广东省佛山市第一中学2025-2026学年高三上学期期中物理试卷

这是一份广东省佛山市第一中学2025-2026学年高三上学期期中物理试卷，共19页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.下列说法正确的是( )
A. 电场线越密的地方电场强度越大
B. 通电导线在磁场中一定受到磁场对它的安培力作用
C. 机械波和电磁波的传播均需要介质
D. 布朗运动是显微镜中看到的液体分子的无规则热运动
2.一列沿x轴正方向传播的机械波某时刻的波形图如图所示，a、b、c三个质点到各自平衡位置的距离相等。下列说法正确的是( )
A. 该时刻b质点振动方向沿y轴正方向
B. a质点比b质点先回到平衡位置
C. b质点和c质点的加速度大小始终相等
D. 仅增大波源振动频率，波长变长
3.核废水中含有大量的放射性元素成分，其中锶90的衰变方程为 3890Sr→baY+−10X。下列说法正确的是( )
A. 该核反应为α衰变
B. 该核反应需要吸收能量
C. 新核Y的质子数比中子数少12
D. 32g放射性元素锶90经过4个完整的半衰期后，还剩4g未衰变
4.2025年某市物理竞赛中，小球在轻绳悬挂下施加水平力F，最终稳定于与竖直方向夹角为θ的位置(如图所示)。不计空气阻力。下列描述中，能正确描述绳子拉力T的是( )
A. T与csθ成反比关系
B. T随θ变大而减小
C. T与θ成反比关系
D. T与csθ成正比关系
5.在一次“单摆同步实验”中，物理老师将甲、乙两个小球分别用轻绳悬挂于天花板，并用细线水平连接两球使其静止。两摆线与竖直方向夹角分别为θ1和θ2，且θ1>θ2。现将连接细线剪断，小球开始自由摆动，取地面为零势能面。下列判断正确的是( )
A. 两小球的摆长相等，因此它们周期必相等
B. 甲摆球的机械能大于乙摆球的机械能
C. 甲摆球的最大速度小于乙摆球的最大速度
D. 甲摆球的最大重力势能小于乙摆球的最大重力势能
6.如图所示，关闭动力的宇宙飞船在月球引力作用下沿地月转移轨道向月球靠近，转移轨道与空间站绕月轨道相切于A点。已知空间站绕月轨道半径为r，周期为T，万有引力常量为G，月球的半径为R，则下列说法正确的是( )
A. 空间站的运行速度为2πRT
B. 月球的密度为3πr3GT2R3
C. 宇宙飞船到达A点后需加速才能进入空间站绕月轨道
D. 地月转移轨道上，宇宙飞船靠近月球的过程中，宇宙飞船与月球组成的系统机械能守恒
7.如图所示，磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直于xOy平面向里，场强大小为E的匀强电场沿y轴负方向。一带正电的粒子从O点沿x轴正方向以速度v0入射，粒子的运动轨迹如图中虚线所示，不计粒子重力。则( )
A. v0=EB
B. v00)的带电粒子。所有粒子的速率均为v=qBRm，不计粒子重力和粒子间的相互作用。下列说法正确的是( )
A. 粒子在磁场中运动的最大位移与最小位移之比为 3:1
B. 粒子在磁场中运动的最长时间与最短时间之差为πm6qB
C. 磁场中有粒子经过的区域的面积为13πR2
D. 粒子动量变化量的最大值与最小值之比为2：1
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某实验小组利用如图甲所示的实验装置探究加速度与力的关系。图中小车A的质量为M，连接在小车后的纸带穿过电火花计时器，它们均置于已平衡摩擦力的一端带有定滑轮的足够长的木板上，钩码B的质量为m，C为力传感器(与计算机连接可以直接读数)。实验时改变B的质量，记下力传感器的对应读数F，不计绳与滑轮的摩擦。
(1)下列说法正确的是 。
A.绳与长木板必须保持平行
B.实验时应先释放小车后接通电源
C.实验中m应远小于M
(2)如图乙为某次实验得到的纸带，纸带上标出了所选的4个计数点之间的距离，相邻计数点间还有4个点没有画出，已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电。由此可求得钩码B的加速度的大小是 m/s2。(结果保留两位有效数字)
(3)该同学以力传感器的示数F为横坐标，小车A的加速度a为纵坐标，画出a−F图像是一条直线，如图丙所示，图线与横轴的夹角为θ，求得图线的斜率为k，则小车质量为 。
A.1tanθ
B.1k
C.k
D.因直线不通过坐标原点，无法求小车质量
12.某实验小组想测定一块锂电池的电动势和内阻，实验器材如下：
A.待测锂电池(铭牌标注电动势为4.2V)
B.定值电阻R0=2Ω
C.电压表V(量程为5V，内阻很大)
D.一根均匀的电阻丝(长度约为0.7m，总阻值大于R0，并配有可在电阻丝上移动的金属夹)
E.教学用量角器(直径约为50cm)
F.单刀双掷开关一个，导线若干
由于缺少刻度尺，无法测量电阻丝的长度。某同学提出将电阻丝绕在量角器上。先利用图甲所示的电路测量单位圆心角所对应的电阻丝电阻，再利用图乙所示的电路测量锂电池的电动势和内阻。
(1)测量单位圆心角所对应的电阻丝的电阻，实验步骤如下：
①按图甲所示的电路进行电路连接；
②将开关置于1，读出电压表示数U0；
③将开关置于2，移动金属夹，调节接入电路的电阻丝对应的圆心角，直到电压表示数为______，读出此时电阻丝对应的圆心角；
④若第③步读出的圆心角恰为π2，可测得单位圆心角所对应的电阻丝的电阻r0=______Ω/rad。(结果可用π表示)
(2)测量锂电池的电动势和内阻，实验步骤如下：
①将器材按如图乙所示连接；
②开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的______(选填“a”或“b”)端；
③改变金属夹的位置，闭合开关，记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角θ和电压表示数U，得到多组数据；
④整理数据并在坐标纸上描点绘图，所得图像如图丙所示，则该锂电池的电动势E=______V，内阻r=______Ω。
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13.如图甲所示，导热性能良好的气缸开口向上放在水平面上，缸内封闭一定质量的理想气体，静止时活塞离缸底的距离为L，大气压强为p0，环境温度为T0。如图乙所示，将气缸竖直放置在水平面上，开口向左，活塞稳定后，将环境温度缓慢降低到0.9T0，此时活塞离缸底的距离恰好为L。已知活塞与气缸内壁无摩擦且不漏气，活塞的横截面积为S且厚度不计，重力加速度为g。
(1)求活塞的质量m；
(2)若温度降低过程，缸内气体释放的热量为Q，求气体的内能减少量ΔE。
14.如图所示，长度均为s的两根光滑金属直导轨MN和PQ固定在水平绝缘桌面上，两者平行且相距l，M、P连线垂直于导轨，定滑轮位于N、Q连线中点正上方h处。MN和PQ单位长度的电阻均为r，M、P间连接一阻值为2sr的电阻。空间有垂直于桌面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。过定滑轮的不可伸长绝缘轻绳拉动质量为m、电阻不计的金属杆沿导轨向右做匀速直线运动，速度大小为v。零时刻，金属杆位于M、P连线处。金属杆在导轨上时与导轨始终垂直且接触良好，重力加速度大小为g。求：
(1)金属杆在导轨上运动时，回路的感应电动势；
(2)金属杆在导轨上与M、P连线相距d时，回路的热功率；
(3)金属杆在导轨上保持速度大小v做匀速直线运动的最大路程。
15.“鲁布⋅戈德堡机械”是用迂回曲折的连锁机械反应完成一些简单动作的游戏。图为某兴趣小组设计的该类游戏装置：AB是半径为2L的光滑四分之一圆弧轨道，其末端B水平；在轨道末端等高处有一质量为m的“”形小盒C(可视为质点)，小盒C与质量为173m、大小可忽略的物块D通过光滑定滑轮用轻绳相连，左侧滑轮与小盒C之间的绳长为2L；物块D压在质量为m的木板E左端，木板E上表面光滑、下表面与水平桌面间动摩擦因数μ=0.5(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，木板E右端到桌子右边缘固定挡板(厚度不计)的距离为L；质量为m且粗细均匀的细杆F通过桌子右边缘的光滑定滑轮用轻绳与木板E相连，木板E与定滑轮间轻绳水平，细杆F下端到地面的距离也为L；质量为m的圆环(可视为质点)套在细杆F上端，环与杆之间滑动摩擦力和最大静摩擦力相等，大小为72mg。开始时所有装置均静止，现将一质量为2m的小球(可视为质点)从圆弧轨道顶端A处由静止释放，小球进入小盒C时刚好能被卡住(作用时间很短可不计)，然后带动后面的装置运动，木板E与挡板相撞、细杆F与地面相撞均以原速率反弹，最终圆环刚好到达细杆的底部。不计空气阻力，重力加速度为g，求：
(1)小球与小盒C相撞后瞬间，与小盒C相连的绳子上的拉力大小；
(2)木板E与挡板第一次相撞瞬间的速度大小；
(3)细杆F的长度以及木板E运动的总路程。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】解：A、电场线的疏密程度可以用来表示电场强度的大小，电场线越密的地方，电场强度越大，故A正确；
B、通电导线在磁场中是否受到安培力的作用，取决于导线中的电流方向与磁场方向夹角，如果两者方向平行，则不会产生安培力，故B错误；
C、机械波的传播需要介质，如声波在空气中传播。但是，电磁波的传播不需要介质，它们可以在真空中传播，如光波，故C错误；
D、布朗运动是指在显微镜下观察到的悬浮在液体中的微小颗粒的无规则运动，而不是液体分子自身的无规则热运动，故D错误；
故选：A。
根据电场线特点、磁场特点、波的传播以及布朗运动的基本概念判断选项。
本题考查了电场、磁场、波的传播以及布朗运动的基本概念。
2.【答案】B
【解析】解：A、根据同侧法可知，该时刻b质点振动方向沿y轴负方向，故A错误；
B、根据同侧法可知，该时刻a质点振动方向沿y轴正方向，a质点比b质点先回到平衡位置，故B正确；
C、根据同侧法可知，该时刻a、b质点振动方向均沿y轴负方向，图示时刻b质点和c质点的加速度大小相等，不是每时每刻都相等，故C错误；
D、波速是由介质决定的，波在同一介质传播过程中，波速不变，根据v=fλ可知，仅增大波源振动频率，波长变短，故D错误。
故选：B。
根据同侧法判断各质点的振动情况，由此确定谁先回到平衡位置、加速度大小的变化情况；波速是由介质决定的，根据v=fλ进行分析。
本题主要是考查了波的图像；解答本题的关键是根据质点的振动方向判断出波的传播方向；一般的判断方法是根据“平移法”或“同侧法”，或者根据“走坡法”来判断。
3.【答案】C
【解析】解：A.根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X为电子，该核反应为β衰变，故A错误；
B.该核反应为β衰变，释放能量，故B错误；
C.新核Y的质子数为39，中子数为90−39=51，质子数比中子数少12，故C正确；
D.根据半衰期公式m=m0(12)tT可知，32g放射性元素锶90经过4个完整的半衰期后，还剩2g未衰变，故D错误。
故选：C。
根据质量数守恒和电荷数守恒判断生成物，根据生成物判断核反应类型，根据半衰期公式计算剩余未衰变元素质量。
考查核反应方程的书写规则和半衰期的计算，会根据题意进行准确分析解答。
4.【答案】A
【解析】解：画出小球的受力如图所示
小球竖直方向受力平衡，故Tcsθ−mg=0，
即T=mgcsθ，即T与csθ成反比关系，T随θ变大而增大。
故A正确，BCD错误。
故选：A。
根据平衡条件并采用正交分解法列式求解出T与csθ的关系表达式后进行判断。
三力平衡的基本解题方法：①力的合成、分解法：即分析物体的受力，把某两个力进行合成，将三力转化为二力，构成一对平衡力，二是把重力按实际效果进行分解，将三力转化为四力，构成两对平衡力．②相似三角形法：利用矢量三角形与几何三角形相似的关系，建立方程求解力的方法．应用这种方法，往往能收到简捷的效果。
5.【答案】D
【解析】解：A、因为是用细线水平连接两球使其静止，又θ1>θ2。由此可知甲球的摆长大于乙球的摆长，根据单摆周期公式T=2π lg可知，两摆球的周期不等，故A错误；
BD、对两个小球受力分析，设甲、乙两个小球的质量分别为m和m′，水平细线对两个小球的拉力相等，根据平衡条件有mgtanθ1=m′gtanθ2，因为θ1>θ2。所以可得mθ2，又由A知甲球的摆长大于乙球的摆长，所以可知甲球的最大速度大于乙球的最大速度，故C错误。
故选：D。
根据几何关系比较两单摆的摆长，然后根据单摆周期公式分析；先根据平衡条件比较出两球的质量大小，然后根据机械能守恒定律和重力势能的定义判断BCD即可。
能够根据平衡条件比较出两球的质量大小关系是解题的关键，知道摆球在摆动过程中满足机械能守恒定律。
6.【答案】B
【解析】解：A.空间站运行速度为v=2πrT，故A错误；
B.空间站运行过程满足m(2πT)2r=GMmr2，且M=43πR3⋅ρ，联立解得ρ=3πr3GT2R3，故B正确；
C.宇宙飞船到达A点后需减速才能进入空间站绕月轨道，否则会做离心运动，故C错误；
D.地月转移轨道上，宇宙飞船靠近月球的过程中，地球引力对宇宙飞船与月球组成的系统做负功，宇宙飞船与月球组成的系统机械能不守恒，故D错误。
故选：B。
根据线速度公式、万有引力提供向心力和卫星变轨以及机械能守恒条件进行分析解答。
考查线速度公式、万有引力提供向心力和卫星变轨以及机械能守恒条件，会根据题意进行准确分析解答。
7.【答案】D
【解析】解：AB、根据题意分析可知，粒子从O点沿x轴正方向以速度v0入射时，受电场力和洛伦兹力，洛伦兹力沿y轴正方向，电场力沿y轴负方向，粒子向y轴正方向偏转，洛伦兹力大于电场力，即qv0B>qE
可得v0>EB，故AB错误；
CD、根据题意分析可知，粒子在最高点时，受沿y轴负方向的电场力和y轴正方向的洛伦兹力，过了最高点，向下偏转，故电场力大于洛伦兹力，也不可能相等，合外力方向沿y轴负方向，故C错误，D正确。
故选：D。
根据粒子的运动轨迹判断洛伦兹力与电场力的大小关系，分析粒子在最高点的受力情况。
本题主要考查带电粒子在复合场中的运动，关键在于分析轨迹从而得出电场力与磁场力的关系。
8.【答案】BC
【解析】解：A.在小球滑到最高点的过程中，小球与小车组成的系统机械能守恒，但小球的机械能不守恒，故A错误；
B.在小球滑到最高点的过程中，小球与小车组成的系统水平方向不受外力，水平方向动量守恒，故B正确；
CD.小球与小车组成的系统水平方向动量守恒，设小球沿圆弧轨道上升的最大高度为h，两者共同速度大小为v，以水平向左的方向为正方向，则
mv0=(M+m)v
解得
v=53m/s
小球与小车组成的系统机械能守恒，有
12mv02=12(M+m)v2+mgh
解得
h=56m
故C正确，D错误。
故选：BC。
A.根据机械能守恒的条件判断小球的机械能是否守恒；
B.根据动量守恒定律判断系统水平方向动量是否守恒；
CD.根据动量守恒定律和能量守恒定律求小球沿圆弧轨道上升的最大高度和小球沿圆弧轨道上升到最大高度时的速度大小。
本题考查动量守恒定律，解题关键掌握动量是矢量，注意方向性，同时掌握小球沿圆弧轨道上升的最大高度的临界条件。
9.【答案】AC
【解析】解：A.根据理想气体状态方程PVT=C可知，P−V图像的横纵坐标乘积与温度成正比，BD两点的横纵坐标乘积相等，因此温度相等，故A正确；
B.C状态的横纵坐标乘积是A状态的四倍，温度也为四倍，即4T0，故B错误；
C.从A到D体积增大，气体对外做功，横纵坐标乘积增大，温度升高，内能增大，故C正确；
D.从A到B的过程，体积未变，气体没有对外界做功，即W=0，横纵坐标乘积增大，温度升高，内能增大，即ΔU>0，根据热力学第一定律ΔU=W+Q，因此Q>0，吸收热量，故D错误。
故选：AC。
P−V图像的横纵坐标乘积与温度成正比，气体体积增大对外做功，气体体积减小，外界对气体做功，热力学第一定律中，内能变化量为外界对气体做的功与吸收热量之和。
此题考查P−V图像，理解图像物理含义是解题的关键。
10.【答案】AC
【解析】解：粒子做圆周运动的半径r=mvqB=R，所以平行MN入射的粒子都将会聚于O点正下方的P点，如图所示
从A点入射的粒子在磁场中运动的时间最长，其转过的圆心角为π3运动时间为2πm3qB
位移大小为 3R，速度变化量为 3v，从B点入射的粒子在磁场中运动的时间最短，其转过的圆心角为π6，运动时间为πm3qB位移大小为R，速度变化量为v。
A.粒子在磁场中运动的最大位移与最小位移之比为 3:1
故A正确；
B.粒子在磁场中运动的最长时间与最短时间之差为πm3qB
故B错误；
C.磁场中有粒子经过的区域如图中阴影部分所示，其面积等于扇形ABP的面积，为13πR2
故C正确；
D.粒子动量变化量的最大值与最小值之比为 3:1
故D错误。
故选：AC。
A.根据几何关系求出最大和最小位移，进而求出粒子在磁场中运动的最大位移与最小位移之比；
B.根据几何关系求出转过的圆心角，结合周期公式求出粒子在磁场中运动的最长时间与最短时间之差；
C.根据面积公式求磁场中有粒子经过的区域的面积；
D.根据几何关系求出速度变化量，进而求出粒子动量变化量的最大值与最小值之比。
本题考查带电粒子磁场中的运动，要求学生能正确分析带电粒子的运动过程和运动性质，熟练应用对应的规律解题。
11.【答案】A
0.25
B

【解析】(1)A.小车与定滑轮间的细绳和长木板保持平行，否则拉力不等于合力，故A正确；
B.为有效利用纸带，打点计时器的使用都要求先接通电源后释放小车，故B错误；
C.由于该实验中拉力可由力传感器获得，不需要用重物的重力来代替，故不要求重物质量远小于小车质量，故C错误。
故选：A。
(2)每隔4个点取一个计数点，则T=0.1s，根据逐差法得小车的加速度a=ΔxT2=3.39−×0.01m/s2=0.50m/s2，则钩码B的加速度的大小是a′=a2=0.25m/s2。
(3)由图可知F=0时，a≠0，则平衡摩擦力过大，由牛顿第二定律得F+F′=Ma，可得a=FM+F′M，结合图像，图像斜率k=1M，解得M=1k，由于图像横坐标和纵坐标的单位长度代表的含义不一样，则斜率k≠tanθ，故B正确，ACD错误。
故选：B。
12.【答案】U0；4π； b；4；0.8
【解析】(1)图甲为替代法测电阻的原理，当开关置于2与置于1时电压表示数相等为U0，说明电阻丝接入电路的电阻与定值电阻R0的阻值相等，则单位圆心角所对应的电阻丝的电阻r0=R0π2=4πΩ/rad
(2)为使闭合开关时电路中的电流最小.应使电阻丝接入电路的电阻最大.故金属夹应夹在b端。根据闭合电路欧姆定律.有E=U+Uθ0(R0+r)
整理可得1U=1E+R0+rEr0⋅1θ
结合图丙可得直线纵截距为1E=0.25V−1
解得E=4V
直线斜率为k=R0+rEr0=1.30−0.256πrad⋅V−1
解得r=0.8Ω
故答案为：(1)U0；4π；(2)b；4；0.8
(1)根据替代法测电阻的原理分析解答；
(2)根据闭合电路欧姆定律结合图像截距、斜率解答。
本题主要考查了电源电动势和内阻的测量实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合闭合电路欧姆定律和图像的物理意义即可完成分析。
13.【答案】(1)设活塞的质量为m，
开始时，缸内气体的压强为p1S=p0S+mg
当气缸平放时，有p2=p0
根据理想气体状态方程p1LST0=p2LS0.9T0
解得m=p0S9g；
(2)设温度不变，当气缸刚竖直放置活塞稳定时，活塞离缸底的距离为L1，则p1LS=p0L1S
环境温度降低过程，外界对气体做功为W=p0(L1−L)S
根据热力学第一定律，气体内能减少量ΔE=Q−W
解得ΔE=Q−p0SL9。
答：(1)活塞的质量为p0S9g；
(2)若温度降低过程，缸内气体释放的热量为Q，气体的内能减少量为Q−p0SL9。
【解析】(1)根据理想气体状态方程来确定活塞的质量，这涉及到气体压强、体积和温度之间的关系。
(2)利用热力学第一定律计算气体的内能减少量，这需要考虑气体放出的热量以及外界对气体做的功。
本题通过理想气体状态方程和热力学第一定律的应用，解决了求解活塞质量和气体内能增加量的问题。关键在于理解理想气体状态方程的应用条件和热力学第一定律的物理意义，以及如何将这些理论应用于具体问题的解决中。通过本题，可以加深对理想气体性质和热力学基本定律的理解。
14.【答案】金属杆在导轨上运动时，回路的感应电动势为Blv；
金属杆在导轨上与M、P连线相距d时，回路的热功率为B2l2v22r(d+s)；
金属杆在导轨上保持速度大小v做匀速直线运动的最大路程为 s2−B2l2hv2mgr
【解析】(1)金属杆在导轨上运动时，切割磁感线，产生感应电动势E=Blv；
(2)金属杆运动距离d时，电路中的总电阻为R=2dr+2sr
此时回路中的总的热功率为P=E2R=(Blv)22r(d+s)=B2l2v22r(d+s)
(3)根据闭合电路欧姆定律，感应电流I=ER=Blv2r(d+s)
安培力F安=BIl=B2l2v2r(d+s)
设金属杆保持速度大小v做匀速直线运动的最大路程为x，刚好将要脱离导轨，此时绳子拉力为T，与水平方向的夹角为θ；
对金属杆，根据受力平衡，水平方向F安=Tx=Tcs⁡θ
竖直方向mg=Tsinθ
根据位置关系有tanθ=hs−x
联立解得x= s2−B2l2hv2mgr。
答：(1)金属杆在导轨上运动时，回路的感应电动势为Blv；
(2)金属杆在导轨上与M、P连线相距d时，回路的热功率为B2l2v22r(d+s)；
(3)金属杆在导轨上保持速度大小v做匀速直线运动的最大路程为 s2−B2l2hv2mgr。
(1)根据公式E=Blv求解作答；
(2)根据功率公式求解作答；
(3)根据闭合电路欧姆定律和安培力公式求解安培力；根据平衡条件结合数学知识求解作答。
本题主要考查了导体棒切割磁感线产生感应电动势，要熟练掌握闭合电路欧姆定律、安培力公式、功率公式和平衡条件的运用，掌握数学方法与物理上的运用。
15.【答案】(1)小球与小盒C相撞后瞬间，与小盒C相连的绳子上的拉力大小为173mg (2)木板E与挡板第一次相撞瞬间的速度大小为 gL (3)细杆F的长度为12L，木板E运动的总路程为32L
【解析】解：(1)根据题意可知，设小球滑出圆弧轨道时的速度为v0，刚被卡住瞬间速度为v，与小盒C相连的绳子上的拉力大小为T。对小球从A到B，根据动能定理得
2mg⋅2L=122mv02
小球撞击C瞬间，二者组成的系统动量守恒，根据动量守恒定律得
2mv0=(2m+m)v
对小球和C组成的系统，根据圆周运动公式可知，与小盒C相连的绳子上的拉力大小
T−3mg=3mv22L
解得
T=173mg
(2)由(1)知，当小球刚被小盒C卡住时，物块D对木板E压力为零，此时桌面对木板E的最大静摩擦力
f=μmg
由f