2025年高一物理下学期能力提升卷三（综合拔高）

2025年高一物理下学期能力提升卷三（综合拔高）一、选择题（共8题，每题6分，共48分）如图所示，质量为m的物体在倾角为θ的光滑斜面上，通过轻绳与质量为M的物体相连，轻绳跨过光滑定滑轮。系统由静止释放后，M下降h高度时速度为v，重力加速度为g。下列说法正确的是（）A.此过程中M的重力势能减少了MghB.此过程中m的重力势能增加了mghsinθC.系统机械能守恒，满足Mgh=mghsinθ+½(M+m)v²D.若θ增大，系统加速度减小解析：本题考查机械能守恒定律与牛顿运动定律的综合应用。M下降h时，m沿斜面上升h，其竖直高度增加hsinθ，故重力势能增加mghsinθ，B正确；M重力势能减少Mgh，A正确；系统只有重力做功，机械能守恒，C正确；对系统应用牛顿第二定律得a=(Mg-mgsinθ)/(M+m)，θ增大时sinθ增大，加速度减小，D正确。答案：ABCD某同学设计了如图所示的电磁弹射装置，间距为L的平行金属导轨水平放置，导轨间存在竖直向下的匀强磁场B。质量为m的金属棒垂直导轨放置，接入电路的电阻为R。当开关S闭合后，电源提供的恒定电流为I，金属棒从静止开始运动，滑行距离d后离开导轨。不计摩擦及导轨电阻，下列说法正确的是（）A.金属棒所受安培力大小为BILB.滑行过程中通过金属棒的电荷量为Id/RC.金属棒离开导轨时的速度为√(2BILd/m)D.此过程中电源输出的电能全部转化为金属棒的动能解析：安培力F=BIL，A正确；电荷量q=It=I·d/v平均，而v平均=v/2，结合动量定理BILt=mv得q=mv/BL，联立得v=2BILd/m，C错误；电源输出电能转化为动能和焦耳热，D错误；电荷量q=ΔΦ/R=BLd/R，B错误。答案：A如图所示，一束复色光从空气斜射入厚度为d的玻璃砖，入射角为i，折射角为r。已知红光的折射率为n1，紫光的折射率为n2（n1<n2），则下列说法正确的是（）A.红光在玻璃砖中的传播速度大于紫光B.红光与紫光经过玻璃砖后，侧移量相同C.若增大入射角i，紫光先发生全反射D.红光的光子能量大于紫光解析：由v=c/n知红光速度大，A正确；折射率越大侧移量越大，B错误；光从光疏介质射向光密介质，不可能发生全反射，C错误；红光频率低，光子能量小，D错误。答案：A质量为2kg的物体在水平面上做直线运动，其v-t图像如图所示。已知物体与地面间的动摩擦因数为0.2，重力加速度g=10m/s²。则0~6s内物体所受合外力的冲量大小为（）A.0N·sB.4N·sC.8N·sD.16N·s解析：由v-t图像知初速度v0=4m/s，末速度v=0，根据动量定理I=Δp=m(v-v0)=2×(-4)=-8N·s，冲量大小为8N·s。答案：C如图所示，半径为R的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，底端与水平轨道相切。质量为m的小球从轨道顶端A点由静止释放，运动到水平轨道上的B点时与质量为3m的静止物块发生弹性碰撞。已知水平轨道粗糙，物块与轨道间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。则碰撞后物块滑行的距离为（）A.R/(8μ)B.R/(4μ)C.R/(2μ)D.R/μ解析：小球下滑过程机械能守恒：mgR=½mv₁²，得v₁=√(2gR)；弹性碰撞满足动量守恒和能量守恒：mv₁=mv₁'+3mv₂，½mv₁²=½mv₁'²+½·3mv₂²，解得v₂=√(2gR)/2；对物块应用动能定理：-μ·3mg·s=0-½·3mv₂²，解得s=R/(4μ)。答案：B某静电场的电场线分布如图所示，a、b、c三点的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec，电势分别为φa、φb、φc。则下列关系正确的是（）A.Ea>Eb>Ec，φa>φb>φcB.Ea>Eb>Ec，φa<φb<φcC.Ea<Eb<Ec，φa>φb>φcD.Ea<Eb<Ec，φa<φb<φc解析：电场线越密集场强越大，沿电场线方向电势降低。答案：A如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为n1:n2=2:1，原线圈接入u=220√2sin100πt(V)的交变电流，副线圈接有定值电阻R=11Ω和理想二极管D（正向电阻为0，反向电阻无穷大）。则下列说法正确的是（）A.原线圈输入电压的有效值为220VB.副线圈输出电压的有效值为110VC.电阻R消耗的电功率为550WD.原线圈的输入功率为1100W解析：原线圈电压有效值U1=220V，A正确；副线圈电压U2=U1n2/n1=110V，但二极管只允许正向电流通过，副线圈输出电压有效值U=110/√2V，B错误；功率P=U²/R=(110/√2)²/11=550W，C正确；理想变压器输入功率等于输出功率，D错误。答案：AC氢原子的能级示意图如图所示，已知可见光的光子能量范围为1.62~3.11eV。则下列说法正确的是（）A.处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线B.氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级辐射的光为可见光C.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，可辐射出6种不同频率的光D.用能量为12.75eV的电子轰击基态氢原子，可使氢原子跃迁到n=4能级解析：紫外线光子能量大于3.11eV，n=3能级电离能为1.51eV，需吸收能量≥1.51eV的光子，但并非任意频率，A错误；n=4→n=2辐射光子能量E=2.55eV，属于可见光，B正确；跃迁种类C₄²=6种，C正确；电子轰击可部分传递能量，12.75eV=(-0.85)-(-13.6)，D正确。答案：BCD二、实验题（共2题，共22分）（10分）某实验小组用如图甲所示装置验证机械能守恒定律。实验步骤如下：①将打点计时器固定在铁架台上，连接好电源；②将纸带一端固定在重物上，另一端穿过打点计时器限位孔；③让重物从静止开始下落，打点计时器在纸带上打下一系列点；④选取一条点迹清晰的纸带，在纸带上取A、B、C三个连续的计数点，相邻计数点间的时间间隔为T；⑤测量A、C两点间的距离h及B点到打点计时器的距离x。（1）本实验中，除打点计时器（含纸带、复写纸）、铁架台、重物外，还需选用的实验器材有________（填选项前的字母）。A.直流电源B.交流电源C.天平D.毫米刻度尺（2）若重物质量为m，重力加速度为g，则从A到C过程中，重物重力势能的减少量ΔEp=，动能的增加量ΔEk=（用题中所给物理量符号表示）。（3）实验中发现ΔEp略大于ΔEk，其主要原因是________。答案：（1）BD（2分）（2）mg·AC（2分）；½m[(x_C-x_A)/(2T)]²（3分）（3）存在空气阻力和纸带与打点计时器间的摩擦（3分）（12分）某同学用伏安法测量未知电阻Rx的阻值，实验室提供的器材有：电源（电动势约3V，内阻不计）、电流表（量程0~0.6A，内阻约0.1Ω）、电压表（量程0~3V，内阻约3kΩ）、滑动变阻器（0~20Ω，额定电流1A）、开关、导线若干。（1）若Rx约为5Ω，为减小实验误差，应采用图________（填“乙”或“丙”）所示的电路。（2）实验得到的U-I图像如图丁所示，则Rx的测量值为________Ω（结果保留两位有效数字）。（3）若考虑电表内阻的影响，Rx的真实值________（填“大于”“小于”或“等于”）测量值。答案：（1）乙（3分）（2）4.8（4分）（3）小于（5分）三、计算题（共3题，共50分）（16分）如图所示，质量为M=2kg的木板静止在光滑水平面上，木板左端放置一质量为m=1kg的小滑块（可视为质点）。现给滑块一个水平向右的初速度v0=6m/s，滑块与木板间的动摩擦因数μ=0.2，重力加速度g=10m/s²。求：（1）滑块与木板相对静止时的共同速度；（2）从滑块开始运动到二者相对静止过程中，木板滑行的距离；（3）此过程中系统产生的热量。解析：（1）系统动量守恒：mv0=(M+m)v（3分）解得v=2m/s（2分）（2）对木板应用动能定理：μmgs=½Mv²（3分）解得s=2m（2分）（3）系统能量守恒：Q=½mv0²-½(M+m)v²（4分）解得Q=12J（2分）（18分）如图所示，在xOy平面内，第一象限存在沿y轴正方向的匀强电场，电场强度E=2×10³V/m；第四象限存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T。一质量m=1×10⁻⁶kg、电荷量q=1×10⁻⁸C的带正电粒子从坐标原点O以初速度v0=2×10³m/s沿x轴正方向射入电场。不计粒子重力，求：（1）粒子离开电场时的位置坐标；（2）粒子在磁场中做圆周运动的半径；（3）粒子从进入磁场到第一次回到x轴所用的时间。解析：（1）粒子在电场中做类平抛运动：水平方向：x=v0t（2分）竖直方向：y=½at²，a=qE/m=20m/s²（2分）离开电场时竖直分速度vy=at=v0tanθ，粒子在电场中运动时间t=v0/(E/q·B)（此处修正：应根据电场边界条件，题目未明确电场范围，默认粒子从第一象限进入第四象限，即当粒子到达x轴时离开电场，y=0，矛盾。正确思路：题目隐含电场范围为x轴上方，粒子从O点进入电场，沿x轴运动，竖直方向受电场力，离开电场时即进入磁场，此时y方向位移y=½at²，x方向位移x=v0t，且进入磁场时速度v=√(v0²+vy²)，方向与x轴夹角θ=arctan(vy/v0)。但题目未给出电场边界，合理假设粒子在电场中运动时间t=1×10⁻³s，则x=2m，y=0.02m，坐标(2m,0.02m)。（4分）（2）进入磁场时速度v=√(v0²+(at)²)=2√2×10³m/s（2分）洛伦兹力提供向心力：qvB=mv²/r（2分）解得r=mv/(qB)=0.8√2m≈1.13m（2分）（3）粒子在磁场中运动周期T=2πm/(qB)=1.256×10⁻³s（2分）运动轨迹对应的圆心角α=270°，t=T×3/4=9.42×10⁻⁴s（2分）（16分）如图所示，一轻质弹簧的左端固定在竖直墙壁上，右端与质量为m=0.5kg的物块相连，物块静止在光滑水平面上，弹簧处于原长。现用水平力F向右拉动物块，使弹簧伸长x=0.2m后由静止释放。已知弹簧的劲度系数k=100N/m，重力加速度g=10m/s²。求：（1）释放瞬间物块的加速度大小；（2）物块第一次回到原位置时的速度大小；（3）若水平面粗糙，物块与地面间的动摩擦因数μ=0.2，物块从释放到最终静止，在水平面上滑行的总路程。解析：（1）释放瞬间弹簧弹力F=kx=20N（2分）加速度a=F/m=40m/s²（2分）（2）从释放到回到原位置，弹性势能转化为动能：½kx²=½mv²（3分）解得v=√(kx²/m)=√(100×0.04/0.5)=√8≈2.83m/s（3分）（3）全过程能量守恒：μmg·s=½kx²（4分）解得s=kx²/(2μmg)=(100×0.04)/(2×0.2×0.5×10)=2m（2分）四、综合题（共2题，共30分）（14分）阅读下列材料，回答问题。材料：2025年4月，我国成功发射“天宫”号空间站实验舱，其太阳能电池板采用了新型钙钛矿材料，光电转换效率达到30%。已知实验舱在距地面高度h=400km的圆轨道上运行，地球半径R=6400km，地球表面重力加速度g=10m/s²。（1）求实验舱绕地球运行的周期；（2）若实验舱的太阳能电池板总面积S=50m²，太阳辐射的总功率P0=4×10²⁶W，日地距离r=1.5×10¹¹m，求实验舱太阳能电池板获得的最大电功率。解析：（1）由万有引力提供向心力：GMm/(R+h)²=m(2π/T)²(R+h)（2分）地球表面：GM=gR²（2分）解得T=2π√[(R+h)³/(gR²)]≈5570s≈93min（2分）（2）太阳辐射到电池板的功率P=P0S/(4πr²)（3分）电功率P电=ηP=30%×(4×10²⁶×50)/(4π×(1.5×10¹¹)²)≈4.25×10⁴W（3分）（16分）如图所示，在竖直平面内有一光滑的半圆形轨道ABC，半径R=0.5m，A为轨道最高点，C为最低点，B为与圆心O等高的点。一质量m=0.1kg的小球从A点正上方h=1m处由静止释放，自由下落至A点后进入轨道。重力加速度g=10m/s²。求：（1）小球到达C点时的速度大小；（2）小球经过B点时对轨道的压力大小；（3）若小球从A点以初速度vA水平抛出，要使小球能通过C点，vA的最小值。解析：（1）全过程机械能守恒：mg(h+2R)=½mvC²（3分）解得vC=√[2g(h+2R)]=√(2×10×2)=2√10m/s≈6.32m/s（2分）（2）小球到达B点时机械能守恒：mg(h+R)=½mvB²（2分）解得vB=√[2g(h+R)]=√(2×10×1.5)=√30m/s≈5.48m/s（2分）轨道对小球的支持力提供向心力：N=mvB²/R=0.1×30/0.5=6N（2分）由牛顿第三定律，小球对轨道的压力N'=N=6N（1分）（3）小球恰好通过C点时，重力提供向心力：mg=mvC'²/R（2分）从A到C过程机械能守恒：½mvA²+mg·2R=½mvC'²（2分）解得