2023年宁夏回族自治区银川市兴庆区一中物理高三上期末学业水平测试试题含解析

2023年宁夏回族自治区银川市兴庆区一中物理高三上期末学业
水平测试试题
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、如图所示，由绝缘轻杆构成的正方形ABCD位于竖直平面内，其中AB边位于水平方向，顶点处分别固定一个带电小球。

其中A、B处小球质量均为m，电荷量均为2q(q>0)；
C、D处小球质量均为2m，电荷量均为q。

空间存在着沿DB方向的匀强电场，在图示平面内，让正方形绕其中心O顺时针方向旋转90°，则四个小球所构成的系统（）
A．电势能增加，重力势能增加
B．电势能不变，重力势能不变
C．电势能减小，重力势能减小
D．电势能不变，重力势能增加
2、如图所示，图甲为一简谐横波在t=0.10s时的波形图，P是平衡位置在x= 0.5m处的质点，Q是平衡位置在x =2m处的质点；图乙为质点Q的振动图象。

下列说法正确的是（）
A．这列波沿x轴正方向传播B．这列波的传播速度为2m/s
C．t=0.15s，P的加速度方向与速度方向相同 D．从t=0.10s到t=0.15s，P通过的路程为10cm
3、如图所示，一定质量的通电导体棒ab 置于倾角为θ的粗糙导轨上，在图所加各种大小相同方向不同的匀强磁场中，导体棒ab 均静止，则下列判断错误的是
A ．四种情况导体受到的安培力大小相等
B ．A 中导体棒ab 与导轨间摩擦力可能为零
C ．B 中导体棒ab 可能是二力平衡
D ．C 、D 中导体棒ab 与导轨间摩擦力可能为零
4、如图所示，边长为L 的正六边形ABCD EF 的5条边上分别放置5根长度也为L 的相同绝缘细棒。

每根细棒均匀带上正电。

现将电荷量为+Q 的点电荷置于BC 中点，此时正六边形几何中心O 点的场强为零。

若移走+Q 及AB 边上的细棒，则O 点强度大小为(k 为静电力常量)(不考虑绝缘棒及+Q 之间的相互影响)
A ．2kQ L
B ．243kQ L
C ．2233kQ L
D ．
2433kQ L 5、下图是a 、b 两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，则（ ）
A ．在同种均匀介质中，a 光的传播速度比b 光的大
B ．从同种介质射入真空发生全反射时a 光临界角大
C．照射在同一金属板上发生光电效应时，a光的饱和电流大
D．若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大
6、如图，用一根不可伸长的轻绳绕过两颗在同一水平高度的光滑钉子悬挂一幅矩形风景画。

现若保持画框的上边缘水平，将两颗钉子之间的距离由图示位置逐渐增大到不能再増大为止（不考虑画与墙壁间的摩擦），则此过程中绳的张力大小（）
A．逐渐变大B．逐渐变小C．先变大，后变小D．先变小，后变大
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，一水平放置的平行板电容器充电以后与电源断开，并在其间加上垂直纸面向里的匀强磁场；某带电质点以某一速度从水平平行板中央进入正交的匀强电场和匀强磁场中，刚好做匀速直线运动。

下列说法正确的是（）
A．该质点一定带正电
B．该质点可能带负电
C．若仅磁场的水平方向均匀增大，质点将向上偏转，速率越来越小
D．若将下极板缓慢向下移动，质点将向下偏转，速率越来越大
8、下列说法正确的是（）
A．游泳时头露出水面后，头发全贴在头皮上是液体表面张力的作用
B．密封容器中气体的压强是由气体所受的重力产生的
C．一定质量的理想气体，内能随着温度升高一定增大
D．晶体在熔化过程中，分子势能一定是增大的
E.阴天教室里，同学们感觉空气湿度大，是因为空气中水蒸气的饱和汽压大
9、水面下深h处有一点光源，发出两种不同颜色的光a和b，光在水面上形成了如图
所示的一个有光线射出的圆形区域，该区域的中间为由a、b两种单色光所构成的复色光圆形区域，周围为a光构成的圆环。

若b光的折射率为n，下列说法正确的是(选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得 5 分；每选错1个扣3分，最低得分为0分）。

A．在水中，a光的波长比b光小
B．水对a光的折射率比b光小
C．在水中，a光的传播速度比b光大
D．复色光圆形区域的面积为
E. 用同一装置做双缝干涉实验，a光的干涉条纹比b光窄
10、下列说法中正确的是（）
A．随着分子间距离的增大，分子闻相互作用的斥力可能先减小后增大
B．压强是组成物质的分子平均动能的标志
C．在真空和高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料中掺入其他元素
D．液晶既有液体的流动性，又具有单晶体的各向异性
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）很多人都认为“力越小速度就越小”，为了检验这个观点是否正确，某兴趣小组的同学设计了这样的实验方案：在水平桌面上放一木块，木块后端与穿过打点计时器的纸带相连，前端通过定滑轮与不可伸长的细线相连接，细线上不等间距地挂了五个钩码，其中第四个钩码与第五个钩码之间的距离最大。

起初木块停在靠近打点计时器的位置，第五个钩码到地面的距离小于木块到定滑轮的距离，如图甲所示。

接通打点计时器，木块在钩码的牵引下，由静止开始运动，所有钩码落地后，木块会继续运动一段距离。

打点计时器使用的交流电频率为50Hz。

图乙是实验得到的第一个钩码落地后的一段纸带，纸带运动方向如箭头所示。

（当地重力加速度大小g取9.8m/s2）
(1)根据纸带上提供的数据，可以判断第五个钩码落地时可能出现在纸带中的______段（用D1，D2，…，D15字母区间表示）；第四个钩码落地后至第五个钩码落地前木块在做______运动。

(2)根据纸带上提供的数据，还可以计算出第五个钩码落地后木块运动的加速度大小为______m/s2；木块与桌面间的动摩擦因数为 =______。

（计算结果保留两位有效数字）(3)根据纸带上提供的数据，分析可知“力越小速度就越小”的观点是___的。

（填“正确”或“错误”）
12．（12分）测定一个额定电压U L=2.5V，额定电流约为0.3~0.4A的小灯泡L在正常工作时的阻值。

供选择的器材有：
A．电流表A1（量程0.6A，内阻r1约为0.5Ω）
B．电流表A2（量程30mA，内阻r2=30Ω）
C．电流表A3（量程60mA，内阻r3约为20Ω）
D．电压表V（量程15V，内阻r4约为15kΩ）
E.定值电阻R0=70Ω
F.滑动变阻器R1：0~5Ω，额定电流1A
G.滑动变阻器R2：0~1kΩ，额定电流0.2A
H.电源E：电动势为4.5V，内阻不计
I.开关S及导线若干
(1)测量时要求电表示数超过其量程的一半，需选用的实验器材是________和H、I（选填器材前对应的字母序号）。

(2)请在虚线框内画出合适的电路图（图中需标明所选器材的符号）。

（______）
(3)为保证小灯泡L正常工作，测量时要让其中哪一个电表的示数调到多少？________。

(4)测得小灯泡L在正常工作时的阻值R L=________（用实际所测物理量表示），并说明
公式中各符号（题中已知的除外）的物理意义________。

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，左端封闭右端开口、直径相同的U形细玻璃管竖直放置，左管中封闭有长10cm
L=的空气柱，两管水银面相平，水银柱足够长，已知大气压强
075cmHg
p=。

现将下端阀门S打开，缓慢流出部分水银，然后关闭阀门S，左管水银面下降的高度2cm
h=。

(1)求右管水银面下降的高度；
(2)若再将右端封闭，同时对左管缓慢加热，并保持右管内气体的温度不变，使右管的水银面回到最初高度，求此时左管内气体的压强。

14．（16分）如图所示为一种运动游戏，运动员从起跑线开始推着滑板加速一段相同距离后，再跳上滑板自由滑行，滑行距离远但又不掉入水池的为获胜者，其运动过程可简化为以下模型：一质量M=60kg的运动员用与水平方向成37︒角的恒力F斜向下推静止于A点、质量m=20kg的滑板，使其匀加速运动到P点时迅速跳上滑板（跳上瞬间可认为滑板速度不变），与滑板一起运动到水池边的B点时刚好停下，已知运动员在AP 段所施加的力F=200N，AP长为x1，PB长x2=24m，滑板与水平面间的动摩擦因数为
0.2
μ=，不计滑板长和空气阻力，重力加速度g=10m/s2，sin37︒=0.6，求：
(1)AP长x1；
(2)滑板从A到B所用的时间t（保留两位有效数字）。

15．（12分）如图所示是一个水平横截面为圆形的平底玻璃缸，玻璃缸深度为2h，缸底面圆心处有一单色点光源S，缸中装有某种液体，深度为h，O点为液面的圆心，OS
垂直于水平面。

用面积为2h π的黑纸片覆盖在液面上，则液面上方恰好无光线射出。

若在上述黑纸片上，以O 为圆心剪出一个面积为213
h π的圆孔，把余下的黑纸环仍放置在液面上原来的位置，使所有出射光线都从缸口射出，则缸口的最小面积为多少？
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
【解析】
让正方形绕其中心O 顺时针方向旋转90°，则电场力对四个小球做总功为： =2cos 452cos 45cos 45cos 450W E q L E q L E q L E q L ⋅⋅-⋅⋅-⋅⋅+⋅⋅=电 则系统电势能不变；
系统重力势能变化量：
2p E mgL mgL mgL ∆=-=
则重力势能增加；
A ．电势能增加，重力势能增加，与结论不相符，选项A 错误；
B ．电势能不变，重力势能不变，与结论不相符，选项B 错误；
C ．电势能减小，重力势能减小，与结论不相符，选项C 错误；
D ．电势能不变，重力势能增加，与结论相符，选项D 正确；
故选D.
2、C
【解析】
A ．分析振动图像，由乙图读出，在t =0.10s 时Q 点的速度方向沿y 轴负方向，根据波
动规律结合图甲可知，该波沿x 轴负方向的传播，故A 错误；
B ．由甲图读出波长为λ=4m ，由乙图读出周期为T =0.2s ，则波速为
4m/s 20m/s 0.2
v T λ
=== 故B 错误； C ．从t =0.10s 到t =0.15s ，质点P 振动了
4T ，根据波动规律可知，t =0.15s 时，质点P 位于平衡位置上方，速度方向沿y 轴负方向振动，则加速度方向沿y 轴负方向，两者方向相同，故C 正确；
D ．在t =0.10s 时质点P 不在平衡位置和最大位移处，所以从t =0.10s 到t =0.15s ，质点P 通过的路程
s ≠A =10cm
故D 错误。

故选C 。

3、D
【解析】
A ．导体棒受到的安培力F=BIL ，因
B 大小相同，电流相同，故受到的安培力大小相等，故A 正确，不符合题意；
B ．杆子受竖直向下的重力、水平向右的安培力和垂直于斜面向上的斜面的支持力，若三个力平衡，则不受摩擦力，故B 正确，不符合题意；
C ．杆子受竖直向下的重力、竖直向上的安培力，若重力与安培力相等，则二力平衡，故C 正确，不符合题意；
D ．杆子受重力、竖直向下的安培力、支持力，要想处于平衡，一定受摩擦力，D 杆子受重力、水平向左的安培力，支持力，要想处于平衡，一定受摩擦力，故D 错误，符合题意；
故选D.
【名师点睛】
此题是物体的平衡及安培力的问题；解决本题的关键掌握安培力的方向判定，以及能正确地进行受力分析，根据受力平衡判断杆子受力；此题难度不大，考查基本知识的运用能力.
4、D
【解析】
根据对称性，AF 与CD 上的细棒在O 点产生的电场强度叠加为零，AB 与ED 上的细
棒在O 点产生的电场强度叠加为零.BC 中点的点电荷在O 点产生的电场强度为
22
4(sin 60)3kQ kQ L L =︒，因EF 上的细棒与BC 中点的点电荷在O 点产生的电场强度叠加为零，EF 上的细棒在O 点产生的电场强度为
243kQ L ，故每根细棒在O 点产生的电场强度为2
43kQ L ，移走+Q 及AB 边上的细棒，O 点的电场强度为EF 与ED 上的细棒在O 点产生的电场强度叠加，这两个场强夹角为60°，所以叠加后电场强度为
2242cos3033kQ L L
︒=；故选D 。

A ．
2
kQ L ，与结论不相符，选项A 错误； B ．243kQ L ，与结论不相符，选项B 错误；
C ．23L
，与结论不相符，选项C 错误；
D ．
23L ，与结论相符，选项D 正确； 5、D
【解析】
A ．由图可知a 光的干涉条纹间距小于b 光的，根据
L x d
λ∆= 可知a 的波长小于b 的波长，a 光的频率大于b 光的频率，a 光的折射率大于b 光的折射率，则根据
c n v
= 可知在同种介质中传播时a 光的传播速度较小，A 错误；
B ．根据
1sin C n
= 可知从同种介质中射入真空，a 光发生全反射的临界角小，B 错误；
C ．发生光电效应时饱和光电流与入射光的强度有关，故无法比较饱和光电流的大小，C 错误；
D ．a 光的频率较高，若两光均由氢原子能级跃迁产生，则产生a 光的能级差大，D 正确。

故选D 。

【点睛】
此题考查了双缝干涉、全反射、光电效应以及玻尔理论等知识点；要知道双缝干涉中条纹间距的表达式L x d
λ∆=，能从给定的图片中得到条纹间距的关系；要知道光的频率越大，折射率越大，全反射临界角越小，波长越小，在介质中传播的速度越小． 6、D
【解析】
分析题意可知，画受到两段轻绳的拉力作用，根据共点力的平衡可知，拉力的合力与重力等大反向，即合力恒定不变。

随着两颗钉子之间距离的增大，两端轻绳的夹角先减小，后增大，根据力的合成规律可知，两力合成时，合力一定的情况下，分力的夹角越大，分力越大，分力的夹角越小，分力越小。

则轻绳的张力先变小后变大，当两轻绳处于竖直方向时，张力最小，故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。

7、AC
【解析】
AB ．在平行板之间有匀强磁场和匀强电场，带电质点做匀速直线运动，所以带电质点受力平衡，重力向下，电场力向上，洛伦兹力向上，则
mg Eq qvB =+
所以带电质点带正电，故A 正确，B 错误；
C ．如果磁场均匀增大，则该质点所受洛伦兹力将增大，质点向上偏转，但是洛伦兹力对质点不做功，即不改变质点速度的大小，而重力和电场力的合力向下，所以质点将减速，即其速率将减小，所以C 正确；
D ．将下极板向下移动，根据电容的决定式
r 4πS
C kd ε=
可得，电容减小；由题意可知，电容器极板的电荷量不变，则根据公式
Q U C
= U E d
= 可得公式
r 4πkQ E S ε= 即场强的大小与两极板的距离无关，所以场强不变，质点将继续匀速直线运动，所以D 错误。

故选AC 。

8、ACD
【解析】
A ．液体表面张力使液体表面具有收缩的趋势，故游泳时头露出水面后头发全贴在头皮上，A 正确；
B ．密封容器中气体的压强是由大量气体分子对容器的碰撞引起的，B 错误；
C ．对于一定质量的理想气体，其内能的变化仅与分子热运动的动能有关，当温度升高时，分子热运动的平均动能一定增大，则内能也一定增大，C 正确；
D ．晶体熔化时从外界吸热，而温度并不升高，晶体分子的平均动能没有变化，故分子势能一定增大，D 正确；
E ．同学们感觉到空气湿度大，不是因为空气中水蒸气的饱和汽压大，而是空气中水蒸气的实际压强与同一温度下水的饱和汽压之比大，E 错误。

故选ACD 。

9、BCD
【解析】
ABC 项：a 光在水面上形成的圆形亮斑面积较大，知a 光的临界角较大，根据，知a 光的折射率较小，再由
，可知，在水中，a 光的波长比b 光大，故A 错误BC 正确；
D 项：依据，结合几何关系，可知，，而复色光圆形区域的面积为
，故D 正确；
E 项：a 光的折射率小，波长长，根据双缝干涉条纹与波长成正比，可知相同条件下，a 光干涉条纹比b 光宽，故E 错误。

10、CD
【解析】
A ．随着分子间距离的增大，分子闻相互作用的斥力减小，选项A 错误；
B ．温度是组成物质的分子平均动能的标志，选项B 错误；
C ．在真空和高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料中掺入其他元素，选项C 正确；
D ．液晶既有液体的流动性，又具有单晶体的各向异性，选项D 正确。

故选CD 。

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、1011~D D 匀速直线 5.0 0.51 错误
【解析】
(1)[1][2]．第五个钩码落地后木块将做减速运动，点迹间距逐渐减小，则可以判断第五个钩码落地时可能出现在纸带中的1011~D D ；由此也可判断第四个钩码落地后至第五个钩码落地前的一段时间内，纸带上点迹均匀，木块在做匀速直线运动。

(2)[3][4]．由纸带可看出，第五个钩码落地后0.2cm x ∆= 根据2x aT ∆=可得木块运动的加速度大小为
2
2220.210 5.0m/s 0.02
x a T -∆⨯=== 由
mg
a g m μμ==
可得
μ=0.51
(3)[5]．根据纸带上提供的数据，分析可知“力越小速度就越小”的观点是错误的。

12、ABEF 电流表A 2的示数为25mA ()20212
I R r I I +- I 1为电流表A 1的示数，I 2为电流表A 2的示数且为25mA 【解析】
(1)[1]测量时要求电表示数超过其量程的一半，额定电压U L =2.5V ，则电压表量程太大
不能选，可考虑电流表A 2与定值电阻R 0串联改装成一个电压表，即
33010A 30Ω30Ω30Ω70Ω
U -⨯⨯=+ 改装电压表的量程为V 3V U =；电流表A 1可用于测电流；根据欧姆定律估算小灯泡L 在正常工作时的阻值为6~8Ω，滑动变阻器R 2阻值太大，不适合做限流电阻，滑动变阻器R 1小于灯泡正常工作时电阻，宜采用分压电路，所以选择阻值较小，额定电流较大的1R 以分压方式接入电路，采用外接法可以消除系统误差。

故选ABEF 。

(2)[2]根据上述分析画出电路图：。

(3)[3]小灯泡的额定电压为2.5V ，则
22.5V=(30Ω70Ω)I +
解得
225mA I =
所以调节R 1将电流表A 2的示数调到25mA 。

(4)[4]根据欧姆定律
()202L 12
I R r U R I I I +==- [5]式中I 1为电流表A 1的示数，I 2为电流表A 2的示数且为25mA 。

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)14.5cm ；(2)200.25cmHg
【解析】
(1)左管水银面下降2cm 过程，封闭气体做等温变化，则有
()01p LS p L h S =+
解得
162.5cmHg p =
设平衡时左管水银面比右管水银面高1h ，有
162.5cm 75cm h +=
解得
112.5cm h =
所以右管水银面下降的高度为
12.5cm 2cm 14.5cm +=
(2)要使右管水银面回到原来高度，则左管水银面要再下降14.5cm ，则右管水银面比左管的高
14.5cm 2cm 16.5cm +=
右管水银面上升过程右管内封闭气体做等温变化，则有
()0214.5cm 10cm 10cm p S p S +=⨯⋅
解得
2183.75cmHg p =
此时左管内封闭气体的压强
3216.5cmHg 200.25cmHg p p =+=
14、 (1)110m x =；【解析】
(1)设滑板在P 点的速度为v ，AP 段和PB 段加速度分别为a 1和a 2，PB 段根据牛顿第二定律可得 22=2m/s a g μ=
在AP 段根据牛顿第二定律可得
1cos (sin )3737F mg F ma μ︒︒-+=
解得
21 4.8m/s a =
根据速度位移关系可得
2112222v a x a x ==
联立可得
110m x =，46m/s v = (2) 根据平均速度和位移的关系可得
012+2
t v v x x t +=
得 12222(1024)=s 46x x t v +⨯+==1766
s 15、24233
h π+ 【解析】
用面积为2
1S h π=的黑纸片覆盖在液面上，液面上方恰好无光线射出，则从点光源S 发出的光线射到黑纸片的边缘处恰发生全反射，临界角为C ，光路图如图甲所示。

2211S r h ππ==
由几何关系得
1tan r C h
= 由全反射知识有
1sin C n
=
解得 2n =剪出一个面积为2213
S h π=圆孔后，设透光部分的半径为2r ，射出光线的最大入射角为i ，对应的折射角为θ，光路图如图乙所示。

222213
S r h ππ== 由几何关系得 2tan r i h
= 根据折射定律有 sin sin n i
θ= 缸口的最小半径为 32tan r r h θ=+ 缸口的最小面积为 233S r π= 解得
23423S h +=。