贵州贵阳市贵州师范大学附属中学2024-2025学年高三上学期期末考试物理试卷

**基本信息** 高三物理期末卷以火星探测器核电池、光导纤维等科技情境和滴水实验等生活实践为载体，覆盖力学、电磁学、光学等核心模块，通过多梯度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| |----|-----------|----------|----------| |选择题|7/28|运动与力、核反应、电场电势|结合新能源汽车启动（速度-位移关系）考查牛顿定律，体现运动与相互作用观念| |多选题|3/18|平抛运动、光的折射、磁场运动|以高尔夫球受风力运动为情境，融合运动分解与牛顿第二定律，考查科学推理| |实验题|2/16|匀变速运动、电阻率测量|设计滴水测速度实验（类比纸带分析）和灯丝电阻率测量（伏安法变式），落实科学探究| |计算题|3/38|电场平衡、电磁感应、复合场|压轴题（电磁场中粒子运动）需构建轨迹模型，综合洛伦兹力与几何关系，凸显模型建构与创新应用|

贵州师范大学附属中学2024-2025学年度高2022级高三上期末考试 物理试卷 注意事项： 1. 开始作答前、请先将自己的姓名、准考证号、座位号等信息涂写在试卷和答题卡的规定位置上。 2. 选择题部分请用2B铅笔填涂，非选择题部分用0.5mm黑色墨迹签字笔书写，作答时切勿超出答题区域的矩形边框。 3、考试结束后，将试卷，答题卡，草稿纸一并交回 一．选择题。（共7题，每题4分，共28分） 1.从物体的运动情况确定其受力特征是力学研究的一个重要思路。某新能源汽车启动时，电脑测绘了汽车速度随位移变化的关系图线如图所示，图线是一条直线，图中，则汽车在、处受到的合力大小之比为(    ) A. B. C. D. 2.中国已经完成火星探测器的气动设计工作，目前正在试验验证，计划于年发射。因为火星表面温度的昼夜差超过，如此巨大的温差，一般化学电池是无法工作的，它们的工作电源是放射性同位素电池，即核电池。核电池将同位素在衰变过程中不断放出的核能转变为电能，核电池已成功地用作航天器的电源。据此猜测航天器的核电池有可能采用的核反应方程是 A. B. C. D. 3.如图所示为沿轴正方向的静电场中各点的电势随位置的变化图像，其中、的图像为倾斜的直线，的图像为平行于横轴的直线。下列说法正确的是(    ) A. 范围内的电场为匀强电场 B. 与区间的电场强度大小之比为 C. 电子在与区间内电势能变化量的绝对值之比为 D. 电子从运动到的过程中，电场力先做正功后做负功 4.如图，容器、各有一个可以自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压恒定．、的底部由带阀门的管道相连，整个装置与外界绝热．原先中水面比中的高，打开阀门，使中的水逐渐向中流动，最后达到平衡．在这个过程中(    ) A. 大气压对水不做功，水的内能减少 B. 水克服大气压做功，水的内能减少 C. 大气压对水不做功，水的内能不变 D. 大气压对水不做功，水的内能增加 5.甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中传播，波源位于处的甲波沿轴正方向传播，波源位于处的乙波沿轴负方向传播，时刻两列波的波形图如图所示。已知甲、乙波速都为，下列说法正确的是： A. 甲、乙两列波不能发生稳定的干涉 B. 两列波叠加后，处为振动减弱点 C. 时刻，处的质点位移为 D. 在时间内，处的质点经过的路程为 6.如图所示，水平转台上有一个质量为的物块，用长为的细绳将物块连接在转轴上，细线与竖直转轴的夹角为，此时细绳刚好拉直绳中张力为零，物块与转台间动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为，物块随转台由静止开始缓慢加速转动，下列说法正确的是(    ) A. 物块离开转台之前所受摩擦力的方向始终指向转轴 B. 至绳中出现拉力时，转台对物块做的功为 C. 至转台对物块支持力为零时，转台对物块做的功为 D. 设法使物块的角速度增大到时，物块机械能增量为 7.如图所示，竖直平面内固定一根竖直杆和水平杆，两杆在同一平面内，杆的延长线与杆的交点为。质量为的小球和质量为的小球分别套在杆和杆上，套在杆上的轻质弹簧上端固定，下端与小球相连。小球、间用长为的轻杆通过铰链分别连接。弹簧处于原长时间的轻杆与杆的夹角，小球从该位置由静止释放后在竖直杆上做往复运动，下降的最大距离为。已知轻质弹簧的弹性势能，为弹簧的形变量，为弹簧的劲度系数，整个过程弹簧始终处在弹性限度内，不计一切摩擦，重力加速度为，。则下列说法正确的是(    ) A. 弹簧的劲度系数为 B. 小球运动到点时，小球的速度最大 C. 小球从最高点运动到点的过程，水平杆对小球的作用力始终大于 D. 从撤去外力到的过程中，轻杆对球做功为 二、多选题：本大题共3小题，共18分。（全选对得6分，选对但不全得3分，有选错得0分） 8.如图所示，某人从高出水平地面的山坡上点水平击出一个质量为的高尔夫球，飞行中持续受到一阵恒定的水平风力的作用，高尔夫球经直落入距击球点水平距离为的洞穴。重力加速度为，则(    ) A. 球飞行中做的是平抛运动 B. 球飞行的时间为 C. 球被击出时的初速度大小为 D. 球飞行中受到的水平风力大小为 9.为了研究某种透明新材料的光学性质，将其压制成半圆柱形，如图甲所示。一束激光由真空沿半圆柱体的径向与其底面过的法线成角射入。为光学传感器，可以探测光的强度，从面反射回来的光强随角变化的情况如图乙所示现将这种新材料制成的一根光导纤维束暴露于空气中假设空气中的折射率与真空相同，用同种激光从光导纤维束端面射入，且光线与夹角为，如图丙所示。则(    ) A. 图甲中若减小入射角，则反射光线和折射光线之间的夹角也将变小 B. 该新材料的折射率为 C. 若该激光在真空中波长为，则射入该新材料后波长变为 D. 若该束激光不从光导纤维束侧面外泄，则角需满足 10.前不久，我国宇航员在天宫空间站梦天实验舱内进行了如下实验。如图所示，在一足够大的真空实验装置内建立直角坐标系，在处有一垂直于平面的足够大挡板，实验装置内存在垂直于平面的匀强磁场。在原点处有一质量为的带电小颗粒，以沿轴正方向的初速度射入磁场，经时间恰好垂直打在板上并粘在板上，且电量瞬间消失。现在向实验装置内充入空气，其他条件不变，将另一与完全相同的带电小颗粒以沿轴正方向的初速度射入磁场，受空气阻力大小与运动速率成正比，比例系数为，方向与速度方向相反，经时间恰好以大小为的速度垂直打在板上的位置。下列说法正确的是 A. 匀强磁场方向一定垂直平面向里 B. C. D. 三、实验探究题：本大题共2小题，共16分。 11.（6分）小明在矿泉水瓶盖上钻一个小孔，向瓶中倒入大半瓶水，滴入黑色钢笔水，盖上瓶盖后将瓶子倒置，通过在瓶底钻的小孔的多少调节瓶盖上小孔滴水的时间间隔。小明从某滴水离开瓶盖开始计时，并计数为，当他数到第滴水离开瓶盖时，时间为。小明又把倒置的瓶子固定在电动自行车上，使瓶口离地面很近，他骑车在地面上行驶，水滴落在地面上。小明停车后用米尺测量地面上水滴点迹间的距离，测量结果如图所示。 滴水的时间间隔为          。 电动自行车经过点时的速度大小为          。 若瓶子中的水先滴落在点，则电动自行车的行驶速度在逐渐          选填“增大”或“减小”。 12.（10分）白炽灯灯泡是二十世纪最主要的照明光源，现在一些场景依然在使用，小华从白炽灯泡内取出一段均匀灯丝，为测量该灯丝的电阻率，进行以下实验步骤： 用游标卡尺测量该灯丝的长度，用螺旋测微器测量该灯丝的直径，其示数分别如图甲所示。 设计出如图乙所示的测量电路，连接好实验器材，待测灯丝为，与定值电阻并联的电压表为，与灯丝并联的电压表为，两电压表均视为理想电压表。 闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，同时记录电压表、的示数分别为、，测量多组数据并做出关系图像如图丙所示。 根据以上实验步骤，回答下列问题： 该灯丝的长度          ，直径          。 根据步骤所做出的关系图像可得该灯丝的电阻           用、、表示，该灯丝的电阻率          用、、、、表示 小华通过测量对比确定白炽灯灯丝为钨丝，白炽灯使用时，钨丝因受热而升华，灯丝变得越来越细，但长度不变，小华由此判定白炽灯泡使用一段时间后其亮度会          填“变亮”“变暗”或“不变” 四、计算题：本大题共3小题，共38分。（请写出详细的解答过程，只有最后答案不能给分！） 13.（10分）如图所示，轻质绝缘细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向左足够大的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角，已知小球所带电荷量，匀强电场的场强，取重力加速度，，。求： 小球的电性和质量； 若只改变电场，小球仍在原位置平衡，求所加匀强电场的电场强度最小值及方向； 若在水平电场中，某时刻将细绳突然剪断，求经过时小球的速度小球电荷量不变； 14.（12分）如图所示，在绝缘水平地面上固定一“”型光滑导轨，、边的长度均为，与所夹角度为，且整个导轨处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度。时，有一根粗细均匀、质量、电阻的金属杆从处出发，两端恰好与、良好接触，在水平外力的作用下，金属杆始终沿垂直于图中虚线导轨的对称轴以匀速运动，直至运动到处。运动过程中金属棒始终保持与导轨的良好接触，除金属杆外其余电阻忽略不计，，。求： 时，金属杆切割磁感线所产生的感应电动势； 时，金属杆两端的电势差； 整个过程中通过金属杆的电荷量； 整个过程中金属杆上产生的焦耳热。 15.（16分）如图所示，水平放置的极板、间有正交的电磁场，磁感应强度大小为右侧的虚线、、与水平方向的夹角为，虚线、之间的距离为，之间的磁感应强度大小为未知，虚线、间的距离为，之间的磁感应强度大小为，质量为、电荷量为的带电粒子经加速后从点以速度大小沿虚线通过速度选择器，射入极板右侧的磁场，刚好不经过虚线已知极板之间的距离为，不计粒子的重力． 求极板、间的电压 求虚线、间的磁感应强度的大小 调节粒子从点进入速度选择器的速度大小，调节、间的电压，仍使粒子沿虚线射入极板右侧的磁场若粒子刚好不从虚线离开磁场，求粒子进入速度选择器的速度大小及、间的电压． 贵州师范大学附属中学2024-2025学年度高2022级高三上期末考试 物理答案 1.【答案】  【解析】根据加速度的定义，由图线可知，则，将代入上式得，又将瞬时速度计算式代入上式得，即，图中，则，则根据牛顿第二定律可知汽车在、处受到的合力大小之比为，B正确。 故选B。 2.【答案】  【解析】【分析】 根据各个核反应方程的特点，由衰变的特点与衰变方程判断分析即可。 本题考查了有关衰变的基础知识，在平时学习中注意基础知识的理解和应用。 【解答】 A.核反应方程属于核聚变方程。故A错误； B.核反应方程的质量数不守恒；正确核反应方程为：属于核裂变。故B错误； C.核反应方程属于放射性同位素的衰变，符合题意。故C正确； D.核反应方程属于人工核反应方程。故D错误。 故选C。 3.【答案】  【解析】A.  范围内的电势不变，说明该区间场强为零，故A错误； B.  图像斜率的绝对值反映电场强度的大小，则  区间的电场强度大小为   区间的电场强度大小为  解得  ，故B错误； C.电子在处的电势能为  电子在  处的电势能为  则  电势能变化量的绝对值为  电子在  处的电势能为  电子在  处的电势能为  则  电势能变化量的绝对值为  解得  ，故C正确； D.由图可知，  区间的电场沿  轴的正方向，  区间场强为零，  区间的电场沿  轴的负方向，则电子从运动到  的过程中，电场力先做负功后不做功最后做正功，故D错误。 故选C。 4.【答案】  【解析】【分析】 如图，打开阀门后，据连通器原理，最后、两管中的水面将相平，中水面下降，中水面上升；由于水的总体积保持不变，则有，求出两管中大气压力对水做的功，进而求出大气压力对水做的总功；打开阀门后，中的水逐渐向中流，即中水的重力做正功，中水的重力做负功，但从最后的效果看，是管中高度为的水移至较低的管中高度为的地方，如图所示，所以在这个过程中水的重力做正功，同时，整个装置是绝热的，根据热力学第一定律可知水的内能变化。 本题主要研究机械能与内能相互转化的关系，迷惑性较大．连通器中的水从左流向右，重心降低，不易察觉因左边重心降低，右边升高，最后相平，总的趋势是降低，再加上大气压力做功的干扰，很难找到相互关系．要求细心、认真利用所学知识求解。 【解答】 解：打开阀门后，据连通器原理，最后、两管中的水面将相平，如下图所示，即中水面下降，中水面上升； 设管截面积为，水面下降距离为，管截面积为，水面上升距离为， 由于水的总体积保持不变，则有， 管中大气压力对水做的功：， 管中大气压力对水做的功：， 大气压力对水做的总功： ， ， ，即大气压力对水不做功； 由于水的重心降低，重力势能减小，由能量守恒定律知水的内能增加，故D正确，ABC错误。 故选D。 5.【答案】  【解析】由图可知甲乙波长均为，根据，得甲、乙频率，，频率相同可以发生稳定的干涉，选项A错误； 处到两波源的波程差为，即半波长的奇数倍，但两列波起振方向相反，故两列波叠加后，处为振动加强点，选项B错误； 同理可知，处为振动减弱点。经过，相当于时的情景，两列波分别传播了，则甲波的波峰传播到此处，乙波的波谷传播到此处，甲乙两波叠加后位移为，选项C错误； 处为振动加强点，。在时间内，甲乙都未传至处，质点不振动在时间内，乙波还未传至此处，甲波在该处振动，振幅为，处质点路程为，在时间内，甲乙两列波在该处振动叠加，振动加强，振幅为，处质点路程为，则时间内经过的路程共，选项D正确。 6.【答案】  【解析】在物块随转台由静止开始缓慢加速转动的过程中，物块要受到沿圆弧切线方向的摩擦力的分力使物块加速，故A错误 转台由静止加速时，静摩擦力提供向心力，且逐渐增大，当静摩擦力达到最大时，绳中刚要出现拉力，此时最大静摩擦力提供向心力，有，解得，根据，解得，故B错误 当转台对物块支持力为零时，由牛顿第二定律得，，联立解得，根据，，解得，故C正确。 设法使物体的角速度增大到，故物体已脱离转台，此时夹角为则有，，解得，则物块机械能增量为，故D错误。 7.【答案】  【解析】A.小球、弹簧和小球组成的系统机械能守恒，小球从开始释放到下降到最大距离时，由于在最低点两球的速度均为零，则根据机械能守恒定律有： 解得：，故A错误； B.当小球运动到点时，轻杆与水平杆垂直，此时在水平方向速度为，即在沿杆方向的速度为，由于、沿轻杆方向速度大小相等，所以的速度为，故B错误； C.小球从最高点运动到点的过程中，球先加速后减速，对球进行受力分析，球受重力、水平杆的支持力和轻杆的作用力，当球加速时，轻杆对有水平向右的分力，则轻杆对有竖直向下的分力，此时支持力，当球减速时，轻杆对有水平向左的分力，则轻杆对有竖直向上的分力，此时支持力，所以水平杆对小球的作用力不是始终大于，故C错误； D.当时，设球速度为，球速度为，因为、沿轻杆方向速度大小相等，则，即， 对、和弹簧组成的系统，根据机械能守恒定律有： ， 解得， 根据动能定理可知轻杆对小球做的功为，解得，故D正确。 8.【答案】  【解析】水平抛出的物体如果只受重力作用则为平抛运动，而高尔夫球飞行过程除重力外还受到水平方向的风力作用，所以不是平抛运动，A错误； 将球的运动分解为水平方向和竖直方向，竖直方向只受到重力作用，为自由落体运动，，解得，B正确； 水平方向受风力作用为匀减速直线运动，最后竖直落入洞穴说明水平方向末速度等于，设初速度为，则有水平方向平均速度，解得，C正确； 水平风力，D正确。 9.【答案】  【解析】A.图甲中若减小入射角，则反射角减小，折射角也减小，则和折射光线之间的夹角将变大，选项 A错误； B.由图乙可知，当入射角大于时，反射光线的强度不再变化，可知临界角为，则该新材料的折射率为，选项B正确； C.若该激光在真空中波长为，则，射入该新材料后波长变为，选项C错误； D.若该束激光恰好不从光导纤维束侧面外泄，则角需满足，解得，则若该束激光不从光导纤维束侧面外泄，则角需满足，选项D正确。 10.【答案】  【解析】A、粒子在真空磁场中做匀速圆周运动，垂直打在板上，说明粒子向上偏转。 根据左手定则若粒子带正电，磁场方向垂直平面向里 若粒子带负电，磁场方向垂直向外。 题目未说明粒子电性，故磁场方向不一定向里，故 A错误； B、据洛伦兹力提供向心力有 可得 即角速度与空气阻力无关，又可知小颗粒、均运动了四分之一个周期，因此运动时间相等，即，故B正确 C、对小颗粒有， 又知，故B。 对小颗粒，在方向上列动量定理， 即， 在方向上列动量定理， 即， 联立解得、，故C正确、D错误。 故选BC。 11.【答案】 增大   【解析】解：第滴水与第滴水间的间隔数为，则滴水的时间间隔为 电动自行车经过点时的速度可以用经过段的平均速度表示， 瓶子中的水先滴落在点，且相邻两水滴点迹间的距离增大，则电动自行车做加速运动，速度在逐渐增大。 故答案为：； ； 增大 本题考查匀变速直线运动规律的应用，处理本题的方法与处理纸带方法相同，关键要知道某点的瞬时速度等于相邻两点间的平均速度。 12.【答案】   均可得分      变暗  【解析】分度游标卡尺的精度为。游标尺上条刻度线与主尺某条刻度线对齐，主尺读数为。故结果为。螺旋测微器的精度为，固定刻度数为，可动刻度读数为，结果为。 根据串联电路的特点：，解得，结合图像斜率可知 ；根据电阻定律可知：，即 ； 根据电阻定律可知，灯丝越来越细，电阻越来越大，根据可知，电阻越来越大，则灯泡功率变小，所以使用一段时间后亮度会变暗。 13.【答案】解：判断电性并求小球质量电场方向水平向右，小球受电场力水平向左，故小球带负电。 小球受力平衡：变形： 代入：， 对小球进行受力分析，重力，绳子拉力和电场力力平衡； 当电场力的方向垂直于细绳向上时，最小，最小； 方向：垂直细绳斜向左上方与竖直方向成，垂直绳向上。 剪断细绳后，合力为原来绳子拉力大小， 根据牛顿第二定律得出，加速度 经过时小球的速度 方向沿方向向下。  【解析】详细解答和解析过程见【答案】 14.【答案】解：金属杆总长度为： 时，金属杆切割磁感线产生的电动势为： 时，金属杆切割磁感线产生的电动势不变。 导轨间金属杆的长度为： 导轨间金属杆切割磁感线产生的电动势为： 由于导轨间金属杆电势差为零，可知金属杆两端的电势差为： 由右手定则可知金属杆上端的电势较高。 时刻导轨间金属杆切割磁感线产生的电动势为： 时刻导轨间金属杆的电阻为： 可知时刻流过金属杆的电流为： 即任意时刻流过金属杆的电流为定值。 整个过程中通过金属杆的电荷量： 。 时刻金属杆所受安培力为： 时刻金属杆的位移为： 可知金属杆所受安培力与位移成线性关系。 由此可求得整个过程中金属杆上产生的焦耳热： 。  【解析】详细解答和解析过程见【答案】 15.【答案】解：粒子在速度选择器中运动时，由平衡条件得 解得 结合题意作出粒子在虚线、间的运动轨迹，如图所示 设粒子的轨道半径为，由几何关系得 又洛伦兹力提供向心力 解得 设粒子刚好不从虚线离开磁场时，粒子在虚线、间的半径为、粒子在虚线、间的半径为由题意作出粒子的轨迹，如图所示 粒子在虚线、间运动时，有 粒子在虚线、间运动时，有 解得 又由几何关系得 解得，， 粒子在、间运动时，由平衡条件得 解得  【解析】详细解答和解析过程见【答案】 第 1 页 共 8 页 学科网（北京）股份有限公司 $