2024-2025学年河北省唐山市高三（上）期末物理试卷（含解析）

2024-2025学年河北省唐山市高三（上）期末物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.经过次衰变和次衰变后变成一种稳定的元素。这种元素的质量数和原子序数分别是( )
A. ， B. ， C. ， D. ，
2.地球的公转轨道近似为圆，哈雷彗星的运行轨道则是一个非常扁的椭圆，如图所示。天文学家哈雷成功预言了哈雷彗星的回归，在近日点哈雷彗星与太阳的间距和日、地间距可认为相等。则下列说法正确的是( )
A. 在近日点时哈雷彗星运行速度小于地球运行速度
B. 在近日点时哈雷彗星运行速度大于地球运行速度
C. 在近日点时哈雷彗星运行加速度大于地球运行加速度
D. 在近日点时哈雷彗星运行加速度小于地球运行加速度
3.如图所示，两波源分别位于和处，产生沿轴正方向和负方向传播的两列简谐横波。两列简谐波的波速均为。时刻，两列波刚好传到、处。若两波源一直振动，下列说法正确的是( )
A. 沿轴正向传播的简谐波周期为
B. 两列波相遇后会发生干涉现象
C. 时，处的质点位移为
D. 时，处的质点振动方向向上
4.空间存在垂直纸面向外的匀强磁场未画出，、、、、为磁场中的五个点，，为中点，平行于，如图所示。一束带正电的同种粒子垂直由点沿纸面向上射入磁场，各粒子速度大小不同，经过一段时间后第一次到达虚线位置。用、、、分别表示第一次到达、、、四点的粒子所经历的时间，下列说法正确的是( )
A. B.
C. D.
5.甲、乙同学在操场上做游戏。游戏前，甲同学位于直线上的点，乙同学位于点，、两点连线与直线的夹角为。游戏开始时甲、乙两同学同时开始做匀速直线运动，速度大小分别为和，甲同学沿运动，乙同学速度方向任意。若甲、乙两同学在直线上相遇且经历时间最短，则乙同学速度方向与直线夹角约为( )
A. B.
C. D.
6.如图所示，某同学在乒乓球台前练习发球。第一次发球时，该同学将乒乓球从点垂直球网以速度水平击出，乒乓球在球台上第一个落点为点第二次练习时将乒乓球从点垂直球网以速度水平击出，乒乓球在球台上第三个落点为点。已知乒乓球与球台碰撞时没有机械能损失，水平方向速度保持不变，竖直方向速度反向，乒乓球在运动过程中与球网没有接触。则两次发球的速度和的比值为( )
A. B. C. D.
7.如图，理想变压器的原、副线圈匝数比为，在副线圈两端连接发光二极管，当正向电压大于时二极管才能发光，反向电压时二极管不发光。不发光的时间间隔小于时，人眼无法区分，感觉发光是连续的。现将一峰值为的正弦交流电接入原线圈，人眼刚好感觉发光是连续的，则此正弦交流电的频率约为( )
A. B. C. D.
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.一定质量的理想气体由状态变为状态的图像如图所示，已知气体在状态时的压强是。根据上述信息，下列说法正确的是( )
A. 气体在状态时的温度是
B. 气体在状态时的压强是
C. 气体由状态到状态的过程中从外界吸收热量
D. 气体由状态到状态的过程中向外界放出热量
9.如图，一电阻不计的形导轨固定在水平面上，匀强磁场垂直导轨平面竖直向上，一粗细均匀的光滑金属杆垂直放在导轨上，始终与导轨接触良好。现使金属杆以初速度向右运动，在轨道上滑行的最大距离为，金属杆始终与导轨垂直。若改变金属杆的初速度、横截面积和形导轨的宽度时，仍能保证金属杆滑行的最大距离为的是( )
A. 保持不变，增大，增大 B. 保持不变，增大，增大
C. 保持不变，不变，增大 D. 保持不变，不变，增大
10.梯子是生产、生活中常用的登高工具。将梯子靠在光滑的竖直墙壁上，爬梯子的人可视为质点，梯子的重心位于其几何中心，如图所示。梯子与地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，某时刻人正好位于梯子的重心处静止不动，梯子与竖直墙壁之间的夹角为。已知，。下列说法正确的是( )
A. 地面对梯子的支持力等于人与梯子的重力之和
B. 梯子与地面的动摩擦因数
C. 人缓慢向上爬行，梯子与地面可能发生相对滑动
D. 人缓慢向下爬行，梯子与地面可能发生相对滑动
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.为探究两钢球碰撞过程中系统动量与机械能是否守恒，设计实验如下，如图所示，一截面为圆弧的长凹槽固定于水平桌面上，凹槽左侧放置质量为的铝球，右侧放置质量为的钢球，球通过轻绳悬挂于点，两球直径均为远小于细绳长度，球心与光电门光源等高。开始时，、两球均静止，球与凹槽接触但无挤压。使球以某一初速度向右运动，经过光电门后，与球发生正碰。碰后球反向弹回，再次经过光电门，从凹槽左端离开，光电门记录的两次挡光时间分别为、球向右摆动，测得细绳长，最大摆角为。
若两球碰撞过程中系统动量守恒，则应满足的关系式为_______用题中所给字母表示；
若两球碰撞过程中系统动量、机械能都守恒，则应满足的关系式为_______用、、、表示；
反复实验发现：碰后的系统机械能比碰前的少一些，原因是_______；若发现碰后的系统动量比碰前的多一些，原因是_______。
A.测量钢球的摆角偏大
B.圆弧凹槽存在摩擦
C.两钢球碰撞过程中发生的形变没能完全恢复
12.某位同学家里装修，购买了盘铝线，每盘标注长为、横截面积为，该同学为了检测铝线的横截面积和长度是否与标注一样，准备了如下器材：
滑动变阻器；
电阻箱和最大阻值均为
定值电阻
灵敏电流表；
电池组电动势约；
开关和，导线若干。
该同学的检测过程如下：
通过资料查询到铝的电阻率为；
选择铝线不同位置剥去绝缘皮后，使用螺旋测微器测量铝线直径。某次测量读数如图所示，则铝线的直径为_________；
将盘铝线串联，按图所示连接电路，表示铝线的总电阻；
闭合开关前，滑动变阻器的滑片应滑到_________填“左”或“右”端；
闭合开关及，调节电阻箱和，当和的阻值分别为和时，电流表的示数恰好为零，值的表达式为_________用、、表示；用该同学按测得的铝线直径计算，发现铝线粗细符合其标注规格。按标注规格计算，每盘铝线实际长度为_________保留一位小数。
四、计算题：本大题共3小题，共42分。
13.如图，一个储油桶的底面直径与高均为。当桶内没油时，从某点恰好能看到桶侧面的点，当桶中装满油时，仍沿方向看去，恰好看到桶底边缘的点，已知、两点相距，光在真空中传播的速度为，不考虑桶壁的反射，求：
油的折射率；
点发出的光在油中传播的最长时间。
14.如图为真空中平面直角坐标系，轴右侧存在沿轴正向的匀强电场图中未画出和垂直平面向外的匀强磁场，轴左侧存在沿轴正向的匀强电场，第二象限内还存在垂直平面向里的匀强磁场。一带电微粒从轴上的点飞入第二象限，恰好做直线运动，到达轴的点后做匀速圆周运动，到达轴上的点图中未画出，最终从点恰能回到点，已知，重力加速度为。求：
微粒从点飞入时的速度；
与的比值。
15.如图所示，质量为的物体静止在水平地面上，水平放置的轻质弹簧左端固定在竖直墙壁上，右端与连接，弹簧恰好处于原长。质量为的物体沿水平地面向左运动，以速度与发生碰撞，碰后瞬间二者获得共同速度但不粘连。、向左运动距离为时弹簧被压缩到最短。已知弹簧的劲度系数，、与地面的动摩擦因数均为，重力加速度取，弹簧弹性势能与形变量的关系为。求：
、碰撞前的速度；
、分离时的速度；
某同学猜测物体最终会停在弹簧原长处，请通过计算论证该同学的猜测。
答案解析
1.
【解析】设衰变后的元素为，质量数为，核电荷数为衰变方程为
则质量数
解得
核电荷数
解得
故选A。
2.
【解析】在近日点，哈雷彗星与太阳的间距和日、地间距相等，地球做匀速圆周运动，而哈雷彗星此时做离心运动，说明其运动速度更大，故A错误，B正确
根据，可得，在近日点时，两者和太阳的距离相等，则加速度相等，故CD错误。
3.
【解析】A.沿轴正向传播的简谐波波长为
周期为
故A错误；
B.沿轴负向传播的简谐波波长
周期为
两列波周期和频率不同，相遇后不会发生干涉现象，故B错误；
C.时，简谐波传播距离
沿轴正向传播的简谐波在处的质点位移为
沿轴正向传播的简谐波在处的质点位移为
处的质点实际位移为，故C正确；
D.时，沿轴正向传播的简谐波在处的质点的速度为，沿轴负向传播的简谐波在处的质点的速度最大且由平衡位置向下运动，故时，处的质点振动方向向下，故D错误。
故选C。
4.
【解析】粒子通过、、、各点的轨迹如图：
；
由几何关系可知：从到，粒子运动轨迹对应的圆心角为；
从到和到，粒子运动轨迹对应的圆心角小于，且相等；
到，粒子运动轨迹对应的圆心角最小；
带电粒子垂直进入匀强磁场后做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，即，则；
运动周期，周期与速度无关，是粒子从点沿纸面向上射入磁场，运动轨迹对应的圆心角越大，运动时间越长；
所以；
故B正确，ACD错误。
5.
【解析】设乙同学速度方向与直线夹角，点到距离为，垂直方向，有
沿方向
代入数据可得
故乙同学速度方向与直线夹角约为。
故选C。
6.
【解析】根据对称性可知，乒乓球反弹后上升高度与点等高，根据可逆思维可知，两次过程中乒乓球运动时间之比：：，而两次水平方向分速度不变，且水平均做匀速直线运动，由可知，相同，则两次发球速度：：，故D正确。
7.
【解析】根据，得副线圈两端电压的峰值为，当正向电压大于时二极管才能发光，正向电压小于或反向电压时二极管不发光，在一个正弦周期内，不发光的时间间隔为：，解得：，，故选C
8.
【解析】从到过程中，气体的体积与热力学温度成正比，所以气体发生等压变化，压强保持不变，即
根据盖吕萨克定律
代入数据解得
故A正确，B错误；
从状态到状态的过程中，压强不变，温度升高，内能变大，体积变大，气体对外做功，根据热力学第一定律
可知气体从外界吸收热量，故C正确，D错误。
故选AC。
9.
【解析】设金属棒材料密度为 ，质量金属棒的质量为
设金属棒的电阻率为 ，则金属棒的电阻为
金属杆速度由初速度 减小到，根据动量定理可得
又
则有
联立可得
由此可知，材料不变，磁场不变，最大距离只与 有关。
故选CD。
10.
【解析】A.选取人和梯子整体分析，做出受力分析图如下
根据平衡可知地面对梯子的支持力等于人与梯子的重力之和，墙壁向左的弹力等于地面的摩擦力，故A正确；
B.选取点为支点，根据杠杆的平衡条件
其中为的中点，则可得
则
故B正确；
人缓慢向上爬行，则重心上移，式中变大，则变大，若大于地面的最大静摩擦力，梯子与地面会发生相对滑动，故C正确，D错误。
故选ABC。
11.


【解析】由题意，若两球碰撞过程中系统动量守恒，有
其中
可得应满足的关系式为
若两球碰撞过程中系统动量、机械能都守恒
可得
代入 和 ，可得
若碰后的系统机械能比碰前的少一些。
A.测量钢球的摆角偏大，碰后速度偏大，碰后机械能偏大，故A不正确；
B.圆弧凹槽存在摩擦，球碰后速度偏小，机械能变小，故B正确；
C.碰撞过程中发生的形变没能完全恢复，系统有机械能损失，故C正确；
故选BC。
若发现碰后的系统动量比碰前的多一些。
A.测量钢球的摆角偏大，碰后速度偏大，碰后动量偏大，故A正确；
B.圆弧凹槽存在摩擦，碰前动量偏小，有可能碰后动量偏大，故B正确；
C.碰撞过程中发生的形变没能完全恢复，不影响动量守恒，故C错误。
故选AB。
12. 右
【解析】螺旋测微器的读数为
为保证电路安全，闭合开关前，滑动变阻器的阻值应该调节到最大，故滑片滑到右端。
电流表示数为零时，表明达到了电桥平衡，此时有
解得
根据电阻定律
代入数据解得
13.光路图如图所示
由光的折射定律可知
解得折射率
设从点发出的光在油中运动的最大位移为，则
光在油中的传播速度为，则
光在油中传播的最长时间为，则
代入数据解得

【解析】详细解答和解析过程见答案
14.微粒在第二象限内做直线运动，取速度大小为，重力与电场力均为恒力，洛伦兹力也应该为恒力，速度大小不变，微粒在一四象限运动时，电场力向上，与重力平衡，洛伦兹力充当向心力，微粒做匀速圆周运动，速度大小也不变，在第三象限内运动时，只受电场力和重力，合力沿方向，且与轴正方向夹角为，取长度为，则
解得微粒从点飞入的速度为
如图所示
对微粒受力分析，有
在一四象限内运动时，取半径为，有
根据洛伦兹力提供向心力有
解得

【解析】详细解答和解析过程见答案
15.与碰撞过程动量守恒
向左压缩弹簧，第一次到达最左端，根据能量守恒
解得
弹簧回到原长过程，根据能量守恒
解得、分离时，的速度
第一次到达最右端，根据能量守恒
解得
第二次到达最左端，根据能量守恒
解得
第二次到达最右端，根据能量守恒
解得
第三次到达最左端，根据能量守恒
解得
第三次到达最右端，根据能量守恒
解得
第四次到达最左端，根据能量守恒
解得
停止运动，最终停在弹簧原长处。

【解析】详细解答和解析过程见答案
第1页，共1页