河北省唐山市2024-2025学年高三上学期11月期中考试物理试卷（含解析）

唐山2024—2025学年高三年级上学期期中考试
物理试题
时间：75分钟 总分：100分
一、选择题（1-7题为单选，每题4分；8-11题为多选，每题5分，漏选3分，错选不得分）
1.在与纸面平行的匀强电场中，建立如图甲所示的直角坐标系，、、、是该坐标系中的4个点，已知、、；现有一电子以某一初速度从点沿方向射入，则图乙中区域内，能大致反映电子运动轨迹的是（ ）
甲 乙
A.① B.② C.③ D.④
2.如图所示，两足够长的通电直导线、（垂直纸面）关于粗糙程度均匀的水平面对称分布，、连线与水平面交点为，、通以大小相等、方向相反的恒定电流。一带正电的绝缘物块从点以某一初速度向右运动，恰好运动到点。下列说法正确的是（ ）
A.从到，磁感应强度逐渐减小 B.从到，磁感应强度先增大后减小
C.从到，物块做匀减速直线运动 D.从到，物块做加速度逐渐增大的减速运动
3.一定质量理想气体的状态变化如图所示，该图由4段圆弧组成，表示该气体从状态依次经状态、、，最终回到状态的状态变化过程，则下列说法正确的是（ ）
A.从状态到状态，气体做功为零
B.从状态到状态是等温变化
C.从状态到状态，气体内能减小
D.从状态经、、回到状态，气体放出热量
4.如图所示，匀强磁场中有两个相同的弹簧测力计，测力计下方竖直悬挂一副边长为，粗细均匀的均质金属等边三角形，将三条边分别记为、、。在的左右端点、连上导线，并通入由到的恒定电流，此时边中电流大小为，两弹簧测力计的示数均为。仅将电流反向，两弹簧测力计的示数均为。电流产生的磁场忽略不计，下列说法正确的是（ ）
A.三条边、、中电流大小相等 B.两次弹簧测力计示数
C.金属等边三角形的总质量 D.匀强磁场的磁感应强度
5.如图所示，一半径为的光滑圆环处于竖直平面内，圆环上套有质量为的小球，一原长为的轻质弹簧一端系于球上，另一端固定于圆环最低点。当圆环绕过圆心的竖直轴转动时，小球相对圆环静止在点，，已知弹簧的劲度系数重力加速度为，则圆环转动的角速度大小为（ ）
A. B. C. D.
6.中国象棋是起源于中国的一种棋，属于二人对抗性游戏的一种，在中国有着悠久的历史。由于用具简单，趣味性强，成为流行极为广泛的棋艺活动。如图所示，3颗完全相同的象棋棋子整齐叠放在水平面上，第3颗棋子最左端与水平面上的点重合，所有接触面间的动摩擦因数均相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现用一直尺快速水平向右将中间棋子击出，稳定后，1和3棋子的位置情况可能是（ ）
A. B.
C. D.
7.直角坐标系的轴为两种均匀介质Ⅰ、Ⅱ的分界线。位于处的波源因为振动分别在Ⅰ、Ⅱ介质中产生机械波、。某时刻只画出了介于和之间的波形图，已知此时刻波刚好传到处，下列说法正确的是（ ）
A.波源的起振方向沿轴正方向
B.此时刻波也刚好传到
C.质点在四分之一周期内运动的路程一定为（为振幅）
D.平衡位置距处的两质点、中，质点先到达最大位移处
8.平面直角坐标系中，分别在、、、四点各固定一个正点电荷，坐标原点处的电场强度恰好为零。则（ ）
A.位于、两处的电荷电量之比为9:1
B.位于、两处的电荷电量之比为1:4
C.正点电荷由坐标原点向点运动过程中，位于点的电荷对做负功
D.正点电荷由坐标原点向点移动过程中，位于点的电荷对做负功
9.2024年7月19日，我国成功发射高分十一号05卫星。如图，高分十一号05卫星和另一颗卫星分别沿圆轨道和椭圆轨道绕地球运行，圆轨道半径为，椭圆轨道的近地点和远地点间的距离为，两轨道位于同一平面内且点为两轨道的一个交点，某时刻两卫星和地球在同一条直线上，线速度方向如图，只考虑地球对卫星的引力，下列说法正确的是（ ）
A.在图示位置，高分十一号05卫星的加速度大小小于卫星的加速度大小
B.在图示位置，两卫星的线速度大小关系为
C.从图示位置开始，卫星先运动到点
D.高分十一号05卫星的线速度大小始终大于卫星的线速度大小
10.从地面上以一定初速度竖直向上抛出一质量为的小球，其动能随时间的变化如图。已知小球受到的空气阻力与速率成正比。小球落地时的动能为，且落地前小球已经做匀速运动。重力加速度为，则小球在整个运动过程中（ ）
A.球上升阶段阻力的冲量大于下落阶段阻力的冲量
B.从最高点下降落回到地面所用时间小于
C.最大的加速度为
D.小球上升的最大高度为
二、实验题（本部分共两小题，16分；每空2分）
11.某实验小组通过末端水平的斜槽探究“平抛运动的规律”，已知斜槽末端的切线保持水平，小球每次都从斜槽轨道上的同一位置无初速释放，在坐标纸上记录了小球经过、、、四个位置时留下的点迹，其中点的位置未标出，如图所示。已知由运动到、由运动到、由运动到的时间均相等，坐标纸上每个正方形小方格的边长均为，重力加速度为，则（用所给物理量的符号表示）：
（1）请根据平拖运动的规律，在坐标纸上标注出小球落点的位置__________（可用空心圆圈表示小球）；
（2）由以上信息可知，小球自斜槽末端飞出时的速度大小__________；
（3）小球自斜槽末端飞出到经过点的运动时间__________。
12.某实验小组测定水果电池的电动势和内阻，所用的器材有：
水果电池：电动势约为； 电流表：量程，内阻约为几欧；
电压表：量程，内阻； 滑动变阻器：最大阻值；
电阻箱：最大阻值； 开关，导线若干。
图1 图2
（1）该实验小组设计了如图1所示的电路，实验中无论怎样移动滑动变阻器的滑片，发现电流表的示数及变化均很小，且电压表的示数变化很小，分析其原因是__________。
（2）该实验小组经过分析设计了如图2所示的电路，实验步骤如下：
第一步：闭合开关，多次调节电阻箱，记下电压表的示数和电阻箱相应的阻值，并计算出对立的与的值。
第二步：以为纵坐标，为横坐标，作出图线（用直线拟合）。
第三步：求出直线的斜率和在纵轴上的截距。
图3
请回答下列问题：
ⅰ.实验得到的部分数据如下表所示，其中当电阻箱的电阻时电压表的示数如图3所示。
读出数据，完成下表。答：①__________，②__________。
9000 6000 5000 4000 3000 2000
1.11 1.67 2.00 2.50 3.33 5.00
UN 0.530 0.500 0.480 0.460 0.430 ①
1.9 2.0 2.1 2.2 2.3 ②
ⅱ.若根据图线求得直线的斜率，截距，则该水果电池的电动势__________，内阻__________。（结果保留一位小数）
三、解答题（13题8分，14题14分，15题16分）
13.（8分）如图为空气中两个完全相同的透明半球体介质，半径均为，底面水平平行错开放置且竖直间距为，其折射率未知。一束单色光与竖直方向成30°角沿半球体甲的半径射入，射出后恰好射向另一半球体乙底面的圆心处，并从半球体乙射出；当该单色光与竖直方向成45°角同样沿半球体甲的半径射入时，光线恰好未从半球体甲的底面射出。，，求：
（1）该介质的折射率；
（2）两半球体球心错开的水平距离。
14.（14分）如图，相距的两平台位于同一水平面内，二者之间用传送带相接。传送带向右匀速运动，其速度的大小可以由驱动系统根据需要设定。质量的载物箱（可视为质点），以初速度自左侧平台滑上传送带。载物箱与传送带间的动摩擦因数，重力加速度取。
（1）若，求载物箱通过传送带所需的时间；
（2）若，载物箱滑上传送带后，传送带速度突然变为零。求载物箱从左侧平台向右侧平台运动的过程中，传送带对它的冲量。
15.（16分）在弗兰克·赫兹实验中，电子碰撞原子，原子吸收电子的动能从低能级跃迁到高能级。假设改用质子碰撞氢原子来实现氢原子的能级跃迁，实验装置如图1所示。紧靠电极的点处的质子经电压为的电极加速后，进入两金属网电极和之间的等势区。在区质子与静止的氢原子发生碰撞，氢原子吸收能量由基态跃迁到激发态。质子在碰撞后继续运动进入减速区，若质子能够到达电极，则在电流表上可以观测到电流脉冲。已知质子质量与氢原子质量均为，质子的电荷量为，氢原子能级图如图2所示，忽略质子在点时的初速度，质子和氢原子只发生一次正碰。
图1 图2
（1）求质子到达电极时的速度；
（2）假定质子和氢原子碰撞时，质子初动能的被氢原子吸收用于能级跃迁。要出现电流脉冲，求间电压与应满足的关系式；
（3）要使碰撞后氢原子从基态跃迁到第一激发态，求的最小值。
唐山2024—2025学年高三年级上学期
期中考试
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B C D C C A D BC BC CD
2. C【详解】AB.根据安培定则可得，两导线在之间磁场如图
根据平行四边形定则，将两磁场合成可知，合磁场方向水平向左，且由到两导线磁场增大且与水平夹角变小，则合磁场沿水平向左增大.故A、B错误；
CD.由于之间磁场方向水平向左，与物块的运动方向共线，所以物块不受洛伦兹力，物块在运动过程中受到恒定不变的摩擦力，根据牛顿第二定律，物块做匀减速直线运动.故C正确，D错误.
故选C.
3. D【详解】A.根据图像可知，从状态到状态，气体的体积增大，气体对外界做功，从状态到状态，气体的体积减小，外界对气体做功，由于的状态到状态的压强都小于从状态到状态的压强，可知从状态到状态，外界对气体做功，故A错误；
B.根据玻意耳定律有
可知，等温变化的图像为双曲线，不是圆弧，因此从状态到状态不是等温变化，故B错误；
C.从状态到状态，气体体积增大，气体对外做功，根据理想气体状态方程有
初末状态压强相等，体积增大，则温度增大，气体内能增大，故C错误；
D.从状态经、、回到状态，气体温度不变，内能不变，由于图像与横轴所围几何图形的面积表示功，从状态到状态，气体对外做功，从状态到状态，外界对气体做功，根据图像可知，从状态经、、回到状态，全程是外界对气体做功。根据热力学第一定律可知，气体放出热量，故D正确。故选D.
4. C【详解】A.由题知，与串联后再与并联，电压相等，的电阻为的电阻的两倍，此时边中电流大小为，故中的电流为，故A错误；
BCD.电流反向前，根据左手定则，可知边的安培力方向竖直向上，边的安培力方向竖直向上，边的安培力大小为
边的安培力大小为
对金属等边三角形受力分析，可得
解得
电流反向后，根据左手定则，可知边的安培力方向竖直向下，边的安培力方向竖直向下，边的安培力大小为
边的安培力大小为
对金属等边三角形受力分析，可得.
解得
由上分析可得，，
解得，
故BD错误，C正确.
故选C.
6. A【详解】设每颗棋子质量为，根据题意三颗相同象棋子竖直叠放，所有接触面间的动摩擦因数均相同。设1、2两个棋子间最大静摩擦力为，则2、3棋子间最大静摩擦力为，第三颗棋子与水平面间最大静摩擦力为，中间棋子被击出，中间棋子对第1颗棋子有向右滑动摩擦力，则第1颗棋子有向右的加速度，即向右有位移，后落在第3颗棋子上，在摩擦力作用下静止在第3颗棋子上，第3颗棋子仍受力平衡，第3颗棋子位移是零，可知稳定后，棋子的位置情况可能是A.
故选A.
10. CD【详解】A.由题意可得，阻力与速率的关系为
故阻力的冲量大小为
因为上升过程和下降过程位移大小相同，则上升和下降过程阻力的冲量大小相等，故A错误；
B.由于机械能损失，上升过程中的平均速度大于下降过程中的平均速度，上升过程与下降过程的位移大小相等，故小球在运动的全过程，上升的时间小于下降的时间，故B错误；
C.设小球的初速度为，满足
而小球的末速度为，有
小球刚抛出时阻力最大，其加速度最大，有
当小球向下匀速时，有
联立解得，故C正确；
D.上升时加速度为，由牛顿第二定律得
解得
取极短时间，速度变化，有
又
上升全程
则
设小球的初速度为，满足
而小球的末速度为。有
联立可得
11.（1）
（2） （3）
12. 0.370 2.7 0.6
13.（1） （2）
【详解】（1）当入射角为45°时，光线恰好未从半球体甲的底面射出，说明此时光线恰好发生全反射现象。临界角为。由，得
（2）以入射角30°沿半球体甲的半径射入，在半球甲底面发生折射现象。设此时入射角为，折射角为，由题意知，根据折射定律.有
得
由几何关系，两半球体球心错开的水平距离为
14.（1）；（2）0 ，方向竖直向上
【详解】（1）传送带的速度为时，载物箱在传送带上先做匀减速运动，
设其加速度为，由牛顿第二定律有：①
设载物箱滑上传送带后匀减速运动的距离为，
由运动学公式有②
联立①②式，代入题给数据得；③
因此，载物箱在到达右侧平台前，速度先减小至，然后开始做匀速运动，
设载物箱从滑上传送带到离开传送带所用的时间为、做匀减速运动所用的时间为，
由运动学公式有④
⑤
联立①③④⑤式并代入题给数据有；⑥
（2）当载物箱滑上传送带后一直做匀减速运动时，到达右侧平台时的速度最小，设为，当载物箱滑上传送带后一直做匀加速运动时，到达右侧平台时的速度最大，设为，由动能定理有
⑦
⑧
由⑦⑧式并代入题给条件得
，⑨
（3）传送带的速度为时，由于，载物箱先做匀加速运动，加速度大小仍，
设载物箱做匀加速运动通过的距离为，所用时间为，由运动学公式有
⑩

联立①⑩ 式并代入题给数据得
，
因此载物箱加速运动、向右运动时，达到与传送带相同的速度。
此后载物箱与传送带共同匀速运动的时间后，传送带突然停止，
设载物箱匀速运动通过的距离为有
由① 式可知
即载物箱运动到右侧平台时速度大于零，设为，由运动学公式有，

则
减速运动时间
设载物箱通过传送带的过程中，传送带在水平方向上和竖直方向上
对它的冲量分别为、。由动量定理有
，方向竖直向上
则在整个过程中，传送带给载物箱的冲量
，方向竖直向上
15.（1）；（2）；（3）
【详解】（1）根据动能定理
解得质子到达电极时的速度
（2）质子和氢原子碰撞，设碰后质子速度为，氢原子速度为。
动量守恒
能量守恒
解得，
在减速区
联立解得：
（3）要使碰撞后氢原子从基态跃迁到第一激发态。
则需要能量最小为
碰撞过程，
分析可知，当时，损失机械能最大，被吸收的最大，
此时
解得