上海市青浦高级中学2025-2026学年高三上学期期末物理试题（原卷版+解析版）

上海市青浦高级中学中学2025学年第一学期期末考试高三物理等级考试卷考试时间：60分钟满分：100分考生注意：1．试卷满分100分，考试时间60分钟。2．本考试分设试卷和答题纸。作答必须写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。3．本试卷未特别标注的选择类试题，每小题只能选一个选项。4．本试卷标注“简答”、“计算”试题，在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。1.衰变衰变是放射性元素自发地放射出射线并转变为其他元素的过程。（1）1896年法国物理学家贝克勒尔发现天然放射性现象，表明（）A.原子有结构 B.原子核有结构C.核子有结构 D.核外电子有轨道结构（2）高速飞行射线会有相对论效应，下面属于狭义相对论效应的是（）A.同时的相对性 B.引力红移 C.光线偏折 D.引力波（3）一物理学习小组研究可作为核电池材料的衰变为的过程，根据测量数据，用横坐标表示时间，用纵坐标表示任意时刻的质量m与初始时刻（时）的质量的比值，得出的图像如图所示。图像中的________年；（4）（简答）由上题所述，请比较原子核的平均结合能和原子核的平均结合能的大小关系。（5）如图，在竖直平面内有一半径为R的圆形，区域内有匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直于圆平面向外（未画出）。将一群衰变的电量为q，质量为m的粒子以相同速率，由P点在纸平面内向不同方向射入磁场，PQ为水平直径，不计重力和空气阻力，则下列说法不正确的是（）A.各粒子在磁场中运动半径相等B.各粒子在磁场中运动的时间相等C.若各粒子运动半径等于2R，则从Q点射出的粒子在磁场中运动的时间最长D.如果入射速率，则沿各个方向射入离子在飞离磁场时的速度方向一定竖直向下2.电容器电容器是电子电路中不可或缺的元件之一，在电路中的作用多样且关键。（1）如图，LC振荡电路工作时：①电容器极板上的电荷量q的绝对值随时间t的变化周期为，电场能随时间变化的周期为，则________A.大于B.等于C.小于②电容器放电过程中，电感器中的电流________A.增加B.减少C.先增加后减少D.先减少后增加（2）某兴趣小组利用电流传感器测量某一电容器的电容。电流传感器反应非常快且阻值不计，将它与计算机相连，还能显示出电流随时间变化的图像。实验电路如图（a）所示，电源电动势和内阻的标明值分别为E和r。①将电阻箱阻值调为，闭合开关，电源向电容器充电，直至充电完毕，得到图像如图（b）所示，数出图像与坐标轴所围格子数为35，此时电容器所带的电荷量________C（结果保留2位有效数字），电容器两端电压________（用E、r和表示）。②改变电阻箱接入电路的阻值，重复前面步骤，得到多组对应的电阻箱阻值R和电容器所带的电荷量q。经过讨论，利用所得数据绘制图像如图（c），所绘图像应为（）A.图B.图C.图D.图③若实验时电源实际内阻大于标明值，利用图（c）（图中a、b均为已知量）所得电容器的电容________其真实值。A.小于B.等于C.大于D.以上选项都有可能3.透明球体透明球体是物理光学中的一个典型模型，它对于理解光的传播、折射和反射等现象至关重要。某同学为研究某种透明材质制作的小球的光学现象，做了如下实验。（1）用“测定玻璃的折射率”的实验方法测量该材质的折射率，对一块两面平行的该材质制成的透明砖，用插针法找出与入射光线对应的出射光线，现在分别做出如图所示的A、B、C、D四组插针结果。从图看，测量结果准确度最高的是（）A. B.C. D.（2）夜晚用光照射该材料透明小球，小球会显得光芒四射。一细束足够强的单色光从D点平行直径AB射入，最终在小球外有四条光线射出，如图所示。已知小球的半径为R，入射点D与直径AB间的距离为，平行四边形DCFE为正方形，则该材质对该单色光的折射率________（保留3位有效数字）。（3）在上题中，改变入射光的入射角，在球的内表面________（选填“能”或“不能”）发生全反射。（4）光照射到物体表面时会产生压力，称为光压。光射到物质界面时会发生折射，遵循折射定律，传播方向发生变化会导致其动量改变，从而产生光压。如图，一束光线从真空中入射到球的A点，两次折射后从B点射出。光束经过球的过程中，其动量变化量（）A.由A指向B，光对球产生冲量指向AB.由A指向B，光对球产生的冲量指向BC.与AB垂直，光对球产生的冲量垂直AB向下D.与AB垂直，光对球产生的冲量垂直AB向上游乐场里的很多项目是物理的生动课堂4.如图所示，游乐场中，从高处A到水面B处有两条长度相同的光滑轨道。甲、乙两个质量相等的小孩沿不同轨道同时从A处自由滑向B处，下列说法正确的有（）A.到达B点时，甲、乙重力的功率相等B.到达B点时，甲、乙的动量相等C.甲、乙在同一时刻总能到达同一高度D.甲比乙先到达B点5.跳台滑雪运动员根据赛场边的一根风力指示杆上飘带判断现场风力的情况。若飘带可视为粗细相同的质量分布均匀的长绳，其所处范围内风速水平向右、大小恒定不随高度改变。当飘带稳定时，它的实际形态最接近的是（）A. B.C. D.6.如图甲所示，某同学参加蹦极运动，并利用手机的加速度传感器研究竖直方向加速度随时间变化的图像，如图乙所示，忽略空气阻力，拴在人身上的长绳是弹性绳，则图乙中速度最大的时刻大约是________时刻，处于最低点的时刻大约是________时刻。（用图中字母回答）7.游乐场中有一种振动发电装置的示意图如图甲所示，半径r＝0.10m、匝数N＝100匝的线圈套在永久磁铁槽中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布，其右视图如图乙所示。线圈所在位置的磁感应强度大小均为B＝0.20T，线圈的电阻R1＝0.5Ω，它的引出线接有电阻R2＝9.5Ω的灯泡L。外力推动线圈框架的P端，使线圈的速度v随时间t变化的规律如图丙所示（正弦线）。已知v取向右为正。则：（1）线圈运动过程中产生的最大感应电动势的大小Em＝________V；（2）线圈运动一个周期内，线圈中产生的热量Q＝________J。8.气体的特性气体有很多特性为我们的生活和工作带来更多便利。（1）汽车行驶发生剧烈颠簸时，充满某种气体的轮胎体积快速变化。观察某次快速压缩过程，则压缩前后轮胎内气体分子热运动的速率分布曲线分别为Ⅰ和Ⅱ，则下图中可能正确的是（）A. B.C. D.（2）如图是一个内部呈不规则形状的导热花瓶，为测量花瓶内部容积，在花瓶上插入一根两端开口的玻璃管，接口处用蜜蜡密封。玻璃管竖直放置，其内部横截面积为S，质量为m的水银柱将一定质量的理想气体封闭在花瓶内，水银柱静止时玻璃管中的空气柱长度为L，此时外界温度为T。现把花瓶浸在温度为的热水中，水银柱再次静止时下方的空气柱长度变为2L。假设实验中环境温度和大气压不变且水银未流出。①（简答）花瓶浸在热水中直到热平衡，请分析单位面积上气体碰撞花瓶壁的平均作用力是否发生变化。②（计算）求花瓶内部的容积V。新能源汽车节能环保技术是当前汽车工业发展的重要方向。9.一实验小组准备探究电动汽车上某种元件Q的伏安特性曲线，他们设计了如图1所示的电路图。（1）在电路图中闭合开关，电流表、电压表均有示数，但无论怎样移动变阻器滑动片，总不能使电压表示数调为零。原因可能是图中的______处接触不良。A.aB.bC.cD.dE.eF.f（2）将两个元件Q串联接在电动势E＝4.0V，内阻的电源上，则元件Q此时的电功率是______W。10.汽车减震器可以有效抑制车辆振动。某同学设计了一个利用电磁阻尼的减震器，在振子速度较大时用安培力减震，速度较小时用弹簧减震，其简化的原理如图所示。匀强磁场宽度为L＝0.2m，磁感应强度B＝1T，方向垂直于水平面。一轻弹簧处于水平原长状态垂直于磁场边界放置，右端固定，左端恰与磁场右边界平齐，劲度系数为k＝16N/m。一宽为L，足够长的单匝矩形硬金属线框abcd固定在一小车上（图中未画出小车），右端与小车右端平齐，二者的总质量为m＝1kg，线框电阻为R＝0.01Ω。使小车带着线框以m/s的速度沿光滑水平面，垂直磁场边界正对弹簧向右运动，ab边向右穿过磁场区域后小车开始压缩弹簧，弹簧始终在弹性限度内。（1）求线框刚进入磁场左边界时，小车的加速度大小；（2）求小车向右运动过程中线框中产生的焦耳热和弹簧的最大压缩量；（3）通过增加线框的匝数（质量的增加量忽略不计）可以增大安培力作用。若匝数增为n＝10，小车的初速度增为m/s，小车最终能停下来并保持静止吗？若能，求停下来并保持静止的位置；若不能，求小车最终的速度大小。上海市青浦高级中学中学2025学年第一学期期末考试高三物理等级考试卷考试时间：60分钟满分：100分考生注意：1．试卷满分100分，考试时间60分钟。2．本考试分设试卷和答题纸。作答必须写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。3．本试卷未特别标注的选择类试题，每小题只能选一个选项。4．本试卷标注“简答”、“计算”试题，在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。1.衰变衰变是放射性元素自发地放射出射线并转变为其他元素的过程。（1）1896年法国物理学家贝克勒尔发现天然放射性现象，表明（）A.原子有结构 B.原子核有结构C.核子有结构 D.核外电子有轨道结构（2）高速飞行的射线会有相对论效应，下面属于狭义相对论效应的是（）A.同时的相对性 B.引力红移 C.光线偏折 D.引力波（3）一物理学习小组研究可作为核电池材料的衰变为的过程，根据测量数据，用横坐标表示时间，用纵坐标表示任意时刻的质量m与初始时刻（时）的质量的比值，得出的图像如图所示。图像中的________年；（4）（简答）由上题所述，请比较原子核的平均结合能和原子核的平均结合能的大小关系。（5）如图，在竖直平面内有一半径为R的圆形，区域内有匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直于圆平面向外（未画出）。将一群衰变的电量为q，质量为m的粒子以相同速率，由P点在纸平面内向不同方向射入磁场，PQ为水平直径，不计重力和空气阻力，则下列说法不正确的是（）A.各粒子在磁场中运动的半径相等B.各粒子在磁场中运动的时间相等C.若各粒子运动半径等于2R，则从Q点射出的粒子在磁场中运动的时间最长D.如果入射速率，则沿各个方向射入离子在飞离磁场时的速度方向一定竖直向下【答案】（1）B（2）A（3）87.7（4）的平均结合能大于（5）ACD【解析】【小问1详解】贝克勒尔发现了天然放射性现象，元素的放射性非常稳定与其化学状态无关，证明了原子核内有复杂结构。故选B。【小问2详解】A．时间延缓和尺缩效应是狭义相对论的两个必然结果，A正确；BD．引力红移和引力波是根据广义相对论推测得到的，BD错误；C．光线在引力场中传播时会发生弯曲，这也是广义相对论推测出的现象，C错误。故选A。【小问3详解】根据半衰期的定义可知，的质量m与初始时刻（t＝0时）的质量m0的比值从变为的时间即为半衰期，所以半衰期的大小为。所以比值从1变为的时间也为87.7年。【小问4详解】此衰变方程为核反应放出核能，生成物的结合能之和大于反应物的结合能，其中的平均结合能较小，所以的平均结合能大于。【小问5详解】A．粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为，根据可解得，虽入射方向不同，但旋转半径是相同的，A正确；B．各粒子入射方向不同，出射位置也不同，所以飞行的时间不相同，B错误；C．若各粒子的运动半径为，在磁场中运动粒子飞行时间最长的即为从P点入射，Q点出射的粒子，其转过的圆心角为是最大的，C正确；D．当入射速度时，粒子旋转半径为，此为磁聚焦-磁扩散模型，所有粒子会以竖直向下方向射出圆形磁场区域，故D正确。故选ACD。2.电容器电容器是电子电路中不可或缺的元件之一，在电路中的作用多样且关键。（1）如图，LC振荡电路工作时：①电容器极板上的电荷量q的绝对值随时间t的变化周期为，电场能随时间变化的周期为，则________A.大于B.等于C.小于②电容器放电过程中，电感器中的电流________A.增加B.减少C.先增加后减少D.先减少后增加（2）某兴趣小组利用电流传感器测量某一电容器的电容。电流传感器反应非常快且阻值不计，将它与计算机相连，还能显示出电流随时间变化的图像。实验电路如图（a）所示，电源电动势和内阻的标明值分别为E和r。①将电阻箱阻值调为，闭合开关，电源向电容器充电，直至充电完毕，得到图像如图（b）所示，数出图像与坐标轴所围格子数为35，此时电容器所带的电荷量________C（结果保留2位有效数字），电容器两端电压________（用E、r和表示）。②改变电阻箱接入电路的阻值，重复前面步骤，得到多组对应的电阻箱阻值R和电容器所带的电荷量q。经过讨论，利用所得数据绘制图像如图（c），所绘图像应为（）A.图B.图C.图D.图③若实验时电源实际内阻大于标明值，利用图（c）（图中a、b均为已知量）所得电容器的电容________其真实值。A.小于B.等于C.大于D.以上选项都有可能【答案】（1）①.B②.A（2）①.②.③.D④.B【解析】【小问1详解】[1]电容器极板上的电荷量q的绝对值随时间t的变化周期为振荡周期的一半，电场能是标量，电场能随时间变化的周期也为振荡周期的一半，所以电路中电场能随时间变化的周期等于。故选B。[2]电容器放电过程中，电场能转化为磁场能，电感器中的电流增大。故选A。【小问2详解】[1]图像与坐标轴所围成的面积表示电容器放电前所带的电量，故根据横轴与纵轴的数据可知，一个格子表示的电荷量为，由于图像与坐标轴所围格子数为35，则电容器所带的电荷量[2]由串并联关系，由闭合电路欧姆定律可知，电容器两端电压解得[3]由于则代入上一小问的结果可得图（c）是一次函数，而上式也是一次函数，故所绘图像应为图。故选D。[4]由图（c）知斜率为截距为解得而实验时电源实际内阻均大于标称值，对电容的测量结果没有影响，所以电容器的电容等于其真实值。故选B。3.透明球体透明球体是物理光学中的一个典型模型，它对于理解光的传播、折射和反射等现象至关重要。某同学为研究某种透明材质制作的小球的光学现象，做了如下实验。（1）用“测定玻璃的折射率”的实验方法测量该材质的折射率，对一块两面平行的该材质制成的透明砖，用插针法找出与入射光线对应的出射光线，现在分别做出如图所示的A、B、C、D四组插针结果。从图看，测量结果准确度最高的是（）A B.C. D.（2）夜晚用光照射该材料透明小球，小球会显得光芒四射。一细束足够强的单色光从D点平行直径AB射入，最终在小球外有四条光线射出，如图所示。已知小球的半径为R，入射点D与直径AB间的距离为，平行四边形DCFE为正方形，则该材质对该单色光的折射率________（保留3位有效数字）。（3）在上题中，改变入射光的入射角，在球的内表面________（选填“能”或“不能”）发生全反射。（4）光照射到物体表面时会产生压力，称为光压。光射到物质界面时会发生折射，遵循折射定律，传播方向发生变化会导致其动量改变，从而产生光压。如图，一束光线从真空中入射到球的A点，两次折射后从B点射出。光束经过球的过程中，其动量变化量（）A.由A指向B，光对球产生的冲量指向AB.由A指向B，光对球产生的冲量指向BC.与AB垂直，光对球产生的冲量垂直AB向下D.与AB垂直，光对球产生的冲量垂直AB向上【答案】（1）D（2）1.13（3）不能（4）D【解析】【小问1详解】AB．根据光的折射定律可得由于玻璃砖的折射率大于空气的折射率，所以观察A、B两幅图，A选项四根插针在一条直线上，；B选项，，故A错误，B错误；CD．由于测量时存在测量误差，当和适当大一些时，误差对测量结果影响小，测量更准确，观察C、D两幅图，可知D选项测量更准确，故C错误，D正确。故选D。【小问2详解】作出光在小球内传播的光路图，如图所示由题意可知，光线在小球上的入射角满足光线在球内反射，反射光线构成一个正方形，则光线在D处的折射角为根据光折射定律可得，小球的折射率为【小问3详解】根据光路可逆性可知，光从球内射出时的折射角等于从D点射入时的入射角，因此在球内传播时，对于球内的入射角始终小于射出时的折射角，不满足全反射时的入射角大于其临界角，故不能发生全反射。【小问4详解】作出入射光动量方向、折射光动量方向以及折射后光线动量的变化量如图所示可知光束经过微球的过程中，其动量变化量与AB垂直，根据动量定理可知，微球对光束作用力的方向与动量变化量的方向相同，其方向垂直AB向下，而根据牛顿第三定律可知，光束对微球的作用力与微球对光束的作用力大小相等、方向相反，可知光束对微球的作用力垂直AB向上。故选D。游乐场里的很多项目是物理的生动课堂4.如图所示，游乐场中，从高处A到水面B处有两条长度相同的光滑轨道。甲、乙两个质量相等的小孩沿不同轨道同时从A处自由滑向B处，下列说法正确的有（）A.到达B点时，甲、乙重力的功率相等B.到达B点时，甲、乙的动量相等C.甲、乙在同一时刻总能到达同一高度D.甲比乙先到达B点5.跳台滑雪运动员根据赛场边的一根风力指示杆上飘带判断现场风力的情况。若飘带可视为粗细相同的质量分布均匀的长绳，其所处范围内风速水平向右、大小恒定不随高度改变。当飘带稳定时，它的实际形态最接近的是（）A. B.C D.6.如图甲所示，某同学参加蹦极运动，并利用手机的加速度传感器研究竖直方向加速度随时间变化的图像，如图乙所示，忽略空气阻力，拴在人身上的长绳是弹性绳，则图乙中速度最大的时刻大约是________时刻，处于最低点的时刻大约是________时刻。（用图中字母回答）7.游乐场中有一种振动发电装置的示意图如图甲所示，半径r＝0.10m、匝数N＝100匝的线圈套在永久磁铁槽中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布，其右视图如图乙所示。线圈所在位置的磁感应强度大小均为B＝0.20T，线圈的电阻R1＝0.5Ω，它的引出线接有电阻R2＝9.5Ω的灯泡L。外力推动线圈框架的P端，使线圈的速度v随时间t变化的规律如图丙所示（正弦线）。已知v取向右为正。则：（1）线圈运动过程中产生的最大感应电动势的大小Em＝________V；（2）线圈运动一个周期内，线圈中产生的热量Q＝________J。【答案】4.D5.A6.①.E②.F7.①.40②.8【解析】【4题详解】A．两条轨道从A到B的竖直高度相等，所以甲、乙重力做功相等，到达末端时速度大小相等，但速度与竖直方向夹角不同，竖直方向分速度不同，可知，甲、乙重力的功率不相等，故A错误；B．到达B点时，甲、乙的动量不相等，因为方向不同，故B错误；C．由图可知初始一段时间内甲的切向加速度先大于乙的切向加速度，所以甲的速度先大于乙的速度，相同时间内甲通过的路程大于乙通过的路程，由图可知初始一段时间内甲先到达某一高度，故C错误；D．由图可知甲的切向加速度先大于乙的切向加速度，后小于乙的切向加速度，甲乙全程通过的路程相等，由动能定理可知到达轨道底端B时甲乙速度大小相等。作出甲乙速率随时间变化图如下可知甲先到达B点。故D正确。故选D。【5题详解】由于风速水平向右、大小恒定且不随高度改变，可认为单位高度飘带受到的风力相同，假设飘带总长为，质量为，由飘带自由端向上选取任意一段，该部分飘带的重力和所受风力分别为，该部分飘带稳定时受力平衡，受力分析如图所示重力与风力的合力与剩余部分间的张力是平衡力，设竖直方向的夹角为，则满足可知飘带与竖直方向的角度与所选取的飘带长度无关，在风速一定时，飘带与竖直方向的角度正切值恒定，则飘带为一条倾斜的直线。故选A。6题详解】[1][2]某同学参加蹦极运动，利用手机的加速度传感器研究竖直方向加速度随时间变化的图像，则竖直方向先向下加速后向下减速，加速度先向下后向上。所以加速结束时就是速度最大时，对应图中E点，到达最低点，向上加速度最大，对应F点。【7题详解】[1]导线切割磁感线产生的电动势一匝线圈的有效切割长度当切割速度最大时，感应电动势最大，线圈运动产生的最大感应电动势[2]由线圈运动的图像知产生正弦交流电感应电动势的有效值由闭合电路欧姆定律回路中电流一个周期内线圈中产生的热量8.气体的特性气体有很多特性为我们的生活和工作带来更多便利。（1）汽车行驶发生剧烈颠簸时，充满某种气体的轮胎体积快速变化。观察某次快速压缩过程，则压缩前后轮胎内气体分子热运动的速率分布曲线分别为Ⅰ和Ⅱ，则下图中可能正确的是（）A. B.C. D.（2）如图是一个内部呈不规则形状的导热花瓶，为测量花瓶内部容积，在花瓶上插入一根两端开口的玻璃管，接口处用蜜蜡密封。玻璃管竖直放置，其内部横截面积为S，质量为m的水银柱将一定质量的理想气体封闭在花瓶内，水银柱静止时玻璃管中的空气柱长度为L，此时外界温度为T。现把花瓶浸在温度为的热水中，水银柱再次静止时下方的空气柱长度变为2L。假设实验中环境温度和大气压不变且水银未流出。①（简答）花瓶浸在热水中直到热平衡，请分析单位面积上气体碰撞花瓶壁的平均作用力是否发生变化。②（计算）求花瓶内部的容积V。【答案】（1）D（2）①不变②【解析】【小问1详解】轮胎快速压缩属于绝热过程，外界对气体做功，内能增加，气体温度T升高。温度升高后，气体分子平均速率增大，速率分布曲线整体向高速方向移动，且变得更宽平。故选D。【小问2详解】①单位面积上气体碰撞器壁的平均作用力在数值上等于气体的压强，环境大气压p0不变，且水银柱再次静止，说明封闭气体压强始终等于因此气体压强p不变。②设花瓶容积为V（指内部气体占有的最大容积），管内气体初始长度L，初始温度T，管内气体体积为，所以初始时气体总体积加热后温度，水银柱下方气柱长度变为2L，说明管内气体体积变为，气体总体积压强p不变，满足理想气体状态方程解得新能源汽车节能环保技术是当前汽车工业发展的重要方向。9.一实验小组准备探究电动汽车上某种元件Q的伏安特性曲线，他们设计了如图1所示的电路图。（1）在电路图中闭合开关，电流表、电压表均有示数，但无论怎样移动变阻器滑动片，总不能使电压表的示数调为零。原因可能是图中的_____