天津市部分区2024-2025学年高三上学期期末考试物理试卷（解析版）

高级名校物理试卷PAGEPAGE1天津市部分区2024-2025学年高三上学期期末物理试卷本试卷分为第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共100分，考试用时60分钟。答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号和座位号填写在答题卡上，并在规定位置粘贴考试用条形码。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。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。祝各位考生考试顺利！第Ⅰ卷注意事项：1．每题选出答案后，用铅笔将答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。2．本卷共8题，每题5分，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）1.一个气泡从恒温水槽的底部缓慢向上浮起，若不计气泡内空气分子个数和分子势能的变化，在上浮过程中下列说法正确的是（）A.气泡内能不变 B.气泡放出热量C.外部对气泡做正功 D.气泡内压强增大【答案】A【解析】A．水槽恒温，气体分子平均动能不变，气泡内能不变，故A正确；CD．气泡上升，液体压强变小，气泡内压强也变小，根据玻意耳定律可知体积变大，气体对外做功，故CD错误；B．根据热力学第一定律，内能不变，气体对外做功，必然气体从外界吸热，故B错误。故选A。2.与下列图片相关的说法正确的是（）A.甲图，卢瑟福通过a粒子散射实验发现了质子B.乙图，“光电效应”实验揭示了光的粒子性C.丙图，放射源放出三种射线在磁场中的运动轨迹中1为射线D.丁图，核反应堆示意图中石墨作为慢化剂的作用是吸收中子【答案】B【解析】A．甲图，卢瑟福通过a粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型，故A错误B．乙图，“光电效应”实验揭示了光粒子性，故B正确；C．丙图，放射源放出三种射线在磁场中的运动轨迹中1为射线，故C错误；D．丁图，核反应堆示意图中石墨作为慢化剂的作用是使中子减速，故D错误。故选B。3.如图电源电动势为E，内阻为r，R0为定值电阻，R1为滑动变阻器。闭合电路使L发光后，若将滑动片向右滑动，下列说法正确的（）A.灯泡变亮 B.灯泡变暗C.电源输出功率一定变大 D.电源输出功率一定变小【答案】B【解析】AB．滑片向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，则总电阻变小，根据闭合电路欧姆定律可得，总电流变大，内电压变大，路端电压变小，R0分压变大，则灯泡两端电压变小，流过灯泡的电流变小，则灯泡亮度变暗，故A错误，B正确；CD．根据电源的输出功率与外电路电阻的关系可知，当外电路电阻等于电源内阻时，电源输出功率达到最大，因不清楚外电路电阻与电源内阻的大小关系，则不能确定电源输出功率的变化，故CD错误。故选B。4.如图所示，在真空中有两个等量的正点电荷，分别置于A、B两点，DC为AB连线的中垂线。将一负电荷由C点以某一速度沿中垂线射出，在其由C点运动到无穷远的过程中，不计电荷所受重力，下列说法正确的（）A.中垂线上各点电势相同 B.所受电场力逐渐减小C.的电势能逐渐减小 D.的动能逐渐减小【答案】D【解析】A．距离两正电荷越远则电势越低，可知中垂线上各点电势不相同（除对称点外），选项A错误；B．从C到D再到无穷远，场强先增加后减小，可知所受电场力先增加后减小，选项B错误；CD．从C到D再到无穷远，电场力始终对做负功，则的电势能逐渐增加，动能逐渐减小，选项C错误，D正确。故选D。5.如图所示，一根细线系着一个小球，细线上端固定在横梁上。给小球施加力F，小球平衡后细线跟竖直方向的夹角为。现改变F的方向，但仍然要使小球在图中位置保持平衡，即保持不变，则（）A.F的方向可能沿着绳向下 B.F的方向可能沿着绳向上C.F的方向可能垂直绳向上 D.F的方向不可能竖直向上【答案】C【解析】小球受重力、绳子拉力和外力F，其中重力大小不变，绳子张力方向不变，受力分析如图所示：根据三个共点力平衡时，其中任何两个力的合力一定与第三个力大小相等可知，外力F的范围为上图中红色弧线部分（包括上面的竖直虚线位置，但是不包括下面的斜线位置）。故选C。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，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.在我国汉代，劳动人民就已经发明了辘轳，如图所示，可转动把手提升水桶，在水桶离开水面后加速往上运动的过程中，忽略空气阻力。下列说法正确的有（）A.绳对水桶的拉力做的功大于水桶克服重力做的功B.水桶所受合力冲量等于水桶动量的变化率C.绳子拉力对水桶做的功等于水桶机械能的增加量D.绳子拉力对水桶的冲量等于水桶动量的变化量【答案】AC【解析】A．在水桶离开水面后加速往上运动的过程中，根据动能定理可得可知绳对水桶的拉力做的功大于水桶克服重力做的功，故A正确；BD．根据动量定理可得可知水桶所受合力的冲量等于水桶动量的变化量，水桶动量的变化率等于水桶所受合力大小，故BD错误；C．根据功能关系可知，绳子拉力对水桶做的功等于水桶机械能的增加量，故C正确。故选AC。7.如图所示是速度选择器，带电粒子（不计重力）以速度v从左端水平射入后能沿着图示虚线路径通过速度选择器，下列说法正确的是（）A.带电粒子一定带正电荷B.只改变带电粒子的电荷量，粒子将偏离原来的运动轨迹C.水平射出的带电粒子在速度选择器中必定做匀速直线运动D.带电粒子只能从左往右且速度才能沿图示虚线通过速度选择器【答案】CD【解析】ABC．若带电粒子能通过速度选择器，必要做直线运动，粒子受力要平衡，有得可见只要速度满足等于就能做匀速直线运动，与粒子的电性、电量无关，故AB错误，C正确；D．若带电粒子从右往左进入，假设是正电荷，那么它受到向下电场力和向下的洛伦兹力，受力不平衡，应向下偏转。同理假设是负电荷，那么它受到向上的电场力和向上的洛伦兹力，受力不平衡，应向上偏转。所以都不可能能沿图示虚线通过速度选择器。故D正确。故选CD。8.海南文昌卫星发射中心的火箭发射架上，有一待发射的卫星，它随地球自转的线速度为，加速度为；发射升空后在近地轨道上做匀速圆周运动，线速度为，加速度为；实施变轨后，使其在同步卫星轨道上做匀速圆周运动，运动的线速度为，加速度为。则（）A.B.C.已知万有引力常量G，根据和可以计算地球的质量D.已知万有引力常量G，根据和可以计算地球的质量【答案】BD【解析】AB．对于近地卫星和同步卫星而言，有解得，知v2＞v3，a2＞a3对于待发射卫星和同步卫星，角速度相等，根据v=rω知v3＞v1根据a=rω2知a3＞a1则v2＞v3＞v1，a2＞a3＞a1，故B正确，A错误；CD．对卫星有得，可见已知万有引力常量G，根据和可以计算地球的质量，故C错误，D正确。故选BD。第Ⅱ卷注意事项：1．用黑色墨水的钢笔或签字笔将答案写在答题卡上。2．本卷共4题，共60分。9.按要求填空：（1）某小组做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验。如图1所示为某次实验中用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环的示意图，其中A为固定橡皮条的图钉，O为标记出的小圆环的位置，OB和OC为细绳。图2是在白纸上根据该次实验结果画出的图。①本实验主要采用的科学方法是（）A．控制变量法B．理想实验法C．等效替代法D．建立物理模型法②图2中的力F和力，一定沿橡皮条AO方向的是______（选填F或）③在做完实验后，某同学将其实验操作过程进行了回顾，并在笔记本上记下如下几条体会，你认为他的体会中正确的是______。A．记录拉力方向时用铅笔贴着细线画直线表示B．拉橡皮条时，弹簧测力计、橡皮条、细绳应靠近木板且与木板面平行C．D．本实验可以用力的示意图代替力的图示（2）某同学利用手机的频闪照相研究平抛运动。实验步骤如下：（a）用刻度尺测出每块砖的厚度d和长度L；（b）将小球平行于竖直墙面水平向右弹出，利用照相功能记录其运动过程，洗出照片后，用平滑的曲线连接小球所在的位置，得到小球的部分运动轨迹如图所示。不计小球所受阻力，重力加速度为g。①为减少实验误差，实验应该选择的小球为______（单选，填选项序号）。A．空心木球B．实心木球C．空心铁球D．实心铁球②图中的O点______（填“是”或“不是”）抛出点。③小球抛出的初速度大小为______。（用砖的厚度d，砖的长度L和重力加速度g表示）【答案】（1）①.C②.③.B（2）①.D②.不是③.【解析】【小问1】①本实验主要采用的科学方法等效替代法，故选C。②由图2可知是用一个弹簧测力计将圆环拉至O点时的拉力，故一定沿橡皮条AO方向。③A．记录拉力方向时用铅笔贴着细线相隔一定的距离描两个点，再用直尺连接两个点代表拉力方向，故A错误；B．拉橡皮条时，弹簧测力计、橡皮条、细绳应靠近木板且与木板面平行，故B正确；C．实验中把橡皮条结点拉到O点时，两弹簧测力计之间的夹角适当大一点，但不不一定为90°，故C错误；D．本实验需作力的图示寻找分力与合力之间的关系，故D错误。故选B。【小问2】①为了减小空气阻力的影响，小球质量较大的实心铁球，故选D。②竖直方向由可得解得对于A位置，有，则，故O点不是抛出点。③小球抛出的初速度大小为10.如图所示，粗糙的水平面AB与竖直面内的光滑半圆形导轨在B点平滑相接，导轨半径为R。一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右速度后脱离弹簧，它经过B点之后沿半圆形导轨运动，恰能到达轨道最高点C。已知AB距离为2R，物体与水平面AB的摩擦因数为μ，重力加速度为g。求：（1）物体到达C点时的速度；（2）压缩弹簧释放的弹性势能。【答案】（1）（2）【解析】【小问1】物体恰能通过轨道最高点C点，重力提供向心力解得【小问2】对物体从B运动到C，由动能定理有由能量守恒可知，弹簧的弹性势能转化为物体的动能和从A到B克服摩擦力做的功，则11.算盘是我国一种古老的计算工具，中心带孔的相同算珠可在算盘的固定导杆上滑动，使用前算珠需要归零。如图所示，水平放置的算盘中有甲、乙两颗算珠未归零，甲紧靠边框b，甲、乙相隔x1=3.5×10-2m，乙与边框a相隔x2=1.5×10-2m，算珠与导杆间的动摩擦因数μ=0.1。现用手指将甲以速度v0=0.4m/s沿导杆水平拨出，甲、乙碰撞后瞬间甲的速度大小v1=0.1m/s，方向不变，碰撞时间极短，算珠的质量均为m=10-2kg，重力加速度g取10m/s2。求：（1）与乙算珠碰撞前瞬间，甲算珠的速度大小；（2）甲、乙碰撞后瞬间，乙算珠的速度大小；（3）乙算珠与边框a碰撞后停止，碰撞时间为2×10-3s，求乙算珠与边框a碰撞时对边框a的平均作用力的大小。【答案】（1）0.3m/s（2）0.2m/s（3）0.5N【解析】【小问1】甲、乙滑动时的加速度大小均为设与乙算珠碰撞前瞬间，甲算珠的速度大小为v，则代入数据解得【小问2】设碰撞后瞬间乙算珠的速度大小为v2，碰撞时由动量守恒定律，有解得【小问3】甲乙碰后乙做减速运动，与边框a碰前有乙与边框a弹性碰撞，对乙有，解得由牛顿第三定律可得乙算珠对边框a的平均作用力大小为0.5N。12.2023年12月，中核集团230MeV超导质子回旋加速器及治疗端通过验收技术测试，这意味着中核集团布局治癌回旋加速器及治疗端技术又取得重要突破。如图所示，甲图为该回旋加速器的照片，乙图为回旋加速器工作原理示意图。它由两个铝制D形金属扁盒组成，两个D形盒正中间开有一条狭缝，两个D形盒处在匀强磁场中并接在高频交变电源上。在盒中心A处有质子源，它产生的质子经狭缝电压加速后进入盒中。在洛伦兹力的作用下运动半个圆周后，再次经狭缝电压加速。为保证质子每次经过狭缝都被加速，设法使交变电压的周期与质子在狭缝及磁场中运动的周期一致。如此周而复始，速度越来越大，运动半径也越来越大，最后到达D形盒的边缘，以最大速度被导出。已知质子电荷量为q，质量为m，加速时电极间电压大小恒为U，磁场的磁感应强度为B，D形盒的半径为R，狭缝间距为L，不考虑质子离开A处时的速度、质子重力、质子间的相互作用及相对论效应。求：（1）所加交流电源的周期T；（2）若质子能在D形盒中加速10次以上，求质子第2次加速后的运动半径与第8次加速后的运动半径之比；（