河南省南阳市2024-2025学年高三上学期期末考试物理试卷（解析版）

这是一份河南省南阳市2024-2025学年高三上学期期末考试物理试卷（解析版），共20页。试卷主要包含了保持卡面清洁，不折叠，不破损等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1．答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．选择题答案使用2B铅笔填涂，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号；非选择题答案使用0.5毫米的黑色中性（签字）笔或碳素笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3．请按照题号在各题的答题区域（黑色线框）内作答，超出答题区域书写的答案无效。
4．保持卡面清洁，不折叠，不破损。
5．本试卷分试题卷和答题卷两部分，满分100分，考试时间75分钟。
一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
（本题材料来源：人教版教材必修一P83、P84，选择性必修二P31）
1. 下列说法中符合物理学史实的是（ ）
A. 法拉第发现了电流的磁效应
B. 法拉第总结出了法拉第电磁感应定律
C. 伽利略首先指出“力不是维持物体运动的原因”
D. 伽利略首先提出“力”的概念
【答案】C
【解析】A．奥斯特发现了电流的磁效应，选项A错误；
B．法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系，纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后，先后指出：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，后人称之为法拉第电磁感应定律，故B错误；
C．伽利略首先指出“力不是维持物体运动的原因”，选项C正确；
D．牛顿首先提出“力”的概念，选项D错误。
故选C。
2. 某质点在平面上运动，时，质点位于轴上。它在方向运动速度—时间图像如图甲所示，它在方向的位移—时间图像如图乙所示。有关该质点的运动情况，下列说法正确的是（ ）
A. 质点沿轴正方向做匀速直线运动B. 质点所受合外力是变力
C. 质点在时速度大小为D. 质点在时的位置坐标
【答案】D
【解析】A．因y-t图像的斜率的符号反映速度的方向，可知质点沿轴负方向做匀速直线运动，选项A错误；
B．质点在y方向做匀速运动，合力为零，在x方向做匀加速运动，合力为恒力，可知质点所受合外力是恒力，选项B错误；
C．质点在时vx=6m/s，
可知速度大小为
选项C错误；
D．质点在时，y=0
可知质点的位置坐标，选项D正确。
故选D。
3. 电缆周围的电场分布对电缆的电气强度影响很大。如图所示为电缆终端周围的电场分布情况，图中虚线为等势线，实线为电场线，下列说法正确的是（ ）

A. 电场中点的场强大于点的电场强度
B. 将一电子放在点，电子的电势能为
C. 将一电子由点经点移至点，电场力先做正功后做负功
D. 在点由静止释放一带正电的粒子，粒子将沿电场线运动
【答案】C
【解析】A．因a点的电场线较b点密集，可知电场中点的场强小于点的电场强度，选项A错误；
B．因c点电势为30V，则将一电子放在点，电子的电势能为，选项B错误；
C．将一电子由点经点移至点，电势先升高后降低，则电子的电势能先减小后变大，则电场力先做正功后做负功，选项C正确；
D．因电场线为曲线，则在点由静止释放一带正电的粒子，粒子不可能沿电场线运动，选项D错误。
故选C。
4. 如图所示，质量为、带电荷量为的三个相同带电小球、、，从同一高度以初速度水平抛出，小球只在重力作用下运动，小球在重力和洛伦兹力作用下运动，小球在重力和电场力作用下运动，落地时重力的瞬时功率分别为、、，则以下判断中正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】小球落体时的重力的瞬时功率等于重力乘以重力方向的速度，通过分析， b球受的洛伦兹力总是垂直纸面向外，不影响竖直方向，c球受的电场力方向也是垂直纸面向外的，对竖直方向也没有影响，故竖直方向小球都做自由落体运动，高度相同，所以小球的末速度在竖直方向的分量相同，重力又相等，根据
可知三个球落地瞬间重力的瞬时功率相等，即，故选A。
5. 足球在空中运动的轨迹如图，若以地面为参考平面，不计空气阻力，下列能表示足球在空中运动过程的动能、重力势能随离地面高度变化的图像是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】BD
【解析】AB．由能量关系
可知图像是倾斜的直线，选项A错误，B正确；
CD．根据
可知图像是过原点倾斜的直线，选项C错误，D正确。故选BD。
6. 两列简谐横波分别沿轴正方向和负方向传播，波速均为，两个波源分别位于和处，波源的振幅均为。如图所示为时刻两列波的图像，此刻平衡位置在和的、两质点刚开始振动，质点的平衡位置位于处。下列判断正确的是（ ）
A. 两波源的起振方向均是沿轴的正方向
B. 时，质点、的位移均为
C. 时，两波源间振动最强点有5个
D. 时间内，质点经过的路程为
【答案】C
【解析】A．因两列波分别传到PQ点时，两质点振动方向均沿y轴负向，可知两波源的起振方向均是沿轴的负方向，选项A错误；
C．若x轴上-0.2m～1.2m范围内所有质点都处于两列波叠加区域，到两波源路程差为半波长偶数倍的质点在：-0.1m、0.1m、0.3m、0.5m、0.7m、0.9m、1.1m处，即有7个振动加强点，但是t=2s时刻两列波各向前传播0.8m，则只有在0～1.0m范围内的质点处于两列波叠加区域，则两波源间振动最强点有5个，选项C正确；
B．时，两列波均向前传播
两列波在PQ叠加时质点P、Q均为振动减弱点，它们的位移均为0cm，故B错误；
D．波的周期
两列波传到M需要的时间
时间内，质点振动1.25s=T，因M点振动加强，则经过的路程，故D错误。故选C。
7. 如图甲所示，水平面与竖直面内的半圆形导轨在点平滑相接，各处摩擦因数相同，为半圆形导轨的中点。一质量为的物体（可视为质点）将弹簧压缩到A点后由静止释放，在弹力作用下获得向右的速度后脱离弹簧，从点进入半圆形导轨，物体沿半圆形导轨从运动到过程中速度平方与其上升高度的关系如图乙所示，重力加速度，则（ ）
A. 弹簧压缩到A点时弹簧的弹性势能为
B. 物体运动到点时对半圆形导轨的压力大小为
C. 物体从运动到的过程中，合力对物体做的功为
D. 物体从运动到的过程中，物体的机械能减少值
【答案】D
【解析】A．从图乙可以看出，物体到达点时的速度大小为
若水平面光滑，由能量守恒定律可知，弹簧压缩到A点时弹簧的弹性势能
由于轨道粗糙，故弹簧压缩到A点时弹性势能大于，故A错误；
B．从图乙可以看出，半圆轨道半径
到达点时的速度大小为
设运动到点时导轨对物体的弹力为，则由牛顿第二定律可得
代入数据解得
由牛顿第三定律可知，物体运动到点时对半圆形导轨的压力大小为，故B错误；
C．由动能定理可得，物体从到过程中合外力做的功为
故C错误；
D．由能量守恒定律可知，物体从到过程中减少的机械能为
代入数据可解得
由于物体从到过程中速度一直减小，根据牛顿运动定律分析可知从到的过程中物体对半圆形导轨的压力逐渐减小，由摩擦力公式
可知，物体从到过程中所受的摩擦力大于从到过程中所受的摩擦力，由功能关系
可知，物体从到过程中克服摩擦力做的功大于从到过程中克服摩擦力做的功，由于整个过程中机械能减少了，故从到过程中机械能的减少量小于，故D正确。
故选D。
二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中有多个选项符合题意，全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错或不选得0分）
8. 2024年4月15日12时12分，我国在酒泉卫星发射中心成功将四维高景三号01星发射升空。若该星的质量为m，在离地面高度为的近地轨道（远小于地球同步轨道）上绕地球做圆周运动。已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，地球自转的周期为T。则该星在轨运行过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 周期小于TB. 向心加速度为
C. 速率可能大于D. 动能为
【答案】AD
【解析】A．根据万有引力提供向心力有
解得
由于近地轨道远小于地球同步轨道，则该星周期小于同步卫星的周期，又有同步卫星的周期等于地球自转周期，则该星周期小于，故A正确；
B．根据万有引力提供向心力有
在地球表面有
联立解得
故B错误；
C．是围绕地球做圆周运动的最大速度，则该星的速率不可能大于，故C错误；
D．根据万有引力提供向心力有
在地球表面有
又有
联立解得
故D正确。
故选AD。
9. 如图所示，理想变压器原线圈接的交流电，原、副线圈匝数比，已知定值电阻，，是滑动变阻器，电压表和电流表均为理想交流电表，以下说法正确的是（ ）
A. 滑动变阻器滑头向下滑动，电压表示数变大
B. 时，理想变压器的输出功率最大
C. 理想变压器的最大输出功率为
D. 理想变压器的输出功率最大时，电流表的示数为
【答案】AB
【解析】A．变压器等效电阻为
滑动变阻器滑头向下滑动，R变大，则R等变大，初级电流减小，则r上的电压变小，初级电压变大，则次级电压变大，即电压表示数变大，选项A正确；
B．将r=R等=20Ω时变压器输出功率最大，即
解得，选项B正确；
C．理想变压器的最大输出功率为
选项C错误；
D．理想变压器的输出功率最大时，初级电流
电流表的示数为
选项D错误。故选AB。
10. 光滑绝缘水平桌面上有一个可视为质点的带正电小球，桌面右侧存在由匀强电场和匀强磁场组成的复合场，复合场的下边界是水平面，到桌面的距离为，电场强度为、方向竖直向上，磁感应强度为、方向垂直纸面向外，重力加速度为，带电小球的比荷为。如图所示，现给小球一个向右的初速度，使之离开桌边缘立刻进入复合场运动，已知小球从下边界射出，射出时的速度方向与下边界的夹角为，下列说法正确的是（ ）
A. 小球在复合场中的运动时间可能是
B. 小球在复合场中运动的加速度大小可能是
C. 小球在复合场中运动的路程可能是
D. 小球的初速度大小可能是
【答案】BC
【解析】A．因带电小球的比荷为，则有
则粒子进入复合场后做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力可得
可得
小球的运动周期为
粒子从下边界射出，射出时的速度方向与下边界的夹角为。则在场中运动转过的圆弧角度可能为，也可能是，如图所示
则小球在复合场中的运动时间可能为，
故A错误；
BCD．小球在复合场中运动的半径可能满足或
解得或
则小球的速度大小可能为或
小球在复合场中运动的加速度大小可能为或
小球在复合场中运动的路程可能为或
故BC正确，D错误。故选BC。
三、实验题（本题共2小题，共14分。把答案填在答题卡上对应位置）
11. 甲、乙、丙三位同学分别利用如图所示的装置进行电磁感应现象的探究。
（1）如图a，甲同学在闭合开关时发现电流计指针向右偏转，下列操作中也能使指针向右偏转的有________。
A. 开关闭合时将滑动变阻器滑片向左滑动
B. 开关闭合时将滑动变阻器滑片向右滑动
C. 开关闭合时将线圈从线圈中拔出
D. 断开电键
（2）如图b所示，乙同学在研究电磁感应现象时，将一线圈两端与电流传感器相连，强磁铁从长玻璃管上端由静止下落，电流传感器记录了强磁铁穿过线圈过程中电流随时间变化的图像，如图c所示，时刻电流为0。下列说法正确的是________。
A. 在时刻，穿过线圈的磁通量为0
B. 在到时间内，强磁铁的加速度小于重力加速度
C. 强磁铁进入和离开线圈的过程中，受到线圈的作用力方向都向上
D. 在到的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量
（3）丙同学设计了如图d所示的实验装置，其中为光敏电阻（其阻值随光照强度的增大而减小），轻质金属环用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴（线圈平面与螺线管线圈平面平行），并位于螺线管左侧。当光照增强时，从右向左看，金属环中电流方向为________（填“顺时针”或“逆时针”），A将会________（填“向左”或“向右”）运动。
【答案】（1）A （2）BC
（3）顺时针 向左
【解析】【小问1详解】
闭合开关时，小螺线管中的电流增大，通过大线圈的磁通量增大，电流计指针向右偏转。
A．开关闭合时将滑动变阻器滑片向左滑动，则滑动变阻器连入电路中的电阻减小，小螺线管中小螺线管中的电流增大，通过大线圈的磁通量增大，电流计指针向右偏转，A正确；
B．开关闭合时将滑动变阻器滑片向右滑动，则滑动变阻器连入电路中的电阻增大，小螺线管中小螺线管中的电流减小，通过大线圈的磁通量减小，电流计指针向左偏转，B错误；
C．开关闭合时将线圈从线圈中拔出，则通过大线圈的磁通量减小，电流计指针向左偏转，C错误；
D. 断开电键，通过大线圈的磁通量减小，电流计指针向左偏转，D错误。
故选A。
【小问2详解】
A．在时刻，线圈中感应电流为0 ，磁通量变化率为0，但穿过线圈的磁通量最大，A错误；
B．在到时间内，磁铁下落，感应电流增大，根据“来拒去留”，可知强磁铁受到向上的斥力，强磁铁的加速度小于重力加速度，B正确；
C．强磁铁进入和离开线圈的过程中，根据“来拒去留”，可知强磁铁先受到向上的斥力，再受到向上的引力，C正确；
D．在到的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量和产生的热量，D错误。
故选BC。
【小问3详解】
[1][2] 当光照增强时，光敏电阻阻值减小，线圈中电流增大，穿过金属环的磁通量增大，磁感应强度方向向右，根据“增反减同”，可判断金属环中感应电流方向从右向左看为顺时针，根据安培定则可以判断金属环将向做运动。
12. 小蜀同学在学习了电容器之后，萌生了自制一个电容器的想法。如图甲所示，他取来两张锡箔纸作为电容器的两个电极，三张电容纸（绝缘介质），按照一层电容纸、一层锡箔纸的顺序交替叠放，然后将五层纸一起卷成圆柱形，两根引线a、b分别接在两张锡箔纸上，最后将整个圆柱形密封在塑料瓶中（两根引线露出），电容器即制作完成。
（1）以下哪种操作可以增加该电容器电容______（填正确答案标号）
A. 增大电容器的充电电压
B. 用同种但是更厚的电容纸替代
C. 增大锡箔纸的正对面积
D. 在卷成圆柱形的时候，用力尽可能使电容纸贴紧
（2）小蜀同学打算进一步研究自制电容器的充放电情况，在与物理老师交流后采用了如图乙所示的电路进行观察。将S置于a端，电压随时间变化图像（计算机显示）如图所示，则充电过程的充电电流______（选填“逐渐增大”、“逐渐减小”或者“保持不变”），如果充满电后电容器所带电荷量为，则电容大小为______。
（3）小蜀同学为了进一步分析该电容器的瞬时电流值，过（2）问图线上的P点作切线（如图虚线），P点对应时刻的瞬时电流大小为______mA。
【答案】（1）CD （2） 逐渐减小 0.05
（3）0.75
【解析】【小问1详解】
由电容的决定式有
由此可知，电容器电容与充电电压无关，为增加该电容器的电容，可以增大两锡箔纸正对面积，或者减小量两锡箔纸之间的距离。
故选CD。
【小问2详解】
[1][2]由题图可知，电容器充满电时其电压为6V，则电容器的电容为
由于
而题中的图像的斜率为
又因为
整理有
由于电容器的电容与充电电压无关，所以则图像的斜率变化可以表示充电电流的变化，由电路图可知，图像的斜率逐渐变小，所以充电过程中的充电电流也逐渐变小。
【小问3详解】
结合之前的分析以及图像可知，
解得
四、计算题（本题共3小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
（本题材料来源：人教版教材必修一P109）
13. 如图，在倾角足够长的斜面上有一个质量为的物体，物体刚开始距斜面底部，物体与斜面之间的动摩擦因数为。物体在拉力的作用下由静止开始运动，方向沿斜面向上。加速一段时间后撤去，让物体在斜面上运动。（）（，）求：
（1）物体返回底部时的速度；
（2）全过程摩擦力做的功。
【答案】（1）， 方向沿斜面向下
（2）
【解析】【小问1详解】
有拉力时，对物体在内

时
撤力后，物体向上减速
减速位移
物体从最高点返回
返回底端时
联立得，方向沿斜面向下。
【小问2详解】
全过程摩擦力做负功 得
（本题材料来源：人教版教材选择性必修二P47）
14. 和是两根互相平行、竖直放置的光滑金属导轨，两导轨间距为，导轨上端之间接开关S和阻值为的电阻。磁场垂直导轨平面向里，磁感应强度大小为。是一根与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆，金属杆质量为、电阻为。开关S断开，让由静止开始自由下落，当下落时将开关S闭合，又下落时金属杆开始匀速运动。已知导轨足够长，且电阻不计，重力加速度大小为，求：
（1）S闭合时金属杆的加速度；
（2）S闭合内电阻产生的焦耳热（结果保留两位有效数字）。
【答案】（1） ， 方向竖直向上
（2）
【解析】【小问1详解】
S闭合时，由机械能守恒定律
根据，，
由牛顿第二定律
联立得
方向竖直向上 ；
【小问2详解】
金属棒稳定时有
其中
得
再下降的过程，设运动时间
，
得
余下时间金属棒做匀速下降
全程能量守恒有
电阻产生的焦耳热
得
15. 如图所示的平面内，轴上方存在平行于轴向下的匀强电场，轴下方存在垂直平面向外的匀强磁场，在轴上坐标为处的点有一质量为、电荷量为的带电粒子，以的速度平行轴进入电场强度为的电场。从轴上的点（图中未标出）首次进入磁场中，粒子在磁场中做匀速圆周运动，随后从轴上的点（图中未标出）首次离开磁场，且恰能回到点，不计粒子重力，求：
（1）点到点距离；
（2）匀强磁场的磁感应强度大小；
（3）若仅改变磁感应强度的大小，粒子经多次进出磁场之后能再次经过点，求磁感应强度可能的值。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】【小问1详解】
粒子从到做类平抛运动，有，
根据牛顿第二定律有
联立得
【小问2详解】
粒子在点速度
与水平夹角，进入磁场后做圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力有
又有
联立得
【小问3详解】
增大磁感应强度，半径减小，每次进出会向右平移一定值距离。
设第次出磁场时经过，则有
又有
根据洛伦兹力提供向心力有，解得
同理有
联立得