河南省南阳市金太阳联考2025-2026学年高三上学期1月期末物理试题

这是一份河南省南阳市金太阳联考2025-2026学年高三上学期1月期末物理试题，共17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.下列关于近代物理的叙述正确的是( )
A. 组成原子核的核子越多，它的比结合能越大
B. 质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，两个质子和两个中子结合成一个α粒子释放的能量是m1+m2−m3c2
C. 贝克勒尔发现的天然放射现象说明原子核具有复杂的结构
D. 铀核裂变的一种核反应方程为 92235U→56141Ba+3692Kr+201n
2.图甲为一列简谐横波在t=0时的波动图像，图乙为该波中平衡位置在x=2m处的质点P的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 该波沿x轴负方向传播B. 质点P在10s内通过的路程为2m
C. 质点P在10s内沿x轴移动10mD. 该波的波速大小为1m/s
3.如图所示，在光滑的水平面上放置一质量M=5kg的长木板A，物块B放在长木板A上，A、B间的动摩擦因数为0.3，B的质量m=3kg，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小g=10m/s2。现将力F分别作用在长木板A、物块B上，下列说法正确的是( )
A. 若力F作用在长木板A上且F=29N，则长木板A的加速度为3m/s2，物块B的加速度为2m/s2
B. 若力F作用在长木板A上且F=24N，则长木板A的加速度为1m/s2，物块B的加速度为2m/s2
C. 若力F作用在物块B上且F=15N，则长木板A的加速度为95m/s2，物块B的加速度为2m/s2
D. 若力F作用在物块B上且F=4N，则长木板A的加速度为1m/s2，物块B的加速度为12m/s2
4.如图所示，A、B、C三点为一直角三角形的三个顶点，∠B=30∘。现在A、B两点放置两个点电荷，A点放置的点电荷电荷量绝对值为q。A、C两点间的距离为L，静电力常量为k，测得C点电场强度方向与AB平行且水平向左。下列说法正确的是( )
A. A点放置的点电荷带正电B. B点放置的点电荷带负电
C. C点电场强度的大小EC=2 3kqL2D. B点放置的点电荷的电荷量qB=8q
5.如图所示，圆心为O、半径为R的光滑圆形轨道竖直放置，现有两根长度均为L、质量均为m的细导线A、C，导线A固定在轨道的最低点并通有垂直纸面向里、大小为I1(I1大小已知)的电流，当导线C中通有方向垂直纸面、大小为I2(I2大小未知)的电流时，导线C恰好能静止在与圆心等高的圆形轨道内壁上。已知通电导线在其周围某处产生磁场的磁感应强度大小B=kId(式中k为常数，I为通电导线中的电流大小，d为该处到通电导线的距离)，现保持C中电流大小I2不变，缓慢减小导线A的电流I1，导线C始终没离开轨道。重力加速度大小为g，下列说法正确的是( )
A. 导线C中的电流方向垂直纸面向里
B. I2=2mgRkI1L
C. 缓慢减小I1的过程中，导线A、C之间的安培力增大
D. 缓慢减小I1的过程中，轨道对导线C的弹力变大
6.一简易发电机与理想变压器原线圈相接的简化图如图所示，发电机转子为电阻r=10Ω、面积S=20cm2、N=100匝的矩形导线框，导线框在磁感应强度B=10 2πT的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，角速度ω=100πrad/s。理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2=1:2，定值电阻R0=5Ω,R是滑动变阻器(阻值的变化范围为0∼100Ω)，电压表和电流表均为理想交流电表。下列说法正确的是( )
A. 减小发电机转速，电压表的示数不变
B. R=35Ω时，理想变压器的输出功率最大
C. 理想变压器的最大输出功率Pm=1500W
D. 理想变压器的输出功率最大时，电流表的示数为10A
7.如图所示，天问一号经过变轨成功进入近火圆轨道，其中轨道1是圆轨道，轨道2是椭圆轨道，轨道3是近火圆轨道，图中A点为轨道1、2的切点，B点为轨道2、3的切点。已知天问一号在轨道1上的运行周期为T1，O为火星中心，C为轨道3上的一点，AC与AO的最大夹角为θ。下列说法正确的是( )
A. 天问一号经过A、B两点时的加速度大小相等
B. 天问一号在轨道1上经过A点时加速才能进入轨道2
C. 天问一号在轨道2上经过B点时的速度小于在轨道1的速度
D. 天问一号在轨道3上的运行周期为T1 sin3θ
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.光纤通信采用的光导纤维由内芯和外套组成。某段光导纤维长为L，侧截面如图所示，一复色光以一定的入射角ii≠0从轴心射入光导纤维后分为a、b两束单色光，已知内芯材料对a光的折射率为n(n< 2)，真空中的光速为c。下列说法正确的是( )
A. 入射角i逐渐增大时，b单色光全反射现象先消失
B. 在内芯介质中，b单色光的传播速度比a单色光的大
C. 从空气射入光导纤维，a、b单色光的波长都变短
D. 若入射角i=θ时，a、b单色光在内芯和外套的分界面都发生全反射，则a单色光在介质中传播的时间为Ln2c n2−sin2θ
9.如图所示，水平圆盘绕过圆心O的竖直轴以角速度ω匀速转动，A、B、C三个木块放置在圆盘上面的同一条直径上，已知B的质量为2m，B与圆盘间的动摩擦因数为2μ，A和C的质量均为m，与圆盘间的动摩擦因数均为μ，OA、OB、BC长均为L，开始时，圆盘匀速转动时的角速度ω比较小，随后使圆盘转动的角速度ω不断缓慢增大，重力加速度大小为g，则下列说法正确的是( )
A. 随着圆盘转动的角速度ω不断增大，木块与圆盘发生相对滑动的顺序依次是C、A、B
B. 若B、C之间用一根长L的轻绳连接起来，则当圆盘转动的角速度ω≤ 2μgL时，轻绳无张力
C. 若B、C之间用一根长L的轻绳连接起来，则当圆盘转动的角速度ω> 5μg4L时，B、C均与圆盘发生相对滑动
D. 若A、B之间用一根长2L的轻绳连接起来，则当圆盘转动的角速度ω< 5μgL时，A、B均不能与圆盘保持相对静止
10.如图所示，平行金属导轨由水平部分和倾斜部分组成，倾斜部分是两个竖直放置的四分之一圆弧导轨，圆弧半径r=0.2m。水平部分是两段均足够长但不等宽的光滑导轨，CC′=3AA′=0.6m，水平导轨与圆弧导轨在AAʹ处平滑连接。整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=1T，导体棒MN、PQ的质量分别为m1=0.2kg、m2=0.6kg，长度分别为l1=0.2m、l2=0.6m，电阻分别为R1=1.0Ω、R2=3.0Ω,PQ固定在宽水平导轨上。现给导体棒MN一个初速度，使其在外力作用下恰好沿圆弧导轨从最高点匀速率下滑，到达圆弧最低处AAʹ位置前瞬间撤去外力，MN在AAʹ时克服安培力做功的瞬时功率为0.04W，取重力加速度大小g=10m/s2，不计导轨电阻，导体棒MN、PQ与导轨一直接触良好，则( )
A. MN沿圆弧导轨从最高点匀速率下滑的速度大小为2m/s
B. MN到达圆弧导轨最低处AAʹ位置时对导轨的压力大小为8N
C. MN沿圆弧导轨下滑过程中，MN克服安培力做的功为0.002J
D. 若MN到达AAʹ位置时释放PQ，之后的运动过程中通过回路的电荷量为0.5C
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11.“祖冲之”实验小组为了验证对心碰撞过程中动量守恒，设计了如下实验。
(1)如图甲所示，使从斜槽轨道滚下的小球打在正对的竖直墙上，把白纸和复写纸附在墙上，记录小球的落点。选择半径相等的小钢球A和硬塑料球B进行实验，测量出A、B两个小球的质量mA、mB，M′、P′、N′为竖直记录纸上三个落点的平均位置，小球静止于水平轨道末端时球心在竖直记录纸上的水平投影点为O′，未放B球时，A球的平均落点是P′点，用刻度尺测量M′、P′、N′到O′的距离分别为y1、y2、y3。若两球相碰前后动量守恒，其表达式可表示为 (用测量的物理量表示)。
(2)用如图乙所示的装置也可以验证碰撞中的动量守恒，实验步骤与上述实验类似。未放质量为m2的小球时，质量为m1的小球的落点是E，图中D、E、F到抛出点N的距离分别为LD、LE、LF。若两球相碰前后动量守恒，其表达式可表示为 (用测量的物理量表示)。
(3)如图丙所示，实验时让两滑块分别从水平气垫导轨的左、右两侧向中间运动，滑块运动过程中所受的阻力可忽略，它们穿过光电门后发生碰撞并粘在一起。实验测得滑块1的总质量为m、滑块2的总质量为M，两滑块上的遮光片的宽度相同，光电门记录的遮光片挡光时间如表所示。
在实验误差允许范围内，若满足关系式 (用测量的物理量表示)，即验证了碰撞前后两滑块组成的系统动量守恒。
12.某物理兴趣小组想测定一种特殊电池的电动势E和内阻r。利用下列器材进行实验：
A.毫安表A1(量程为0∼0.2mA，内阻r1=1.0Ω);
B.毫安表A2(量程为0∼200mA，内阻r2约为0.003Ω)；
C.滑动变阻器R(0∼15Ω);
D.定值电阻R0(阻值为3Ω和阻值为6Ω可选)；
E.定值电阻R1=9999.0Ω;
F.开关一个，导线若干。
(1)为了使测量结果尽可能精确，请将图甲虚线方框内的实验电路图补充完整 。
(2)实验时，A1的示数为I1，A2的示数为I2，根据实验数据绘出I1−I2的图像如图乙所示，则所选的定值电阻R0= (填或，该电池的电动势E= V，内阻r= Ω。(后两空结果均保留三位有效数字)
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.如图所示，在两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有一段水银柱，水银柱的两端各封闭有一段理想气体。当U形管两端竖直朝上时，左、右两边空气柱的长度分别为l1=20.0cm和l2=15.0cm，左边气体的压强为15.0cmHg，初始时环境温度T0=300K。现将U形管缓慢平放在水平桌面上的恒温热水盘中，热水温度T=400K，在整个过程中，没有气体从管的一边通过水银逸入另一边。求稳定后U形管两边空气柱的长度和压强。(答案可用分数表示)
14.如图所示，竖直放置的轻质弹簧下端固定在水平地面上，上端与物块甲连接，初始时物块甲静止在b位置。质量为m的物块乙从距物块甲上方h处由静止释放，直到与甲相碰，碰撞时间极短，碰后瞬间甲、乙两物块的总动能为13mgh，然后一起向下运动(不粘连)到最低点d(未画出)，这一过程中，甲、乙整体经过c点(未画出)时的动能最大且为12mgh。整个过程中弹簧始终在弹性限度内且处于竖直状态，重力加速度大小为g。
(1)求物块甲的质量m甲；
(2)求b位置到最低点d的距离xbd；
(3)通过分析判断从最低点反弹后甲、乙是否会分离，并说明如果会分离，在什么位置分离，如果不会分离，最高点在什么位置。
15.如图所示，两相同极板长度为L，两极板的距离也为L，加上电压使上极板带负电，下极板带正电，质量为m、电荷量为+q的带电粒子，以初速度v从左侧中点P沿两极板中心线进入电场，在MN虚线右侧有方向垂直纸面向外、磁感应强度B=mvqL的匀强磁场，不计重力。
(1)要使带电粒子恰好从上极板最右端A点出电场，求所加电压U；
(2)若在MN虚线右侧再加一个水平向左的匀强电场，电场强度E=mv2qL，求(1)中从A点离开电场的粒子经偏转后返回到MN虚线的位置；
(3)在P点持续发射带电粒子，在保证上极板带负电，下极板带正电的前提下，两极板的电压从0逐渐增大，求带电粒子经过磁场偏转后返回到MN虚线上的范围的长度。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】A.比结合能是结合能除以核子数，组成原子核的核子越多，它的结合能越大，比结合能未必越大，故A错误；
B.根据题意，由质能方程可得，两个质子和两个中子结合成一个α粒子释放的能量是 2m1+2m2−m3c2 ，故B错误；
C.贝克勒尔发现的天然放射现象说明原子核具有复杂的结构，故C正确；
D.铀核裂变通常由中子轰击触发，标准核反应方程应包含入射中子，如铀核裂变的核反应方程为 92235U+01n→56141Ba+3692Kr+301n ，故D错误。
故选C。
2.【答案】D
【解析】A.由图乙可知， t=0 时刻，质点 P 沿 y 轴正方向振动，根据图甲，由同侧法可知，该波沿x轴正方向传播，故A错误；
BC.由图乙可知，质点 P 的振动周期为 4s ，则经过时间 t=10s=2.5T
质点 P 只能上下振动，不能沿 x 轴移动，通过的路程为 s=2.5×4A=100cm=1m ，故BC错误；
D.由图甲可知，该波的波长 λ=4m ，则该波的波速大小为 ，故D正确。
故选D。
3.【答案】C
【解析】B.若力F作用在长木板A上，对AB整体，有 F0=(M+m)am
对B，有 μmg=mam
联立解得 F0=24N ， am=3m/s2
所以，当F=24N时，长木板A与物块B的加速度均为3m/s2，故B错误；
A.由于 F=29N>F0=24N
所以A、B相对滑动，则物块B的加速度大小为3m/s2，长木板A的加速度大小为 aA=F−μmgM=29−0.3×3×105m/s2=4m/s2 ，故A错误；
C.若力F作用在物块B上，对AB整体，有 F0=(M+m)am
对A，有 μmg=Mam
联立解得 F0=725N ， am=95m/s2
由于 F=15N>F0=725N
所以A、B相对滑动，则长木板A的加速度大小为 95m/s2 ，物块B的加速度大小为 aB=F−μmgm=15−0.3×3×103m/s2=2m/s2 ，故C正确；
D.由于 F=4N