陕西省西安市西北大学附中2024-2025学年高三下学期期末物理试题文试题含解析

陕西省西安市西北大学附中2024-2025学年高三下学期期末物理试题文试题注意事项1．考生要认真填写考场号和座位序号。2．试题所有答案必须填涂或书写在答题卡上，在试卷上作答无效。第一部分必须用2B铅笔作答；第二部分必须用黑色字迹的签字笔作答。3．考试结束后，考生须将试卷和答题卡放在桌面上，待监考员收回。一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1、如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n=3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠，下列说法正确的是（）A．这群氢原子能发出三种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=2所发出的光波长最短B．这群氢原子能发出两种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=1所发出的光频率最高C．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为11.11eVD．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9.60eV2、理想变压器的输入端、输出端所连接电路如图所示，图中交流电源的电动势e=311sin(100πt)V，三只灯泡完全相同。当电键S1、S2均断开时，交流电源的输出功率为理想变压器输出功率的3倍。下列各说法中正确的是（）A．理想变压器的匝数比为1：3B．灯泡L1消耗的功率是灯泡L2消耗功率的4倍C．断开电键S1，闭合电键S2时，灯泡L1两端的电压有效值为110VD．断开电键S2，闭合电键S1时，灯泡L1的亮度与C项情况下相比较较暗3、2019年被称为5G元年。这一年全球很多国家开通了5G网络，开启了一个全新的通信时代，即万物互联的物联网时代，5G网络使用的无线电电波通信频率是在3.0GHz以上的超高频段和极高频段（如图所示），比目前4G及通信频率在0.3GHz~3.0GHz间的特高频段网络拥有更大的带宽和更快的的传输速率。下列说法正确的是（）A．4G信号是纵波，5G信号足横波B．4G信号和5G信号相遇能产生干涉现象C．4G信号比5G信号更容易发生衍射现象D．5G信号比4G信号波长更长，相同时间传递的信息量更大4、如图甲所示，一倾角θ=30°的斜面体固定在水平地面上，一个物块与一轻弹簧相连，静止在斜面上。现用大小为F=kt(k为常量，F、t的单位均为国际标准单位)的拉力沿斜面向，上拉轻弹簧的上端，物块受到的摩擦力随时间变化的关系图象如图乙所示，物块与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2，则下列判断正确的是（）A．物块的质量为1.5kgB．k的值为2.5N/sC．物块与斜面间的动摩擦因数为D．t=6s时，物块的速度大小为2.2m/s5、大气压强为。某容器的容积为10L，装有压强为的气体，如果保持气体温度不变，把容器的开口打开，待气体达到新的平衡时，容器内剩余气体的质量与原来气体的质量之比为（）A．1∶9 B．1∶10 C．1∶11 D．1∶206、如图所示，质量为m、电阻为r的“U”字形金属框abcd置于竖直平面内，三边的长度ad=dc=bc=L，两顶点a、b通过细导线与M、N两点间的电源相连，电源电动势为E。内阻也为r。匀强磁场方向垂直金属框向里，金属框恰好处于静止状态。不计其余电阻和细导线对a、b点的作用力，重力加速度为g。下列说法正确的是（）A．M点应接电源的正极 B．电源的输出功率为C．磁感应强度的大小为mgr D．ad边受到的安培力大于bc边受到的安培力二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7、如图所示为平行于轴的静电场电势随变化的图象。电子只受电场力，自位置静止释放，到达O点时的动能为，已知电子电量为e，质量为m，，则下列分析正确的是（）A．电子在处速度为 B．电子在处加速度为C．电子将沿轴做往复运动，周期 D．电子在处动能与电势能之和为8、如图所示为电磁抽水泵模型，泵体是一个长方体，ab边长为L1，左右两侧面是边长为L2的正方形，在泵体内加入导电剂后，液体的电阻率为ρ，泵体所在处于方向垂直纸面向外的匀强磁场B。工作时，泵体的上下两表面接电压为U的电源（内阻不计）上。若电磁泵和水面高度差为h，理想电流表示数为I，不计水在流动中和管壁之间的阻力，重力加速度为g。在抽水泵正常工作过程中，下列说法正确的是（）A．泵体上表面应接电源正极B．电磁泵不加导电剂也能抽取纯水C．电源提供总的功率为D．若t时间内抽取水的质量为m，这部分水离开电磁泵时的动能为UIt-mgh-t9、如图所示为远距离输电的原理图，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压恒定、输电线上的电阻不变，假设用户所用用电器都是纯电阻用电器，若发现发电厂发电机输出的电流增大了，则可以判定A．通过用户的电流减小了B．用户接入电路的总电阻减小了C．用户消耗的电功率减小了D．加在用户两端的电压变小了10、质谱仪是用来分析同位素的装置，如图为质谱仪的示意图，其由竖直放置的速度选择器、偏转磁场构成。由三种不同粒子组成的粒子束以某速度沿竖直向下的方向射入速度选择器，该粒子束沿直线穿过底板上的小孔O进入偏转磁场，最终三种粒子分别打在底板MN上的P1、P2、P3三点，已知底板MN上下两侧的匀强磁场方向均垂直纸面向外，且磁感应强度的大小分别为B1、B2，速度选择器中匀强电场的电场强度的大小为E。不计粒子的重力以及它们之间的相互作用，则A．速度选择器中的电场方向向右，且三种粒子均带正电B．三种粒子的速度大小均为C．如果三种粒子的电荷量相等，则打在P3点的粒子质量最大D．如果三种粒子电荷量均为q，且P1、P3的间距为Δx，则打在P1、P3两点的粒子质量差为三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。11．（6分）用图所示实验装置验证机械能守恒定律．通过电磁铁控制的小铁球从A点自由下落，下落过程中经过光电门B时，通过与之相连的毫秒计时器（图中未画出）记录下挡光时间t，测出AB之间的距离h．实验前应调整光电门位置使小球下落过程中球心通过光电门中的激光束．(1)为了验证机械能守恒定律，还需要测量下列哪些物理量_____．A．A点与地面间的距离HB．小铁球的质量mC．小铁球从A到B的下落时间tABD．小铁球的直径d(2)小铁球通过光电门时的瞬时速度v=_____，若下落过程中机械能守恒，则与h的关系式为=_____．12．（12分）为了精确测量某待测电阻R的阻值（约为30Ω）。有以下一-些器材可供选择。电流表A1（量程0~50mA，内阻约12Ω）；电流表A2（量程0~3A，内阻约0.12Ω）；电压表V1（量程0~3V，内阻很大）；电压表V2（量程0~15V，内阻很大）电源E（电动势约为3V，内阻约为0.2Ω）；定值电阻R（50Ω，允许最大电流2.0A）；滑动变阻器R1（0~10Ω，允许最大电流2.0A）；滑动变阻器R2（0~1kΩ，允许最大电流0.5A）单刀单掷开关S一个，导线若干。（1）为了设计电路，先用多用电表的欧姆挡粗测未知电阻，采用“×10”挡，调零后测量该电阻，发现指针偏转非常大，最后几乎紧挨满偏刻度停下来，下列判断和做法正确的是_______（填字母代号）。A．这个电阻阻值很小，估计只有几欧姆B．这个电阻阻值很大，估计有几千欧姆C．如需进-步测量可换“×1”挡，调零后测量D．如需进一步测量可换“×100”挡，调零后测量（2）根据粗测的判断，设计一个测量电路，要求测量尽量准确，画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁__________________。四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。13．（10分）一列沿x轴传播的简谐横波，在t=0时刻的波形如图实线所示，在t1=0.2s时刻的波形如图虚线所示。(1)若波向x轴正方向传播，求该波的波速；(2)若波向x轴负方向传播，且t1<T，求x=2m处的P质点第一次出现波谷的时刻。14．（16分）如图所示，ABC是一个三棱镜的截面图，一束单色光以i＝60°的入射角从侧面的中点N射入。已知三棱镜对该单色光的折射率，AB长为L，光在真空中的传播速度为c，求：①此束单色光第一次从三棱镜射出的方向（不考虑AB面的反射）；②此束单色光从射入三棱镜到BC面所用的时间。15．（12分）如图所示，一绝缘水平桌面，空间存在一广域匀强电场，强度大小为，现同时将两个质量均为的滑块、由静止释放在桌面上。已知两滑块AB均带正电，电荷量大小为q，且间的距离为。已知滑块、与轨道间的动摩擦因数分别为和，重力加速度，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，滑块之间发生的碰撞为弹性碰撞，且无电荷转移，滑块可视为质点。求：(1)两滑块从静止释放开始经过多长时间，滑块之间发生第二次碰撞；(2)从释放到最终停止所运动的位移。

参考答案一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1、D【解析】

这群氢原子能发出三种频率不同的光，根据玻尔理论△E=Em-En（m＞n）得知，从n=3跃迁到n=1所发出的光能量最大，由E=hγ=hc/λ得知，频率最高，波长最短．故AB错误；从n=3跃迁到n=1辐射的光子能量最大，发生光电效应时，产生的光电子最大初动能最大，光子能量最大值为13.6-1.51eV=12.09eV，根据光电效应方程得Ekm=hv-W0=12.09-2.49eV=9.60eV．故C错误，D正确．故选D．2、B【解析】

AB．变压器的输出功率等于输入功率，电源的输出功率等于灯泡L1的功率和变压器的输入功率之和，所以由已知条件知灯泡L1的功率等于变压器输入功率的2倍，也就是灯泡L1的功率等于灯泡L2、L3的功率之和的2倍，所以灯泡L1的功率是灯泡L2功率的4倍，则变压器原线圈的电流是副线圈电流的2倍，由理想变压器电流与匝数成反比，可得匝数比为1：2，故A错误，B正确；C．断开电键S1，闭合电键S2时，由上面分析知，则UL1=2UL2变压器的输入电压和输出电压关系为U2=2U1而U2=UL2UL1+U1=V=220V所以UL1=176V，UL2=88V故C错误；D．断开电键S2，闭合电键S1时，U1=220V，则U2=440V，所以UL2=220V与C中相比电压升高，灯泡变亮，故D错误。故选B。3、C【解析】

A．电磁波均为横波，A错误；B．两种不同频率的波不能发生干涉，B错误；C．因5G信号的频率更高，则波长小，故4G信号更容易发生明显的衍射现象，C正确；D．5G信号频率更高，光子的能量越大，故相同时间传递的信息量更大，故D错误。故选C。4、B【解析】

A．t=0时，弹簧拉力为零，物块所受摩擦力等于其所受重力沿斜面的下滑分力，则故，yA错误；B．当t=2s时，弹簧拉力，由题图乙知，此时物块所受摩擦力为零，则解得，故B正确；C．拉力增大到一定程度，物块向上滑动，由题图乙知，物块与斜面之间的滑动摩擦力大小，则解得故C错误；D．由题图乙可知物块在t1=4.4s时开始运动，此时在t=6s时在4.4s~6s内，物块受弹簧拉力的冲量摩擦力和重力下滑分力的冲量而解得故D错误。故选B。5、B【解析】

以原来所有气体为研究对象，初状态：p1=1.0×106Pa，V1=10L，把容器的开关打开，气体等温膨胀，末状态：p2=1.0×105Pa，设体积为V2，由玻意耳定律得p1V1=p2V2代入数据得V2=100L即容器中剩余10L压强为P0的原来气体，而同样大气压下气体的总体积为100L，所以剩下气体的质量与原来气体的质量之比等于同压下气体的体积之比故ACD错误，B正确；

故选B。6、C【解析】

A．金属框恰好处于静止状态，说明线框受到的安培力向上，根据左手定则可知dc边中的电流方向应由d指向c，结合电路知识得M点应接电源的负极，故A错误；B．由闭合电路欧姆定律得电源输出功率故B错误；C．根据平衡条件有mg=BIL解得故C正确；D．根据对称性可知ad边受到的安培力等于bc边受到的安培力，方向相反，故D错误。故选C。二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7、BC【解析】

A．静电场平行于轴，则图线的斜率表示场强，所以到0间的电场为匀强电场，0到间电场也为匀强电场，设电子在处速度为v，根据动能定理所以故A错误；B．电子只受电场力，根据牛顿第二定律故B正确；C．电子将沿轴做往复运动，设从到0电子的运动时间为t1，根据运动学公式所以往复运动的周期故C正确；D.点子只受电场力，所以动能和电势能之和不变，初始时动能为零，电势能也为零，所以任意位置动能和电势能之和为0，故D错误。故选：BC。8、AD【解析】

A．当泵体上表面接电源的正极时，电流从上向下流过泵体，这时受到的磁场力水平向左，拉动液体；故A正确；

B．电磁泵不加导电剂，不能抽取不导电的纯水，故B错误；C．根据电阻定律，泵体内液体的电阻那么液体消耗的电功率为而电源提供的电功率为UI，故C错误；

D．若t时间内抽取水的质量为m，根据能量守恒定律，则这部分水离开泵时的动能为故D正确；

故选AD。9、BD【解析】

A项：如果发电机输出电流增大，根据变流比可知，输送电流增大，通过用户的电流增大，故A错误；B项：由可知，输送电流增大，是由于减小引起的，故B正确；C项：当用户电阻减小时，用户消耗的功率增大，故C错误；D项：发电机输出电流增大，则输电线上的电压降增大，因此降压变压器的输入、输出电压均减小，即因在用户两端电压变小了，故D正确。故选：BD。10、ACD【解析】

A．根据粒子在磁场B2中的偏转方向，由左手定则知三种粒子均带正电，在速度选择器中，粒子所受的洛伦兹力向左，电场力向右，知电场方向向右，故A正确；B．三种粒子在速度选择器中做匀速直线运动，受力平衡，有得故B错误；C．粒子在磁场区域B2中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有得：三种粒子的电荷量相等，半径与质量成正比，故打在P3点的粒子质量最大，故C正确；D．打在P1、P3间距解得：故D正确；故选ACD。三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。11、D【解析】

(1)[1]A．根据实验原理可知，需要测量的是A点到光电门的距离，故A错误；B．根据机械能守恒的表达式可知，方程两边可以约掉质量，因此不需要测量质量，故B错误；C．利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，不需要测量下落时间，故C错误；D．利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度时，需要知道挡光物体的尺寸，因此需要测量小球的直径，故D正确．故选D．(2)[2][3]利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，故根据机械能守恒的表达式有即12、AC【解析】

（1）[1]采用“×10”挡，调零后测量该电阻，发现指针偏转非常大，最后几乎紧挨满偏刻度停下来，说明待测电阻的阻值较小，为了使欧姆表指针在中值电阻附近读数，减小误差，需更换较小的倍率，更换“×1”挡倍率后需重新调零后再测量，故AC正确，BD错误；故选AC；（2）[2]电源电动势只有3V，故选用电压表V1（量程0~3V，内阻很大）；回路中的电流最大电流为A=100mA故选用电流表A1（量程0~50mA内阻约12Ω），待测电阻阻值远小于电压表内阻，电流表应选外接法，但根据欧姆定律，若将电阻直接接在电压表两端时，电阻两端最大电压为V=1.5V只是电压表V1量程的一半；若将待测电阻与定值电阻串联，则它们两端