2026届陕西西安市西北工业大学附属中学高三下学期大练习14物理试题

**基本信息** 以激光打印机、增强现实头盔等时代情境为载体，融合竖直上抛、电磁感应等核心知识，通过梯度化问题设计考查物理观念与科学思维。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|7/28|光子能量、天体运动、光的全反射|“抓子儿”游戏结合竖直上抛，体现文化传承| |多选题|3/18|电容器动态分析、电磁感应|指纹识别情境考查电容决定式，联系科技应用| |实验题|2/18|机械能守恒验证、气敏电阻测量|气敏电阻实验结合环保检测，渗透社会责任| |解答题|4/56|气体实验定律、磁场电场复合运动、动量能量综合|青蛙跳泡沫板问题综合动量守恒与能量转化，凸显科学推理|

高三物理大练习14 命题人：陈乐 审题人：党磊 一、单选题（共28分） 1．（本题4分）激光打印机作为常用的办公设备，其核心部件需要用激光照射感光鼓，已知激光光子能量为E，普朗克常量为h，真空中光速为c，则该激光的波长λ为（　　） A． B． C． D． 2．（本题4分）如图甲所示是上个世纪八九十年代盛行的儿童游戏“抓子儿”，能很好培养儿童反应和肢体协调能力。某次游戏中，儿童将小石子以初速度从Q点正上方离地高处的O点竖直向上抛出，然后迅速用同一只手沿如图乙箭头所示轨迹运动，将水平地面上相隔一定距离的P、Q处的小石子捡起，并将抛出的石子在落地前接住，P、Q相距30cm，不计抓石子的时间，不计空气阻力，重力加速度，则手移动的平均速率至少为（　　） A．0.5m/s B．1m/s C．2m/s D．3m/s 3．（本题4分）哈雷彗星围绕太阳运动的轨迹是一个非常扁的椭圆，在近日点与太阳中心的距离为r1，在远日点与太阳中心的距离为r2，若地球围绕太阳的公转轨道可视为半径为r的圆轨道，地球的公转周期为T0，则（　　） A．哈雷彗星的质量为 B．哈雷彗星在近日点与远日点的加速度大小之比为 C．无法得到哈雷彗星在近日点和远日点的速度大小之比 D．哈雷彗星的公转周期 4．（本题4分）某增强现实型头盔可将计算机生成的实时虚拟影像与现实场景影像进行无缝融合，其光学系统设计如图所示。虚拟影像光线由微型显示器发出，先由面入射到棱镜2，接着由面反射后经过面、面进入棱镜1，在面发生全反射后又经过面（面镀有半反半透膜）的反射，再次通过面进入人眼。现实场景光则依次通过、、面进入人眼。关于该光学系统，下列说法正确的是（　　） A．为使现实场景光进出光学系统前后不发生偏折，棱镜3材料的折射率应大于棱镜1材料的折射率 B．经棱镜的多次折射与反射后，由微型显示器发出的光的能量会减弱，其本质是光子的频率降低 C．在面的外表面镀一层增透膜可使人眼看到的景象更加明亮，是利用了光的衍射原理 D．若选用折射率的材料制作棱镜1，光线在面的入射角大于可以满足设计要求 5．（本题4分）生活中手机小孔位置内安装了降噪麦克风，其原理是通过其降噪系统产生与外界噪音相位相反的声波叠加从而实现降噪的效果。图丙表示的是理想情况下的降噪过程，实线表示环境噪声，虚线表示降噪系统产生的等幅反相声波。则（　　） A．降噪过程应用的是声波的干涉原理，P点振动加强 B．降噪过程应用了声波的衍射原理，使噪声无法从外面进入耳麦 C．降噪声波与环境噪声声波的传播速度大小相等 D．质点P经过一个周期向外迁移的距离为一个波长 6．（本题4分）如图所示，玩具水枪对着竖直墙壁稳定连续喷水，喷口始终位于点，水流喷出方向始终沿、连线方向。第一次喷水时水流击中墙壁点，第二次喷水时速度变为第一次的一半，水流击中墙壁点。、、、位于同一竖直平面，喷出的水可视为做斜抛运动。下列说法正确的是（　　）    A．图中的距离关系满足 B．水流在、点速度的反向延长线交于中点 C．第二次空中的水量大于第一次空中的水量 D．第二次水枪喷水的功率是第一次的 7．（本题4分）如图所示，A，B两小球由绕过轻质定滑轮的细线相连，A放在固定的光滑斜面上，B，C两小球在竖直方向上通过劲度系数为k的轻质弹簧相连，C球放在水平地面上。现用手控制住A，并使细线刚刚拉直但无拉力作用，并保证滑轮左侧细线竖直、右侧细线与斜面平行。已知A的质量为4m，B、C的质量均为m，重力加速度为g，细线与滑轮之间的摩擦不计，开始时整个系统处于静止状态。释放A后，A沿斜面下滑至速度最大时C恰好离开地面。下列说法正确的是（　　） A．斜面倾角 B．A获得最大速度为 C．C刚离开地面时，B的加速度最大 D．从释放A到C刚离开地面的过程中，A、B两小球组成的系统机械能守恒 二、多选题（共18分） 8．（本题6分）如图为手机指纹识别功能的演示，此功能的一个关键元件为指纹传感器。其部分原理为：在一块半导体基板上集成有上万个相同的小极板，极板外表面绝缘。当手指指纹一面与绝缘表面接触时，指纹的凹点与凸点分别与小极板形成一个个正对面积相同的电容器，若每个电容器的电压保持不变，则（　　） A．指纹的凹点与小极板距离远，电容大 B．指纹的凸点与小极板距离近，电容大 C．若手指挤压绝缘表面，电容电极间的距离减小，小极板带电量增多 D．若用湿的手指去识别，识别功能不会受影响 9．（本题6分）如图所示，在竖直平面内的虚线下方存在范围足够大、方向水平的匀强磁场，同一高度处磁感应强度大小相等，竖直方向上磁感应强度与距离关系满足B=ky，k为常量。将一竖直放置、边长为L的单匝正方形金属线框abcd从图示位置由静止释放，线圈质量为m、电阻为R，不计空气阻力，重力加速度为g。则（　　） A．下落过程中线圈中的最大电流为 B．下落过程中线圈中的最大电流为 C．线圈下落高度h（已达最大电流）的过程中线圈中产生的焦耳热为 D．线圈下落高度h（已达最大电流）的过程中线圈中产生的焦耳热为 10．（本题6分）在某光滑绝缘水平面上，三个完全相同的带电小球A、B、C，通过不可伸长的绝缘轻质细线相连，小球A、B间细绳的长度为2L，其他两个细绳的长度均为，如图甲所示。球质量为m，带电量为，可视为点电荷。初始时，小球均静止，细线拉直，现用一方向不变、大小变化的水平力作用在小球A、B间细绳的中点，方向与两球连线垂直。当水平力做功为时，其大小为，A、B两球第一次相距，且A球的加速度方向与相同，如图乙所示，这段时间每条细绳处于绷直状态。已知两个带电量分别为、的点电荷相距为r时，它们的电势能为，其中k为静电力常量。则当F做的功为W时，下列说法正确的是（　　） A．B、C两球之间的细绳拉力大小为 B．B、C两球之间的细绳拉力大小为 C．小球A、B、C系统的动能为 D．小球A、B、C系统的动能为 三、实验题（共18分） 11．（本题8分）某实验小组利用如图甲所示装置探究系统机械能守恒。细杆两端固定A、B两个直径相等的小球，A球质量，B球质量，杆可绕过点的转轴在竖直平面内转动，两球心到点的距离均为，光电门固定在点正下方，记录小球通过光电门的遮光时间。重力加速度为，实验步骤如下： (1)用螺旋测微器测出小球直径，如图乙所示，则小球的直径______mm； (2)将细杆拉离竖直方向，用量角器测出细杆与竖直方向的夹角，自由释放细杆； ①球B经过光电门的时间记为，此时______（用题中的字母表示）； ②自由释放细杆到球B通过光电门过程中，系统减少的重力势能______（用题中的字母表示）； (3)改变细杆与竖直方向的夹角，多次实验。若系统机械能守恒，则关于与的关系图像可能是______。 A． B． C． D． 12．（本题10分）气敏电阻在安全环保领域有着广泛的应用。某气敏电阻说明书给出的气敏电阻Rq随甲醛浓度η变化的曲线如图a所示。 (1)为检验该气敏电阻的参数是否与图a一致，实验可供选用的器材如下： A．蓄电池（电动势6V，内阻不计） B．毫安表A1（量程2mA，内阻为200Ω） C．毫安表A2（量程5mA，内阻约20Ω） D．定值电阻R0（阻值2800Ω） E.滑动变阻器R1（最大阻值50Ω） F.滑动变阻器R2（最大阻值1000Ω） G.开关、导线若干 探究小组根据器材设计了图b所示电路来测量不同甲醛浓度下气敏电阻的阻值，其中： ①滑动变阻器Rp应选用______（填“R1”或“R2”）； ②开关S闭合前，应将滑动变阻器Rp的滑片置于______端（填“a”或“b”）； (2)实验时，将气敏电阻置于密封小盒内，通过注入甲醛改变盒内浓度，记录不同浓度下电表示数，当甲醛浓度为时毫安表A1和毫安表A2的示数分别为1.51mA和3.51mA，此时测得该气敏电阻的阻值为______kΩ（结果保留三位有效数字）。 (3)多次测量数据，得出该气敏电阻的参数与图a基本一致。探究小组利用该气敏电阻设计了如图c所示的简单测试电路，用来测定室内甲醛是否超标（国家室内甲醛浓度标准是），并能在室内甲醛浓度超标时发出报警音。电路中报警器的电阻可视为无穷大，电源电动势（内阻不计），在接通电路时报警器两端电压大于2.0V时发出报警音“已超标”，小于等于2.0V时发出提示音“未超标”。则在电阻R3和R4中，______是定值电阻，其阻值为______kΩ（保留两位有效数字）。 四、解答题（共56分） 13．（本题8分）顶部覆盖着重物的容器体积为，内部封闭着压强为、温度为27℃的氮气（可视为理想气体），当加热到127℃时重物被顶开，随即重物落下封闭容器并停止加热，容器内氮气又逐渐降温到27℃。设外界气压始终为。求 （1）容器中所剩氮气的质量是原来的几分之几？ （2）容器中所剩氮气的最终压强是多少？ 14．（本题12分）芯片是现代科技的核心，芯片的制造过程中有一个重要步骤就是离子注入。离子注入是指用高能量的电场把离子加速，打入半导体材料的过程，是芯片制造中重要的掺杂技术。如图所示，在一个边长为的正方形真空空间，沿对角线将它分成Ⅰ、Ⅱ两个区域，其中I区域（包括边界有垂直于纸面的匀强磁场，在II区域内有平行于且由指向的匀强电场。一正离子生成器不断有正离子生成，所有正离子从点沿方向以速度射入I区域，然后这些正离子从对角线中点进入II区域，最后这些正离子恰好从点射出。已知离子流的正离子带电量均为，质量均为，不考虑离子的重力以及离子间的相互作用力，求： (1)I区域磁感应强度的大小和方向； (2)Ⅱ区域电场强度的大小； (3)为了调整离子注入的深度，现将磁感应强度增强为原来的2倍，同时调整电场强度，使正离子仍可以从点注入半导体。求调整前后正离子从点飞出的动能大小之比。 15．（本题16分）小丽在公园看到如图甲所示的一幕，一只青蛙从河中泡沫板上准备跳到水里，于是她对此现象进行了研究：如图乙所示，质量为3m的长泡沫板长度为18h，放在光滑的水平面上，板的正中间有一只质量为m的青蛙准备跳离泡沫板。假设青蛙每次起跳做功相同，起跳过程做的功全部转化为青蛙和泡沫板的机械能，落到板上时会立刻相对板静止，且起跳与着陆过程时间极短，青蛙可看作质点。小丽发现，当青蛙竖直向上起跳时，跳起的最大高度为h。忽略空气阻力，重力加速度为g。 (1)若长泡沫板固定。青蛙斜向上起跳，跳起后上升的最大高度为，求青蛙起跳过程所受冲量的大小和方向。 (2)若长泡沫板固定。青蛙沿一个方向跳了9次恰好从泡沫板边缘跳到水里，且每次起跳角度相同。求青蛙每次跳跃上升的最大高度。 (3)若长泡沫板不固定，青蛙每次起跳角度相同。为跳进水里，青蛙至少要做多少功？ 16．（本题20分）如图1所示，间距为d，相互平行的金属导轨EG、FH与PG、QH，在GH处用一小段绝缘圆弧相连，其中PG、QH水平，EG、FH是倾角为的斜轨。EF之间接一个阻值为R的电阻，PQ之间接有阻值不计，自感系数为L的自感线圈。MNGH和CDPQ区域存在大小为B，方向如图所示垂直于轨道平面的匀强磁场。质量为m，电阻r的金属棒a从AB处由静止开始沿导轨下滑，其在斜轨上运动过程中的v-t图像如图2所示，金属棒滑过GH后与另一根放在CD右侧位置相同质量，电阻不计的金属棒b相碰，碰后两棒粘在一起运动。不计导轨的电阻及GH处的机械能损失，金属棒运动过程中与导轨保持垂直且接触良好，水平面光滑轨道足够长。已知，，，，，。取，，。 （1）求金属棒a刚进磁场时A、B两点间的电势差UAB； （2）求金属棒a与导轨间的动摩擦因数以及金属棒在磁场中能够达到的最大速率； （3）已知金属棒a从进入磁场到速度达到4m/s时所用时间为2.1s，求此过程中电阻R产生的焦耳热； （4）求a、b棒碰撞后，向左运动的最大距离xm（提示：自感电动势的大小为）。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《高三物理大练习14命题人：陈乐 审题人：党磊》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A C B D C B B BC BC AC 1．A 【难度】0.9 【知识点】爱因斯坦光子说 【详解】频率与波长的关系为 因为 联立解得 故选A。 2．C 【难度】0.65 【知识点】竖直上抛运动的规律及应用 【详解】设手移动的平均速率至少，由题可得，手的移动的时间 取竖直向上的方向为正方向，根据竖直上抛的规律可知 又 联立解得 故选C。 3．B 【难度】0.65 【知识点】计算中心天体的质量、开普勒第二定律、开普勒第三定律 【详解】A．根据题中条件无法求解哈雷彗星的质量，A错误； B．根据 可得 哈雷彗星在近日点与远日点的加速度大小之比为，B正确； C．根据开普勒第二定律，则 可得哈雷彗星在近日点和远日点的速度大小之比，C错误； D．根据开普勒第三定律 可得哈雷彗星的公转周期，D错误。 故选B。 4．D 【难度】0.85 【知识点】光的折射定律、增透膜与增反膜、发生全反射的条件、临界角 【详解】A．为使现实场景光进出光学系统前后不发生偏折，即现实场景光在棱镜3与棱镜1中沿直线传播，可知，棱镜3材料的折射率应等于棱镜1材料的折射率，故A错误； B．经棱镜的多次折射与反射后，由微型显示器发出的光的能量会减弱，其本质是有一部分光在界面上发生了反射，光子的频率不变，故B错误； C．在面的外表面镀一层增透膜可使人眼看到的景象更加明亮，是利用了光的干涉原理，故C错误； D．光在面发生全反射，根据折射率与临界角的关系有 解得 由于 则有 可知，若选用折射率的材料制作棱镜1，光线在面的入射角大于可以满足设计要求，故D正确。 故选D。 5．C 【难度】0.65 【知识点】波的干涉图样、判断干涉加强和减弱区、波的衍射、波长、频率和波速的关系、机械振动和机械波的关系 【详解】C．由于传播介质相同，所以降噪声波与环境噪声声波的传播速度大小相等，故C正确； AB．由题图丙可知，降噪声波与环境声波波长相等，则频率相同，叠加时产生稳定干涉，又由于两列声波等幅反相，所以能使振幅减为零，从而起到降噪作用，两列声波使P点的振动方向相反，所以P点为振动减弱点，故AB错误； D．P点并不随波的传播方向移动，故D错误。 故选C。 6．B 【难度】0.65 【知识点】平抛运动位移的计算、速度反向延长线的特点、平均功率 【详解】A．把斜抛运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和竖直向下的自由落体运动，设、间距离为，有 到击中点的距离为，有 可得 两次高度之比 所以，故A错误； B．画出速度矢量图和位移矢量图如图所示    反向延长末速度方向与交于点，由相似关系可得 可得 故水流在、点速度的反向延长线交于的中点，故B正确； C．设管口截面积为，空中水的体积 则两次空中的水量相等，故C错误； D．时间喷出水的质量 水枪在时间对水做的功为 水枪的喷水功率 则第二次水枪的喷水功率是第一次的，故D错误。 故选B。 7．B 【难度】0.4 【知识点】机械能守恒定律在弹簧类问题中的应用 【详解】A．C刚离开地面时，对C有 此时B有最大速度，即 对B有 对A有 以上方程联立可解得 故 A错误； B．初始系统静止，且线上无拉力，对B有 由上问知 则从释放至C刚离开地面过程中，弹性势能变化量为零；此过程中A、B、C组成的系统机械能守恒，即 以上方程联立可解得A球获得最大速度为 故B正确； C．C刚离开地面时，B球的加速度为零，对B球进行受力分析可知，刚释放A时，B所受合力最大，此时B具有最大加速度，故C错误； D．从释放A到C刚离开地面的过程中，A、B两小球以及弹簧构成的系统机械能守恒，A、B两小球组成的系统机械能不守恒。故D错误。 故选B。 8．BC 【难度】0.65 【知识点】电容器的动态分析(U不变）、平板电容器电容的决定式 【详解】AB．根据电容的定义式 可知，指纹的凹点与小极板距离远，即大，则小；指纹的凸点与小极板距离近，即小，则大，故A错误，B正确； C．若手指挤压绝缘表面，电容电极间的距离减小，则增大，由于电容器的电压保持不变，根据 可知小极板带电量增多，故C正确； D．若用湿的手指去识别，由于水是导电的，则使得同一指纹的凹点与凸点与小极板之间的距离将会发生变化，从而改变了电容器电容，使得识别功能受到影响，故D错误。 故选BC。 9．BC 【难度】0.4 【知识点】求线框进出磁场时电阻上生热、线框进出磁场产生的等效电路相关计算 【详解】AB．当线圈受到的安培力等于重力时，线圈的竖直方向速度达到最大，即此时线圈中的电流最大，设此时线圈下落高度为，则边所处位置的磁感应强度为 边所处位置的磁感应强度为 解得线圈中的最大电流为，故A错误，B正确； CD．设线圈中电流最大时线圈的速度为，则线圈下落高度时，边切割产生的感应电动势为 边切割产生的感应电动势为 线圈的感应电动势为 根据闭合电路欧姆定律有 解得线圈下落高度时，线圈的速度为 根据能量守恒有 解得线圈下落高度（已经是最大电流）的过程中线圈中产生的焦耳热为 故C正确，D错误。 故选BC。 10．AC 【难度】0.4 【知识点】非共线带电体的平衡问题、电场力做功和电势能变化的关系 【详解】AB．则当F做的功为时，A、B两球第一次相距，根据几何关系可知A、B间的绳子中点两侧绳子的夹角为；对A、B间的绳子中点受力分析，因为其质量为0，由牛顿第二定律知其合力为0，则有 可以得到绳子对中点的拉力大小为 再对B受力分析，在水平面内其受两个绳子的拉力和其他两个球的静电力，因其在A、B连线方向上的合力为0，则有 解得B、C两球之间的细绳拉力大小为，故A正确，B错误； CD．对整个系统运用功能关系，F做的功等于系统电势能的增加量与动能增加量之和，即 其中 则，故C正确，D错误。 故选AC。 11．(1)11.700/11.701/11.699 (2) (3)C 【难度】0.65 【知识点】验证机械能守恒定律 【详解】（1）螺旋测微器的精度为，可知小球直径 （2）[1]球B经过光电门的时间记为，则 [2]自由释放细杆到球B通过光电门过程中，球B减少的重力势能 球A增加的重力势能 系统减少的重力势能 （3）若系统机械能守恒，则，即 解得 故选C。 12．(1) R1 a (2)2.27 (3) 1.3 【难度】0.65 【知识点】伏安法测量未知电阻、闭合电路欧姆定律的内容及公式 【详解】（1）[1]根据图b可知，滑动变阻器采用了分压接法，为了调节方便，应该选择最大阻值较小的R1。 [2]开关S闭合前，应将滑动变阻器Rp的滑片置于a端。 （2）该气敏电阻的阻值为 （3）[1][2]因甲醛浓度越大，则Rq阻值越大，回路总电阻越大，总电流越小，则定值电阻上的电压越小，Rq上的电压越大，当超过2.0V时发出报警音，可知R4为气敏电阻，R3为定值电阻；当室内甲醛浓度是时Rp=2.6kΩ，可知定值电阻 13．（1）；（2） 【难度】0.85 【详解】（1）以容器内的氮气为研究对象，加热到127℃时，重物被顶开，气体的压强又等于大气压强。故该过程可视为等压变化，有 即 初态氮气质量 此时容器中所剩氮气的体积仍为，则此时氮气质量 联立解得 （2）以容器内剩下的氮气为研究对象，温度降低到27℃时，该过程可视为等容变化，有 即 解得 14．(1)，垂直纸面向里 (2) (3) 【难度】0.65 【知识点】粒子由磁场进入电场 【详解】（1）根据左手定则，可以判断磁场方向垂直纸面向里；设正离子在磁场中运动的半径为r，有 依题意 解得 解得 （2）设离子恰好从D点离开电场时对应的电场强度为E，则有 解得 （3）依题意，原来离子在磁场中转过的圆心角，磁感应强度加倍后，根据运动的半径为 离子在磁场中转过的圆心角仍为，离子将从中点F经过分界线，即 结合类平抛的知识可知，D点速度的反向延长线交于对应匀速方向位移的中点， 再根据三角形相似可得，调整前 调整后 又，可得 15．(1)，方向斜向上与水平方向成 (2)或 (3) 【难度】0.4 【知识点】动量定理的内容、动量守恒定律的初步应用、斜抛运动 【详解】（1）令青蛙起跳时初速度为v，与水平方向的夹角为，则有， 解得， 由动量定理，起跳过程合力对青蛙的冲量大小为 方向斜向上与水平方向成。 （2）设青蛙每次跳跃时速度与水平方向的夹角为，则有， 联立解得或 令每次跳跃上升的最大高度为，则有 联立解得或 （3）设青蛙每次跳跃时相对地面的速度为，与水平方向的夹角为，起跳后瞬间板相对地面的速度大小为，青蛙与板水平方向动量守恒有 青蛙落在板上后两者速度都变成零。一次跳跃青蛙相对地面的水平位移为 此过程板的后退位移为 联立以上解得 由能量守恒有 整理得 要使青蛙做功最小，需使的值最大，由 可得 故 青蛙需要跳跃的次数 则青蛙至少需要跳4次，最小的功为。 16．（1）；（2），；（3）；（4） 【难度】0.4 【知识点】高中物理综合库 【详解】（1）金属棒a刚进磁场时产生的感应电动势为 金属棒a刚进磁场时A、B两点间的电势差为 （2）金属棒a在磁场区域外的加速度为 根据牛顿第二定律有 金属棒a与导轨间的动摩擦因数 金属棒a在磁场区域中，速度最大时有 金属棒a中的电流为 解得金属棒在磁场中能够达到的最大速率 （3）金属棒a从进入磁场到速度达到4m/s时，根据动量定理有 电量为 解得 根据动能定理有 解得产生的总热量为 此过程中电阻R产生的焦耳热为 （4）a、b棒碰撞后两棒粘在一起运动，有 产生的电动势为 整理得 则 金属棒中的电流为 根据图象以及动能定理有 向左运动的最大距离 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $