湖北省部分名校2024-2025学年高三上学期1月期末联考物理试卷（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE1湖北省部分名校2024-2025学年高三上学期1月期末联考物理试卷一、单选题：本大题共7小题，共28分。1.如图所示，手摇交流发电机是用匝矩形线圈在磁极间匀速转动而产生正弦交流电，磁极间的匀强磁场的磁感应强度为，线圈的面积为，摇动大轮盘摇臂，用皮带驱动小轮，固定在小轮轴上线圈以的角速度做匀速圆周运动。线圈的电阻不计，线圈外接有一个LED灯泡，LED灯具有单向导电性，加正向电压时其电阻为，加反向电压时其电阻为无穷大。发电机大轮盘与小轮的半径之比为，则（）A.线圈产生交流电的电动势最大值为5VB.流过LED灯电流的有效值为C.大轮盘转动的角速度为D.大轮盘边缘某点受皮带的摩擦力方向与该点速度方向相同【答案】A【解析】A．电动势最大值为，故A正确；B．电灯电流最大值，线圈转动一个周期的时间内，只有半个周期产生电流，设电流有效值为I，则，解得流过LED灯电流的有效值为，故B错误；C．根据线速度相等，有，解得，故C错误；D．关于大轮边缘某点的静摩擦方向，总与相对皮带的运动趋势方向相反，故D错误。故选A。2.课堂上打瞌睡时头部下倾，其受力可以简化为如图的三力模型：头部重力mg、颈椎对头部的支持力N、肩颈肌肉对头部的拉力F，设头部倾角（N与竖直方向的夹角）为，颈部肌肉拉力角（F与竖直方向夹角）为，其中，，，若是个定值。下列说法正确的是（）A. B. C.越大，则F越小 D.越大，则N越小【答案】B【解析】由题可知，F与N的合力与mg平衡，如图所示根据正弦定理有，解得，当越大，越小，越大，故N、F都越大。故选B。3.操场上某同学向上释放一气球（可视为质点），气球以的速度匀速竖直上升，经过后，该同学又用玩具弹弓在同一位置处竖直向上发射一枚初速度为的弹丸，不计空气阻力，取。弹丸射出后，再过时的状态描述正确的是（）A.刚好击中气球 B.与气球相距最近 C.恰运动到最高点 D.正在向下运动【答案】B【解析】设初速度的方向为正，弹丸的位移由运动学公式得代入数据解得气球位移弹丸速度为此时二者共速，二者相距最近，两者间位移差为解得，故B正确。4.如图所示，沿水平弹性绳建立的x轴上，标注了均匀分布的13个质点的平衡位置，时刻，的质点正以初速度v0向上起振做简谐运动，振动周期为，振幅，激起一列简谐横波向右传播。时刻，的质点恰好起振，则（）A.的质点向上起振的初速度为B.的质点第一次到达波峰时，的质点已经运动了8cm的路程C.所有质点都振动后，的质点与的质点之间的最大距离为5cmD.时，当的质点在其平衡位置上方1cm处【答案】C【解析】A．由题知，波的传播速度为质点不会随波运动，故质点的振动速度不等于波的传播速度，故A错误；B．由题知，波从处传到的时间为的质点第一次到达波峰时的时间为故此时的质点已经运动的时间为所以的质点已经运动的路程为，故B错误；C．由题意可知，波长为的质点与的质点的平衡位置相距为当其中一个质点在波峰时另外一个质点刚好在波谷，此时两质点的距离为最大，由几何关系得，故C正确；D．由题知，波从处传到的时间为再经到达时刻，故此时的质点回到平衡位置，向下振动，故D错误。故选C。5.图为氢原子能级图，用一定能量的入射光照射大量基态氢原子，能产生6种不同频率的光子a、b、c、d、e、f，已知可见光光子能量范围为至之间，下列描述正确的（）A.入射光子的能量一定大于B.照射纸币荧光防伪标识可用a光，杀菌消毒可以用f光C.若d光子能使某金属发生光电效应，则e光子一定也能使该金属发生光电效应D.分别用b光和c光做光源在同一器材上分别做双缝干涉实验，c光的干涉条纹比b光宽【答案】C【解析】A．由题意知，用一定能量的入射光照射大量基态氢原子，能产生6种不同频率的光子，即基态氢原子吸收能量后，从n=1跃迁到n=4，所以基态氢原子吸收的能量为，故A错误；B．从n=4到n=3释放能量为说明a光的频率小于红光的频率，故a光是红外线，不能用于照射纸币荧光防伪标识；从n=4到n=1释放能量为说明f光的频率大于紫光的频率，故f光是紫外线，可以用于杀菌消毒，故B错误；C．由图可知，d光子是从n=2到n=1，e光子是从n=3到n=1，故d光子的能量小于e光子的能量，即d光子的频率小于e光子的频率，根据发生光电效应的条件，可知若d光子能使某金属发生光电效应，则e光子一定也能使该金属发生光电效应，故C正确；D．由图可知，b光子是从n=3到n=2，c光子是从n=4到n=2，故b光子的能量小于c光子的能量，即b光子的频率小于c光子的频率，根据可知b光子的波长大于c光子的波长，根据可知分别用b光和c光做光源在同一器材上分别做双缝干涉实验，b光的干涉条纹比c光宽，故D错误。故选C。6.一个原子序数为Z的静止的放射性原子核，在垂直纸面方向的匀强磁场中发生了衰变，衰变出的粒子可能粒子，也可能是正电子（），衰变后的产生的粒子和新核都在纸面内做匀速圆运动，其运转方向如图中的箭头所示。若衰变产生新核与射出的粒子圆运动半径之比为k，下列判断正确的是（）A.甲图可能符合事实，且k=（Z-1）:1B.乙图可能符合事实，且k=1:（Z-1）C.丙图可能符合事实，且k=1:（Z-1）D.丁图可能符合事实，且k=（Z+1）:1【答案】B【解析】一个原子序数为Z的静止的放射性原子核，在垂直纸面方向的匀强磁场中发生了衰变，该过程动量守恒，由于总动量为0，则衰变后的产生的粒子和新核的速度方向相反，新核带正电，根据左手定则可知，若衰变出的粒子为粒子，则粒子和新核轨迹内切，粒子和新核具有相反绕行时针方向；若衰变出的粒子为正电子，根据左手定则可知，正电子和新核轨迹外切，正电子与新核具有相同绕行时针方向，粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有解得由于动量守恒，总动量为0，则粒子与新核的动量大小相等，即衰变出的粒子和产生的新核旋转半径反比于其电量，结合上述可知，乙图像符合事实，其反映的是衰变出的粒子是正电子。乙图中由于衰变中电荷数守恒，结合上述，衰变产生新核与射出的粒子圆运动半径之比k=1:（Z-1）故选B。7.图为半径R的半圆形玻璃砖的截面图，O为圆心，平行于平面一细光束射向玻璃砖，入射角为，已知玻璃砖对光折射率为，如果有折射发生时不考虑反射，则该光束进入玻璃砖后（）A.先折射到AOC平面上，接着从AOC平面折射出玻璃砖B.先折射到AOC平面上，接着被全反射到ABC弧面上，最后从ABC弧面射出玻璃砖C.先折射到ABC弧面上，接着从ABC弧面折射出玻璃砖D.先折射到ABC弧面上，接着被全反射到AOC平面上，最后从AOC平面射出玻璃砖【答案】C【解析】如下图所示根据折射定律代入数据解得首次入射的折射角为由于，则由几何知识可知，故若折射光线恰好射到C点，则可见首次折射后光射到ABC弧面上的D点，此时入射角为，全反射临界角为，故该处不发生全反射，从ABC弧面射出。故选C。二、多选题：本大题共3小题，共12分。8.天文学中的“拉格朗日点”是指由两个大天体组成双星系统中，存在一些特殊的空间位置点，一个小物体在这些点上受到双星的共同作用，相对于两大天体静止并以共同的周期和旋转中心绕行。为描述简便，现将双星模型做如下简化：如图所示，有两个质量均为M的大星球A、B相距L，绕它们连线中点O点做匀速圆周运动，在双星中垂线上存在“拉格朗日点”。质量为m的同步探测器C（m<M，C对A、B的万有引力远远小于A、B之间万有引力，探测器C的引入不影响A、B运行），探测器C相对A、B静止，随双星一起绕O点做圆周运动。引力常量为G，则（）A.双星运行周期为B.探测器C的运行轨道与A、B的运行轨道重合C.图中CAB构成等腰直角三角形D.图中CAB构成等边三角形【答案】AD【解析】A．对于A星球，由万有引力提供向心力可得解得，故A正确；BCD．设AC与AB成角，对于探测器C，由万有引力提供向心力可得，解得可知图中CAB构成等边三角形，则探测器C到O点的距离不等于A、B的运行轨道半径，所以探测器C的运行轨道与A、B的运行轨道不重合，故BC错误，D正确。故选AD。9.钱币收藏圈有一个诈局：某些钱币玩家用“银元神器”来“鉴别”真假银币（图a是一枚壹圆民国开国纪念银币，质量26.7g，直径39.1mm）。所谓“银元神器”就是一个圆柱形强磁铁（如图b），磁极在圆柱的两个端面。玩家像图c那样，，如果银币能跟随强磁铁一起向上跳起，高呼“真”品！如果银元币不向上运动，那将一声叹气：赝品！针对银币跳起原理以及这种鉴别方法，下列描述正确的是（）A.磁铁本身能吸引银材质硬币B.银币内产生了涡流，其受安培力向上C.D.若把银币换成电阻率较小的铜币或铝币，同样操作也可能把铜币或铝币提起，故这种鉴定银币材质的方法是伪科学的，更无法对银币的真赝做出科学的判断【答案】BD【解析】AB．磁铁吸引银币的原理是由于银币受到磁铁的安培力，即银币内产生了涡流，其受安培力向上，故A错误，B正确；C．若磁铁上端面是N极，下端面是S极，磁铁被提起时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即俯视银币内涡流方向是逆时针的，故C错误；D．若把银币换成电阻率较小的铜币或铝币，同样会受到安培力的作用，同样操作也可能把铜币或铝币提起，故这种鉴定银币材质的方法是伪科学的，更无法对银币的真赝做出科学的判断，故D正确。故选BD。10.如图所示，内壁绝缘光滑的半径为R的环形细玻璃管固定在竖直面上（玻璃管内径远远小于圆环半径），O是环心，A、C是玻璃管上水平两点，，B、D是环管的最低点和最高点。在AC下方存在匀强电场，有一个质量为m、带正电的小球（其直径略小于管壁内径），从A点静止释放，结果小球第一次恰好能越过最高点。取重力加速度为g，，以后运动中（）A.小球每次从A经B到C的动能都一直在增大B.从A点释放开始，每转过一圈，小球的机械能增加量相同C.小球第一次经过最低点的加速度大小为D.小球每经过最高点时，后一次速度与前一次速度差保持不变【答案】BC【解析】A．小球从A点静止释放，第一次恰好能越过最高点，小球速度为零。由动能定理有解得qE与mg的合力指向右下方，根据等效场思想，小球从B向C过程转过时存在动能最大值，故动能先增大后减小，A错误；B．根据功能关系，小球机械能增加量等于电场力做的功，小球每转一圈，电场力做功，所以机械能增加相同，B正确；C．小球第一次经过最低点B点时，由动能定理有此时法向加速度和切向加速度分别为，合加速度为，C正确；D．每转一圈动能增加相同，因此，每次经过最高点速度平方增加相同，后一次速度与前一次速度差不同，D错误。故选BC。三、实验题：本大题共2小题，共16分。11.实验室提供下列器材，以练习测量电表的内阻以及定值电阻的阻值：A．电源E（电动势约6V左右、有内阻但阻值较小）B．待测电压表V（量程3V、内阻约1000Ω）C．待测毫安表mA（量程6mA、内阻约100Ω）D．待测电阻Rx（阻值约300Ω）E、电阻箱R（取值范围为0∼999.9Ω）F、滑动变阻器RP（电阻在0∼10Ω之间可调）G、滑动变阻器RP（电阻在0∼1000Ω之间可调）H、单刀单掷电键S1和单刀三掷电键S2各一个，及导线若干。（1）实验采用了图的电路，那么滑动变阻器应该选择___________（填“F”或“G”），闭合电键前滑动变阻器的滑片P应滑到___________端（填“a”或“b”）。（2）闭合电键S1，把电键S2拨到触点1，反复调节滑动变阻器RP和电阻箱R，直到毫安表和电压表都有较大的示数，并读取电阻箱的值R1、并记录毫安表示数I1、以及电压表示数U1，则电压表的内阻Rv=___________。（3）保持S1闭合，把S2拨到触点2，重复上述调节，让毫安表和电压表有另一组较大示数，读取此时电阻箱值R2、毫安表示数I2，电压表示数U2，则毫安表的内阻RA=___________。（4）继续保持S1闭合，把S2拨到触点3，重复上述操作，再读电阻箱值R3、毫安表示数I3电压表示数U3，则待测电阻的值Rx=___________。（用直接测量读数表示）【答案】（1）F；a（2）（3）（4）【解析】【小问1】滑动变阻器采用分压式接法，选用电阻较小的便于调节，故选F；为保护电路，闭合电键前分压电路分得电压为零，故滑动变阻器的滑片P应滑到端；【小问2】闭合电键S1，把电键S2拨到触点1，由串并联知识可得解得【小问3】保持S1闭合，把S2拨到触点2，由串并联知识可得解得【小问4】继续保持S1闭合，把S2拨到触点3，由串并联知识可得又解得12.未来登月宇航员欲在月球表面测月表的重力加速度，设计了图1的实验。用铰链连接水平木板和粗糙倾斜木板于O点，在两木板另一端竖直面上安装量角器，在斜板底部A点固定光电门计时器，并在斜板上部标注记号点B，测得AB的距离为。取窄遮光片测其宽度为d（d<L），把它安装在木块P上面，让木块从B点由静止释放，测其通过光电门时遮光时间，从量角器上读出此时斜木板倾角。改变斜板倾角，让木块仍从B点静止释放，重复上述实验多次，得到多组和对应的值。以为纵坐标，以为横坐标，做出图2的图线，是一条直线，求得该直线斜率为k（已知）。（1）实验用自制的高精度游标卡尺测遮光片宽度d，这种卡尺的主尺是毫米刻度尺，游标尺由100个等分组成，其100等分共长99mm，读数如右图所示，则遮光片的宽度d=___________mm。（2）结合图像可以测出月球表面的重力加速度为g=__________（结果用k、d、L表述）。（3）借助图像斜率处理数据时，马虎同学忘了考虑木块和木板间的动摩擦因数，误认为木板是光滑的，这样会导致他测得g值与真实值相比将___________。（填“偏大”、“偏小”或“相同”）【答案】（1）（2）（3）相同【解析】小问1】由于游标尺由100个等分组成，其100等分共长99mm，所以精确度为0.01mm。则由图像可知，遮光片的宽度为【小问2】设木块P与斜板间的动摩擦因数为μ，根据木块P的受力情况，由牛顿第二定律可得木块P沿斜板下滑的加速度为由已知条件可知联立可得，可知，解得【小问3】忘了考虑木块和木板间的动摩擦因数，并不会影响测得的g值。他测得g值与真实值相同。四、计算题：本大题共3小题，共44分。13.垂直电梯运行的加速度不宜过大，否则容易发生事故，为监测垂直电梯升降的加速度情况，某课外小组在垂直电梯轿厢侧壁上竖直固定了一个加速度计。如图所示，一小段水银柱装在两端密封、耐压透明光滑的细玻璃管内，玻璃管旁边有一个0刻度在中央的标尺板（标尺板上的长度刻度是均匀的），玻管上部已抽成真空，下部储有稀薄气体，电梯静止时水银柱下方气柱长度为。玻管内水银柱下表面位置与标尺0cm刻线对齐，并在此0cm刻线处刻上，不计温度对加速度计的影响，取，默认为加速度变化时，管内水银柱相对位置立即随之变化并很快稳定下来。（1）电梯以的加速度加速上升时，则水银柱下方气柱长度多大？（2）图中标尺上有一条x刻度线上标注有危险加速度符号，该刻度到玻璃管底部的距离为，电梯运行时，水银柱底面不能高于这条刻度线，否则容易发生危险，这条刻度线对应的加速度值的大小此线表示电梯的加速度方向是向上还是向下？【答案】（1）10cm（2），加速度向下【解析】【小问1】设玻管内横截面积为S，则管内水银柱质量为m，电梯静止时，管下端密封气体压强为，对管内水银柱电梯加速上升时密封气体压强为，对管内水银柱对于密封气体，玻意耳定律，联立得【小问2】水银柱底面对齐标尺上x刻度线时，气柱长设此时气体压强为，电梯加速度a向下，对于气体，玻意耳定律对于水银柱，联立得由于，故此时电梯加速度向下。14.如图1所示，虚线、、为界把水平地面上方分成四个竖直空间，与间的距离为，与之间、以及右侧存在竖直向上的匀强电场，场强分别为、。紧挨着在右侧固定一个竖直的半圆轨道，底部与地面相切。的左侧地面上有两个绝缘小球A、B均视为质点，且B紧挨着界线，A、B质量分别为、，A不带电，B带正电、其电荷量为。让A球以的初速度向右运动与静止的B发生对心碰撞（撞中没有电荷转移，以后运动中B的电荷量保持不变）碰后A球以的速度继续向右运动，而B球离开地面，并从界线上的P点穿出电场，P点到地面距离为。当B球离开P点运动到轨迹最高点时，恰好从边界切入半圆轨道最高点，结果两球在地面上的Q点发生了第二次碰撞，这次碰后两球粘合为一个整体。不计一切摩擦，取，。（1）求B球第一次被碰后进入电场时的速度？（2）第一次碰撞过程中，两球损失的机械能？（3）第一次碰后开始计时，取向右为正，图中已作出了第二次碰后B球水平方向速度随时间t变化的图像，请补充画出第二次碰前B球水平方向的图像，并在图像旁的文本框内标注出在Q点发生碰撞（第二次碰撞）时刻的坐标值。（直接作图，不需要写计算过程）【答案】（1）8m/s（2）8J（3）见解析，【解析】【小问1】设第一次碰后B球加速度a，根据牛顿第二定律有，解得，方向竖直向上。B球在P点以前，在竖直方向上有在水平方向上有，联立解得【小问2】第一次碰撞动量守恒，则有损失机械能为，联立解得【小问3】如图所示B球首碰后在与间类平抛，在与间逆向平抛运动，该段水平位移为，竖直位移为，则时间，B球进入右侧圆弧轨道后，由几何关系知，圆弧轨道半径也刚好等于h，由于电场力B球在圆弧轨道内做匀速圆周运动，直到回到水平地面。A球第一次碰后在地面上一直匀速直线运动，直到在Q点与B球相遇发生第二次碰撞，Q点到边界的距离为，两次相碰的时间间隔为。15.如图所示，在xOy平面内存在垂直纸面向外的磁感应强度为B的匀强磁场，过