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辽宁省五校（东北育才中学、辽宁省实验中学、大连24中学、大连八中、鞍山一中）2024-2025学年高三上学期期末考试物理试卷
一、单选题
1．岫岩玉产自辽宁省鞍山市岫岩满族自治县，为中国四大名玉之一，其玉质温润，透明度高，对钠黄光（波长为589.3纳米）的折射率约为1.55~1.62，一束钠黄光从某块透明度很高的岫岩玉射向空气。如下图，Ⅰ为空气，Ⅱ为岫岩玉，入射角是，则下列光路图可能正确的是（）（ ）
A． B．
C． D．
2．大连化学物理研究所参与研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100nm（）附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。这种极紫外激光光子的能量的数量级为（取普朗克常量，真空中的光速）（ ）
A． B． C． D．
3．沈阳徐家变电所——沈本新城高压直流输电工程采用了高压直流输电方式。这种输电方式具有无感抗、无同步问题等优点。其中有一段东西走向的水平输电线，电流方向由西到东，该电线因地磁场作用受到的安培力的方向是（ ）
A．竖直向上 B．北偏上 C．竖直向下 D．南偏下
4．如图所示，虚线为静电场中的三条等势线，电势分别为3V、2V、1V，实线为某粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，A、B、C为等势线和运动轨迹的交点，则下列说法正确的是（　　）
A．粒子带负电
B．粒子在A点和B点的速度相同
C．粒子在A点的加速度比在B点的加速度大
D．粒子在C点的电势能比在B点的电势能大
5．如图为某粮库运送谷粒的示意图，谷粒离开传送带下落后，形成圆锥体谷堆，在堆放完成后，最上层谷粒恰好处于静止状态，工作人员想估测谷堆的体积，他用绳子绕谷堆底部一周，测得绳长为。已知谷粒之间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则估测谷堆的体积是（ ）
A． B． C． D．
6．如图（a）所示，abcd为100匝的正方形闭合金属线圈，边长为L，线圈整体处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，绕着与磁场垂直且与线圈共面的轴匀速转动。图（b）是在匀速转动过程中穿过该线图的磁通量随时间按正弦规律变化的图像，则下列说法正确的是（ ）
A．线圈产生的最大电动势为5πV
B．若线圈边长L＝0.1m，则磁感应强度大小为0.5T
C．t＝0.5s时，感应电动势最大
D．t＝1s时线圈中的电流改变方向
7．2023年6月21日，国际学术期刊《自然》在线发表研究团队利用中国天眼FAST，发现了目前轨道周期最短的脉冲星双星系统。该双星系统由一顶质量较小的脉冲星a和一颗质量较大的恒星b组成，仅在相互引力的作用下，分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动，在最初演变的过程中脉冲星a会“吞食”恒星b的物质，双星间距会变小。若忽略该双星系统总质量的变化，运动轨道一直视为圆周，则在最初演变的过程中对于该双星系统下列说法正确的是（　　）
A．双星之间引力变小
B．双星圆周运动的周期变大
C．恒星b的线速度变大
D．双星的轨道半径之比保持不变
二、多选题
8．狄拉克预言，自然界应该存在只有一个磁极的磁单极子，如图（a）所示为磁单极子（S极）的磁感线分布，类似于图（b）所示负点电荷的电场线分布，呈均匀辐射状，现假设磁单极子和点电荷均固定，相同带电小球分别在磁单极子和点电荷附近沿图中虚线所示水平面做匀速圆周运动。则下列判断正确的是（　　）
A．带电小球一定带负电
B．带电小球一定带正电
C．俯视图（a）中带电小球一定沿逆时针方向运动
D．俯视图（a）中带电小球一定沿顺时针方向运动
9．一定质量的理想气体从状态A开始，经等压过程AB、等容过程BC、等温过程CA回到原状态，其压强p随体积V的变化关系如图所示。则下列说法正确的是（ ）
A．状态C到状态A的过程中气体放出的热量小于60J
B．状态B的热力学温度是状态A的
C．从状态A到状态B的过程中，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数增大
D．从状态C到状态A的过程中，气体分子的平均动能不变
10．如图所示，实线是实验小组某次研究平抛运动得到的实际轨迹，虚线是相同初始条件下平抛运动的理论轨迹。分析后得知这种差异是空气阻力影响的结果。实验中，小球的质量为，水平初速度为，初始时小球离地面的高度为。已知小球落地时速度大小为，方向与水平面的夹角为，小球在运动过程中受到的空气阻力大小与速率成正比，比例系数为，重力加速度为。下列说法正确的是（　　）
A．小球落地时重力的功率为
B．小球下落的时间为
C．小球下落过程的水平位移大小为
D．小球下落过程空气阻力所做的功为
三、实验题
11．某实验小组用如图（a）所示的装置验证机械能守恒定律，轻弹簧左端固定，右端与滑块不拴接，滑块被弹簧弹离后通过光电门，与气垫导轨上缓冲器碰撞后静止。
实验步骤如下：
（1）用游标卡尺测出遮光片的宽度d，其示数如图（b）所示，则d= mm；测出滑块（含遮光片）的质量m；已知弹簧的劲度系数为k。
（2）调节气垫导轨底部的调节旋纽，接通气泵，将滑块轻放在气垫导轨上任何位置都能 ，则气垫导轨已调至水平。
（3）记录弹簧原长时滑块左端对应标尺上的刻度x0。
（4）向左推动滑块压缩弹簧到某一位置，记录滑块左端对应标尺上的刻度x。然后释放滑块，记下遮光条经过光电门的时间t。
（5）重复步骤（4）测出多组x及对应的t，并记录数据。
（6）已知弹簧的弹性势能，其中k为弹簧的动度系数，Δx为弹簧的形变量，则以为横轴，以 （选填“t”或“”）为纵轴画图像，如果图像是过原点的直线且斜率等于 （用k、m、d表示），则可验证此系统的机械能守恒。
12．某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究。实验室提供的器材有：
干电池一节（电动势约1.5 V，内阻小于1 Ω）；
电压表V（量程3 V，内阻约3 kΩ）； 电流表A（量程0.6 A，内阻约1 Ω）；
滑动变阻器R（最大阻值为20 Ω）； 定值电阻R0（阻值0.5 Ω）；
开关一个，导线若干。
(1)根据所给实验的电路图连接实物图 。
(2)调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下：
请根据表中的数据，在下面的方格纸上作出U—I图线 。
序号 1 2 3 4 5 6
U / V 1.40 1.36 1.35 1.28 1.20 1.07
I / A 0.10 0.15 0.23 0.25 0.35 0.50
(3)根据图线求得电动势E＝ V，内阻r＝ Ω。（结果保留两位小数）
(4)本实验中电动势的测量值 真实值（选填“大于”、“等于”、“小于”）。
四、解答题
13．如图（a）所示的冰车是深受北方儿童喜爱的娱乐用具。冬天在空旷的水平冰面上，人左右手各握一根冰钎斜向后下方插入冰面，冰面给的反作用力使人与冰车一起向前运动。一儿童坐在冰车上从静止开始，连续两次“点冰”后达到最大速度，之后沿直线减速滑行停下。某同学用图像描述了上述运动过程，如图（b）所示。若每次“点冰”，两侧冰钎在插冰时平行，冰车获得的加速度相同，已知儿童与冰车的总质量为，冰钎的质量及空气阻力均可忽略不计，冰车与冰面间的动摩擦因数不变，取重力加速度，其中。求：
(1)冰车获得的最大速率；
(2)冰车与冰面间的动摩擦因数；
(3)“点冰”过程某时刻冰钎与水平冰面的夹角时，两侧冰钎对冰面的合力大小。
14．如图所示是某种粒子探测器原理图，粒子源释放质量为m电荷量为q的粒子，经加速电压加速后由通道入口的中缝M进入通道，该通道截面是内径为R、外径为3R的半圆环，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于半圆环，正对着通道出口处放置一张照相底片，能记录粒子从出口射出时的位置。不计粒子重力，则：
(1)若加速器的电压为U0，求粒子的比荷与粒子打到底片上的位置距M点的距离d的关系式（3R(2)若加速电压在之间变化，求该种粒子在磁场中运动时间的范围。
15．如图所示，有两条不计电阻的平行光滑金属导轨MNT、，导轨间距，其中MN、段倾斜放置，邻角，NT、段水平放置，两段之间通过一小段（大小可忽略）光滑圆弧形绝缘材料平滑相连，在倾斜导轨左端连接一电容的电容器，在倾斜导轨的区域内有垂直于倾斜导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小。在水平导轨的矩形区域内有方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小，矩形区域的宽度。一根劲度系数的轻质弹簧水平放置，右端固定在E点，左端与质量、在导轨间的电阻为的金属细杆b拴接（拴接点在杆b中点），弹簧处于原长状态。一根质量为、电阻不计的金属细杆a在上方处紧贴导轨由静止释放，与之间的距离为，两金属杆与导轨接触良好且运动过程中始终与导轨垂直，感应电流产生的磁场不计，取重力加速度，．
(1)求a杆进入水平导轨的速度大小；
(2)求a杆穿越矩形区域过程中，通过b杆截面的电荷量q和b杆上产生的热量Q；（可以用分式表示）
(3)若a杆与b杆发生碰撞后即刻粘在一起，且此后始终做简谐运动，请以两杆碰撞后第一次速度变为0时作为计时起点，向右为正方向，写出该简谐运动的振动方程。（已知弹簧振子振动周期公式为，其中为振子质量，k为弹簧的劲度系数）
参考答案
1．D
2．B
3．B
4．D
5．C
6．A
7．C
8．BC
9．AD
10．BCD
11． 5.00 保持静止
12．(1)
(2)
(3) 1.48（1.47~1.49） 0.30（0.27~0.35）
(4)小于
13．(1)
(2)
(3)
【详解】（1）依题意，由图像，可知儿童在这一过程中，做匀减速直线运动，根据v-t图像中图线与坐标轴所围面积表示位移，可得
解得
（2）根据图像中图线的斜率表示加速度，可得在内冰车的加速度大小为
由牛顿第二定律
解得
（3）在内，儿童加速的时间为，减速时间为，设儿童“点冰”时冰车加速度的大小为，则有
解得
设冰面对两侧冰钎的合力大小为，由牛顿第二定律可得
解得
根据牛顿第三定律可知，两侧冰钎对冰面的合力大小
14．(1)
(2)
【详解】（1）粒子加速过程由动能定理可得
粒子在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律，
联立解得
（2）若，则粒子的半径范围
由，
可得粒子在磁场中做匀速圆周运动周期
由题意可知粒子在磁场中运动的最大圆心角为
粒子在磁场中运动的最长时间
如图
粒子打在内圆环上，轨迹与内圆环交于点，当时，圆弧对应的圆心角最小，粒子在磁场中运动的时间最短，则有，
所以粒子在磁场中运动时间的范围为
15．(1)10m/s
(2)0.5C，
(3)
【详解】（1）金属杆a沿倾斜轨道向下滑行过程中有，，，
由牛顿第二定律
整理得
所以可求得金属棒加速度为
金属杆a做匀加速直线运动
解得
（2）a杆在穿越矩形区域过程，，，
解得
a杆穿越矩形区域过程中，由动量定理，
解得
根据能量守恒定律
解得
（3）a杆与b杆碰撞过程由动量守恒定律
解得
所以
弹簧的最大弹性势能，
解得
所以，
解得
所以

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