天津市某中学2024-2025学年高三（上）期末物理试卷（含解析）

天津市南开中学2024-2025学年高三（上）期末物理试卷

一、单选题：本大题共5小题，共25分。

1.如图甲所示，每年夏季我国多地会出现日晕现象，日晕是太阳光通过卷层云时，发生折射或反射形成的。

在天空出现的半透明薄云里，有许多飘浮在空中的六角形柱状的冰晶体，偶尔它们会整整齐齐地垂直排列

在空中，当太阳光射在一个六角形冰柱上，就会发生折射现象。设一束太阳光射到截面为六角形的冰晶上

发生折射，其光路图如图乙所示，a、b为其折射出的光线中两种单色光，下列说法正确的是（）

甲乙

A.在冰晶中，a光的折射率较大

B.在冰晶中，b光的传播速度较大

C.从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a光的临界角较大

D.a、b光在真空中传播时，b光的波长较长

2.一只虫子在半径为R的半球型碗内壁沿壁缓慢上爬，若此虫子与碗壁间的最大静摩擦

力的大小为虫子所受重力的亨倍，则此虫子可沿碗壁上爬至距碗底的最大高度为（）

A.R

3.2024年3月20日，长征八号火箭成功发射，将鹊桥二号直接送入预定地捕获轨道.....

月转移轨道。如图所示，鹊桥二号在进入近月点P、远月点4的月球捕获椭/环月'轨道小

圆轨道，开始绕月球飞行。经过多次轨道控制，鹊桥二号最终进入近月点I..…曾

*-___•+~*

P和远月点B、周期为24小时的环月椭圆轨道。关于鹊桥二号的说法正确

的是（）地月转移轨道鹊桥二号

A.离开火箭时速度大于地球的第三宇宙速度

B.在捕获轨道运行的周期大于24小时

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C.在捕获轨道上经过P点时，需要点火加速，才可能进入环月轨道

D.经过4点的加速度比经过B点时大

4.如图甲所示，在真空中固定的两个相同点电荷尔B关于x轴对称，它们在久轴上的E—久图像如图乙所示（

规定》轴正方向为电场强度的正方向）。若在坐标原点。由静止释放一个正点电荷q,它将沿x轴正方向运动,

不计重力。贝1］（）

A.A,B带等量正电荷

B.点电荷q在小处电势能最大

C.点电荷q在久3处动能最大

D.点电荷q沿x轴正向运动的最远距离为2冷

5.一质量m=40kg的儿童电动汽车在水平地面上由静止开始做直线运动，一段时间内的速度随时间变化的

关系图像如图所示，。〜3s内为直线，3s末功率达到额定功率，10s末电动汽车的速度达到最大值，14s末

关闭发动机，经过一段时间电动汽车停止运动。整个过程中电动汽车受到的阻力大小恒为60N,下列说法正

确是（）

A.0〜3s内，牵引力的大小为900N

B.电动汽车的额定功率为180勿

C,电动汽车的最大速度为5m/s

D.整个过程中，电动汽车所受阻力做的功为3750/

二、多选题：本大题共3小题，共15分。

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6.某发电机的模型如图所示，该发电机的线圈有30匝，线圈的总电阻为10。，围成的面积为0.01爪2,如图

中两电表均为理想交流电表，当线圈以50r/s的转速在磁感应强度大小为呼T的匀强磁场中匀速转动时，标

571

称（12匕3.6勿）的灯泡L恰好正常发光，下列说法正确的是（）

A.电流表的示数为0.34B.电压表的示数为15U

C.定值电阻R的阻值为20。D,通过灯泡L的电流方向每秒改变50次

7.如图所示在4C边界的右侧和光屏CD的上侧及光屏DE的左侧有一匀强磁场，磁感应强度为A：xXX

a

：xXX

B,磁场纵向宽度足够长，光屏DE足够长，在。点有一粒子源，打开粒子源控制装置后能够(

•XXX

垂直于磁场沿4c右侧180。范围内的各个方向均匀发射质量为机,电荷量为q的带电粒子，OCx

：XXX

*

间、CD间的距离均为d,t=0时刻短暂打开粒子源控制装置，在极短时间内向磁场中喷射Hxxx

v777777777

了大量速率均为翌的带负电的粒子，粒子总数为N,速率及=曙，则下列说法正确的是（）

A.CD屏上接收粒子数为3

B.DE屏上接收粒子数为义

C.最先到达DE屏的粒子在磁场中运动的时间为文

D.磁场中有粒子经过的区域面积为d2+哼

8.一弹射机构的简化模型如图所示，一理想轻质弹簧左端固定在墙上，处于原长时右端到达水平面上的。点。

一滑块将弹簧右端压缩到P点，滑块与弹簧没有拴接。静止释放后，弹簧把滑块弹开，滑块运动到。点右侧

的Q点停下，已知滑块与水平面间的动摩擦因数处处相同。以。点为坐标原点，水平向右为正方向建立%轴。

整个过程滑块的加速度a、动量p、动能反及滑块与弹簧组成的系统的机械能E随位置坐标x的变化规律，符

合实际的是（）

、

、

'^梅於栋。>>>>">>>>U>>-------►x

POQ

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三、实验题：本大题共2小题，共12分。

9.图甲是探究向心力大小与质量机、半径八线速度"的关系的实验装置图。电动机带动转台匀速转动，改变

电动机的电压可以改变转台的转速，光电计时器可以记录转台每转一圈的时间。用一轻质细线绕过固定在

转台中心的光滑小滑轮将金属块与力传感器连接，金属块被约束在转台的凹槽中并只能沿半径方向移动，

且跟转台之间的摩擦力忽略不计。

(1)某同学为了探究向心力与质量的关系，需要控制—和—两个变量保持不变；

(2)另一同学为了探究向心力与线速度的关系，用刻度尺测得金属块做匀速圆周运动的半径为r,光电计时器

读出转动的周期T,则线速度大小为〃=—(用题中所给字母表示)；

(3)该同学多次改变转速后，记录了一系列力与对应周期的数据，并在图乙所示的坐标系中描绘出了F—廿

图线，若已知金属块质量皿=0.243，则金属块转动的半径r=_mo(结果保留两位有效数字)

10.某同学设计了如图甲所示的电路来测量一未知型号电源的电动势E和内阻r,闭合开关S后，不断改变电

阻箱的电阻，记录下电阻箱电阻的阻值R和对应的电压表读数”根据读数做出了的变化图线如图乙所

UK

Zj\o

(1)若图乙中白一卷图线的斜率为k,纵轴的截距为b,则该电源的电动势E=______,内阻r=______o(结

UK

果用k和6表示)

(2)从系统误差的角度来看，用上述实验方法测量得到电源电动势测量值_____真实值(填“大于”、“小于

或“等于")；电源内阻的测量值_____真实值(填“大于”、“小于”或“等于”)。

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<Y>

图甲

距离后停下来，导轨足够长，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，棒与导轨间的

接触电阻及导轨电阻不计，求：

(l)3s末，金属棒MN受到的安培力的大小；

(2)撤去水平外力作用后，电阻R上产生的热量；

(3)棒在匀加速过程中，通过电阻R的电荷量q。

12.如图所示，地面和固定半圆轨道面均光滑，质量M=lkg,长L=4m的小车静止在水平地面上，小车上

表面与半圆轨道最低点P的切线相平.现有一质量爪=2kg,大小不计的滑块以%=6m/s的初速度滑上小车

左端，带动小车向右运动.已知小车与墙壁碰撞前小车和滑块已经共速，小车与墙壁碰撞时即被粘在墙壁

上，滑块与小车表面的动摩擦因数〃=0.2,g取10m/s2,求

(1)滑块与小车共速时的速度大小；

(2)滑块与小车共速时离小车右端的距离；

(3)若要滑块能沿半圆轨道运动的过程中不脱离轨道，半圆轨道的半径R的取值范围.

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13.核电站正常工作时，使液态金属钠在核反应堆内外循环流动，可把核裂变释放的能量传输出去，用于发

电。某校综合实践小组设计了一个项目：通过安培力驱动输送液态钠的装置。如图所示是输送液态钠的绝

缘管道，液态钠的电阻率为P（不计温度、压力对电阻率的影响），正方形管道截面的边长为a,在输送管道

上有驱动模块和测量模块。驱动模块在管道上长为L的部分施加垂直于管道、磁感应强度为为的匀强磁场,

在管道的上下两侧分别安装电极，并通以大小为/的电流。测量模块：在管道的上下两端安装电极M、N,

“、N两极连接由电压表（图中未画出）改装的流量计（单位时间通过管道横截面的液体体积叫做流量），施加

垂直于管道、磁感应强度为&的匀强磁场。当装置工作时，液态钠充满管道并沿管道匀速流动。

（1）关于测量模块

①比较M和N端电势的高低。

②推导流量Q和"、N两端电压U的关系式。

（2）关于驱动模块

①求由安培力产生的压强P。

②当流量计示数为Q时，求驱动模块需要输入的电功率P入。

液态钠

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答案和解析

1.C

【解析】4设入射角为a，折射角为S，由图乙可知，a光和b光入射角相同，a光折射角大于b光折射角，根

据光的折射定律n=器可知，a光折射率小于b光折射率，故/错误；

2力光折射率大，根据公式?可知a光在冰晶中的传播速度大，故5错误；

C根据临界角公式sinC=2，因为b光折射率大，所以a光的临界角大于b光的临界角，故C正确；

D由于a光折射率小于b光折射率，因此a光频率小于b光频率，根据c="'可知a光的波长大于b光的波长，

故。错误。

故选:C„

2.B

【解析】小虫缓慢上爬，可以认为小虫处于平衡状态，则合力始终为零，小虫达到重力沿碗向下的分力与

最大静摩擦力相等时，即达到最高位置，如图所示：

根据共点力平衡有：mgsind=f=当mg

解得：8=60。

则最大高度：hmax-R-Rcos60°-p故8正确、/CD错误。

故选：Bo

3.5

【解析】4鹊桥二号进入环月轨道与月球一起绕地球运动，则离开火箭时速度大于地球的第一宇宙速度，

故/错误；

8.根据开普勒第三定律方=鼠可知在捕获轨道运行的周期大于环月椭圆轨道的周期，即24小时，故8正确

C.从高轨道到低轨道需要减速做近心运动，所以在捕获轨道上经过P点时，需要点火减速，才可能进入环月

轨道，故C错误；

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D根据万有引力提供向心力有

GMm

-^2-=ma

解得

GM

-

CL——丫乙5

则经过a点的加速度比经过B点时小，故。错误；

故选:So

4.D

【解析】4、由E—x图像可知，在x轴上的P点对应久2点，在P点的左侧电场强度为正值，说明场强方向沿x

轴正方向。在P点的右侧为电场强度负值，场强方向沿支轴负方向，可知4B带等量负电，故N错误；

BC、电荷量为q的正点电荷从。点到P点，电场力做正功，电势能减小；从P点沿x轴正方向运动，电场力做

负功，电势能增加，所以点电荷q在小处电势能不是最大，点电荷q在尤2处动能最大，故2C错误；

D、由对称性可知，点电荷q沿X轴正方向最远能到达。点关于P点的对称点。'点位置，所以点电荷q沿x轴正

向运动的最远距离为2犯，故。正确。

故选：Do

5.C

【解析】4、设阻力大小为/=60N,。〜3s内牵引力的大小为乙。此时间内电动汽车的加速度大小为ai=

窄=^m/s2=lm/s2

根据牛顿第二定律得：Fi—/=malt解得：Fi=100N,故N错误；

B、3s末汽车的速度大小为也=3m/s,此时汽车的功率达到额定功率，则电动汽车的额定功率为P=FiVi

=100x3W=300W,故8错误；

C、电动汽车速度达到最大时，其加速度为零，此时牵引力等于阻力则有：P=fvm,解得最大速度为:

vm-Sm/s,故C正确；

D、0〜3s内汽车的位移大小为Xi=|x3X3m=4.5m

全程由动能定理得：F1X1+Pt2+Wf^0-0,其中：t2=14s—3s=lls,解得电动汽车所受阻力做的功

为：Wf=-3750/,故。错误。

故选：C„

6.AB

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【解析】从交流电表测量的是有效值，灯泡L恰好正常发光，其电压为力=12匕功率为4=3.6勿，则电

流表的示数为/=£=净=0.34故/正确；

E

B、设发电机产生的感应电动势的最大值为E,n,则Em=NBS3=2mNBS,电压表的示数为U=请一/r,解

得U=15U,故8正确；

C、定值电阻R两端的电压为UR=U-UL=15V-12V=37,根据欧姆定律可知其电阻为R=半=急2=10

。，故C错误；

D、线圈每转动一圈电流方向改变两次，线圈的转速为50r/s,通过灯泡L的电流方向每秒改变100次，故。

错误。

故选：AB.

1.BD

【解析】4由题意可知，当速度方向与OC夹角为30。，粒子恰好经过C点，当速度方向与OC夹角满足30。<«

<90°,粒子到达CD屏，所以CD屏上接收粒子数为字故/错误;

8.由题意可知

qBd

v=-----

m

且

mv

R=弱

当速度垂直于2C边界射入时，恰好经过。点，则DE屏上接收粒子数为名故3正确;

C当射入点。与射到DE屏上的点的连线与2C边垂直时，此粒子即为最先到达DE屏的粒子，运动时间

Tnm

t=6=3qB

故C错误；

阴影部分面积，即为有粒子经过的区域面积，根据几何关系可知面积为

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故。正确。

故选：BD。

8.AC

【解析】4当滑块在。点左侧位置坐标为x时，弹簧压缩量为x,设滑块的质量为小，弹簧的劲度系数为k,

滑块与水平面间的动摩擦因数为〃，由牛顿第二定律，有一kx-pmg=ma

得.=~mx~^3

当滑块在。点右侧时，有—Ring=ma

得&=一〃ga—x图像为两段直线，故/正确。

2.取一段位移微元4%,可认为滑块的加速度不变，设为a,速度为分有柴=喏=殁半=等

设滑块运动到N处时弹簧弹力等于摩擦力，加速度为0,由P到M加速度逐渐减小，速度逐渐增大，£逐渐

减小，p—x图线的斜率逐渐减小；到N处时p-x图线的斜率减为0；由N到。，加速度反向逐渐增大，速度

逐渐减小，蓝绝对值逐渐增大，p-x图线的斜率绝对值逐渐增大；由。到Q,加速度不变，速度逐渐减小，蓝

绝对值逐渐增大，p-x图线的斜率绝对值逐渐增大，p-x图像。点右侧不可能为倾斜的直线，故8错误。

C.滑块移动位移微元4支，由动能定理有

F合4久=AEk

可得

要二尸合二瓶口，为一x图像由P到N斜率减小，由N到。斜率绝对值增大，。点右侧斜率不变，为倾斜的直线，

故C正确。

D由能量转化可知，滑块克服摩擦力做的功等于系统机械能的减少量。对一段位移微元有-⑷ng4x=

AE

可知技=—mg

即E—x图像为斜率不变的倾斜的直线，故。错误。

故选:AC.

9.半径线速度竿0.27

【解析】（1）向心力大小与质量血、半径r、线速度"三个物理量有关，探究向心力与质量的关系时，需要控

制半径和线速度两个变量保持不变。

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（2）根据线速度与周期的关系可知〃=干。

⑶根据向心力公式尸=嗒，可知产一卢的斜率代入k=0.9N-s2/zn2,m=0.24kg,解得r=0.27

mo

故答案为：（1）半径，线速度；（2）竿；（3）0.27

10.1|小于小于

【解析】（1）由闭合电路的欧姆定律得：E=U+Ir=U+^r

整理得:

由图示称一加像可知，图像的纵轴截距b=:图像的斜率kJ

UKLLC

解得，电源的电动势：E=l，内阻：r=3

（2）电压表与电源并联，电压表测并联电压，由等效关系可知，测定的电源实际是电源与电压表并联组成的

等效电源，因此电源电动势与内阻的测量值都小于电源电动势与内阻的真实值。

故答案为：（1卓右⑵小于；小于。

11.【解析】（1）金属棒在3s末的速度大小为：v-at,代入数据解得：v=6m/s

则感应电动势为：E=BLu=0.5X0.6X6U=1.8U

电流大小为：1=-^-=n^n.A=2A

K~rYU.o十U.l

则安培力大小为：F=代入数据解得：F=6N；

（2）根据动能定理知：W安二一呆小

根据功能关系可得产生的总热量为：、总=—加安

则电阻R上产生的热量为：QR=/7。总

联立并代入数据得：QR=L6J；

（3）通过电阻R的电荷量q为：q=IAt

电流的平均值为7=^-

K-rr

平均感应电动势为E=笔=BLlat2

4t

联立以上式子解得：q=3C。

答：（l）3s末，金属棒MN受到的安培力的大小为6N；

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(2)撤去水平外力作用后，电阻R上产生的热量为1.6/；

(3)棒在匀加速过程中，通过电阻R的电荷量为3C。

12.【解析】(1)根据牛顿第二定律：对滑块有：iimg=mar,

对小车有：=Ma2,

当滑块相对小车静止时，两者速度相等，即％—的1=a23

由以上各式解得t=1s,此时小车的速度为以=d2t=4m/s；

(2)滑块的位移Xi=9一如t2,

小车的位移%2=京2t2

两者共速时，滑块离小车右端乙2=L-(X1-x2)=lm；

(3)若滑块恰能通过最高点，设滑至最高点的速度为1^则：=

-1-1