河南省封丘县第一中学2023-2024学年物理高三上期末联考试题含解析

河南省封丘县第一中学2023-2024学年物理高三上期末联考试
题
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。

2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。

回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。

3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。

在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1、一辆汽车在公路上匀速行驶的速度为15m/s ，正常匀速行驶过程中发现前方35m 处有一个特殊路况，驾驶员刹车减速，汽车停在该特殊路况前2m 处。

若该驾驶员的反应时间大约为0.6s ，则汽车减速过程中加速度的大小约为（ ）
A ．210.2m/s
B ．25.1m/s
C ．24.7m/s
D ．23.4m/s
2、如图所示为某质点做匀变速运动的位移—时间（x －t ）图象，t ＝4s 时图象的切线交时间轴于t ＝2s 处，由此可知，t ＝0时刻质点的速度大小为（ ）
A ．0
B ．0.25m/s
C ．0.5m/s
D ．1m/s
3、如图所示，水平传送带的质量9kg M =，两端点A B 、间距离4m L =，传送带以加速度22m/s a =由静止开始顺时针加速运转的同时，将一质量为1kg m =的滑块（可视为质点）无初速度地轻放在A 点处，已知滑块与传送带间的动摩擦因数为0.1，g 取210m/s ，电动机的内阻不计。

传送带加速到2m/s v =的速度时立即开始做匀速转动而后速率将始终保持不变，则滑块从A 运动到B 的过程中（ ）
A ．系统产生的热量为1J
B．滑块机械能的增加量为3J
C．滑块与传送带相对运动的时间是3s
D．传送滑块过程中电动机输出的电能为5J
4、如图所示，倾斜直杆的左端固定在地面上，与水平面成60°角，杆上穿有质量为m 的小球a和质量为2m的小球b，a，b小球通过一条细绳跨过两个定滑轮相连接。

当a、b静止时段绳竖直，段绳与杆的夹角为30°。

若忽略小球b与杆间的摩擦，重力加速度的大小为g。

则下列说法正确的是（）
A．绳对a的拉力大小为mg B．绳对a的拉力大小为2 mg
C．a与杆之间可能没有弹力D．a与杆之间一定没有摩擦力
5、如图，物体C放在水平面上，物体B放在C上，小球A和B之间通过跨过定滑轮的细线相连，若与物体B连接的悬线竖直、两滑轮间的线水平，且不计滑轮与细线的质量、滑轮轴上的摩擦、滑轮与线间的摩擦，把A拉到某位置（低于滑轮）由静止释放使A在竖直平面内摆动，在A摆动的过程中B、C始终不动，下列说法中正确的是（）
A．物体C对B的摩擦力方向有时有可能沿斜面向下
B．物体C对B的摩擦力有时可能为零
C．地面对C的摩擦力有时不为零
D．物体C对地面的压力有时可以等于B、C重力之和
6、某质点做匀加速直线运动，经过时间t速度由v0变为kv0(k>1)位移大小为x。

则在随后的4t内，质点的位移大小为（）
A．8(32)
1
k x
k
-
+
B．
8(21)
1
k x
k
-
+
C．
8(21)
1
k x
k
-
-
D．
3(53)
1
k x
k
-
+
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。

在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得
0分。

7、如图为一列简谐横波在t=0时的波形图，波源位于坐标原点，已知当t=0.5s时x=4cm 处的质点第一次位于波谷，下列说法正确的是（）
A．此波的波速为5cm/s
B．此波的频率为1.5Hz
C．波源在t=0时运动速度沿y轴正方向
D．t=0时波源振动已经历0.6s
E.x=10cm的质点在t=1.5s时处于波峰
8、如图所示，甲图为沿x轴传播的一列简谐横波在t＝0时刻的波动图象，乙图为参与波动质点P的振动图象，则下列判断正确的是（）
A．该波的传播速率为4m/s
B．该波的传播方向沿x轴正方向
C．经过0.5s，质点P沿波的传播方向向前传播2m
D．该波在传播过程中若遇到4m的障碍物，能发生明显衍射现象
9、如图所示，y轴上固定有两个电荷量相等的带正电的点电荷，且关于坐标原点O对称。

某同学利用电场的叠加原理分析在两电荷连线的中垂线（x轴）上必定有两个场强最强的点A、'A，该同学在得到老师的肯定后又在此基础上作了下面的推论，你认为其中正确的是（）
A．若两个点电荷的位置不变，但电荷量加倍，则x轴上场强最大的点仍然在A、'A两位置
B．如图(1)，若保持两个点电荷的距离不变、并绕原点O旋转90°后对称的固定在z轴上，则x轴上场强最大的点仍然在A、'A两位置
C．如图(2)，若在yoz平面内固定一个均匀带正电圆环，圆环的圆心在原点O。

直径与(1)图两点电荷距离相等，则x轴上场强最大的点仍然在A、'A两位置
D．如图(3)，若在yoz平面内固定一个均匀带正电薄圆板，圆板的圆心在原点O，直径与(1)图两点电荷距离相等，则x轴上场强最大的点仍然在A、'A两位置
10、如图所示，卫星a没有发射停放在地球的赤道上随地球自转；卫星b发射成功在地球赤道上空贴着地表做匀速圆周运动；两卫星的质量相等。

认为重力近似等于万有引力。

下列说法正确的是（）
A．a、b做匀速圆周运动所需的向心力大小相等
B．b做匀速圆周运动的向心加速度等于重力加速度g
C．a、b做匀速圆周运动的线速度大小相等，都等于第一宇宙速度
D．a做匀速圆周运动的周期等于地球同步卫星的周期
三、实验题：本题共2小题，共18分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。

11．（6分）在航空仪表上使用的电阻器和电位器，要求具有电阻温度系数低，电阻率大，耐磨等性能。

实验小组测量一个由新材料制成的圆柱体的电阻率ρ的实验，其操作如下：
(1)用20分度的游标卡尺测量其长度如图甲所示，可知其长度为L＝_____mm；用螺旋
测微器测出其直径D 如图乙所示，则D =____mm ；
(2)此圆柱体电阻约为100Ω，欲测量这种材料的电阻率ρ，现提供以下实验器材： A ．电流表A 1（量程50mA ，内阻r 1=20Ω）；
B ．电流表A 2（量程100mA ，内阻r 2约为40Ω）：
C ．电压表V （量程15V ，内阻约为3000Ω）；
D ．滑动变阻器R 1（0~10Ω，额定电流2A ）；
E.定值电阻R 0＝80Ω
F.直流电源E （电动势为4V ，内阻很小）；
G .开关一只，导线若干。

为了尽可能精确测量圆柱体的阻值，在所给的方框中设计出实验电路图，并标明所选择器材的物理符号________；
(3)此圆柱体长度为L 直径D ，若采用以上电路设计进行测量 电阻率ρ＝________（写出表达式）（若实验中用到电流表A 1、电流表A 2、电压表V ，其读数可分别用字母I 1、I 2、U 来表示）。

12．（12分）为了验证机能守恒定律，同学们设计了如图甲所示的实验装置：
（1）实验时，该同学进行了如下操作：
①将质量分别为1M 和2M 的重物A 、B （A 的含挡光片、B 的含挂钩）用绳连接后，
跨放在定滑轮上，处于静止状态，测量出____________（填“A 的上表面”、“A 的下表面”或“挡光片中心”）到光电门中心的竖直距离h 。

②如果系统（重物A 、B ）的机械能守恒，应满足的关系式为_______。

（已知重力加速度为g ，经过光电门的时间为t ∆，挡光片的宽度d 以及1M 和2M 和h ）。

（2）实验进行过程中，有同学对装置改进，如图乙所示，同时在B 的下面挂上质量为m 的钩码，让12M M m ==，经过光电门的速度用v 表示，距离用h 表示，若机械能守恒，则有2
2v h
=______。

四、计算题：本题共2小题，共26分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。

13．（10分）如图所示，质量m=2kg 的物体静止于水平地面的A 处，
A 、
B 间距L=20m 。

用大小为30N ，沿水平方向的外力拉此物体，经t 0=2s 拉至B 处。

（取g=10m/s 2）
（1）求物体与地面间的动摩擦因数μ；
（2）该外力作用一段时间后撤去，使物体从A 处由静止开始运动并能到达B 处，求该力作用的最短时间t 。

14．（16分）如图所示，在竖直平面内建立直角坐标系，y 轴沿竖直方向。

在x =L 到x =2L
之间存在竖直向上的匀强电场和垂直坐标平面向里的匀强磁场，一个比荷为k 的带电微粒从坐标原点以一定初速度沿+x 方向抛出，进入电场和磁场后恰好在竖直平面内做匀速圆周运动，离开电场和磁场后，带电微粒恰好沿+x 方向通过x 轴上x =3L 的位置，已知匀强磁场的磁感应强度为B ，重力加速度为g 。

求：
(1)电场强度的大小；
(2)带电微粒的初速度；
(3)带电微粒做圆周运动的圆心的纵坐标。

15．（12分）如图所示，水平面内足够长的光滑平行金属导轨相距为L ，左端连接阻值为R 的电阻，导体棒MN 垂直导轨放置，与导轨接触良好。

整个装置处于方向竖直向下、范围足够大的非匀强磁场中，沿导轨建立x 轴，磁场的磁感应强度满足关系
B =B 0+kx 。

t =0时刻，棒MN 从x =0处，在沿+x 轴水平拉力作用下以速度v 做匀速运动，导轨和导体棒电阻不计，求：
（1）t =0时刻，电阻R 消耗的电功率P 0；
（2）运动过程中水平拉力F 随时间t 变化关系式；
（3）0~t 1时间内通过电阻R 的电荷量q 。

参考答案
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。

在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1、C
【解析】
在驾驶员的反应时间内汽车匀速运动，其位移为
1150.6m 9m x vt ==⨯=
刹车阶段内匀减速运动，位移为
2135m 2m 24m x x =--=
又有222v ax =，解得
2
22
4.7m/s 2v a x =≈ 故选C 。

2、A
【解析】
由图象可知，t =4s 时质点的速度
62
x v t ∆==∆m/s=3m/s
01()2
x v v t =+ 求得
00v =.
A ．0，与结论相符，选项A 正确；
B ．0.25m/s ，与结论不相符，选项B 错误；
C ．0.5m/s ，与结论不相符，选项C 错误；
D ．1m/s ，与结论不相符，选项D 错误；
故选A.
3、A
【解析】
AC.传送带初始做匀加速运动，加速时间
12s 1s 2
v t a ===， 根据牛顿运动定律，滑块的加速度满足
1ma mg μ=，
得：
211m/s a =，
滑块加速过程的位移
214m 2m 4m 22
v s a ===<块， 故滑块会一直加速到2m/s 与传送带共速，后保持相对静止一起做匀速运动。

滑块加速的时间：
12s 2s 1
v t a ===， 相同时间内传送带的位移
()2
13m 2v s v t t a
=+-=传， 故滑块与传送带的相对路程：
1m s s s =-=相传块，
系统产生的热量：
1J Q mgs μ==相，
故A 正确，C 错误；
B.根据功能关系，传送带对滑块的摩擦力做的功等于滑块机械能的增加量： 2J E mgs μ∆==块，
故B 错误；
D.由能量守恒定律得，电动机输出的电能：
221121J 22
E mgs mv Mv μ=++=相， 故D 错误。

故选：A 。

4、B
【解析】
AB ．以b 球为研究对象，球b 受绳子的拉力、重力和杆的支持力而平衡，如图所示
以沿杆和垂直于杆正交分解可得
即绳子的拉力为
，因为绳子对b 的拉力与绳子对a 的拉力大小相等，故A 错误，B 正确；
CD ．对球a 分析可知，球a 受到绳子竖直向上的拉力为2mg ，竖直向下的重力为mg ，两力不能平衡，根据摩擦力和弹力的关系可知a 与杆之间一定有弹力和摩擦力存在，故C 错误，D 错误。

故选B 。

5、B
【解析】
AB ．小球A 在最低点时,绳子的拉力和重力提供向心力,当绳子的拉力正好等于B 的重力时,BC 之间没有弹力,此时BC 间摩擦力等于零,如果绳子拉力小于B 的重力,则摩擦力方向沿斜面向上,不可能沿斜面向下,故A 错误,B 正确;
C ．以B 和C 为研究对象分析可以知道,绳子拉力竖直向上,水平方向没有分力,所以C
受到的地面摩擦力始终为零,故C 错误;
D ．A 在竖直平面内摆动,做圆周运动,重力和绳子的拉力的合力提供向心力,所以绳子的拉力不可能等于零,所以C 对地面的压力不可能等于B 、C 重力之和,故D 错误. 故选B.
点睛：A 在竖直平面内摆动,做圆周运动,重力和绳子的拉力的合力提供向心力,而BC 处于静止状态,受力平衡,选择适当的物体或系统进行受力分析即可求解.
6、A
【解析】
质点做匀加速直线运动，加速度为
00kv v a t
-= t 时刻内位移为 002v kv x t +=
联立可得
02(1)
x t v k =+ 则在随后的4t 内，质点的位移大小为
220000114(4)4(4)22kv v x kv t a t kv t t t
-'=⋅+=+⋅⋅ 将02(1)
x t v k =+代入得 8(32)1
k x x k -'=+ 故A 正确，BCD 错误。

故选A 。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。

在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

7、ADE
【解析】
A ．由图可得，t =0时平衡位置为1.5cm 质点处于波谷，t =0.5s 时，x =4cm 处的质点第一次位于波谷，则有
4 1.5cm/s 5cm/s 0.5
x v t ∆-=== 故A 正确；
B ．根据
2s 0.4s 5
T v λ=== 那么频率
1 2.5Hz f T
== 故B 错误；
C ．由波的传播方向沿着x 轴正方向，依据上下波法，则波源在t =0时，运动速度沿y 轴负方向，故C 错误；
D ．由图可知，正好是波长的一个半，而周期为0.4s ，因此此时波源振动已经历0.6s ，故D 正确；
E ．当t =0时，x=2.5cm 质点处于波峰，而波峰传播x =10cm 的质点的时间为 10 2.5s 1.5s 5
t -== 故E 正确。

故选ADE 。

【点睛】
此题是机械波的传播问题，考查波长、波速及周期的关系，掌握由波的传播方向来确定质点的振动方向的方法：上下波法、同侧法等。

8、AD
【解析】
A ．由甲图读出该波的波长为λ＝4 m ，由乙图读出周期为T ＝1 s ，则波速为 v ＝T
λ＝4 m/s 故A 正确；
B ．在乙图上读出t ＝0时刻P 质点的振动方向沿y 轴负方向，在甲图上判断出该波的传播方向沿x 轴负方向，故B 错误；
C ．质点P 只在自己的平衡位置附近上下振动，并不沿波的传播方向向前传播，故C 错误；
D ．由于该波的波长为4 m ，与障碍物尺寸相差不多，能发生明显的衍射现象，故D 正确。

故选AD 。

9、ABC
【解析】
A ．可以将每个点电荷（2q ）看作放在同一位置的两个相同的点电荷（q ），既然上下两
个点电荷（q）的电场在x轴上场强最大的点仍然在A、A＇两位置，两组点电荷叠加起来的合电场在x轴上场强最大的点当然还是在A、A＇两位置，选项A正确；B．由对称性可知，保持两个点电荷的距离不变、并绕原点O旋转90°后对称的固定在z 轴上，则x轴上场强最大的点仍然在A、'A两位置，选项B正确；
C．由AB可知，在yOz平面内将两点电荷绕O点旋转到任意位置，或者将两点电荷电荷量任意增加同等倍数，在x轴上场强最大的点都在A、A＇两位置，那么把带电圆环等分成一些小段，则关于O点对称的任意两小段的合电场在x轴上场强最大的点仍然还在A、A＇两位置，所有这些小段对称叠加的结果，合电场在x轴上场强最大的点当然还在A、A＇两位置，选项C正确；
D．如同C选项，将薄圆板相对O点对称的分割成一些小块，除了最外一圈上关于O 点对称的小段间距还是和原来一样外，靠内的对称小块间距都小于原来的值，这些对称小块的合电场在x轴上场强最大的点就不再在A、A＇两位置，则整个圆板的合电场在x轴上场强最大的点当然也就不再在A、A＇两位置，选项D错误。

故选ABC。

10、BD
【解析】
A．两卫星的质量相等，到地心的距离相等，所以受到地球的万有引力相等。

卫星a在赤道上随地球自转而做圆周运动，万有引力的一部分充当自转的向心力，卫星b在赤道上空贴着地表做匀速圆周运动，万有引力全部用来充当公转的向心力，因此a、b做匀速圆周运动所需的向心力大小不相等，A项错误；
B．对卫星b重力近似等于万有引力，万有引力全部用来充当公转的向心力，所以向心加速度等于重力加速度g，B项正确；
C．卫星b在赤道上空贴着地表做匀速圆周运动，其公转速度就是最大的环绕速度，也是第一宇宙速度，卫星a在赤道上随地球自转而做圆周运动，自转的向心力小于卫星b 的公转向心力，根据牛顿第二定律，卫星a的线速度小于b的线速度，即a的线速度小于第一字宙速度，C项错误；
D．a在赤道上随地球自转而做圆周运动，自转周期等于地球的自转周期，同步卫星的公转周期也等于地球的自转周期，所以a做匀速圆周运动的周期等于地球同步卫星的周期，D项正确。

故选BD。

三、实验题：本题共2小题，共18分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。

11、50.15 5.695(5.693~5.697) 210121()
4()D I R r L I I πρ+=-
【解析】
(1)[1] 20分度的游标卡尺，精确度为0.05mm ，圆柱体的长度为
50mm 30.05mm 50.15mm L =+⨯=
[2]螺旋测微器的转动刻度为50格，共0.5mm ，一小格的长度为0.01mm ，转动刻度估读到零点几格，则圆柱体的直径为
5.5mm 19.50.01mm 5.695mm D =+⨯=(5.693~5.697)
(2)[3]直流电源E 的电动势为4V ，实验提供的电压表为15V ，量程太大不合适，而电流表A 1的内阻已知，还有一个定值电阻R 0＝80Ω，可考虑改装出电压表，量程为 V A110()5V U I r R =+=
量程较合适，改装后待测电阻的最大电流为
max 4A=40mA 100
I ≈ 电流表A 2的量程100mA ，直接接在待测电阻上指针的偏转幅度小，而改装后的电压表和待测电阻并联后的总电流约为80mA ，则电流表A 2(100mA)接在干路上指针偏转比较合适；滑动变阻器R 1(10Ω)远小于待测电阻阻值100Ω，为了调节方便和更多的获得测量数据，则采用滑动变阻器的分压式接法，电路图如图所示
(3)[4]根据所设计的电路原理可知，待测电阻的电压为
101()x U I R r =+
待测电阻的电流为
21x I I I =-
由欧姆定律和电阻定律可得待测电阻的阻值为
x x x U L R I S ρ=
= 2
4D S π= 联立解得电阻率为
210121()
4()D I R r L I I πρ+=-
12、挡光片中心 ()()2211212d M M gh M M t ⎛⎫-=+ ⎪∆⎝⎭
3g 【解析】
（1）①[1]需要测量系统重力势能的变化量，则应该测量出挡光片中心到光电门中心的距离；
②[2]根据极短时间内的平均速度表示瞬时速度，则系统的末速度为
d v t
=∆ 则系统动能的增加量为
()()12
22121122k d E M M v t M M ⎛⎫ ⎪∆⎝∆=+⎭
+= 系统重力势能的减小量为 ()21P E M M gh ∆=-
若系统机械能守恒则有
()()2
211212d M M gh M M t ⎛⎫-=+ ⎪∆⎝⎭
（2）[3]若系统机械能守恒则有 ()21232
m m gh mv -=
⨯ 解得223v g h =
四、计算题：本题共2小题，共26分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。

13、（1）0.5 （2
）13
t s = 【解析】(1) 物体做匀加速运动，则2012
L at =
所以222202220/10/2L a m s m s t ⨯=== 由牛顿第二定律得： F f ma -=又f mg μ=
解得： 0.5μ=
(2)有力作用时，加速度为a ，撤去力后2mg ma μ=则2a g μ=
22121122
at gt L μ+= 、1212at t t g μ== 联立解得： 1233
t s = 14、 (1)g k
；(2)2g kB ；(3)2222228g k B L k B g - 【解析】
（1）进入电场和磁场后恰好在竖直平面内做匀速圆周运动，则 mg qE =
g E k
= （2）粒子轨迹如图所示
由几何关系知
2cos R L =θ
由洛伦兹力提供向心力
2
mv qvB R
= cos y
v v θ=
竖直方向有
y gt =v
水平方向有
联立解得
02g v kB
= （3）竖直方向有
212
h gt = 圆心的纵坐标为
'sin O
y h R =-+θ 联立解得
222
2228g k B L y k B g
=-σ 15、（1）22200B L v P R =；（2）()2
20B kvt L v F R +=；（3）()01122B kvt Lvt q R += 【解析】
（1）0t =时刻导体棒产生的电动势 00E B Lv =
电功率
200E P R
= 解得
22200B L v P R
= （2）在t 时刻，棒MN 位置 x vt =
导体棒产生的感应电流
BLv I R
= 导体棒所受安培力
A F BIL =
方向向左
导体棒做匀速运动应有
解得 ()220
B kvt L v F R +=
（3）任意t 时刻棒产生的感应电流
()0B kvt Lv BLv I R R
+== 则1t 时刻棒产生的感应电流 ()011B kvt Lv I R
+= I t -图象如图
10t -时间内通过R 的电荷量 0112
I I q t +=⋅ 解得
()01122B kvt Lvt q R +=。