福建省重点中学2024年物理高三上期末教学质量检测试题含解析

福建省重点中学2024年物理高三上期末教学质量检测试题
考生请注意：
1．答题前请将考场、试室号、座位号、考生号、姓名写在试卷密封线内，不得在试卷上作任何标记。

2．第一部分选择题每小题选出答案后，需将答案写在试卷指定的括号内，第二部分非选择题答案写在试卷题目指定的位置上。

3．考生必须保证答题卡的整洁。

考试结束后，请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、原子核A 、B 结合成放射性原子核C ．核反应方程是A +B →C ，已知原子核A 、B 、C 的质量分别为A m 、B m 、C m ，结合能分别为A E 、B E 、C E ，以下说法正确的是（ ）
A ．原子核A 、
B 、
C 中比结合能最小的是原子核C
B ．原子核A 、B 结合成原子核
C ，释放的能量()2
A B C E m m m c ∆=+- C ．原子核A 、B 结合成原子核C ，释放的能量A B C E E E E ∆=+-
D ．大量原子核C 经历两个半衰期时，已发生衰变的原子核占原来的14
2、下列说法正确的是（ ）
A ．中子与质子结合成氘核时吸收能量
B ．卢瑟福的α粒子散射实验证明了原子核是由质子和中子组成的
C ．入射光照射到某金属表面发生光电效应，若仅减弱该光的强度，则不可能发生光电效应
D ．根据玻尔理论，氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道，原子的能量减少，电子的动能增加
3、如图所示，一带正电小球穿在一根绝缘粗糙直杆上，杆与水平方向夹角为θ，整个空间存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，先给小球一初速度，使小球沿杆向下运动，在A 点时的动能为100J ，在C 点时动能减为零，D 为AC 的中点，那么带电小球在运动过程中（ ）
A ．到达C 点后小球不可能沿杆向上运动
B ．小球在AD 段克服摩擦力做的功与在D
C 段克服摩擦力做的功不等
C ．小球在
D 点时的动能为50J
D ．小球电势能的增加量等于重力势能的减少量
4、已知氢原子光谱中有一谱线的波长为656.2nm ，该谱线是氢原子由能级n 跃迁到能级k 产生的，普朗克常量h =6.63×
10－34J·s ，氢原子基态能量113.6eV E =-，氢原子处于能级m 时的能量12m E E m
=，真空中光速c =3.0×103m/s 。

则n 和k 分别为（ ）
A ．k =3；n =2
B ．k =2；n =3
C ．k =3；n =1
D ．k =1；n =3
5、某银行向在读成人学生发放贷记卡，允许学生利用此卡存款或者短期贷款．一位同学将卡内余额类比成运动中的“速度”，将每个月存取款类比成“加速度”，据此类比方法，某同学在银行账户“
元”的情况下第一个月取出500元，
第二个月取出1000元，这个过程可以类比成运动中的( )
A ．速度减小，加速度减小
B ．速度增大，加速度减小
C ．速度增大，加速度增大
D ．速度减小，加速度增大
6、平面OM 和平面ON 之间的夹角为30°，其横截面（纸面）如图所示，平面OM 上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为B ，方向垂直于纸面向外。

一带电粒子的质量为m ，电荷量为q （q >0）。

粒子沿纸面以大小为v 的速度从OM 的某点向左上方射入磁场，速度与OM 成30°角。

已知该粒子在磁场中的运动轨迹与ON 只有一个交点，并从OM 上另一点射出磁场。

不计粒子重力。

则粒子离开磁场的出射点到两平面交线O 的距离为
A ．2mv q
B B ．3mv qB
C ．2mv qB
D ．4mv qB
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，质量分别为m A =2kg 、m B =4kg 的A 、B 小球由轻绳贯穿并挂于定滑轮两侧等高H =25m 处，两球同时由静止开始向下运动，已知两球与轻绳间的最大静摩擦力均等于其重力的0.5倍，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。

两侧轻绳下端恰好触地，取g =10m/s 2，不计细绳与滑轮间的摩擦，则下列说法正确的是( )
A ．A 与细绳间为滑动摩擦力，
B 与细绳间为静摩擦力
B．A比B先落地
C．A,B落地时的动能分别为400J、850J
D．两球损失的机械能总量250J
8、如图甲所示，正六边形导线框abcdef放在匀强磁场中静止不动，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示．t＝0时刻，磁感应强度B的方向垂直纸面向里，设产生的感应电流以顺时针方向为正、竖直边cd所受安培力的方向以水平向左为正．则下面关于感应电流i和cd边所受安培力F随时间t变化的图象正确的是()
A．B．
C．D．
9、一列简谐横波在介质中传播，在t=0时刻刚好形成如图所示的波形。

已知波源的振动周期T=0.4s，A、B两质点平衡位置间相距2m。

下列各种说法中正确的是（）
A．若振源在A处，则P质点从开始运动到第一次到达波谷位置需要0.1s
B．若振源在A处，则P质点从开始运动到第一次到达波谷位置需要0.3s
C．若振源在A处，则P质点比Q质点提前0.06s第一次到达波谷位置
D．若振源在B处，则P质点比Q质点滞后0.06s第一次到达波谷位置
E.若振源在B处，则Q质点经过一段时间后一定会到达图中P质点所在位置
v开始运动，经过Q点，则10、匀强电场中，一带正电粒子仅在电场力的作用下自P点以垂直于电场方向的初速度
（）
A．电场中，P点电势高于Q点电势
B．粒子在P点的电势能小于在Q点的电势能
、两点间，粒子在轨迹可能与某条电场线重合
C．在P Q
、两点间，粒子运动方向一定与电场方向不平行
D．在P Q
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）某同学用气垫导轨做验证动能定理实验装置如图甲所示，重力加速度为g，按要求完成下列问题。

(1)实验前先用游标卡尺测出遮光条的宽度测量示数如图乙所示，则遮光条的宽度d=___________mm。

(2)实验中需要的操作是___________。

A．调节螺钉，使气垫导轨水平
B．调节定滑轮，使连接滑块的细线与气垫导轨平行
C．滑块与遮光条的总质量M一定要远大于钩码的质量m
D．使滑块释放的位置离光电门适当远一些
(3)按图示安装并调节好装置，开通气源，将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间为△t，则物块通过光电门时的速度为v=___________(用测得的物理量字母表示)
(4)若保持钩码质量不变，改变滑块开始释放的位置，测出每次释放的位置到光电门的距离x及每次实验时遮光条通过光电门的时间△t，通过描点作出线性图象来反映合力的功与动能改变量的关系，则所作图象关系是___________时才能符合实验要求。

A．x－△t B．x－(△t)2 C．x－(△t)－1 D．x－(△t)－2
12．（12分）某实验小组利用如图所示的装置验证机械能守恒定律，实验主要步骤如下：（不考虑空气阻力的影响）
①将光电门安放在固定于水平地面上的长木板上；
②将细绳一端连在小车上，另一端绕过两个轻质光滑定滑轮后悬挂一钩码，调节木板上滑轮的高度，使该滑轮与小车间的细绳与木板平行；
③测出小车遮光板与光电门之间的距离L ，接通电源，释放小车，记下小车遮光板经过光电门的时间t ；
④根据实验数据计算出小车与钩码组成的系统动能的增加量和钩码重力势能的减少量。

(1)根据上述实验步骤，实验中还需测量的物理量有_________；
A ．小车上遮光板的宽度d
B ．小车和遮光板总质量m 1
C ．钩码的质量m 2
D ．钩码下落的时间t ′
(2)图中游标卡尺所测遮光板宽度d 为_______mm ；
(3)由实验步骤和(1)选项中测得的物理量，改变L 的大小，重复步骤③、④，可得到系统动能增加量总是小于钩码重力势能减少量，其原因可能是________________
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）在车辆碰撞实验中，质量为4m 的大车与质量为m 的小车沿同一直线相向而行，在碰前瞬间大车和小车的速度大小分别为v 和2v ，碰撞后小车沿反方向运动，大车运动的方向不变，并且大车经过时间t 停止运动。

已知碰撞过程的时间很短，碰撞后两车都处于制动状态，两车与地面之间的动摩擦因数均为μ，重力加速度大小为g 。

求：
(1)碰撞后瞬间大车的速度大小和碰撞后大车滑行的最大距离。

(2)碰撞过程中小车受到的冲量大小。

14．（16分）热等静压设备广泛用于材料加工，该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料进行加工处理，改变其性能，一台热等静压设备
的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积310.1m V =，腔颅腔抽真空后，在室温下用压缩机将多瓶氩气压入到炉腔中，
使得炉腔中气体在室温下的压强至少为71 3.910Pa p =⨯，已知每瓶氩气的容积320.03m V =，使用前瓶中气体压强
72 1.510Pa p =⨯，使用后瓶中剩余气体压强63 3.010Pa p =⨯；室温为27C ︒，加压后的氩气可视为理想气体。

(1)求至少要准备的氩气瓶数；
(2)若将炉腔中气体在室温下的压强增大至71 3.910Pa p =⨯后，用升高温度的方法继续使炉腔内压强增加到
84 1.310Pa p =⨯，求此时炉腔中气体的温度t 。

15．（12分）如图所示，在离地面高 h =5m 处固定一水平传送带，传送带以v 0=2m/s 顺时针转动。

长为 L 的薄木板甲和小物块乙（乙可视为质点），质量均为m =2kg ，甲的上表面光滑，下表面与传送带之间的动摩擦因数μ1=0.1.乙与传送带之间的动摩擦因数μ2=0.2.某一时刻， 甲的右端与传送带右端 N 的距离 d =3m ，甲以初速度 v 0=2m/s 向左运动的同时，乙以v 1=6m/s 冲上甲的左端，乙在甲上运动时受到水平向左拉力F =4N ，g 取 10m/s 2.试问：
(1)当甲速度为零时，其左端刚好与传送带左端M 相齐，乙也恰与甲分离，求 MN 的长度L MN ；
(2)当乙与甲分离时立即撤去 F ，乙将从 N 点水平离开传送带，求乙落地时距甲右端的水平距离。

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、B
【解题分析】
ABC ．某原子核的结合能是独立核子结合成该核时释放的能量，原子核A 、B 结合成放射性原子核C ，要释放能量，原子核C 的比结合能最大，释放的能量
()C A B E E E E ∆=-+
根据质能方程得
()2A B c E m m m c ∆=+-
故AC 错误，B 正确；
D ．原子核的半衰期是原子核有半数发生衰变所需要的时间，大量原子核C 经历两个半衰期时，未发生衰变的原子核占原来的
14
，D 错误。

故选B 。

2、D
【解题分析】
A ．中子与质子结合成氘核的过程中有质量亏损，释放能量，故A 错误；
B ．卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子的核式结构模型，故B 错误；
C ．根据光电效应方程知
0km E h W ν=-
入射光的频率不变，若仅减弱该光的强度，则仍一定能发生光电效应，故C 错误；
D ．电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，放出光子，总能量减小；根据
2
2kQq v m r r
= 可知半径越小，动能越大，故D 正确。

故选D 。

3、B
【解题分析】
A.如果小球受电场力大于重力，则到达C 点后小球可能沿杆向上运动，选项A 错误；
B.小球受重力、电场力、洛伦兹力、弹力和滑动摩擦力的作用，由于F qvB =洛，故下滑过程中洛伦兹力减小，导致支持力和滑动摩擦力变化，故小球在AD 段克服摩擦力做的功与在DC 段克服摩擦力做的功不等，选项B 正确；
C.由于小球在AD 段克服摩擦力做的功与在DC 段克服摩擦力做的功不等，故小球在D 点时的动能也就不为50J ，选项C 错误；
D.该过程是小球的重力势能、电势能、动能和系统的内能之和守恒，故小球电势能的增加量不等于重力势能的减少量，选项D 错误；
故选B 。

4、B
【解题分析】
谱线的能量为
348
1996.6310310J 3.0310J 1.89eV 656.210c
E hv h λ---⨯⨯⨯====⨯=⨯ 氢原子由能级n 跃迁到能级k 时释放出的光子的能量为
113222
1113.6()eV E E E n k k n =
-=- 当3k =时，n 无解； 当2k =时，可得
3n =
当1k =时，可得
1.1n =
故A 、C 、D 错误，B 正确；
5、C
【解题分析】
将每个月取款类比成“加速度”，第一个月取出500元，第二个月取出1000元，说明加速度变大，将卡内余额类比成运动中的“速度”，卡内贷款变多，则速度增大，故C正确。

故选C。

6、D
【解题分析】
、
粒子进入磁场做顺时针方向的匀速圆周运动，轨迹如图所示，
根据洛伦兹力提供向心力，有
2
v
qvB m
R
=
解得
mv
R
qB
=
根据轨迹图知
2 2mv
PQ R
qB
==，
∠OPQ=60°
则粒子离开磁场的出射点到两平面交线O的距离为
4 2mv
OP PQ
qB
==，
则D正确，ABC错误。

故选D。

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。

【解题分析】
A 项：由于A 、
B 两球对细绳的摩擦力必须等大，且A 、B 的质量不相等，A 球由静止释放后与细绳间为滑动摩擦力，B 与细绳间为静摩擦力，故A 正确；
B 项：对A ：m A g-f A =m A a A ，对B ：m B g-f B =m B a B ，f A =f B ，f A =0.5m A g ，联立解得：25A m a s =，27.5B m a s = 设A 球经ts 与细绳分离，此时，A 、B 下降的高度分别为h A 、h B ，速度分别为V A 、V B ， 则有：212A A h a t =
，212
B B h a t =，H=h A +h B ，V A =a A t ，V B =a B t 联立解得：t=2s ，h A =10m ，h B =15m ，V A =10m/s ，V B =15m/s ， 分离后，对A 经t 1落地，则有：211115102
t gt =+， 对B 经t 2落地，m 则有：222110152t gt =+ 解得：11t s =，23132
t s -+= ，所以b 先落地，故B 错误； C 项：A 、B 落地时的动能分别为E kA 、E kB ，由机械能守恒，有：21()2
kA A A A A E m v m g H h =+- 21()2
kB B B B B E m v m g H h =+- 代入数据得：E kA =400J 、E kB =850J ，故C 正确；
D 项：两球损失的机械能总量为△
E ，△E=（m A +m B ）gH-E kA -E kB ，代入数据得：△E=250J ，故D 正确。

故应选：ACD 。

【题目点拨】
解决本题的关键理清A 、B 两球在整个过程中的运动规律，结合牛顿第二定律和运动学公式综合求解，知道加速度是联系力学和运动学的桥梁。

要注意明确B 和绳之间的滑动摩擦力，而A 和绳之间的为静摩擦力，其大小等于B 受绳的摩擦力。

8、AC
【解题分析】
分析：根据法拉第电磁感应定律求出各段时间内的感应电动势和感应电流的大小，根据楞次定律判断出感应电流的方向，通过安培力大小公式求出安培力的大小以及通过左手定则判断安培力的方向．
解答：解：A 、0～2s 内，磁场的方向垂直纸面向里，且逐渐减小，根据楞次定律，感应电流的方向为顺时针方向，为正值．根据法拉第电磁感应定律，E==B 0S 为定值，则感应电流为定值，I 1=．在2～3s 内，磁感应强度方向垂直纸面向外，且逐渐增大，根据楞次定律，感应电流方向为顺时针方向，为正值，大小与0～2s 内相同．在3～4s 内，磁感应强度垂直纸面向外，且逐渐减小，根据楞次定律，感应电流方向为逆时针方向，为负值，大小与0～2s
内相同．在4～6s 内，磁感应强度方向垂直纸面向里，且逐渐增大，根据楞次定律，感应电流方向为逆时针方向，为负值，大小与0～2s 内相同．故A 正确，B 错误．
C 、在0～2s 内，磁场的方向垂直纸面向里，且逐渐减小，电流恒定不变，根据F A =BIL ，则安培力逐渐减小，cd 边所受安培力方向向右，为负值．0时刻安培力大小为F=2B 0I 0L ．在2s ～3s 内，磁感应强度方向垂直纸面向外，且逐渐增大，根据F A =BIL ，则安培力逐渐增大，cd 边所受安培力方向向左，为正值，3s 末安培力大小为B 0I 0L ．在2～3s 内，磁感应强度方向垂直纸面向外，且逐渐增大，则安培力大小逐渐增大，cd 边所受安培力方向向右，为负值，第4s 初的安培力大小为B 0I 0L ．在4～6s 内，磁感应强度方向垂直纸面向里，且逐渐增大，则安培力大小逐渐增大，cd 边所受安培力方向向左，6s 末的安培力大小2B 0I 0L ．故C 正确，
D 错误．
故选AC ．
9、ACD
【解题分析】
AB ．若振源在A 处，由图可知，B 质点刚好起振，且起振方向向下，则各质点开始振动的方向均向下，所以P 质点第一次到达波谷位置需要
0.1s 4
T = A 正确，B 错误；
C ．若振源在A 处，P 质点比Q 质点先到达波谷位置，提前的时间等于波在PQ 间传播的时间
0.80.5s 0.06s 20.4
x t v
∆-=== C 正确；
D ．同理，若振源在B 处，Q 质点比P 质点先到达波谷位置，提前的时间等于波在QP 间传播的时间
0.80.5s 0.06s 20.4
x t v
∆-=== D 正确；
E ．介质中质点并不会随波迁移，只在各自的平衡位置两侧振动，E 错误。

故选ACD 。

10、AD
【解题分析】
CD ．由于电场力和初速度相互垂直，所以粒子做类平抛运动，其运动轨迹是曲线，所以其速度方向和电场力不共线，故运动方向和电场方向不平行，故C 不符合题意，D 符合题意。

AB ．粒子运动过程中电场力做正功，所以粒子的电势能减小，粒子在P 点的电势能大于在Q 点的电势能。

由于粒子
带正电，根据E P =qφ可知电势逐渐减小，P 点电势高于Q 点电势，故B 不符合题意，A 符合题意。

故选AD 。

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、5.45 ABD D
【解题分析】
(1)游标卡尺的主尺读数为5mm ，游标读数为
，所以最终读数为5.45mm ； (2)A 项：调节螺钉，使气垫导轨水平，故A 正确；
B 项：为了使绳的拉力等于滑块的合外力，调节定滑轮，使连接滑块的细线与气垫导轨平行，故B 正确；
C 项：对系统来说，无需滑块与遮光条的总质量M 远大于钩码的质量m ，故C 错误；
D 项：使滑块释放的位置离光电门适当远一些，可以减小测量滑块运动位移的误关，故D 正确。

故选：ABD 。

(3)滑块通过光电门的速度为：
； (4)由公式，解得：
，故选D 。

12、ABC 5.70 小车与长木板之间存在摩擦阻力做功
【解题分析】
(1)[1]要得到小车与钩码组成的系统动能的增加量，则要得到小车的速度，所以要测量小车上遮光板的宽度d 和小车和遮光板总质量m 1，钩码的质量m 2，由于小车运动的距离即为钩码下降的距离，所以不用测量钩码下落的时间t ′，故选ABC ；
(2)[2]由图可知，游标卡尺所测遮光板宽度
0.5cm 140.05mm 5mm 0.70mm 5.70mm d =+⨯=+=
(3)[3]由于实验过程中小车与长木板之间存在摩擦阻力做功，系统有部分机械能转化为内能，则系统动能增加量总是小于钩码重力势能减少量。

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)gt μ，212
s gt μ=
；(2)44mv mgt μ- 【解题分析】
(1)设碰撞后瞬间大车的速度大小为v 1，对于大车，根据动量定理有 1404mg t mv μ-⋅⋅=-
解得
1v gt μ=
设碰撞后大车滑行的最大距离为s ，根据动能定理有
2114042
mg s mv μ-⋅⋅=-⨯ 解得
212
s gt μ= (2)设碰撞后瞬间小车的速度大小为v 2，取大车碰撞前的运动方向为正方向，根据动量守恒定律有 12424m v m v m v m v ⋅-⋅=⋅+⋅
设碰撞过程中大车对小车的冲量大小为I ，根据动量定理有 22I m v m v =⋅+⋅
解得
44I mv mgt μ=-
14、 (1)11瓶；(2)727C t =︒
【解题分析】
(1)设炉腔内压强为2p 的氩气气体积为V
112p V p V =
解得
30.26m V =
设瓶内剩余氩气在压强为2p 下的体积为3V
2332V p p V =
解得
330.006m V =
设至少要压入n 瓶氩气，则有
()23n V V V -≥
解得
10.8n ≥
即至少要准备11瓶氢气。

(2)炉腔内气体的体积不变由查理定律
141273273
p p t t =++ 解得
727C t =︒
15、（1）10m ；（2）3m 。

【解题分析】
（1）选水平向右为正方向，设甲的加速度为1a ，对甲，由牛顿第二定律 112mg ma μ⋅=
212m/s a =
设甲速度由0v 减到0过程通过的位移为1x ，经历的时间为1t
由201102v a x -=得
11m x =-
由0110v a t =+得
11s t =
设乙从开始到与甲分离的加速度为2a ，末速度为2v ，通过的位移为2x ，由牛顿第二定律 2F ma -=
得
222m/s a =-
又2121v v a t =+得
24v =m/s
221121152
x v t a t =+=m 由几何关系知
12210L x x d =++=m
（2）当乙滑下甲后，由于20v v >，所以乙开始做匀减速直线运动，设乙的加速度为3a ，当速度减为0v 时经历的时间为t 3，通过的位移为3x 。

由牛顿第二定律得 23mg ma μ-=
32a =-2m/s
由2202332v v a x -=
33x =m
0233v v a t -=
31t =s
乙达到与传送带共速后将匀速运动到其右端，设此过程经历时间为3
t '， 13300.5x d x t v +-'==s
乙物块将从传送带右端以0v 做平抛运动，设此过程经历时间为4t ，水平位移为4x ，由 404x v t =
2412
h gt =
得 41t =s
42x =m
当甲与乙分离后，甲开始向右由静止做匀加速直线运动，设此过程甲的加速度为1
a '，经历的时间为5t ，通过的位移为5x ，由牛顿第二定律得
1
1mg ma μ'= 1
1a '=m/s 2 2501
22v x a =='m 51
02v t s a ==' 甲做匀速直线运动的位移为
()6033
452(10.512)x v t t t t '=++-=⨯++-m=1m 乙落地时距甲右端的水平距离 15643s d x x x x ∆=+--+=m。