江苏省苏州中学、海门中学、淮阴中学、姜堰中学2024-2025学年高三下学期期初考试物理试卷

2024-2025学年江苏省苏州中学、海门中学、淮阴中学、姜堰中学高三（下）期初物理试卷 一、单选题：本大题共11小题，共44分。 1.某学生用Phyphox软件记录了电梯从静止开始运动的加速度a与时间t的图像，如图1所示，可以将该图像理想化如图2所示，以竖直向上为正方向，下列说法中错误的是(    ) A. ，电梯的速度大小为0 B. 根据图2可以求出电梯运动的最大速度 C. 电梯处于失重状态 D. 电梯是从高楼层下行至低楼层 2.一不可伸长直导线垂直于匀强磁场B放置，通过电流I时导线受到的安培力为F，将该导线做成半圆环，圆环平面仍垂直于匀强磁场放置，如图所示，并保持安培力不变，则圆环中电流大小为(    ) A. I B. C. D. 3.如图所示，曲线ab为某太阳能电池在一定光照强度下路端电压U和电流I的关系图像，OP是某定值电阻的图像，P为两图线的交点。过P点作曲线ab的切线，分别与坐标轴相交于c、d。现将该电池和定值电阻组成闭合回路，保持上述光照强度照射时，电池的内阻可以用哪两点连线斜率的绝对值表示(    ) A. ab B. aP C. Pb D. cd 4.人眼对绿光最为敏感，如果每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。一光源以功率P均匀地向各个方向发射波长为的绿光，假设瞳孔在暗处的直径为d，且不计空气对光的吸收。普朗克常量为h，真空中光速为c，则眼睛能够看到这个光源的最远距离为(    ) A. B. C. D. 5.如图，长为L的导体棒MN在匀强磁场B中绕平行于磁场的轴以角速度匀速转动，棒与轴间的夹角为，则为(    ) A. 0 B. C. D. 6.如图所示，内壁光滑且导热性能良好的甲、乙两汽缸，用质量相同的活塞封闭相同质量的空气。环境温度升高后，两汽缸内气体(    ) A. 分子的平均动能不同 B. 内能的增加量不同 C. 体积的增加量相同 D. 吸收的热量相同 7.一根均匀弹性绳的A、B两端同时振动，振幅分别为、频率分别为、，一段时间后形成波形如图所示，波速为别为、，点O为绳的中点，则(    ) A. B. C. O点的振幅为 D. O点的频率为 8.两只相同的篮球甲、乙内空气压强相等，温度相同。用气筒给甲球快速充气、给乙球缓慢充气，两球充入空气的质量相同。设充气过程篮球体积不变，则(    ) A. 刚充完气，两球中气体分子的平均动能相等 B. 刚充完气，甲中分子的数密度较大 C. 刚充完气，两球内气体压强相等 D. 对甲充气过程人做的功比对乙的多 9.如图所示，电荷量为的点电荷固定在正方形ABCD的顶点A上，先将另一电荷量为的点电荷从无穷远处电势为移到O点，此过程电场力做的功为，再将从O点移到B点并固定，最后将一带电荷量为的点电荷从无穷远处移到C点，则(    ) A. 移入之前，O点的电势为 B. 从O点移到B点的过程中，电场力做负功 C. 在移到C点后的电势能小于 D. 移到C点后，D点的电势低于零 10.如图所示，斜面体静置在水平面上，斜面底端固定一挡板，轻弹簧一端连接在挡板上，弹簧原长时自由端在B点。一小物块紧靠弹簧放置，在外力作用下将弹簧压缩至A点。物块由静止释放后，恰能沿粗糙斜面上滑至最高点C，然后下滑，最终停在斜面上，斜面体始终保持静止，则(    ) A. 整个运动过程中产生的内能大于弹簧弹性势能的变化量 B. 物块上滑过程速度最大的位置在下滑过程速度最大的位置的上方 C. 物块从A上滑到C过程中，地面对斜面体的摩擦力方向先左再向右 D. 物块从C下滑到最低点过程中，地面对斜面体的摩擦力先不变，后增大再减小 11.拨浪鼓最早出现在战国时期，宋代时小型拨浪鼓已成为儿童玩具。四个拨浪鼓上分别系有长度不等的两根细绳，绳一端系着小球，另一端固定在关于手柄对称的鼓沿上。现使鼓绕竖直放置的手柄匀速转动，两小球在水平面内做周期相同的圆周运动。下列各图中两球的位置关系可能正确的是图中细绳与竖直方向的夹角(    ) A. B. C. D. 二、实验题：本大题共1小题，共15分。 12.小明利用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，所用器材包括：安装phyphox APP的智能手机、铁球、刻度尺、钢尺等。 下列实验操作步骤，正确顺序是      ； ①将质量为m的铁球放在钢尺末端 ②迅速敲击钢尺侧面，铁球自由下落 ③传感器记录下声音振幅随时间变化曲线 ④将钢尺伸出水平桌面少许，用刻度尺测出钢尺上表面与地板间的高度差h ⑤将手机位于桌面上方，运行手机中的声音“振幅”声音传感器项目 声音振幅随时间变化曲线如图乙所示，第一、第二个尖峰的横坐标分别对应铁球开始下落和落地时刻，对应的时间间隔      s； 若铁球下落过程中机械能守恒，则应满足等式：      用m、h、t表示。 若敲击钢尺侧面时铁球获得一个较小的水平速度，对实验测量结果      选填“有”或“没有”影响。 小华认为应将手机放在钢尺与地板间的中点附近测量时间。你认为哪位同学的时间测量结果更准确，请简要说明理由      。 三、简答题：本大题共1小题，共6分。 13.我国科学家在兰州重离子加速器上开展的实验中发现，静止的镁核放出两个质子后变成氖核，并放出射线，核反应方程为，氖核的速度大小为，质子的速度大小为，设质子和光子的运动方向相同。已知氖核、质子的质量分别为、，普朗克常量为h，不考虑相对论效应，求： 氖核的质量数A、电荷数Z和物质波波长； 光子的动量大小p。 四、计算题：本大题共3小题，共35分。 14.光导纤维可简化为长直玻璃丝的示意图如图所示。玻璃丝长为L，AB、CD为其左、右平行的两端面。一单色光以入射角可调整从AB端面射入玻璃丝，且全部从CD端面射出。已知玻璃丝对该单色光的折射率为n，光在真空中的速度为c。求： 的取值范围； 光在玻璃丝中传播的最长时间。 15.如图所示，半径为R的四分之一光滑圆弧轨道AB固定在水平面上，质量为2m的长直平板车放在光滑的水平面上，其右端与光滑圆弧轨道等高且平滑对接。小车的左端挡板上连接有一劲度系数很大的轻质弹簧，平板车右端到弹簧右端的距离为L。一质量为m的小物块从竖直圆弧轨道的上端A由静止下滑，重力加速度为g，物块与平板车上表面间的动摩擦因数为，弹簧始终处于弹性限度内且形变量可忽略不计。 若平板车被锁定不能运动，求物块被弹回后第二次到达圆弧轨道上B点的速度大小v和此时受到轨道的支持力大小N； 若平板车能在水平面上自由运动，物块能压缩弹簧，求运动过程中弹簧具有的最大弹性势能； 在的情况下，物块最终能与平板车相对静止。求平板车运动的最大速度和物块与平板车上表面间的动摩擦因数应满足什么条件？ 16.如图甲所示，一对平行金属板C、D相距为d，O、为两板上正对的小孔，紧贴D板右侧存在上下范围足够大、宽度为L的有界匀强磁场区，磁场方向垂直纸面向里，MN、GH是磁场的左、右边界现有质量为m、电荷量为的粒子从O孔进入C、D板间，粒子初速度和重力均不计， 、D板间加恒定电压U，C板为正极板，求板间匀强电场的场强大小E和粒子从O运动到的时间t； 、D板间加如图乙所示的电压，为已知量，周期T是未知量。时刻带电粒子从O孔进入，为保证粒子到达具有最大速度，求周期T应满足的条件和粒子到达孔的最大速度； 磁场的磁感应强度B随时间的变化关系如图丙所示，为已知量，周期时刻，粒子从孔沿延长线方向射入磁场，始终不能穿出右边界GH，求粒子进入磁场时的速度v应满足的条件。 答案和解析 1.【答案】A  【解析】解：图像的面积等于速度变化量，，电梯的速度大小，即最大速度为 故A错误，B正确； C.加速度向下为失重状态，电梯加速度方向竖直向下，处于失重状态，故C正确； D.电梯从静止开始，加速度方向竖直向下，则电梯先向下加速后向下减速，所以是从高楼层下行至低楼层，故D正确。 本题选说法错误的，故选：A。 图线与时间轴所围的面积表示速度变化量，求出内速度变化量，从而求得时电梯的速度大小；根据图像的面积结合初速度可以求出电梯运动的最大速度；加速度向下为失重状态；由已知条件可判断电梯运动方向。 本题主要考查学生对图像的理解，可将图像转化为图像解题。 2.【答案】B  【解析】解：直导线在磁场中受到的安培力 半圆环导线在磁场中受力的有效长度是半圆环的直径长度，则有，解得：，故ACD错误，B正确。 故选：B。 半圆环导线在磁场中受到的安培力等效于长度为直径的通电直导线受到的安培力，根据安培力公式求解电流大小。 本题主要考查通电导线在磁场中受到的安培力，关键是抓住通电导线的有效长度即可解答。 3.【答案】B  【解析】解：由闭合电路欧姆定律可得 当电流时，路端电压 a图线与纵轴的交点即为该电池的电动势，两图线交点处的状态即为将该电池和定值电阻组成闭合回路时的工作状态，路端电压为交点P的纵轴坐标，电流为P点的横轴坐标，由闭合电路欧姆定律得： 则电池的内阻可用aP两点连线斜率的绝对值表示，故B正确，ACD错误。 故选：B。 根据闭合电路欧姆定律结合图像求解电源的电动势；两图线交点处的状态即为将该电池和定值电阻组成闭合回路时的工作状态，根据交点求解路端电压和电流，根据闭合电路欧姆定律求解电池的内阻，结合图像分析即可。 本题考查闭合电路欧姆定律，解题关键是理解两图像交点的含义，掌握闭合电路欧姆定律。 4.【答案】B  【解析】解：设瞳孔与光源相距为r，在1s内，r处单位面积上的能量为： 瞳孔在1s内接收到的能量为： 其中 若此时刚好可以看到 其中N为每秒射入瞳孔的光子的个数，为6个，由以上式子联立可得 ，故ACD错误，B正确。 故选：B。 根据光子能量和光速和波长关系知光源每秒发出的光子的个数，根据人眼瞳孔的直径求面积，根据每秒有N个绿光的光子射入瞳孔，进而得r的大小。 此题考查光子的性质，找到人眼瞳孔的面积和人眼所在位置相对光源的面积关系，注意结合数学知识解题即可 5.【答案】C  【解析】解：导体棒切割磁感线的有效长度为 导体棒旋转切割磁感线，产生的感应电动势为 则 故C正确，ABD错误。 故选：C。 根据动生电动势得求解公式列式求解即可。 本题考查电磁感应，解题关键是会求解导体棒旋转切割磁感线产生的感应电动势大小。 6.【答案】D  【解析】解：A、导热性能良好的甲、乙两汽缸，环境温度升高后，两汽缸内气体温度与环境温度相同，分子的平均动能相同，根据分子动理论，温度是分子平均动能的量度，因此两汽缸内气体的分子平均动能相同，故A错误； B、两汽缸内气体温度与环境温度始终相同，内能的增加量相同，故B错误； C、甲图气体压强 乙图气体压强 对甲图由理想气体状态方程得 对乙图由理想气体状态方程得 由于甲、乙两汽缸，用质量相同的活塞封闭相同质量的空气，所以 由，所以 所以体积的增加量不同，故C错误； D、由，可知气体膨胀过程外界对气体做功相同，由热力学第一定律，可知吸收的热量相同，故D正确。 故选：D。 题目中提到的两个汽缸，甲和乙，分别在环境温度升高后，其内部气体的性质变化需要通过理想气体状态方程和热力学第一定律来分析。关键在于理解气体压强、体积、温度之间的关系，以及气体在等温变化和等压变化中的行为。 本题考查理想气体状态方程、热力学第一定律以及气体压强与体积、温度的关系。 7.【答案】A  【解析】解：机械波在介质中的传播速度只与介质有关，因此两列波的传播速度相同，即 由图像可看出两波波长的关系为 根据波长、波速与频率的关系 解得两波的频率关系为，故A正确，B错误； C.由于两列波频率不相等，不能形成稳定的干涉，则O点的振幅随时间变化，不是固定值，故C错误； D.两列频率不相等的波叠加后，频率不确定，故D错误。 故选：A。 机械波在介质中的传播速度只与介质有关，据此分析两列波的传播速度关系，再根据波长、波速与频率的关系分析作答； 两列波频率不相等，两列波相遇时，不能形成稳定的干涉，据此分析作答。 本题主要考查了机械波的传播与波的叠加；掌握波长、波速和周期的关系，知道机械波在介质中的传播速度只与介质有关。 8.【答案】D  【解析】解：气筒给甲球快速充气，外界对气体做功，则甲内能增加，气体温度升高；气筒给乙球缓慢充气，气体温度不变，则乙内能不变；所以刚充完气，甲温度较高，甲球中气体分子的平均动能比乙球大，故A错误； B.刚冲完气，两球气体质量相等，体积相同，则两球中分子的数密度相等，故B错误； C.刚充完气，两球中分子的数密度相等，而甲球中气体温度比乙球高，甲球分子平均动能较大，则甲球的气体压强比乙球大，故C错误； D.两球充入空气的质量相同，由于充气过程，甲球的气体压强大于乙球的气体压强，则对甲充气过程人需要克服气体过的功更多，即对甲充气过程人做的功比对乙的多，故D正确； 故选：D。 理解快速充气与缓慢充气的区别，再结合理想气体状态方程解答。 快速充气气体温度升高，两气体质量体积相同是，分子的密度相同；气体质量相同，温度越高的分子平均动能越大，压强越大。 9.【答案】D  【解析】解：将另一个带点量为q的正点电荷从无穷远处电势为移到O点， 此过程中电场力做的功为，则有： 可得：，故可知移入之前，O点的电势为：，故A错误； B.电荷为正电荷，从O点到B点电势降低，可知从O点移到B点的过程中，电势能减小，则电场力做正功，故B错误； C.根据功能关系：可知，若将带电量为2q的负电荷从无穷远处移到O点，则电场力做功为4W，故其在O点的电势能为；而若将带电量为2q的负电荷从无穷远处移到C点，则电场力做功小于4W，则在O点的电势能大于，故C错误； D.若设带电量q的正电荷在距离正方形的边长处产生的电势为，则可知其在B处的在D点的电势小于，在C点的在D点的电势为，即可得移到C点后，D点的电势低于零，故D正确。 故选：D。 研究从无穷远处电势为移到C点的过程，利用公式求出无穷远处与C点间的电势差，从而求得C点的电势。从C点移到B点的过程中，根据C点与B点间的电势差求电场力做功。从无穷远处移到C点的过程中，先根据电场的叠加原理求C点的电势，再由求电场力做的功。再求在移到C点后的电势能。 解决本题的关键要掌握电场力做功与电势差的关系、电势差与电势的关系、电势能的变化与电场力做功的关系。要注意运用公式时各个量均要代符号运算。 10.【答案】C  【解析】解：A、根据题意可知物块由静止释放后，恰能沿粗糙斜面上滑至最高点C然后下滑，说明重力沿斜面的分力大于最大静摩擦力，所以物块最终会停在AB之间的某位置，物块静止时弹簧处于压缩状态，根据能量守恒可知，整个运动过程中减小的弹性势能转化为内能和物块的重力势能，即产生的内能小于弹簧弹性势能的变化量，故A错误； B、在上滑过程中加速度为零时速度最大，则有 弹簧的压缩量为 下滑时 解得： 比较可得：，由此可知物块上滑过程中速度最大的位置在下滑过程速度最大的位置的下方，故B错误； C、物块从A上滑到C过程中，物块的加速度先减小为0，方向沿斜面向上，后反向增大再不变，方向沿斜面向下。根据牛顿第三定律斜面先有向右运动的趋势，后有向左运动的趋势，所以地面对斜面体的摩擦力先向左后向右，故C正确； D、物块从C下滑到最低点过程中，物块的加速度先不变后减小，然后反向增大，所以地面对斜面的摩擦力先不变，后减小，再增大，故D错误； 故选：C。 理解变化过程中的能量转化特点，从而分析出不同能量变化量的大小关系； 当物块的加速度为零时速度最大，根据牛顿第二定律得出速度最大的位置并完成分析； 根据物块的运动情况分析出斜面体受到的摩擦力的变化情况。 本题主要考查了功能关系的相关应用，要理解变化过程中的能量转化，同时理解速度最大时物块的加速度为零，结合牛顿第二定律和胡克定律即可完成分析。 11.【答案】C  【解析】解：小球做匀速圆周运动，角速度相同，受力分析如下图所示： 令绳长为绳子为，反向延长与拨浪鼓转轴交点为O，小球到O点的距离为L，鼓面半径为r。根据牛顿第二定律得： 整理得： 即绳子反向延长与拨浪鼓转轴交点为O到小球转动平面的高度h固定，绳子长度越大，偏转角越大，则绳子与拨浪鼓连接点A离小球圆周运动平面的距离为： ，绳子长度越大，偏转角越大，越大，故C正确，ABD错误。 故选：C。 小球做匀速圆周运动，角速度相同，通过对小球进行受力分析，根据牛顿第二定律和几何关系求解即可。 本题以宋代时小型拨浪鼓成为儿童玩具为背景命制试题，考查匀速圆周运动，是一道理论联系实际的好题，能够激发学生的求知欲和学习积极性；要特别注意绳子反向延长与拨浪鼓转轴交点为O到小球转动平面的高度h固定。 12.【答案】④①⑤②③     没有  小华  【解析】解：首先应将钢尺伸出水平桌面，用刻度尺测出钢尺上表面与地板间的高度差，然后将铁球放在钢尺末端，手机开始运行手机中的声音“振幅”声音传感器项目，再迅速敲击钢尺侧面，使铁球自由下落，此时传感器即可记录下声音振幅随时间变化曲线，故操作步骤顺序为④①⑤②③； 由图可知，时间间隔为； 设铁球下落时间为t，落地时速度为v 根据平均速度与位移的关系，小球下落的高度 解得小球落地速度 小球的动能的增加量 取地面为零势能面，重力势能的减小量 若机械能守恒定律，应满足 小球在竖直方向做自由落体运动，小球下落的时间决定于高度，若敲击钢尺侧面时铁球获得一个较小的水平速度，不会影响小球的落地时间，故对实验测量结果没有影响； 将手机放在钢尺与地板间的中点附近测量时间，声音传播的时间对小球运动时间的测量影响更小，所以小华对时间测量结果更准确。 故答案为：④①⑤②③；；；没有；小华，因为声音传播的时间对小球运动时间的测量影响小。 本实验是利用小球做自由落体运动来验证机械能守恒，根据实验中需要测定的物理量，确定实验顺序； 根据图乙来确定时间间隔； 根据运动学公式计算小球的速度，根据动能的计算公式求解动能的增加量，根据重力势能的定义求重力势能的减小量； 根据运动的独立性进行分析； 将手机放在钢尺与地板间的中点附近测量时间，声音传播的时间对小球运动时间的测量影响更小。 本题主要考查了机械能守恒定律的验证实验；若小球下落过程中机械能守恒应满足重力势能的减小量等于动能的增加量。 13.【答案】解：根据质量数守恒，知氖核的质量数 根据电荷数守恒，知氖核的电荷数 氖核的物质波波长 其中氖核的动量 解得氖核的物质波波长为： 取氖核的速度方向为正方向，根据核反应中动量寸恒，有   解得： 答：氖核的质量数A为20，氖核的电荷数Z为10，物质波波长为。 光子的动量大小p为。  【解析】根据质量数守恒、电荷数守恒求解氖核的质量数A、电荷数Z。根据物质波的波长公式计算物质波波长。 根据动量守恒定律求光子的动量大小p。 解答本题时，要知道核反应中遵循动量守恒定律。解题时，要注意规定正方向，用正负号表示速度方向。 14.【答案】解：玻璃丝对该单色光的折射率为n，令临界角为C，则有 作出光路，如图所示 由于单色光以入射角可调整从AB端面射入玻璃丝，且全部从CD端面射出，则 由几何关系可知，， 联立解得： 根据几何关系可得，光在玻璃丝中传播的距离 光在玻璃丝中的速度大小为 结合上述可解得光线从玻璃丝端面AB传播到其另一端面所需时间为 由于 在刚好发生全反射时，光线从端面AB传播到其另一端面所需的时间最长，结合上述，解得 答：的取值范围为； 光在玻璃丝中传播的最长时间为。  【解析】根据折射率算出全反射临界角，再根据折射定律算出的取值范围； 当光路最长时，传播时间就最长，所以恰好为全反射临界角时，光路最长，从而求出最长光路，再利用，求出最长时间。 本题考查了折射定律和全反射的条件，并对于几何光学问题做出光路图，正确的确定入射角和折射角，并灵活运用折射定律是解题的关键。 15.【答案】解：设物块第二次到达圆弧轨道上B点的速度大小v，由动能定理有 ， 由向心力公式有， 解得； 设物块第一次滑到B点的速度大小为，物块与平板车的共同速度为，则 ， ， ， 解得； 物块脱离弹簧瞬间，平板车运动到最大速度，设此时物块的速度为，则 ， ， 解得， 舍去 由能量守恒有， 解得。  【解析】由动能定理求出物块第二次到达B点的速度，在B点根据牛顿第二定律结合向心力公式求轨道支持力； 根据动能定理求出物块第一次到达B点的速度，弹性势能最大时，物块与车共速，根据动量守恒定律、能量守恒定律求； 当物块脱离弹簧瞬间，平板车运动到最大速度，根据动量守恒、能量守恒定律求最大速度，全过程分析根据能量守恒定律分析应该满足的条件。 16.【答案】解：板间匀强电场的场强为： 粒子在板间的加速度为： 根据位移公式有： 解得： 粒子一直加速到达孔速度最大，设经历时间，则有： 解得： 由动能定理有： 解得： 当磁感强度分别为、时，设粒子在磁场中圆周运动半径分别为、，周期分别为、， 根据洛伦兹力提供向心力可得： 解得： 且有： 同理可得： 且有： 故粒子以半径逆时针转过四分之一圆周， 粒子以半径逆时针转过二分之一圆周， 粒子以半径逆时针转过四分之一圆周， 粒子以半径逆时针转过二分之一圆周， 粒子以半径逆时针转过四分之一圆周， 粒子以半径逆时针转过二分之一圆周， 粒子以半径逆时针转过四分之一圆周后从左边界飞出磁场，如图所示： 由几何关系有： 解得：。 答：、D板间加恒定电压U，C板为正极板，板间匀强电场的场强大小为，粒子从O运动到的时间为； 时刻带电粒子从O孔进入，为保证粒子到达具有最大速度，周期T应满足的条件为，粒子到达孔的最大速度为； 粒子进入磁场时的速度v应满足的条件为。  【解析】根据电场强度与电势差的关系计算板间匀强电场的场强，根据匀变速直线运动的规律求解时间； 根据位移时间关系求解时间，由动能定理求解速度； 当磁感强度分别为、时，根据洛伦兹力提供向心力可得半径周期关系，分析粒子的运动情况，由几何关系求解粒子进入磁场时的速度v应满足的条件。 本题考查带电粒子在电场中和匀强磁场中的运动，粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由此根据运动特征作出粒子在磁场中运动的轨迹，掌握粒子圆周运动的周期、半径的公式是解决本题的关键。 第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$