安徽省临泉第二中学2024-2025学年高三下学期4月期中物理试题

2025年高三物理试卷 本试卷共100分　考试时间75分钟 注意事项: 1.答题前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上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、选择题:本题共8小题,每小题4分,共32分。在每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题目要求的。 1.2023年4月12日21时,中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)创造了新的世界纪录,成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒。其运行原理就是在装置的真空室内加入少量氢的同位素氘或氚,通过某种方法产生等离子体,等离子体满足一定条件就会发生聚变反应,反应过程中会产生巨大的能量。关于氢的同位素氘和氚的核聚变,其核反应方程为HHHe+X+17.6 MeV,光速c=3.0×108 m/s,则下列说法正确的是 AH的比结合能大于He的比结合能 B.粒子X具有较强的电离能力 C.一个氘核和一个氚核发生核聚变,亏损的质量约为3.1×10-29 kg D.提升等离子体的密度,在常温常压下也能发生聚变反应 2.某冰壶比赛赛道的简化图如图所示。A、B、C、D是水平冰面直线赛道上的四个点,其中A是掷出点,D是营垒中心,AB=BC=CD。运动员将冰壶从A点以初速度v0掷出,冰壶沿直线AD做减速运动,经过B点时速度恰好为,另一运动员用冰刷摩擦B、D之间的冰面以减小动摩擦因数,冰壶恰好到达营垒中心D。若未用冰刷摩擦冰面时,冰壶与冰面之间的动摩擦因数为μ,假设摩擦后的冰面光滑程度处处相同,则摩擦后冰壶与冰面之间的动摩擦因数为 A. B. C. D. 3.t=0时刻,两列分别沿x轴正方向和负方向传播的简谐横波的波形图如图所示,质点做简谐运动的周期均为T=0.1 s,此时刻平衡位置在x=-2 m和x=4 m处的M、N两质点刚开始振动,下列说法正确的是 A.两波源的起振方向相反 B.两列波在介质中传播的速度大小不同 C.两列波相遇之前,平衡位置在x=10 m处的质点的振动方程为y=6sin 20πt(cm) D.0~1 s内,质点P运动的路程s=4.44 m 4.半径为R的半球形透光材料的截面如图,截面上的O点是半球形透光材料的球心,AB是直径,OD是截面内过O点且垂直直径AB的直线,C是直线OD与球表面的交点。细光束a从O点射入透光材料,入射角为60°,细光束b从距离O点R处的E点射入透光材料,入射角为53°。已知R=(4-3) m,透光材料对细光束a的折射率为,细光束b恰好从C点射出透光材料,sin 53°=0.8,不考虑细光束a、b在透光材料中的反射。从透光材料射出后,细光束a和b交于一点,则该点到OD的距离为 A.3 m B.4 m C.5 m D.6 m 5.发电站把电能输送到用电器的远距离输电示意图如图所示。升压变压器和降压变压器均为理想变压器,已知发电机的输出功率为200 kW,输出电压是250 V,升压变压器的原、副线圈的匝数比n1∶n2=1∶50,每条输电线的电阻均为R=20 Ω,则输电线上损失的电压为 A.160 V B.640 V C.1600 V D.16000 V 6.如图所示,由六根粗细均匀、长度相等的相同直导线制成的正三棱锥O-CDE固定在竖直方向的匀强磁场中,其中三棱锥的底面CDE水平,将D点和E点接入电路。已知直导线DE所受的安培力大小为F,则三棱锥所受安培力的合力大小为 A.0 B. C.2F D.3F 7.如图所示,电荷量大小相等的正、负两点电荷分别放置在真空中的B、A两点,虚线是以B点为圆心的圆,O、D、C、E是圆上的4个点,且O点是AB连线的中点,C点在AB连线的延长线上。下列说法正确的是 A.在A、B两点的连线上,O点电场强度最大 B.圆上给出的各点中,C点电势最低 C.O点和C点的电场强度大小之比为9∶4 D.将一负试探电荷从E点沿虚线EOD移到D点,其电势能先减小后增大 8.如图所示,间距为L的平行导轨固定在水平绝缘桌面上,导轨右端接有定值电阻,阻值为R,垂直导轨的虚线PQ和MN之间存在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场,其中导轨的PM和QN段光滑。在虚线PQ左侧、到PQ的距离为的位置垂直导轨放置质量为m的导体棒,现给处于静止状态的导体棒一个水平向右的恒力作用,经过PQ时撤去恒力,此时导体棒的速度大小v0=,经过MN时导体棒的速度大小v=。已知恒力大小为3mg,导体棒始终与导轨垂直且接触良好,导体棒接入电路的电阻为,重力加速度为g,导轨电阻不计,下列说法正确的是 A.导体棒与PQ左侧导轨之间的动摩擦因数为0.66 B.导体棒经过磁场的过程中,通过导体棒的电荷量为 C.导体棒经过磁场的过程中,导体棒上产生的热量为 D.虚线PQ和MN之间的距离为 二、选择题:本题共2小题,每小题5分,共10分。每小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。 9.如图所示,人造地球卫星在圆轨道Ⅰ上做匀速圆周运动,为躲避太空垃圾的碰撞,卫星由圆轨道Ⅰ上的a点经轨道Ⅱ变轨到圆轨道Ⅲ上的b点,太空垃圾通过后,卫星再由圆轨道Ⅲ上的c点变轨到圆轨道Ⅰ上的a点。已知卫星的质量为m,地球的半径为R0,圆轨道Ⅰ的半径为R1,圆轨道Ⅲ的半径为R3,地球表面处的重力加速度为g,卫星的引力势能Ep=-(其中G是引力常量,M是地球质量,m是卫星质量,r是卫星到地心的距离)。下列说法正确的是 A.卫星在轨道Ⅰ上做匀速圆周运动的线速度大小为R1 B.卫星在轨道Ⅲ上运动的周期为 C.卫星由a点运动到b,克服引力做功为 D.卫星要想脱离地球引力的束缚,在a点所需的最小速度为 10.如图所示,物块a、b通过轻弹簧连接,物块b、c用不可伸长的轻质细线绕过轻质定滑轮连接,将物块c放置于斜面上,调节斜面位置,使连接物块c的细线与斜面平行后,将斜面固定。移动物块c位置,当物块b、c之间的细线伸直且恰无作用力时,将物块c由静止释放。已知物块c始终在斜面上运动,物块a放置在水平面上,a、b间的弹簧及b与定滑轮间的细线均处于竖直方向,物块a、b、c的质量分别为3m、m和4m,斜面倾角为30°,若弹簧的劲度系数k= (L0为已知量,g为重力加速度),不计空气阻力及一切摩擦,下列说法正确的是 A.物块b、c和弹簧组成的系统机械能守恒 B.释放物块c瞬间,物块c的加速度大小为 C.物块c的最大速度为 D.从释放物块c到物块c的速度第一次减为零,弹簧弹性势能的增加量为4mgL0 三、非选择题:本题共5小题,共58分。 11.(6分)物理探究小组要验证一轻弹簧和物块组成的系统机械能守恒。探究小组事先测出了当地的重力加速度为g,查到了弹簧弹性势能的表达式为Ep=kx2(k为劲度系数,x为弹簧的形变量),具体实验操作如下: a.探究小组先测出弹簧的原长为L0; b.如图甲所示,弹簧竖直悬挂,下端悬挂质量为m0的钩码,稳定后测出弹簧的长度为L1; c.取下弹簧,将弹簧的一端固定于地面,另一端系上细绳,细绳绕过光滑的定滑轮,拴接带有遮光条的物块A,测得物块A和遮光条的总质量为m,遮光条的宽度为b; d.在遮光条正下方安装可移动的光电门; e.调节物块A的位置,让细绳伸直且弹簧恰好处于原长状态,静止释放物块A,记录遮光条通过光电门的时间Δt以及释放物块A时遮光条到光电门的距离h。 (1)此弹簧的劲度系数为　　　　。(用题中所给物理量的符号表示)  (2)验证机械能守恒的表达式为　　　　　　　　　　　　。(用题中所给物理量的符号表示)  (3)探究小组反复调节光电门的位置,发现释放物块A时,遮光条到光电门的距离分别为h1和h2,遮光条通过光电门的时间相等,根据机械能守恒定律可得,h1+h2=　　　　。(从m0、m、L0、L1、b、Δt中选用合适的字母表示)  12.(10分)图甲为一同学在不同照度(光照强度的简称)的光下测光敏电阻R0的阻值的实验原理图,其中电阻R1=10.0 Ω,R2=4.0 Ω。该同学闭合开关,将光敏电阻R0放置于某一照度的光下,调节电阻箱RP接入电路的阻值,当灵敏电流表的示数为零时,读出电阻箱的示数。将光敏电阻R0置于不同照度的光下,重复上述操作。 (1)在某次调节中,电阻箱RP的示数如图乙所示,则电阻箱RP的阻值为　　　　Ω,光敏电阻R0的阻值为　　　　Ω。  (2)此同学根据实验数据作出了光敏电阻的阻值随光的照度变化的关系图像如图丙所示,当电阻箱RP的示数如图乙所示时,对应的光的照度为　　　　lx。  (3)此同学利用光敏电阻设计了图丁所示的控制电路,要求当光的照度大于某一值时,能够断开灯泡所在电路,小于某一值时,能够接通灯泡所在电路,请将图丁电路补充完整。 13.(10分)如图所示,质量为M的汽缸和质量为m、横截面积为S的活塞封闭了一定质量的理想气体,汽缸放置于水平地面上,一劲度系数为k的轻弹簧一端连接在活塞上,另一端与竖直墙壁连接,弹簧垂直墙壁且平行于地面。初始时封闭气体的压强恰为大气压强p0,温度为T0,封闭气体柱的长度为L0,现对封闭气体加热,当加热到某一未知温度T时,汽缸刚好要开始滑动,此时封闭气体柱的长度为。已知当地的重力加速度为g,活塞与汽缸间的摩擦不计,汽缸与地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,外界大气压保持不变,求: (1)汽缸与地面间的动摩擦因数。 (2)未知温度T。 14.(14分)如图所示,左、右两端加装了两个竖直轻质挡板的滑板的质量M=2.0 kg,将滑板放置在光滑的水平面上,t=0时刻,在滑板的右端施加一方向水平向右、大小F=8 N的恒力F,t1=1.25 s时,在滑板正中央无初速度放置一质量m=1 kg的小滑块(可视为质点),t2=2.25 s时撤去恒力F,此时小滑块恰好与滑板左侧挡板发生弹性碰撞。已知滑块与滑板之间的动摩擦因数μ=0.4,重力加速度g=10 m/s2,空气阻力不计。求: (1)在恒力F作用下,放滑块前及放滑块后的瞬间,滑板的加速度大小。 (2)与左侧挡板碰前瞬间,小滑块和滑板的速度大小。 (3)与左侧挡板碰后瞬间小滑块和滑板的速度大小及滑板的长度。 15.(18分)如图所示,竖直平面内的直角坐标系第三象限存在沿x轴(x轴水平)负方向的匀强电场Ⅰ,第四象限存在垂直纸面向里的匀强磁场Ⅲ和沿y轴负方向的匀强电场Ⅱ,一带负电、比荷为k的小球(可视为质点)以某一初速度从点A(0,s0)沿x轴正方向水平抛出,经过点C(s0,0)从第一象限进入第四象限,在第四象限运动一段时间后,小球沿与y轴正方向成α=53°角的方向第一次经过y轴进入第三象限。已知匀强电场Ⅰ的电场强度大小E1=,匀强电场Ⅱ的电场强度大小E2=,重力加速度为g,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,不计空气阻力。求: (1)小球在C点的速度。 (2)匀强磁场Ⅲ的磁感应强度大小B。 (3)小球从A点抛出到第四次(从A点抛出为第零次)经过y轴的时间。 参考答案 1.C　【命题意图】本题考查轻核的聚变。 【解题分析H和H聚变为He会放出能量H的比结合能小于He的比结合能,A项错误;根据电荷数和质量数守恒可知,此反应中的X粒子是中子,中子的穿透能力强,电离能力弱,B项错误;一个氘核和一个氚核发生核聚变,亏损的质量Δm= kg=3.1×10-29 kg,C项正确;目前轻核聚变只能在高温高压的环境下进行,D项错误。 2.D　【命题意图】本题考查匀变速直线运动。 【解题分析】设A、B之间的距离为x,冰壶由A运动到B,根据运动学公式可得-2=2μgx,冰壶由B运动到D,有2=2μ'g×2x,解得μ'=,D项正确。 3.D　【命题意图】本题考查机械波。 【解题分析】由波的传播方向和波形图可知,两波源的起振方向均沿y轴正方向,A项错误;两列波的波长相同,质点的振动周期相同,因此两列波在介质中的传播速度大小相等,B项错误;平衡位置在x=10 m处的质点的振动方程为y=6sin(20πt+π)(cm),C项错误;波传播的速度v==40 m/s,两列波传播到P点均需要时间t1==0.075 s,则两列波在P点的振动加强,P点振动的振幅为两列波振幅之和,即A'=2A=12 cm=0.12 m,振动时间t2=t-t1=9.25T,质点P运动的路程s=9.25×4A'=4.44 m,D项正确。 4.B　【命题意图】 本题考查光的传播、光的折射。 【解题分析】作出光路图如图所示,θ1=60°,θ3=53°,根据折射定律以及几何关系,可以确定θ2=30°,θ5=53°,设从透光材料射出后,细光束a和b交于一点F,过F点作OD的垂线FG,则满足-=R,代入数据,可得FG=4 m,B项正确。 5.B　【命题意图】本题考查远距离输电。 【解题分析】由P=U1I1,可得升压变压器原线圈中的电流I1==800 A,由=,可得输电线中的电流I2=16 A,输电线上损失的电压ΔU=I2×2R=640 V,B项正确。 6.C　【命题意图】本题考查安培力。 【解题分析】将D点和E点接入电路,导线DE、DOE、DCE三者并联,设DE的电阻为R,通过DE的电流为I,则DOE、DCE的等效电阻均为2R,可知通过DOE、DCE的电流均为,而DOE、DCE在磁场中的等效长度均为DE的长度,可知DOE和DCE所受安培力大小均为,方向与DE所受安培力方向相同,因此三棱锥所受安培力的合力大小为2F,C项正确。 7.C　【命题意图】本题考查静电场。 【解题分析】在等量异种点电荷的连线上,中点处的电场强度最小,A项错误;O、D、C、E四点都处在正点电荷的同一等势面上,由于C点距负点电荷最远,所以C点电势最高,B项错误;设A、B间距为L,O点电场强度大小EO=2k=,C点电场强度大小EC=k-k=,可得O点和C点的电场强度大小之比为9∶4,C项正确;将一负试探电荷从E点沿虚线EOD移到D点,其所受静电力先做负功后做正功,电势能先增大后减小,D项错误。 8.D　【命题意图】本题考查电磁感应。 【解题分析】对导体棒从开始运动至到达虚线PQ的过程,应用动能定理,可得F-μmg=m-0,代入数据,解得动摩擦因数μ=0.44,A项错误;对导体棒经过磁场区域的过程,应用动量定理,可得-BĪLΔt=mv-mv0,通过导体棒横截面的电荷量q=ĪΔt,解得q=,B项错误;导体棒通过磁场过程,整个回路中产生的热量Q=m-mv2,代入数据可得Q=,根据电阻的串、并联关系,导体棒上产生的热量=Q×=,C项错误;设虚线PQ和MN之间的距离为Δx,可得q=,解得Δx=,D项正确。 9.BC　【命题意图】本题考查万有引力。 【解题分析】对轨道Ⅰ上的卫星受力分析可得=m,对于地球表面的物体,有=m'g,可得卫星在轨道Ⅰ上做匀速圆周运动的线速度大小为R0,A项错误;卫星在轨道Ⅲ上做匀速圆周运动,有=mR3,可得卫星在轨道Ⅲ上运动的周期为,B项正确;卫星由a点运动到b点,克服引力做功W克=Epb-Epa=-=-=,C项正确;卫星要想脱离地球引力的束缚,必须满足mv2≥=,解得最小速度为R0,D项错误。 10.ACD　【命题意图】本题考查牛顿第二定律、机械能守恒定律。 【解题分析】释放物块c瞬间,对物块b和物块c分别受力分析,可得F=ma,4mgsin 30°-F'=4ma,F=F',解得物块c的加速度大小a=,B项错误;释放后,当物块c受力平衡时,物块c具有最大速度,此时弹簧的弹性势能和初状态的相同,根据机械能守恒,可得4mgsin 30°×2L0-mg×2L0=×5mv2,解得v=,C项正确;物块c在斜面上做简谐运动,根据简谐运动的对称性,当物块c沿斜面向下滑动至速度为0时,设此时细线上的拉力大小为F1,满足F1-4mgsin 30°=4ma,可得细线上的拉力大小F1=,对物块b受力分析,设弹簧的弹力大小为F2,则F2+mg-F1=ma,可得F2=3mg,物块a恰好未离开地面,弹簧的伸长量x=3L0,物块b、c和弹簧组成的系统不存在机械能与外界能量的转化,因此物块b、c和弹簧组成的系统机械能守恒,A项正确;由物块b、c和弹簧组成的系统机械能守恒可知,弹簧弹性势能的增加量ΔEp=4mgsin 30°×(L0+3L0)-mg(L0+3L0)=4mgL0,D项正确。 11.(1)　(2分) (2)mgh=+　(2分) (3)　(2分) 【命题意图】本题考查验证机械能守恒定律实验。 【解题分析】(1)根据受力平衡可得k(L1-L0)=m0g,解得此弹簧的劲度系数k=。 (2)物块A减少的重力势能等于物块A增加的动能和弹簧增加的弹性势能之和,可得mgh=+。 (3)遮光条到光电门的距离分别为h1和h2,遮光条通过光电门的时间相等,则说明物块和遮光条在这两个位置的速度大小相等,mgh1-=mgh2-,化简可得h1+h2=。 12.(1)1040　(2分)　2600　(2分) (2)0.6　(3分) (3)见解析　(3分) 【命题意图】本题考查在不同照度的光下测光敏电阻R0的阻值实验。 【解题分析】(1)由电阻箱的读数规则可知RP=1040 Ω,由=,可得R0=·RP=2600 Ω。 (2)当电阻箱的电阻RP=1040 Ω时,R0=2600 Ω,对应的光照度为0.6 lx。 (3)光照度变大,通过线圈的电流减小;光照度变小,通过线圈的电流变大,电路连接如图所示。 13.【命题意图】本题考查受力分析、理想气体状态方程。 【解题分析】(1)汽缸刚要开始滑动,对活塞和汽缸组成的系统受力分析,可得 μ(M+m)g=k　(3分) 解得μ=。　(2分) (2)对封闭气体,由理想气体状态方程,可得 =　(3分) 解得T=。　(2分) 14.【命题意图】本题考查碰撞、牛顿第二定律、动量守恒定律。 【解题分析】(1)在恒力F作用下,设放置滑块前滑板的加速度大小为a1,则 F=Ma1,解得a1=4 m/s2　(1分) 在恒力F作用下,设放置滑块后的瞬间滑板的加速度大小为a2,则 F-μmg=Ma2,解得a2=2 m/s2。　(1分) (2)对滑块受力分析可得 μmg=ma3　(1分) 解得a3=4 m/s2 与左侧挡板发生弹性碰撞前瞬间,滑板的速度大小 v1=a1t1+a2(t2-t1) 解得v1=7 m/s　(1分) 与左侧挡板发生弹性碰撞前瞬间,滑块的速度大小 v2=a3(t2-t1) 解得v2=4 m/s。　(1分) (3)设碰后瞬间滑板的速度大小为v1',滑块的速度大小为v2',由碰撞过程中滑板和滑块动量守恒、能量守恒,可得 Mv1+mv2=Mv1'+mv2'　(1分) M+m=Mv1'2+mv2'2　(2分) 解得v1'=5 m/s,v2'=8 m/s　(2分) 设滑板的长度为L,则 L=2×-　(3分) 解得L=8 m。　(1分) 15.【命题意图】本题考查带电粒子在电场、磁场中的运动。 【解题分析】(1)画出带电小球的运动轨迹,如图所示。设小球的初速度大小为v0,小球到达C点时的速度大小为v,小球由A运动到C经过的时间为t1,由平抛运动规律可得 s0=g　(1分) s0=v0t1　(1分) 由A到C,应用动能定理可得 mgs0=mv2-m　(2分) 设带电小球在C点时,其速度方向与x轴正方向的夹角为θ,可得 cos θ=　(1分) 解得v=,速度方向斜向右下,与x轴正方向的夹角θ=37°。　(1分) (2)由于匀强电场Ⅱ的电场强度大小 E2=,可知带电小球在第四象限运动时,其所受电场力与重力等大反向,设小球第一次经过y轴上的点为D,由角度关系可知小球由C到D的轨迹是一个半圆,设小球做圆周运动的轨迹半径为R,由几何关系可得 =sin 37°　(1分) 由洛伦兹力提供向心力可得 qvB=m　(1分) 可得磁感应强度大小B=。　(2分) (3)带电小球由A到C的运动时间 t1=　(1分) 带电小球由C到D的运动时间 t2=　(1分) 对处于第三象限内的小球受力分析,可知带电小球在第三象限内先做匀减速直线运动,加速度大小a=g　(1分) 设带电小球在F点减速到零,小球从D点到F点再返回D点经过的时间 t3=　(1分) 带电小球从D点运动到G点,运动时间 t4=×　(1分) 带电小球在H点恰好第四次经过y轴,设小球从G点运动到H点所用时间为t5,沿x轴方向有2vcos 37°=t5　(1分) 小球从点A(0,s0)抛出到第四次经过y轴的时间 t=t1+t2+t3+t4+t5=(5+)。　(2分) ( 第 16 页 共 16 页 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$