫星与地心连线大小为的速度
8．如图所示，某交流发电机内有一边长为L、匝数为N、电阻不计的正方形线圈abcd，在磁感应强度大小为B的匀强磁场中绕转轴以角速度ω匀速转动，轴垂直于磁感线。它与理想变压器的原线圈连接，变压器原、副线圈的匝数之比为1∶3，二极管的正向电阻为零，反向电阻无穷大，定值电阻的阻值为R，滑动变阻器的最大阻值也为R，滑片P置于滑动变阻器的中间，电表均为理想电表。从正方形线圈转到图示位置开始计时，下列正确的是（ ）
A．若将滑动变阻器的滑片向下滑动，滑动变阻器消耗的功率一直增大
B．电流表与电流表的示数之比为3∶1
C．电压表V的示数为
D．交流发电机的感应电动势的瞬时值表达式为
9．如图甲所示，可视为质点的物块以的初速度滑上长度的水平传送带，从传送带右端离开后，平滑进入固定在竖直面内光滑半圆细管道。管道最低点固定一压力传感器，可测量物块经过最低点时对轨道的压力大小。当传送带以不同的速度运行时，得到随变化的图像如图乙所示，重力加速度取。下列说法正确的是（ ）
A．B．管道半径为
C．物块的质量为D．物块与传送带之间的动摩擦因数为0.5
10．如图所示，BD是竖直平面内圆的一条竖直直径，AC是该圆的另一条直径∠AOB=θ，该圆处于匀强电场中，场强方向平行于圆，带等量负电荷的相同小球从O点以相同的动能沿不同方向射出。小球能够到达圆周上任意一点。小球在经过这些点时，过A点的小球的动能最小。忽略空气阻力，则下列说法中正确的是（ ）
A．可以断定电场方向由C指向A
B．小球经过圆周上的不同点时，过B点的小球的动能和电势能之和最小
C．若小球带电量和质量分别为q和m，则电场强度的最小值为
D．小球经过圆周时，机械能最小的小球应经过圆弧CND上的某一点
三、实验题
11．（10分）为测量滑块与长木板间的动摩擦因数μ，某同学将长木板左端P点放在水平桌面边缘，右端Q点搭在铁架台上，构成一个斜面，斜面底端P点处安放一个光电门。实验步骤如下：
①用游标卡尺测出滑块上遮光条的宽度d；用刻度尺量出P点到Q点的水平距离L，以及Q点到水平桌面的高度H；
②让滑块从Q点静止开始沿长木板下滑，光电门计时器读出遮光条的挡光时间t；
③保持水平距离L不变，重新调节Q点的位置，改变Q点到水平桌面的高度H，重复步骤②数次。回答下列问题：
（1）用游标卡尺测出滑块上遮光条的宽度d如图乙所示，则 cm；
（2）滑块通过光电门时的速度 （用题中所给的字母表示）；
（3）实验中 （填“需要”或“不需要”）测量滑块的质量；
（4）根据多次实验记录的H和t数据作出图像如图丙所示，滑块与长木板间的动摩擦因数 ，重力加速度大小 （用题中所给的字母及图丙上数据a、b、c表示）。
12．（8分）某同学测定一细金属丝的电阻率，部分实验步骤如下：

（1）用螺旋测微器测量该金属丝的直径时，螺旋测微器示数如图甲所示，则该金属丝的直径为 mm。
（2）因找不到合适的电压表和电流表，但有一个多用电表，该同学设计了如图乙所示的电路，代表待测金属丝，为电阻箱，测量时将多用电表调到直流250mA档接到a、b之间，多用电表的红表笔应接到 （填“a”或“b”）端。
（3）取金属丝适当长度接入电路，接通电路后调整电阻箱的阻值，使多用电表示数为200mA，之后不断改变接入电路的长度，再调整电阻箱的阻值，使电流表示数始终为200mA，记录下电阻丝接入电路的长度L及对应的电阻箱的阻值R，在坐标纸中作出R随L变化的图像如图丙所示。根据该图像可求得该金属丝的电阻率 。（计算结果保留两位有效数字）
（4）若电源电动势为3V，可得电源内阻r与多用电表直流250mA档的内阻之和为 Ω。（计算结果保留两位有效数字）
四、解答题
13．（10分）如图，一新款景观灯的灯柱主体是一个由透明材质做成的边长为的正方体，其底面不透光。将一单色点光源置于此正方体的底面中心点处时正方体的上表面刚好全部有光透出。不考虑光在正方体灯柱内部的反射。
(1)求该种透明材质对此单色光的折射率；
(2)若将此点光源安装在正方体中心点处，求此正方体外表面有光透出的总面积。
14．（12分）一质量为m、所带电荷量为q（q>0）的带电粒子，由静止开始经一电场加速，粒子在电场中运动的距离为3L，所经过的各点的电场强度如图所示。经过电场加速的粒子从A点垂直于磁场方向进入平行四边形匀强磁场区域。粒子从A点开始在磁场区域中做匀速圆周运动时，先后经过C、D两点。已知线段AC=AD=L，∠CAD=120°，不计粒子重力。求：
（1）粒子在磁场中运动的速度v的大小；
（2）穿过平行四边形匀强磁场区域的磁通量的最小值Φmin。
15．（16分）如图所示，光滑倾斜轨道AB与光滑水平轨道BE在B点平滑连接。在水平轨道C点上方有一光滑螺旋状竖直圆轨道，可以认为入口和出口几乎重合，其半径。在E点右下侧有一足够长的粗糙倾斜轨道，与水平面夹角，其上端靠近E点铁定一个长木板，木板与粗糙倾斜轨道间动摩擦因数，木板下端有一不计厚度的弹性挡板与木板固定连接。现将一质量，可视为质点的物块从距离水平轨道高的A点静止释放，经过竖直圆轨道之后再通过一小段光滑圆弧滑上木板上端，其速度方向刚好平行于木板上表面。在物块与挡板碰前瞬间解除木板的锁定，物块与弹性挡板作用过程不损失机械能，最后物块恰好没有从木板上端掉下。已知物块与木板之间动摩擦因数，，，，不计空气阻力。求：
（1）物块通过圆轨道最高点D时对轨道的压力大小；
（2）物块与挡板碰撞后瞬间，物块与木板的速度大小之比k；
（3）木板的长度L。
湖南省常德市汉寿县第一中学2024-2025学年
高三上学期期末考试物理试题参考答案：
1．D【详解】A．苹果从接触缓冲层到离开缓冲层的过程中，以向上为正方向，动量变化量为故A错误；
B．苹果从接触缓冲层到速度减为零的过程中，一开始弹力小于苹果的重力，苹果继续向下加速运动，当弹力等于重力时，苹果的速度达到最大，之后弹力大于重力，苹果向下减速运动，故B错误；
C．苹果从速度为零到以速度离开缓冲层的过程中，一开始弹力大于苹果的重力，苹果继续向上加速运动，当弹力等于重力时，苹果的速度达到最大，之后弹力小于重力，苹果向上减速运动，故C错误；
D．苹果与缓冲层接触的过程中，以向上为正方向，根据动量定理可得
解得缓冲层对苹果的冲量大小为故D正确。故选D。
2．B【详解】AB．由题知，弹性绳恰好伸直且无弹力，根据题意做出石球与绳子间的几何图形如图所示
O为结点，M为球心，为绳子与石球的切点，设绳子与竖直方向的夹角为，根据几何关系可得现在用力竖直向上提O点，弹性绳伸长，则变小，，对结点O由平衡条件可得
解得故A错误，B正确；
C．提起石球加速向上运动时，根据牛顿第二定律有
可得因向上加速，变小，则，则
故无法判断与250N的大小关系，所以绳张力大小不一定大于，故C错误；
D．用外力缓慢地将O点向上提升，根据动能定理有
解得故D错误。故选B。
3．A【详解】AB．根据机械能守恒可得 可得小球a和b到达轨道底端的速度大小均为
小球b沿直线轨道Ⅱ做匀加速直线运动，其图像为一条倾斜直线，小球a沿“最速降线”轨道Ⅰ运动过程，加速度逐渐减小，则其图像的切线斜率逐渐减小，且小球a所用时间小于小球b所用时间，故A正确，B错误；
CD．根据机械能守恒可得 可得小球a和b下滑过程速率平方与下滑高度h的关系为
可知小球a和b的图像均为一条过原点的倾斜直线，故CD错误。故选A。
4．C【详解】A．由振动图像可知，在t=1s时刻振动传到A＇点，此时该点的振动方向沿Z轴负向，可知两波源的起振方向为Z轴负方向，选项A错误； BD．A波源的振动经过1s传到A＇，则波速为v=3m/s 周期T=1s
则波长为 因
则D＇点到波源A、B的距离之差为 不是半波长的奇数倍，可知该点不是振动减弱点，选项BD错误；C．因D＇点到波源A、B的距离之差为
在C＇D＇的中点到A、B的距离之差为波长的0倍，可知在C＇D＇的中点到D＇点存在到两振源A、B的距离之差为波长的1倍和2倍的点，都是振动加强点，同理在C＇D＇的中点到C＇点也存在两个振动加强点，加上C＇D＇的中点，则在C＇D＇连线上有5个振动加强点，选项C正确。故选C。
5．A【详解】设在OB上某点C水平抛出正好垂直落于圆弧上D点，可知速度反向延长线交于水平位移中点，如图所示 可见
故OB中点下方水平抛出的小球，都不可能垂直落于AB圆弧轨道上，从M点水平抛出，可见竖直位移为 水平位移为
可得水平速度为即甲能垂直击中轨道，乙不能。故选A。
6．C【详解】A．下落时，总电阻为，总电流为，通过AB边的电流为，电流方向B→A，故A错误；B．下落l时，总电阻为由得方向a→b，故B错误；
C．因磁通量的变化量之比为1：1，总电阻从静止下落至过程小，电量大，故C正确；
D．从静止到，有动能定理 从到l，有动能定理
求解得 而与的大小关系不能求解，D选项不能确定，故D错误 故选C。
7．BD【分析】本题以航天发射新情境为背景，考查开普勒运动定律与万有引力定律的应用。意在考查学生模型建构能力。【详解】AB．根据题意，椭圆轨道长半轴等于地球半径，所以椭圆轨道运动周期与绕地球表面做圆周运动的卫星的周期相同，根据万有引力提供向心力 可得
地球表面物体所受万有引力等于重力 可得 联立可得
而卫星只运动了半个周期，但此过程卫星处于远离地心的半个椭圆上运动，平均速度小于另一半椭圆上运动的平均速度，因此 A错误，B正确。
CD．若卫星到达轨道最高点时若要进入轨道高度为的圆轨道，则根据万有引力提供向心力
忽略地球自转，地球表面物体所受万有引力等于重力 联立可得
故C错误，D正确。故选BD。
8．AC【详解】A．变压器的次级电压一定，若将R1=R等效为电源内阻，开始时滑动变阻器的滑片在中点时阻值为，因当R2的阻值与R1阻值相等时，滑动变阻器消耗的功率最大，若将滑动变阻器的滑片向下滑动，滑动变阻器的阻值逐渐接近R，则滑动变阻器消耗的功率一直增大，选项A正确；
B．若无二极管，则电流表与电流表的示数之比为
因二极管有单向导电性，则次级电流小于I2，则电流表与电流表的示数之比不等于3∶1，选项B错误；
C．变压器初级电压 次级电压
因为有二极管，则次级电压有效值 电压表V的示数为联立解得
选项C正确；D．从正方形线圈转到图示位置开始计时，交流发电机的感应电动势的瞬时值表达式为
选项D错误。故选AC。
9．BD
【详解】D．由题图乙可知当传送带速度大于后，传送带速度越大，压力越大，说明当传送带速度小于时，物块在传送带上一直做匀减速直线运动，当速度时，恰好全程减速，由匀变速直线运动的规律可得
由牛顿第二定律可得 联立解得 故D正确；
BC．当传送带以的速度运动时，物块在传送带上做匀速直线运动，物块从传动带右端离开到经过圆轨道的最低点的过程中，由动能定理可得
物块经过最低点时，由牛顿第二定律可得
当时，，当时，，解得故B正确，C错误；
A．由题图乙可知当传送带速度大于时，物块在传送带上一直做匀加速直线运动，由匀变速直线运动的规律可得
解得 由动能定理可得
物块经过最低点时，由牛顿第二定律可得可得 故A错误。 故选BD。
10．BC【详解】A．小球受重力和电场力作用，A点动能最小，可知OA方向发射的小球克服合力作用最大，即合力方向沿OC，重力方向竖直向下，小球带负电，说明电场方向由O指向AD弧（劣弧），不包括A、C两点，A错误；B．小球重力势能、电势能、动能之和保持不变，B点重力势能最大，则过B点的小球的动能和电势能之和最小，B正确；C．当电场力与OA垂直时，电场力和电场强度最小，则得 C正确；
D．机械能最小时，电势能最大，负电小球在电势低的位置电势能大，则机械能最小的小球应经过圆弧AD（劣弧）上的某一点，D错误。故选BC。
11． 0.275 不需要
【详解】（1）[1]游标卡尺的读数为
（2）[2]滑块通过光电门时间极短，用平均速度表示滑块通过光电门时的速度为
（3）[3]下滑过程根据动能定理 将代入化简整理得
可知滑块的质量被消掉，故实验中不需要测量滑块的质量。
（4）[4][5]根据 从图像上得出图线的截距为a，则
解得滑块与长木板间的动摩擦因数为 图像的斜率为 解得
12． 0.400/0.399/0.401 a 5.4
【详解】（1）[1]螺旋测微器的精确值为，由图甲可知该金属丝的直径为
（2）[2]使用多用电表时，应让电流从红表笔流入，黑表笔流出，根据电路图可知多用电表的红表笔应接到a端。
（3）[3]由于电路电流保持不变，可知电路电阻保持不变，则金属丝接入电路阻值与电阻箱阻值之和保持不变，则有 又
联立可得
可知图像的斜率绝对值为
可得该金属丝的电阻率为
（4）[4]根据闭合电路欧姆定律可得可得
可知图像的纵轴截距为 解得
13．(1) (2)
【详解】（1）几何关系可知，底面对角线的一半的长度，即
底面中心点到上表面顶点的距离
点光源位于底面中心点处时正方体的上表面刚好全部有光透出，说明光线恰好在正方体上表面的顶点处发生全反射，则全反射的临界角满足 又 解得
（2）将点光源安装在正方体中心点处时，设某侧面有光射出的区域为以该侧面中心为圆心、半径为的圆形区域，则有
解得
则正方体灯柱外表面有光透出的总面积 解得
14．（1）；（2）
【详解】（1）带电粒子在电场中加速运动，图线与坐标轴所围的面积为电势差，由动能定理得
解得
（2）设匀强磁场的磁感应强度为，平行四边形区域的最小面积为，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，轨迹如图所示
由几何关系可得，为正三角形，由牛顿运动定律得
如图所示，当轨迹圆与平行四边形的三条边均相切且平行四边形为矩形时，区域的面积最小，磁通量最小，由几何关系可得 解得
15．（1）；（1）；（3）
【详解】（1）物块从A点下滑D点由机械能守恒定律有
在D点由牛顿第二定律有
联立解得
根据牛顿第三定律可知，压力大小为
（2）设物块碰挡板前速度为，碰后速度为，木板碰后速度为，由于，碰撞过程满足动量守恒和机械能守恒，则有. 解得
则有
（3）物块从A点下滑至E点，由动能定理有 解得
物块从E点到挡板前，木板锁定不动，由动能定理有
恰好不从后端掉下来，说明二者速度达到相同，设为，解除锁定后满足动量守恒，则有
设碰撞后到共速过程木板下移距离x，对物块、木板和斜面系统由能量守恒可得
其中
由以上几式解得
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
D
B
A
C
A
C
BD
AC
BD
BC