山东省烟台市2024-2025学年高三上学期期末物理试卷

这是一份山东省烟台市2024-2025学年高三上学期期末物理试卷，共17页。
1．答题前，考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置。
2．选择题答案必须用2B铅笔（按填涂样例）正确填涂；非选择题答案必须用0.5毫米黑色签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3．请按照题号在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。保持卡面清洁，不折叠、不破损。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 一氦氖激光器发射的单色光在真空中的波长为，该激光器的发光功率为，光在真空中传播的速度为，普朗克常量为，则该激光器每秒发射光子的个数为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】该激光器时间内发射光子的总能量，每个光子的能量，故该激光器每秒发射光子的个数。故选A。
2. 如图甲所示为一静置在水平桌面上砧板置物架，其中M、N为置物架上的两个竖直支架。若M、N之间静止倾斜放置着一块砧板，侧视图如图乙所示。忽略砧板与置物架间的摩擦，则下列说法正确的是（ ）
A. 砧板一定受4个力作用
B. 置物架与桌面间存在摩擦力
C. 若仅将M与N之间的距离调小，则置物架对砧板的作用力将减小
D. 若仅将M与N之间的距离调大，则置物架对砧板的作用力将不变
【答案】D
【解析】对砧板受力分析如图所示
砧板至少受到重力，M、N对砧板的弹力，可能还受到底座的支持力，故砧板可能受3个或4个力作用，故A错误；对整体受力分析可知，整体受重力和地面的支持力，置物架与桌面间不存在摩擦力，故B错误；若仅将M与N之间的距离调小或调大，砧板仍受力平衡，置物架对砧板的作用力与砧板的重力始终等大反向，则置物架对砧板的作用力将不变，故C错误，D正确。
3. 塑胶跑道由一种特殊的材料制成，这种材料具备良好的减震和回弹效果。经测试，将一重为G的鸡蛋分别从水泥路面和塑胶跑道路面上方相同高度自由释放，碰后鸡蛋的速度均变为零。已知鸡蛋与水泥路面的碰撞时间为t0，鸡蛋受到水泥路面的平均作用力为4G；鸡蛋与塑胶跑道路面的撞击时间为3t0，则鸡蛋受到塑胶跑道路面的平均作用力为（ ）
A. 1.5GB. 2GC. 2.5GD.
【答案】B
【解析】设鸡蛋自由落体阶段末速度为v，两次下落高度相等，落地瞬间的速度也相等，碰水泥路面的过程，由动量定理得，鸡蛋碰塑胶跑道路面的过程，由动量定理得，解得。
4. 甲、乙两车在同一条平直公路上行驶，从时刻起，甲车一直做匀速直线运动，乙车先做初速度为匀加速直线运动，时刻接着做匀减速直线运动，时刻速度减为，两车位移随时间变化的关系图像如图所示。则关于和的大小关系，下列说法正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】作出两车的速度—时间变化图像，如图
图像面积代表位移，由于时刻两车位移相等，根据几何关系可知。故选B。
5. 某带电体产生电场的等势面分布如图中实线所示，虚线是一带电粒子仅在此电场作用下从点运动到点的运动轨迹，、分别是运动轨迹与等势面、的交点，下列说法正确的是（ ）
A. 粒子带正电荷
B. 点的电场强度比点的小
C. 粒子在点的电势能大于在点的电势能
D. 粒子从点运动到点的过程中，其动能先减少后增加
【答案】D
【解析】根据粒子所受电场力指向曲线轨迹的凹侧可知，电场力方向大致向下，电场线方向由高电势指向低电势，二者方向相反，则粒子带负电，故A错误；等差等势面越密集的地方场强越大，故M点的电场强度比N点的大，故B错误；粒子带负电，因为M点的电势大于在N点的电势，故粒子在M点的电势能小于在N点的电势能；由于带电粒子仅在电场作用下运动，电势能与动能总和不变，故可知粒子从点运动到点的过程中，其动能先减少后增加，故C错误，D正确。
6. 如图所示，在M、N两点垂直于纸面放置两根相互平行无限长直细导线，O点为M、N连线的中点，E、F关于M、N连线对称，E、G两点关于O点对称，两根导线中分别通有方向相同、大小相等的电流。已知无限长通电直导线形成的磁场在空间某点处的磁感应强度大小，k为常量，r为该点到导线的距离，I为导线中的电流强度。则下列说法正确的是（ ）
A. E、F两点的磁感应强度一定大小相等、方向相反
B. E、F两点的磁感应强度一定大小相等、方向相同
C. E、G两点的磁感应强度一定大小相等、方向相反
D. E、G两点的磁感应强度一定大小相等、方向相同
【答案】C
【解析】设通电导线中电流方向垂直纸面向里，两条通电导线在E、F、G点产生的磁感应强度方向如图所示
E、F、G三点的磁感应强度大小相等，E、F两点的磁感应强度方向不相同，也不相反，E、G两点的磁感应强度方向相反。故选C。
7. 拉运木材的汽车在卸下木材时用两根细圆木作为导轨将木材卸下，如图所示，两根细圆木的一端、分别固定在地面上，另一端、分别固定在车上，构成两条平行的轨道和，它们与水平地面的夹角，装卸工在车上将一根质量为、半径为的圆柱形木材推上导轨后，由静止自由释放，木材能够沿着轨道下滑，已知轨道和的间距为，木材与细圆木轨道间的动摩擦因数为，重力加速度为，则圆木下滑的加速度大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】作出圆柱形物体垂直于杆的平面内受力示意图
根据题意，两直杆间的距离与圆柱形半径相同，则，在沿杆的方向有，垂直于杆的方向有，又有，代入数据解得。故选A。
8. 如图甲所示，一根细线一端系一小球（可视为质点），另一端固定在一光滑圆锥顶端，当小球在水平面内做匀速圆周运动角速度为ω时，细线拉力大小为T，T与ω2的变化关系图像如图乙所示。已知圆锥面母线与竖直方向夹角为θ，重力加速度为g，则当ω = ω2时，细线拉力的大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】根据题意，当角速度为0时，小球受重力、支持力和绳的拉力，且有，当角速度等于ω1时，小球受恰好只受重力和绳的拉力，则，当角速度等于ω2时，小球受只受重力和绳的拉力，且绳与竖直方向的夹角变大，则，联立可得。故选B。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 如图甲所示，放在粗糙水平地面上一物体受到水平拉力的作用，在内物体的速度与时间的关系图像如图乙所示，拉力的功率与时间的关系图像如图丙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 物体的质量为
B. 内拉力做的功为
C. 物体受到的摩擦力大小为
D. 物体在0~1s内受到的拉力大小为
【答案】AD
【解析】功率与时间的关系图像中，图线与坐标轴所围图形的面积，在数量上等于功，所以0~3s内拉力做的功，故B错误；由图甲可知1~3s内物体匀速运动，受到摩擦力与拉力等大反向，结合图乙可知，解得N=2N，故C错误；0~1s内的位移m，根据动能定理有，解得kg，故A正确；物体在0~1s内，由牛顿第二定律结合图甲，，解得N，故D正确。
10. 一列简谐横波沿x轴方向传播，x = 0处质点的振动图像如图甲所示，t = 0.45 s时部分波形图如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 质点P的横坐标为2.5 m
B. 该简谐横波传播速度为5 m/s
C. t = 0.05 s时，x = 0处的质点对应的纵坐标为
D. x = 0.5 m处的质点比x = 0处的质点振动滞后0.1 s
【答案】BCD
【解析】根据图甲可知，周期为0.4 s，图乙中根据对称性可知，波长为2 m，则波速，故B正确；根据图甲可知，x = 0处质点的振动方程为，t = 0.45 s时，解得，图乙波形对应的函数方程为，其中Δx0是图乙中原点左侧相邻波峰位置质点平衡位置到原点的间距，图乙中原点处质点的纵坐标，，代入波形的函数方程解得，结合图乙的对称性可知，质点P的横坐标，故A错误；由于x = 0处质点的振动方程为，则t = 0.05 s时，解得x = 0处的质点对应的纵坐标为，故C正确；根据可知，x = 0.5 m处的质点比x = 0处的质点振动滞后，故D正确。
11. 如图所示，卫星1在轨道I上绕地球做圆周运动，运动半径为、周期为、速率为、加速度大小为；卫星2在轨道II上绕地球做椭圆运动，为椭圆的长轴，其半长轴为，周期为、在A点的速率为、在A点的加速度大小为，在B点的速率为。点为地心，两轨道和地心都在同一平面内，已知，万有引力常量为，地球质量为，下列说法正确的是（ ）
A. B.
C. D. 若，则
【答案】AB
【解析】根据题意，由开普勒第三定律有，由于，解得，故A正确；根据题意，由万有引力提供向心力有，解得，可知，若卫星以为半径做圆周运动，则有，由于，可得，由于卫星点做近心运动，则有，可得，故B正确；根据题意，由万有引力提供向心力有，可得，，由于，则有，故C错误；由B分析可知，若，若卫星以为半径做圆周运动，则有，由于卫星在轨道II上点做近心运动，则有，故D错误。
12. 如图甲所示，水平面上固定两条足够长的平行轨道，轨道间距为，虚线垂直于轨道，左侧部分轨道由金属材料制成，其左端通过导线与电容为的平行板电容器的极板、分别相连，右侧部分的轨道由绝缘材料制成，轨道处于方向竖直向下的匀强磁场中。将一质量为且电阻不计的金属棒置于左侧的金属轨道上，并通过水平轻绳绕过光滑定滑轮与质量为的小物块相连，与轨道各部分的动摩擦因数都相同。时刻，将和小物块同时由静止释放，离开虚线后的图像如图乙所示。整个过程中始终垂直于轨道且与轨道接触良好，电容器未被击穿，重力加速度。则下列说法正确的是（ ）
A. 电容器的A极板带正电
B. 在第1s内做匀加速直线运动
C. 磁场的磁感应强度大小为
D. 电容器储存的电能为
【答案】BD
【解析】金属棒切割磁感线时，根据右手定则可知电流方向由M流向N，则电容器的B极板带正电，故A错误；设金属棒的质量为m，则小物块质量为2m，金属棒在虚线左侧运动时，以小物块和金属棒为整体，根据牛顿第二定律可得，又，联立可得，可知金属棒在虚线左侧做初速度为零的匀加速直线运动，根据图像可知，该过程的运动时间为1s，末速度为3m/s，则加速度，联立解得匀强磁场的磁感应强度大小T，故B正确，C错误；金属棒的释放点到虚线的距离m，根据功能关系可知，解得J，故D正确。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13.某同学用如图甲所示的实验装置测量物块与长木板间的动摩擦因数。其中一端装有轻滑轮的长木板固定在水平桌面上，在其上表面的点安装一光电门。物块上表面固定一遮光片，左侧固定一力传感器。细绳的一端与力传感器相连，另一端通过定滑轮与托盘（内有砝码）相接。实验时，物块从长木板右侧的点由静止开始释放，在绳的拉力作用下向左运动并通过光电门，记录力传感器示数和对应遮光片通过光电门的时间。增加托盘中砝码的个数，重复上述实验过程，保证每次让物块从长木板上的点由静止开始释放，得到多组、数据。
（1）关于本实验，下列说法正确的是________。
A. 实验开始前，应先补偿阻力
B. 实验开始前，应调整轻滑轮的高度，使细线与长木板上表面平行
C. 实验时，力传感器的示数小于托盘及砝码的总重力
D. 为减少实验误差，应始终保证物块及力传感器的总质量远大于托盘及砝码的总质量
（2）现用游标卡尺测得遮光片的宽度如图乙所示，则遮光片的宽度为________。
（3）测出之间的距离为，遮光片的宽度为，利用描点法做出图像如图丙所示，已知该图像的斜率为，在纵轴上的截距为。当地的重力加速度大小为，用给出的物理量的符号和丙图中的数据，可得物块与长木板间的动摩擦因数的表达式________。
【答案】（1）BC （2）0.740 （3）
【解析】（1）由于本实验要测量物块与长木板间的动摩擦因数μ，因此不需要平衡摩擦力，故A错误；实验开始前，应调整轻滑轮的高度，使细线与长木板上表面平行，物块受到的绳子拉力与长木板平行，绳子拉力和摩擦力处于同一条直线上，故B正确；力传感器的示数等于绳拉力的大小，由于托盘及砝码有向下的加速度，因此合力方向向下，实验时，力传感器的示数小于托盘及砝码的总重力，故C正确；本实验中用力传感器测量绳子拉力，因此不需要终保证物块及力传感器的总质量远大于托盘及砝码的总质量，故D错误。
（2）如图乙所示，游标尺是20分度，精确度在0.05mm。主尺读数7mm，游标尺与主尺在第8格对齐，则遮光片的宽度。
（3）物块做初速度为零的匀加速直线运动，根据已知条件可得，取物块为研究对象，根据牛顿第二定律可得，联立可得，由图丙可知,，解得。
14. 多用电表是电学实验中常用的一种仪表。关于多用电表的原理，某实验小组做了以下研究。用一个已知量程为、内阻的毫安表进行设计并组装一个简易多用电表，如图所示为该实验小组组装完成的简易多用电表的电路图。其中、、和是定值电阻，和是可变电阻，内置电源、的内电阻不计。该多用电表有6个挡位：直流电压2.5V挡、直流电压10V挡、直流电流挡、直流电流挡、欧姆“×10”倍率挡、欧姆“×100”倍率挡。
（1）当功能开关S与“1”相接时，多用电表为________挡，定值电阻________Ω，测量时应注意电流应该从________（选填“A”或“B”）表笔流入多用电表。
（2）当功能开关S与“3”相接时，开关对应欧姆“×10”倍率挡，完成机械调零和欧姆调零后，当在A、B两表笔间接入的定值电阻时，表盘上的指针指向正中央，则可变电阻________Ω，对应欧姆表内置电源的电动势________V；当在A、B两表笔间接入某未知电阻时，原毫安表的示数为，则未知电阻________Ω。
（3）当功能开关S与“5”相接时，多用电表为________挡，定值电阻________Ω。
【答案】（1）直流电流 10 A （2）150 2 300
（3）直流电压2.5V 200
【解析】（1）当功能开关S与“1”相接时，有，当功能开关S与“2”相接时，有，可得，则当功能开关S与“1”相接时，多用电表为直流电流挡；根据，，联立可得，。测量时应注意电流应该从A表笔（正接线孔）流入多用电表。
（2）当功能开关S与“3”相接时，与串联再与毫安表并联，并联后的电阻，欧姆调零时，有，当在A、B两表笔间接入的定值电阻时，表盘上的指针指向正中央，则有，联立解得，。在A、B两表笔间接入某未知电阻时，原毫安表的示数为，则干路电流，根据闭合电路欧姆定律可得，解得未知电阻。
（3）当功能开关S与“5”相接时，多用电表为电压挡，且量程小于功能开关S与“6”相接时的电压挡，则功能开关S与“5”相接时，多用电表为直流电压2.5V挡；则有，解得。
15. 运动员用弹弓弹射出的弹丸射击飞碟，某次射击过程的示意图如图所示，飞碟从地面上的P点以大小为v0 = 25 m/s，方向与地面成α = 53°的初速度斜向上射出，从飞碟刚射出开始计时，运动员看准时机，在t0 = 1.3 s时，从距离地面N点高度为h0 = 1.45 m的O点用弹弓将弹丸以某一初速度v（未知）斜向上射出，弹丸恰好在地面上M点正上方的Q点击中飞碟，已知P、N、M三点处于同一水平面内，N、M的连线与P、M的连线垂直，M、P两点间的距离为x1 = 30 m，M、N两点间的距离为x2 = 28 m，重力加速度为g = 10 m/s2，sin53° = 0.8，不计空气阻力，求：
（1）Q、M两点间距离h；
（2）弹丸射出的初速度v的大小及与水平方向的夹角β。
【答案】（1）20 m （2）50 m/s 37°
【解析】（1）由于飞碟做斜上抛运动，则
解得。
（2）弹丸做斜上抛运动，则
解得，。
16. 一列简谐横波沿轴正方向传播，已知轴上的质点和的质点的振动图像分别如图甲、乙所示，该简谐横波的波长，求：
（1）质点和质点的振动方程；
（2）该简谐横波传播速率的可能值。
【答案】（1） （2）、、
【解析】（1）由甲图可知，质点的振幅和初相分别为，
故质点的振动方程
由乙图可知，质点的振幅和初相分别为，
故质点的振动方程
（2）该简谐横波沿轴正方向传播，时刻，质点偏离平衡位置的位移为且向上振动，质点处于波谷，则（）
而周期
可求得（）
因
故的取值为0、1、2，则该简谐横波的速率可能为、、。
17. 如图所示的坐标平面，在的区域存在方向垂直坐标平面向外的匀强磁场，在的区域存在方向沿轴负方向的匀强电场。一个质量为、电荷量为的粒子从轴上的点以初速度进入电场，速度方向与轴正方向成角，之后粒子从轴上的点进入第一象限。已知匀强磁场的磁感应强度大小，匀强电场的电场强度大小，，不计粒子的重力。
（1）求点与坐标原点的距离；
（2）求粒子在第一象限中的运动时间；
（3）在的区域另外施加一大小、方向沿轴正方向的匀强电场（图中未画出），其它条件不变，求此时粒子在的空间运动过程中，离轴的最短距离。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）分析可知粒子在第二象限做斜抛运动，沿轴正方向做匀速直线运动分速度
则粒子在第二象限运动时间
沿轴正方向做匀变速直线运动，沿轴方向的分速度
加速度大小
则点与坐标原点的距离
联立以上解得。
（2）题意可知粒子通过点时，y方向速度
联立以上，解得
故M的速度
速度方向沿轴正方向（或与轴垂直），粒子进入第一象限后做匀速圆周运动，设圆周半径为，则有
几何关系可得
设粒子在第一象限的运动轨迹对应的圆心角为，如图可求得
即
又因为周期
故粒子在第一象限中的运动时间。
（3）此时粒子进入电磁复合场后做滚轮线运动，用配速法将分解：设某一分速度使粒子受到的洛伦兹力与电场力平衡
代入题中数据，解得
由左手定则可知方向与方向相同，令
解得
所以粒子的运动可分解为沿轴的速度为的匀速直线运动和速度为的顺时针方向的匀速圆周运动，设圆周半径为，在区域轨迹如图中实线所示
洛伦兹力提供向心力有
几何关系可知
粒子在的空间运动过程中，离轴的最短距离
联立以上解得。
18. 如图所示，光滑曲面AB与长度为l的粗糙水平轨道BC相切于B点，A点距轨道BC的高度为R，质量为m的小滑块1被锁定在A点，质量为2m的小滑块2静止在水平轨道最右端的C点，轨道BC下方的水平面上有一固定的“L”形木板，其上表面光滑，在P点处固定一劲度系数为k的轻弹簧，弹簧右端拴接一质量为M=4m的长方体滑块，M的中心在O点的正上方，处于静止状态。现将滑块1解除锁定并由静止释放，1与2发生弹性碰撞后，滑块1恰好停在B点，滑块2被碰后做平抛运动的同时给滑块M一个向右的初速度，当M的中心运动到O点的正上方时，恰好与滑块2相碰，碰后滑块2竖直向上运动至与C等高的D点。已知所有的碰撞时间极短，质量为m0的弹簧振子振动周期为，弹簧弹性势能的表达式为（k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量），不计空气阻力，重力加速度为g。
（1）求滑块1与水平轨道BC间的动摩擦因数μ；
（2）求C点与滑块M上表面间的高度差h；
（3）在滑块2与M第二次碰撞完毕跳起后将滑块2取走，求此后弹簧与M组成的弹簧振子的振幅A。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）设滑块1与2碰前速度为v1，由动能定理可得
碰后两者速度分别为和，则
解得，
碰后滑块1恰滑动后能静止在B点，滑块1只能从C点向左匀减速运动至B，由动能定理可得
联立以上各式得，。
（2）滑块2与振子M在平衡位置相碰，由于
滑块2只能与向左运动的M相碰才能碰后竖直向上运动，则碰前运动时间t满足
所求高度
解得
（3）滑块2与M碰撞过程水平方向动量守恒，第1次碰撞后M的速度设为，则
解得
设第一次碰撞过程中滑块2与M接触时间为Δt，因滑块2离开M瞬间是相对运动的，故在Δt时间内滑块2与M间为滑动摩擦力。滑块2从竖直上抛后落下与M发生第二次碰撞前运动时间为2t，滑块运动时间正好在平衡位置向左运动时与滑块2相撞，假设第二次碰撞过程中滑块2离开M前在水平方向二者能共速，则
解得
第一次碰撞摩擦力对滑块的冲量大小
第二次碰撞摩擦力对滑块冲量大小
由于
第二次滑动摩擦力作用的时间
则假设成立，滑块2离开M后，振子M的速度为，所求振幅A满足
解得。