河北省名校2024-2025学年高三（上）期末物理试卷（含解析）

河北省名校2024-2025学年高三（上）期末物理试卷
注意事项:
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在试卷上无效。
3.考试结束后，本试卷和答题卡一并交回。
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.增殖反应堆将不能用作裂变核燃料的铀和钍转换成裂变核燃料钚和铀，其中，钍通过与慢中子反应生成钍，钍经过两次衰变后生成铀，从而得到裂变核燃料铀，达到增殖的目的。下列说法正确的是( )
A. 钍核转化成铀核的过程是化学反应过程
B. 钍核比钍核多一个电子
C. 铀核比铀核多个质子
D. 铀核比钍核多两个质子
2.如图甲所示，在轴上有两个波源和，两波源在纸面内做垂直于轴的简谐运动，其振动图像分别如图乙和图丙所示。两波源形成的机械波沿轴传播的速度均为，则( )
A. 两波源形成的波不同，不能产生干涉现象
B. 的点为振动加强点，振幅为
C. 的点为振动减弱点，振幅为
D. 两波源的连线上不含波源有个振动减弱点，它们的位移大小始终是
3.内壁光滑的“”型导热汽缸用不计质量的轻活塞封闭一定体积的空气可视为理想气体，浸在盛有大量冰水混合物的水槽中，活塞在水面下，如图所示。现在轻活塞上方缓慢倒入沙子，下列说法中正确的是( )
A. 封闭空气分子的平均动能增大
B. 活塞压缩封闭空气做功，封闭空气内能增大
C. 封闭空气的压强变大
D. 封闭空气从外界吸收了热量
4.如图所示，、两颗卫星均沿顺时针方向绕地球做匀速圆周运动，、两卫星与地心连线在相等时间内扫过的面积之比为：，若卫星做圆周运动的周期为，则、两卫星相邻两次距离最近的时间间隔为( )
A. B. C. D.
5.如图甲所示，为半波整流电路，在变压器的输出电路中有一只整流二极管，已知原、副线圈的匝数比为，电阻，原线圈的输入电压随时间的变化关系如图乙所示，则( )
A. 电压表的读数为 B. 电压表的读数为
C. 电流表的读数为 D. 原线圈的输入功率
6.轻质丝绸放置在光滑斜面上，若固定丝绸，将物块放置在丝绸上，恰能静止。现将物块、放置在丝绸上，用沿斜面向上的力拉物块，丝绸不固定，系统保持静止，如图所示；已知物块、的质量分别为、，与丝绸的动摩擦因数分别为、，则( )
A. 若，不可能大于 B. 若，有可能大于
C. 只增加，物块可能相对于丝绸滑动 D. 只增加，物块一定相对于丝绸滑动
7.如图为两个点电荷、形成的电场，虚线表示电场线。一带电粒子仅在电场力的作用下，以一定的初速度从点运动至点，运动轨迹如图中实线所示。下列说法正确的是( )
A. 该粒子带正电
B. 的电量大于的电量
C. 点的场强大于点的场强
D. 该粒子从到电势能先增大后减小
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图所示，圆心为的半圆形轨道固定在水平地面上的点，是水平直径，是最低点，是水平地面上的一点且在点的正下方，圆弧轨道的点有个小孔。让小球甲从地面上的点、小球乙从地面上的点斜向上抛出甲、乙均视为质点，甲、乙均恰好经过点，甲落到点，乙通过处的小孔无碰撞运动到点，忽略空气的阻力，重力加速度为，下列说法正确的是( )
A. 甲、乙在点的速度大小之比为
B. 甲在点速度的反向延长线经过的中点
C. 甲、乙在空中的运动时间均为
D. 乙在点的速度与水平方向的夹角为
9.粗细均匀、质量为、半径为的金属圆环用绝缘细线悬挂于天花板上处于静止状态，圆环处在匀强磁场中，磁场方向垂直于圆环环面向外，磁场的磁感应强度大小为，环上、两点连有轻质软导线，、两点连线水平，间距为，重力加速度为，通过软导线给圆环通入恒定电流，结果悬线作用力恰好为零，不计软导线对圆环的作用力，则下列判断正确的是( )
A. 圆环中电流从点流入
B. 通过软导线流入线圈的恒定电流的大小为
C. 、两点间圆环优弧部分受到的安培力大小为
D. 、两点间圆环劣弧部分受到的安培力大小为
10.多选如图所示，两根足够长的光滑金属导轨、互相平行，间距为，构成形平面，与水平面的夹角为，磁感应强度为的匀强磁场与导轨平面垂直，导轨电阻不计，上端接入阻值为的定值电阻。金属棒由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且接触良好，金属棒的质量为，接入电路的电阻为。则金属棒沿导轨下滑过程中 ( )
A. 最大加速度为
B. 当金属棒下滑速度为时，其两端电压为
C. 所受安培力不会大于
D. 下滑速度大小一定小于
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某学习小组利用如图甲所示的装置测量重力加速度。钢球一开始被通电的电磁铁衔住，电磁铁断电即释放钢球。小球下落途中会经过一光电门，光电门发射端与接收端在同一高度，且钢球经过光电门时，发射端发出的光能对准钢球的球心如图乙。钢球从光电门中经过时，光电门可以记录它的遮光时间，光电门的安装位置可以上下调整，从而改变释放时钢球球心到光电门发射端的竖直高度差，测得实验时所用钢球的直径为很小。完成下面的问题：
要完成本实验，除了图甲中已经画出的器材外，还需要 。
A.秒表
B.刻度尺
C.游标卡尺
D.天平
钢球球心经过光电门时的速度大小为 用所测物理量的符号表示。
多次改变，该学习小组得到了多组和的实验数据，并画出了图像，如图丙，算得图像的斜率为。利用图像的斜率和小球的直径可算得重力加速度 用字母和表示。
若某同学在安装器材时小球的释放点稍向左边偏移了一些，导致小球经过光电门时，虽然小球也能遮光，但光线无法对准球心。大家都没注意到这个问题，用这样的装置完成了实验，这会导致重力加速度的测量值 填“偏小”“偏大”或“不变”。
12.某学习小组利用图甲电路测量干电池的电动势和内阻约，其中为电阻箱，为定值电阻，其实验步骤如下：
测量的阻值，断开开关，先将多用电表选择开关旋至欧姆挡“”倍率，进行___________，测量时的示数如图乙所示，则其读数为___________；
将多用电表的选择开关旋至直流电压挡，闭合开关，接电路中的点的那支表笔不动，另一支表笔接电路中的___________选填“”或“”点，调节并记下电阻箱阻值和电压表的示数，则接点的那支表笔是___________选填“红”或“黑”表笔；
多次改变电阻箱的阻值，记录下对应的电压；
以为纵轴、为横轴，根据实验数据作出图线如图丙所示；
若不考虑多用电表对电路的影响，结合图丙可知，干电池的电动势___________，内阻___________计算结果均保留两位有效数字。若考虑多用电表内阻的影响，则电动势的测量值___________真实值选填“大于”“小于”或“等于”。
四、计算题：本大题共3小题，共36分。
13.某种光学元件由两种不同透明物质Ⅰ和Ⅱ制成，其横截面如图所示，为中点，，半圆形透明物质Ⅰ的半径为，一束光线在纸面内从半圆面上的点沿方向射入，折射至面时恰好发生全发射，再从边上的点垂直射出边，真空中光速为，光从传到所用时间，求：结果可用根式表示
该透明物质Ⅱ对该光的折射率；
该透明物质Ⅰ对该光的折射率。
14.如图所示，在平面的第二象限有一匀强电场，电场强度大小可调，方向平行于轴沿轴正向。第三象限有一垂直平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。电子源在平面内向各个方向发射速度大小不同的电子，已知电子质量为，电荷量为。轴上的点与点的连线垂直于轴，点与点的距离为，不考虑重力和电子间相互作用。
若从发出的电子能在磁场中直接到达点，求电子的最小速度；
若通过点的电子在电场和磁场中沿闭合轨迹做周期性运动，求场强的大小。
15.如图所示，倾角的足够长光滑斜面固定在水平面上，斜面上某位置固定有垂直于斜面的挡板。质量的凹槽在外力作用下静止在斜面上，凹槽下端与固定挡板间的距离，凹槽两端挡板厚度不计。质量的小物块可视为质点紧贴凹槽上端放置，物块与凹槽间的动摩擦因数。时撤去外力，凹槽与物块一起自由下滑，时物块与凹槽发生了第一次碰撞。整个运动过程中，所有碰撞均为弹性碰撞，且碰撞时间极短，可忽略不计。取重力加速度。求：
凹槽与挡板发生第一次碰撞前瞬间物块的速度大小；
凹槽的长度；
凹槽与挡板发生第二次碰撞时，物块到挡板的距离；
从凹槽与物块一起自由下滑开始，到物块与凹槽发生第二次碰撞时所用的时间。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.钍核转化成铀核的过程是核反应过程，不是化学反应过程，故A错误；
B.钍核与钍核电荷数相同，则电子数相同，故B错误；
C.铀核与铀核电荷数相同，则质子数相同，故C错误；
D.钍经过两次衰变后生成铀，每次衰变中一个中子转化为一个质子，放出一个负电子，铀核比钍核多两个质子，故D正确。
故选D。
2.【答案】
【解析】A.由图乙、图丙可知两列波的周期都为，则两列波的频率都为，可知两列波的频率相同，相位差恒定，可形成稳定的干涉现象，A错误；
B.两列波的波长均为，点到两波源的波程差为，由于两波源的起振方向相同，可知点为振动加强点，振幅为，B正确；
C.点到两波源的波程差为，由于两波源的起振方向相同，可知点为振动加强点，振幅为，C错误；
D.两波源的连线上不含波源点与两波源的波程差满足，由于两波源的起振方向相同，可知当波程差满足 时，该点为振动减弱点，则有，，可知两波源的连线上不含波源有个振动减弱点，它们的振幅为，但位移在到之间变化，D错误。
故选B。
3.【答案】
【解析】A、由于汽缸是导热的，则汽缸内气体的温度不变，即封闭空气分子的平均动能不变，故A错误；
、加入沙子前，封闭气体的压强等于大气压强，即；当加入质量为的沙子时，对活塞和沙子，由平衡条件知，封闭气体的压强，即封闭气体的压强增大了，而封闭气体温度不变，其内能不变，由玻意耳定律：知，封闭气体的体积减小，则活塞压缩封闭空气做功，由热力学第一定律知，封闭气体向外界放热，故C正确，BD错误。
4.【答案】
【解析】设卫星做圆周运动的半径为 ，由万有引力提供向心力可得
解得
则单位时间内卫星与地心连线扫过的面积为
、 两卫星与地心连线在相等时间内扫过的面积之比为 ，则 、 两卫星做圆周运动的半径之比为
则有

设 、 两卫星相邻两次距离最近的时间间隔为 ，则
解得

故选D。
5.【答案】
【解析】A.由图可知，原线圈输入电压的有效值为，根据原副线圈匝数比与电压比的关系有，解得，所以电压表的读数为，故A错误；
B.由于二极管具有单向导电性，只有半个周期有电流，故有，有效值为，即电压表的读数为有效值，故B错误；
原线圈的输入功率等于输出功率，即，故原线圈的电流，故C错误，D正确。
故选D。
6.【答案】
【解析】设斜面倾角为，将物块、放在丝绸上，用沿斜面向上的力拉物块，系统保持静止，有
，若，则；若，则；故A正确，B错误；
C.固定丝绸，将物块放置在丝绸上，恰能静止，有，只增加，上式仍然成立，物块相对于丝绸不会滑动，故C错误；
D.由丝绸保持静止可知，受丝绸的摩擦力为静摩擦力，方向沿斜面向下，不一定达到最大静摩擦力，只增加，物块相对于丝绸不一定滑动，故D错误。
7.【答案】
【解析】解：因为带电粒子做曲线运动，所受合力电场力指向运动轨迹凹侧，所以该粒子所受电场力方向大致指向左下方，与电场强度方向相反，则该粒子带负电，故A错误；
B.同一电场中，电场线的疏密程度表示电场的强弱，所以由题图可知，的电量大于的电量，故B正确；
C.同一电场中，电场线的疏密程度表示电场的强弱，由题图可知，点位置的电场线分布的密集程度大于点位置的电场线分布的密集程度，则点的电场强度大于点的电场强度，故C错误；
D.粒子运动的速度方向沿运动轨迹的切线方向，结合前面分析及该粒子的运动轨迹可知，该粒子从到，电场力方向与速度方向的夹角由锐角变为钝角，则电场力先做正功后做负功，则电势能先减小后增大，故D错误；
故选：。
8.【答案】
【解析】A.斜抛运动具有对称性，把斜抛运动看成两个对称的平抛运动，由图像看出，甲、乙从 点到落地，平抛运动的高度相等，运动时间相等，由平抛规律可知
水平位移之比为 ，由水平方向位移
故甲、乙在 点的速度大小之比为 ，A错误；
B.平抛运动速度的反向延长线经过水平位移的中点，故甲在 点速度的反向延长线经过 的中点，B正确；
C.斜抛运动时间是平抛运动时间的倍，则两个斜抛运动时间均为 ，C错误；
D.乙在 点的速度与水平方向的夹角设为 ，根据对称性，乙在 点的速度与水平方向的夹角也为 ，根据平抛运动规律，故乙在点的速度反向延长线经过点，则
解得
D正确。
9.【答案】
【解析】A.圆环通电后悬线作用力恰好为零，说明圆环受到向上的安培力，根据左手定则可知，圆环中电流从 点流入，项错误；
B.根据力的平衡有
解得

项正确；
根据几何关系， 、 两点间圆环优弧部分与圆环劣弧部分长度之比为：，则两部分电流之比为：，则 、 两点间圆环优弧部分受到的安培力大小为
同理， 、 两点间圆环劣弧部分受到的安培力大小为

项错误，项正确。
故选BD。
10.【答案】
【解析】金属棒做加速度逐渐减小的变加速运动，刚开始下滑时加速度最大，由牛顿第二定律知：，故A正确；
B.当金属棒下滑速度为时，感应电动势为：，感应电流为：，其两端电压为，故B错误；
C.金属棒匀速运动时，产生的感应电流最大，受到的安培力最大，最大安培力为，故C正确；
D.由安培力可知：下滑最大速度为，故D错误。
故选AC。
11.【答案】；；；偏大
【解析】实验中需要刻度尺测量钢球下落的高度，需要游标卡尺测量小球的直径，故选BC；
钢球球心经过光电门时的速度大小为；
根据和可得，则，解得；
若某同学在安装器材时小球的释放点稍向左边偏移了一些，导致小球经过光电门时，虽然小球也能遮光，但光线无法对准球心，则测量的偏小，偏大，则偏大。
12.【答案】欧姆调零；；；红；；；小于。
【解析】多用电表每次换挡时都要进行欧姆调零，读数为
点电势高，根据红入黑出的原则，点接的是红表笔，由于较小，为了使路端电压变化明显，应增大电源的等效内阻，即另一支表笔接电路中的点；
接电路中的点的那支表笔不动，另一支表笔接电路中的点，不考虑多用电表对电路的影响，
由闭合电路欧姆定律有，即，结合图象有，，
解得：，，
考虑到多用电表的分流，设直流电压挡的内阻为，电动势的真实值为，测量值为，
则，即测量值小于真实值。
13.【解析】由题意可知，光线射向面恰好发生全反射，反射光线垂直于面从棱镜射出，光路图如图所示
设光线在透明物质Ⅱ中发生全反射的临界角为，在点刚好发生全反射。
由几何关系可知，则
解得
物质Ⅰ中光速为，物质Ⅱ中光速为，物质Ⅰ中用时
由几何关系知，，
物质Ⅱ中用时
已知，光从传到所用时间
联立解得

14.【解析】从发出电子在磁场中做圆周运动能直接到达点的最小半径
由向心力公式有
解得
设电子初速度为，初速度方向与的夹角为，从点由电场进入磁场，如图所示：
设该轨迹圆半径为，由几何关系可知
由向心力公式有
设电子每次在电场中运动的时间为，则
方向有
方向有
联立解得
15.【解析】以整体为研究对象，从开始到凹槽与挡板发生第一次碰撞的过程中，由牛顿第二定律得
由运动学规律得
解得。
由題意可知
则凹槽与挡板发生第一次碰撞后，物块将以匀速下滑，凹槽匀减速上滑。
由牛顿第二定律得
凹槽与物块第一次碰撞前瞬间的速度大小为
解得凹槽的长度为
凹槽与物块发生第一次碰撞过程中，由动量守恒定律
根据机械能守恒定律
此时凹槽距挡板的距离
凹槽与物块发生第一次碰撞后，凹槽以匀速下滑，物块匀加速下滑。
由牛顿第二定律得
凹槽从此位置到与挡板第二次碰撞时间为
此时物块与挡板间的距离为
凹槽与挡板第二次碰撞后，凹槽沿斜面匀减速上滑，物块匀速下滑。
此时物块的速度大小为
从此时到凹槽与物块发生第二次碰撞的过程中
从开始到凹槽与物块发生第二次碰撞时的总时间为
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