河南省十所名校2024-2025学年高三上学期期末考试物理试题

河南省十所名校2025届高三年级上学期期末考试 物 理 考生注意： 1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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。 1．2024年11月16日，天舟八号货运飞船成功发射并与空间站天和核心舱成功对接。已知地球半径为R，天舟八号货运飞船与天和核心舱对接后一起绕地球做匀速圆周运动的周期为T，距离地面的高度为h，引力常量为G，则地球的质量可表示为 A． B． C． D． 2．如图所示，两块由相同材料制成的木板在地面上的O点通过光滑的小圆弧平滑连接，两块木板分别水平、倾斜固定。一可视为质点的小物块从倾斜木板的P处由静止滑下，滑到水平木板右端Q恰好停下。现将倾斜木板的倾角调大或调小（如虚线所示）并固定在地面上，再让小物块从倾斜木板的某处由静止滑下，仍滑到水平木板右端Q停下，则小物块释放的位置可能是 A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 3．为研究飞箭的运动，利用高速摄像机拍摄到一飞箭在空中运动的照片如图所示，经分析在曝光时间内飞箭前进的距离约为飞箭长度的1％。已知照片的曝光时间为100μs，图片与实物的尺寸比例约为1 ：10，由此可估算该飞箭的瞬时速度大小约为 A．10 m／s B．30 m／s C．100 m／s D．300 m／s 4．我国科学家在嫦娥五号带回的月壤中检测到大量的氦－3，它是一种极具潜力的核聚变燃料。其核聚变反应方程式为。已知、和的质量分别约为3．016 03 u、4．002 60 u和1．007 83 u，1 u相当于1．5×10－10J的能量，则发生一次核反应产生的能量约为 A．1．5×10－12J B．1．8×10－12J C．2．1×10－12J D．2．4×10－12J 5．在一个大型水上乐园的造浪池中，造浪机（位于坐标原点O）在t＝0时开始造浪，其振动图像如图所示，所形成的简谐横波沿x轴正方向传播。游泳者A在距离造浪机3．5 m处开始感受到波浪的起伏时，原点处的质点恰好第2次处于波谷位置。则 A．游泳者A感受到波浪的频率是10 Hz B．此简谐波的波长为1．75 m C．波浪从造浪机传到距离它10 m处的游泳者B（假设 静止不动）需要1 s D．当距离造浪机4．5 m处的游泳者C开始感受到波浪起伏时，游泳者A正处于波峰位置 6．北京科技大学团队利用电动汽车技术，研发出一种新型电磁弹射系统，航空母舰上质量为30 t的舰载机在发动机和电磁弹射力作用下能在2．1 s内从静止匀加速至70 m／s。假设将电磁弹射力大小等效为垂直磁场方向的通电直导线所受安培力，等效通电直导线的长度为115 m，电流为6 400 A，磁感应强度大小为1 T，则等效安培力与舰载机受到的合力的比值约为 A． B． C． D． 7．如图所示，四个质量分别为m、m、3m、3m的小球A、B、C、D通过细线或轻弹簧相互连接，悬挂在O点和P点，整个系统处于静止状态。已知细线OA与竖直方向的夹角θ＝45°，细线PD水平，重力加速度为g。若此时将连接B和C的细线剪断，则剪断瞬间B和C的加速度大小分别为 A．9g，3g B．3g，g C．6g，2g D．10g，g 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18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6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8．如图所示，在匀强电场中有一正四面体ABCD，边长为2 cm，已知四个顶点处的电势分别为＝2 V，＝4 V，＝6 V，＝4 V，由此可判断 A．电场强度的方向由B指向A B．电场强度的方向由C指向A C．电场强度的大小为V／m D．电场强度的大小为200 V／m 9．如图所示，一质量约为58 g的网球在一次发球过程中被击打飞出。已知网球在击球前瞬间的速度接近零，球拍击球前瞬间的速度大小约为15 m／s。球拍与网球之间的相互作用可视为弹性碰撞，碰撞时间极短，球拍质量远大于网球质量，则下列说法正确的是 A．球拍对网球施加的冲量大小约是1．74 N·s B．球拍对网球施加的冲量大小约是0．87 N·s C．球拍对网球所做的功约是6．5 J D．球拍对网球所做的功约是26 J 10．如图1所示，在－d≤x≤d、－d≤y≤d的区域中存在垂直xOy平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场（用阴影表示磁场的区域），当一个未知形状的线圈在该磁场中绕y轴匀速转动时，线圈中产生的交变电动势如图2所示。若仅磁场的区域发生了变化，变化后磁场的区域如图3所示，线 圈中产生的电动势变为图4所示实线部分。该线圈可能的形状是 A．正方形线框 B．圆形线框 C．六边形线框 D．正六边形线框 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11．（6分）如图所示，某实验小组用“插针法”测量一半圆形玻璃砖的折射率。 （1）具体步骤如下： ①在水平桌面上铺一张白纸，并用图钉固定，接着用铅笔画出直角坐标系xOy。将半圆形玻璃砖放在白纸上，使其平直边紧贴x轴，圆心位于坐标原点，画出玻璃砖的半圆弧轮廓线。 ②在第二象限过圆心O画一条直线作为入射光线，在直线上垂直于纸面插入两根大头针P1和P2。 ③在第四象限透过玻璃砖观察P1、P2的像，调整观察角度，然后垂直纸面插入大头针P3，使其挡住__________（选填“P1”“P2”或“P1和P2”）的像，如图1所示。 ④移走玻璃砖后，标记P1和P2连线的延长线与半圆弧轮廓线的交点A，过A作y轴的垂线，交y轴于A´点。同样，标记O、P3的连线与半圆弧轮廓线的交点B，过B作y轴的垂线，交y轴于B´点。分别测量并记录AA´和BB´的长度L1和L2，如图2所示。 ⑤改变入射角，重复步骤②③④，得到多组L1、L2数据。 （2）以L1为横坐标，L2为纵坐标，对每组数据L1和L2进行描点（L1，L2），绘制出一条直线。若该直线的斜率为k，则玻璃折射率为__________。 （3）为研究玻璃折射率与光的频率的关系，用一束红光和绿光组成的混合光从圆心射入半圆形玻璃砖内，根据实验结果作出光路图，并标记红光和绿光，如图3所示。此实验初步揭示了在相同的介质中，折射率与光的频率之间存在一定的关联：光的频率越大，其折射率越__________（选填“大”或“小”）。 12．（10分）某实验小组分别用不同方法测量一毫安表的内阻，实验室提供实验器材如下：待测的毫安表mA（表盘模糊，量程未知，只能看清满偏刻度和半偏刻度，内阻RA约400 Ω）； 电源E（电动势约5 V，内阻不计）； 电流表A（量程2 mA，内阻未知）； 电压表V（量程1 V，内阻未知）； 电阻箱R1（0～999．9 Ω）； 电阻箱R2（0～99 999．9 Ω）； 滑动变阻器R3（最大阻值5 kΩ）； 开关、导线若干。 （1）甲同学用如图1所示的电路测量待测的毫安表内阻。操作步骤如下：①根据电路图1连接电路；②滑动变阻器阻值调至最大后闭合开关S1；③先将开关S2接1，调节滑动变阻器，使电流表A的示数合适，读出电流表A的示数I0；再将开关S2接2，保持滑动变阻器阻值不变，调节电阻箱，使电流表A的示数仍为I0，记下此时电阻箱的阻值为R0。毫安表内阻的测量值为__________。 （2）乙同学用如图2所示的电路测量待测的毫安表内阻。实验主要步骤如下：①根据电路图2连接电路；②S2断开，滑动变阻器阻值调至最大后闭合开关S1，调节滑动变阻器的阻值，使毫安表mA指针偏转到满刻度，读出此时电流表A的示数I1；③开关S1、S2均闭合，反复调节滑动变阻器和变阻箱，使电流表A的示数仍为I1，并使毫安表mA指针偏转到满刻度的一半，记录此时变阻箱的阻值为R0。毫安表内阻的测量值为__________。 （3）丙同学用如图3所示的电路测量待测的毫安表内阻。主要实验步骤如下：①根据电路图3连接电路；②滑动变阻器阻值调至最大后闭合开关S，调节电阻箱和滑动变阻器，使毫安表mA满偏。记下电阻箱的阻值为R1，电压表V示数为U1；③反复调节电阻箱和滑动变阻器，使毫安表mA半偏。记下电阻箱的阻值为R2，电压表V示数为U2，则毫安表内阻的测量值为__________。 （4）丁同学用如图4所示的电路测量待测的毫安表内阻。主要操作步骤如下：①先断开开关S2，闭合开关S1，调节电阻箱R2，使毫安表mA指针满偏；②再闭合开关S2，保持电阻箱R2不变，调节电阻箱R1使得毫安表mA半偏，得到电阻箱R1的示数如图5所示。毫安表内阻的测量值为__________Ω。 （5）若不考虑实验的偶然误差，关于以上测量方案的实验误差分析，下列说法正确的是__________。 A．甲同学测量方案中毫安表的测量值等于真实值 B．乙同学测量方案中毫安表的测量值小于真实值 C．丁同学测量方案中毫安表的测量值小于真实值 13．（10分）在一个大型游乐设施中，“空气弹簧”被用于支撑座舱以提升游客乘坐体验。该 “空气弹簧”可近似看作充满气体的圆柱形密闭汽缸，其活塞连接着支撑座舱的连杆。已知座舱质量为M＝10 t，由4个相同的“空气弹簧”进行支撑，每个“空气弹簧”的活塞面积是S＝0．5 m2。当座舱处于空载状态时，活塞到汽缸底部的距离为30 cm。所处环境的大气压强p0＝1×105Pa，重力加速度g取10 m／s2，“空气弹簧”内的气体可视为理想气体，且认为其温度在整个过程中保持恒定不变，假设每名乘客平均质量（包含携带物品）约为65 kg。若“空气弹簧”的最大压缩量为5 cm，求该游乐设施最多可载客的人数。 14．（12分）如图所示，在一个物流运输的模拟实验装置中，水平传送带与倾斜传送带通过光滑小圆弧平滑相接，倾斜传送带的倾角θ＝30°。一质量为m＝2 kg可视为质点的包裹被轻放在水平传送带的左端，水平传送带以速度v1＝2 m／s顺时针匀速转动，倾斜传送带以速度v2＝5 m／s顺时针匀速转动。已知水平传送带和倾斜传送带的长度分别为L1＝3 m、L2＝6 m，重力加速度g取10 m／s2，转轮的大小忽略不计。 （1）若包裹与水平传送带、倾斜传送带间的动摩擦因数分别为μ1＝0．2、μ2＝，求包裹从水平传送带左端运动至倾斜传送带顶端所需的时间。 （2）若保持μ1＝0．2不变，改变μ2大小，让包裹滑上倾斜传送带后能滑回到水平传送带，从包裹滑回水平传送带右端开始计时，求2 s内水平传送带的电动机多做的功。 15．（16分）如图所示，平面直角坐标系xOy的y轴竖直，垂直于x轴的虚线MN将x＞0区域分为区域Ⅰ和Ⅱ，C是MN与x轴的交点。已知在整个区域Ⅰ存在平行于xOy平面的匀强电场，在整个区域Ⅱ内存在竖直向上、场强大小为的匀强电场，且在区域Ⅱ中y＜0区域有一圆形匀强磁场区域（图中未画出），磁场方向垂直于xOy平面向里、磁感应强度大小为。在坐标原点O将一质量为m、电荷量为＋q的小球以大小为v0的初速度竖直向上抛出，小球运动过程中经过A点且在A点的速度大小为，方向与x轴正方向相同，小球从C点第一次穿过x轴，第二次经过x轴时速度方向沿y轴正方向，重力加速度为g。求： （1）小球从O点至A点运动过程中的最小动能与小球 在O点处的初动能之比； （2）小球经过C点时的速度大小vC和在未知圆形磁场区域中运动的时间t； （3）未知圆形磁场区域的最小面积S。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$2024一2025学年（上）高三年级期末检测 物理·答案 选择题：共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一个选项符合题目要求，每小题4分， 共28分。第8~10题有多个选项符合题目要求，每小题6分，共18分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分， 有选错的得0分。 1.答案A 命题透析本题以天舟八号货运飞船为背景，考查万有引力相关知识，考查考生的科学思维。 思路点拨设地球质量为M,天舟八号货运飞船与天和核心舱的总质量为m,天舟八号货运飞船与天和核心舱 对接后一起绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，有G及M)m(R+),得M们 42(R+h,故选A GT 2.答案B 命题透析本题考查摩擦力做功、动能定理相关如识，考查考生的科学思单。 思路点拨设物块质量为m,物块与木板间动摩擦因数为4。如图1所示，设在倾斜木板上下滑的距离为L1, 水平木板上滑行的距离为L2。倾斜木板与水平方向夹角为α，释放位置和停下来位置的连线与水平面所成的 夹角为0，从P到Q,根据动能定理有：mgL,inx-mgL cos a-mg2=0,得：ina-L1cosa=L2,故有 L sin a tan日-Z,cosa+L =4,可见物块的释放位置和停下来位置的连线与水平面所成的夹角是个定值，如图2所示， 故选B。 丙 0 0 图1 图2 3.答案B 命题透析本题以飞箭照片为背景，考查对平均速度和瞬时速度概念的理解，考查考生的物理观念。 思路点拨题图中“箭长”约为3cm,由照片和实物尺寸比例可得箭的实际长度30cm。飞箭在曝光时间△t= 101X10内运动位移4=0.3×Q.01=3x10m,飞箭的平均速度=-X18二=0%，由 于△：极短，飞箭的平均速度可视为瞬时速度，故选B。 4.答案C 命题透析本题以嫦蛾五号为背景，考查质量亏损相关知识，考查考生的物理观念。 思路点拔质量亏损△m=2mu。-m。-2mu=0.0138u,根据质能方程得△E=0.0138×1.5×10-0J= 2.1×102J,故选C。 5.答案C 命题透析本题以造浪机为背景，考查波长、频率、波速、波的传播相关知识，考查考生的物理观念和科学思维。 思路点拨从振动图像可知，波的周期T=0.2,颜率∫=7=5，所以游冰者A感受到波浪的频率是5比， A选项错误；造浪机在1=0时开始造浪，当它恰好第2次处于波谷位置，波向前传播公=3.5m,所以A= 20m,B选项错误；波速=分，得=0m/,波浪传播到距离造浪机，=10m的游泳者B处所需要时间4= 专=1s,C选项正确；游冰者A和C相距△x=45m-3.5m=1m,时间差4：=仁=0.1s,由△=子7可知游 泳者A正处于平衡位置，选项D错误。 6.答案B 命题透析本题以电磁弹射系铳为背景，考查中顿第二定律、安培力相关知识，考查考生的科学思雏。 思路点拨根据牛顿第二定律P=0,a=”。,得该新型电藏弹射系统飞机所受合力F6=m4=30×10× 0N=1.0×10N,根据安培力公式F=L,得航母电磁弹射系统中飞机所受安培力F安=BL=1×6400× 3 5N=16×10N阿者之岭-0器子散卷 7.答案D 命题透析本题考查牛顿第二定律、弹力突变相关知识，考查考生的科学思帷。 思路点拨BC剪断前，设三根细线的的拉力大小分别为FM、F、m。以四个球整体作为研究对象，根据共点 力平衡有Focos45°=8mg,Forsin45°=Fr,得Fm=8mg,以C、D两个球整体作为研究对象，设细线BC与竖 直方向所成的夹角为ax。根据共点力平衡有Facco=6mg,Facsin a=Fp,得F=10mg。BC剪断后瞬间，弹 簧AB、CD的弹力不变，所以球B、C的合外力大小等于Fc。根据牛顿第二定律，可得B的加速度大小ag= 10mg=10g,C的加速度大小。-1=”g m 3m=38,放选D。 8.答案BD 命题透析本题考查电场强度、电势、等势面相关如识，考查考生的科学思雄。 思路点拨AC边的中点E处的电势PE=PE=4V,由Pa=Pp=Pe可知，B、D,E三点构成的平面为等势 2 面，如图所示。AC垂直于三角形BDE平面，故AC与电场线重合，再根据Pc>P4,可知电场强度方向由C指向 A,选项A错误，B正确。在匀强电场中，根据E= e=4y=200V/m,选项C错误，D正确。 dc 2 cm B 2 9.答案AD 命题透析本题以网球发球为背景，考查冲量、动量守恒定律、动能定理相关知识，考查考生的科学思雏。 思路点拨已知球拍初速度y1=15m/s,网球初速度。=0m/s,网球质量m=0.058kg,球拍质量远大于网球 质量，再结合弹性碰撞规律，可得碰后网球速度v=2u1=30m/8。根据动量定理I=△p,△p=m(v-o),△p= m×v=1.74N·s,所以球拍对网球施加的冲量大约是1.74N·s,选项A正确，B错误；根据动能定理W=△Ek, 4=7m2-7m=261,选项C错误，D正确。 10.答案AC 命题透析本题考查交变电流的变化规律及空间想象能力，考查考生的科学思维。 思路点拔选项A、B、C三个形状的线框在题图1所示磁场区域中产生的电动势随时间的变化规律都符合题 图2，选项D的线框要转过一定角度才会有感应电流，选项D错误：比较线框在磁场区域发生变化前后所产生 感应电动势随时间变化规律由题图2和图4可知，当血以=受时，即当线震旋转号时才开始切制磁感线 （或者说，穿过线框的磁通昼才开始发生变化)。如果线图形状是正方形，则其边长为L=60=24,A选项 正确；C选项线框等效于A选项线框，C选项正确：如果线圈形状是B选项的圆形，则在变化后的磁场中，线圈 始终在切割磁感应线（或者说，穿过线框的磁通量始终在变化），选项B错误。 11.答案(1)P和P2(2分) (2)(2分) (3)大(2分) 命题透析本题考查测量玻璃砖的折射率实验，考查考生的科学探究素养。 思路点拔(1)要确定折射光线，要求P、P2(还有O点)在一条光线上，该光线透过玻璃砖后过P3,故P3要同 时挡住P和P2的像。 (2)设半圆柱体玻璃砖的半径为R,人射角和折射角分别为，根据几何关系可得ini=尺，m【= 折射 率和品会可知么-么图像解率大小等于折封率约衡数，即：=士 (3)由题图3可知，入射角相同，绿光的折射角小于红光的折射角，根据光的折射定律，可知绿光的折射率大于 红光的折射率，又因为绿光的频率大于红光的颜率，所以颜率越大，折射率越大。 12.答案(1)R(2分)》 (2)R(2分) （3)B-20R（2分) 2U2-U (4)422.7(2分)】 (5)AC(2分，漏选得1分)》 命题透析本题考查测电阻的实验方法和误差分析，考查考生的科学探究素养。 思路点拔(1)题电路图1中采用等效替换法，由于电源电动势、回路电流、滑动变阻器阻值均不变，根据闭合 电路欧姆定律可知，毫安表内阻等于电阻箱的阻值即R,。 一3 (2)根据实验方案，毫安表的指针偏转到满刻度的一半时，通过毫安表的电流和电阻箱的电流相等，所以毫安 表内阻等于电阻箱的阻值即R。 (3)根据欧姆定律可得=（见+R),儿=1，(R+R),解得R= UR2-2U2R 202-01 (4)闭合开关S2后，电流表与电阻箱R1并联，在总电流不变的情况下，毫安表半偏时，通过毫安表电流和电阻 箱R的电流相等，所以它们的阻值也相等，故毫安表内阻的测量值等于电阻箱R的阻值，即4×100+2×10+ 2×1+7×0.1=422.72。 (5)对电路图1、电路图2的分析可知，甲、乙同学测量方案中毫安表的测量值等于真实值，选项A正确，B错 误；丁同学测量方案中，闭合开关S2后，电流表与电阻箱R,并联后的回路总电阻变小了，由闭合电路欧姆定 律，可知电路中的总电流变大，当毫安表指针半偏时，电阻箱R中的电流大于通过毫安表的电流，则电阻箱R, 的阻值（即测量值）比毫安表的阻值（即实际值）小，所以该实验方案中毫安表内阻的测量值小于真实值，选项 C正确。 13.命题透析本题以游乐设施为背景，考查理想气体状态方程，考查考生的科学思维。 思路点拨空载时，对座舱与活塞整体受力分析有p1S=4pS+Mg…(2分) 得p1=1.5X10P阳… (1分) 满载时，对气体根据玻意耳定律1五1S=P2hS ............................ (1分) h2=h-Ah=30 cm-5 cm=25 cm............... (1分) 得P2=1.8X103Pa. (1分) 满载时，对座舱与活塞整体受力分析有4p2S=4pS+(Mg+nmg）…(2分) 得n=92.3… (1分) 故最多可载客92人… …(1分）》 14.命题透析本题考查牛颜第二定律、匀变速直钱运动规律、功能关系等知识，考查考生的科学思维。 思路点拔(1)包裹在水平传送带先做匀加速运动再做匀速运动 由牛顿第二定律可得41mg=m41,得a1=2m/82 (1分) 加速时间=》=1s,加速运动位移名=之4=1m a (1分) 匀速运动时间=凸二名=1。… (1分) 包裹滑上倾斜传送带后，先做匀加速运动再做匀速运动 由牛顿第二定律可得2 ngcos30°-mgsin30°=ma2,得a2=2.5m/s2…(1分) 加速运动时间上=？业=1.25，加速运动位移名三2（心+防）上=4.2m… 匀速运动时间5-二乡=0.369 (1分) 所需要的时间始=1++2十兮=3.568…(1分） (2)依据对称性，包裹滑回水平传送带右端时速度大小等于1=2m/8…(1分)》 设向左减速运动的时间为，位移为，3 4 则向左减速运动位移名=2 =1m,t3=1=18. (2分) 根据对称性，28末回到右端… (1分) 根据牛顿第二定律f=ma1=4N 该2s内倾斜传送带的电动机多做的功W=24=16J… …(1分)》 15.命题透析本题考类斜抛运动、运动的合成与分解、带电粒子在磁场中运动等知识，考查考生的科学思雏。 思路点拔(1)设合外力F与y轴负方向成α角，根据牛顿第二定律 水平方向：Fsin a=ma 竖直方向：Fcos a=ma, 8 设小球从0到A经历的时间为，则6，=号4， …(2分） 联立解得tana=5 2 (1分) 将小球在O的初速度沿着合外力方向和垂直于合外力方向正交分解 oi=sina=V2 % (1分) 小球在0点初动能E。=之m 小球从0点至A运动过程最小动能区=之叫 哈号 …(2分）》 说明：用动量定理求解，亦可。 (2)小球从O运动至C点做类斜抛运动，将小球的运动沿x轴和y轴方向正交分解。设小球从O运动至A点 所经历时间等于t,则从0运动至C点所经历时间等于2……（1分)》 从0运动至A点，y轴方向有0-6=8，x轴方向有4=a, 从0运动至C点，y轴方向有-=2a,出轴方向有。-0=24，…(1分) 解得书线=2知4=30，形=-0………(1分） 小球经过C点时的速度大小6=√6+话=2…(1分) 小球在区域Ⅱ中电场力与重力平衡。小球进入未知圆形磁场区域后在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动 小球做匀速圆周运动的周期T=2mR_2mm U。gB 小球做圆周运动的速度偏转角即轨迹圆心角α= 2 3 (1分) 小球在未知圆形磁场区域中运动的时间：=2元 解得t 2πw23r0 35g 9g (1分) 5 (3)如图所示，小球在未知圆形磁场区域内的轨迹为一段圆弧，圆弧对应的弦长L=2Rsig…(1分) 2 由qwcB= _mc得R= mwc_236 R gB =3g (1分) 2 所以L= 未知圆形磁场的最小半径rm= L vo 2g …(们分） 得未知圆形磁场的最小面积S=2= TUo …(1分）》 Y A :M 0 C 0 60° 6