2025届天津市南开区高三上学期期末物理试卷（解析版）

这是一份2025届天津市南开区高三上学期期末物理试卷（解析版），共18页。试卷主要包含了单项选择题，不定项选择题等内容，欢迎下载使用。
本试卷分为第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷两部分，共100分。考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。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，将答题卡交回。
第Ⅰ卷（选择题 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. 中国科学院近代物理研究所科研团队与合作单位研究人员首次成功合成新原子核。该原子核存在一种衰变链，其中第1次由衰变成原子核，第2次由衰变成原子核。下列说法正确的是（ ）
A. 两次均为β衰变
B. 10个原子核经过一个半衰期后一定还剩余5个
C. 原子核发生衰变时需要吸收能量
D. 原子核的比结合能比原子核的比结合能小
【答案】D
【解析】A．电荷数守恒和质量数守恒可知，第一次衰变
第二次衰变
可知两次均为α衰变，故A错误；
B．半衰期是大量原子的统计规律，对少量原子核衰变不适用，故B错误；
C．原子核发生衰变时要放出能量，故C错误；
D．衰变的过程中是释放能量的，比结合能增大，的比结合能比的比结合能小，故D正确。故选D。
2. 如图所示，送水工人用特制的推车运送桶装水，到达目的地后，工人通过调节挡板OA转动可将水桶卸下。若桶与接触面之间的摩擦不计，∠AOB为锐角，OA、OB对水桶的弹力大小分别为、。若保持OB不动，调节挡板OA，使OA绕O点由竖直缓慢转到与OB垂直的过程，下列说法正确的是（ ）
A. 水桶受到的合力变小B. 先减小后增大
C. 一直增大D. 、都一直减小
【答案】D
【解析】对水桶受力分析，如图所示
OA由竖直缓慢转到与OB垂直的过程中，水桶受到的合力为零，且F1，F2都在减小。
故选D。
3. 2022年11月29日，神舟十五号飞船在酒泉发射成功，次日凌晨对接于空间站组合体的前向对接口。至此，中国空间站实现了“三大舱段”+“三艘飞船”的最大构型，天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱、天舟五号货运飞船、神舟十四号、神舟十五号载人飞船同时在轨。若空间站组合体绕地球的运动可以看做匀速圆周运动，已知空间站离地面高度为h（约为400km），地球半径为R（约为6400km），地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，下列说法正确的是（ ）
A. 空间站组合体轨道处的重力加速度大小为
B. 空间站组合体运行的线速度与第一宇宙速度之比约为
C. 地球的平均密度可表示为
D. 地球赤道上的物体随地球自转的线速度比空间站组合体运行的线速度大
【答案】B
【解析】A．已知空间站离地面高度为h，地球半径为R，则由牛顿第二定律有
又由地球表面的重力加速度为g，有
由以上两式解得空间站组合体轨道处的重力加速度大小为
故A错误；
B．根据题意，由万有引力提供向心力有
解得
则空间站运行的速度与第一宇宙速度之比约为
故B正确；
C．由地球表面的重力加速度为g，有
解得地球的质量为
又有地球的体积为
则有地球的平均密度可表示为
故C错误；
D．根据题意，由万有引力提供向心力有
解得
地球同步卫星比组合体的轨道半径大，因此组合体的运行的线速度比同步卫星的大；同步卫星与地球赤道上某物体随地球一起自转，角速度相同，由，可知同步卫星的线速度比地球赤道上某物体随地球自转的线速度大，所以组合体在轨道上运行的线速度大于地球赤道上某物体随地球自转的线速度，故D错误。
故选B。
4. 电子显微镜通过“静电透镜”实现对电子会聚或发散使微小物体成像。电子枪发射的电子仅在电场力作用下的运动轨迹如图中实线所示，a、b、c是轨迹上的三点，虚线为电子透镜电场中的等差等势面。下列说法正确的是（ ）
A. b点的电势高于c点的电势B. 电子在a点的加速度大于在c点的加速度
C. 电子在a点的电势能大于在b点的电势能D. 电子在c点的速度大于在b点的速度
【答案】A
【解析】A．根据电场线的方向与等势面垂直，且电子带负电可知，题图中电场线的方向大体沿左上方至右下方，沿着电场线的方向电势越来越低，所以点的电势大于点的电势，故A正确；
B．等差等势面的疏密表示电场的强弱，则点的电场强度小于点的电场强度，电子在点的加速度比在点的加速度小，故B错误；
C．电子从点运动到点的过程中，电场力做负功，电势能增大，电子在a点的电势能小于在b点的电势能，故C错误；
D．电子从点运动到点的过程中，电场力做负功，电子在点的速度比在点的速度小，故D错误。
故选A。
5. 电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存起来。制动时车轮转动带动磁极绕固定的线圈旋转，在线圈中产生交变电流。若时磁场方向恰与线圈平面垂直，磁极位置如图甲所示，磁极匀速转动，线圈中的电动势随时间变化的关系如图乙所示。将两磁极间的磁场近似视为匀强磁场，下列说法正确的是（ ）
A. 时线圈中磁通量为0，磁通量变化率最大
B. 时线圈中电流方向由P指向Q
C. 过程，线圈中的平均感应电动势大小为
D. 线圈中的电动势瞬时值表达式为
【答案】C
【解析】A．时线圈中磁通量最大，磁通量变化率为零，选项A错误；
B．根据右手定则，时线圈中电流方向由Q指向P，选项B错误；
C．过程，线圈中的平均感应电动势大小为
选项C正确；
D．线圈中的电动势瞬时值表达式为
选项D错误。
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，都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. 如图为一半圆柱形均匀透明材料的横截面，一束红光a从空气沿半径方向入射到圆心O，当时，反射光b和折射光c刚好垂直。下列说法正确的是（ ）
A. 该材料对红光的折射率为B. 若，光线c消失
C. 若入射光a变为白光，光线b为白光D. 若入射光a变为紫光，光线b和c仍然垂直
【答案】ABC
【解析】A．根据几何关系可知从材料内发生折射时光线的折射角为，故折射率为
故A正确；
B．设临界角为C，得
故，故若，会发生全反射，光线c消失，故B正确；
C．由于光线b为反射光线，反射角等于入射角，故当入射光a变为白光，光线b为白光，故C正确；
D．对同种介质，紫光的折射率比红光大，故若入射光a变为紫光，折射角将变大，光线b和c不会垂直，故D错误。
故选ABC。
7. “地震预警”是指在地震发生以后，抢在地震波传播到受灾地区前，向受灾地区提前几秒至数十秒发出警报，通知目标区域从而实现预警。科研机构为此对波的特性展开研究。如图甲所示为所研究的一列沿x轴传播的简谐横波，在时刻的波形图，处的质点M的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 波沿x轴负方向传播
B. 0~7s波传播的距离为21m
C. 0~7s质点M通过的路程为11.9cm
D. 质点M的振动方程是
【答案】CD
【解析】A．由振动图像可知，t=0时刻质点M沿y轴负向振动，结合波形图可知波沿x轴正方向传播，选项A错误；
B．波速
可知0~7s波传播的距离为
x=vt=105m
选项B错误；
C．0~7s质点M通过的路程为
选项C正确；
D．因
可知质点M的振动方程是
选项D正确。
故选CD。
8. 为了测量化工厂的污水排放量，技术人员在排污管末端安装了流量计（流量Q为单位时间内流过某截面流体的体积）。如图所示，长方体绝缘管道的长、宽、高分别为a、b、c，左、右两端开口，所在空间有垂直于前后表面、磁感应强度大小为B的匀强磁场，管道上、下两面的内侧固定有金属板M、N，污水充满管道从左向右匀速流动。测得M、N间电压为U，污水流过管道时所受阻力大小，k为比例系数，L为污水沿流速方向的长度，v为污水的流速，污水中含有正、负离子。则（ ）
A. 污水的流量
B. 金属板M的电势不一定高于金属板N的电势
C. 电压U与污水中离子浓度成正比
D. 左、右两侧管口的压强差
【答案】AD
【解析】A．由题意可知
可得
污水的流量
选项A正确；
B．磁场B垂直纸面向里，由左手定则，则正离子受向上的洛伦兹力，正离子偏向上极板，M板电势高，选项B错误；
C．根据电场力与洛伦兹力的等量关系可知
解得
U=vBc
故电压与粒子浓度无关，故C错误；
D．根据平衡条件，则有Δpbc=Ff=kLv2=kav2
而
解得
故D正确。故选AD。
第Ⅱ卷（共60分）
9. 在“探究加速度与力、质量的关系”实验中：
（1）某同学将实验装置按图甲所示安装好，不挂细线与砝码盘，轻推小车，打点计时器打出纸带及纸带运动方向如图乙所示，则应将垫块适当_________（选填“左移”或“右移”）以平衡摩擦力。
（2）平衡摩擦力后，实验得到一条纸带，纸带上按时间顺序选取、五个计数点，相邻的两计数点之间还有4个点未画出，如图丙所示。已知打点计时器的打点周期为，则小车加速度大小_________（结果保留2位小数）。
（3）在研究加速度与质量的关系时，砝码和砝码盘的质量为保持不变。小车的总质量为，改变进行多次实验，测得对应的小车加速度大小，作出和的图线，合理的应为_________。
A． B．
C． D．
【答案】（1）右移 （2）0.79##0.80##0.81 （3）A
【解析】（1）[1]由图乙可知纸带向左做加速运动，说明平衡摩擦力过度，应将垫块适当右移以平衡摩擦力。
（2）[2]相邻的两计数点之间还有4个点未画出，则相邻计数点间的时间间隔为
由逐差法求小车的加速度
（3）[3]由牛顿第二定律可得
，
解得
可知图线是过原点倾斜的直线。
故选A。
10. 学习小组在测量某粗细均匀的圆柱形合金细棒的电阻率实验中，先用毫米刻度尺测出接入电路中合金细棒的长度，又用多用电表粗略测量合金细棒的电阻约为100Ω。
（1）进一步用螺旋测微器测合金细棒的直径，示数如图甲所示，其直径______mm。
（2）为了精确测得该合金细棒的电阻，实验室提供了下列器材：
①电源E（电动势为3V、内阻约为0.2Ω）
②电压表V（量程1V、内阻为1000Ω）
③电流表A（量程30mA、内阻约为1Ω）
④滑动变阻器（最大阻值20Ω），滑动变阻器（最大阻值2000Ω）
⑤电阻箱（0～9999Ω）
⑥导线若干，开关一只
①由于提供的电压表量程不足，现需使其量程变为3V，则需要在电压表上串联一个电阻箱，则______Ω；
②若按照图乙所示设计电路，则滑动变阻器应选择______（或）；并请用笔画线代替导线将图丙的实物电路连接完整________；
③由于电表不是理想电表，若从系统误差的角度分析，用上述方法测得的合金电阻率与真实值比______（填“偏大”、“偏小”或“相等”）。
【答案】（1）3.499/3.500/3.501
（2） ① 2000 ②. R1 ③.偏大
【解析】【小问1详解】
合金细棒的直径为
【小问2详解】
[1]要将量程为1V的电压表改为3V，需要在电压表上串联一个电阻箱R0，则
根据欧姆定律，可得
[2]用多用电表粗略测量合金细棒的电阻约为100Ω，滑动变阻器采用分压式接入电路，在安全条件下阻值小些更便于调节，故选R1。
[3]电路图如图所示
[4]由于电表不是理想电表，则
故合金棒电阻测量值偏大，根据
可得
故，测得的合金电阻率与真实值比偏大。
11. 如图为某工厂生产流水线上水平传输装置的俯视图，它由水平传送带和水平转盘组成。物品质量，从A处无初速放到传送带上，运动到B处后进入匀速转动的转盘，设物品进入转盘时速度大小不发生变化，且恰好随转盘一起运动（无相对滑动），到C处被取走装箱。已知A、B两处的距离，传送带的传输速度，物品与传送带间的动摩擦因数。物品在转盘上与轴的距离，设物品与转盘间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度。求：
（1）物品从A处运动到B处的时间；
（2）物品与转盘间的动摩擦因数的最小值；
（3）物品从A处运动到B处的过程中，电机因传送物品而多做的功。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】【小问1详解】
物品先在传送带上做初速度为零的匀加速直线运动，设其位移大小为，根据牛顿第二定律和运动学公式有，，
解得
，
可知物品与传送带共速后，物品和传送带一起以v速度做匀速运动，物品做匀速运动的时间为
物品从A处运动到B处的时间为
【小问2详解】
物品在转盘上所受的静摩擦力提供向心力，当物品在转盘上恰好无相对滑动时有
解得物品与转盘间的动摩擦因数的最小值为
【小问3详解】
物品从A处运动到B处的过程中，物品与传送带发生的相对位移为
因摩擦产生的热量为
物品从A处运动到B处的过程中，根据能量守恒可知，电机因传送物品而多做的功为
12. 如图所示，两竖直放置的平行金属板M、N之间的电压，N板右侧宽度的区域内分布着电场强度、方向竖直向下的匀强电场，虚线与为其边界。A、C分别为、上的点，水平虚线CD与之间存在范围足够大的磁感应强度、方向垂直于纸面向里的匀强磁场。一质量、电荷量的粒子从靠近M板的S点由静止释放，经上的A点进入、间，然后从C点进入磁场，不计粒子重力。求：
（1）粒子到达A点的速率；
（2）粒子在磁场中运动轨迹的半径r；
（3）粒子从A点进入电场到最终离开磁场的运动时间t（结果可以含）。
【答案】（1）105m/s
（2）0.1m （3）
【解析】【小问1详解】
根据动能定理可得
解得
【小问2详解】
粒子在偏转电场中做类平抛运动，有
解得
由牛顿第二定律
又
故出偏转电场的速度为
粒子在磁场中做圆周运动，由牛顿第二定律
解得磁场中运动的轨道半径
【小问3详解】
设进入磁场时速度方向与水平方向的夹角为，则
可得
带电粒子在磁场中运动的周期
粒子在磁场中运动时间为
解得
从A点进入电场到离开磁场的时间
13. 如图甲所示，固定光滑平行金属导轨MN、PQ与水平面成倾斜放置，其电阻不计，导轨间距，导轨顶端与电阻相连。垂直导轨水平放置一根质量、电阻的导体棒ab，ab距导轨顶端，距导轨底端距离为（未知）。在装置所在区域加一个垂直导轨平面向上的匀强磁场，其磁感应强度B和时间t的函数关系如图乙所示。0～2s内，导体棒在外力作用下保持静止；2s后由静止释放导体棒，导体棒滑到导轨底部的过程，通过导体棒横截面的电荷量。导体棒始终与导轨垂直并接触良好，且导体棒滑到底部前已经做匀速运动，重力加速度，。求：
（1）0～2s内通过导体棒的电流的大小和方向；
（2）导体棒滑到底部前的最大速度；
（3）导体棒由静止开始下滑到导轨底部的过程，电阻R上产生的焦耳热QR。
【答案】（1）0.8A；电流方向由a流向b （2）3m/s （3）1.68J
【解析】【小问1详解】
由法拉第电磁感应定律可得前2s产生的感应电动势
由闭合电路欧姆定律
解得
根据楞次定律知感应电流的方向为a到b。
【小问2详解】
当导体棒达最大速度后匀速下滑，根据平衡方程
，，
其中
解得
【小问3详解】
导体棒滑到底端过程中，，
解得
设下滑过程中系统产生的热量Q，根据动能定理有
，
解得
电阻R产生热量为