山东省菏泽市第一中学老校区2024年物理高三上期末监测试题含解析

山东省菏泽市第一中学老校区2024年物理高三上期末监测试题
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号、考场号和座位号填写在试题卷和答题卡上。

用2B 铅笔将试卷类型（B ）填涂在答题卡相应位置上。

将条形码粘贴在答题卡右上角"条形码粘贴处"。

2．作答选择题时，选出每小题答案后，用2B 铅笔把答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案。

答案不能答在试题卷上。

3．非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新答案；不准使用铅笔和涂改液。

不按以上要求作答无效。

4．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、如图所示，矩形线圈处在磁感应强度大小为 B 、方向水平向右的匀强磁场中，线圈通过电刷与定值电阻 R 及理想电流表相连接，线圈绕中心轴线OO ' 以恒定的角速度ω 匀速转动，t =0 时刻线圈位于与磁场平行的位置。

已知线圈的匝数为n 、面积为S 、阻值为r 。

则下列说法正确的是（ ）
A ．t =0 时刻流过电阻 R 的电流方向向左
B ．线圈中感应电动势的瞬时表达式为e = nBS ω sin ωt
C ．线圈转动的过程中，电阻 R 两端的电压为nBS R R r
ω+ D ．从 t =0 时刻起，线圈转过 60°时电阻 R 两端的电压为()
2nBS R R r ω+ 2、下列说法中正确的是
A ．用打气筒的活塞压缩气体很费力，说明分子间有斥力
B ．在阳光照射下，可以观察到教室空气中飞舞的尘埃作无规则运动，属于布朗运动
C ．一定质量的理想气体温度升高其压强一定增大
D ．一定质量的理想气体温度升高其内能一定增大
3、甲、乙两列完全相同的横波分别从波源A 、B 两点沿x 轴相向传播，0t =时的波形图像如图所示，若两列波的波速都是1m/s ，下列说法正确的是（ ）
A ．甲乙两列波的频率都是4Hz
B ．1s t =时，甲乙两波相遇
C ．3s t =时，6m x =处质点的位移为负方向最大
D ．0s t =时，2m x =处质点与10m x =处质点的振动方向相反
4、如图所示，一圆球固定在水平地面上，球心为O 。

直细棒AB 的B 端搁在地面上，棒身靠在球面上并和球心在同一竖直平面内，切点为P ，细棒与水平面之间的夹角为θ。

若移动棒的B 端沿水平地面靠近圆球，使切点P 恰好以O 点为圆心做匀速圆周运动，则
A ．
B 端向右匀速运动
B ．θ角随时间均匀增大
C ．PB 长度随时间均匀减小
D ．以上说法都不对
5、在物理学研究过程中科学家们创造出了许多物理学研究方法，如理想实验法、控制变量法、极限法、理想模型法、微元法等。

以下关于所用物理学研究方法的叙述不正确的是( )
A ．牛顿采用微元法提出了万有引力定律，并计算出了太阳和地球之间的引力
B ．根据速度定义式v ＝x t ∆∆，当Δt 非常小时，x t
∆∆就可以表示物体在t 时刻的瞬时速度，该定义采用了极限法 C ．将插有细长玻璃管的玻璃瓶内装满水，用力捏玻璃瓶，通过细管内液面高度的变化，来反映玻璃瓶发生了形变，该实验采用了放大的思想
D ．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看成匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法
6、某静电场中x 轴上各点电势分布图如图所示。

一带电粒子在坐标原点O 处由静止释放，仅在电场力作用下沿x 轴正方向运动。

下列说法正确的是
A ．粒子一定带负电
B ．粒子在x 1处受到的电场力最大
C ．粒子从原点运动到x 1过程中，电势能增大
D．粒子能够运动到x2处
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、如图所示，在粗糙水平面上放置质量分别为m、m、2m、3m的四个木块A、B、C、D，木块A、B用一不可伸长的轻绳相连，木块间的动摩擦因数均为μ，木块C、D与水平面间的动摩擦因数相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。

若用水平拉力F拉木块B，使四个木块一起匀速前进，则需要满足的条件是（）
μ
A．木块C、D与水平面间的动摩擦因数最大为
3
μ
B．木块C、D与水平面间的动摩擦因数最大为
4
μ
C．轻绳拉力T F最大为mg
μ
D．水平拉力F最大为7mg
8、一质点开始时做匀速直线运动，从某时刻起受到一恒力作用．此后，该质点的动能可能( )
A．一直增大
B．先逐渐减小至零，再逐渐增大
C．先逐渐增大至某一最大值，再逐渐减小
D．先逐渐减小至某一非零的最小值，再逐渐增大
9、如图所示，物体A和B的质量均为m，且分别用轻绳连接并跨过定滑轮（不计绳子与滑轮、滑轮与轴之间的摩擦）．在用水平变力F拉物体B沿水平方向向右做匀速直线运动的过程中（）
A．物体A也做匀速直线运动
B．绳子的拉力始终大于物体A所受的重力
C．物体A的速度小于物体B的速度
D．地面对物体B的支持力逐渐增大
10、质量均匀分布的导电正方形线框abcd总质量为m，边长为l，每边的电阻均为r0。

线框置于xoy光滑水平面上，
处在磁感应强度大小为B 的匀强磁场中。

如图，现将ab 通过柔软轻质导线接到电压为U 的电源两端（电源内阻不计，导线足够长），下列说法正确的是
A ．若磁场方向竖直向下，则线框的加速度大小为043BlU mr
B ．若磁场方向沿x 轴正方向，则线框保持静止
C ．若磁场方向沿y 轴正方向，发现线框以cd 边为轴转动，则02mgr U Bl
＞ D ．若磁场方向沿y 轴正方向，线框以cd 边为轴转动且cd 边未离开水平面，则线框转动过程中的最大动能为202
Bl U mgl r 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）某同学用如图甲所示装置做验证机械能守恒定律的实验。

所用打点计时器为电火花打点计时器。

(1)实验室除了提供图甲中的器材，还备有下列器材可供选择：
A ．220 V 交流电源
B ．天平
C ．秒表
D ．导线 E.墨粉纸盘。

其中不必要的器材是________ (填对应的字母），缺少的器材是____________。

(2)对于实验要点，下列说法正确的是____________。

A ．应选用体积较小且质量较小的重锤
B ．安装器材时必须保证打点计时器竖直，以便减少限位孔与纸带间的摩擦
C ．重锤下落过程中，应用手提着纸带，保持纸带始终竖直
D ．根据打出的纸带，用△x =gT 2求出重力加速度再验证机械能守恒
(3)该同学选取了一条纸带，取点迹清晰的一段如图乙所示，将打出的计时点分别标号为1、2、3、4、5、6，计时点1、3，2、5和4、6之间的距离分别为x1，x2，x3。

巳知当地的重力加速度为g，使用的交流电频率为f，则从打计时点2到打计时点5的过程中，为了验证机械能守恒定律，需检验的表达式为____________________________。

(4)由于阻力的作用，使测得的重锤重力势能的减小量总是大于重锤动能的增加量。

若重锤的质量为m，根据(3)中纸带所测数据可求得该实验中存在的平均阻力大小F=__________(结果用m、g、x1、x2、x3)表示）。

12．（12分）某学习小组将一个直流电源和一个很大的定值电阻(约几十千欧)串联组成了一个新电源，如图甲所示。

当该电源两端接的电阻较小时(小于300欧姆)，该电源能稳定输出约30μA的恒定电流。

该学习小组利用新电源设计了如图乙所示的电路测量一个量程为30μA、内阻约为几百欧姆的灵敏电流计的内阻。

主要实验步骤如下：
(1)只闭合图乙中的开关K，灵敏电流计指针如图丙中实线所示，该示数为________μA。

(2)再闭合图乙中的开关S，调节变阻箱R1，使灵敏电流计的指针指到图丙中虚线位置，此时变阻箱的示数为330欧姆。

根据以上数据计算可知，灵敏电流计的内阻为____欧姆，此测量值____(填“大于”、“小于”、“等于”)真实值。

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）如图甲所示，某人站在力传感器上，从直立静止起，做“下蹲-起跳”动作，图中的“●”表示人的重心。

图乙是由力传感器画出的F－t图线。

图乙中1～4各点对应着图甲中1～4四个状态和时刻。

取重力加速度g=10m/s2。

请根据这两个图所给出的信息，求：
（1）此人的质量。

（2）此人1s内的最大加速度，并以向上为正，画出此人在1s内的大致a－t图像。

（3）在F－t图像上找出此人在下蹲阶段什么时刻达到最大速度？简单说明必要理由。

14．（16分）如图所示，水平地面上某竖直平面内有一固定的内壁光滑的直角三角形管道ABC，直角边AB竖直向下，直角边BC水平朝右，C端开口。

取3个小球，t=0时刻三个球1，2静止释放，3斜向抛出。

1号球在拐角处可使速度大小不变方向变为向右。

三者在C端相遇但不碰撞，继续运动到达地面。

三个小球从释放到落到地面所经历的时间分别为T1，T2，T3。

已知直角边BC距地面的高度和AB边长相同。

求：
(1)三角形C处的角度ϕ为多少；
(2)T1：T2：T3。

15．（12分）如图，内横截面积为S的圆桶容器内下部盛有密度为ρ的某种液体，上部用软塞封住一部分气体，两端开口的薄壁玻璃管C下端插入液体中，上端从软塞中穿出与大气相通。

气缸B的下端有小孔通过一小段导管D与A
中气体相通，面积为S
4
，不计重力的轻活塞封住了一部分气体。

开始C内外的液面等高，A内气柱的长度为h，保持
温度不变，缓慢向下压B内的活塞，当活塞到达B底时，C内液体刚好上升到A的内上表面，此时C的下端仍在A 的液体中。

外界气压为p0，重力加速度为g，玻璃管C的横截面积为0.1S，不计导管D内气体的体积。

求：
(1)此时作用在活塞上的压力；
(2)开始时气缸B内气体的长度。

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、D
【解题分析】
A ．t=0时刻线框与磁场方向平行，即线框的速度与磁场方向垂直，右手定则可知，流过电阻 R 的电流方向向右，故A 错误；
B ．从与中性面垂直的位置开始计，感应电动势随时间按正弦规律变化，且最大感应电动势
E m ＝nBSω
所以感应电动势的瞬时值表达式为
e =nBSωcos ωt （V ）
故B 错误；
C ．线圈转过的过程中，最大感应电动势E m ＝nBSω，则产生的感应电动势的有效值为
E 2nBSω 因此电阻 R 两端的电压为
()
22nBS R U R r ω+＝ 故C 错误；
D ．线圈从t =0开始转过60°时，电阻 R 两端的电压为
()cos602R nBS R nBS R U R r R r ωω⋅==++ 故D 正确。

故选D 。

2、D
【解题分析】
A 项：用打气筒打气时，里面的气体因体积变小，压强变大，所以再压缩时就费力，与分子之间的斥力无关，故A 错误；
B 项：教室空气中飞舞的尘埃是由于空气的对流而形成的；不是布朗运动；故B 错误；
C 项：由理想气体状态方程可知，当温度升高时如果体积同时膨胀，则压强有可能减小；故C 错误；
D 项：理想气体不计分子势能，故温度升高时，分子平均动能增大，则内能一定增大；故D 正确。

3、C
【解题分析】
A ．两列波长均为4m λ=，根据v f λ=可知频率为
1Hz 4
v
f λ== A 错误；
B ．两波初始时刻相距04m s =，相遇用时
04s 2s 22
s t v === B 错误；
C ．3s t =时，结合B 选项和波形平移法可知，甲、乙两列波在6m 处均为波谷位置，所以质点的负向位移最大，C 正确；
D ．根据同侧法可知0s t =时，2m x =处质点与10m x =处质点的振动方向均向上，D 错误。

故选C 。

4、B
【解题分析】
A ．将
B 点速度沿着平行杆和垂直杆方向分解，如图所示：
故 1v v cos θ
＝ 其中v 1=v p ，P 点做匀速圆周运动，故v p 不变，由于θ变大，故v 变大，即B 端向右加速，故A 错误；
B ．结合几何关系，经过时间t 后的θ角增加为：
222
t t θωθω⨯+=+（） 故θ角随时间均匀增大，故B 正确；
C ．PB 的长度等于CB 的长度，由于B 点向右是加速运动，故PB 长度不是随时间均匀减小，故C 错误；
D ．由于B 正确，故D 错误；
故选B 。

5、A
【解题分析】
A ．牛顿采用理想模型法提出了万有引力定律，没有计算出太阳和地球之间的引力，故A 符合题意；
B ．根据速度定义式v ＝
x t ∆∆，当Δt 非常小时，x t
∆∆就可以表示物体在t 时刻的瞬时速度，该定义采用了极限法，故B 不符合题意
C ．将插有细长玻璃管的玻璃瓶内装满水，用力捏玻璃瓶，通过细管内液面高度的变化，来反映玻璃瓶发生了形变，该实验采用了放大的思想，故C 不符合题意；
D ．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看成匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法，故D 不符合题意。

故选A 。

6、A
【解题分析】
由题中“一带电粒子在坐标原点O 处由静止释放”可知本题考查带电粒子在非匀强电场中的运动，根据图像和电势变化可分析本题。

【题目详解】
A ．由于从坐标原点沿x 轴正方向电势先升高后降低，因此电场方向先向左后向右，由于带电粒子在坐标原点静止释放，沿x 轴正方向运动，由此可知粒子带负电，故A 正确；
B ．由图可知，图像斜率即为电场强度，在x 1处斜率为零，因此电场强度最小，电场力也最小，故B 错误；
C ．从开始运动到x 1处，电场力做正功，电势能减小，故C 错误；
D ．由于粒子只在电场力的作用下运动，当运动到与开始时电势相等的位置，粒子速度为零， 不能到达x 2处，故D 错误。

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、BC
【解题分析】
AB ．设左侧A 与C 之间的摩擦力大小为f 1F ，右侧B 与D 之间摩擦力大小为f 2F ，设木块C 、D 与水平面间的动摩擦因数最大为μ'，对A 、C 整体分析知轻绳的拉力大小为
T 4F mg μ'=
A 刚要滑动时，静摩擦力达到最大值，则有
T F mg μ=
联立两式得木块C 、D 与水平面间的动摩擦因数最大为4
μ，故A 错误，B 正确； CD ．对B 、D 分析知，水平拉力F 最大不能超过最大静摩擦力的大小，则有
7(7)4
mg F mg μμ'==，(4)T F mg mg μμ'== 故C 正确，D 错误。

故选BC 。

8、ABD
【解题分析】
试题分析：一质点开始时做匀速直线运动，说明质点所受合力为0，从某时刻起受到一恒力作用，这个恒力就是质点的合力．
根据这个恒力与速度的方向关系确定质点动能的变化情况．
解：A 、如果恒力与运动方向相同，那么质点做匀加速运动，动能一直变大，故A 正确．
B 、如果恒力与运动方向相反，那么质点先做匀减速运动，速度减到0，质点在恒力作用下沿着恒力方向做匀加速运动，动能再逐渐增大．故B 正确．
C 、如果恒力方向与原来运动方向不在同一直线上，那么将速度沿恒力方向所在直线和垂直恒力方向分解，其中恒力与一个速度方向相同，这个方向速度就会增加，另一个方向速度不变，那么合速度就会增加，不会减小．故C 错误．
D 、如果恒力方向与原来运动方向不在同一直线上，那么将速度沿恒力方向所在直线和垂直恒力方向分解，其中恒力与一个速度方向相反，这个方向速度就会减小，另一个方向速度不变，那么合速度就会减小，当恒力方向速度减到0时，另一个方向还有速度，所以速度到最小值时不为0，然后恒力方向速度又会增加，合速度又在增加，即动能增大．故D 正确．
故选ABD ．
【点评】对于直线运动，判断速度增加还是减小，我们就看加速度的方向和速度的方向．
对于受恒力作用的曲线运动，我们可以将速度分解到恒力方向和垂直恒力方向，再去研究．
9、BCD
【解题分析】
试题分析：以物体绳子与物体B 的结点为研究对象，将B 的速度分解成绳子伸长的速度1v 和垂直绳子方向的速度2v ，如图所示.
1cos v v θ=，绳子伸长的速度等于物体A 上升的速度．物体A 的速度1cos A v v v θ==，物体B 向右运动θ减小，所以A v 增大，物体A 处于超重状态，绳子拉力始终大于物体A 所受的重力，由于物体A 上升的加速度在减小，所以拉力T F 在减小，地面对B 的支持力sin NB B T F m g F θ=-，物体B 向右运动θ减小，NB F 增大．
故选BCD
考点：运动的合成与分解
点评：物体B 的运动在研时要根据效果进行分解，一般分解为沿绳子方向的运动和垂直于绳子方向的运动． 10、ACD
【解题分析】
A ．根据左手定则，安培力的方向沿+y 轴方向
ab U I r ＝ 03dc U I r ＝
根据F=BIl ，线框所受的安培力的合力为：
00
()3ab dc U U F F F Bl r r =+=+ 线框的加速度大小为：
43F BlU a m mr =＝ 故A 正确；
B ．若磁场方向沿x 轴正方向，ad 边受到的安培力竖直向下，cd 边受到的安培力竖直向上，故线框不可能处于静止，故B 错误；
C ．若磁场方向沿y 轴正方向，发现线框以cd 边为轴转动，则，根据动能定理可得
01 02
BlU l mg l r ⋅-⋅＞ 解得：
02mgr U Bl
＞ 故C 正确；
D ．在转动过程中，由于ab 边的安培力大于线框的重力，故在安培力作用下，线框的动能一直增大，故有：
20022
k BlU l Bl U mgl E l mg r r ⋅-⋅=-＝ 故D 正确；
故选ACD 。

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、BC 刻度尺 B ()2
222318f gx x x =- ()
2223128mf mg x x x -- 【解题分析】
(1)[1][2] 本实验的实验目的是验证
212
mgh mv = 的正确性，因此可以不测量物体的质量，即可不用天平。

打点计时器应接220V 的交流电源，打点计时器用来记录物体的运动时间，秒表不必要，不必要的器材为BC ，还缺少的器材是处理纸带时用到的刻度尺；
(2)[3] A.应选用体积较小且质量较大的重锤，以减小阻力带来的误差，选项A 错误；
B.由于纸带和打点计时器之间存在阻力，因此为了减小摩擦力所做的功，应使限位孔竖直，选项B 正确；
C.让重锤拖着纸带做自由落体运动，选项C 错误；
D.重力加速度应取当地的自由落体加速度，而不能用△h =gT 2去求，选项D 错误；
(3)[4] 打计时点2时的速度
12132
x f v v == 打计时点5时的速度 35462x f v v ==
则要验证的机械能量守恒的表达式为：
()
2
222318f gx x x =- (4)[5] 根据动能定理有：
2225211()22
mg F x mv mv -=
- 解得： ()
2
223128mf F mg x x x =-- 12、25.0 220 小于
【解题分析】
(1)[1]灵敏电流计的分度值为1mA ，灵敏电流计指针如图丙中实线所示，该示数为25.0mA ；
(2)[2]灵敏电流计的指针指到图丙中虚线位置，该示数为15.0mA ；根据并联分流可得流过调节变阻箱1R 的电流为 110mA I I I '=-=
根据电流结构和欧姆定律则有
11g I R I R '=
解得灵敏电流计的内阻为
220Ωg R =
[3]闭合图乙中的开关S ，总电阻减小，电路中的总电流增大，流过调节变阻箱1R 的电流大于10mA ，根据电流结构和欧姆定律可知此测量值偏小，所以测量值小于真实值。

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）60kg （2）（3）0.43s －0.47s
【解题分析】
(1)此人状态1处于静止状态，对应图乙中1点
F 1=600N ，
可知此人质量为：
m =60kg ；
(2)由图可知：图乙中2点F 2=1800N 最大，
由：
F mg ma -=，
有： 2max 180********
F mg a m --===m/s 2， 1s 内的a -t 图像如图
(3)下蹲阶段先加速后减速，支持力与重力平衡时速度最大，由a -t 图像可读出速度最大时刻约为0.45（0.43-0.47之间都算对）
14、 (1)37ϕ=(2)T 1：T 2：T 3=1：0.837：0.767。

【解题分析】
(1)由题意设AB 的长度和直角边BC 距地面的高度为H ，对1号球在AB 段有 2112
H gt = 在BC 段有
()12cos =sin H gt t ϕϕ
可得
()112cos 2sin H H gt t t ϕϕ
+=+ 根据机械能守恒可知1号球和2号球到达C 点速度大小一样，所以对2号球有 gt 1=g sin ϕ（t 1+t 2）
所以
112sin t t t ϕ
+=
可得 21cos 2sin sin gt H H ϕϕϕ
+= 其中
212gt H =
2sin cos 2ϕϕ+=
解得
3sin 5
ϕ= 4cos 5
ϕ= 即37ϕ=；
(2)因为1、2、3号球到达C 端时间相同，对2号球分析有
()221sin sin 2
H g t ϕϕ=∆ 结合(1)的结果可得
123t t t ∆=∆=∆=
到达C 端后的运动对1号球
()2112
H g t '=
∆ 解得
1t '∆= 对2号球
()222
21=2
y H v t g t ''∆+∆
22sin y v v ϕ==解得
2135t '∆=对3号球
()303g y y v v t =--∆
203312
y H v t g t -=∆-
∆ 解得
3y v =又因为
()233
31=2
y H v t g t ''∆+∆ 解得
311715t '∆=所以有
111T t t '=∆+∆=
(
2221815T t t '=∆+∆=
(
333
1815T t t '=∆+∆=+所以联立可得
T 1：T 2：T 3=1：0.837：0.767
15、 (1)01094S p gh ρ⎛⎫+ ⎪⎝⎭；(2)02405
9gh h p ρ⎛⎫+ ⎪⎝⎭。

【解题分析】
(1)设容器A 内的液面下降了H ，则
H （S -0.1S )=h （0.1S ）
被封气体原来的的压强p 1=p 0，容器A 内的液面下降了H 后气体的压强 20P p g h H ρ=++（）
作用在活塞上的压力
24
S F p = 整理得：
01094
S F p gh ρ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭； (2)设开始时B 内气体的长度为L ，则开始时A 及B 内气体的总体积为 1(0.1)4
S V h S S L
=-+ 后来的气体的体积为 2()(0.1)V H h S S =+-
根据玻意耳定律
1122pV p V =
开始时气缸B 内气体的长度
024059gh L h p ρ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭。