天津市南開中學(xué)2024-2025學(xué)年高三（上）期末物理試卷

一、單選題：本大題共5小題，共25分。

1.如圖甲所示，每年夏季我國多地會出現(xiàn)日暈現(xiàn)象，日暈是太陽光通過卷層云時，發(fā)生折射或反射形成的。

在天空出現(xiàn)的半透明薄云里，有許多飄浮在空中的六角形柱狀的冰晶體，偶爾它們會整整齊齊地垂直排列

在空中，當太陽光射在一個六角形冰柱上，就會發(fā)生折射現(xiàn)象。設(shè)一束太陽光射到截面為六角形的冰晶上

發(fā)生折射，其光路圖如圖乙所示，a、b為其折射出的光線中兩種單色光，下列說法正確的是（）

甲乙

A.在冰晶中，a光的折射率較大

B.在冰晶中，b光的傳播速度較大

C.從同種玻璃中射入空氣發(fā)生全反射時，a光的臨界角較大

D.a、b光在真空中傳播時，b光的波長較長

2.一只蟲子在半徑為R的半球型碗內(nèi)壁沿壁緩慢上爬，若此蟲子與碗壁間的最大靜摩擦

力的大小為蟲子所受重力的亨倍，則此蟲子可沿碗壁上爬至距碗底的最大高度為（）

A.R

3.2024年3月20日，長征八號火箭成功發(fā)射，將鵲橋二號直接送入預(yù)定地捕獲軌道.....

月轉(zhuǎn)移軌道。如圖所示，鵲橋二號在進入近月點P、遠月點4的月球捕獲橢/環(huán)月'軌道小

圓軌道，開始繞月球飛行。經(jīng)過多次軌道控制，鵲橋二號最終進入近月點I..…曾

*-___?+~*

P和遠月點B、周期為24小時的環(huán)月橢圓軌道。關(guān)于鵲橋二號的說法正確

的是（）地月轉(zhuǎn)移軌道鵲橋二號

A.離開火箭時速度大于地球的第三宇宙速度

B.在捕獲軌道運行的周期大于24小時

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C.在捕獲軌道上經(jīng)過P點時，需要點火加速，才可能進入環(huán)月軌道

D.經(jīng)過4點的加速度比經(jīng)過B點時大

4.如圖甲所示，在真空中固定的兩個相同點電荷爾B關(guān)于x軸對稱，它們在久軸上的E—久圖像如圖乙所示（

規(guī)定》軸正方向為電場強度的正方向）。若在坐標原點。由靜止釋放一個正點電荷q,它將沿x軸正方向運動,

不計重力。貝1］（）

A.A,B帶等量正電荷

B.點電荷q在小處電勢能最大

C.點電荷q在久3處動能最大

D.點電荷q沿x軸正向運動的最遠距離為2冷

5.一質(zhì)量m=40kg的兒童電動汽車在水平地面上由靜止開始做直線運動，一段時間內(nèi)的速度隨時間變化的

關(guān)系圖像如圖所示，。?3s內(nèi)為直線，3s末功率達到額定功率，10s末電動汽車的速度達到最大值，14s末

關(guān)閉發(fā)動機，經(jīng)過一段時間電動汽車停止運動。整個過程中電動汽車受到的阻力大小恒為60N,下列說法正

確是（）

A.0?3s內(nèi)，牽引力的大小為900N

B.電動汽車的額定功率為180勿

C,電動汽車的最大速度為5m/s

D.整個過程中，電動汽車所受阻力做的功為3750/

二、多選題：本大題共3小題，共15分。

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6.某發(fā)電機的模型如圖所示，該發(fā)電機的線圈有30匝，線圈的總電阻為10。，圍成的面積為0.01爪2,如圖

中兩電表均為理想交流電表，當線圈以50r/s的轉(zhuǎn)速在磁感應(yīng)強度大小為呼T的勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時，標

571

稱（12匕3.6勿）的燈泡L恰好正常發(fā)光，下列說法正確的是（）

A.電流表的示數(shù)為0.34B.電壓表的示數(shù)為15U

C.定值電阻R的阻值為20。D,通過燈泡L的電流方向每秒改變50次

7.如圖所示在4C邊界的右側(cè)和光屏CD的上側(cè)及光屏DE的左側(cè)有一勻強磁場，磁感應(yīng)強度為A：xXX

a

：xXX

B,磁場縱向?qū)挾茸銐蜷L，光屏DE足夠長，在。點有一粒子源，打開粒子源控制裝置后能夠(

?XXX

垂直于磁場沿4c右側(cè)180。范圍內(nèi)的各個方向均勻發(fā)射質(zhì)量為機,電荷量為q的帶電粒子，OCx

：XXX

*

間、CD間的距離均為d,t=0時刻短暫打開粒子源控制裝置，在極短時間內(nèi)向磁場中噴射Hxxx

v777777777

了大量速率均為翌的帶負電的粒子，粒子總數(shù)為N,速率及=曙，則下列說法正確的是（）

A.CD屏上接收粒子數(shù)為3

B.DE屏上接收粒子數(shù)為義

C.最先到達DE屏的粒子在磁場中運動的時間為文

D.磁場中有粒子經(jīng)過的區(qū)域面積為d2+哼

8.一彈射機構(gòu)的簡化模型如圖所示，一理想輕質(zhì)彈簧左端固定在墻上，處于原長時右端到達水平面上的。點。

一滑塊將彈簧右端壓縮到P點，滑塊與彈簧沒有拴接。靜止釋放后，彈簧把滑塊彈開，滑塊運動到。點右側(cè)

的Q點停下，已知滑塊與水平面間的動摩擦因數(shù)處處相同。以。點為坐標原點，水平向右為正方向建立%軸。

整個過程滑塊的加速度a、動量p、動能反及滑塊與彈簧組成的系統(tǒng)的機械能E隨位置坐標x的變化規(guī)律，符

合實際的是（）

、

、

'^梅於棟。>>>>">>>>U>>-------?x

POQ

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三、實驗題：本大題共2小題，共12分。

9.圖甲是探究向心力大小與質(zhì)量機、半徑八線速度"的關(guān)系的實驗裝置圖。電動機帶動轉(zhuǎn)臺勻速轉(zhuǎn)動，改變

電動機的電壓可以改變轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)速，光電計時器可以記錄轉(zhuǎn)臺每轉(zhuǎn)一圈的時間。用一輕質(zhì)細線繞過固定在

轉(zhuǎn)臺中心的光滑小滑輪將金屬塊與力傳感器連接，金屬塊被約束在轉(zhuǎn)臺的凹槽中并只能沿半徑方向移動，

且跟轉(zhuǎn)臺之間的摩擦力忽略不計。

(1)某同學(xué)為了探究向心力與質(zhì)量的關(guān)系，需要控制—和—兩個變量保持不變；

(2)另一同學(xué)為了探究向心力與線速度的關(guān)系，用刻度尺測得金屬塊做勻速圓周運動的半徑為r,光電計時器

讀出轉(zhuǎn)動的周期T,則線速度大小為〃=—(用題中所給字母表示)；

(3)該同學(xué)多次改變轉(zhuǎn)速后，記錄了一系列力與對應(yīng)周期的數(shù)據(jù)，并在圖乙所示的坐標系中描繪出了F—廿

圖線，若已知金屬塊質(zhì)量皿=0.243，則金屬塊轉(zhuǎn)動的半徑r=_mo(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

10.某同學(xué)設(shè)計了如圖甲所示的電路來測量一未知型號電源的電動勢E和內(nèi)阻r,閉合開關(guān)S后，不斷改變電

阻箱的電阻，記錄下電阻箱電阻的阻值R和對應(yīng)的電壓表讀數(shù)”根據(jù)讀數(shù)做出了的變化圖線如圖乙所

UK

Zj\o

(1)若圖乙中白一卷圖線的斜率為k,縱軸的截距為b,則該電源的電動勢E=______,內(nèi)阻r=______o(結(jié)

UK

果用k和6表示)

(2)從系統(tǒng)誤差的角度來看，用上述實驗方法測量得到電源電動勢測量值_____真實值(填“大于”、“小于

或“等于")；電源內(nèi)阻的測量值_____真實值(填“大于”、“小于”或“等于”)。

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<Y>

圖甲

距離后停下來，導(dǎo)軌足夠長，棒在運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸，棒與導(dǎo)軌間的

接觸電阻及導(dǎo)軌電阻不計，求：

(l)3s末，金屬棒MN受到的安培力的大小；

(2)撤去水平外力作用后，電阻R上產(chǎn)生的熱量；

(3)棒在勻加速過程中，通過電阻R的電荷量q。

12.如圖所示，地面和固定半圓軌道面均光滑，質(zhì)量M=lkg,長L=4m的小車靜止在水平地面上，小車上

表面與半圓軌道最低點P的切線相平.現(xiàn)有一質(zhì)量爪=2kg,大小不計的滑塊以%=6m/s的初速度滑上小車

左端，帶動小車向右運動.已知小車與墻壁碰撞前小車和滑塊已經(jīng)共速，小車與墻壁碰撞時即被粘在墻壁

上，滑塊與小車表面的動摩擦因數(shù)〃=0.2,g取10m/s2,求

(1)滑塊與小車共速時的速度大小；

(2)滑塊與小車共速時離小車右端的距離；

(3)若要滑塊能沿半圓軌道運動的過程中不脫離軌道，半圓軌道的半徑R的取值范圍.

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13.核電站正常工作時，使液態(tài)金屬鈉在核反應(yīng)堆內(nèi)外循環(huán)流動，可把核裂變釋放的能量傳輸出去，用于發(fā)

電。某校綜合實踐小組設(shè)計了一個項目：通過安培力驅(qū)動輸送液態(tài)鈉的裝置。如圖所示是輸送液態(tài)鈉的絕

緣管道，液態(tài)鈉的電阻率為P（不計溫度、壓力對電阻率的影響），正方形管道截面的邊長為a,在輸送管道

上有驅(qū)動模塊和測量模塊。驅(qū)動模塊在管道上長為L的部分施加垂直于管道、磁感應(yīng)強度為為的勻強磁場,

在管道的上下兩側(cè)分別安裝電極，并通以大小為/的電流。測量模塊：在管道的上下兩端安裝電極M、N,

“、N兩極連接由電壓表（圖中未畫出）改裝的流量計（單位時間通過管道橫截面的液體體積叫做流量），施加

垂直于管道、磁感應(yīng)強度為&的勻強磁場。當裝置工作時，液態(tài)鈉充滿管道并沿管道勻速流動。

（1）關(guān)于測量模塊

①比較M和N端電勢的高低。

②推導(dǎo)流量Q和"、N兩端電壓U的關(guān)系式。

（2）關(guān)于驅(qū)動模塊

①求由安培力產(chǎn)生的壓強P。

②當流量計示數(shù)為Q時，求驅(qū)動模塊需要輸入的電功率P入。

液態(tài)鈉

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答案和解析

1.C

【解析】4設(shè)入射角為a，折射角為S，由圖乙可知，a光和b光入射角相同，a光折射角大于b光折射角，根

據(jù)光的折射定律n=器可知，a光折射率小于b光折射率，故/錯誤；

2力光折射率大，根據(jù)公式?可知a光在冰晶中的傳播速度大，故5錯誤；

C根據(jù)臨界角公式sinC=2，因為b光折射率大，所以a光的臨界角大于b光的臨界角，故C正確；

D由于a光折射率小于b光折射率，因此a光頻率小于b光頻率，根據(jù)c="'可知a光的波長大于b光的波長，

故。錯誤。

故選:C?

2.B

【解析】小蟲緩慢上爬，可以認為小蟲處于平衡狀態(tài)，則合力始終為零，小蟲達到重力沿碗向下的分力與

最大靜摩擦力相等時，即達到最高位置，如圖所示：

根據(jù)共點力平衡有：mgsind=f=當mg

解得：8=60。

則最大高度：hmax-R-Rcos60°-p故8正確、/CD錯誤。

故選：Bo

3.5

【解析】4鵲橋二號進入環(huán)月軌道與月球一起繞地球運動，則離開火箭時速度大于地球的第一宇宙速度，

故/錯誤；

8.根據(jù)開普勒第三定律方=鼠可知在捕獲軌道運行的周期大于環(huán)月橢圓軌道的周期，即24小時，故8正確

C.從高軌道到低軌道需要減速做近心運動，所以在捕獲軌道上經(jīng)過P點時，需要點火減速，才可能進入環(huán)月

軌道，故C錯誤；

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D根據(jù)萬有引力提供向心力有

GMm

-^2-=ma

解得

GM

-

CL——丫乙5

則經(jīng)過a點的加速度比經(jīng)過B點時小，故。錯誤；

故選:So

4.D

【解析】4、由E—x圖像可知，在x軸上的P點對應(yīng)久2點，在P點的左側(cè)電場強度為正值，說明場強方向沿x

軸正方向。在P點的右側(cè)為電場強度負值，場強方向沿支軸負方向，可知4B帶等量負電，故N錯誤；

BC、電荷量為q的正點電荷從。點到P點，電場力做正功，電勢能減小；從P點沿x軸正方向運動，電場力做

負功，電勢能增加，所以點電荷q在小處電勢能不是最大，點電荷q在尤2處動能最大，故2C錯誤；

D、由對稱性可知，點電荷q沿X軸正方向最遠能到達。點關(guān)于P點的對稱點。'點位置，所以點電荷q沿x軸正

向運動的最遠距離為2犯，故。正確。

故選：Do

5.C

【解析】4、設(shè)阻力大小為/=60N,。?3s內(nèi)牽引力的大小為乙。此時間內(nèi)電動汽車的加速度大小為ai=

窄=^m/s2=lm/s2

根據(jù)牛頓第二定律得：Fi—/=malt解得：Fi=100N,故N錯誤；

B、3s末汽車的速度大小為也=3m/s,此時汽車的功率達到額定功率，則電動汽車的額定功率為P=FiVi

=100x3W=300W,故8錯誤；

C、電動汽車速度達到最大時，其加速度為零，此時牽引力等于阻力則有：P=fvm,解得最大速度為:

vm-Sm/s,故C正確；

D、0?3s內(nèi)汽車的位移大小為Xi=|x3X3m=4.5m

全程由動能定理得：F1X1+Pt2+Wf^0-0,其中：t2=14s—3s=lls,解得電動汽車所受阻力做的功

為：Wf=-3750/,故。錯誤。

故選：C?

6.AB

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【解析】從交流電表測量的是有效值，燈泡L恰好正常發(fā)光，其電壓為力=12匕功率為4=3.6勿，則電

流表的示數(shù)為/=￡=凈=0.34故/正確；

E

B、設(shè)發(fā)電機產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值為E,n,則Em=NBS3=2mNBS,電壓表的示數(shù)為U=請一/r,解

得U=15U,故8正確；

C、定值電阻R兩端的電壓為UR=U-UL=15V-12V=37,根據(jù)歐姆定律可知其電阻為R=半=急2=10

。，故C錯誤；

D、線圈每轉(zhuǎn)動一圈電流方向改變兩次，線圈的轉(zhuǎn)速為50r/s,通過燈泡L的電流方向每秒改變100次，故。

錯誤。

故選：AB.

1.BD

【解析】4由題意可知，當速度方向與OC夾角為30。，粒子恰好經(jīng)過C點，當速度方向與OC夾角滿足30。<?

<90°,粒子到達CD屏，所以CD屏上接收粒子數(shù)為字故/錯誤;

8.由題意可知

qBd

v=-----

m

且

mv

R=弱

當速度垂直于2C邊界射入時，恰好經(jīng)過。點，則DE屏上接收粒子數(shù)為名故3正確;

C當射入點。與射到DE屏上的點的連線與2C邊垂直時，此粒子即為最先到達DE屏的粒子，運動時間

Tnm

t=6=3qB

故C錯誤；

陰影部分面積，即為有粒子經(jīng)過的區(qū)域面積，根據(jù)幾何關(guān)系可知面積為

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故。正確。

故選：BD。

8.AC

【解析】4當滑塊在。點左側(cè)位置坐標為x時，彈簧壓縮量為x,設(shè)滑塊的質(zhì)量為小，彈簧的勁度系數(shù)為k,

滑塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為〃，由牛頓第二定律，有一kx-pmg=ma

得.=~mx~^3

當滑塊在。點右側(cè)時，有—Ring=ma

得&=一〃ga—x圖像為兩段直線，故/正確。

2.取一段位移微元4%,可認為滑塊的加速度不變，設(shè)為a,速度為分有柴=喏=歿半=等

設(shè)滑塊運動到N處時彈簧彈力等于摩擦力，加速度為0,由P到M加速度逐漸減小，速度逐漸增大，￡逐漸

減小，p—x圖線的斜率逐漸減小；到N處時p-x圖線的斜率減為0；由N到。，加速度反向逐漸增大，速度

逐漸減小，藍絕對值逐漸增大，p-x圖線的斜率絕對值逐漸增大；由。到Q,加速度不變，速度逐漸減小，藍

絕對值逐漸增大，p-x圖線的斜率絕對值逐漸增大，p-x圖像。點右側(cè)不可能為傾斜的直線，故8錯誤。

C.滑塊移動位移微元4支，由動能定理有

F合4久=AEk

可得

要二尸合二瓶口，為一x圖像由P到N斜率減小，由N到。斜率絕對值增大，。點右側(cè)斜率不變，為傾斜的直線，

故C正確。

D由能量轉(zhuǎn)化可知，滑塊克服摩擦力做的功等于系統(tǒng)機械能的減少量。對一段位移微元有-⑷ng4x=

AE

可知技=—mg

即E—x圖像為斜率不變的傾斜的直線，故。錯誤。

故選:AC.

9.半徑線速度竿0.27

【解析】（1）向心力大小與質(zhì)量血、半徑r、線速度"三個物理量有關(guān)，探究向心力與質(zhì)量的關(guān)系時，需要控

制半徑和線速度兩個變量保持不變。

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（2）根據(jù)線速度與周期的關(guān)系可知〃=干。

⑶根據(jù)向心力公式尸=嗒，可知產(chǎn)一盧的斜率代入k=0.9N-s2/zn2,m=0.24kg,解得r=0.27

mo

故答案為：（1）半徑，線速度；（2）竿；（3）0.27

10.1|小于小于

【解析】（1）由閉合電路的歐姆定律得：E=U+Ir=U+^r

整理得:

由圖示稱一加像可知，圖像的縱軸截距b=:圖像的斜率kJ

UKLLC

解得，電源的電動勢：E=l，內(nèi)阻：r=3

（2）電壓表與電源并聯(lián)，電壓表測并聯(lián)電壓，由等效關(guān)系可知，測定的電源實際是電源與電壓表并聯(lián)組成的

等效電源，因此電源電動勢與內(nèi)阻的測量值都小于電源電動勢與內(nèi)阻的真實值。

故答案為：（1卓右⑵小于；小于。

11.【解析】（1）金屬棒在3s末的速度大小為：v-at,代入數(shù)據(jù)解得：v=6m/s

則感應(yīng)電動勢為：E=BLu=0.5X0.6X6U=1.8U

電流大小為：1=-^-=n^n.A=2A

K~rYU.o十U.l

則安培力大小為：F=代入數(shù)據(jù)解得：F=6N；

（2）根據(jù)動能定理知：W安二一呆小

根據(jù)功能關(guān)系可得產(chǎn)生的總熱量為：、總=—加安

則電阻R上產(chǎn)生的熱量為：QR=/7。總

聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得：QR=L6J；

（3）通過電阻R的電荷量q為：q=IAt

電流的平均值為7=^-

K-rr

平均感應(yīng)電動勢為E=筆=BLlat2

4t

聯(lián)立以上式子解得：q=3C。

答：（l）3s末，金屬棒MN受到的安培力的大小為6N；

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(2)撤去水平外力作用后，電阻R上產(chǎn)生的熱量為1.6/；

(3)棒在勻加速過程中，通過電阻R的電荷量為3C。

12.【解析】(1)根據(jù)牛頓第二定律：對滑塊有：iimg=mar,

對小車有：=Ma2,

當滑塊相對小車靜止時，兩者速度相等，即％—的1=a23

由以上各式解得t=1s,此時小車的速度為以=d2t=4m/s；

(2)滑塊的位移Xi=9一如t2,

小車的位移%2=京2t2

兩者共速時，滑塊離小車右端乙2=L-(X1-x2)=lm；

(3)若滑塊恰能通過最高點，設(shè)滑至最高點的速度為1^則：=

-1-1