湖北省部分市州2025年元月高三期末联考物理试卷(含答案)

这是一份湖北省部分市州2025年元月高三期末联考物理试卷(含答案)，共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．爱因斯坦提出的光子说成功地解释了光电效应的实验现象，在物理学发展历程中具有重大意义。如图所示为四个与光电效应有关的图像，下列说法正确的是( )
A.在图甲装置中，改用强度更大的红光照射锌板也一定有光电子飞出
B.由图乙可知，当正向电压增大时，光电流一定增大
C.由图丙可知，入射光的频率越高，金属的逸出功越大
D.由图丁可知，该图线的斜率为普朗克常量
2．在一次无人机飞行表演中，初始时刻两无人机从空中同一地点以相同的初速度由西向东水平飞行。无人机甲安装有加速度传感器，无人机乙安装有速度传感器，选取向东为正方向，两无人机各自传感器读数与时间的关系图像如图所示。下列说法正确的是( )
A.3~9s内，甲向东飞行，乙向西飞行
B.3~9s内，甲的加速度与乙的加速度相同
C.9s末甲乙相距45m
D.0~9s内甲的平均速度为0
3．电容式加速度传感器具有体积小、重量轻、精度高、可靠性好等优点，在航空、汽车、医疗设备等领域均有广泛的应用，其结构如图所示。基座内部可以看成由上下两个电容分别为的电容器组成，当基座具有沿箭头方向的加速度时，质量块将相对基座产生位移而使电容器的电容发生变化。已知上、下极板间电压恒定，则( )
A.当基座做匀速直线运动时，减小，增加
B.当质量块向上极板靠近时，减小，增加
C.可根据两电容器的电压变化来判断基座的加速度
D.可根据两电容器的电量变化来判断基座的加速度
4．如图所示，质量为M倾角为30°的粗糙斜面体置于水平面上，质量为m的木块放置在斜面上，一根轻弹簧一端固定在竖直墙上的P点，另一端系在木块上，弹簧方向与斜面垂直，斜面体与木块均处于静止。已知木块与斜面间的动摩擦因数为0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则( )
A.木块一定受到四个力的作用
B.弹簧一定处于拉伸状态
C.斜面体可能受到四个或者五个力的作用
D.斜面体对水平面的压力大小等于
5．如图所示，理想变压器原线圈一侧接在的正弦交流电源上，原、副线圈的匝数比为1:2，原、副线圈的回路中分别接有的定值电阻和滑动变阻器R，开始时变阻器R接入电路的阻值也为，图中电流表可视为理想电流表，则( )
A.通过电流表的电流方向每秒改变50次
B.若逐渐增大R的阻值，则电流表读数逐渐变小
C.若逐渐增大R的阻值，则R的电功率逐渐变小
D.副线圈两端电压与电流表读数I之间的关系为
6．如图所示，在整个空间中存在匀强电场，现从A点将质量为m、电荷量为的小球以初速度竖直向上抛出，小球运动过程中经过同一竖直平面内的B点和C点。已知小球经过B点时速度大小为0、方向水平向右，两点在同一水平线上。不计空气阻力，已知小球所受电场力大小为，重力加速度为g，则下列判断正确的是( )
A.匀强电场方向水平向右
B.小球经过B点时速度最小
C.与之间水平距离之比为1:4
D.小球由A运动至C过程中其电势能先增大后减小
7．如图所示，用一橡皮管将两根粗细相同上端封闭的玻璃管连接构成连通器，两根玻璃管封闭端等高且导热性能良好，管内水银封有两段气柱，右管水银面高于左管水银面，稳定时气柱的压强分别为和，气体可视为理想气体，则( )
A.若环境温度升高，则左管内水银面上升且减小
B.若环境温度升高，则右管内水银面上升且减小
C.若环境温度降低，稳定后两管水银面高度不可能相同
D.若环境温度保持不变，固定左管，将右管缓慢上提可使两管水银面高度相同
二、多选题
8．在某次关于波的形成与传播的演示实验中，一振针O垂直于水面做简谐运动，所激发的水波在水面向四周传播。图甲为该波在时的图像，实线圆与虚线圆分别表示波峰与波谷所在位置，相邻两个实线圆之间仅有1个虚线圆，P点在实线圆上，Q点在虚线圆上，N点到其相邻两圆距离相等，相邻实线圆与虚线圆的间距为6cm。介质中某质点的振动图像如图乙所示，取垂直纸面向外为正方向。下列说法正确的是( )
A.该波的波速为60m/s
B.图甲中P和Q两处质点振动的相位差为π
C.图甲中N处质点在该时刻速度方向垂直纸面向里
D.图乙一定是N处质点的振动图像
9．新能源赛车在水平路面上做直线加速性能测试时，在其车厢内有可视为质点的小球通过轻绳连接，轻绳跨过车厢顶部的光滑轻质定滑轮，小球A用另一轻绳系于车厢侧壁的C处，某段时间内轻绳AC恰好水平，绳OA段与竖直方向夹角为37°，如图所示。已知两小球的质量分别为4kg和3kg，车厢的质量为293kg，重力加速度，。下列说法正确的是( )
A.轻绳OB段与竖直方向的夹角为53°
B.车厢受到的合外力大小为4000N
C.轻绳AC的弹力大小为30N
D.地面对车厢的支持力大小为3000N
10．如图所示，两根足够长、电阻不计的平行光滑金属导轨相距，导轨平面与水平面夹角。长度均为的两金属棒紧挨着置于两导轨上，金属棒a的质量为、电阻为，金属棒b的质量为、电阻为，整个装置处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为。现将金属棒b由静止释放，同时给金属棒a施加平行导轨向上的恒力。已知运动过程中金属棒与导轨始终垂直并保持良好接触，重力加速度为，则( )
A.两棒均将做匀加速直线运动
B.当金属棒b匀速运动时，金属棒a也在做匀速运动
C.金属棒b的速度大小为2m/s时，整个回路的电功率为6W
D.由开始至金属棒b沿导轨向下运动3m的过程中流经金属棒a的电荷量为3C
三、实验题
11．某物理学习小组利用如图甲所示的向心力演示仪探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量、角速度和半径之间的关系。长槽的处和短槽的C处到各自转轴中心的距离之比为2:1:1。变速塔轮自上而下有三种组合方式，左右每层半径之比由上至下分别为1:1、2:1和3:1，如图乙所示。
（1）下列实验中采用的实验方法与本实验相同的是_______(双选，填标号)。
A.用单摆测量重力加速度
B.探究一定质量气体的压强、体积、温度之间的关系
C.探究加速度与力、质量的关系
D.电池电动势和内阻的测量
（2）在某次实验中，为探究向心力与质量之间的关系，先把质量为m的钢球放在槽C位置，则应把另一质量为2m的钢球放在槽_______处(选填“A”或“B”)，还需要将传动皮带调至第________层塔轮(选填“一”“二”或“三”);
（3）在另一次实验中，把两个质量相等的钢球分别放在槽B、槽C位置，传动皮带位于第三层，转动手柄，则当塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格数之比约为________(单选，填标号)。
A.3:1B.1:3C.1:9D.9:1
12．李华同学从废旧玩具车上拆下小电动机进行研究，当他将一节干电池直接接在电动机两端时发现电动机没有转动，而接两节干电池时电动机转动起来了。为了精确描绘电动机通电后两端电压U和流过内部线圈的电流I的图线，准备了下列实验器材:
待测电动机M(额定电压为4.5V，线圈电阻较小);
电流表A(内阻约为5Ω);
电压表V(内阻约为10kΩ);
滑动变阻器(最大阻值为20Ω，额定电流为2.0A);
滑动变阻器(最大阻值为2000Ω，额定电流为1.0A);
电源E(电动势约为6.0V，内阻约为1.02);
开关S和若干导线。

（1）为方便调节，滑动变阻器应选择_______(选填“”或“”)。
（2）请根据测量需要完成图甲中实物图的连接。
（3）李华同学调节滑动变阻器滑片使电动机两端电压逐渐变大，并记录下电流表与电压表的示数，然后在图中描点，如图乙所示。
（4）由图乙可知该电动机内部线圈的电阻约为_______Ω，启动电压在2.25V至________V之间(结果均保留三位有效数字)。
（5）由图乙可知，电动机启动后随着两端电压逐渐增大其机械效率_______ (选填“逐渐增大”“几乎不变”或“逐渐减小”)。
四、计算题
13．2024年9月19日，我国成功发射第59颗、第60 颗北斗导航卫星，为下一代定位、导航、授时体系的新技术探路。北斗系统在工作时必须考虑大气层、电离层、对流层对信号的折射和延迟引起的误差。若有一个半径为R的星球，其大气层的厚度为，一颗卫星围绕星球做半径为2R的匀速圆周运动，如图所示。已知该星球表面重力加速度为g(忽略星球自转以及大气质量的影响)。
（1）求该卫星运行的速率;
（2）若从星球表面某点(与卫星轨道平面共面)向空中各个方向发出光信号，已知星球表面大气对该光信号的折射率为，求光信号能到达的卫星轨道弧长。
14．如图所示，在平行于y轴的虚线左侧空间内有垂直纸面向内的匀强磁场，在y轴与虚线之间分布有沿y轴负方向电场强度大小为E的匀强电场。在x轴负方向上距坐标原点的A处有一粒子发射源，在平面内向x轴上方180°范围内发射速度大小均为v的粒子，粒子带负电，质量大小均为m、电荷量大小均为q。已知粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为5L，不计粒子重力，求:
（1）匀强磁场磁感应强度的大小;
（2）粒子从y轴最上方进入第一象限时速度与x轴正方向夹角的正弦值;
（3）已知从y轴最上方进入第一象限的粒子在电场中运动时间时穿出电场，其速度此时恰好与x轴平行，求电场区域的宽度。
15．如图所示，小车B静止在水平面上，木块C静止在小车B的正前方处，一滑块A(可视为质点)从小车的最左端以的初速度冲上小车，所有碰撞均为弹性碰撞，且碰撞时间极短可忽略不计。已知的质量分别为6kg、2kg、4kg，A与B之间、C与水平地面之间的动摩擦因数均为，不计小车B与地面之间的摩擦，小车的上表面水平且足够长，重力加速度。
（1）求小车B和木块C第1次碰撞后瞬间，的速度大小;
（2）求从滑块滑上小车至B和C发生第2次碰撞前瞬间，滑块A与小车B间因摩擦产生的热量Q;
（3）求木块C在水平面上滑行的总时间。
参考答案
1．答案：D
解析：A.是否能发生光电效应取决于入射光的频率，红光频率小于紫外线，故A错误;
B.当正向电压达到一定时，光电流达到饱和，再增大电压时，光电流保持不变，故B错误;
C.金属的逸出功取决于金属本身，与入射光频率无关，故C错误;
D.根据爱因斯坦光电效应方程图线斜率就是普朗克常量，故D正确。
2．答案：C
解析：A.在3~9s内乙向东做减速运动，其速度方向向东，故A错误;
B.在3~9s内，甲的加速度大小5m/s;乙的加速度大小，可知两无人机加速度大小相等，方向相反，故B错误；
C.如图在前3s内，，即时两飞机间距离为45m，3~9s内两飞机的位移相等，故C正确;
D.由图可知0~9s内甲机一直向东飞行，其位移必不为零，平均速度必不为零，选项D错误。
3．答案：C
解析：A.匀速运动时，质量块相对于上下极板间的距离均不变，根据可知，大小均不变，A错误;
B.当质量块向上极板靠近时，知板间距减小，板间距增大，根据可知，增大，减小，B错误;
CD.可知两电容器电压之和不变，即，由，，可知，，且，所以两电容器带电量相等且不变，而各自电压均随加速度而发生变化，故C正确，D错误。
4．答案：A
解析：AB.依题意，如弹簧处于原长状态，木块最大静摩擦力小于重力沿斜面向下的分力，无法保持静止状态，故而弹簧对木块必有压力，弹簧必然处于压缩状态，木块必然受到四个力的作用。故A正确，B错误;
C.对斜面体进行受力分析知，斜面体必然受到五个力的作用。故C错误;
D.对斜面体和木块整体分析，由于受到弹簧斜向下的压力，其竖直分量竖直向下，则对地面压力大于二者重力之和，故D错误。
5．答案：B
解析：A.可知该交流电，其频率为50Hz，每个周期内电流方向改变两次，故电流方向每秒改变100次，A错误;
B.若增大R的阻值，则整个电路阻值增大，原线圈电流将减小，则副线圈电流也将减小，所以电流表读数变小，B正确;
C、D.假设电流表读数为I，则原线圈电流为2I，可知，可得，在考虑R的功率时，除R的其他部分可当做电动势为440V内阻为20Ω的电源，开始时，当R阻值增大时，其功率先增大后减小，故C、D错误。
6．答案：D
解析：A.设小球合力方向与竖直方向夹角为日，则速度变化量的方向与合力方向相同，有，且，可得，故匀强电场方向斜向右下，故A错误;
B.当小球在B点时其速度方向与合外力之间的夹角为锐角，小球速度不是最小值，故B错误;
C.由竖直分运动可知小球由A运动到B和由B运动到C时间相同，水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，所以两点与两点之间水平距离之比为1:3，故C错误;
D.小球由A运动至C过程中电场力与速度方向由钝角逐渐变化到锐角，所以电场力先做负功后做正功，所以电势能先增大后减小，D正确。
7．答案：C
解析：AB.假设环境温度升高后，h不变化，则两部分气体均做等容变化，由查理定律得，由题意知，所以，故水银柱向右端移动，右管水银面上升，两边高度差h增大。对气体B：体积减小，温度升高，由理想气体状态方程可知，B的压强增大，由于，则A的压强也增大，故A、B错误;
C.若环境温度降低，稳定后两管水银面高度一样，则有:，；对A气柱有，对B气柱有，则可得，然而由题目条件易知，矛盾，故稳定后两管水银面高度不可能相同，C正确;
D.若环境温度保持不变，对气体均发生等温变化，右管缓慢上提时若水银不流动则两液面高度差变大，将会促使水银向左端移动，使得气体A体积变小，气体B体积变大，由玻意耳定律可知气体A压强变大，气体B压强变小，由于开始时，故之后依旧大于，右管水银面依旧高于左管，故高度不可能相同，D错误。
8．答案：BC
解析：A.由题图甲可知，该波波长为12cm，由题图乙可知，该波的周期，所以该波的波速为，故A错误;
B.题图甲中P和Q两处质点到波源的距离之差为半个波长，则相位差为π，故B正确;
C.由题图甲可知，再经过，波谷传播到N点，N处质点将处于波谷，则图甲时刻N处质点的速度方向垂直纸面向里，故C正确;
D.题图乙中质点在时刻速度方向为垂直纸面向外，则题图乙不是N处质点的振动图像，故D错误。
9．答案：AD
解析：A.设连接AB两小球的绳张力为T，OB与竖直方向夹角为θ，则，解得，，故，故A正确;
B.对B小球:，所以，以车厢为研究对象:，故B错误;
C.设AC的张力为T，则有，解得，故C错误；
D.以两小球和车厢为研究对象，在竖直方向上有，故D正确。
10．答案：BCD
解析：A.对金属棒a进行受力分析，可得，对金属棒b进行受力分析，可得，对电路分析可知，可知加速阶段，电流在增大，安培力在增大，加速度在减小，故两棒均做加速度逐渐减小的变加速直线运动。A错误;
B.代入可知:，当时，所以金属棒同时开始做匀速直线运动。故B正确;
C.分析可得，金属棒a的速度大小始终是金属棒b的速度大小的2倍即，金属棒b的速度为2m/s时金属棒a的速度为4m/s，且方向相反对整个回路分析，可知，故，可知整个回路的电功率为，故C正确;
D.金属棒b沿导轨向下运动3m的过程中金属棒a沿导轨向上运动6m，对回路分析可知，，且，联立可得，代入可得:，故D正确。
11．答案：（1）BC（2）B（3）C
解析：（1）探究向心力的大小与小球质量m、角速度ω和半径r之间的关系，采用的实验方法是控制变量法。故选BC;
（2）要探究向心力与质量之间的关系，需要控制两小球做圆周运动的角速度和半径相等，故将另一钢球放在B处，将传动皮带调至第一层塔轮。
（3）在某次实验中，把两个质量相等的钢球放在位置，可知两小球做圆周运动的半径相等，传动皮带位于第三层，根据，可知两小球做圆周运动的角速度之比为，根据，当匀速转动时，左右两标尺露出的格数之比约为，故选C.
12．答案：（1）（2）见解析（4）2.50(2.40~2.60)；2.50（5）逐渐增大
解析：（1）滑动变阻器需采用分压式接法，阻值较小时调节比较方便，且最大
电流满足条件，故选择。
（2）变阻器需采用分压式接法，由于电动机阻值较小，应采用安培表外
接方式，实物图连接如图所示。
（4）电压小于等于2.25V时电动机没有转动，电动机为纯电阻元件，图像斜率表示电阻，其大小为2.50Ω左右，由图可知电压等于2.50V时电动机已经启动，故启动电压在2.25V至 2.50V之间。
（5）电动机启动后，电动机电功率为:，热功率为:，电动机的机械效率:，由图可知随着电压增大，各点与0点连线斜率逐渐增大，即逐渐增大，故逐渐减小，所以电动机的机械效率逐渐增大，
13．答案：（1）（2）s
解析：（1）对星球表面物体:
对卫星:
（2）设在A点恰好发生全反射，光路图如图所示:
则:
可得:
在三角形OAB中，由正弦定理:
所以(舍去)，所以
又因为，所以
故光信号能到达的卫星轨道弧长为:
14．答案：（1）（2）（3）
解析：（1）带电粒子在磁场中做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供
可知
代入可得
（2）粒子在磁场中均顺时针方向做圆周运动，从y轴最上方飞出时应在该平面内恰好运动半周，其轨迹如图所示
可知
代入可得
（3）对粒子在电场中运动时，由竖直方向动量定理
可知
而
可得
15．答案：（1）B速度大小为1m/s，C速度大小为2m/s（2）81J（3）12s
解析：（1）A滑上B时，设的加速度分别为，并取向右为正
对A：
可得
对B：
可得
假设B与C第一次碰撞前未达到共速，
则，所以
此时，
，故假设成立。
B与C碰撞过程中:，
所以。此时A的速度不变，即
所以B与C碰后瞬间B速度大小为1m/s，C速度大小为2m/s。
（2）在第一次碰撞前，知，
设第一次碰后C的加速度为
假设发生第二次碰撞时未共速，C未停止，则:
由，
由知，此时，故假设成立。
在两次碰撞之间，知，
故
（3）对组成的系统，动量变化原因是地面对C摩擦力的冲量导致，C获得速度方向始终向右，所受摩擦力始终向左，故最终必然都停止。
对组成的系统在全过程中:
可得: