天津市红桥区2024-2025学年高三上学期期末考试物理试题（解析版）

这是一份天津市红桥区2024-2025学年高三上学期期末考试物理试题（解析版），共15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。
第Ⅰ卷（选择题，共40分）
一、单选题（本题共5小题，每小题5分共25分）
1. 下列四幅图所涉及的光学现象和相应的描述中，说法正确的是（ ）
A. 图是内窥镜，可以把光传送到人体内部进行照明，是利用了光的全反射
B. 图是阳光下观察肥皂膜，看到了彩色条纹，这是光的干涉现象，实验时肥皂膜应水平放置
C. 图是单色平行光线通过狭缝得到的干涉图样
D. 图是用偏振眼镜观看立体电影，说明光是一种纵波
【答案】A
【解析】A．图是内窥镜，可以把光传送到人体内部进行照明，是利用了光的全反射，A正确；
B．图是阳光下观察肥皂膜，看到了彩色条纹，这是光的干涉现象，是肥皂膜两表面反射光形成的干涉图样，实验时肥皂膜不一定需要水平放置，B错误；
C．图是单色平行光线通过狭缝得到的衍射图样，C错误；
D．图是利用偏振眼镜能观看立体电影，偏振是横波的特点，光的偏振现象说明光是横波，D错误。
故选A。
2. 钍基熔盐堆是第四代核能反应堆，具有更安全、更清洁的特点，该反应堆以钍为核燃料。再生层钍俘获一个中子后会变成钍，钍不稳定，经过多次衰变转化成易裂变铀。下列说法正确的是（ ）
A. 钍232和铀233的半衰期不相同
B. 衰变中的电子是来源于原子核外的电子
C. 钍232有90个中子，142个质子
D. 铀233的裂变方程可能为
【答案】A
【解析】A．不同原子核的半衰期不同，A正确；
B．衰变释放电子，来源于原子核，B错误；
C．钍的质子数为90，中子数为142，C错误；
D．裂变方程应满足质子数和质量数守恒，该方程不满足，D错误。
故选A
3. 关于下面热学中的几张图片所涉及的相关知识，描述正确的是（ ）
A. 图甲中，微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，布朗运动越明显
B. 图乙说明固体间也能发生扩散现象
C. 由图丙可知，在由变到的过程中分子力做负功
D. 图丙中分子间距为时的分子力比分子间距为时的分子力小
【答案】B
【解析】A．图甲中，微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，布朗运动越不明显，故A错误；
B．图乙中，说明固体间也能发生扩散现象，故B正确；
C．由图丙可知，在由变到的过程中，分子势能减小，则分子力做正功，故C错误；
D．图丙中分子间距为时分子势能最小，可知，该位置为平衡位置，分子力为0，即分子间距为时的分子力比分子间距为时的分子力大，故D错误。
故选B。
4. 有研究表明，当有兴奋情绪时，在人的体表可以测出与之对应的电势变化。某一瞬间人体表面的电势分布如图所示，图中实线为等差等势面，标在等势面上的数值表示该等势面的电势，a、b、c、d为等势面上的点，该电场可等效为两等量异种点电荷产生的电场，a、b为两点电荷连线上对称的两点，c、d为两点电荷连线中垂线上对称的两点。下列说法正确的是（ ）
A. a、b两点的电场强度不相同
B. c点的电势大于d点的电势
C. 将带正电的试探电荷从b点移到d点，电场力做正功
D. 负电荷在c点的电势能大于在a点的电势能
【答案】D
【解析】A．该电场可等效为两等量异种点电荷产生的电场，a、b为两点电荷连线上对称的两点，根据等量异种点电荷电场的特点，可知这两个对称点的电场强度大小相等、方向相同，电场强度相同，故A错误；
B．c、d两点位于同一条等势线上，则c点的电势等于d点的电势，故B错误；
C．正电荷在电势高的地方电势能大，所以将带正电的试探电荷从电势低的b点移到电势高的d点，电势能增加，电场力做负功，故C错误；
D．负电荷在电势低的地方电势能大，所以负电荷在低电势的c点电势能大于在高电势的a点的电势能，故D正确。
故选D。
5. 竖直平行导轨MN上端接有电阻R，金属杆ab质量为m，电阻也为R，跨在平行导轨间的长度为L，垂直导轨平面的水平匀强磁场方向向里，不计导轨电阻，不计摩擦，且ab与导轨接触良好，如图所示。若ab杆在竖直方向上的外力F作用下匀速上升h，则下列说法正确的是（ ）
A. 金属杆ab克服安培力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热
B. 拉力F与金属杆ab克服安培力所做的功之和等于金属杆机械能的增加量
C. 拉力F与重力做功的代数和等于金属杆上产生的焦耳热
D. 拉力F与安培力合力所做的功大于mgh
【答案】B
【解析】A．根据功能关系可知，金属杆ab克服安培力所做的功等于电阻R上和金属杆ab产生的焦耳热之和， A错误；
B．金属杆机械能的增加量等于除重力外的其他力所做的功，即拉力F与金属杆ab克服安培力所做的功之和等于金属杆机械能的增加量，B正确；
C．ab杆在竖直方向外力F作用下匀速上升h，由动能定理可得
则
即，拉力F与重力做功的代数和等于金属杆克服安培力做的功，但大于金属杆上产生的焦耳热，C错误；
D．ab杆在竖直方向外力F作用下匀速上升h，由动能定理可得
则
即拉力F与安培力的合力所做的功等于，D错误。
故选B。
二、多选题。（本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中有多个选项符合题意，全部选对的得5分，选不全的得3分，有错选或不答的得0分）
6. 甲、乙两物体从同一点开始沿一直线运动， 甲和乙的运动图像如图所示， 下列说法中正确的是（ ）
A. 甲乙均做匀速直线运动
B. 0~2s内与4~6s内， 乙的加速度大小相等、方向相同
C. 前3s内甲的平均速度为0， 乙的平均速度为2m/s
D. 甲、乙均在6s末回到出发点， 距出发点的最大距离均为4m
【答案】BC
【解析】A．由图像可知，乙做方向变化的匀变速直线运动， 甲做方向变化的匀速直线运动， 故A 错误。
B．因v-t图像的斜率等于加速度，可知在0~2s内与4~6s内， 乙物体的加速度均为2m/s2，方向相同，故B正确。
C．前3s内， 甲位移为0， 所以平均速度为0， 乙位移为
所以平均速度是
故C正确。
D．由图像可知，甲、乙均在6s末回到出发点， 甲距出发点的最大距离为4m，乙距离出发点的最大距离是
故D错误。
故选BC。
7. 2023年5月30日，“神舟十六号”载人飞船将乘组三名航天员送入空间站组合体，图中轨道①为近地轨道，轨道②为载人飞船变轨过程中的一条椭圆轨道，轨道③为空间站运行的高空圆轨道。P为椭圆轨道的近地点，Q为远地点，忽略一切阻力。则下列判断正确的是（ ）
A. 载人飞船在轨道②上从P点沿椭圆轨道运动到Q点，发动机需要做功
B. 载人飞船在轨道②上Q点的速度小于空间站在轨道③上Q点的速度
C. 载人飞船在轨道②上Q点加速度等于空间站在轨道③上Q点的加速度
D. 载人飞船在轨道②上Q点受到万有引力等于空间站在轨道③上Q点受到的万有引力
【答案】BC
【解析】A．载人飞船从P点沿椭圆轨道运动到Q点，地球引力做负功，速度减小，但该过程机械能守恒，发动机不需要做功，故A错误；
B．因为载人飞船需要从轨道②上Q点点火加速才能到达轨道③，故载人飞船在轨道②上Q点的速度小于空间站在轨道③上Q点的速度，故B正确；
C．载人飞船在轨道②上Q点和在轨道③上Q点合力均为万有引力，设地球质量为M，飞船质量为m，轨道半径为r，飞船加速度为a，根据牛顿第二定律可得
则加速度
故加速度相等，故C正确；
D．题意知虽然两者轨道半径相同，但载人飞船和空间站的质量不同，结合以上万有引力定律可知，二者受的万有引力不相等，故D错误。
故选 BC。
8. 如图所示，将两块光滑平板OA、OB固定连接，构成顶角为60°的楔形槽，楔形槽内放置一质量为m的光滑小球，整个装置保持静止，初始时OA板在水平地面上，现使楔形槽绕O点顺时针缓慢转动至OA板竖直，则转动过程中（ ）
A. 初始时OA板对小球的作用力最大
B. 转过30°时OA板对小球的作用力最大
C. 转过60°时OB板对小球的作用力最大
D. 转过90°时OB板对小球的作用力最大
【答案】BD
【解析】将转动过程中，某时刻受力分析，如图
则缓慢转动过程中，小球受力平衡，根据拉密原理可知
因为，转动过程中，α = 120°不变，小球重力mg不变，则比值不变；θ角由60°增大到150°；β角由180°减小到90°。sinθ先增大后减小；sinβ一直增大。所以NA先增大后减小；NB一直增大。当θ = 90°时，即转过30°角时，sinθ最大，即NA最大；当β = 90°时，即转过90°角时，sinβ最大，即NB最大。
故选BD。
第Ⅱ卷 （非选择题，共60分）
三、实验题（本题满分12分，第9题每空1分，第10题每空2分。）
9. 如图甲所示，利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝的间距双缝到光屏的距离，实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。
（1）某种单色光照射双缝得到的干涉条纹如图乙所示，则分划板在图乙中A位置时游标卡尺的读数（如图丙所示），______，在B位置时游标卡尺的读数；该单色光的波长______；
（2）实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是减小______（选填“系统误差”或“偶然误差”）；
（3）在该实验中，如果分别用红色和绿色激光照射同一双缝，装置各数据不变，在双缝后的屏幕上观察到的红光条纹个数比绿光条纹个数______（选填“多”或“少”）。
【答案】（1）11.5 500
（2）偶然误差 （3）少
【解析】【小问1详解】
[1] 游标卡尺的读数为
[2] 根据
解得
【小问2详解】
取平均值是为了减小偶然误差；
【小问3详解】
根据可知，红光条纹间距大，条纹个数少。
10. 某实验小组同时测量A、B两个箱子质量的装置图如图甲所示，其中D为铁架台，E为固定在铁架台上的轻质滑轮（质量和摩擦可忽略不计），F为光电门，C为固定在A上、宽度为d的细遮光条（质量不计），另外，该实验小组还准备了一套总质量的砝码和刻度尺。
（1）在铁架台上标记一位置O，并测得该位置与光电门F之间的距离为h。取出质量为m的砝码放在A箱子中，剩余砝码全部放在B箱子中，让A从位置O由静止开始下降，则A下落到F处的过程中，A箱与A箱中砝码的整体机械能是________（填“增加”、“减少”或“守恒”）的。
（2）用游标卡尺测量遮光条的宽度d的读数如图丙所示，其读数为________mm，测得遮光条通过光电门的时间为，下落过程中的加速度大小________（用d、、h表示）。
（3）改变m，测得相应遮光条通过光电门的时间，算出加速度a，得到多组m与a的数据，作出图像如图乙所示，可得A的质量________。（取重力加速度大小，计算结果保留三位有效数字）
【答案】（1）减少 （2）11.3 （3）2.50
【解析】【小问1详解】
A与B是由绳子相连的连接体，当A下降时B上升，它们具有相同的速率，可知当A下落至F处的过程中，B的重力势能增加，动能增加，而机械能为动能与势能之和，则可知B的机械能增加，整个系统的机械能守恒，故A的机械能减少。
【小问2详解】
[1]游标卡尺的分度值为0.1mm，则遮光条的宽度d的读数为
[2]遮光条通过光电门的速度为
由运动学公式
下落过程中的加速度大小为
【小问3详解】
对A、B及砝码组成的系统由牛顿第二定律有
整理可得
斜率为
纵截距为
将代入上式解得
四、计算题：（本大题共3个小题，11题14分，12题16分，13题18分，共48分，写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
11. 如图所示，质量为物块A静止放置在光滑水平面上，质量为的小球B用长为且不可伸长的轻绳悬挂于固定点O，将轻绳拉伸至水平位置后，由静止释放小球，小球恰好能在最低点与A发生弹性碰撞。A、B均可视为质点且始终在同一竖直平面内，不计空气阻力，重力加速度g取。求：
（1）B运动到最低点与A碰撞后的瞬间，A速度的大小；
（2）B与A碰撞后，B上摆的最大高度。
【答案】（1）
（2）
【解析】【小问1详解】
小球下摆过程，由机械能守恒定律有
小球与A发生弹性碰撞
，
解得
，
【小问2详解】
结合上述，碰后瞬间，小球B速度的大小
则有
解得小球B上摆的最大高度
12. 在平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B．一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成θ＝60°角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，如图所示．不计粒子重力，求
（1）M、N两点间的电势差UMN ；
（2）粒子在磁场中运动的轨道半径r；
（3）粒子从M点运动到P点的总时间t．
【答案】1）UMN＝ （2）r＝ （3） t＝
【解析】(1)设粒子过N点时的速度为v，有：
解得：
粒子从M点运动到N点的过程，有：
解得：
(2)粒子在磁场中以O′为圆心做匀速圆周运动，半径为r，有：
解得：
(3)由几何关系得：
设粒子在电场中运动的时间为t1，有：
粒子在磁场中做匀速圆周运动周期：
设粒子在磁场中运动的时间为t2，有：
13. 如图所示，两条光滑平行导轨所在平面与水平地面的夹角为，两导轨间距为，导轨上端接有一电阻，阻值为，O、P、M、N四点在导轨上，两虚线OP、MN平行且与导轨垂直，两虚线OP、MN间距为d=1.5m，其间有匀强磁场，磁感应强度大小，方向垂直于导轨平面向上。在导轨上放置一质量、长为L、阻值也为R的金属棒，棒可沿导轨下滑，且在下滑过程中保持与导轨垂直并良好接触。让金属棒从离磁场上边界OP距离d处由静止释放，进入磁场后在到达下边界MN前已匀速。（已知重力加速度大小为，）不计导轨电阻。求：
（1）金属棒刚进入磁场时的速度v的大小；
（2）金属棒刚进入磁场时的加速度a；
（3）金属棒穿过磁场过程中，所用的时间t和金属棒上产生的电热Q。
【答案】（1）
（2），方向平行导轨向上
（3）s，11J
【解析】【小问1详解】
金属棒从静止释放到刚进入磁场，机械能守恒，有
解得
【小问2详解】
根据
，，
则金属棒受到的安培力
根据牛顿第二定律得
解得
方向平行导轨向上。
【小问3详解】
金属棒穿过磁场过程，由能量守恒得
金属棒匀速运动时
得
=2m/s
金属棒上产生的电热
Q棒=
对m在穿越磁场过程中由动量定理：取沿斜面向下为正，由微元再累加可得
且
得
s