安徽省皖东名校2024-2025学年高三（上）期末物理试卷（含解析）

安徽省皖东名校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32分。
1.如图所示，在倾角为的固定斜面上放置一个质量为的物块。现用一个与斜面平行的水平力推物块，当推力为时物块恰能沿斜面匀速下滑。取重力加速度为，，则物块与斜面间的动摩擦因数为
A. B. C. D.
2.如图所示，半径为的鼓形轮可绕固定的光滑水平轴转动。在轮上沿相互垂直的直径方向固定四根直杆，杆上分别固定有质量为的，，，，个小球，球心与的距离均为。现让鼓形轮匀速转动，若某时刻，两球所在直杆恰好位于水平方向，小球的速度大小为，不计空气阻力，重力加速度为，下列说法正确的是( )
A. 鼓形轮的角速度为 B. 杆对小球的作用力一定竖直向上
C. 杆对小球的作用力为 D. 杆对小球的作用力一定大于
3.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
4.如图是某一家用体育锻炼的发球机，从同一点沿不同方向发出质量相同的、两球，返回同一高度时，两球再次经过同一点．如果不计空气阻力，关于两球的运动，下列说法正确的是：
A. 两球再次经过同一点时的速度大小一定相等
B. 两球再次经过同一点时重力做功的功率可能相等
C. 在运动过程中，小球动量变化量小于小球动量变化量
D. 在运动过程中，小球运动的时间大于小球运动的时间
5.如图所示为计算机生成的点电荷电势分布三维图，、轴组成被研究的平面，轴为电势的大小，和为图中的两点，若取无穷远处的电势为零，则( )
A. 该点电荷带负电
B. 点所在曲线为电场线
C. 点处位置的电场强度大于点处位置的电场强度
D. 负电荷从点处位置移动到点处位置，其电势能减小
6.一个电子在静电场中沿轴在区间内运动，其动能随位置变化的图像如图所示，已知电子质量为，电荷量为，则( )
A. 在区间，电场为匀强电场 B. 电子位于点时电势能最大
C. 与两点的电势差为 D. 在区间，电场强度的大小为
7.如图所示，理想变压器输入电压为，原、副线圈的匝数之比为，各电表均为理想电表，电压表、的读数分别为、，电流表、的读数分别为、，若电阻、消耗的功率相同，则
A. 电压表的读数为
B.
C.
D. 若只增大，电压表、的读数均不变
8.如图所示，一倾角为的光滑斜面固定于水平面上，匀强磁场垂直于斜面，匀强电场沿斜面向上并垂直于斜面底边，一质量为、带电荷量为的小球以速度在斜面上做半径为的匀速圆周运动，则( )
A. 小球带负电 B. 匀强磁场的磁感应强度大小
C. 匀强电场的场强大小 D. 小球在运动过程中机械能守恒
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，平面内有足够长的间距为的光滑平行金属导轨、水平固定放置，导轨处在垂直于导轨平面向上的有界匀强磁场中虚线是磁场的左边界，其右侧磁场区域足够大。两根材质相同的金属棒、垂直导轨放置，长度均为，质量分别为、，金属棒恰好位于磁场的左边界内。现给金属棒向右的初速度，两金属棒发生弹性碰撞，碰撞时间极短。已知两金属棒与导轨始终接触良好，金属棒的电阻为，导轨的电阻不计，下列说法正确的是
A. 碰撞结束的瞬间，流过金属棒的电流是
B. 碰撞结束的瞬间，流过金属棒的电流是
C. 最终金属棒、相距
D. 最终金属棒上产生的热量为
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11.学校新进了一批传感器，小明同学在老师的指导下在实验室利用传感器探究物体做圆周运动的向心力与质量，轨道半径及转速的关系。如图所示的实验装置中，带孔的小滑块套在光滑的水平细杆上，通过细线与固定在转轴上的拉力传感器相连，小滑块上固定有转速传感器，水平细杆可绕转轴做匀速圆周运动，小明先保持滑块质量和半径不变，来探究向心力与转速的关系。
该同学采用的实验方法主要是____________。填正确答案标号
A.理想模型法 控制变量法 等效替代法
小明通过改变转轴转速测量多组数据，记录力传感器示数，转速传感器的示数，作出了如图所示的图像，则小明选取的横坐标可能是___________。
A. ． ． ．
12.某实验小组利用如图所示电路测量电源的电动势和内阻。所用的实验器材如下：
A.待测电源
B.定值电阻阻值为
C.电阻箱最大阻值
D.电压表量程为，内阻很大
E.开关，导线若干
实验步骤如下：
将电阻箱阻值调到最大，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；
以为纵坐标，为横坐标，作出图像；
求出直线的斜率和纵轴上的截距。
回答下列问题：
分别用和表示电源的电动势和内阻，则与的关系式为 ；
实验得到的部分数据如下表所示，其中电阻时电压表的示数如图所示，读出数据，完成下表。答： ， ；
在图的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图， 根据图线求得电源电动势______ ____，内阻__ 。
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13. 如图，一竖直放置、导热良好的汽缸上端开口，汽缸内壁上有卡口和b，a距缸底的高度为H，a、间距为，活塞只能在、间移动，其下方密封有一定质量的氮气。开始时活塞静止在卡口处，氮气的压强为0.8。现打开阀门，向缸内充入压强为、温度为的氮气，经时间后关闭，气体稳定后活塞恰好到达卡口处。已知活塞质量为，横截面积为，厚度可忽略，活塞与汽缸间的摩擦忽略不计，大气压强为，环境温度恒为，氮气可视为理想气体，重力加速度大小为。求：
(1)活塞在卡口处时，氮气的压强（结果用表示）；
(2)从阀门充气时，氮气的平均流量（单位时间内通过阀门的体积）。
14.如图所示，水平绝缘直轨道由光滑段与粗糙段组成，它与竖直光滑半圆轨道在点处平滑连接，其中处于电场区内。一带电量为、质量为的可视为质点的滑块从处以水平初速度进入电场区沿轨道运动，从点离开电场区继续沿轨道运动，最后从圆轨道最高点处以水平速度离开圆轨道。已知：轨道长，圆半径，，，滑块与轨道间的动摩擦因数，重力加速度取，设装置处于真空环境中。
若滑块到达圆轨道点时的速度
在点处时，求滑块受到的弹力；
求滑块从点离开电场时的速度；
若，为使滑块能到达圆轨道最高点处，且离开圆轨道后落在水平轨道上，求、两点间电势差应满足的条件。
15.如图所示，以、为端点的光滑圆弧轨道固定于竖直平面，一长滑板静止在光滑水平地面上，左端紧靠点，上表面所在平面与圆弧轨道相切于点。一物块从点由静止开始沿轨道滑下，经滑上滑板且最终滑块与木板一起向右运动并保持相对静止。已知物块可视为质点，质量为，滑板质量，圆弧轨道半径为，物块与滑板间的动摩擦因数为，重力加速度为。滑板与端的碰撞没有机械能损失。求：
物块滑到点的速度大小；
滑板与木板一起运动时的速度大小；
若离滑板右端足够远处有一竖直固定的挡板，且木板与挡板碰撞没有能量损失，要使物块始终不从滑板右边掉下，求滑板长度最小值。
答案和解析
1.【答案】
【解析】物体在斜面上匀速下滑，即合力为，物体受的滑动摩擦力与相对运动方向相反，在平行于斜面方向，物体受三个力，重力分力、推力、滑动摩擦力， ，代入数据可得，A正确，BCD错误。
2.【答案】
【解析】A.鼓形轮的角速度为
故A错误；
B.小球所需的向心力大小为
若
则杆对小球的作用力竖直向下，故B错误；
C.对于小球，竖直方向有
水平方向有
则杆对小球的作用力为
故C错误；
D.对于小球，根据牛顿第二定律可得
可知杆对小球的作用力一定大于，故D正确。
故选D。
3.【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。
4.【答案】
【解析】由图可知，小球在竖直方向上做竖直上抛运动，球竖直上升的高度大，故A球的竖直分速度大于球的竖直分速度，根据可知，再次经过同一点时，球重力做功的功率大于球重力做功的功率，故B错误；
D.由可知，球的竖直分速度大于球的竖直分速度，根据，可知球的运动时间长，故D正确；
A.根据题意可知两球的水平方向距离相等，又因为球运动时间大于球运动时间，则球的水平分速度小于球的水平分速度，小球在整个运动过程中机械能守恒，根据运动的合成可知，两球再次经过同一点时速度大小不一定相等，故A错误；
C.根据动量定理，合力的冲量等于物体的动量变化，冲量为，因为小球运动的时间较长，所以小球的重力的冲量较大，所以小球动量变化量大于小球动量变化量，故C错误．
故选D．
5.【答案】
【解析】A.由图可知，离点电荷越远，电势越小，可知该点电荷带正电，故A错误；
B.点电荷的电场线为直线，故B错误；
C.由选项分析可知，点离点电荷比较近，点离点电荷较远，可知点处位置的电场强度大于点处位置的电场强度，故C正确；
D.由图可知点电势大于点电势，根据可知负电荷从点处位置移动到点处位置，电势能增大，故D错误。
故选C。
6.【答案】
【解析】
A.由图像可知，在区间，电场力做正功，电势能减小，动能增加，在区间，电场力做负功，电势能增大，动能减小，故两区间中电子所受的电场力方向不同，故电场不是匀强电场，故 A错误；
B.由图像可知，整个过程只有电场力做功，只有电势能和动能的相互转化，电子动能和电势能的总和不变，故在点时电子的动能最大，电势能最小，故 B错误；
C.对电子从到的过程中，由动能定理有，所以与两点的电势差为，故C错误；
D.由图像可知，在区间根据动能定理有，在此区间电子所受电场力为恒力，故电场强度的大小为，故D正确。
7.【答案】
【解析】A.原线圈输入电压的有效值小于，由可知，电压表的读数小于，故A错误；
B.输入功率等于输出功率可知：，故B错误；
C.电阻、消耗的电功率相同，即 ，故C正确；
若只增大，电压表示数不变，当增大时，减小，则减小，增大，增大，的读数增大，故D错误。
故选C。
8.【答案】
【解析】A.小球恰在斜面上做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，电场力与重力沿着斜面的分力相平衡，故粒子带正电，故A错误；
由上分析，根据牛顿第二定律得得；当重力沿斜面向下的分力与电场力平衡时，则有，得，方向沿斜面向下，故B正确，C错误；
D.虽然洛伦兹力不做功，但电场力做功，则粒子在运动过程中机械能不守恒，故D错误。
故选B。
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】两棒发生弹性碰撞，即满足，，联立解得，；同时，由题可知，金属棒的电阻为，故碰撞结束的瞬间，流过金属棒的电流是，故A错误，B正确；
C.最终，两者共速，有，对金属棒，由动量定理；最终金属棒、相距，故C正确；
D.最终系统产生的热量，金属棒上产生的热量为，故D错误。
11.【答案】；。
【解析】一个物理量与多个物理量有关，探究这个物理量与每一个物理量的关系，需控制其他物理量不变的方法叫控制变量法，由题意可知，该实验先保持滑块质量和轨道半径不变来探究向心力与转速的关系，因此实验方法为控制变量法，故B正确；
图像为正比例图像，由知，横坐标可能是，故D正确。
12.【答案】

【解析】根据闭合电路欧姆定律可得：，化简可知：；
由图所示可知，电压表的示数为：也可，所以电压的倒数为：；
根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出图象如图所示：
由可知解析式为；根据图像我们选取和这两个点求斜率可得斜率约为，截距约为，题干中，将其带入解析式可得：，。
13.【答案】（1） 1.2P0 (2)
【解析】（1）设活塞在卡口处时，氮气的压强为，对活塞受力分析，根据平衡关系
解得
（2）对缸内原有气体，由玻意耳定律有
解得
则充入的气体稳定后所占据的体积
设由K进入缸内的气体体积为，由理想气体状态方程有
解得
氮气的平均流量
解得
14.【解析】物块由到过程：，
解得；
从物块滑上滑板到两者相对静止一起运动过程：，
解得；
设两者第二次具有共同速度为，取向左为正，有，
根据能量守恒，第一次二者达到共速有，
第二次二者达到共速有，
木板的最小长度，
代入数据解得。
15.【解析】根据牛顿第二定律和向心力公式得
代入数据得

根据动能定理
解得
当电势差最低时，滑块恰能经过最高点，此时
由动能定理

解得
当电势差最高时，滑块经过最高点后做平抛运动，恰能落到点，则由平抛运动的规律，竖直方向
水平方向

动能定理

解得
则间电势差满足的条件是
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