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天津市河东区2024-2025学年高三（上）期末物理试卷
一、单选题：本大题共5小题，共25分。
1.科学研究方法对物理学的发展意义深远，实验法、归纳法、演绎法、类比法、理想实验法等对揭示物理现象的本质十分重要。下列哪个成果是运用理想实验法得到的( )
A. 牛顿发现“万有引力定律”
B. 库仑发现“库仑定律”
C. 法拉第发现“电磁感应现象”
D. 伽利略发现“力不是维持物体运动的原因”
2.如图所示，年杭州亚运会田径赛场上，工作人员利用电子狗捡铁饼和标枪，这在世界上尚属首次。电子狗在一次捡铁饼的过程，速度时间图像如图所示，其中为曲线，其余为直线。下列说法正确的是( )
A. 时间内，电子狗做匀加速直线运动
B. 时间内，电子狗的平均速度大小为
C. 时，电子狗距离出发点最远
D. 时，电子狗开始反向运动
3.“拔火罐”时，医生用点燃的酒精棉球加热一个小罐内的空气，随后迅速把小罐倒扣在需要治疗的部位，冷却后小罐便紧贴在皮肤上，如图所示。小罐倒扣在身体上后，在罐中气体逐渐冷却的过程中，罐中气体质量和体积均可视为不变，若罐中气体可视为理想气体。设加热后小罐内的空气温度为，当时的室温为。下列说法正确的是( )
A. 冷却过程中气体对外做功 B. 冷却后罐内的气体压强减小
C. 冷却后每个分子的运动速度均减少 D. 冷却后罐内气体压强约为原来的
4.地球物理探矿的一种方法是在大地表面设置一对正、负电极，根据地下电场的情况推测出地下矿体的分布。如图所示，某次探矿中电场的分布情况可等效为等量异种点电荷的电场，、、、为电场中的四个点，其中、两点在两点电荷连线的中垂线上，下列说法正确的是( )
A. 点比点电势高，点与点电场强度相等
B. 点比点电势高，点比点电场强度大
C. 负电荷由点移动到点，电场力做负功
D. 正电荷在点的电势能大于在点的电势能
5.某同学买了一个透明“水晶球”，其内部材料折射率相同，如图甲所示。他测出球的直径为。现有一束单色光从球上点射向球内，折射光线与水平直径夹角，出射光线恰好与平行，如图乙所示。已知光在真空中的传播速度为，下列说法正确的是( )
A. “水晶球”的折射率为
B. 根据已知条件无法计算光在“水晶球”中的传播时间
C. 仅换用波长更长的单色光，光在“水晶球”中传播的时间变长
D. 增大光线在点的入射角，可以使光线从水晶球射向空气时发生全反射
二、多选题：本大题共3小题，共15分。
6.年月日，“神舟十八号”载人飞船将三名航天员送入太空，飞船入轨后与空间站完成对接，图中轨道Ⅰ为载人飞船运行的椭圆轨道，轨道Ⅱ为空间站运行的圆轨道。两轨道相切于点，、为椭圆轨道Ⅰ的近地点和远地点，为轨道Ⅱ上一点，、、在同一条直线上，下列说法正确的是( )
A. 载人飞船的发射速度大于第一宇宙速度
B. 载人飞船完成对接，进入轨道Ⅱ后周期变长
C. 载人飞船在轨道Ⅰ上点的加速度大于空间站在轨道Ⅱ上点的加速度
D. 载人飞船在轨道Ⅰ上点的速度大于空间站在轨道Ⅱ上点的速度
7.地铁靠站时列车车体和屏蔽门之间安装有光电传感器。如图甲所示，若光线被乘客阻挡，电流发生变化，工作电路立即报警。如图乙所示，光线发射器内大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光中只有、两种可以使该光电管阴极逸出光电子，图丙所示为、光单独照射光电管时产生的光电流与光电管两端电压的关系图线。已知光电管阴极材料的逸出功为，下列说法正确的是( )
A. 若部分光线被遮挡，光电子飞出阴极时的最大初动能变小
B. 题述光为氢原子从能级跃迁到能级时发出的光
C. 图丙中电压
D. 题述条件下，光电管中光电子飞出阴极时的最大初动能为
8.图甲中的理想变压器原线圈接在图乙所示的交变电流上，已知原、副线圈的匝数比为：，定值电阻、的阻值相等，位于副线圈的中点，位于滑动变阻器的中点。电路中的电表均为理想电表，开关断开。下列说法正确的是( )
A. 电压表的读数约为
B. 只将滑片下移，电流表的示数变大
C. 闭合开关，电压表的示数变小，原线圈输入功率增大
D. 开关闭合后，将滑片上移，电压表的示数变大
三、实验题：本大题共3小题，共30分。
9.某中学实验小组的同学利用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。甲、乙两物块通过轻绳连接，挂在光滑的定滑轮两侧，物块甲和遮光条的总质量为，物块乙的质量为，重力加速度为。实验步骤如下：
A.用手托着物块甲，使系统处于静止状态，测出遮光条上沿到光电门中心的距离；
B.将系统由静止释放，通过计算机记录遮光条通过光电门的挡光时间；
C.多次改变，重复步骤。
用游标卡尺测量遮光条的宽度如图乙所示，则遮光条的宽度为_____。
若某次计算机记录遮光条通过光电门的挡光时间为，则遮光条通过光电门时速度的值为_____。
多次改变，同时记录遮光条经过光电门的挡光时间，以为纵轴，以为横轴作出图丙所示图像，若系统的机械能守恒，则图线的斜率应满足的关系式为_____。
10.某同学利用多用电表测量电学中的物理量。
测量电阻两端电压时，多用电表黑表笔应接左图的_____填“”或“”点。
该同学将欧姆挡的选择开关拨至“”的倍率挡，调零后测量该电阻，发现指针偏转角度太大，不方便读数，该同学应将欧姆挡的开关拨至_____填“”或“”挡。重新调零后再次测量该电阻，欧姆表的示数如右图所示，该电阻的阻值为_____。
11.某中学实验小组的同学利用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。甲、乙两物块通过轻绳连接，挂在光滑的定滑轮两侧，物块甲和遮光条的总质量为，物块乙的质量为，重力加速度为。实验步骤如下：
A.用手托着物块甲，使系统处于静止状态，测出遮光条上沿到光电门中心的距离；
B.将系统由静止释放，通过计算机记录遮光条通过光电门的挡光时间；
C.多次改变，重复步骤。
用游标卡尺测量遮光条的宽度如图乙所示，则遮光条的宽度为_______。
若某次计算机记录遮光条通过光电门的挡光时间为，则遮光条通过光电门时速度的值为_______。
多次改变，同时记录遮光条经过光电门的挡光时间，以为纵轴，以为横轴作出图丙所示图像，若系统的机械能守恒，则图线的斜率应满足的关系式为_______。
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
12.水平直轨道与半径的光滑竖直圆轨道相切于点，、间距，段光滑，水平地面距直轨道的高度。某同学操纵质量的遥控赛车，以的额定功率从点出发，沿平直轨道运动到点，其间受到恒定的阻力，当赛车运动到点，立刻关闭遥控器，赛车经过圆轨道后沿直轨道运动到点，与质量的滑块发生正碰，碰撞时间极短，碰撞后赛车恰好能通过圆轨道，滑块则落在水平地面上点，、间的水平距离。赛车和滑块均可视为质点，不计空气阻力，取，求：
碰撞后滑块速度的大小；
碰撞前瞬间赛车速度的大小；
此过程中该同学遥控赛车的时间。
13.如图所示，两根电阻不计的平行金属导轨放置于倾角的斜面上，导轨底端接有的电阻，磁感应强度的匀强磁场垂直于斜面向上。质量为，电阻的金属棒由静止释放，沿宽度的导轨下滑。设导轨足够长，金属棒下滑过程中始终与导轨接触良好，当金属棒下滑高度时，速度恰好达到最大值，取。求：
金属棒速度最大时的感应电流；
金属棒受到的滑动摩擦力的大小；
此过程中电阻上产生的热量；
此过程中通过电阻的电荷量。
14.在芯片制造过程中，离子注入是其中一道重要的工序．如图所示是离子注入简化工作原理的示意图，一粒子源于处不断释放质量为，带电量为的离子，其初速度视为零，经电压为的加速电场加速后，沿图中半径为的圆弧形虚线通过圆弧形静电分析器静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场后，从点沿直径方向进入半径为的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向外。经磁场偏转，离子最后垂直打在平行放置且与等高的硅片上，硅片到的距离为，不计离子重力．求：
静电分析器通道内虚线处电场强度的大小；
磁感应强度大小；
若加速电压和静电分析器中电场的大小可以调节，离子在静电分析器中仍沿虚线圆弧运动，要让从点沿直径方向进入圆形匀强磁场区域的离子全部打在硅片上，求加速电压的变化范围．结果用表示
答案和解析
1.
【解析】、牛顿提出万有引力定律是通过演绎法得到的，故A错误；
B、库仑发现“库仑定律”是通过实验法得到的，故B错误；
C、法拉第发现电磁感应理论，是通过控制变量法得出的，故C错误；
D、伽利略根据理想实验法得出力不是维持物体运动原因的结论，故D正确。
故选D。
2.
【解析】A. 图像切线的斜率表示加速度的大小和方向，时间内，切线的斜率减小，加速度减小，所以电子狗做加速度减小的加速直线运动，A错误；
B. 图像的面积表示位移，时间内，电子狗的位移大小
时间内，电子狗的平均速度大小
时间内，电子狗的平均速度大小一定大于，B错误；
速度始终为正值，表明电子狗一直向正方向运动，所以时，电子狗距离出发点最远，C正确，D错误。
故选C。
3.
【解析】、冷却过程中气体体积不变，气体不对外做功，故A错误；
B、冷却过程中气体体积不变温度降低，由查理定律可知冷却后罐内的压强减小，故B正确；
C、冷却后温度降低，分子平均动能减小，分子质量不变，平均速率减小，但并非每个分子的运动速度均减少，故C错误；
D、由查理定律得，
可知
即冷却后罐内外压强差约为大气压强的，故D错误；
故选：。
4.
【解析】因为沿电场线方向电势逐渐降低，所以点的电势高于点的电势，因为电场线的疏密程度表示电场强度的大小，所以点的电场强度小于点的电场强度，故A错误；
B.等量异种电荷连线的中垂线是等势线，所以点的电势等于点的电势，因为电场线的疏密程度表示电场强度的大小，所以点的电场强度大于点的电场强度，故B错误；
C.因为点的电势高于点的电势，所以负电荷由点移动到点，电势能增加，则电场力做负功，故C正确；
D.因为沿电场线方向电势逐渐降低，且等量异种电荷连线的中垂线是等势线，所以点电势高于点电势，所以正电荷在点的电势能小于在点的电势能，故D错误；
故选：。
5.
【解析】光路图如图所示：
由几何关系可知，光线射出时的折射角
根据折射定律
故A正确；
B.光在“水晶球”中传播的距离为，直径为
根据数学知识
根据折射率公式，光在“水晶球”中的传播速度
传播时间
代入数据解得，故B错误；
C.当入射光的波长变长时，频率变小，光的折射率也变小，由可知，光在“水晶球”中的传播速度变大，根据可知变大，则路程变小，时间变短，故C错误；
D.根据折射定律
可知入射角
增大过点光线的入射角，光线出射时一定不会在球内发生全反射，故D错误；
故选：。
6.
【解析】A.人造卫星的最小发射速度为第一宇宙速度，发射的轨道越高需要的发射速度越大，所以载人飞船的发射速度大于第一宇宙速度，A正确；
B.载人飞船完成对接进入轨道Ⅱ，根据开普勒第三定律 ，由于 ，所以 ，载人飞船进入轨道Ⅱ后周期变长，B正确；
C.对载人飞船，根据牛顿第二定律
可得
则载人飞船在轨道Ⅰ上点的加速度等于空间站在轨道Ⅱ上点的加速度，C错误；
D.载人飞船在轨道Ⅰ上点加速做离心运动才能进入轨道Ⅱ，则载人飞船在轨道Ⅰ上点的速度小于空间站在轨道Ⅱ上点的速度，D错误。
故选AB。
7.
【解析】A.根据光电效应方程可得
可知光电子飞出阴极时的最大初动能与光的强度无关，若部分光线被遮挡，光电子飞出阴极时的最大初动能不变，故A错误；
B.根据动能定理可得
由图丙可知，光对应的遏制电压大于光对应的遏制电压，则光的光子能量大于光的光子能量，由于大量处于 激发态的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光中只有、两种可以使该光电管阴极逸出光电子，可知光为氢原子从 能级跃迁到 能级时发出的光，故B正确；
C. 光的光子能量为
根据
可得
故C正确；
D.题述条件下，光电管中光电子飞出阴极时的最大初动能为
故D错误。
故选BC。
8.
【解析】、由图乙所示图像可知，变压器原线圈电压，滑片位于中点，由理想变压器的变压比可知，变压器副线圈电压，由于，则两端电压等于两端电压，电压表读数，故A错误；
B、滑片下移，变压器副线圈匝数减小，副线圈电压减小，由欧姆定律可知，副线圈电流减小，根据变压器的变流可知，原线圈电流减小，电流表示数变小，故B错误；
C、闭合开关，副线圈总电阻变小，由欧姆定律可知，副线圈电流增大，电阻两端电压增大，由串联电路特点可知，电阻两端电压减小，即电压表读数变小；副线圈电流增大，则变压器原线圈电流增大，原线圈电压不变，由功率公式可知，原线圈输入功率增大，故C正确；
D、闭合开关后，滑片上移，滑动变阻器接入电路的阻值变大，副线圈总电阻变大，由欧姆定律可知，副线圈电流减小，电阻两端电压变小，由串联电路特点可知，电阻两端电压增大，即电压表读数变大，故D正确。
故选：。
9.


【解析】分度游标卡尺的精确值为 ，由图可知遮光条的宽度为
若某次计算机记录遮光条通过光电门的挡光时间为 ，则遮光条通过光电门时速度的值为
根据系统机械能守恒可得
又
联立可得
可知若系统的机械能守恒，则图线的斜率应满足的关系式为
10.
【解析】多用电表测量电阻两端电压时，根据“红入黑出”原则，黑表笔应接电阻流出电流的一侧，故黑表笔应左图的点。
欧姆测量时，指针偏转角度太大，欧姆表指针对应示数过小，应将倍率调小，所以应将欧姆表的开关拨至档；
根据题图，欧姆表读数为
11.


【解析】根据游标卡尺读数规则，可读出该遮光条的宽度为
遮光条通过光电门时速度的值为
若系统的机械能守恒，则有
整理得
则 图像的斜率
12.【解析】碰撞后滑块做平抛运动，
水平方向：
竖直方向：
代入数据解得：
碰撞后赛车恰好能通过圆轨道，在圆轨道最高点重力提供向心力，
由牛顿第二定律得：
从碰撞后到运动到圆轨道最高点过程，对赛车，由动能定理得：
赛车与滑块碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：
代入数据解得：
赛车从运动到过程，由动能定理得：
代入数据解得：
答：碰撞后滑块速度的大小是；
碰撞前瞬间赛车速度的大小；
此过程中该同学遥控赛车的时间是。
13.【解析】金属棒速度最大时的感应电动势为：
此时的感应电流为：
解得：
金属棒速度最大时加速度为零，此时由平衡条件得：
解得：
根据功能关系与能量守恒得：
根据焦耳定律可得电阻上产生的热量为：
解得：
此过程中通过电阻的电荷量为：
又有：
解得：
答：金属棒速度最大时的感应电流为；
金属棒受到的滑动摩擦力的大小为；
此过程中电阻上产生的热量为；
此过程中通过电阻的电荷量为。
14.【解析】 离子通过加速电场，根据动能定理得：
离子经过静电分析器，电场力提供向心力
解得；
由几何知识可知，
根据洛伦兹力提供向心力有
其中
解得
要让离子全部打在硅片上，其临界状态的轨迹如图所示，
设圆心分别为、，半径分别为、，由几何关系可知，恰为硅片的最低点，
设圆心为的离子在磁场中做圆周运动的圆心角为，有
得：
由
得：
由，将“”用“”和“”替换得

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