山东省烟台市2024-2025学年高三（上）期末物理试卷（含解析）

山东省烟台市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24分。
1.一氦氖激光器发射的单色光在真空中的波长为，该激光器的发光功率为，光在真空中传播的速度为，普朗克常量为，则该激光器每秒发射光子的个数为( )
A. B. C. D.
2.如图甲所示为一静置在水平桌面上的砧板置物架，其中、为置物架上的两个竖直支架。若、之间静止倾斜放置着一块砧板，侧视图如图乙所示。忽略砧板与置物架间的摩擦，则下列说法正确的是( )
A. 砧板一定受个力作用
B. 置物架与桌面间存在摩擦力
C. 若仅将与之间的距离调小，则置物架对砧板的作用力将减小
D. 若仅将与之间的距离调大，则置物架对砧板的作用力将不变
3.塑胶跑道由一种特殊的材料制成，这种材料具备良好的减震和回弹效果。经测试，将一重为的鸡蛋分别从水泥路面和塑胶跑道路面上方相同高度自由释放，碰后鸡蛋的速度均变为零。已知鸡蛋与水泥路面的碰撞时间为，鸡蛋受到水泥路面的平均作用力为；鸡蛋与塑胶跑道路面的撞击时间为，则鸡蛋受到塑胶跑道路面的平均作用力为( )
A. B. C. D.
4.甲、乙两车在同一条平直公路上行驶，从时刻起，甲车一直做匀速直线运动，乙车先做初速度为的匀加速直线运动，时刻接着做匀减速直线运动，时刻速度减为，两车位移随时间变化的关系图像如图所示。已知，则关于和的大小关系，下列说法正确的是( )
A.
B.
C.
D.
5.某带电体产生电场的等势面分布如图中实线所示，虚线是一带电粒子仅在此电场作用下从点运动到点的运动轨迹，、分别是运动轨迹与等势面、的交点，下列说法正确的是( )
A. 粒子带正电荷
B. 点的电场强度比点的小
C. 粒子在点的电势能大于在点的电势能
D. 粒子从点运动到点的过程中，其动能先减少后增加
6.如图所示，在、两点垂直于纸面放置两根相互平行无限长直细导线，点为、连线的中点，、关于、连线对称，、两点关于点对称，两根导线中分别通有方向相同、大小相等的电流。已知无限长通电直导线形成的磁场在空间某点处的磁感应强度大小，为常量，为该点到导线的距离，为导线中的电流强度。则下列说法正确的是( )
A. E、两点的磁感应强度一定大小相等、方向相反
B. E、两点的磁感应强度一定大小相等、方向相同
C. E、两点的磁感应强度一定大小相等、方向相反
D. E、两点的磁感应强度一定大小相等、方向相同
7.拉运木材的汽车在卸下木材时用两根细圆木作为导轨将木材卸下，如图所示，两根细圆木的一端、分别固定在地面上，另一端、分别固定在车上，构成两条平行的轨道和，它们与水平地面的夹角，装卸工在车上将一根质量为、半径为的圆柱形木材推上导轨后，由静止自由释放，木材能够沿着轨道下滑，已知轨道和的间距为，木材与细圆木轨道间的动摩擦因数为，重力加速度为，则圆木下滑的加速度大小为( )
A. B. C. D.
8.如图甲所示，一根细线一端系一小球可视为质点，另一端固定在一光滑圆锥顶端，当小球在水平面内做匀速圆周运动的角速度为时，细线拉力大小为，与的变化关系图像如图乙所示。已知圆锥面母线与竖直方向夹角为，重力加速度为，则当时，细线拉力的大小为( )
A. B. C. D.
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.如图甲所示，放在粗糙水平地面上一物体受到水平拉力的作用，在内物体的速度与时间的关系图像如图乙所示，拉力的功率与时间的关系图像如图丙所示。下列说法正确的是( )
A. 物体的质量为 B. 内拉力做的功为
C. 物体受到的摩擦力大小为 D. 物体在内受到的拉力大小为
10.一列简谐横波沿轴方向传播，处质点的振动图像如图甲所示，时部分波形图如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 质点的横坐标为
B. 该简谐横波传播速度为
C. 时，处的质点对应的纵坐标为
D. 处的质点比处的质点振动滞后
11.如图所示，卫星在轨道Ⅰ上绕地球做圆周运动，运动半径为、周期为、速率为、加速度大小为；卫星在轨道Ⅱ上绕地球做椭圆运动，为椭圆的长轴，其半长轴为，周期为、在点的速率为，在点的加速度大小为，在点的速率为，点为地心，两轨道和地心都在同一平面内，已知，万有引力常量为，地球质量为，下列说法正确的是( )
A. B.
C. D. 若，则
12.如图甲所示，水平面上固定两条足够长的平行轨道，轨道间距为，虚线垂直于轨道，左侧部分轨道由金属材料制成，其左端通过导线与电容为的平行板电容器的极板、分别相连，右侧部分的轨道由绝缘材料制成，轨道处于方向竖直向下的匀强磁场中。将一质量为且电阻不计的金属棒置于左侧的金属轨道上，并通过水平轻绳绕过光滑定滑轮与质量为的小物块相连，与轨道各部分的动摩擦因数都相同。时刻，将和小物块同时由静止释放，离开虚线后的图像如图乙所示。整个过程中始终垂直于轨道且与轨道接触良好，电容器未被击穿，重力加速度，则下列说法正确的是( )
A. 电容器的极板带正电 B. 在第内做匀加速直线运动
C. 磁场的磁感应强度大小为 D. 电容器储存的电能为
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
13.某同学用如图甲所示的实验装置测量物块与长木板间的动摩擦因数。其中一端装有轻滑轮的长木板固定在水平桌面上，在其上表面的点安装一光电门。
物块上表面固定一遮光片，左侧固定一力传感器。细绳的一端与力传感器相连，另一端通过定滑轮与托盘内有砝码相接。实验时，物块从长木板右侧的点由静止开始释放，在绳的拉力作用下向左运动并通过光电门，记录力传感器示数和对应遮光片通过光电门的时间。增加托盘中砝码的个数，重复上述实验过程，保证每次让物块从长木板上的点由静止开始释放，得到多组、数据。
关于本实验，下列说法正确的是______。
A.实验开始前，应先补偿阻力
B.实验开始前，应调整轻滑轮的高度，使细线与长木板上表面平行
C.实验时，力传感器的示数小于托盘及砝码的总重力
D.为减少实验误差，应始终保证物块及力传感器的总质量远大于托盘及砝码的总质量
现用游标卡尺测得遮光片的宽度如图乙所示，则遮光片的宽度为______。
测出之间的距离为，遮光片的宽度为，利用描点法做出图像如图丙所示，已知该图像的斜率为，在纵轴上的截距为。当地的重力加速度大小为，用给出的物理量的符号和丙图中的数据，可得物块与长木板间的动摩擦因数的表达式 ______。
14.多用电表是电学实验中常用的一种仪表。关于多用电表的原理，某实验小组做了以下研究。用一个已知量程为、内阻的毫安表进行设计并组装一个简易多用电表，如图所示为该实验小组组装完成的简易多用电表的电路图。其中、、和是定值电阻，和是可变电阻，内置电源、的内电阻不计。该多用电表有个挡位：直流电压挡、直流电压挡、直流电流挡、直流电流挡、欧姆“”倍率挡、欧姆“”倍率挡。
当功能开关与“”相接时，多用电表为______挡，定值电阻 ______，测量时应注意电流应该从______选填“”或“”表笔流入多用电表。
当功能开关与“”相接时，开关对应欧姆“”倍率挡，完成机械调零和欧姆调零后，当在、两表笔间接入的定值电阻时，表盘上的指针指向正中央，则可变电阻 ______，对应欧姆表内置电源的电动势 ______；当在、两表笔间接入某未知电阻时，原毫安表的示数为，则未知电阻 ______。
当功能开关与“”相接时，多用电表为______挡，定值电阻 ______。
四、计算题：本大题共4小题，共46分。
15.运动员用弹弓弹射出的弹丸射击飞碟，某次射击过程的示意图如图所示，飞碟从地面上的点以大小为、方向与地面成的初速度斜向上射出，从飞碟刚射出开始计时，运动员看准时机，在时，从距离地面点高度为的点用弹弓将弹丸以某一初速度未知斜向上射出，弹丸恰好在地面上点正上方的点击中飞碟，已知、、三点处于同一水平面内，、的连线与、的连线垂直，、两点间的距离为，、两点间的距离为，重力加速度为，，不计空气阻力，求：
、两点间距离；
弹丸射出的初速度的大小及与水平方向的夹角。
16.一列简谐横波沿轴正方向传播，已知轴上的质点和的质点的振动图像分别如图甲、乙所示，该简谐横波的波长，求：
质点和质点的振动方程；
该简谐横波传播速率的可能值。
17.如图所示的坐标平面，在的区域存在方向垂直坐标平面向外的匀强磁场，在的区域存在方向沿轴负方向的匀强电场。一个质量为、电荷量为的粒子从轴上的点以初速度进入电场，速度方向与轴正方向成角，之后粒子从轴上的点进入第一象限。已知匀强磁场的磁感应强度大小，匀强电场的电场强度大小，不计粒子的重力。
求点与坐标原点的距离；
求粒子在第一象限中的运动时间；
在的区域另外施加一大小、方向沿轴正方向的匀强电场图中未画出，其它条件不变，求此时粒子在的空间运动过程中，离轴的最短距离。
18.如图所示，光滑曲面与长度为的粗糙水平轨道相切于点，点距轨道的高度为，质量为的小滑块被锁定在点，质量为的小滑块静止在水平轨道最右端的点，轨道下方的水平面上有一固定的“”形木板，其上表面光滑，在点处固定一劲度系数为的轻弹簧，弹簧右端拴接一质量为的长方体滑块，的中心在点的正上方，处于静止状态。现将滑块解除锁定并由静止释放，与发生弹性碰撞后，滑块恰好停在点，滑块被碰后做平抛运动的同时给滑块一个向右的初速度，当的中心运动到点的正上方时，恰好与滑块相碰，碰后滑块竖直向上运动至与等高的点。已知所有的碰撞时间极短，质量为的弹簧振子振动周期为，弹簧弹性势能的表达式为为弹簧的劲度系数，为弹簧的形变量，不计空气阻力，重力加速度为。
求滑块与水平轨道间的动摩擦因数；
求点与滑块上表面间的高度差；
在滑块与第二次碰撞完毕跳起后将滑块取走，求此后弹簧与组成的弹簧振子的振幅。
答案和解析
1.【答案】
【解析】光子的频率为，一个光子的能量为，设每秒发射的光子个数为，则，联立解得，故A正确，BCD错误。
故选：。
2.【答案】
【解析】、若砧板的重心在板右侧，砧板可能只受个力作用：重力、板的弹力和板的弹力，故A错误；
B、对砧板与置物架整体分析，根据平衡条件分析可知，桌面对置物架没有摩擦力，故B错误；
、对砧板与置物架整体分析，根据平衡条件分析可知，置物架对砧板的作用力与砧板的重力平衡，所以若仅将与之间的距离调小或调大时，置物架对砧板的作用力将不变，故C错误，D正确。
故选：。
3.【答案】
【解析】设鸡蛋自由落体运动阶段的末速度大小为，鸡蛋受到塑胶跑道路面的平均作用力大小为，
因为鸡蛋两次下落高度相等，所以落地瞬间的速度大小也相等，以竖直向下为正方向，
鸡蛋碰水泥路面的过程，由动量定理可得：，
鸡蛋碰塑胶跑道路面的过程，由动量定理可得：，
联立可得：，故B正确，ACD错误；
故选：。
4.【答案】
【解析】图像的斜率表示速度，根据图像可知，乙车两段时间内的平均速度相等，在匀变速直线运动中，平均速度等于初速度和末速度的算术平均值，时刻的速度为前段时间的末速度及后段时间的初速度，两者相等，则，故B正确，ACD错误。
故选：。
5.【答案】
【解析】等势面与电场线相交处互相垂直，且电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面，则点的电场强度方向应垂直于所在等势面斜向右上方，又因为带电粒子做曲线运动，所受合力电场力指向运动轨迹的内侧，所以该粒子在点所受合力电场力方向应垂直于所在等势面斜向左下方，则该粒子带负电，故A错误；
B.由匀强电场中电势差与电场强度的关系可知，同一电场中，等差等势面越密集的地方电场强度越大，则由图可知，点的电场强度比点的大，故B错误；
C.结合前面分析可知，该粒子带负电，由图可知，点电势高于点电势，则由电势、电势能的关系可知，粒子在点的电势能小于在点的电势能，故C错误；
D.由图可知，粒子从点运动到点的过程中，所处位置电势先降低后升高，则电势能先增大后减小，则电场力先做负功后做正功，则有动能定理可知，其动能先减少后增加，故D正确；
故选：。
6.【答案】
【解析】设通电导线中电流方向垂直纸面向外，两条通电导线在、、点产生的磁感应强度方向如图所示
E、、三点的磁感应强度大小相等，、两点的磁感应强度方向不相同也不相反，因为点磁感应强度方向斜向左下方，点磁感应强度方向斜向右下方，、两点的磁感应强度方向相反，故ABD错误，C正确。
故选：。
7.【答案】
【解析】木材垂直于杆的平面内受力如图所示
由于两细圆木间的间距为，木材的半径为，则
沿细圆木方向，对木材，由牛顿第二定律得：
在垂直于细圆木方向，由平衡条件得：
滑动摩擦力：
解得：，故A正确，BCD错误。
故选：。
8.【答案】
【解析】根据题意，设细线的长度为，当角速度为时，小球受重力、支持力和绳的拉力，且有，当角速度等于时，小球恰好只受重力和绳的拉力，则有，当角速度等于时，小球受只受重力和绳的拉力，且绳与竖直方向的夹角变大设为，则根据牛顿第二定律有，联立可得，故B正确，ACD错误。
故选：。
9.【答案】
【解析】图丙中，图像与坐标轴所围面积在数值上等于功，则内拉力做的功为
故B错误；
C.由图乙可知，在内做匀速直线运动，即摩擦力与拉力等大反向，根据图丙可知
解得
故C错误；
A.内位移为
根据动能定理可得
代入数据解得
故A正确；
D.物体在内，由牛顿第二定律结合乙图可得
代入解得
故D正确。
故选：。
10.【答案】
【解析】、由乙图可知波长为，由甲图可知周期为，根据波速公式，即可知传播速度为，故B正确；
C、由甲图可知其振动方程，代入时间时，即可知其纵坐标为，故C正确；
A、由波的对称性和周期性，可知质点与处质点的间距等于，结合波长为，即可知点处的坐标为，故A错误；
D、由波的传播速度与距离，可计算处的质点比位置处之间滞后的时间为：，故D正确。
故选：。
11.【答案】
【解析】、根据开普勒第三定律可知，因，则，故A正确；
B、卫星绕地球做圆周运动时，根据万有引力提供向心力得
可得，轨道半径越大，卫星的运行速度越小，则卫星的线速度大于在过点的圆轨道上运行的卫星线速度。根据变轨原理可知，从轨道Ⅱ变轨到过点的圆轨道上，在点必须加速，则过点的圆轨道上运行的卫星线速度大于，则，故B正确；
C、根据牛顿第二定律得
可得，可知，故C错误；
D、在过点的圆轨道上运行的卫星线速度大小为，根据变轨原理，从轨道Ⅱ变轨到过点的圆轨道，在点必须加速，则，故D错误。
故选：。
12.【答案】
【解析】、金属棒切割磁感线时，根据右手定则可知中感应电流方向由流向，则电容器的极板带正电，故A错误；
B、小物块的质量为，的质量为。取向右为正方向，在很短时间，内对金属棒和小物块根据动量定理可得：
，其中：
根据加速度定义式可得：
联立解得加速度大小为：，加速度为定值，金属棒做匀加速直线运动，故B正确；
C、根据图像可知，内金属棒在左侧运动，内金属棒在右侧运动。
根据图像的斜率表示加速度大小可知：
内金属棒在右侧运动，则有：
解得：，又有：
联立解得：，故C正确；
D、末金属棒的速度大小为：，感应电动势大小为：
电容器储存的电能为：，故D错误。
故选：。
13.【答案】
【解析】本实验需要测定物块与长木板间的动摩擦因数，因此实验开始前不需要补偿阻力，故A错误；
B.为了保证滑块所受的拉力的方向不变，实验开始前，应调整轻滑轮的高度，使细线与长木板上表面平行，故B正确；
C.滑块做加速运动，根据牛顿第二定律
得到
因此实验时，力传感器的示数小于托盘及砝码的总重力，故C正确；
D.由于实验了力传感器，本实验不需要保证物块及力传感器的总质量远大于托盘及砝码的总质量，故D错误。
故选：。
分度游标卡尺的精确度为，遮光片的宽度
物块通过光电门的瞬时速度
根据动能定理
代入数据联立解得
结合图像，图像的斜率
图像的纵截距
联立解得动摩擦因数。
故答案为：；；。
14.【答案】电流 直流电压
【解析】由图所示电路图可知，开关接位置时，分流电阻较小，多用电表为电流挡；开关接位置时，分流电阻较大，多用电表为电流挡，根据电表改装原理可知
解得，
由图所示电路图可知，与欧姆表内置电源的负极相连，为红表笔，测量时应注意电流应该从表笔流入多用电表。
在、两表笔间接入的定值电阻时，表盘上的指针指向正中央，则多用电表的内阻为，可变电阻
解得
根据欧姆定律可知
解得
原毫安表的示数为，则电路中电流为，未知电阻
解得
当功能开关与“”相接时，分压电阻较小，多用电表为直流电压挡，根据电压表改装原理可知
解得
故答案为：电流；；；；；；直流电压；
15.【解析】飞碟做斜上抛运动，
水平方向：
竖直方向：
代入数据解得：
弹丸做斜上抛运动
水平方向：
竖直方向：
代入数据解得：，
答：、两点间距离是；
弹丸射出的初速度的大小是，与水平方向的夹角是。
16.【解析】由振动图可知，点与的周期均为：，角速度均为：，振幅均为：，
点的初相位满足：，即；
点的初相位满足：，即；
故点的振动方程为：；点的振动方程为：；
由波的传播方向，及正弦函数的特点可知：，其中，，
解得：，由题意可知：，可知的可能取值有：，，；
波速为：，代入得：波速的可能值有：，，。
答：质点的振动方程为：；点的振动方程为：；
波速的可能值：，，。
17.【解析】粒子在第二象限做类平抛运动，沿轴正方向做匀速直线运动有
沿轴正方向做匀变速直线运动
点与坐标原点的距离
解得
粒子通过点时，
解得
速度方向沿轴正方向，粒子进入第一象限后做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力有
解得
设粒子在第一象限的运动轨迹对应的圆心角为，如图
图
可求得
则
解得
此时粒子进入电磁复合场后做滚轮线运动，用配速法将分解，设某一分速度使粒子受到的洛伦兹力与电场力平衡，则
由左手定则可知方向与方向相同，令
所以粒子的运动可分解为沿轴的速度为的匀速直线运动和速度为的顺时针方向的匀速圆周运动，在区域轨迹如图中实线所示
图
解得
粒子在的空间运动过程中，离轴的最短距离
解得
答：点与坐标原点的距离为；
粒子在第一象限中的运动时间为；
此时粒子在的空间运动过程中，离轴的最短距离为。
18.【解析】设滑块与碰前速度为，滑块从到过程，由动能定理得：
两滑块发生弹性碰撞，碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：
由机械能守恒定律得：
解得：，
碰后滑块恰滑动后能静止在点，滑块从点运动到点过程，由动能定理得：
解得：，
滑块与振子在平衡位置相碰，由于，滑块只能与向左运动的相碰才能碰后竖直向上运动，
碰前运动时间满足： 、、
滑块做简谐运动的周期
滑块碰撞后上升的高度
解得： 、、、
滑块与碰撞过程系统在水平方向动量守恒，以向左正方向，
在水平方向，由动量守恒定律得：
其中，解得：
设第一次碰撞过程中滑块与接触时间为，因滑块离开瞬间是相对运动的，故在时间内滑块与间为滑动摩擦力；
滑块从竖直上抛后落下与发生第二次碰撞前运动时间为，滑块运动时间正好在平衡位置向左运动时与滑块相撞，
假设第二次碰撞过程中滑块离开前在水平方向二者能共速，碰撞过程系统在水平方向动量守恒，以向左为正方向，
在水平方向，由动量守恒定律得：
解得：
第一次碰撞摩擦力对滑块的冲量大小
第二次碰撞摩擦力对滑块的冲量大小
由于，解得：，假设成立，
滑块离开后，振子的速度为，由机械能守恒定律得：
解得，弹簧振子的振幅得：
答：滑块与水平轨道间的动摩擦因数是；
点与滑块上表面间的高度差是 、、、；
此后弹簧与组成的弹簧振子的振幅是。
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