上海市崇明中学2024学年物理高三第一学期期末联考试题含解析

上海市崇明中学2024学年物理高三第一学期期末联考试题
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、2019年北京时间4月10日21时，人类历史上首张黑洞照片被正式披露，引起世界轰动。

黑洞是一类特殊的天体，质量极大，引力极强，在它附近（黑洞视界）范围内，连光也不能逃逸，并伴随着很多新奇的物理现象。

传统上认为，黑洞“有进无出”，任何东西都不能从黑洞视界里逃逸出来，但霍金、贝肯斯坦等人经过理论分析，认为黑洞也在向外
发出热辐射，此即著名的“霍金辐射”，因此可以定义一个“ 黑洞温度"T ”。

T =38hc KGM π其中T 为“黑洞”的温度，h 为普朗克常量，c 为真空中的光速，G 为万有引力常量，M 为黑洞的质量。

K 是一个有重要物理意义的常量，叫做“玻尔兹曼常量”。

以下几个选项中能用来表示“玻尔兹曼常量”单位的是（ ）
A ．J K
B ．2Kg m K S
C ．2Kg m K S
D ．W K S
2、如图所示，质量为m 的小球用两根细线OA OB 、连接，细线OA 的另一端连接在车厢顶，细线OB 的另一端连接于侧壁，细线OA 与竖直方向的夹角为37,OB θ︒
=保持水平，重力加速度大小为g ，车向左做加速运动，当OB 段细线拉力为OA 段细线拉力的两倍时，车的加速度大小为（sin 370.6,cos370.8︒︒
==）（ ）
A ．g
B ．54g
C ．32g
D ．74
g 3、如图所示，空间存在垂直于斜面向下的匀强电场(图中未画出)，两个带电物块A 和B 位于图中位置，A 固定于水平地面上，B 置于光滑斜面上，B 的重力为G 。

则下列情况能让B 在斜面上保持静止且让B 对斜面的压力小于G cos θ的是（ ）
A ．A 和
B 都带正电荷
B ．A 和B 都带负电荷
C．A带正电荷，B带负电荷
D．A带负电荷，B带正电荷
4、某理想变压器原、副线圈的匝数之比为10∶1，当原线圈两端输入如图所示(图示中的图线为正弦曲线的正值部分)的电压时，副线圈的输出电压为（）
A．222V B．22 V C．112V D．11 V
5、如图所示，一个质量为=9.1×10－31kg、电荷量为e=1.6×10－19C的电子，以4×106m/s的速度从M点垂直电场线方向飞入匀强电场，电子只在电场力的作用下运动，在N点离开电场时，其速度方向与电场线成150°角，则M与N两点间的电势差约为（）
A．-1.0×102V B．-1.4×102V
C．1.8×102V D．2.2×102V
6、如图所示，质量不计的细直硬棒长为2L，其一端O点用铰链与固定转轴连接，在细棒的中点固定质量为2m的小球甲，在细棒的另一端固定质量为m小球乙。

将棒置于水平位置由静止开始释放，棒与球组成的系统将在竖直平面内做无阻力的转动。

则该系统在由水平位置转到竖直位置的过程中（）
A．系统的机械能不守恒
B．系统中细棒对乙球做正功
C．甲、乙两球所受的向心力不相等
D．乙球转到竖直位置时的速度比甲球小
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、一列简谐横波沿x轴传播，t=0时刻的波形如图所示，此时质点A正沿y轴正向运动，质点B位于波峰，波传播速度为4m/s，则下列说法正确的是（）
A．波沿x轴正方向传播
B．质点A振动的周期为0.4s
C．质点B的振动方程为
2
0.02cos(m)
3
y t
π
=
D．t=0.45s时，质点A的位移为-0.01m
E.从t=0时刻开始，经过0.4s质点B的路程为0.6m
8、一物体静止在水平地面上，在竖直向上拉力F作用下开始向上运动，如图甲。

在物体向上运动过程中，其机械能E 与位移x的关系图象如图乙，已知曲线上A点的切线斜率最大，不计空气阻力，则
A．在x1处物体所受拉力最大
B．在x1~x2过程中，物体的动能先增大后减小
C．在x1~x2过程中，物体的加速度先增大后减小
D．在0~x2过程中，拉力对物体做的功等于克服物体重力做的功
9、如图所示。

在MNQP中有一垂直纸面向里匀强磁场。

质量和电荷量都相等的带电粒子a、b、c以不同的速率从O 点沿垂直于PQ的方向射入磁场。

图中实线是它们的轨迹。

已知O是PQ的中点。

不计粒子重力。

下列说法中正确的是（）
A．粒子c带正电，粒子a、b带负电
B．射入磁场时粒子c的速率最小
C ．粒子a 在磁场中运动的时间最长
D ．若匀强磁场磁感应强度增大，其它条件不变，则a 粒子运动时间不变
10、如图所示，在光滑的水平面上方，有两个磁感应强度大小均为B 、方向相反的水平匀强磁场，PQ 为两个磁场的理想边界，磁场范围足够大。

一个边长为a 、质量为m 、电阻为R 的单匝正方形线框，以速度v 垂直磁场方向从图示实线位置Ⅰ开始向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中的位置Ⅱ时，线框的速度为3v 。

则下列说法正确的是（ ）
A ．在位置Ⅱ时线框中的电功率为22249
B a v R
B ．在位置时Ⅱ的加速度为222B a v mR
C ．此过程中安培力的冲量大小为23mv
D ．此过程中通过线框导线横截面的电荷量为22Ba 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）某同学用如图所示装置做“探究加速度与合力关系”的实验。

测得小车（带遮光片）的质量为M ，当地的重力加速度为g 。

（1）实验前，用游标卡尺测出遮光片的宽度，示数如图所示，则遮光片的宽度为d ____cm 。

（2）为了使细线的拉力近似等于砂和砂桶的总重力，必须__________。

A ．将长木板的右端适当垫高，以平衡摩擦力
B ．砂和砂桶的总质量远小于小车的质量
C ．减小遮光片的宽度
（3）调节好装置，将小车由静止释放，与光电门连接的计时器显示小车通过光电门时遮光片的遮光时间t ，要测量小车运动的加速度，还需要测量__________（填写需要测量的物理量名称），若该物理量用x 表示，则小车运动的加速度大小为_______（用测得的物理量符号表示）。

（4）保持小车每次释放的位置不变，光电门的位置不变，改变砂和砂桶的总质量，重复实验，测得多组小车通过光电
门的遮光时间t及砂和砂桶的总质量m，为了使图像能直观地反映物理量之间的关系，应该作出______（填“m t-”、
“2
m t-”、“
1
m
t
-”或“
2
1
m
t
-”）图像，当图像为过原点的一条倾斜的直线，表明质量一定时，加速度与合力成正比。

12．（12分）某同学利用如图所示的装置来测量动摩擦因数，同时验证碰撞中的动量守恒。

竖直平面内的一斜面下端与水平面之间由光滑小圆弧相连，斜面与水平面材料相同。

第一次，将小滑块A从斜面顶端无初速度释放，测出斜面长度为l，斜面顶端与水平地面的距离为h，小滑块在水平桌面上滑行的距离为X1（甲图）；第二次将左侧贴有双面胶的小滑块B放在圆弧轨道的最低点，再将小滑块A从斜面顶端无初速度释放，A与B碰撞后结合为一个整体，测出整体沿桌面滑动的距离X2（图乙）。

已知滑块A和B的材料相同，测出滑块A、B的质量分别为m1、m2，重力加速度为g。

(1)通过第一次试验，可得动摩擦因数为μ=___________；（用字母l、h、x1表示）
(2)通过这两次试验，只要验证_________，则验证了A和B碰撞过程中动量守恒。

（用字母m1、m2、x1、x2表示）
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）半径为R的玻璃半圆柱体，横截面如图所示，圆心为O，两条平行单色红光沿截面射向圆柱面，方向与底面垂直，光线1的入射点A为圆柱面的顶点，光线2的入射点为B，∠AOB=60°，已知该玻璃对红光的折射率为n=3．
①求红光在玻璃中的传播速度为多大？
②求两条光线经圆柱面和底面折射后的交点与O点的距离d;
14．（16分）一组同学设计了如图所示的玩具轨道，轨道光滑且固定在竖直面内，由竖直部分AB和半径为R的圆弧BCD组成，B与圆心O等高，C为最低点，OD与OC的夹角为45。

让质量为m的小球（可视为质点）从A点由静止开始运动，运动过程中始终受到大小为mg的水平向左的恒力作用。

小球经D点时对轨道的压力大小为2mg。

求
（1）A、B间的距离h；
（2）小球离开D点后再经过多长时间才能再回到轨道上？
15．（12分）如图所示，半径R ＝3.6 m 的1
6
光滑绝缘圆弧轨道，位于竖直平面内，与长L＝5 m的绝缘水平传送带
平滑连接，传送带以v ＝5 m/s的速度顺时针转动，传送带右侧空间存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场，电场强度E ＝20 N/C，磁感应强度B＝2.0 T，方向垂直纸面向外．a为m1＝1.0×10－3 kg的不带电的绝缘物块，b为m2＝2.0×10－3kg、q＝1.0×10－3C带正电的物块．b静止于圆弧轨道最低点，将a物块从圆弧轨道顶端由静止释放，运动到最低点与b发生弹性碰撞（碰后b的电量不发生变化）．碰后b先在传送带上运动，后离开传送带飞入复合场中，最后以与水平面成60°角落在地面上的P点(如图)，已知b物块与传送带之间的动摩擦因数为μ＝0.1．（g 取10 m/s2，a、b 均可看做质点）求：
（1）物块 a 运动到圆弧轨道最低点时的速度及对轨道的压力；
（2）传送带上表面距离水平地面的高度；
（3）从b开始运动到落地前瞬间，b运动的时间及其机械能的变化量．
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、A
【解题分析】
根据
3
8hc T KGM
=π 得3
8hc k TGM
π=，h 的单位为 2J s= N m s= kg g m /s
c 的单位是m/s ， G 的单位是
2232N m /kg =kg m /s
M 的单位是kg ， T 的单位是K ，代入上式可得k 的单位是
22kg m J =K s K
故A 正确，BCD 错误。

故选A 。

2、D
【解题分析】
设OA 段细线的拉力为F ，则
cos37F mg ︒=
2sin 37F F ma ︒-=
求得74
a g =，选项D 正确，ABC 错误。

故选D 。

3、B
【解题分析】
CD ．B 能保持静止，说明B 受到的合力为零，两物块A 、B 带异种电荷，B 受到的合力不为零，CD 错误； A ．如果B 带正电，则让B 对斜面的压力大于G cos θ，A 错误；
B ．如果B 带正电，则让B 对斜面的压力小于G cos θ，B 正确。

故选B 。

4、C
【解题分析】
由公式
1122
n U n U = 其中
1U =
V 解得
2U =故ABD 错误，C 正确。

故选C 。

5、B
【解题分析】
电子在电场力的作用下做类平拋运动，在垂直电场方向上做匀速直线运动：
6
6M N 410m /s 810m /s 1sin 302
v v ⨯===⨯︒
根据动能定理：
22MN N 11()22
M e U mv mv -⋅=
- 所以有： ()()()22663122N M
MN 198104109.110V 136.5V 22 1.610m v v U e --⎡⎤⨯-⨯⨯⨯-⎢⎥⎣⎦===---⨯⨯ 故B 正确，ACD 错误。

6、B
【解题分析】
A ．以系统为研究对象，由于只有重力做功，只发生重力势能和动能相互转化，故系统的机械能守恒，A 错误；
B ．在转动过程中，甲、乙两球的角速度相同，设转到竖直位置时，甲球的速度为v 1，乙球的速度为v 2，由 v r ω=
同轴转动ω相等，可得
212v v =
由系统的机械能守恒知系统减少的重力势能等于增加的动能，可得
22121122222
mgL mg L mv mv +⋅+=
⋅ 解得
1v =2v =设细棒对乙球做的功为W ，根据动能定理得
22122
W mg L mv +⋅=
解得 23
W mgL = 可见，系统中细棒对乙球做正功，B 正确；
C ．甲、乙两球所受的向心力分别为
2112v F m L
= F 2＝m 222v L ＝m ()2
122v L ＝2m 21v L 则
12F F =
C 错误；
D ．由上分析知，乙球转到竖直位置时的速度比甲球大，D 错误。

故选B 。

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、AD
【解题分析】
A ．根据振动与波动的关系可知，波沿x 轴正向传播，A 项正确；
B ．波动周期与质点的振动周期相同，即为
1.2s 0.3s 4
T v λ
=== B 项错误；
C ．质点B 的振动方程
2200.02cos m 0.02cos (m)0.33y t t ππ⎛⎫== ⎪⎝⎭
C 项错误；
D ．从t =0到t =0.45s ，经过15个周期，t =0.45s 时A 质点的位置与t =0时刻的位置关于x 轴对称，D 项正确；
E ．从t =0时刻开始，经过0.4s 质点B 的路程为0.02m×5=0.2m ，E 项错误。

故选AD 。

8、AB
【解题分析】
A ．E-x 图像的斜率代表竖直向上拉力F ，物体静止在水平地面上，在竖直向上拉力F 作用下开始向上，说明在x =0处，拉力F 大于重力，在0-x 1过程中，图像斜率逐渐增大，则拉力F 在增大，x 1处物体图象的斜率最大，所受的拉力最大，故A 正确；
BC ．在x 1~x 2过程中，图象的斜率逐渐变小，说明拉力越来越小；在x 2处物体的机械能达到最大，图象的斜率为零，说明此时拉力为零。

根据合外力-F F mg =合可知，在x 1~x 2过程中，拉力F 逐渐减小到mg 的过程中，物体做加速度逐渐减小的加速运动，物体加速度在减小，动能在增大，拉力F=mg 到减小到0的过程中，物体的加速度反向增大，物体做加速度逐渐增大的减速运动，物体的动能在减小；在x 1~x 2过程中，物体的动能先增大后减小，物体的加速度先减小后反向增大，故B 正确，C 错误；
D ．物体从静止开始运动，到x 2处以后机械能保持不变，在x 2处时，物体具有重力势能和动能，故在0~x 2过程中，拉力对物体做的功等于克服物体重力做的功与物体的动能之和，故D 错误。

9、AC
【解题分析】
A ．带电粒子在磁场中受到洛伦兹力发生偏转，根据左手定则可知粒子c 带正电，粒子a 、b 带负电，A 正确；
B ．洛伦兹力提供向心力
2
v qvB m R
= 解得
qBR v m
= 根据几何关系可知粒子a 运动的半径最小，所以粒子a 的速率最小，B 错误；
C ．粒子在磁场中运动的周期为
22R m T v qB ππ==
粒子a 在磁场中轨迹对应的圆心角最大，大小为180︒，所以粒子a 在磁场中运动的时间最长，为半个周期，C 正确； D ．洛伦兹力提供向心力
2
v qvB m R
= 解得粒子运动半径
mv R qB
= 磁感应强度B 增大，可知粒子a 运动的半径减小，所以粒子运动的圆心角仍然为180︒，结合上述2m T qB
π=
可知粒子运动的周期改变，所以粒子a 运动的时间改变，D 错误。

故选AC 。

10、AC
【解题分析】
A ．线框经过位置Ⅱ时，线框左右两边均切割磁感线，所以此时的感应电动势为 23
E Bav = 故线框中的电功率为
2222
49E B a v P R R
== A 正确；
B ．线框在位置Ⅱ时，左右两边所受安培力大小均为
2223B a v F BIa R
== 根据左手定则可知，线框左右两边所受安培力的方向均向左，故此时线框的加速度为
22243F B a v a m mR
== B 错误；
C ．整个过程根据动量定理可知安培力的冲量为
233
v I P m mv mv =∆=-=- 所以安培力的冲量大小为23
mv ，C 正确； D ．根据
E q I t t R R
∆Φ=∆=∆= 线框在位置Ⅰ时其磁通量为2Ba ，而线框在位置Ⅱ时其磁通量为零，故
2
Ba q R
= D 错误。

故选AC 。

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、0.670 B 释放小车时遮光片到光电门的距离 2
22d xt
21m t - 【解题分析】
（1）[1]游标卡尺主尺读数为0.6cm ，游标尺上第14条刻度与主尺上某一刻度对齐，则游标读数为
140.050.70mm=0.070cm ⨯=
所以最终读数为
0.60.070cm=0.670cm cm +
（2）[2]A ．将长木板的右端适当垫高，以平衡摩擦力，是为了使细线的拉力等于小车受到的合外力，故A 错误； B ．砂和砂桶的总质量远小于小车的质量，可以使细线的拉力近似等于砂和砂桶的总重力，故B 正确；
C ．减小遮光片的宽度，能提高测量小车速度和加速度的精度，故C 错误。

故选B ；
（3）[3][4]还需要测量释放小车时遮光片到光电门的距离，小车的加速度
2
22
22d d t a x xt ⎛⎫ ⎪⎝⎭== （4）[5]由 2
2
2d mg M xt = 得
22
12d M m xg t =⋅ 为了使图像能直观地反映物理量之间的关系，应该作出2
1m t -
图像，当图像为过原点的一条倾斜直线时，表明质量一定时，加速度与合力成正比。

12
12(m m m =+
【解题分析】
(1)[1]．对小滑块下滑到停止过程，据动能定理得
1110m gh m g l mgx μμ--= 解得
μ(2)[2]．对小滑块A 滑到斜面最低点的速度为v 1，在水平桌面上时，据牛顿第二定律得
μm 1g =m 1a
解得
a=μg
据速度位移关系公式得
1v
设A 与B 碰撞后速度为v 2，同理得
2v 根据A 、B 碰撞过程动量守恒得
m 1v 1=(m 1+m 2)v 2
联立解得
12(m m m =+
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、①1.73×
108m/s ②13R 【解题分析】 ①由c n v
=得
108m/s=1.73×108m/s
②如图所示，光线1不偏折．光线2入射角i ＝60°. 由光折射公式可得：0sin sin ,30i n
γγ=
＝， 由几何关系可得i=300
由光折射公式可得：0sin sin ,60n i γγ''='⇒＝ 由正弦定理，得3OC =
则01tan 303
d OC R =⋅= 14、（1）2R （2）R g
【解题分析】 (1)小球经过D 点时，受到水平力mg 与重力mg 的合力()()22F mg mg =
+D 点的切线方向。

轨道对小球
的支持力提供向心力：22D v mg m R = 小球从A 到D 过程，根据动能定理：2145()452()D mg h Rcos mg R Rsin mv +-+=
解得： h =2R
(2)小球离开D 2mg ma =
根据匀变速直线运动规律，小球再次回到D 点经历的时间：2D v t a
=
可得： 2R t g
= 15、 (1) 2210N F N '-=⨯, 方向竖直向下 (2)h 3m = (3)
2E 5.510J -=-⨯ 【解题分析】
（1）根据机械能守恒定律求解物块 a 运动到圆弧轨道最低点时的速度；根据牛顿第二定律求解对最低点时对轨道的
压力；
（2）a 于b 碰撞时满足动量和能量守恒，列式求解b 碰后的速度；根据牛顿第二定律结合运动公式求解b 离开传送带时的速度；进入复合场后做匀速圆周运动，结合圆周运动的知识求解半径，从而求解传送带距离地面的高度； （3）根据功能关系求解b 的机械能减少；结合圆周运动的知识求解b 运动的时间.
【题目详解】
（1）a 物块从释放运动到圆弧轨道最低点C 时，机械能守恒，
()211cos 2
C mgR mv θ-= 得：v C ＝6 m/s
在C 点，由牛顿第二定律：211c N v F m g m R -= 解得：2210N F N ⨯－＝
由牛顿第三定律，a 物块对圆弧轨道压力：2210N F N '⨯－＝ ，方向竖直向下．
（2）a 、b 碰撞动量守112c c
b m v m v m v '=+ a 、b 碰撞能量守恒222112111222
c c b m v m v m v '=+ 解得（ 2 /C m s ν'-＝，方向水平向左．可不考虑） 4 /b m s ν＝
b 在传送带上假设能与传送带达到共速时经过的位移为s ，
22m g m a μ=
222b v v as -=
得： 4.5 s m L <＝ 加速1s 后,匀速运动0.1s ，在传送带上运动1 1.1t s =，所以b 离开传送带时与其共速为 5 /m s ν＝ 进入复合场后，22210qE m g N ⨯－＝＝，所以做匀速圆周运动
由2
2v qvB m r
=
得：r ＝2m v qB
＝5m 由几何知识解得传送带与水平地面的高度：7.52r h r m =+
= （3）b 的机械能减少为22122211 1.411022
b E m v m gh m v J ⎛⎫∆=+-⨯ ⎪⎝⎭－＝ b 在磁场中运动的 222m T qB
ππ== 2233
T t π== b 在传送带上运动1 1.1t s =；b 运动的时间为12 1.12 3.23
s t t π+=+
≈ 【题目点拨】 本题涉及到的物理过程较多，物理过程较复杂，关键是弄懂题意，选择合适的物理规律和公式进行研究，边分析边解答.。