2024年广东省深圳市高级中学物理高三上期末综合测试试题含解析

2024年广东省深圳市高级中学物理高三上期末综合测试试题
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，一圆形闭合铜环由高处从静止开始下落，穿过一根质量为m 、竖直悬挂的条形磁铁，细绳对磁铁的拉力为F 。

若线圈下落过程中，铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴始终保持重合，则下列图中能正确描述拉力F 随时间t 变化的图像是（ ）
A ．
B ．
C ．
D ．
2、一个小球以一定的水平速度抛出，经过t 0时间，小球和抛出点的连线与水平方向夹角为37°，再经过t 时间，小球和抛出点的连线与水平方向的夹角为53°，不计空气阻力，下列说法正确的是 A ．09
16
t t =
B ．0716
t t =
C ．079
t t =
D ．01625
t t =
3、放置于固定斜面上的物块，在平行于斜面向上的拉力F 作用下，沿斜面向上做直线运动。

拉力F 和物块速度v 随时间t 变化的图象如图，则不正确的是：（ ）
A ．第1s 内物块受到的合外力为0.5N
B ．物块的质量为11kg
C ．第1s 内拉力F 的功率逐渐增大
D ．前3s 内物块机械能一直增大
4、图甲是小型交流发电机的示意图，线圈绕垂直于匀强磁场的水平轴'OO 沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示，以下判断正确的是（ ）
A ．交流电的频率是100Hz
B ．0.02s 时线圈平面与磁场方向平行
C ．0.02s 时穿过线圈的磁通量最大
D ．电流表的示数为20A
5、国家发展改革委、交通运输部、中国铁路总公司联合发布了《中长期铁路网规划》，勾画了新时期“八纵八横”高速铁路网的宏大蓝图。

设某高铁进站时做匀减速直线运动，从开始减速到停下所用时间为9t ，则该高铁依次经过t 、3t 、5t 时间通过的位移之比123::x x x 为（ ） A ．5:3:1
B ．1:4:9
C ．65:15:1
D ．17:39:25
6、下列说法正确的是（ ）
A ．某金属能发生光电效应，当入射光的颜色不变而增大光照强度时，逸出的光电子的最大初动能也增大
B ．若利用黄光和蓝光分别在同一装置研究光电效应，用蓝光照射时的遏止电压大于用黄光照射时的遏止电压
C ．换用频率小的光照射，但入射光的强度不变，则逸出的光电子的最大初动能不变
D ．换用频率小的光照射，但入射光的强度不变，则从光照射到金属表面上到发射出电子的时间明显减少
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、如图所示为带电粒子在某电场中沿x 轴正方向运动时，其电势能随位移的变化规律，其中两段均为直线。

则下列叙述正确的是（ ）
A ．该粒子带正电
B ．2m~4m 内电势逐渐升高
C ．0m~2m 和2m~6m 的过程中粒子的加速度大小相等方向相反
D ．2m~4m 电场力做的功和4m~6m 电场力对该粒子做的功相等
8、如图（甲）所示，平行光滑金属导轨水平放置，两轨相距L =0.4m ，导轨一端与阻值R =0.3Ω的电阻相连，导轨电阻不计．导轨x ＞0一侧存在沿x 方向均匀增大的恒定磁场，其方向与导轨平面垂直向下，磁感应强度B 随位置x 变化如图（乙）所示．一根质量m =0.2kg 、电阻r =0.1Ω的金属棒置于导轨上，并与导轨垂直，棒在外力F 作用下从x =0处以初速度v 0=2m/s 沿导轨向右变速运动，且金属棒在运动过程中受到的安培力大小不变．下列说法中正确的是（ ）
A ．金属棒向右做匀减速直线运动
B ．金属棒在x =1m 处的速度大小为0.5m/s
C ．金属棒从x =0运动到x =1m 过程中，外力F 所做的功为-0.175J
D ．金属棒从x =0运动到x =2m 过程中，流过金属棒的电量为2C
9、滑板运动是以滑行为特色、崇尚自由的一种运动，深受都市青年的喜爱。

滑板的一种运动情境可简化为如下模型：如图甲所示，将运动员（包括滑板）简化为质量50kg m =的物块，物块以某一初速度0v 从倾角37θ︒=的斜面底端冲上足够长的斜面，取斜面底端为重力势能零势能面，该物块的机械能E 总和重力势能p E 随离开斜面底端的高度h 的变化规律如图乙所示。

将物块视为质点，重力加速度210m /s ，则由图中数据可得（ ）
A ．初速度05m /s v =
B ．物块与斜面间的动摩擦因数为0.3
C ．物块在斜面上运动的时间为
4s 3
D ．物块再次回到斜面底端时的动能为375J
10、如图，倾角为30°的粗糙绝缘斜面固定在水平面上，在斜面的底端A 和顶端B 分别固定等量的同种负电荷。

质量为m 、带电荷量为q -的物块从斜面上的P 点由静止释放，物块向下运动的过程中经过斜面中点O 时速度达到最大值
m v ，运动的最低点为Q （图中没有标出），则下列说法正确的是（ ）
A ．P ，Q 两点场强相同
B ．PO OQ U U =
C ．P 到Q 的过程中，物体先做加速度减小的加速，再做加速度增加的减速运动
D ．物块和斜面间的动摩擦因数3
3
μ=
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）让小车拖着穿过电磁打点计时器的纸带沿倾斜的长木板滑下，在打出的纸带上依次选取1、2、3、1、5、6六个计数点（每相邻两个计数点间还有三个点未画出）。

用刻度尺测出各计数点间的距离，发现连续相等时间间隔内的距离之差为定值，其中计数点2、3之间的距离23 6.00cm x =，计数点4、5之间的距离4510.00cm x =。

已知打点计时器电源的频率为50Hz 。

通过计算回答下列问题（结果均保留2位小数）
(1)计数点1、6之间的总长度为________cm ； (2)此过程中小车的加速度大小为________2m/s ；
(3)若从计数点1开始计时，则0.28s 时刻纸带的速率为________m 。

12．（12分）小妮同学利用如图甲所示的实验装置验证系统机械能守恒。

A 、B 是两个质量均为m 的相同小球，O 为穿过轻杆的固定转轴，C 为固定在支架上的光电门，初始时杆处于水平状态，重力加速度为g 。

实验步骤如下∶ (1)用游标卡尺测得小球B 的直径d 如图乙所示，则d =______mm ； (2)用毫米刻度尺测得AO 长为l ， BO 长为2l ；
(3)由静止释放两小球，当小球B 通过光电门时，测得光线被小球挡住的时间为∆t ，则在杆由水平转至竖直的过程中两小球组成的系统增加的动能∆E k =___， 减少的重力势能∆E p =____ （用m 、g 、l 、d 、∆t 表示）。

(4)若在误差允许的范围内∆E k =∆E p ，则小球A 、B 组成的系统机械能守恒。

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，两端封闭的粗细均匀且导热性能良好的玻璃管放置在水平桌面上，玻璃管长度为3L （单位：cm ），玻璃管内由长度为L （单位：cm ）的水银柱将管内的理想气体分成左右两部分，稳定时两部分气体长度相同，左右两部分气体的压强均为H cmHg 。

现在外力作用下使玻璃管沿水平桌面向右做匀加速直线运动，玻璃管中左侧的气柱长度变为原来的一半，重力加速度为g ，求玻璃管运动的加速度a 的大小。

14．（16分）如图所示，空间存在一个半径为R 0的圆形匀强磁场区域，磁场的方向垂直于纸面向里、磁感应强度的大小为B 。

有一个粒子源在纸面内沿各个方向以一定速率发射大量粒子，粒子的质量为m 、电荷量为+q 。

将粒子源置于圆心，则所有粒子刚好都不离开磁场，不考虑粒子之间的相互作用。

（1）求带电粒子的速率；
（2）若粒子源可置于磁场中任意位置，且磁场的磁感应强度大小变为
4
B
，求粒子在磁场中最长的运动时间t 。

15．（12分）我们可以借鉴研究静电场的方法来研究地球周围空间的引力场，如用“引力场强度”、“引力势”的概念描述引力场。

已知地球质量为M ，半径为R ，万有引力常量为G ，将地球视为均质球体，且忽略自转。

(1)类比电场强度的定义方法，写出地球引力场的“引力场强度E ”的定义式，并结合万有引力定律，推导距离地心为r （r >R ）处的引力场强度的表达式2
=G
M
E r 引；
(2)设地面处和距离地面高为h 处的引力场强度分别为E 引和'
E 引，如果它们满足
'0.02E E E -≤引引
引
，则该空间就可以近
似为匀强场，也就是我们常说的重力场。

请估算地球重力场可视为匀强场的高度h （取地球半径R =6400km ）； (3)某同学查阅资料知道:地球引力场的“引力势”的表达式为=-G M
r
ϕ引（以无穷远处引力势为0）。

请你设定物理情景，简要叙述推导该表达式的主要步骤。

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、B 【解题分析】
铜环闭合，铜环在下落过程中，穿过铜环的磁通量不断变化，铜环中产生感应电流；由楞次定律可知，当铜环在磁铁上方时，感应电流阻碍铜环靠近磁铁，给铜环一个向上的安培力，则铜环对磁铁的力向下，细绳对磁铁拉力大于重力；当铜环位于磁铁下方时，铜环要远离磁铁，感应电流阻碍铜环的远离，对铜环施加一个向上的安培力，则铜环对磁铁的力向下，细绳对磁铁拉力大于重力；当铜环处于磁铁中央时，磁通量最大，没有感应电流，铀环对磁铁没有力的作用，细绳对磁铁拉力等于重力。

A.靠近和远离时拉力都小于重力，与上述结论不符，故A 错误；
B. 靠近和远离时拉力都大于重力，与上述结论相符，故B 正确；
C.靠近时拉力大于重力，远离时拉力小于重力，与上述结论不符，故C 错误；
D.靠近时拉力小于重力，远离时拉力大于重力，与上述结论不符，故D 错误。

2、C 【解题分析】
设平抛初速度大小为v 0，经过时间t 0，有：
2
0000
12tan 372gt gt v t v ︒==
再经过时间t ，有：
()()()200000
12tan 532g t t g t t v t t v ︒++==+ 所以
00tan 37tan 53t t t
︒︒=+
解得：
079t t =
A. 09
16t t =与计算结果不符，故A 错误。

B. 07
16t t =与计算结果不符，故B 错误。

C. 07
9t t =与计算结果相符，故C 正确。

D. 016
25t t =与计算结果不符，故D 错误。

3、B 【解题分析】
AB ．由图像可知，0～1s 内物体的加速度为
220.5m/s 0.5m/s 1
v a t =
== 由牛顿第二定律可得
sin F mg ma θ-=
1s 后有
sin F mg θ'=
其中
'5.5N, 5.0N F F ==
联立解得
1.0kg,30m θ︒==
第1s 内物块受到的合外力为
10.5N 0.5N F ma ==⨯=合
故A 正确，B 错误；
C ．第1s 内拉力F 的功率P =Fv ，F 不变，v 增大，则P 增大，故C 正确；
D ．前1s 内物块的动能和重力势能均增大，则其机械能增大，2－3s 内，动能不变，重力势能增大，其机械能增大，所以物块的机械能一直增大，故D 正确。

本题选择不正确的，故选B 。

4、B 【解题分析】
A ．根据图乙，交变电流周期为
0.02s T =
频率为
11Hz 50Hz 0.02
f T =
== A 错误；
BC ．0.02s 时，电流最大，线圈平面与磁场方向平行，穿过线圈的磁通量为零，B 正确，C 错误； D ．根据图乙，电流的最大值
m I =
电流的有效值
10A
I =
==
所以电流表示数为10A ，D 错误。

故选B 。

5、D 【解题分析】
可以将高铁进站时的匀减速直线运动等效成反向的初速度为零的匀加速直线运动，根据初速度为零的匀加速直线运动中通过连续相等的时间内的位移之比为
1:3:5:7:9:11:13:15:17:⋅⋅⋅
可得题中依次经过t 、3t 、5t 通过的位移之比
()()123::17:151311:9753117:39:25x x x =++++++=
ABC 错误D 正确。

故选D 。

6、B 【解题分析】
A ．金属发生光电效应时逸出的光电子最大初动能满足0k E h W ν=-，由此可知光电子的最大初动能与入射光的频率
和金属的逸出功有关，与入射光的强度无关，故A 错误； B ．根据光电效应方程0k
E h W ν=-和能量守恒k c E eU =，联立解得
0c eU h W ν=-
由于黄光的频率小于蓝光，故黄光的遏止电压小于蓝光的遏止电压，故B 正确； C ．减小入射光的频率，逸出的光电子的最大初动能将减小，故C 错误；
D ．光电效应具有瞬时性，所以无论入射光的频率和强度如何变化，从光照射到金属表面上到发射出电子的时间都是瞬时的，故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、CD 【解题分析】
AB ．由于电场的方向未知，因此粒子的电性不能确定，2m~6m 的电势的高低也不能判断， AB 错误； C ．根据电势能与电势的关系 E p =qφ
场强与电势的关系
E x
ϕ
∆=
∆ 得
P 1E E q x
∆=
⋅∆ 由数学知识可知E p ﹣x 图像切线的斜率等于
P
E x
∆∆，故斜率间接代表了场强大小，
0m~2m 和2m~6m 的斜率大小相等方向相反，因此电场强度的方向大小相等方向相反，则粒子的加速度大小相等方向相反，C 正确；
D ．2m~4m 两点间距与4m~6m 两点间距相等，电场强度也相等，因此由U =Ed 可知，2m~4m 两点间的电势差等于4m~6m 两点间的电势差，则2m~4m 电场力做的功和4m~6m 电场力做的功相等，D 正确。

故选CD 。

8、BCD 【解题分析】
试题分析：根据图象得B x -函数关系式0.50.5B x =+，金属棒向右运动切割磁感线产生感应电动势E BLv =，感应
电流E BLv
I R r R r
==++，安培力22BLv B L v F BIL B L R r R r ===++安，解得()22
22
2
0.410(0.50.5)04(1)F R r F F v B L x x +=
=
=+⨯+安安
安．，根据匀变速直线运动的速度位移公式22
02v v ax -=，如果是匀变速
直线运动，2v 与x 成线性关系，而由上式知，金属棒不可能做匀减速直线运动，故A 错误；根据题意金属棒所受的安
培力大小不变，0x =处与1x =处安培力大小相等，有22220011B L v B L v R r R r =++，即220012210.52
0.5/1B v v m s B ⨯===，故B 正确；金属棒在0x =处的安培力大小为22
220005042
0.2N 0.4
B L v F R r ⨯⨯=
==+安．．，对金属棒金属棒从0x =运动到1x =m 过程中，根据动能定理有22
101
1 2
2F W
F x mv mv -⋅=-安，代入数据2211
0.210.2050.2222F W -⨯=⨯⨯-⨯⨯．，解得 0.175J F W
=-，故C 正确；根据感应电量公式Bx
q L R r R r
∆Φ∆==++，0x =到2x m =过程中，B-x 图象包围的面积0.5 1.5222B x +∆⋅=⨯=，20.4
2C 0.4
q R r ∆Φ⨯===+，，故D 正确 考点：考查了导体切割磁感线运动 【名师点睛】
考查法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、安培力的大小公式、做功表达式、动能定理等的规律的应用与理解，运动过程中金属棒所受的安培力不变，是本题解题的突破口，注意B-x 图象的面积和L 的乘积表示磁通量的变化量． 9、AD 【解题分析】
A ．斜面底端为重力势能零势能面，则
2
011625J 2
E mv ==总
得
05m/s v =
故A 正确；
B ．当p E E =总时，物块运动到最高点由图乙可知此时
m 1m h =
根据功能关系，有
m
cos 125J sin h mg E μθθ
⋅
=∆=总
得物块与斜面间动摩擦因数
316
μ= 故B 错误；
CD ．物块沿斜面上滑的时间
012s sin cos 3
v t g g θμθ==+ 上滑的位移
m 5m sin 3
h s θ== 因为tan μθ<，所以物块最终会沿斜面下滑，下滑的
29
t == 物块在斜面上运动的时间为
1269
t t t ++== 滑到斜面底端时的动能
m k 12cos 375J sin h E E mg μθθ
=-⋅
=总 故C 错误，D 正确。

故选AD 。

10、CD
【解题分析】 ABD ．物块在斜面上运动到O 点时的速度最大，加速度为零，又电场强度为零，所以有
sin -cos 0θμθ=mg mg
所以物块和斜面间的动摩擦因数tan μθ==，由于运动过程中 sin -cos 0θμθ=mg mg
所以物块从P 点运动到Q 点的过程中受到的合外力为电场力，因此最低点Q 与释放点P 关于O 点对称，则有 -=PO OQ U U
根据等量的异种点电荷产生的电场特征可知，P 、Q 两点的场强大小相等，方向相反，故AB 错误，D 正确； C ．根据点电荷的电场特点和电场的叠加原理可知，沿斜面从P 到Q 电场强度先减小后增大，中点O 的电场强度为零。

设物块下滑过程中的加速度为a ，根据牛顿第二定律有，物块下滑的过程中电场力qE 先方向沿斜面向下逐渐减少后沿斜面向上逐渐增加，所以物块的加速度大小先减小后增大，所以P 到O 电荷先做加速度减小的加速运动，O 到Q 电荷做加速度增加的减速运动，故C 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、40.00 3.13 1.25
【解题分析】
(1)[1]根据题意可知，计数点3、4之间的距离为8.0cm ，计数点1、2之间的距离为4.00cm ，计数点5、6之间的距离为12.00cm 。

所以计数点1、6之间的总长度为40.00cm ；
(2)[2]相邻计数点间的时间间隔0.08s T =，根据2x aT ∆=，所以
22345=2x x aT -
得
22=3.125m/s 3.13m/s a ≈
(3)[3]因为
0.28s 3.5T =
故0.28s 时刻即计数点4、5之间的中间时刻，此时刻的瞬时速度等于计数点4、5之间的平均速度 ，45==1.25m/s x v T。

12、12.40 2
258∆md t
mgl 【解题分析】
(1)[1]游标卡尺的主尺读数为12mm ，游标读数为
0.058mm 0.40mm ⨯=
则游标卡尺的最终读数为
120.40mm 12.40mm d =+=
(3)[2]小球B 通过光电门的瞬时速度
B d v t
=∆
A 、
B 转动的半径之比为1：2，A 、B 的角速度相等，根据v r ω=知A 、B 的速度之比为1：2，所以A 的瞬时速度 22B A v d v t
==∆ 系统动能增加量
2
222581122k A B md E mv mv t
∆+=∆= [3]系统重力势能的减小量
2p E mg l mgl mgl ∆=-=
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、43Hg a L
= 【解题分析】
设玻璃管的横截面积为S ，静止时左右两侧的气体压强
12cmHg p p H ==，
体积
12V V LS ==
运动时，设左侧气体的压强为1'p ，右侧气体的压强2'p
由题意知左右两部分气体的体积
112V LS '=，232
V LS '= 对左侧气体由玻意耳定律知
1111p V p V ''=
解得
12cmHg H p '=
对右侧气体由玻意耳定律知
2222p V p V ''=
解得
22cmHg 3
H p '= 对水银柱由牛顿第二定律知
12S p ma p S ''-=
即
223
gHS gHS LSa -=水银水银水银ρρρ 解得
43Hg a L
= 14、（1）02qBR v m =
；（2）4π3m t qB = 【解题分析】
（1）根据洛伦兹力提供向心力有
2
v q υB m r
= 根据几何关系有
R 0=2r
解得
02qBR v m
= （2）磁场的大小变为
4B 后，粒子的轨道半径为2R 0，根据几何关系可以得到，当弦最长时，运动的时间最长，弦为2R 0时最长，圆心角为60°，时间为 02π2604π3603R m t v qB
⨯︒==︒ 15、 (1)引力场强度定义式F E m =
引，推导见解析；(2)h =64976m ；(3)推导见解析. 【解题分析】 (1)引力场强度定义式F E m
=引 2
Mm F G
r = 联立得 2M E G r
=引 (2)根据题意
2
M E G R =引 '2M E G r
=引
'0.02E E E -=引引
引
h r R R =-=
解得
h =64976m
(3)定义式引力势=p E m ϕ引，式中p E 为某位置的引力势能
把某物体从无穷远移动到某点引力做的功
=0-=-p p W E E 引
即
=-p E W 引
则当质量为m 的物体自无穷远处移动到距离地球r 处时，引力做功为W 引 通过计算得
0Mm W G
r
=引＞ 所以 =-p Mm E G
r =-M G r ϕ引。