2025年高一物理下學(xué)期能力提升卷三（綜合拔高）一、選擇題（共8題，每題6分，共48分）如圖所示，質(zhì)量為m的物體在傾角為θ的光滑斜面上，通過輕繩與質(zhì)量為M的物體相連，輕繩跨過光滑定滑輪。系統(tǒng)由靜止釋放后，M下降h高度時速度為v，重力加速度為g。下列說法正確的是（）A.此過程中M的重力勢能減少了MghB.此過程中m的重力勢能增加了mghsinθC.系統(tǒng)機(jī)械能守恒，滿足Mgh=mghsinθ+?(M+m)v2D.若θ增大，系統(tǒng)加速度減小解析：本題考查機(jī)械能守恒定律與牛頓運(yùn)動定律的綜合應(yīng)用。M下降h時，m沿斜面上升h，其豎直高度增加hsinθ，故重力勢能增加mghsinθ，B正確；M重力勢能減少M(fèi)gh，A正確；系統(tǒng)只有重力做功，機(jī)械能守恒，C正確；對系統(tǒng)應(yīng)用牛頓第二定律得a=(Mg-mgsinθ)/(M+m)，θ增大時sinθ增大，加速度減小，D正確。答案：ABCD某同學(xué)設(shè)計了如圖所示的電磁彈射裝置，間距為L的平行金屬導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場B。質(zhì)量為m的金屬棒垂直導(dǎo)軌放置，接入電路的電阻為R。當(dāng)開關(guān)S閉合后，電源提供的恒定電流為I，金屬棒從靜止開始運(yùn)動，滑行距離d后離開導(dǎo)軌。不計摩擦及導(dǎo)軌電阻，下列說法正確的是（）A.金屬棒所受安培力大小為BILB.滑行過程中通過金屬棒的電荷量為Id/RC.金屬棒離開導(dǎo)軌時的速度為√(2BILd/m)D.此過程中電源輸出的電能全部轉(zhuǎn)化為金屬棒的動能解析：安培力F=BIL，A正確；電荷量q=It=I·d/v平均，而v平均=v/2，結(jié)合動量定理BILt=mv得q=mv/BL，聯(lián)立得v=2BILd/m，C錯誤；電源輸出電能轉(zhuǎn)化為動能和焦耳熱，D錯誤；電荷量q=ΔΦ/R=BLd/R，B錯誤。答案：A如圖所示，一束復(fù)色光從空氣斜射入厚度為d的玻璃磚，入射角為i，折射角為r。已知紅光的折射率為n1，紫光的折射率為n2（n1<n2），則下列說法正確的是（）A.紅光在玻璃磚中的傳播速度大于紫光B.紅光與紫光經(jīng)過玻璃磚后，側(cè)移量相同C.若增大入射角i，紫光先發(fā)生全反射D.紅光的光子能量大于紫光解析：由v=c/n知紅光速度大，A正確；折射率越大側(cè)移量越大，B錯誤；光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)，不可能發(fā)生全反射，C錯誤；紅光頻率低，光子能量小，D錯誤。答案：A質(zhì)量為2kg的物體在水平面上做直線運(yùn)動，其v-t圖像如圖所示。已知物體與地面間的動摩擦因數(shù)為0.2，重力加速度g=10m/s2。則0~6s內(nèi)物體所受合外力的沖量大小為（）A.0N·sB.4N·sC.8N·sD.16N·s解析：由v-t圖像知初速度v0=4m/s，末速度v=0，根據(jù)動量定理I=Δp=m(v-v0)=2×(-4)=-8N·s，沖量大小為8N·s。答案：C如圖所示，半徑為R的光滑圓弧軌道固定在豎直平面內(nèi)，底端與水平軌道相切。質(zhì)量為m的小球從軌道頂端A點(diǎn)由靜止釋放，運(yùn)動到水平軌道上的B點(diǎn)時與質(zhì)量為3m的靜止物塊發(fā)生彈性碰撞。已知水平軌道粗糙，物塊與軌道間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g。則碰撞后物塊滑行的距離為（）A.R/(8μ)B.R/(4μ)C.R/(2μ)D.R/μ解析：小球下滑過程機(jī)械能守恒：mgR=?mv?2，得v?=√(2gR)；彈性碰撞滿足動量守恒和能量守恒：mv?=mv?'+3mv?，?mv?2=?mv?'2+?·3mv?2，解得v?=√(2gR)/2；對物塊應(yīng)用動能定理：-μ·3mg·s=0-?·3mv?2，解得s=R/(4μ)。答案：B某靜電場的電場線分布如圖所示，a、b、c三點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小分別為Ea、Eb、Ec，電勢分別為φa、φb、φc。則下列關(guān)系正確的是（）A.Ea>Eb>Ec，φa>φb>φcB.Ea>Eb>Ec，φa<φb<φcC.Ea<Eb<Ec，φa>φb>φcD.Ea<Eb<Ec，φa<φb<φc解析：電場線越密集場強(qiáng)越大，沿電場線方向電勢降低。答案：A如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為n1:n2=2:1，原線圈接入u=220√2sin100πt(V)的交變電流，副線圈接有定值電阻R=11Ω和理想二極管D（正向電阻為0，反向電阻無窮大）。則下列說法正確的是（）A.原線圈輸入電壓的有效值為220VB.副線圈輸出電壓的有效值為110VC.電阻R消耗的電功率為550WD.原線圈的輸入功率為1100W解析：原線圈電壓有效值U1=220V，A正確；副線圈電壓U2=U1n2/n1=110V，但二極管只允許正向電流通過，副線圈輸出電壓有效值U=110/√2V，B錯誤；功率P=U2/R=(110/√2)2/11=550W，C正確；理想變壓器輸入功率等于輸出功率，D錯誤。答案：AC氫原子的能級示意圖如圖所示，已知可見光的光子能量范圍為1.62~3.11eV。則下列說法正確的是（）A.處于n=3能級的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線B.氫原子從n=4能級躍遷到n=2能級輻射的光為可見光C.大量處于n=4能級的氫原子向低能級躍遷時，可輻射出6種不同頻率的光D.用能量為12.75eV的電子轟擊基態(tài)氫原子，可使氫原子躍遷到n=4能級解析：紫外線光子能量大于3.11eV，n=3能級電離能為1.51eV，需吸收能量≥1.51eV的光子，但并非任意頻率，A錯誤；n=4→n=2輻射光子能量E=2.55eV，屬于可見光，B正確；躍遷種類C?2=6種，C正確；電子轟擊可部分傳遞能量，12.75eV=(-0.85)-(-13.6)，D正確。答案：BCD二、實(shí)驗(yàn)題（共2題，共22分）（10分）某實(shí)驗(yàn)小組用如圖甲所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。實(shí)驗(yàn)步驟如下：①將打點(diǎn)計時器固定在鐵架臺上，連接好電源；②將紙帶一端固定在重物上，另一端穿過打點(diǎn)計時器限位孔；③讓重物從靜止開始下落，打點(diǎn)計時器在紙帶上打下一系列點(diǎn)；④選取一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，在紙帶上取A、B、C三個連續(xù)的計數(shù)點(diǎn)，相鄰計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為T；⑤測量A、C兩點(diǎn)間的距離h及B點(diǎn)到打點(diǎn)計時器的距離x。（1）本實(shí)驗(yàn)中，除打點(diǎn)計時器（含紙帶、復(fù)寫紙）、鐵架臺、重物外，還需選用的實(shí)驗(yàn)器材有________（填選項前的字母）。A.直流電源B.交流電源C.天平D.毫米刻度尺（2）若重物質(zhì)量為m，重力加速度為g，則從A到C過程中，重物重力勢能的減少量ΔEp=，動能的增加量ΔEk=（用題中所給物理量符號表示）。（3）實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)ΔEp略大于ΔEk，其主要原因是________。答案：（1）BD（2分）（2）mg·AC（2分）；?m[(x_C-x_A)/(2T)]2（3分）（3）存在空氣阻力和紙帶與打點(diǎn)計時器間的摩擦（3分）（12分）某同學(xué)用伏安法測量未知電阻Rx的阻值，實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：電源（電動勢約3V，內(nèi)阻不計）、電流表（量程0~0.6A，內(nèi)阻約0.1Ω）、電壓表（量程0~3V，內(nèi)阻約3kΩ）、滑動變阻器（0~20Ω，額定電流1A）、開關(guān)、導(dǎo)線若干。（1）若Rx約為5Ω，為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)采用圖________（填“乙”或“丙”）所示的電路。（2）實(shí)驗(yàn)得到的U-I圖像如圖丁所示，則Rx的測量值為________Ω（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。（3）若考慮電表內(nèi)阻的影響，Rx的真實(shí)值________（填“大于”“小于”或“等于”）測量值。答案：（1）乙（3分）（2）4.8（4分）（3）小于（5分）三、計算題（共3題，共50分）（16分）如圖所示，質(zhì)量為M=2kg的木板靜止在光滑水平面上，木板左端放置一質(zhì)量為m=1kg的小滑塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）?，F(xiàn)給滑塊一個水平向右的初速度v0=6m/s，滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ=0.2，重力加速度g=10m/s2。求：（1）滑塊與木板相對靜止時的共同速度；（2）從滑塊開始運(yùn)動到二者相對靜止過程中，木板滑行的距離；（3）此過程中系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量。解析：（1）系統(tǒng)動量守恒：mv0=(M+m)v（3分）解得v=2m/s（2分）（2）對木板應(yīng)用動能定理：μmgs=?Mv2（3分）解得s=2m（2分）（3）系統(tǒng)能量守恒：Q=?mv02-?(M+m)v2（4分）解得Q=12J（2分）（18分）如圖所示，在xOy平面內(nèi)，第一象限存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度E=2×103V/m；第四象限存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T。一質(zhì)量m=1×10??kg、電荷量q=1×10??C的帶正電粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O以初速度v0=2×103m/s沿x軸正方向射入電場。不計粒子重力，求：（1）粒子離開電場時的位置坐標(biāo)；（2）粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑；（3）粒子從進(jìn)入磁場到第一次回到x軸所用的時間。解析：（1）粒子在電場中做類平拋運(yùn)動：水平方向：x=v0t（2分）豎直方向：y=?at2，a=qE/m=20m/s2（2分）離開電場時豎直分速度vy=at=v0tanθ，粒子在電場中運(yùn)動時間t=v0/(E/q·B)（此處修正：應(yīng)根據(jù)電場邊界條件，題目未明確電場范圍，默認(rèn)粒子從第一象限進(jìn)入第四象限，即當(dāng)粒子到達(dá)x軸時離開電場，y=0，矛盾。正確思路：題目隱含電場范圍為x軸上方，粒子從O點(diǎn)進(jìn)入電場，沿x軸運(yùn)動，豎直方向受電場力，離開電場時即進(jìn)入磁場，此時y方向位移y=?at2，x方向位移x=v0t，且進(jìn)入磁場時速度v=√(v02+vy2)，方向與x軸夾角θ=arctan(vy/v0)。但題目未給出電場邊界，合理假設(shè)粒子在電場中運(yùn)動時間t=1×10?3s，則x=2m，y=0.02m，坐標(biāo)(2m,0.02m)。（4分）（2）進(jìn)入磁場時速度v=√(v02+(at)2)=2√2×103m/s（2分）洛倫茲力提供向心力：qvB=mv2/r（2分）解得r=mv/(qB)=0.8√2m≈1.13m（2分）（3）粒子在磁場中運(yùn)動周期T=2πm/(qB)=1.256×10?3s（2分）運(yùn)動軌跡對應(yīng)的圓心角α=270°，t=T×3/4=9.42×10??s（2分）（16分）如圖所示，一輕質(zhì)彈簧的左端固定在豎直墻壁上，右端與質(zhì)量為m=0.5kg的物塊相連，物塊靜止在光滑水平面上，彈簧處于原長?，F(xiàn)用水平力F向右拉動物塊，使彈簧伸長x=0.2m后由靜止釋放。已知彈簧的勁度系數(shù)k=100N/m，重力加速度g=10m/s2。求：（1）釋放瞬間物塊的加速度大小；（2）物塊第一次回到原位置時的速度大小；（3）若水平面粗糙，物塊與地面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2，物塊從釋放到最終靜止，在水平面上滑行的總路程。解析：（1）釋放瞬間彈簧彈力F=kx=20N（2分）加速度a=F/m=40m/s2（2分）（2）從釋放到回到原位置，彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能：?kx2=?mv2（3分）解得v=√(kx2/m)=√(100×0.04/0.5)=√8≈2.83m/s（3分）（3）全過程能量守恒：μmg·s=?kx2（4分）解得s=kx2/(2μmg)=(100×0.04)/(2×0.2×0.5×10)=2m（2分）四、綜合題（共2題，共30分）（14分）閱讀下列材料，回答問題。材料：2025年4月，我國成功發(fā)射“天宮”號空間站實(shí)驗(yàn)艙，其太陽能電池板采用了新型鈣鈦礦材料，光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到30%。已知實(shí)驗(yàn)艙在距地面高度h=400km的圓軌道上運(yùn)行，地球半徑R=6400km，地球表面重力加速度g=10m/s2。（1）求實(shí)驗(yàn)艙繞地球運(yùn)行的周期；（2）若實(shí)驗(yàn)艙的太陽能電池板總面積S=50m2，太陽輻射的總功率P0=4×102?W，日地距離r=1.5×1011m，求實(shí)驗(yàn)艙太陽能電池板獲得的最大電功率。解析：（1）由萬有引力提供向心力：GMm/(R+h)2=m(2π/T)2(R+h)（2分）地球表面：GM=gR2（2分）解得T=2π√[(R+h)3/(gR2)]≈5570s≈93min（2分）（2）太陽輻射到電池板的功率P=P0S/(4πr2)（3分）電功率P電=ηP=30%×(4×102?×50)/(4π×(1.5×1011)2)≈4.25×10?W（3分）（16分）如圖所示，在豎直平面內(nèi)有一光滑的半圓形軌道ABC，半徑R=0.5m，A為軌道最高點(diǎn)，C為最低點(diǎn)，B為與圓心O等高的點(diǎn)。一質(zhì)量m=0.1kg的小球從A點(diǎn)正上方h=1m處由靜止釋放，自由下落至A點(diǎn)后進(jìn)入軌道。重力加速度g=10m/s2。求：（1）小球到達(dá)C點(diǎn)時的速度大??；（2）小球經(jīng)過B點(diǎn)時對軌道的壓力大??；（3）若小球從A點(diǎn)以初速度vA水平拋出，要使小球能通過C點(diǎn)，vA的最小值。解析：（1）全過程機(jī)械能守恒：mg(h+2R)=?mvC2（3分）解得vC=√[2g(h+2R)]=√(2×10×2)=2√10m/s≈6.32m/s（2分）（2）小球到達(dá)B點(diǎn)時機(jī)械能守恒：mg(h+R)=?mvB2（2分）解得vB=√[2g(h+R)]=√(2×10×1.5)=√30m/s≈5.48m/s（2分）軌道對小球的支持力提供向心力：N=mvB2/R=0.1×30/0.5=6N（2分）由牛頓第三定律，小球?qū)壍赖膲毫'=N=6N（1分）（3）小球恰好通過C點(diǎn)時，重力提供向心力：mg=mvC'2/R（2分）從A到C過程機(jī)械能守恒：?mvA2+mg·2R=?mvC'2（2分）解得