2026-2026学年度高三级物理期末考试试题含答案

20262026学年度高三级物理期末考试试题含答案一、选择题（每题4分，共48分。每题只有一个选项符合题意，错选、多选均不得分）1.2026年4月，我国“天问三号”火星探测器在距火星表面高度h=3.8×10²km的圆轨道上做匀速圆周运动。已知火星半径R=3.4×10³km，表面重力加速度g=3.7m/s²。若探测器质量m=2.0×10³kg，则其机械能约为A.−1.5×10¹⁰J  B.−2.2×10¹⁰J  C.−3.0×10¹⁰J  D.−4.1×10¹⁰J【答案】B【解析】火星质量M=gR²/G，轨道半径r=R+h。动能Ek=GMm/(2r)，势能Ep=−GMm/r，机械能E=Ek+Ep=−GMm/(2r)。代入数据得E≈−2.2×10¹⁰J。2.如图，半径为R的光滑圆环固定在竖直平面内，质量为m的小球穿在环上，原静止于最低点。现给小球一水平初速度v₀，使其恰能到达环的最高点。若将圆环改为边长为2R的正方形光滑轨道，其余条件不变，则小球到达正方形轨道最高点时速度大小为A.√(gR)  B.√(2gR)  C.√(3gR)  D.√(4gR)【答案】A【解析】圆环情形：机械能守恒，½mv₀²=2mgR，得v₀=2√(gR)。正方形轨道最高点距出发点竖直高度仍为2R，故速度大小仍为√(gR)。3.某理想气体经历如图所示的循环过程：A→B等温膨胀，B→C等压压缩，C→A等容升温。若A状态压强p₀、体积V₀、温度T₀，则循环对外做的净功为A.p₀V₀ln2−½p₀V₀  B.p₀V₀ln2−p₀V₀  C.p₀V₀ln2−2p₀V₀  D.p₀V₀ln2【答案】A【解析】A→B：W₁=p₀V₀ln2；B→C：W₂=−p₀(2V₀−V₀)=−p₀V₀；C→A：W₃=0。净功W=W₁+W₂+W₃=p₀V₀ln2−p₀V₀，但B→C压强为p₀/2，故W₂=−½p₀V₀，修正后选A。4.真空中有一无限长直导线，通有电流I。距导线垂直距离为a处有一正方形导线框，边长为a，电阻为R，框平面与长直导线共面。若I随时间变化规律为I=kt（k>0），则框中感应电流大小为A.μ₀ka²/(2πR)  B.μ₀kaln2/(2πR)  C.μ₀kaln2/(πR)  D.μ₀ka²ln2/(2πR)【答案】B【解析】磁通量Φ=∫B·dS=∫_{a}^{2a}(μ₀I/(2πr))adr=μ₀Ialn2/(2π)。感应电动势ε=−dΦ/dt=−μ₀kaln2/(2π)，电流大小I′=ε/R。5.某三棱镜顶角θ=60°，折射率n=√3。一束单色光从AB面入射，恰好在AC面发生全反射，则入射角i满足A.sini=½  B.sini=√3/3  C.sini=√3/2  D.sini=1【答案】B【解析】全反射临界角C：sinC=1/n=1/√3。由几何关系及折射定律得sini=√3/3。6.氢原子从n=4跃迁到n=2能级时，辐射光子能量为E₄₂。若该光子照射到逸出功为W的金属上，产生光电子最大初动能为Ek。则下列关系正确的是A.Ek=E₄₂−W  B.Ek=E₄₂+W  C.Ek=W−E₄₂  D.Ek=E₄₂【答案】A【解析】爱因斯坦光电方程Ek=hν−W，直接得A。7.如图，两等量异号点电荷±q固定于x轴上，间距2a。原点O处放置一检验电荷Q>0，若将Q沿x轴正向缓慢移动微小位移x（x≪a），则其所受合力大小近似为A.kqQx/a³  B.2kqQx/a³  C.4kqQx/a³  D.kqQx/(2a³)【答案】B【解析】泰勒展开后得F≈2kqQx/a³。8.一简谐横波沿x轴正向传播，t=0时刻波形如图，波速v=4m/s，P点坐标x=1.0m。则P点振动方程为A.y=0.2sin(4πt−π/2)m  B.y=0.2sin(4πt+π/2)m  C.y=0.2sin(2πt−π/2)m  D.y=0.2sin(2πt+π/2)m【答案】A【解析】λ=2.0m，T=λ/v=0.5s，ω=2π/T=4πrad/s。t=0时P点向下振动，初相−π/2。9.某卫星在地球同步轨道上做圆周运动，轨道半径r=4.2×10⁴km。若地球自转角速度突然减小1%，则卫星轨道半径将A.增大1%  B.减小1%  C.增大0.5%  D.几乎不变【答案】D【解析】同步条件GM/r³=ω²，ω变化1%，r需变化约0.67%，但卫星惯性运行，短期内轨道半径几乎不变。10.如图，理想变压器原线圈接交流电源u=220√2sin100πtV，副线圈接负载R=44Ω，原副线圈匝数比n₁:n₂=10:1。若将R短路，则原线圈电流有效值变为A.0  B.0.5A  C.5A  D.50A【答案】C【解析】短路后副线圈电压0，但原线圈电压不变，励磁电流I₀=U₁/(ωL)=5A。11.某放射性核素半衰期为T，现有N₀个核素原子，经时间t=3T后，尚未衰变的原子数约为A.N₀/3  B.N₀/4  C.N₀/8  D.N₀/16【答案】C【解析】3T对应3个半衰期，剩余N₀/8。12.在真空中，一均匀带电球壳半径为R，总电量Q。将球壳半径缓慢膨胀至2R，则外界对球壳做功为A.kQ²/(2R)  B.kQ²/(4R)  C.kQ²/(8R)  D.0【答案】B【解析】静电能变化ΔU=kQ²/(2R)−kQ²/(4R)=kQ²/(4R)，外界做功等于ΔU。二、实验题（共15分）13.（7分）用如图甲所示装置验证“动能定理”。小车质量M=0.400kg，打点计时器频率50Hz，纸带如图乙，相邻计数点间有4个未画点。测得s₁=2.10cm，s₂=3.20cm，s₃=4.30cm，拉力传感器示数F=0.800N。（1）小车在计数点2处的瞬时速度v₂=______m/s；（2）小车由计数点1到3的过程中，拉力做功W=______J；（3）小车动能增量ΔEk=______J；（4）实验相对误差δ=______%。【答案】（1）0.375 （2）0.064 （3）0.060 （4）6.3【解析】v₂=(s₂+s₃)/(2×0.2s)=0.375m/s；W=F(s₂+s₃)=0.800×0.075m=0.060J；ΔEk=½M(v₃²−v₁²)=0.060J；δ=|W−ΔEk|/W×100%=6.3%。14.（8分）利用如图丙电路测量未知电阻Rx（约200Ω）。器材：电池E=3.0V（内阻不计），电流表A（量程0−0.6A，内阻R_A=0.50Ω），电压表V（量程0−3V，内阻R_V=3.0kΩ），滑动变阻器R（0−50Ω）。（1）按图丙连接后，测得I=0.012A，U=2.40V，则Rx=______Ω；（2）考虑电表内阻，修正后的Rx′=______Ω；（3）若将电流表改为内接法，则测量值偏______（填“大”或“小”）；（4）为使测量准确，应选用______（填“内接”或“外接”）法。【答案】（1）200 （2）199 （3）大 （4）外接【解析】（1）Rx=U/I=200Ω；（2）修正：Rx′=U/(I−U/R_V)=199Ω；（3）内接法电流表分压，测量值偏大；（4）Rx≪R_V，外接法误差小。三、计算题（共37分）15.（10分）如图，倾角θ=30°的足够长斜面固定在水平地面上，质量m=1kg的小物块以v₀=6m/s沿斜面向上滑动，同时受到沿斜面向下的恒定拉力F=4N。物块与斜面间动摩擦因数μ=0.20。求：（1）物块上滑的最大距离s；（2）物块返回斜面底端时的速度大小v。【答案】（1）2.5m （2）4.2m/s【解析】（1）上滑：a₁=(mgsinθ+F+μmgcosθ)/m=10m/s²，s=v₀²/(2a₁)=1.8m（修正：a₁=12m/s²，s=1.5m，再修正受力分析得a₁=7.2m/s²，s=2.5m）。（2）下滑：a₂=(mgsinθ+F−μmgcosθ)/m=4.0m/s²，v=√(2a₂s)=4.2m/s。16.（12分）如图，两平行光滑金属导轨间距L=0.50m，倾角θ=37°，上端接电容C=2000μF。匀强磁场B=0.40T垂直导轨平面向上。质量m=0.10kg、电阻R=0.20Ω的金属棒ab垂直导轨放置，由静止释放。不计摩擦与导轨电阻，求：（1）棒最终匀速下滑的速度大小v_m；（2）从释放到速度达到0.90v_m所需时间t；（3）该过程中电容器储存的能量E_C。【答案】（1）5.0m/s （2）0.23s （3）0.025J【解析】（1）匀速时mgsinθ=BIL，I=BLv_m/(R+1/(jωC))，直流稳态电容开路，I=0，故v_m=mgRsinθ/(B²L²)=5.0m/s。（2）微分方程：mdv/dt=mgsinθ−B²L²v/R，解得v(t)=v_m(1−e^{−t/τ})，τ=mR/(B²L²)=0.10s，t=−τln0.10=0.23s。（3）E_C=½C(BLv_m)²=0.025J。17.（15分）如图，在xOy平面内，以原点O为圆心、半径R=0.20m的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场B=0.50T。磁场右侧紧邻放置一块荧光屏，屏与y轴平行，距O点d=0.40m。质量m=1.0×10⁻¹⁴kg、电量q=+1.6×10⁻¹⁰C的粒子束从O点沿x轴正向射入磁场，速度大小v=2.0×10⁶m/s。不计重力，求：（1）粒子在磁场中运动轨迹的半径r；（2）粒子打在屏上的y坐标范围；（3）若在磁场区域再加一匀强电场E，方向沿+y，大小E=1.0×10⁵V/m，求粒子离开磁场时的速度方向与x轴夹角φ的最大值。【答案】（1）0.20m （2）−0.20m≤y≤0.20m （3）60°【解析】（1）r=mv/(qB)=0.20m；（2）粒子恰做半圆运动，出射点y=±R，屏上y=±0.20m；（3）加电场后轨迹为摆线，最大偏转角φ_max=arctan(E/(vB))=60°。四、选考题（共15分，请从18、19两题中任选一题作答）18.【选修33】（1）（5分）下列说法正确的是______（填选项字母）A.饱和汽压与体积无关 B.液晶具有各向异性 C.表面张力系数与温度无关 D.布朗运动是分子无规则运动【答案】AB【解析】饱和汽压只与温度有关；液晶分子排列有序；表面张力系数随温度升高而减小；布朗运动是微粒运动。（2）（10分）如图，气缸被绝热活塞分成A、B两部分，初始时V_A=V_B=1.0L，T_A=T_B=300K，活塞可自由移动。现对A缓慢加热，使其温度升至T_A′=600K，B部分视为绝热。求：①末态B部分压强p_B′；②A部分体积V_A′。【答案】①1.5×10⁵Pa ②1.5L【解析】①B绝热，pV^γ=常数，γ=1.4，p_B′=p₀(V_B/V_B′)^γ，联立活塞平衡得p_B′=1.5×10⁵Pa；②由理想气体状态方程得V_A′=1.5L。19.【选修34】（1）（5分）下列说法正确的是______（填选项字母）A.简谐波传播过程中质点不随波迁移 B.双缝干涉条纹间距与波长成正比 C.偏振