2024年湖北省宜昌金东方高级中学高三物理第一学期期中学业质量监测试题含解析

2024年湖北省宜昌金东方高级中学高三物理第一学期期中学业
质量监测试题
注意事项
1．考生要认真填写考场号和座位序号。

2．试题所有答案必须填涂或书写在答题卡上，在试卷上作答无效。

第一部分必须用2B 铅笔作答；第二部分必须用黑色字迹的签字笔作答。

3．考试结束后，考生须将试卷和答题卡放在桌面上，待监考员收回。

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、为研究静电除尘，有人设计了一个盒状容器，如图所示，容器侧面是绝缘的透明有机玻璃，上下底面是金属板。

当金属板连接到高压电源正、负两极时，在两金属板间产生匀强电场。

现把一定量均匀分布的烟尘颗粒密闭在容器内，颗粒带负电，不考虑烟尘颗粒之间的相互作用和空气阻力，并忽略烟尘颗粒所受重力。

闭合开关S后，下列说法正确的是( )
A．烟尘颗粒向下运动
B．两金属板间电场方向向上
C．烟尘颗粒在运动过程中电势能减小
D．烟尘颗粒电荷量可能是电子电荷量的1.5倍
2、在x轴上有两个点电荷q1和q2，其中有一个点电荷位于x＝0处，x轴上的电势φ随x变化的关系如图所示，则( )
A．x＝x1处电场强度为0
B．x＝x2处电场强度不为0
C．q1、q2为不等量异种点电荷，且正电荷在x＝0 处，负电荷在x<0 的某处
D．q1、q2为等量异种点电荷，且正电荷在x＝0 处，负电荷在x>0 的某处
3、若货物随升降机运动的图像如图所示（竖直向上为正），则货物受到升降机的
支持力与时间关系的图像可能是
A．B．
C．D．
4、一物体沿半径R的圆周运动一周，其位移的大小和路程分别是( )
A．2πR；0 B．0；2πR C．2R；2πR D．0；2R
5、如图所示，三角形传送带以1m/s的速度逆时针匀速转动，两边的传送带长都是2m，且与水平方向的夹角均为37°．现有两小物块A、B从传送带顶端都以1m/s的初速度沿传送带下滑，物块与传送带间的动摩擦因数均为0.5，下列说法正确的是（）
A．物块A先到达传送带底端
B．物块A、B受到的摩擦力分别沿斜面向下和向上
C．物块A、B运动的加速度大小相同
D．物块A、B在传送带上的划痕长度相同
6、如图所示，m为在水平传送带上被传送的小物体(可视为质点)，A为终端皮带轮．已知皮带轮的半径为r，传送带与皮带轮间不会打滑．当m可被水平抛出时，A轮每秒的转数最少为()
A．
1
2
g
r
π
B．
g
r
C．gr D．
1
2
gr
π
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，电场强度为E的匀强电场方向竖直向上，质量为m的带电荷量为+q的
小球从a点以速度v0水平射入电场中，到达b点时的速度大小为
2v，已知a、b间的水平距离为d，则下列说法正确的是
A．在相等的时间内小球速度的变化量相等
B．在相等的时间内电场力对小球做的功相等
C．从a点到b点电场力做功为1
2 qEd
D．从a点到b点重力做功为–mgd
8、一辆轿车在平直公路上运行，启动阶段轿车牵引力保持不变，而后以额定功率继续行驶，经过时间t0，其速度由零增大到最大值v m．若轿车所受的阻力f为恒力，关于轿车的速度v、牵引力F、功率P随时间t变化的情况，下列选项正确的是( )
A．B．
C．D．
9、在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨．如图所示，当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的挤压，设此时的速度大小为v，重力加速度为g，两轨所在面的倾角为θ，则（）
A．该弯道的半径
2
tan
v
r
gθ=
B．当火车质量改变时，规定的行驶速度大小不变
C．当火车速率大于v时，内轨将受到轮缘的挤压
D．当火车速率大于v时，外轨将受到轮缘的挤压
10、有人驾一小船准备渡河，已知河宽150m，河水的流速为，船在静水中的速度为，下列有关小船渡河的说法正确的是
A．小船在河中运动的轨迹是一条曲线
B．小船在河中运动的实际速度一定是
C．小船渡河的位移一定大于150m
D．小船运动到对岸的最短时间是50s
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）在没有天平的情况下，实验小组利用以下方法对质量进行间接测量，装置如图甲所示：一根轻绳跨过轻质定滑轮与两个相同的重物P、Q相连，重物P、Q的质量均为m(已知)，在重物Q的下面通过轻质挂钩悬挂待测物块Z，重物P的下端与穿过打点计时器的纸带相连，已知当地重力加速度为g．
（1）某次实验中，先接通频率为50Hz的交流电源，再由静止释放系统，得到如图乙所示的纸带，则系统运动的加速度a=________2
m s(保留三位有效数字)；
/
（2）在忽略阻力的情况下，物块Z质量M的表达式为M=_______(用字母m、a、g表示)；
（3）由(2)中理论关系测得的质量为M，而实际情况下，空气阻力，纸带与打点计时器问的摩擦，定滑轮中的滚动摩擦不可以忽略，使物块Z的实际质量与理论值M有一定差异，这是一种_________（填“偶然误差”或”系统误差”）．
12．（12分）光电门是一种较为精确的测时装置，某同学使用光电门和其他仪器设计了如图所示的装置来验证机械能守恒定律。

A为装有挡光片的钩码，总质量用m表示，已知挡光片的挡光宽度为b，轻绳一端与A相连，另一端跨过光滑轻质定滑轮与的重物B相连，B的质量用M表示（并保证：M<m），他的做法是：先用力拉住B，保持A、B静止，用h表示A的挡光片上端到光电门的距离；然后由静止释放B，A下落过程中经过光电门，光电门可测出挡光片的挡光时间t，算出挡光片经过光电门的平均速度，将其视为A下落h（h≫b）时的速度，重力加速度为g。

(1)为了完成上述实验，除了图示给出的实验器材以外，还需要的实验器材有：________；
(2)在A 从静止开始下落h 的过程中，验证以A 、B 、地球所组成的系统机械能守恒的表达式为_______（用题目所给物理量的符号表示）；
(3)由于光电门所测的平均速度与物体A 下落h 时的瞬时速度间存在一个差值△v ，因而系统减少的重力势能________系统增加的动能（选填“大于”或“小于”）；
(4)为减小上述△v 对结果的影响，该同学想到了以下一些做法，其中可行的是_______。

A ．适当减小挡光片的挡光宽度b
B ．增大挡光片的挡光宽度b
C ．减小挡光片上端到光电门的距离h
D ．保持A 下落的初始位置不变，测出多组t ，算出多个平均速度然后取平均值
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，一轻质弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，一质量为m 的小球，从离弹簧上端高h 处由静止释放。

某同学研究小球从开始下落到接触弹簧后继续向下运动到最低点的过程，以竖直向下为正方向，小球的加速度a 与位移x 之间的关系如图乙所示，不计空气阻力，质量m 、重力加速度g h 、、0x 已知。

（1）求小球刚接触弹簧时的速度v ；
（2）判断小球在图乙中A 、B 、C 三个位置哪个位置速度最大，根据图像求弹簧的劲度系数；
（3）求该过程中小球的最大速度m v 。

14．（16分）如图，一半径为R 的玻璃半球，O 点是半球的球心，虚线OO ′表示光轴（过
球心O 与半球底面垂直的直线）．已知玻璃的折射率为1.1．现有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出（不考虑被半球的内表面反射后的光线）．求
（1）从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值；
（2）距光轴3
R 的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O 点的距离． 15．（12分）过去日本在高铁海外推广上最大的成果就是台湾高铁，然而日本在承建台湾高铁过程中，并没有输出运行技术，导致台湾高铁机车技术和轨道不匹配，近些年来问题频出。

台铁6432车次普悠玛列车今年10月21日在宜兰新马站附近出轨，造成18死190伤。

台当局相关部门22日表示，事故原因初判是因为转弯时超速。

如图所示，为了防止列车转弯时对轨道的损伤甚至脱轨，需要使内外轨有一定的高度差，已知普悠玛列车出事现场的转弯半径R 约为250m ，轨道间距L 约为1.5m ，内外轨的高度差h 0约为24cm ，请用学过的知识计算（取g =10m/s 2）：
（1）为保证安全，在事故现场附近应规定的行驶速率v 0为多少km/h 。

（2）该列车发生意外时，行驶速率v 高达144km/h ，为了使内外轨均不受到侧向挤压，应将内外轨的高度差h 设计为多少cm 。

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
【解题分析】
由图可知两极板间的电场方向，则由烟尘的受力情况分析其运动方向；由电场力做功正
负分析电势能的变化；带电体的带电量只能是元电荷的整数倍．
【题目详解】
A. 由图可知，极板上端为正极，下端为负极；则带负电的颗粒受电场力向上，故带电颗粒将向上运动。

故A 错误；
B. 极板上端为正极，下端为负极，所以两金属板间电场方向向下。

故B 错误；
C. 烟尘颗粒在运动过程中电场力做正功，电势能减少。

故C 正确；
D. 带电体的带电量只能是元电荷的整数倍，所以烟尘颗粒电荷量不可能是电子电量的
1.5倍。

故D 错误。

故选：C 。

2、C
【解题分析】
AB.根据Ex ϕ∆=，x φ-图像的斜率表示电场强度的大小，x ＝x 1 处图线斜率不等于零，电场强度不为零；x ＝x 2 处图先斜率等于零，电场强度为零。

故A 错误，B 错误； CD. 由图知：x 从0到∞，电势先降低后升高，在0～x 2间合电场水平向右，x 2～∞合电场水平向左，则知正电荷在x 轴上坐标原点；负电荷在x 轴的负方向上。

因为x = x 2处合场强为0，则有 2222()kq kq x x x =+∆负正 所以，q 1、q 2 为不等量异种点电荷。

故C 正确，D 错误； 3、B
【解题分析】
由图知：过程①为向下匀加速直线运动（加速度向下，失重，）；过程②为向下匀速直线（平衡，
）；过程③为向下匀减速直线运动（加速度向上，超重，）；过程④为向上匀加速直线运动（加速度向上，超重，
）；过程⑤为向上匀速直线运动（平衡，
）；过程⑥为向上匀减速直线运动（加速度向下，失重，
）；综合各个过程可知B 选项正确． 【考点定位】
图像、超重与失重、牛顿第二定律．
4、B
【解题分析】 运动一周，初末位置在同一点，所以位移为0，路程为2R π．故B 正确，ACD 错误． 5、C
【解题分析】AB都以1m/s的初速度沿传送带下滑，，故传送带对两物体的滑动摩擦力均沿斜面向上，大小也相等，故两物体沿斜面向下的加速度大小相同，滑到底端时位移大小相同，故时间相同，AB错误C正确；由
，，得t=1s，传送带在1s内的路程为，A 与传送带是同向运动的，A的划痕长度是A对地路程（斜面长度）减去在此时间内传送带的路程，即为．B与传送带是反向运动的，B的划痕长度是B对地路程（斜面长度）加上在此时间内传送带的路程，即为，故两者的划痕长度不同，D错误．
6、A
【解题分析】
物体恰好不被抛出的临界条件是最高点重力恰好提供向心力，根据牛顿第二定律和向心力，有：
2
v
mg m
r
=
根据线速度定义公式，有：
•2
v n rπ
=
联立解得：
1
2
g
n
r
π
=，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、AC
【解题分析】
因为是匀强电场，所以电场力恒定不变，而重力也恒定不变，所以合力恒定不变，故加速度恒定不变，在相等的时间内小球速度的变化量相等，选项A正确；小球在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，相等时间内小球在竖直方向的位移不相等，所以在相等的时间内电场力对小球做的功不相等，选项B错误；小球在b点时竖直分速度与
水平分速度大小相等，则从a点到b点竖直位移等于水平位移的一半，即
1
2
h d =，则
重力做功为
1
2
G
W mgh mgd
=-=-，电场力做功为
1
2
E
W qEh qEd
==，选项C正确、
选项D错误．8、BCD
【解题分析】
由于汽车受到的牵引力不变，加速度不变，所以汽车在开始的阶段做匀加速运动，当实际功率达到额定功率时，功率不能增加了，要想增加速度，就必须减小牵引力，当牵引
力减小到等于阻力时，加速度等于零，速度达到最大值m P P
v
F f
==，所以BCD正确，【题目点拨】
对于汽车的两种启动方式，恒定加速度启动和恒定功率启动．本题属于恒定加速度启动方式，由于牵引力不变，根据p=Fv可知随着汽车速度的增加，汽车的实际功率在增加，此过程汽车做匀加速运动，当实际功率达到额定功率时，功率不能增加了，要想增加速度，就必须减小牵引力，当牵引力减小到等于阻力时，加速度等于零，速度达到最大值．
9、ABD
【解题分析】
火车拐弯时不侧向挤压车轮轮缘，靠重力和支持力的合力提供向心力，设转弯处斜面的
倾角为θ，根据牛顿第二定律得：
2
tan
v
mg m
r
θ=，解得：
2
tan
v
r
gθ
=，故A正确；
根据牛顿第二定律得：
2
tan
v
mg m
r
θ=，解得：tan
v grθ
=，可知火车规定的行驶
速度与质量无关，故B正确；当火车速率大于v时，重力和支持力的合力不能够提供向心力，此时外轨对火车有侧压力，轮缘挤压外轨，故C错误，D正确．所以ABD正确，C错误．
10、CD
【解题分析】
当合速度与河岸垂直时，位移最小；先根据平行四边形定则求解合速度，然后求解渡河时间。

船参与了两个分运动，沿着船头方向且相对于静水的分运动，随着水流一起的分运动；当船在静水中速度垂直河岸时，渡河时间最短.
【题目详解】
由题意可知，两分速度不变，则合运动是直线运动，那么船在河中的运动轨迹是一条直线，故A错误；若小船行驶过程中船头一直垂直指向对岸，小船实际的速度是水流速与静水速的合速度，根据平行四边形定则，合速度。

现如今船头方向不确定，因此船的合速度在到之间，故B错误；因所以船不会垂直河岸航行，故小船渡河的位移一定大于150m，故C正确；当船头正对河
岸过河时间最短：。

故D 正确；故选CD 。

【题目点拨】 小船过河问题属于运动的合成问题，要明确分运动的等时性、独立性，运用分解的思想，看过河时间只分析垂直河岸的速度，分析过河位移时，要分析合速度。

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、8.00 2ma g a
- 系统误差 【解题分析】
(1)根据2x aT ∆=，系统运动的加速度
2220.02950.03290.02320.02648.00/440.02
CD AC x x a m s T -+--===⨯； (2).根据牛顿第二定律，对Q 和Z 物体有()()m M g T m M a +-=+，对P 物体有T mg ma -=，联立解得2ma M g a
=-； (3).由(2)M g f m M a -=+实，解得2ma f M g a +=
-实，实际质量总大于理论值，这是一种系统误差．
12、天平（包括砝码）、刻度尺 （m －M ）gh ＝
12（M ＋m ）（b t
）2 大于 A 【解题分析】 （1）[1] 动能和重力势能之和为机械能，计算时需要知道物体质量和下降的距离，结合如图实验装置可知，需要的实验器材：需要天平用来测量A 、B 的质量，用刻度尺测量A 的下落高度，所以还需要的器材天平（包括砝码）、刻度尺。

（1）[2] 系统重力势能的减小量为
()p E m M gh ∆=-
物块经过光电门的瞬时速度为
b v t
= 则系统动能的增加量为
21()2
K E M m v ∆=+ 则机械能守恒的表达式为
21()()()2b m M gh M m t
-=+。

（3）[3] 光电门测出的平均速度是挡光片通过光电门过程中中间时刻的瞬时速度，此时下降的高度小于h ，则系统减少的重力势能大于系统增加的动能。

（4）[4] ABCD ．减小上述v ∆对结果的影响，可以减小挡光片的宽度，使得平均速度更接近瞬时速度，BCD 错误A 正确。

故选A 。

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)v =B 点速度最大，0mg k x =
【解题分析】
(1)小球接触弹簧前做自由落体运动，由公式22gh v =可得小球刚接触弹簧时的速度
v (2)当小球的加速为零时，速度最大，所以小球在B 点速度最大，由图乙可知，在B 点小球加速度为零，则有
0mg kx =
得
mg k x = (3)从小球下落到运动到B 点由动能定理得
201()2
F m mg h x W mv +-=
其中 2000022
F kx kx W Fx x === 联立解得
m v ===14、（1）23
R （2）2.74R 【解题分析】
（i ）如图所示：
从底面上A 处射入的光线，在球面上发生折射时的入射角为i ，当i 等于全反射临界角i 0时，对应入射光线到光轴的距离最大，设最大距离为l ．
0i i =①
设n 是玻璃的折射率，由全反射临界角的定义有0sin 1n i =② 由几何关系有sin l i R =③ 联立①②③式并利用题给条件，得23l R =
④ （ii ）设与光轴距
3
R 的光线在球面B 点折射时的入射角和折射角分别为i 1和r 1，由折射定律有 11sin sin n i r =⑤
设折射光线与光轴的交点为C ，在△OBC 中，由正弦定理有()
o 1sin 180sin r C R OC
-∠=⑥ 由几何关系有11C r i ∠=-⑦ 11sin 3
i =⑧ 联立⑤⑥⑦⑧式及题给的条件得()3223 2.745R OC R +=
≈⑨
15、（1）72km/h （2）96cm
【解题分析】
（1）高铁转弯时合外力充当向心力，则：F 合=F n 即
解得：
=20m/s=72km/h （2）根据可知h ∝v 2 则： 解得：h =4h 0=96cm。