2024学年河北省五个一名校联盟”物理高三上期中教学质量检测试题含解析

2024学年河北省五个一名校联盟”物理高三上期中教学质量检
测试题
注意事项：
1．答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0．5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在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、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，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、如图所示，放在不计电阻的金属导轨上的导体棒ab, 在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，钢制闭合线圈c将被螺线管吸引( )
A．向右做匀速运动
B．向左做匀速运动
C．向右做减速运动
D．向右做加速运动
2、水平转台上有质量相等的A、B两小物块，两小物块间用沿半径方向的细线相连，两物块始终相对转台静止，其位置如图所示(俯视图)，两小物块与转台间的最大静摩擦力均为0f，则两小物块所受摩擦力A F、B F随转台角速度的平方(2 )的变化关系正确的是
A．B．
C．D．
3、地球赤道上的重力加速度为g，物体在赤道上随地球自转的向心加速度为a，卫星甲、乙、丙在如图所示三个椭圆轨道上绕地球运行，卫星甲和乙的运行轨道在P点相切，以下说法中正确的是
A．如果地球自转的角速度突然变为原来的g a
a
倍，那么赤道上的物体将会“飘”起来
B．卫星甲、乙经过P点时的加速度大小相等
C．卫星甲的周期最小
D．三个卫星在远地点的速度可能大于第一宇宙速度
4、如图所示，物体m与斜面体M一起静止在水平面上。

若将斜面的倾角θ稍微增大一些，且物体m仍静止在斜面上，则
A．斜面体对物体的支持力不变
B．斜面体对物体的摩擦力变大
C．水平面与斜面体间的摩擦力变大
D．水平面与斜面体间的摩擦力变小
5、如图所示，某中学新校区装修时，工人用质量为m的磨石对斜壁进行打磨，当对磨石施加方向竖直向上、大小为F的推力时，磨石恰好沿斜壁向上匀速运动，已知磨石与斜壁之间的动摩擦因数为μ，则磨石受到的摩擦力大小为
A．μ(F - mg)co sθB．(F - mg)s inθ
C．(F - mg)co sθD．μ(F - mg)
6、如图所示，光滑水平面上停着一辆小车，小车的固定支架左端用不计质量的细线系一个小铁球。

开始将小铁球提起到图示位置，然后无初速释放，之后不会与车上的支架碰撞。

在小铁球来回摆动的过程中，下列说法中正确的是()
A．小球摆到最低点时，小车的速度最大
B．小车和小球系统动量守恒
C．小球摆到右方最高点时刻，小车有向右的速度
D．小球向右摆动过程小车一直向左加速运动
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，质量为m的物体（可视为质点）以某一速度从A点冲上倾角为30°的
固定斜面，其运动的加速度为3
4
g，此物体在斜面上上升的最大高度为h，则在这个过
程中物体（）
A．重力势能增加了3
4
mgh B．重力势能增加了mgh
C．动能损失了mgh D．机械能损失了1
2 mgh
8、如图所示，一段绳子跨过距地面高度为H的两个定滑轮，一端连接小车P,另一端连接物块Q．小车最初在左边滑轮的下方A点，以速度v从A点匀速向左运动，运动了距离H到达B点．下列说法正确的有
A．物块匀加速上升
B．物块在上升过程中处于超重状态
C ．车过B 点时，物块的速度为2v
D ．车过B 点时，左边绳子绕定滑轮转动的的角速度为2v H
9、轨道平面与赤道平面夹角为90°的人造地球卫星被称为极地轨道卫星，它运行时能到达南北极区的上空，需要在全球范围内进行观测和应用的气象卫星、导航卫星等都采用这种轨道如图，若某颗极地轨道卫星从北纬45°的正上方按图示方向首次运行到南纬45°的正上方用时45分钟，则（ ）
A ．该卫星运行速度一定小于7.9km/s
B ．该卫星轨道半径与同步卫星轨道半径之比为1：4
C ．该卫星加速度与同步卫星加速度之比为2：1
D ．该卫星的机械能一定小于同步卫星的机械能
10、如图所示，半圆形框架竖直放置在粗糙的水平地面上，光滑的小球P 在水平外力F 的作用下处于静止状态，P 与圆心O 的连线与水平面的夹角为θ。

现将力F 在竖直面内沿顺时针方向缓慢地转过90°，框架与小球始终保持静止状态。

在此过程中下列说法正确的是( )
A ．框架对小球的支持力先减小后增大
B ．拉力F 的最小值为mgsinθ
C ．地面对框架的摩擦力减小
D ．框架对地面的压力始终减小
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）为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，甲、乙同学设计了如图所示的实验装置。

其中M 为带滑轮的小车的质量，m 为砂和砂桶的质量，m 0为滑轮的质量。

力传感器可测出轻绳中的拉力大小。

(1)实验时，一定要进行的操作是________。

A．用天平测出砂和砂桶的质量
B．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力
C．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数
D．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M
(2)甲同学以力传感器的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出a-F图象是一条直线，图线的斜率为k，则小车的质量为______。

A．1
k
B．
2
k
C．
1
-m
k
D．
2
-m
k
(3)乙同学根据测量数据做出如右图所示的a-F图线，该同学做实验时存在的问题是
_________。

12．（12分）在用单摆的小角度振动测量当地的重力加速度的实验中，以下说法中正确的是（______）
A．测量周期时，应该从摆球到达最低点开始计时，并记录3050
-次全振动时间，这样做的目的是减小测量的偶然误差
B．若测出的重力加速度比当地实际重力加速度大，有可能是误将30次全振动记为31次全振动了
C．某同学测量了多组周期随摆长变化的数据后，利用画2
T l-图象法得到了当地重力加速度的值，发现图线不过坐标原点，则他通过图象得到的重力加速度值有可能是比较准确的
D．若宇航员在火星上测量，但手边没有规则的小球，只有一些小石头子，其他器材都
有，因不能准确测量摆长，他测出的重力加速度一定偏小或偏大
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、在水平地面上固定一对与水平面倾角为α的光滑平行导电轨道,轨道间的距离为1.两轨道底端的连线与轨道垂直,顶端接有电源(未画出)。

将一根质量为m 的直导体棒ab 放在两轨道上，且两轨道垂直。

通过导体棒的恒定电流大小为I.若重力加速度为g,在轨道所在空间加一竖直向上的匀强磁场,使导体棒在轨道上保持静止,求:
(1)请判断通过导体棒的恒定电流的方向；
(2)磁场对导体棒的安培力的大小；
(3)如果改变导轨所在空间的磁场方向,试确定使导体棒在轨道上保持静止的匀强磁场磁感应强度B 的最小值的大小和方向。

14．（16分）如图，一竖直放置的气缸上端开口，气缸壁内有卡口a 和b ，a 、b 间距为h ，a 距缸底的高度为H ；活塞只能在a 、b 间移动，其下方密封有一定质量的理想气体．已知活塞质量为m ，面积为S ，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计他们之间的摩擦．开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p 1，温度均为T 1．现用电热丝缓慢加热气缸中的气体，直至活塞刚好到达b 处．求此时气缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功．重力加速度大小为g ．
15．（12分）质量为2M kg =的小车静止于光滑水平面上，小车的上表面由光滑的1/4圆弧和光滑平面组成，弧半径为0.3R m =，车的右端固定有一不计质量的弹簧，如图所示。

现有一质量为1m kg =的滑块从圆弧最高处无初速下滑，与弹簧相接触(不栓接
)并压缩弹簧。

重力加速度210/g m s =求：
()1弹簧具有的最大的弹性势能pm E ；
()2当滑块与弹簧分离时小车的速度。

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】
钢制闭合线圈 c 被螺线管吸引，根据楞次定律可知通过闭合线圈c 的磁场在减弱，即螺线管中的磁场在减弱，导体棒切割磁感线产生的电流在螺旋管中产生磁场，所以导体棒切割磁感线产生的电流在减小，电动势也在减小，根据E BLv =，可知导体棒应该减速运动
A ． 向右做匀速运动，与分析不符，故A 错误；
B ．向左做匀速运动，与分析不符，故B 错误；
C ． 向右做减速运动，与分析相符，故C 正确
D ． 向右做加速运动，与分析不符，故D 错误；
2、B
【解题分析】
当转台的角速度比较小时，A 、B 物块做圆周运动的向心力由静摩擦力提供，随着角速
度增大，由2n F m r ω=知向心力增大，由于B 物块的转动半径大于A 物块的转动半径，
B 物块的静摩擦力先达到最大静摩擦力，角速度再增大，则细线上出现张力，角速度继续增大，A 物块受的静摩擦力也将达最大，这时A 物块开始滑动．
【题目详解】
当转台的角速度比较小时，A 、B 物块做圆周运动的向心力由静摩擦力提供，随着角速
度增大，由2n F m r ω=知向心力增大，此时A 、B 的摩擦力与2ω成正比．由于B 物块
的转动半径大于A 物块的转动半径，B 物块的静摩擦力先达到最大静摩擦力，此后绳子出现张力，B 的摩擦力不变，而A 的摩擦力继续增大，但不与2ω成正比了，故A 错误，B 正确；刚开始转动时，由于加速度较小，AB 物块做圆周运动的向心力由静摩擦力提供，绳子没有张力，当B 物块的静摩擦力达到最大静摩擦力后，绳子出现张力，直到A 开始滑动前，B 所受的静摩擦力一直为最大值，故CD 错误．故选B ．
【题目点拨】
本题的关键是抓住临界状态，隔离物体，正确受力分析，根据牛顿第二定律求解． 3、B
【解题分析】
使地球上的物体“飘”起来即物体处于完全失重状态，即此时物体所受地球的重力完全提供物体随地球自转时的向心力，则有：2Mm G mg ma R -=，当物体飘起来的时候，万有引力完全提供向心力，则此时物体的向心加速度为a ′：2Mm ma G mg ma R
==+'，即此时的向心加速度a ′＝g ＋a ，由a ＝rω2，则ω2为原来的g a a
+倍，故A 错误；根据2Mm G ma r =，解得：2M a G r =可知，卫星在同一位置其加速度相同，故B 正确；根据开普勒第三定律：33122212
R R T T =可知，椭圆半长轴越小，卫星的周期越小，卫星丙的半长轴最短，所以周期最小，故C 错误；根据2
2Mm v G m r r
=，解得：GM v r =，当卫星下近地面飞行时速度最大即第一宇宙速度：GM v R
=，所以卫星在远地点的速度要小于第一宇宙速度，故D 错误．所以B 正确，ACD 错误．
4、B
【解题分析】
A 、物体m 静止不动，受力平衡．可对物体受力分析，正交分解重力G 得：
斜面体对物体的支持力N=mgcos
斜面体对物体的摩擦力f=mgsin
比较可知稍微增大一些，N 变小，f 变大，故A 错误、B 正确．
C 、对于水平面对斜面的力，最好采用整体法，对m 和M 整体进行受力分析：
整体受重力和水平面的支持力，因为整体处于静止也就是平衡状态，所以地面对斜面体的摩擦力始终为零，水平面对斜面体间的支持力不变．故C错误、D错误．
故选：B．
5、C
【解题分析】
磨石受重力、推力、斜壁的弹力及摩擦力而处于平衡状态，由图可知，F一定大于重力；
先将重力及向上的推力合力后，将二者的合力向垂直于斜面方向及沿斜面方向分解可得：在沿斜面方向有：
f=（F-mg）cosθ；
在垂直斜面方向上有：
F N=（F-mg）sinθ
则
f=（F-mg）cosθ=μ（F-mg）sinθ
A．μ(F - mg)co sθ，与结论不相符，故A错误；
B．(F - mg)s inθ，与结论不相符，故B错误；
C．(F - mg)co sθ，与结论相符，故C正确；
D．μ(F - mg) ，与结论不相符，故D错误。

故选C。

6、A
【解题分析】
由于水平面光滑，球、车系统水平方向动量守恒，但竖直方向动量不守恒，系统机械能守恒，小球摆过程中机械能不守恒。

【题目详解】
小车与小球组成的系统在水平方向动量守恒，小球在最低点，小球的水平速度最大，小车速度最大，小球从图示位置下摆到最低点，小车受力向左加速运动，当小球到最低点时，小车速度最大。

当小球从最低点向右边运动时，小车向左减速，当小球运动到与左边图示位置相对称的位置时，小车静止。

故小球向右摆动过程小车先向左加速运动，后
向左减速运动，故A 正确，CD 错误；小车与小球组成的系统在水平方向动量守恒，在竖直方向动量不守恒，系统整体动量不守恒，故B 错误。

所以A 正确，BCD 错误。

【题目点拨】
本题主要考查了动量守恒、机械能守恒条件的判断，要求同学们能正确分析小球和小车的运动情况，知道水平方向的动量守恒定律。

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、BD
【解题分析】
物体在斜面上上升的最大高度为h ，物体克服重力做功为mgh ，则重力势能增加了mgh ．根据动能定理求解动能的损失．根据动能和重力势能的变化，确定机械能的变化．
【题目详解】
A 、
B 由题，物体在斜面上上升的最大高度为h ，物体克服重力做功为mgh ，则重力势能增加了mgh ．故A 错误，B 正确；
C 、根据动能定理得：△E k =﹣ma
sin 30h ︒ =﹣m 34g •2h=32mgh -，则物体的动能损失了32
mgh ．故C 错误； D 、由上知道，重力势能增加了mgh ，物体的动能损失
32mgh ，则机械能损失了12
mgh ．故D 正确． 【题目点拨】
本题考查对常见的功能关系的理解和应用能力．重力势能的变化与重力做功有关，动能的变化取决于合力做功，而机械能的变化可由动能的变化与重力势能的变化来确定． 8、BD
【解题分析】
将小车的运动分解为沿绳子方向的运动，以及垂直绳子方向运动即绕滑轮的转动，根据沿绳子方向的运动速度和平行四边形定则求解物体的速度，再结合相应的公式求解．
【题目详解】
A.将小车的运动分解为沿绳子方向的运动以及垂直绳子方向的运动，如图：
设此时绳子与水平方向增加的夹角为θ，则：tanθ＝H/H ＝1，所以：θ＝45°；由三角函数可解得：当物体运动到绳与水平方向夹角为θ时物体的速度为v ，则vcosθ＝v′，可知物体的运动不是匀加运动．故A 错误；
B.由于vcosθ＝v′，随θ的减小，v′增大，所以物体向上做加速运动；加速度的方向向上，所以物体处于超重状态．故B 正确；
C.当物体运动到B 点，绳与水平方向夹角θ＝45°时物体的速度为v ，则vcos45°＝v′，则v′＝22
v ，故C 正确； D.物体运动到绳与水平方向夹角α＝45°2H ，由图可知垂直
于绳子方向的分速度为：v ⊥＝vsin45°＝22
v ，所以左边绳子绕定滑轮转动的角速度为： 22v H
H ＝ω⊥=．故D 正确； 故选BCD ．
【题目点拨】
本题关键是正确地找出物体的合运动与分运动，然后根据运动分解的平行四边形定则，得到物体速度的大小．
9、AB
【解题分析】
根据题意求出卫星的周期，卫星绕地球做圆周运动万有引力提供向心力，应用万有引力公式与牛顿第二定律求出线速度、轨道半径、加速度，然后分析答题。

【题目详解】
A ．由题意可知卫星的周期：
36045min 180min 3h 90T ︒=⨯==︒
由于卫星的轨道半径大于地球半径，卫星的线速度小于第一宇宙速度，即卫星的线速度小于7.9km/h ，故A 正确；
B ．万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得： 222()Mm G m r r T π= 解得：
2324GMT r π
= 该卫星轨道半径与同步卫星轨道半径之比：
223331()()244
r
T r T ===同步同步 故B 正确；
C ．万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：
2Mm G ma r
= 解得： 2GM a r =
该卫星加速度与同步卫星加速度之比：
222416()11
r a
a r ===同步同步 故C 错误；
D ．由于不知该卫星与同步卫星的质量关系，无法比较其机械能大小，故D 错误； 故选AB 。

10、CD
【解题分析】
以小球为研究对象，分析受力情况，作出受力示意力图，根据平衡条件分析小球受力变化情况．再以整体为研究对象，分析框架的受力情况．
【题目详解】
AB. 以小球为研究对象，分析受力情况，作出受力示意力图，如图所示。

根据几何关系可知，将F 顺时针转动至竖直向上之前，支持力N 逐渐减小，F 先减小后增大，当F 的方向沿圆的切线方向向上时，F 最小，此时：F=mgcosθ.故A 错误，B 错
误；
C. 以框架与小球组成的整体为研究对象，整体受到重力、地面的支持力、地面的摩擦力以及力F 的作用；由图可知，F 在顺时针方向转动的过程中，F 沿水平方向的分力逐渐减小，所以地面对框架的摩擦力逐渐减小。

故C 正确；
D. 以框架与小球组成的整体为研究对象，整体受到重力、地面的支持力、地面的摩擦力以及力F 的作用；由图可知，F 在顺时针方向转动的过程中，F 沿竖直方向的分力逐渐增大，所以地面对框架的支持力逐渐减小，根据牛顿第三定律可知，框架对地面的压力也逐渐减小。

故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、 BC D 未平衡摩擦力或平衡不够
【解题分析】（1）本题拉力可以由弹簧测力计测出，不需要用天平测出砂和砂桶的质量，也就不需要使小桶（包括砂）的质量远小于车的总质量，故A 、D 错误；实验时需将长木板右端垫高，以平衡摩擦力，故B 正确；实验时，小车应靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，需记录传感器的示数，故C 正确。

所以BC 正确，AD 错误。

（2）由牛顿第二定律得：2F =ma ，则2F a m =
，a-F 图象的斜率： 2k m =，则小车的质量002'm m m m k
=-=-，故D 正确。

（3）当F 不等于零，加速度a 仍然为零，可知实验中没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够。

12、ABC
【解题分析】A ．依据实验原理多次测量，减少误差，故A 正确；
B ．依据单摆公式，周期2T =，解得224πL g T =，若g 变大，则T 减少，而周期t T n
=，故B 正确； C ．不过原点则L 的长度可能不准确，但不影响g 的大小，故C 正确；
D ．不一定测量偏大或偏小，可能做竖直上抛，故D 错误；
故选ABC 。

【题目点拨】实验注意事项、作图象、求重力加速度，知道实验注意事项、掌握描点法作图的方法。

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） （2） （3） ，垂直轨道平面斜向上
【解题分析】
导体棒受到重力、轨道的支持力和磁场对导体棒的安培力，安培力方向由左手定则判断，根据共点力平衡条件求解磁场对导体棒的安培力的大小, 要使磁感应强度最小，则要求安培力最小，当安培力方向平行斜面向上时，安培力最小，由平衡条件和F=BIL 公式求解磁感应强度B 的最小值。

【题目详解】
(1) 导体棒受到重力、轨道的支持力和磁场对导体棒的安培力，由左手定则判断可知，安培力方向水平向右，所以通过导体棒的恒定电流的方向；
(2) 根据共点力平衡条件可知，磁场对导体棒的安培力的大小
；
(3) 要使磁感应强度最小，则要求安培力最小。

根据受力情况可知，最小安培力
方向平行于轨道斜向上。

所以最小磁感应强度
根据左手定则可判断出，此时的磁感应强度的方向为垂直轨道平面斜向上。

14、0011h mg T H p S ⎛⎫⎛⎫++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝
⎭；()0p S mg h +； 【解题分析】
开始时活塞位于a 处，加热后，汽缸中的气体先等容升温过程，直至活塞开始运动．设此时汽缸中气体的温度为T 1，压强为p 1，根据查理定律有:
0101
p p T T = ① 根据力的平衡条件有:
10p S p S mg =+ ②
联立①②式可得:
1001mg T T p S ⎛⎫=+ ⎪⎝
⎭ ③ 此后，汽缸中的气体经历等压过程，直至活塞刚好到达b 处，设此时汽缸中气体的温度为T 2；活塞位于a 处和b 处时气体的体积分别为V 1和V 2．根据盖—吕萨克定律有:
1212
V V T T = ④ 式中V 1=SH ⑤，V 2=S （H +h ）⑥
联立③④⑤⑥式解得:
20011h mg T T H p S ⎛⎫⎛⎫=++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝
⎭ ⑦ 从开始加热到活塞到达b 处的过程中，汽缸中的气体对外做的功为:
()0W p S mg h =+⑧
15、()1 3J ；()21
?/m s 【解题分析】
由于系统无摩擦力，根据机械能守恒求解。

分离时，根据水平方向动量守恒列出等式，根据系统机械能守恒列出等式求解。

【题目详解】
()1小车与滑块组成的系统在水平方向所受合外力为零，系统在水平方向动量守恒，小车与滑块速度相等时弹簧弹性势能最大，由于系统初动量为零，由动量守恒定律可知，此时系统动量为零，速度为零，由于没有摩擦力，系统机械能守恒，由机械能守恒定律
得：
1100.33pm E mgR J ==⨯⨯= ()2小车与滑块组成的系统在水平方向动量守恒，以向右为正方向，
在水平方向，由动量守恒定律得：120M m υυ-= 由机械能守恒定律得：22121122
mgR Mv mv =+ 联立并代入数据解得：11/v m s =
【题目点拨】
本题考查了动量守恒定律的应用，分析清楚物体运动过程是解题的前提，解决该题关键要分析物体的运动过程，结合动量守恒定律和能量守恒定律进行求解。