2024届湖北省武汉市部分重点中学物理高三上期末综合测试模拟试题含解析

2024届湖北省武汉市部分重点中学物理高三上期末综合测试模拟试题
注意事项:
1．答题前，考生先将自己的姓名、准考证号码填写清楚，将条形码准确粘贴在条形码区域内。

2．答题时请按要求用笔。

3．请按照题号顺序在答题卡各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试卷上答题无效。

4．作图可先使用铅笔画出，确定后必须用黑色字迹的签字笔描黑。

5．保持卡面清洁，不要折暴、不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

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、自然界的电、磁现象和热现象都是相互联系的，很多物理学家为寻找它们之间的联系做出了贡献。

下列说法正确的是（）
A．安培发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系
B．欧姆发现了欧姆定律，揭示了热现象和电现象之间的联系
C．法拉第发现了电流与其产生磁场的方向关系，并提出了电流产生磁场的“分子电流假说”
D．库仑设计了电荷扭秤实验，并总结出了电荷间相互作用规律的“库仑定律”
2、2016年2月，物理学界掀起了“引力波”风暴，证实了爱因斯坦100年前所做的预测。

据报道，各种各样的引力波探测器正在建造或者使用当中。

可能的引力波探测源包括致密双星系统（白矮星、中子星和黑洞）。

若质量分别为m1和m2的A、B两天体构成双星，如图所示。

某同学由此对该双星系统进行了分析并总结，其中结论不正确的是（）
A．A、B做圆周运动的半径之比为m2：m1
B．A、B做圆周运动所需向心力大小之比为1：1
C．A、B做圆周运动的转速之比为1：1
D．A、B做圆周运动的向心加速度大小之比为1：1
3、下列说法正确的是（）
A．由公式v＝ωr可知，圆形轨道人造地球卫星的轨道半径越大则其速度越大
B．由公式=GM
v
r
可知，所有人造地球卫星离地球越远则其线速度越小
C．地球同步卫星在其圆形轨道上运行时的线速度小于7.9km/s
D．地球同步卫星在其圆形轨道上运行时的角速度小于地球自转的角速度
4、火星的质量是地球质量的a倍，半径为地球半径的b倍，其公转周期为地球公转周期的c倍。

假设火星和地球均可视为质量分布均匀的球体，且环绕太阳的运动均可看成是匀速圆周运动。

则下列说法正确的是（）
A．火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为a：b
B．同一物体在火星表面的重力与在地球表面的重力之比为a：b
C．太阳、火星间的距离与日、地之间的距离之比为32:1
c
D．太阳的密度与地球的密度之比为c2：1
5、一物块由O点下落，到A点时与直立于地面的轻弹簧接触，到B点时速度达到最大，到C点时速度减为零，然后被弹回．物块在运动过程中受到的空气阻力大小不变，弹簧始终在弹性限度内，则物块()
A．从A下降到B的过程中，合力先变小后变大
B．从A下降到C的过程中，加速度先增大后减小
C．从C上升到B的过程中，动能先增大后减小
D．从C上升到B的过程中，系统的重力势能与弹性势能之和不断增加
6、如图所示，一架无人机执行航拍任务时正沿直线朝斜向下方向匀速运动．用G表示无人机重力，F表示空气对它的作用力，下列四幅图中能表示此过程中无人机受力情况的是()
A．B．
C．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、如图所示为某探究活动小组设计的节能运输系统.斜面轨道倾角为30º，质量为M的木箱与轨道的动摩擦因数为
3 6
.
木箱在轨道顶端时，自动装货装置将质量为m的货物装入木箱，然后木箱载着货物沿轨道无初速度滑下，当轻弹簧被压缩至最短时，自动卸货装置立刻将货物卸下，然后木箱恰好被弹回到轨道顶端，再重复上述过程，下列选项正确的是
A．m=M
B．m=2M
C．木箱不与弹簧接触时，上滑的加速度大于下滑的加速度
D．在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中，减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能
8、真空区域有宽度为d、磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向如图所示，MN、PQ是磁场的边界．比荷为k的带负电粒子，沿着与MN夹角θ＝60°的方向射入磁场中，刚好没能从PQ边界射出磁场．下列说法正确的是（）
A．粒子的速率大小是2
3 Bdk
B．粒了在磁场中运动的时间是2 3kB
C．仅减小粒了的入射速率，在磁场中的运动时间将增大
D．仅增人粒子的入射速率，在磁场中的运动时间将减小
9、如图所示，直线a、抛物线b和c为某一稳恒直流电源在纯电阻电路中的总功率P E、输出功率P R、电源内部发热功率P r，随路端电压U变化的图象，但具体对应关系未知，根据图象可判断
A．P E-U图象对应图线a．由图知电动势为9V，内阻为3Ω
B．P r-U图象对应图线b，由图知电动势为3V，阻为1Ω
C．P R-U图象对应图线c，图象中任意电压值对应的功率关系为P E =P r + P R
D ．外电路电阻为1.5Ω时，输出功率最大为2.25W
10、如图所示，质量为M 的长木板静止在光滑水平面上，上表面OA 段光滑，AB 段粗糙且长为l ，左端O 处固定轻质弹簧，右侧用不可伸长的轻绳连接于竖直墙上，轻绳所能承受的最大拉力为F ．质量为m 的小滑块以速度v 从A 点向
左滑动压缩弹簧，弹簧的压缩量达最大时细绳恰好被拉断，再过一段时间后长木板停止运动，小滑块恰未掉落．则（ ）
A ．细绳被拉断瞬间木板的加速度大小为F M
B ．细绳被拉断瞬间弹簧的弹性势能为
212mv C ．弹簧恢复原长时滑块的动能为212
mv D ．滑块与木板AB 间的动摩擦因数为2
2v gl
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）某同学用如图所示的实验器材来探究产生感应电流的条件．
（1）图中已经用导线将部分器材连接，请补充完成图中实物间的连线________．
（2）若连接好实验电路并检查无误后，闭合开关的瞬间，观察到电流计指针发生偏转，说明线圈______（填“A”或“B”）中有了感应电流．开关闭合后，他还进行了其他两项操作尝试，发现也产生了感应电流，请写出两项可能的操作： ①_________________________________；
②_________________________________．
12．（12分）某实验小组想用下图所示装置验证动能定理。

垫块的作用是使长木板产生一个合适的倾角来平衡小车运动过程中受到的阻力，小车的凹槽可以添加钩码以改变小车的质量，用小桶以及里面的细沙的重力来替代小车受到的合力，可以改变细沙的多少来改变合力的大小。

已知打点计时器的打点频率为f ，当地重力加速度为g 。

(1)要完成实验，必须测量哪些物理量___
A ．纸带上某两点间的距离x ，以及这两点的瞬时速度
B．长木板的倾角α
C.小车及凹槽内钩码的总质量M
D.小桶及里面细沙的总质量m
(2)仔细平衡小车受到的阻力，并多次改变小车的质量M和小桶里面细沙的质量m，通过测量和计算发现：合力的功总是大于两点动能的差值，这___（填“符合”或“不符合“）实验的实际情况。

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，在xoy平面内y轴右侧有一范围足够大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，磁场方向垂直纸面向外；分成I和II两个区域，I区域的宽度为d，右侧磁场II区域还存在平行于xoy平面的匀强电场，场强大小为E
＝
2
2
B qd
m
，电场方向沿y轴正方向。

坐标原点O有一粒子源，在xoy平面向各个方向发射质量为m，电量为q的正电
荷，粒子的速率均为v＝qBd
m。

进入II区域时，只有速度方向平行于x轴的粒子才能进入，其余被界面吸收。

不计粒
子重力和粒子间的相互作用，求：
(1)某粒子从O运动到O'的时间；
(2)在I区域内有粒子经过区域的面积；
(3)粒子在II区域运动，当第一次速度为零时所处的y轴坐标。

14．（16分）如图所示，在平面直角坐标系xOy的第四象限有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小B=2.0T，
在y 轴上P 点有一粒子源，沿纸面向磁场发射速率不同的粒子，均沿与y 轴负方向间夹角θ=30︒的方向，已知粒子质
量均为m =5.0×10－8kg ，电荷量q =1.0×10－8C ，L OP =30cm ，取π=3。

（不计粒子间相互作用及粒子重力）
(1)若某粒子垂直x 轴飞出磁场，求该粒子在磁场中的运动时间；
(2)若某粒子不能进入x 轴上方，求该粒子速度大小满足的条件。

15．（12分）如图所示，一透明材料制成的圆柱形棒直径为4cm ，长度为30cm 。

一束光线从圆柱形棒的一个底面中心垂直射入，经-95×10s 4
由另一底面射出。

求： （1）该透明材料的折射率；
（2）保持入射点不变，调整光线的入射方向，使其在内壁上发生全反射，仍从另一底面射出，最多能经历几次全反射。

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 ．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系。

不是安培，所以A 错误；
B ．欧姆发现了欧姆定律，说明了电路中的电流与电压及电阻的关系。

所以B 错误；
C ．安培发现了电流与其产生磁场的方向关系，并提出了电流产生磁场的“分子电流假说”。

不是法拉第，所以C 错误；
D ．库仑设计了电荷扭秤实验，并总结出了电荷间相互作用规律的“库仑定律”，符合物理学史。

所以D 正确。

故选D 。

2、D
【解题分析】
AB ．因为两天体的角速度相同，由万有引力提供向心力
221211222m m G m r m r L
ωω== 可知两天体的向心力大小相等，半径之比为
1221
r m r m = AB 正确；
C ．根据角速度与转速的关系
2n ωπ=
可知两天体转速相同，C 正确；
D ．由
1211222
m m G m a m a L == 得
1221
a m a m = D 错误。

本题选不正确的，故选D 。

3、C
【解题分析】
A
．由公式v =可知，圆形轨道人造地球卫星的轨道半径越大则其速度越小，选项A 错误； B
．由公式v 可知，所有人造地球卫星绕地球做圆周运动时，离地球越远则其线速度越小，选项B 错误； C ．第一宇宙速度是所有绕地球做圆周运动的卫星的最大速度，则地球同步卫星在其圆形轨道上运行时的线速度小于
7.9km/s ，选项C 正确；
D ．地球同步卫星在其圆形轨道上运行时的角速度等于地球自转的角速度，选项D 错误；
故选C 。

4、C
【解题分析】
A ．当卫星绕任一行星表面做匀速圆周运动时的速度即为该行星的第一宇宙速度，由
2
2Mm v G m R R
= 解得
v =
故A 错误；
B ．对于天体表面的物体，万有引力近似等于重力，即有：
2Mm G mg R
= 解得： 2GM g R =
则同一物体在火星表面的重力与在地球表面的重力之比为a ∶b 2
故B 错误；
C
故C 正确；
D ．由于太阳的质量、半径与地球的质量、半径的关系未知，所以不能确定它们的密度之间的关系，故D 错误。

故选C 。

5、C
【解题分析】
A ．从A 下降到
B 的过程中，物块受到向下的重力，弹簧向上的弹力和向上的空气阻力，重力大于弹力和空气阻力之和，弹力逐渐增大，合力逐渐减小，加速度逐渐变小，到B 点时速度达到最大，此时
kx mg f =-
合力为零，则从A 下降到B 的过程中合力一直减小到零，故A 错误；
B ．从A 下降到B 的过程中，弹簧的弹力和空气阻力之和小于重力，物块的合力逐渐向下，加速度逐渐减小到零；从B 下降到
C 的过程中，物块的合力向上，加速度向上逐渐增大，则从A 下降到C 的过程中，加速度先减小后增大，故B 错误；
C ．从C 上升到B 的过程中，开始弹力大于空气阻力和重力之和，向上加速，当加速度减为零时
kx mg f '=+
此时的压缩量x x '>，位置在B 点下方，速度达到向上的最大，此后向上做变减速直线运动，故从C 上升到B 的过程
中，动能先增大后减小，故C 正确；
D ．对于物块和弹簧组成的系统，由于空气阻力做功，所以系统的机械能减小，即物块的动能、重力势能与弹性势能之和减小，从C 上升到B 的过程中，物块的动能先增大后减小，则系统的重力势能与弹性势能之和在动能最大之前是一直减小，之后就不能确定，故D 错误。

故选C 。

6、B
【解题分析】
由于无人机正沿直线朝斜向下方匀速运动即所受合外力为零 ，所以只有B 图受力可能为零，故B 正确．
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】
A B ．木箱和货物下滑过程中，令下滑高度为h ，根据功能关系有(M ＋m)gh －μ(M ＋m)gh cos sin θθ＝E 弹．木箱上滑过程中，根据功能关系有－Mgh －μMgh cos sin θθ
＝0－E 弹．代入相关数据，整理得m ＝2M ，A 错误，B 正确； 木箱和货物下滑过程中，根据牛顿第二定律有： a 1＝g(sin θ－μcos θ)，方向沿斜面向下．木C ．箱上滑过程中，根据牛顿第二定律有： a 2＝g(sin θ＋μcos θ)，方向沿斜面向下，所以C 正确；
D ．根据能量守恒定律知，还有一部分机械能由于克服摩擦力做功转化为内能，D 错误．
8、AD
【解题分析】
AB.粒子刚好没能从PQ 边界射出磁场时，其运动轨迹刚好与PQ 相切，如图
设带电粒子圆周运动的轨迹半径为R ，由几何关系有：
cos θL R R =+
解得：
23
R L = 根据牛顿第二定律得：
2
v qvB m R
= 解得：
23
Bdk v = 运动时间为： ()2243R t v kB πθπ-=
= 故A 正确，B 错误；
C.减小粒了的入射速率，粒子的周期不变，半径变小，粒子仍然从左边界出磁场，圆心角不变，则运动时间不变，故C 错误；
D.增人粒子的入射速率，粒子从磁场的右边界出磁场，粒子运动轨迹所对应的圆心角减小，则运动时间变小，故D 正确．
9、BC
【解题分析】
A.总功率：
2
E E U E E P EI E U r r R
-==⨯=-+， 可知P E -U 图象对应图线a ，由数学知识得知，图象a 的斜率大小：
933
E k r ===； 当U =0时，
2
9E E P r
==， 联立解得
E =3V ，r =1Ω，
故A 错误；
B.内阻消耗的功率：
2
()r E U P r
-=， 由数学知识可知，r P U -图象的对应图线b ，故B 正确；
C.根据功率关系可得：
E R r P P P =+，
则
221R E r E P P P U U r r
=-=-+， 由数学知识可知，r P U -图象的对应图线c ，故C 正确；
D.当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，即当外电路电阻为1Ω时，输出功率最大，最大输出功率为
2
22132W 2.25W 441
m E E P R r ⎛⎫ ⎪⎝⎭====⨯， 故D 错误。

故选：BC 。

10、ABD
【解题分析】
A ．细绳被拉断瞬间，对木板分析，由于OA 段光滑，没有摩擦力，在水平方向上只受到弹簧给的弹力，细绳被拉断瞬间弹簧的弹力等于F ，根据牛顿第二定律有： F Ma = 解得F a M
=，A 正确； B ．滑块以速度v 从A 点向左滑动压缩弹簧，到弹簧压缩量最大时速度为0，由系统的机械能守恒得：细绳被拉断瞬间弹簧的弹性势能为212
mv ，B 正确； C ．弹簧恢复原长时木板获得的动能，所以滑块的动能小于
212mv ，C 错误； D ．由于细绳被拉断瞬间，木板速度为零，小滑块速度为零，所以小滑块的动能全部转化为弹簧的弹性势能，即
212
p E mv =，小滑块恰未掉落时滑到木板的右端，且速度与木板相同，设为v '，取向左为正方向，由动量守恒定律和能量守恒定律得
()0m M v =+'
()212
p E m M v mgl μ=+'+ 联立解得2
2v gl
μ=，D 正确。

故选ABD 。

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、 （2）B ； 将滑动变阻器的滑片快速滑动； 将线圈A （或铁芯）快速抽出；断开开关的瞬间．
【解题分析】
感应电流产生的 条件：穿过闭合线圈的磁通量发生变化，所以要想探究这个问题就要从这个条件出发，尽可能的改变穿过线圈B 的磁通量，达到电流计发生偏转的效果．
【题目详解】
（1）连接实物图如图所示：
（2）闭合开关的瞬间，观察到电流计指针发生偏转，说明线圈B 中有了感应电流，
根据感应电流产生的 条件：穿过闭合线圈的磁通量发生变化即可，所以要想是电流计指针发生偏转，则还可以采取的措施为：将线圈A （或铁芯）快速抽出；断开开关的瞬间
12、CD 符合
【解题分析】
根据该实验的实验原理、要求和减少误差的角度分析，平衡摩擦力作用后，进行实验过程中需要用刻度尺测量纸带上两点的距离，用天平测出小车及凹槽内钩码的总质量，小桶及里面细沙的总质量，根据实验原理，明确实验现象中产生实验误差的原因即可求解。

【题目详解】
(1)[1]以小车及凹槽内砝码为研究对象，根据动能定理可知：
2201122
Fx Mv Mv =- 其中F 可以用小桶以及里面的细沙的重力来代替，x 是纸带上某两点间的距，
M 为小车和凹槽内钩码的总质量，0v 和v 为对应两点的速度，因此需要测量的物理量为纸带上某两点间的距离x ，小车和凹槽内钩码的总质量M ，小桶及里面
细沙的总质量m ，但速度不是测量处理的，是计算出的结果，故CD 正确AB 错误。

故选CD 。

(2)[2]虽然平衡小车受到的阻力，但是运动过程中小桶和里面的细沙的重力始终大于小车受到合外力，使合力做的总功总是大于两点动能的差值，这符合实验的实际情况。

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)π3m qB ；(2)221π2
d d +；(3)0 【解题分析】
(1)根据洛伦兹力提供向心力可得
2
v Bqv m R
= 则轨迹半径为
mv R d qB
== 粒子从O 运动到O '的运动的示意图如图所示：
粒子在磁场中运动的轨迹对应的圆心角为
60θ︒=
周期为
22R m T v Bq
ππ== 所以运动时间为
63T m t qB π== (2)根据旋转圆的方法得到粒子在I 区经过的范围如图所示，沿有粒子通过磁场的区域为图中斜线部分面积的大小：
根据图中几何关系可得面积为
2212
S d d π=+ (3)粒子垂直于边界进入II 区后，受到的洛伦兹力为
22q B d qvB m
= 在II 区受到的电场力为
222q B d qE m
= 由于电场力小于洛伦兹力，粒子将向下偏转，当速度为零时，沿y -方向的位移为y ，由动能定理得
2102
qEy mv -=- 解得
2
12mv y d qE
=⋅= 所以第一次速度为零时所处的y 轴坐标为0。

14、 (1)26.2510s -⨯(2)8 m /s v ≤
【解题分析】
(1)带电粒子仅在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，轨迹如图所示
由几何关系可得
R 1=0.6m ，∠PO 1Q =150︒
由牛顿第二定律得
2111mv qv B R = 11
2πR T v = 解得运动时间
215036 6.25100
s t T ︒
︒-==⨯ (2)若带电粒子不从x 轴射出，临界轨迹如图所示
由几何关系得
22sin OP R R L θ+=
解得
R 2=0.2m
由牛顿第二定律得
2222
mv qv B R = 解得
28m/s v =
当v ≤8m/s 时粒子不能进入x 轴上方。

15、（1） 1.25n =；（2）=6N 次。

【解题分析】
（1）设光在该材料中传播速度为v ，则
L vt =
得
81210m /s 5
v =
⨯ 由c n v =可知 1.25n =
（2）设全反射临界角为C ，则
1sin C n
=
解得 53C =︒
每发生一次全反射，光在轴线方向前进的距离为 2tan 2
d l C =⨯
得 16m 3
l = 5.625 5.5L N l =
=> 所以=6N 次。