河南省三门峡市2024-2025学年高三（上）期末物理试卷（含解析）

河南省三门峡市2024-2025学年高三（上）期末物理试卷
一、单选题：本大题共8小题，共34分。
1.某研究小组利用所学物理知识，研究篮球鞋的防滑性能。同学将球鞋置于斜面上，逐渐增大斜面与水平面之间夹角，当夹角等于时，篮球鞋恰好开始滑动，设篮球鞋滑动摩擦力等于其最大静摩擦力，下列说法正确的是( )
A. 需测量篮球鞋质量后，才能求得篮球鞋与斜面间动摩擦因数
B. 鞋子与斜面间动摩擦因数为
C. 人穿上鞋子踩在相同材料板上时，压力增大，动摩擦因数也会变大
D. 篮球鞋开始滑动前，摩擦力随夹角增大而变大
2.每逢节日舞台上曼妙的舞姿让人赏心悦目，配合着悠扬的音乐展示着当前人民的精神文明生活的富足，如图所示。某次舞蹈收尾的高难度动作中由甲、乙两人托起丙同时丙做旋转运动组合成“奔腾与展望”寓意，赢得满堂掌声。下列关于动作解析说明正确的是( )
A. 正在表演的三位舞蹈演员，台下的观众可以将她们视为质点
B. “奔腾与展望”组合中的三人均不受摩擦力作用
C. 若三人的质量均为，则甲受地面的支持力大小为
D. 若将三人组合动作移至我国的空间站内表演，则甲对丙的作用力大小为
3.电子显微镜通过“静电透镜”实现对电子会聚或发散使微小物体成像。电子枪发射的电子仅在电场力作用下的运动轨迹如图中实线所示，、、是轨迹上的三点，虚线为电子透镜电场中的等差等势面，下列说法正确的是( )
A. 电子在点时受到的电场力方向垂直于等势面斜向上
B. 电子在点的加速度比在点的加速度大
C. 点的电势小于点的电势
D. 电子在点的速度比在点的速度大
4.如图所示，一颗在某中地圆轨道上运行的质量为的卫星，通过、两位置的变轨，经椭圆转移轨道进入近地圆轨道运行，然后调整好姿态再伺机进入大气层，返回地面。已知近地圆轨道的半径可认为等于地球半径，中地圆轨道与近地圆轨道共平面且轨道半径为地球半径的倍，地球半径为，地球表面的重力加速度为，下列说法中正确的是( )
A. 卫星在、两点处需要加速才能实现题设条件中的变轨
B. 该卫星在近地圆轨道上运行的动能为
C. 该卫星在中地圆轨道上运行的速度
D. 该卫星在转移轨道上从点运行至点、与地心在同一直线上所需的时间
5.将一支圆珠笔的按压式小帽朝下按在桌面上，放手后笔会向上弹起一定高度。某次实验中测得圆珠笔弹起的最大高度为，重力加速度为，不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 弹簧恢复原长的过程，圆珠笔所受合力的冲量为零
B. 圆珠笔离开桌面瞬间的初速度大小为
C. 弹簧恢复原长时，圆珠笔的动量最大
D. 上升过程中，圆珠笔含弹簧的机械能守恒
6.相同的电灯，和自感系数较大的电感线圈接入如图甲所示的电路中，电源电动势为，内阻不计。闭合开关，待电路稳定后开始计时，时刻断开开关，时刻整个电路的电流均为零。时刻前后通过电灯的电流时间图像如图乙所示，用和分别表示开关断开瞬间前后通过电灯的电流大小。下列说法正确的是( )
A. 电感线圈的直流电阻可忽略不计
B. 断开开关后，电灯，电流大小始终相等
C. 断开开关后，流过电灯的电流方向向左
D. 线圈的自感系数是由线圈本身决定的，与是否有铁芯无关
7.某同学研究远距离输电的电路如图所示，、端接入电压为的交流电源，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，且两变压器的匝数比。已知、的阻值均为，的阻值为，电阻、消耗的功率相同，电表均为理想交流电表，下列说法正确的是( )
A. 升压变压器的匝数比 B. 电压表的示数为
C. 电流表的示数为 D. 若断路，电流表示数将增大
8.一倾角为的绝缘光滑斜面处在与斜面平行的匀强磁场中，磁感应强度大小为。质量为，电荷量为的小球，以初速度从点沿边水平射入磁场。已知斜面的高度为且足够宽，小球始终未脱离斜面。则下列说法正确的是( )
A. 小球在斜面上做变加速曲线运动
B. 小球到达底边的时间为
C. 小球到达底边的动能为
D. 匀强磁场磁感应强度的取值范围
二、多选题：本大题共2小题，共12分。
9.当上、下抖动长长的轻绳时，轻绳则呈正弦波形状。如图甲，是某轻绳产生的横波在介质中沿轴传播，在时的波形图，图乙为横坐标在处点的振动图像。则下列说法中正确的是( )
A. 该波向左传播，波速为
B. 再经过质点通过的路程为
C. 质点比质点先到达波峰
D. 人若加快抖动轻绳，两个相邻波峰之间的距离变小
10.如图所示，用金属制作的曲线导轨与水平导轨平滑连接，水平导轨固定于竖直向上的匀强磁场中，窄轨的间距为，宽轨的间距为，两根完全相同的导体棒和，其中垂直于导轨静止放置并与导轨接触良好，两导体棒的长度均为现将金属棒自曲线导轨上高度处静止释放，到达水平轨道立即进入磁场区域，已知导体棒在到达宽窄导轨的连接处之前就已经匀速运动，经过足够长的时间，两根导体棒都在宽轨上匀速运动，运动过程中两导体棒未发生碰撞，不考虑导体棒经过宽窄导轨的连接处时速度的变化，不计一切摩擦．下列说法中正确的是( )
A. 导体棒第一次匀速运动的速率为
B. 导体棒前后两次匀速运动的速率之比为
C. 导体棒宽轨上运动的过程中，通过回路的电荷量为
D. 导体棒分别在窄轨上和宽轨上运动的过程中，回路中产生的焦耳热之比为
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11.用如图甲所示的装置探究影响向心力大小的因素。已知小球在槽中、、位置做圆周运动的轨迹半径之比为：：，变速塔轮自上而下按如图乙所示三种方式进行组合，每层半径之比由上至下分别为：、：和：．
在探究向心力大小与半径的关系时，为了控制角速度相同需要将传动皮带调至第_____填“一”“二”或“三”层塔轮，然后将两个质量相等的钢球分别放在_____填“和”“和”或“和”位置，匀速转动手柄，左侧标尺露出格，右侧标尺露出格，则左右两球所受向心力大小之比为_____；
在探究向心力大小与角速度的关系时，若将传动皮带调至图乙中的第三层，转动手柄，则左右两小球的角速度之比为_____。为了更精确探究向心力大小与角速度的关系，采用接有传感器的自制向心力实验仪进行实验，测得多组数据经拟合后得到图像如图丙所示，由此可得的实验结论是______。
12.某同学设计了如图甲所示的电路，用来测量水果电池的电动势和内阻，以及一未知电阻的阻值，图中电流表内阻极小，可忽略。实验过程如下：
断开开关闭合开关改变电阻箱阻值，记录不同阻值对应的电流表示数；
将开关都闭合，改变电阻箱阻值，再记录不同阻值对应的电流表示数；
根据步骤、记录的数据，作出对应的的图线，如图乙所示，、两条倾斜直线的纵截距均为，斜率分别为
根据以上实验步骤及数据，回答下列问题：
根据步骤中记录的数据，作出的图线是图乙中的_______填“”、“”；
根据图乙中图线的斜率和截距，可以表示出电源电动势_______，电源内阻________，电阻__________ 用和表示
若电流表内阻较大不可忽略，图线、的截距__________选填“相同”、“不同”，内阻测量值__________选填“偏大”、 “偏小”、 “不变”。
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.旅游旺季，我省多地迎来大量游客。一名游客拉着行李箱在水平地面行走行李箱的运动可看成在地面上滑行，行李箱的质量为，取重力加速度，，。
若该游客用如图甲所示的力拉行李箱匀速行走，拉力大小为，求行李箱与水平地面间的动摩擦因数；
若行李箱拉杆器件损坏，该游客停下来，改用如图乙所示的力推行李箱匀加速追赶前方的朋友，内跑了才追上，求该推力的大小。
14.如图所示，水平传送带以的速度做逆时针运动，传送带左端与水平地面平滑连接，传送带右端与一固定的四分之一光滑圆弧轨道相切，物块从圆弧轨道最高点由静止下滑后滑过传送带，与静止在水平地面右端的物块发生弹性碰撞。已知物块的质量，物块的质量，两物块均可视为质点，圆弧轨道半径，传送带左、右两端的距离，物块与传送带和水平地面间的动摩擦因数均为，物块与水平地面间的动摩擦因数，重力加速度，碰撞时间极短。求：
物块滑到圆弧轨道最低点时对轨道的压力大小；
物块第一次与物块碰撞后瞬间，物块的速度大小。
15.如图所示，正方形区域的边长为，右侧边处装有弹性挡板，粒子碰到弹性挡板时，垂直于挡板的速度反向但大小不变，平行于挡板的速度不变。其他三边无阻挡，粒子能自由离开。一粒子从点沿方向以初速度进入矩形区域。如图，当矩形内部为磁感应强度为的匀强磁场时，粒子能击中中点处；如图，当矩形区域内换成竖直向上的匀强电场时，粒子也能击中中点处。不计粒子重力。求：
粒子的电性及比荷；
匀强电场的电场强度；
求区域内存在磁场和电场这两种情况下粒子离开矩形区域的位置之间的距离。
答案和解析
1.【答案】
【解析设鞋子与斜面间动摩擦因数为，当篮球鞋恰好开始下滑时，对篮球鞋，由平衡条件：，解得：，与篮球鞋的质量无关，故AB错误；
C.动摩擦因数取决于材料表面的粗糙程度，与压力大小无关，故C错误；
D.篮球鞋开始滑动前，对篮球鞋，由平衡条件知，摩擦力大小为，可见摩擦力随夹角的增大而变大，故D正确。
故选D。
2.【答案】
【解析】A.舞蹈演员做不同舞蹈动作，吸引观众眼球，舞蹈演员的形态影响视觉效果，故舞蹈演员不能视为质点，故A错误；
B.丙绕竖直轴做圆周运动，丙不受摩擦力，甲和乙各自平衡，由于甲与乙手拉手，甲和乙可能受摩擦力也可能不受摩擦力，故B错误；
C.丙在竖直轴上绕水平内做圆周运动，三人系统在竖直方向上受力平衡，由整体法有甲、乙受地面作用力大小均为 ，故C正确；
D.将三人组合系统移至空间站内时，处于完全失重状态，丙对甲、乙没有压力，故D错误。
故选C。
3.【答案】
【解析】A.根据曲线运动的条件可知，电子在 点时受到的电场力方向垂直于等势面斜向上，故A正确；
B.等差等势面的疏密表示电场的强弱，则 点的电场强度小于 点的电场强度，电子在 点的加速度比在 点的加速度小，故B错误；
C.根据电场线的方向与等势面垂直，且电子带负电可知，题图中电场线的方向大体沿右下方，沿着电场线的方向电势越来越低，所以 点的电势大于 点的电势，故C错误；
D.电子从 点运动到 点的过程中，电场力做负功，电子在 点的速度比在 点的速度小，故D错误。
故选A。
4.【答案】
【解析】
由题设条件知，卫星在向低轨道变轨，故需要减小速度，使卫星做向心运动，故A错误；
B.在近地圆轨道上，有可得
根据万有引力提供向心力有，解得
则该卫星在近地圆轨道上运行的动能为，故B错误；
C.在中地圆轨道上，根据万有引力提供向心力有
结合，可得，故C正确；
D.在近地圆轨道上，卫星运行的周期，则有
转移轨道是椭圆轨道，其半长轴
根据开普勒第三定律可得
联立得，则该卫星在转移轨道上从点运行至点所需的时间，故D错误。
5.【答案】
【解析】弹簧恢复原长的过程，圆珠笔所受合力不为，故圆珠笔所受合力的冲量不为零，故A错误；
B.圆珠笔弹起的最大高度为，根据机械能守恒得，解得，所以圆珠笔离开桌面瞬间的初速度大小为，故B错误；
C.当弹簧恢复到弹簧弹力等于重力时，此时速度最大，圆珠笔的动量最大，故C错误；
D.上升过程中，圆珠笔含弹簧只受到重力作用，所以圆珠笔含弹簧的机械能守恒，故D正确。
故选：。
6.【答案】
【解析】A.因为相同的电灯 、 ，电路稳定由图像可知通过电感线圈支路的电流小于通过电灯 支路的电流，所以电感线圈的直流电阻不可忽略，A错误；
稳定后当开关断开瞬间，由于线圈的自感现象，线圈中的电流只能逐渐减小，线圈、电灯 、 构成闭合回路，两灯都过一会儿再熄灭，电灯 、 电流大小始终相等，且流过灯 的电流方向向右，故B正确，C错误；
D.有铁芯时线圈的自感系数比没有铁芯时要大得多，D错误。
故选B。
7.【答案】
【解析】A.已知 的阻值相等，消耗的功率相同，可知电流相同，设为，因 的阻值为 ，则 的电流为，则降压变压器的次级电流为，由匝数和电流关系可知
则，故A错误；
B.变压器的初级电流，
由能量关系可知，
解得，即电压表示数 ，故B错误；
C.电流表的示数等于，等于通过的电流，则为，故C正确；
D.若 断路，则次级电阻变大，相当于电网用电设备减少，总功率减少，电流减小，则初级电流减小，则电流表示数将减小，故D错误。
故选C。
8.【答案】
【解析】、由于小球在下滑过程中，洛伦兹力垂直于斜面，不会影响重力与支持力的合力，因此小球受力恒定，故小球做匀变速曲线运动，故A错误；
B、小球做类平抛运动，则在斜面上，沿着斜面方向做初速度为零的匀加速直线运动，根据牛顿第二定律有
再由运动学公式可得
所以球到达底边的时间
故B正确；
C、洛伦兹力不做功，根据动能定理有
解得
故C错误；
D、带电荷量为的小球以初速度为平行于方向运动，根据左手定则可知，小球受到的洛伦兹力的方向垂直于斜面向上；小球能够沿斜面到达底边，说明洛伦兹力小于重力垂直于斜面向下的分力，即
解得磁感应强度的取值范围为
故D错误；故选：。
9.【答案】
【解析】A.由图乙可知，在 时，质点向上振动，根据“同侧法”可知，波向右传播；由图甲可知，波的波长为 ，由图乙可知，波的周期为 ，所以波速为
故A错误；
B.再经过，则前
质点通过的路程为
后
由于质点向位移为负向最大位移处振动，则通过的路程
所以，再经过质点通过的路程
故B错误；
C.根据“同侧法”可知，质点向轴正方向运动，质点向轴负方向运动，则质点比质点先到达波峰，故C正确；
D.人若加快抖动轻绳，则波的振动频率变大，波速不变，根据 可知，波长变小，即两个相邻波峰之间的距离变小，故D正确。
故选CD。
10.【答案】
【解析】
A.从金属棒开始运动到刚进入磁场过程，对，由机械能守恒定律得：，解得；
导体棒第一次匀速运动，切割磁感线产生的感应电动势：
此时导体棒切割磁感线产生的感应电动势：
且
则：
对，由动量定理得：
对，由动量定理得：
所以，，故A错误；
B.两根导体棒都在宽轨上匀速运动时，
则
对，由动量定理得：
对，由动量定理得：
所以
则：导体棒前后两次匀速运动的速率之比，故B正确；
C.导体棒宽轨上运动的过程中，通过回路的电荷量，故C正确；
D.根据能量守恒定律，可得导体棒 在窄轨上运动的过程中，回路中产生的焦耳热为
同理，可得导体棒 在宽轨上运动的过程中，回路产生的焦耳热为
则回路中产生的焦耳热之比为，故D错误。
11.【答案】 一；和；；
；小球的质量、运动半径相同时，小球受到的向心力与角速度的平方成正比。

【解析】变速塔轮边缘处的线速度相等，根据
在探究向心力大小与半径的关系时，需控制小球质量、角速度相同，运动半径不同，故需要将传动皮带调至第一层塔轮；将两个质量相等的钢球分别放在和位置；
左右两球所受向心力大小之比为
变速塔轮边缘处的线速度相等，根据
左右两小球的角速度之比为
可得的实验结论是：小球的质量、运动半径相同时，小球受到的向心力与角速度的平方成正比。
12.【答案】

不同 偏大

【解析】对于同一个值，开关 都闭合时，和 并联部分电阻分得的电压更小，电流表示数更小，即 更大，故据步骤中记录的数据，作出的 图线是图乙中的。
断开开关 闭合开关 由闭合电路欧姆定律得
整理得
根据图乙
解得
将开关 都闭合时，由闭合电路欧姆定律得
整理可得
根据图乙
联立解得
若电流表内阻较大不可忽略，根据步骤、记录的数据，根据闭合电路欧姆定律分别列式
知图线、的截距不同，内阻测量值偏大。
13.【答案】如图所示
行李箱匀速，则有
解得
如图所示
行李箱匀加速运动，则有
解得

14.【答案】物块沿圆弧从最高点由静止下滑到圆弧轨道最低点，根据机械能守恒定律有
解得
物块运动到轨道最低点时，由牛顿第二定律有
联立以上两式代入数据解得
由牛顿第三定律知物块滑到圆弧轨道最低点时对轨道的压力大小为
物块在传送带上运动时，由牛顿第二定律有
设物块第一次滑到传送带左端时的速度大小为 ，由、运动学公式可得
解得
则物块第一次滑到传送带左端时的速度大小为，物块、碰撞过程动量守恒，机械能守恒，设碰撞后物块的速度为 ，的速度为 ，则有
联立解得
即第一次碰撞后瞬间物块的速度大小为。

15.【答案】根据题意可知，粒子在点受到竖直向下的洛伦兹力，根据左手定则可知，粒子应带负电；粒子的运动轨迹，如图所示
根据几何关系有
根据洛伦兹力提供向心力有
联立可得
粒子在电场中做类平抛运动，则
联立解得
如图所示
若区域内存在匀强磁场，则粒子从点离开矩形区域的位置；
若区域内存在匀强电场，轨迹如图所示
水平方向有
竖直方向有
联立解得
所以两种情况下粒子离开矩形区域的位置之间的距离为

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