天津市南开区2025-2026学年高三上学期1月期末物理试题（原卷版+解析版）

南开区2025－2026年第一学期期末考试高三年级物理学科注意事项：1．本试卷分为第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷两部分，共100分。2．考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。答卷时，考生务必将答案涂写在答题卡上，答在试卷上的无效。3．考试结束后，将答题卡交回。第Ⅰ卷（选择题共40分）一、单项选择题（每小题5分，共25分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的。）1.2025年3月我国首款碳-14核电池原型机“烛龙一号”研制成功，该电池利用碳-14衰变释放的能量发电。由于碳-14半衰期为5730年，该电池具有超乎寻常的使用寿命。制备碳-14的核反应方程为：；碳-14的衰变方程为：。下列说法正确的是（）A.X为质子，Y为中子B.Y是由核内的质子转化而来的C.若核电池中的碳-14含量变为原来的就不能正常供电，则该电池的使用寿命约为17190年D碳-14衰变时释放能量，所以质量数不守恒2.图甲为古代榨油场景，图乙是简化原理图，快速撞击木楔，木块向两侧挤压油饼便可将油榨出。若木楔可看作顶角为的等腰三角形，撞击木楔的力为，则下列说法正确的是（）A.为了增大木块对油饼的压力，通常设计得较小B.木楔对每个木块的压力一定均为C.若一定，增大，木块受到木楔对它压力增大D.无论多大，木块受到木楔对它的压力始终小于3.2024年12月13日晚，一道道“寒夜灯柱”在我国新疆克拉玛依市区上空闪现，与城市灯火交相辉映，美不胜收。“寒夜灯柱”是一种可与极光比肩的冰晕现象，因大气中的冰晶反射灯光而形成。简化光路如图所示，一束灯光（复色光）从左侧界面折射进入冰晶，分离成两束单色光a和b，再经右侧界面反射，又从左侧界面折射出来被游客看到。下列说法正确的是（）A.在冰晶中，a光的速度比b光大B.若在同一界面发生全反射，a光临界角比b光大C.用同一装置做双缝干涉实验，a光的条纹间距比b光小D.单色光a和b与冰晶右侧的反射是全反射4.所谓“双星”就是两颗相距较近的恒星，这两颗星在彼此之间万有引力作用下，各自以一定的速率始终绕它们连线上的某点转动，则（）A.两颗星做圆周运动的半径之比等于它们质量之比B.两颗星速度大小之比等于它们质量的反比C.两颗星的动能之比等于它们做圆周运动的半径的反比D.两颗星动量始终相同5.如图所示，两个带等量正电的点电荷分别位于、两点上，、是连线上两点，、是连线中垂线上两点，为、的交点，、。将一负点电荷在点由静止释放，不计负点电荷重力。下列说法正确的是（）A.负点电荷始终做加速运动B.负点电荷从点到点电势能先减小后增大C.两点间电势差与两点间电势差相等D.仅将、两点电荷改为电荷量不变的负点电荷，点电场强度不变二、不定项选择题（每小题5分，共15分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分。）6.下列说法中正确的是（）A.两个分子在相互靠近的过程中其分子力一定逐渐增大，而分子势能一定先减小后增大B.在温度不变的条件下，一定质量的理想气体体积增大，此过程气体一定吸热C.布朗运动不是分子的运动，但间接地反映了液体分子运动的无规则性D.叶面上的露珠总是球形的，是因为液体的表面张力7.如图甲所示为沿着轴传播的简谐横波于时的波形图，、、三个质点的平衡位置分别在轴的2m、3.5m、4m处，图乙为质点的振动图像。下列说法正确的是（）A.波沿轴正方向传播B.从图甲时刻开始计时，质点经过0.75s第一次回到平衡位置C.从时刻计时，质点的振动方程为D.从图甲时刻开始计时，再经7s，质点的路程为14m8.如图所示，交流发电机中的线圈沿逆时针方向匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律为。下列说法正确的是（）A.线圈转到图示位置时，产生的电动势为0B.线圈转到图示位置时，边受到的安培力方向向上C.仅线圈转速加倍，电动势的最大值变为D.若发电机所接外电路电阻阻值，发电机线圈阻值忽略不计，安培表为理想电表，线圈转动一周电阻产生的焦耳热为0.1J第Ⅱ卷（共60分）9.用图甲所示的装置“验证动量守恒定律”，主要步骤如下：ⅰ.利用重垂线，记录水平槽末端在白纸上的投影点。ⅱ.取两个大小相同、质量分别为、的小球1和小球2。ⅲ.使小球1从斜槽上某一位置由静止释放，落在地面上垫有复写纸的白纸上并留下痕迹，重复本操作多次。ⅳ.把小球2放在水平槽的末端，小球1从原位置由静止释放，与小球2碰撞后，落在白纸上留下各自的落点痕迹，重复本操作多次。ⅴ.在白纸上确定平均落点的位置、、。（1）用“画圆法”确定小球1在没有与小球2发生碰撞时的平均落点，则图乙中圆______（填“”或“”）更合理。（2）该实验必须要测量的物理量是______。A.用天平测量两个小球的质量、B.测量小球开始释放时距地面的高度C.测量抛出点距地面的高度D.测量平抛射程、、（3）该实验选用的小球1和小球2的质量必须满足______（选填“”、“”或“”）。（4）本实验中用于验证动量守恒定律的表达式应为：______（用、、、、表示）。10.某实验小组测量待测电阻的阻值大小。（1）先用欧姆表“”挡粗测的阻值，示数如图甲所示，对应的读数是_____。（2）为了进一步精确测量该待测电阻的阻值，设计了如图乙所示的测量电路。①图乙中电压表V量程为、内阻为，发现电压表的量程太小，需将该电压表改装成3V量程的电压表，应将的阻值调为_____；②在闭合电路开关前应该把滑动变阻器的滑片移到_____（填“左”或“右”）端；③用笔画线代替导线补充完成图丙中实物间的连线_____；④某次测量时，电压表与电流表的示数分别为、，则待测电阻的阻值_____（用、和电压表内阻表示）。11.如图所示，半径为的四分之一光滑圆弧体固定在光滑水平面上，质量为的平板车静止在光滑水平面上，左端与接触，平板车的上表面与圆弧面的最低点相切。质量为的物块（可视为质点）在的圆弧面最上端的正上方高为处由静止释放，物块经过滑上平板车且恰好不从平板车上滑落，物块与平板车上表面的动摩擦因数为，重力加速度为。求：（1）物块最大速度的大小；（2）物块滑到的最低点时对圆弧面的压力的大小；（3）平板车的长度。12.如图所示，间距为的足够长光滑平行金属导轨倾斜放置，导轨平面与水平面夹角，两导轨上端接有阻值为的定值电阻，整个装置处于垂直导轨平面向上、磁感应强度大小为的匀强磁场中。质量为、电阻也为的金属棒，在沿导轨平面向上、大小为的恒力作用下，由静止开始从导轨底端沿导轨向上运动。已知金属棒从开始运动到速度刚好达到最大的过程，通过定值电阻横截面的电荷量为。在运动过程中，金属棒始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度为，不计空气阻力和导轨电阻。求：（1）金属棒开始运动时加速度的大小和运动过程中最大速度的大小；（2）金属棒从开始运动到速度刚好达到最大时所通过位移的大小及此过程金属棒产生的焦耳热。13.如图所示，直角三角形内存在垂直于纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场；直角三角形内存在竖直向下的匀强电场。时刻，一质量为m，电荷量为q的带正电粒子由AP上的K点以一定的初速度沿PA方向射入匀强电场，粒子经AC的中点N垂直于AC射入磁场区域且恰好未从MC边射出磁场。已知AM、PC边长均为L，AC边长为2L，不计粒子重力，各边界均为理想边界。求：（1）粒子在磁场中运动时速度的大小；（2）电场强度的大小；（3）从时刻至粒子射出磁场所经历的时间。南开区2025－2026年第一学期期末考试高三年级物理学科注意事项：1．本试卷分为第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷两部分，共100分。2．考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。答卷时，考生务必将答案涂写在答题卡上，答在试卷上的无效。3．考试结束后，将答题卡交回。第Ⅰ卷（选择题共40分）一、单项选择题（每小题5分，共25分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的。）1.2025年3月我国首款碳-14核电池原型机“烛龙一号”研制成功，该电池利用碳-14衰变释放的能量发电。由于碳-14半衰期为5730年，该电池具有超乎寻常的使用寿命。制备碳-14的核反应方程为：；碳-14的衰变方程为：。下列说法正确的是（）A.X为质子，Y为中子B.Y是由核内的质子转化而来的C.若核电池中的碳-14含量变为原来的就不能正常供电，则该电池的使用寿命约为17190年D.碳-14衰变时释放能量，所以质量数不守恒【答案】C【解析】【详解】A．制备方程中，X的质量数为1，电荷数为1，故X为质子；衰变方程中，Y的质量数为0，电荷数为-1，故Y为电子，而非中子，故A错误；B．Y（电子）是由碳-14核内的中子转化为质子时释放的，并非由质子转化而来，故B错误；C．碳-14含量变为原来的，根据半衰期公式得解得，故C正确；D．核衰变中质量数守恒（核子数不变），释放能量源于质量亏损，但质量数守恒，故D错误。故选C。2.图甲为古代榨油场景，图乙是简化原理图，快速撞击木楔，木块向两侧挤压油饼便可将油榨出。若木楔可看作顶角为的等腰三角形，撞击木楔的力为，则下列说法正确的是（）A.为了增大木块对油饼的压力，通常设计得较小B.木楔对每个木块的压力一定均为C.若一定，增大，木块受到木楔对它的压力增大D.无论多大，木块受到木楔对它的压力始终小于【答案】A【解析】详解】AB．将力F沿垂直侧面方向分解如图所示可知木块对油饼的压力为可知为了增大木块对油饼的压力，通常设计得较小，木楔对每个木块的压力大于故A正确，B错误；C．若一定，增大，由得木块受到木楔对它的压力减小，故C错误；D．当时，木块受到木楔对它的压力大于，故D错误。故选A。3.2024年12月13日晚，一道道“寒夜灯柱”在我国新疆克拉玛依市区上空闪现，与城市灯火交相辉映，美不胜收。“寒夜灯柱”是一种可与极光比肩的冰晕现象，因大气中的冰晶反射灯光而形成。简化光路如图所示，一束灯光（复色光）从左侧界面折射进入冰晶，分离成两束单色光a和b，再经右侧界面反射，又从左侧界面折射出来被游客看到。下列说法正确的是（）A.在冰晶中，a光的速度比b光大B.若在同一界面发生全反射，a光的临界角比b光大C.用同一装置做双缝干涉实验，a光的条纹间距比b光小D.单色光a和b与冰晶右侧的反射是全反射【答案】C【解析】【详解】AB．根据折射率公式、折射率与光速、临界角的关系有由光路图可知，从空气进入介质中时，入射角相等，a的折射角小一些，则a光折射率大、临界角小、同介质中波速小，b光折射率小、临界角大、同介质中波速大，故AB错误；C．结合上述可知，a光折射率大一些，折射率越大，波长越小，则a光波长短一些，根据涉条纹间距公式有可知，用同一装置做双缝干涉实验，a光条纹间距比b光小，故C正确；D．根据图示光路图，简化图中左右界面平行，右侧界面的入射角等于左侧界面的折射角，可知，右侧界面的入射角小于临界角，光在右侧界面没发生有全反射，所以简化光路图中“寒夜灯柱”的形成过程没有全反射，故D错误。故选C。4.所谓“双星”就是两颗相距较近的恒星，这两颗星在彼此之间万有引力作用下，各自以一定的速率始终绕它们连线上的某点转动，则（）A.两颗星做圆周运动的半径之比等于它们质量之比B.两颗星速度大小之比等于它们质量的反比C.两颗星的动能之比等于它们做圆周运动的半径的反比D.两颗星的动量始终相同【答案】B【解析】【详解】A．令两恒星间距为L，质量分别为、，轨道半径分别为、，双星圆周运动的周期相等，可知，角速度也相等，则有，解得即两颗星做圆周运动半径之比等于它们质量的反比，故A错误；B．根据线速度与角速度的关系有，结合上述解得即两颗星速度大小之比等于它们质量的反比，故B正确；C．两恒星的动能，结合上述解得即两颗星的动能之比等于它们做圆周运动的半径之比，故C错误；D．两恒星的动量，结合上述解得可知，两恒星动量大小相等，当动量的反向始终相反，可知，两颗星的动量不相同，故D错误。故选B。5.如图所示，两个带等量正电的点电荷分别位于、两点上，、是连线上两点，、是连线中垂线上两点，为、的交点，、。将一负点电荷在点由静止释放，不计负点电荷重力。下列说法正确的是（）A.负点电荷始终做加速运动B.负点电荷从点到点电势能先减小后增大C.两点间电势差与两点间电势差相等D.仅将、两点电荷改为电荷量不变的负点电荷，点电场强度不变【答案】B【解析】【详解】A．负点电荷由E点从静止释放，先受向下的电场力做加速运动，过O点后受向上的电场力做减速运动，A错误；B．负点电荷从点到点电场力先做正功后做负功，则电势能先减小后增大，B正确；C．因OP间的平均场强小于PQ间的平均场强，根据可知，两点间电势差小于两点间电势差，C错误；D．仅将、两点电荷改为电荷量不变的负点电荷，点电场强度大小不变，但方向改变，D错误。故选B二、不定项选择题（每小题5分，共15分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分。）6.下列说法中正确的是（）A.两个分子在相互靠近的过程中其分子力一定逐渐增大，而分子势能一定先减小后增大B.在温度不变的条件下，一定质量的理想气体体积增大，此过程气体一定吸热C.布朗运动不是分子的运动，但间接地反映了液体分子运动的无规则性D.叶面上的露珠总是球形的，是因为液体的表面张力【答案】BCD【解析】【详解】A．若两个分子从相距大于平衡距离r0的位置开始相互靠近的过程中，分子力（合力）先增大后减小（至零），再变为斥力并增大；分子势能先减小（至r0处最小），后增大，故A错误；B．在温度不变的条件下，一定质量的理想气体体积增大，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，此过程气体一定吸热，故B正确；C．布朗运动是微小颗粒的无规则运动，是反映了分子无规则的热运动，故C正确；D．由于表面张力作用，水珠总是呈球形出现，故D正确。故选BCD。7.如图甲所示为沿着轴传播的简谐横波于时的波形图，、、三个质点的平衡位置分别在轴的2m、3.5m、4m处，图乙为质点的振动图像。下列说法正确的是（）A.波沿轴正方向传播B.从图甲时刻开始计时，质点经过0.75s第一次回到平衡位置C.从时刻计时，质点的振动方程为D.从图甲时刻开始计时，再经7s，质点的路程为14m【答案】AB【解析】【详解】A．由图乙可知，时质点P沿y正方向振动，根据“上、下坡”法可知简谐波沿x轴正方向传播，故A正确；B．由图甲和图乙可以分别得到波长和周期分别为，则波速从图甲时刻开始计时，M点的振动形式第一次传到Q点时，Q点第一次回到平衡位置，因此Q点第一次回到平衡位置所用时间，故B正确；C．由图甲可知，时M点位于平衡位置且正在向y轴负方向振动，可知时M点位于平衡位置且正在向y轴正方向振动，则初相由图乙可知，振幅角频率为因此质点的振动方程为，故C错误；D．因为故从计时，再经7s，P质点的路程为，故D错误。故选AB。8.如图所示，交流发电机中的线圈沿逆时针方向匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律为。下列说法正确的是（）A.线圈转到图示位置时，产生电动势为0B.线圈转到图示位置时，边受到的安培力方向向上C.仅线圈转速加倍，电动势的最大值变为D.若发电机所接外电路电阻阻值，发电机线圈阻值忽略不计，安培表为理想电表，线圈转动一周电阻产生的焦耳热为0.1J【答案】BD【解析】【详解】A．线圈转到图示位置时，线圈平面与磁感线平行，此时产生的电动势最大，A错误；B．线圈转到图示位置时，由右手定则，则AB边的感应电流从B到A，由左手定则可知，AB受到的安培力方向向上，B正确；C．根据，则仅线圈转速加倍，电动势的最大值变为原来的2倍，即20V，C错误；D．线圈转动一周电阻产生的焦耳热为，D正确。故选BD。第Ⅱ卷（共60分）9.用图甲所示的装置“验证动量守恒定律”，主要步骤如下：ⅰ.利用重垂线，记录水平槽末端在白纸上的投影点。ⅱ.取两个大小相同、质量分别为、的小球1和小球2。ⅲ.使小球1从斜槽上某一位置由静止释放，落在地面上垫有复写纸的白纸上并留下痕迹，重复本操作多次。ⅳ.把小球2放在水平槽的末端，小球1从原位置由静止释放，与小球2碰撞后，落在白纸上留下各自的落点痕迹，重复本操作多次。ⅴ.在白纸上确定平均落点的位置、、。（1）用“画圆法”确定小球1在没有与小球2发生碰撞时的平均落点，则图乙中圆______（填“”或“”）更合理。（2）该实验必须要测量的物理量是______。A.用天平测量两个小球的质量、B.测量小球开始释放时距地面的高度C.测量抛出点距地面的高度D.测量平抛射程、、（3）该实验选用的小球1和小球2的质量必须满足______（选填“”、“”或“”）。（4）本实验中用于验证动量守恒定律的表达式应为：______（用、、、、表示）。【答案】（1）（2）AD（3）>（4）【解析】【小问1详解】用画圆法确定小球落地点时，需要用尽量小的圆把所有落点圈起来，圆心即为小球的平均落地点，个别偏离较远的点舍去，则图乙中圆更合理。【小问2详解】实验中两球平抛高度相同，运动时间t相等，水平位移，水平位移可替代平抛初速度，动量守恒表达式为代入，可得故选AD。【小问3详解】为防止入射球（小球1）碰撞后反弹，需保证入射球质量大于被碰球（小球2）质量，即。【小问4详解】小球1未碰撞时的水平位移ON对应初速度，碰撞后小球1的水平位移OM对应速度，小球2的水平位移OP对应速度，由动量守恒定律可得10.某实验小组测量待测电阻的阻值大小。（1）先用欧姆表“”挡粗测的阻值，示数如图甲所示，对应的读数是_____。（2）为了进一步精确测量该待测电阻的阻值，设计了如图乙所示的测量电路。①图乙中电压表V量程为、内阻为，发现电压表的量程太小，需将该电压表改装成3V量程的电压表，应将的阻值调为_____；②在闭合电路开关前应该把滑动变阻器的滑片移到_____（填“左”或“右”）端；③用笔画线代替导线补充完成图丙中实物间的连线_____；④某次测量时，电压表与电流表的示数分别为、，则待测电阻的阻值_____（用、和电压表内阻表示）。【答案】（1）110（2）①.1000②.右③.④.【解析】【小问1详解】欧姆表读数为【小问2详解】[1]把量程为电压表改装成量程的电压表，应串联电阻箱，由串联电路的特点可得解得[2]为了保证电路的安全，闭合开关前应将滑动变阻器滑片滑到右端，从而使待测电阻两端的电压为零。[3]依据电路原理图，对实物连线进行补充完善，如图所示:[4]某次测量时，电压表与电流表的示数分别为，通过电压表的电流为通过的电流为则待测电阻的阻值为联立解得11.如图所示，半径为的四分之一光滑圆弧体固定在光滑水平面上，质量为的平板车静止在光滑水平面上，左端与接触，平板车的上表面与圆弧面的最低点相切。质量为的物块（可视为质点）在的圆弧面最上端的正上方高为处由静止释放，物块经过滑上平板车且恰好不从平板车上滑落，物块与平板车上表面的动摩擦因数为，重力加速度为。求：（1）物块的最大速度的大小；（2）物块滑到最低点时对圆弧面的压力的大小；（3）平板车的长度。【答案】（1）（2）5mg（3）【解析】【小问1详解】物块滑到圆弧体的圆弧面最低点时速度最大，由机械能守恒有解得【小问2详解】在圆弧面最低点有解得根据牛顿第三定律，物块此时对圆弧面的压力大小【小问3详解】设物块滑