湖南省邵阳市洞口一中、隆回一中、武冈二中2024年物理高三第一学期期末达标检测模拟试题含解析

湖南省邵阳市洞口一中、隆回一中、武冈二中2024年物理高三第一学期期末达标检测模
拟试题
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、在光滑的水平桌面上有两个质量均为m 的小球，由长度为2l 的拉紧细线相连．以一恒力作用于细线中点，恒力的大小为F ，方向平行于桌面．两球开始运动时，细线与恒力方向垂直．在两球碰撞前瞬间，两球的速度在垂直于恒力方向的分量为 （ ） A ．
2Fl
m
B ．
Fl m
C ．2
Fl m
D ．
2Fl
m
2、一同学研究箱子的运动，让一质量为1kg m =的箱子在水平恒力F 的推动下沿光滑水平面做直线运动，箱子运动的
x
t t
-图线如图所示，t 是从某时刻开始计时箱子运动的时间，x 为箱子在时间t 内的位移，由此可知（ ）
A ．箱子受到的恒力大小为0.5N F =
B ．0~10s 内箱子的动量变化量为5kg m/s ⋅
C ．5s 时箱子的速度大小为5.5m/s
D ．0~5s 内箱子的位移为27.5m
3、某同学设计了如图所示的电路来研究光电效应现象，结点Q 位于滑动变阻器的中点，初始状态时，滑动触头P 也恰好位于滑动变阻器的中点．实验过程中，当该同学用绿光照射光电管时，灵敏电流计有示数，下列说法正确的是
A．若换用紫光照射光电管，则电流计的示数一定增大
B．若增大绿光的光照强度，则电流计的示数一定增大
C．若将滑动触头P向右滑动，则电流计的示数一定不断增大
D．若将滑动触头P向左滑动，则电流计的示数一定能减小为0
4、吊兰是常养的植物盆栽之一，如图所示是悬挂的吊兰盆栽，四条等长的轻绳与竖直方向夹角均为30°，花盆总质量为2kg，取g=10m/s2，则每根轻绳的弹力大小为（）
A．5N B．103
N
3
C．10N D．20N
5、某同学用单摆测当地的重力加速度．他测出了摆线长度L和摆动周期T，如图(a)所示．通过改变悬线长度L，测出对应的摆动周期T，获得多组T与L，再以T2为纵轴、L为横轴画出函数关系图像如图(b)所示．由此种方法得到的重力加速度值与测实际摆长得到的重力加速度值相比会（）
A．偏大B．偏小C．一样D．都有可能
6、2019年1月3日，嫦娥四号成功登陆月球背面，全人类首次实现月球背面软着陆。

嫦娥四号登陆月球前，在环月轨道上做匀速圆周运动，其与月球中心连线在单位时间内扫过的面积为S，已知月球的质量为M，引力常量为G，不考虑月球的自转，则环月轨道的半径大小为( )
A．
2
4S
GM
B．
2
3S
GM
C．
2
2S
GM
D．
2
S
GM
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、如图所示是一个半径为R 的竖直圆形磁场区域，磁感应强度大小为B，磁感应强度方向垂直纸面向内．有一个粒子源在圆上的A 点不停地发射出速率相同的带正电的粒子，带电粒子的质量均为m，运动的半径为r，在磁场中的轨迹所对应的圆心角为 ．下列说法正确的是
A．若r=2R，则粒子在磁场中运动的最长时间为
6m qB
π
B．若r=2R，粒子沿着与半径方向成45°角斜向下射入磁场，则有
221
tan
27
α+
=成立
C．若r=R，粒子沿着磁场的半径方向射入，则粒子在磁场中的运动时间为
3m
qB
π
D．若r=R，粒子沿着与半径方向成60°角斜向下射入磁场，则圆心角α为150°
8、如图所示。

竖直光滑杆固定不动，两根完全相同的轻质弹簧套在杆上，弹簧下端固定。

形状相同的两物块A、B分别置于两弹簧上端但不会拴接，A的质量大于B的质量。

现用外力作用在物体上，使两端弹簧具有相同的压缩量。

撤去外力后，两物块由静止向上运动并离开弹簧。

从撤去外力到物块速度第一次减为零的过程中。

弹簧始终在弹性限度之内，以地面为零势能面。

下列说法正确的是（）
A．上升过程中两物块机械能均守恒
B．A上升的最大高度小于B上升的最大高度
C．A物体的最大速度大于B物体的最大速度
D．A物体的最大加速度小于B物体的最大加速度
9、下列说法正确的是（）
A．只要知道气体的摩尔体积和阿伏伽德罗常数，就可以算出气体分子的体积
B．第二类永动机不能制成是因为它违反了能量守恒定律
C．一定质量的理想气体经历缓慢的绝热膨胀过程，气体的内能减小
D．1kg的0℃的冰比1kg的0℃的水的内能小些
E.干湿泡温度计的干泡与湿泡的示数差越大，相对湿度越小
10、如图，夹角为120°的两块薄铝板OM、ON将纸面所在平面分为Ⅰ、Ⅱ两个区域，两区域内有垂直纸面向里的匀
强磁场，磁感应强度分别为B 1、B 2。

在OM 板上表面处有一带电粒子垂直OM 方向射入磁场B 1中，粒子恰好以O 为圆心做圆周运动回到出发点。

设粒子在两区域中运动的速率分别为v 1、v 2，运动时间分别为t 1、t 2；假设带电粒子穿过薄铝板过程中电荷量不变，动能损失一半，不计粒子重力，则下列说法中正确的是（ ）
A ．粒子带负电
B ．12v :v 2:1=
C ．12:2:1B B =
D ．12:1:2t t =
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）如图所示为弹簧弹射装置，在内壁光滑、水平固定的金属管中放有轻弹簧，在其两端各放置一个金属小球1和2（两球直径略小于管内径且与弹簧不固连），压缩弹簧并锁定．现解除锁定，则两个小球同时沿同一直线向相反方向弹射．按下述步骤进行实验：
①用天平测出两球质量分别为m 1、m 2； ②用刻度尺测出两管口离地面的高度均为h ；
③解除弹簧锁定弹出两球，记录两球在水平地面上的落点P 、Q ． 回答下列问题：
（1）要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能，还需测量的物理量有______．（已知重力加速度g ） A ．弹簧的压缩量Δx
B ．两球落点P 、Q 到对应管口M 、N 的水平距离x 1、x 2
C ．小球直径d
D ．两球从管口弹出到落地的时间t 1、t 2
（2）根据测量结果，可得弹性势能的表达式为E P =_______________．
（3）由上述测得的物理量来表示，如果满足关系式_______________，那么说明弹射过程中两小球组成的系统动量守恒．
12．（12分）某同学利用拉力传感器来验证力的平行四边形定则，实验装置如图甲所示．在贴有白纸的竖直板上，有一水平细杆MN，细杆上安装有两个可沿细杆移动的拉力传感器A、B，传感器与计算机相连接．两条不可伸长的轻质细线AC、BC(AC>BC)的一端结于C点，另一端分别与传感器A、B相连。

结点C下用轻细线悬挂重力为G的钩码D。

实验时，先将拉力传感器A、B靠在一起，然后不断缓慢增大两个传感器A、B间的距离d，传感器将记录的AC、BC 绳的张力数据传输给计算机进行处理，得到如图乙所示张力F随距离d的变化图线。

AB间的距离每增加0.2 m，就在竖直板的白纸上记录一次A、B、C点的位置．则在本次实验中，所用钩码的重力G＝________ N；当AB间距离为1.00 m时，AC绳的张力大小F A＝________ N；实验中记录A、B、C点位置的目的是________________。

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）人们对电场的认识是不断丰富的，麦克斯韦经典电磁场理论指出，除静止电荷产生的静电场外，变化的磁场还会产生感生电场。

静电场和感生电场既有相似之处，又有区别。

电子质量为m，电荷量为e。

请分析以下问题。

(1)如图1所示，在金属丝和金属板之间加以电压U，金属丝和金属板之间会产生静电场，金属丝发射出的电子在静电场中加速后，从金属板的小孔穿出。

忽略电子刚刚离开金属丝时的速度，求电子穿出金属板时的速度大小v；
、为电磁铁的两个(2)电子感应加速器是利用感生电场加速电子的装置，其基本原理如图2所示。

上图为侧视图，S N
磁极，磁极之间有一环形真空室，下图为真空室的俯视图。

电磁铁线圈中电流发生变化时，产生的感生电场可以使电子在真空室中加速运动。

a.如果电子做半径不变的变加速圆周运动。

已知电子运动轨迹半径为R，电子轨迹所在处的感生电场的场强大小恒为E，方向沿轨迹切线方向。

求初速为0的电子经时间t获得的动能k E及此时电子所在位置的磁感应强度大小B；
b.在静电场中，由于静电力做的功与电荷运动的路径无关，电荷在静电场中具有电势能，电场中某点的电荷的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势。

试分析说明对加速电子的感生电场是否可以引入电势概念。

14．（16分）如图（a），一水平面内固定有两根平行的长直金属导轨，导轨间距为L；两根相同的导体棒M、N置于导轨上并与导轨垂直，长度均为L；棒与导轨间的动摩擦因数为µ（最大静摩擦力等于滑动摩擦力）；整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。

从t＝0时开始，对导体棒M施加一平行于导轨的外力F，F随时间变化的规律如图（b）所示。

已知在t0时刻导体棒M的加速度大小为µg时，导体棒N开始运动。

运动过程中两棒均与导轨接触良好，重力加速度大小为g，两棒的质量均为m，电阻均为R，导轨的电阻不计。

求：
(1)t0时刻导体棒M的速度v M；
(2)0~t0时间内外力F的冲量大小；
(3)0~t0时间内导体棒M与导轨因摩擦产生的内能。

15．（12分）如图所示，两竖直极板之间存在匀强电场，两极板之间的电势差为U，左侧电势高、右侧电势低，两极板间的距离为d。

一不计重力质量为m、电荷量为q的带正电粒子P从靠近左极板的位置由静止释放，带电粒子经过加速后从右侧极板间的狭缝进入正方形匀强磁场区域ABCD。

匀强磁场ABCD区域的AC连线竖直，BD连线水平，正方形ABCD的边长为L。

(1)如果带电粒子从A点离开磁场，则匀强磁场的磁感应强度为多少？
(2)如果带电粒子从AB边离开，且离开磁场时，速度方向与AB边垂直，则匀强磁场的磁感应强度为多少？粒子离开
磁场的位置到B 点的距离为多少？
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】
以两球开始运动时细线中点为坐标原点，恒力F 方向为x 轴正方向建立直角坐标系如图1，设开始到两球碰撞瞬间任一小球沿x 方向的位移为s ，根据对称性，在碰撞前瞬间两球的v x 、v y 、v 大小均相等，对其中任一小球，在x 方向做初速度为零的匀加速直线运动有：2x F v t m ＝
；21 22F S t m
⋅＝；222
x y v v v ＝+ ；细线不计质量，F 对细线所做的功等于细线对物体所做的功，故对整体全过程由动能定理有：F （s+l ）=2×1
2
mv 2 ；由以上各式解得：x FS
v m =y Fl v m
=故选B ． 2、D 【解题分析】
A ．将匀变速直线运动位移公式
201
2
x v t at =+
两边同除以t 可得
012
x v at t =+ 对比x
t t -图线可知，箱子的初速度
03m/s v =
图线斜率为
21
0.5m/s 2
a = 箱子运动的加速度
21m/s a =
由牛顿第二定律，恒力
1N F ma ==
故A 错误； B ．箱子的初动量为
003kg m/s p mv ==⋅
10s 时箱子的速度大小
0113m/s v v at =+=
0~10s 内箱子的动量变化量
010kg m/s p mv mv ∆=-=⋅
故B 错误；
C ．5s 时箱子的速度大小为
5028m/s v v at =+=
故C 错误；
D ．0~5s 内箱子的位移为
2202211
35m 15m 27.5m 22
x v t at =+=⨯+⨯⨯=
故D 正确。

故选D 。

3、B 【解题分析】
用绿光照射光电管时，灵敏电流计有示数，说明绿光的频率大于该光电管的极限频率，若换用紫光照射，则一定可产生光电效应，但光电流大小与光强有关，所以光电流大小变化情况不能确定，选项A 错误；增大绿光的光照强度，则单位时间内从阴极逸出的光电子的数量一定增多，光电流变大，电流计的示数一定变大，选项B 正确；此时加在光电管两端的电压为零，若将滑动触头P 向右移动，加在光电管两端的电压为正向电压，则在电场力的作用下，到达阳极的光电子数会增多，而达到饱和光电流后，光电流的大小不会随着正向电压的增大而增大，选项C 错误；若将滑动触头P 向左滑动，加在光电管两端的电压为反向电压，则在电场力作用下，到达阳极的光电子数会减小，电流计的示数
不断减小，若最大反向电压小于遏止电压，则电流计的示数不能减为零，选项D 错误；故选B. 【题目点拨】
发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，根据光电效应的条件判断能否发生光电效应，从而判断是否有光电流；知道饱和光电流是由光强决定的． 4、B 【解题分析】
根据对称性可知，每根绳的拉力大小相等，设每根绳的拉力大小为F 。

在竖直方向由平衡条件得： 4F cos30°=G 解得：
F N 。

A ．5N ，与结论不相符，选项A 错误；
B ．
N 3
，与结论相符，选项B 正确； C ．10N ，与结论不相符，选项C 错误； D ．20N ，与结论不相符，选项D 错误； 5、C 【解题分析】
根据单摆的周期公式：2T =得：22244T L r g g ππ=+，T 2与L 图象的斜率24k g π=，横轴截距等于球的半径r ．
故2
4g k
π= 根据以上推导，如果L 是实际摆长，图线将通过原点，而斜率仍不变，重力加速度不变，故对g 的计算没有影响，一样，故ABD 错误，C 正确． 故选C ． 6、A 【解题分析】
根据万有引力提供向心力
2224GMm r
m r T
π＝ 解得该人造卫星做圆周运动的周期为
2T = 人造卫星绕地球做匀速圆周运动的圆的面积为为πr 2，所以人造卫星与地心连线在单位时间内所扫过的面积为
2S =
解得环月轨道的半径大小为：
2
4S r GM
＝ A. 24S GM ，与结论相符，选项A 正确；
B. 23S GM ，与结论不相符，选项B 错误；
C. 22S GM ，与结论不相符，选项C 错误；
D. 2
S GM
，与结论不相符，选项D 错误。

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】
若r=2R ，粒子在磁场中时间最长时，磁场区域的直径是轨迹的一条弦，作出轨迹如图，因为r=2R ，圆心角θ=60°，粒子在磁场中运动的最长时间
601236063max m m
t T qB qB
ππ︒⋅︒＝
＝＝ ，故A 错误．
若r=2R ，粒子沿着与半径方向成45°角斜向下射入磁场，根据几何关系，有
2222122222222
R tan r R R R α+--＝＝＝，故B 正确．若r=R ，粒子沿着磁场的半径方向射入，粒子运动轨迹如图所示，圆心角90°，粒子在磁场中运动的时间9012 36042m m t T qB qB
ππ︒⋅︒＝＝＝ ，故C 错误．若r=R ，粒子沿着与半径方向成60°角斜向下射入磁场，轨迹如图所示，图中轨迹圆心与磁场圆心以及入射点和出射点构成菱形，圆心角150°，故D 正确．故选BD.
8、BD
【解题分析】
A ．上升过程中在弹簧恢复原长前，弹簧弹力一直对物块做正功，物块机械能增加，A 错误；
B ．物块从撤去外力到第一次速度减为0，根据能量守恒定律
p mgh E =弹
解得
p E h mg =弹
弹簧压缩量相同，所以对于两物块弹簧释放的弹性势能p E 弹相同，因为A B m m >，所以两小球上升的最大高度关系为 A B h h <
B 正确；
C ．物块速度最大时，加速度为0，假设初始状态弹簧的压缩量为0x ，达到最大速度前，合力满足
00()F k x x mg kx kx mg =--=-+-
x 为物块向上运动的位移，因为A B m m >，所以F x -图像为
F x -图线与位移轴围成的面积为合外力做功，物块从静止开始运动，根据动能定理可知合力为0时，B 物块动能大，根据动能表达式2k 12
E mv =可知A 物体的最大速度小于B 物体的最大速度，C 错误； D ．撤去外力瞬间，物块的加速度最大，根据牛顿第二定律可知
F mg ma -=弹
解得
F a g m =-弹
因为A B m m >，所以
A B a a <
D 正确。

故选BD 。

9、CDE
【解题分析】
A ．摩尔体积除以阿伏伽德罗常数算出的是气体分子占据的空间，气体分子间的空隙很大，所以气体分子占据的空间不等于气体分子的体积，故A 错误；
B ．第二类永动机不能制成是因为它违反了热力学第二定律，即自发的热现象具有方向性，故B 错误；
C ．因气体绝热膨胀，故气体对外做功，没有热交换，由热力学第一定律可知，气体内能减小，故C 正确；
D ．1kg 的0C ︒的冰熔化成1kg 的0C ︒的水的内能时，要吸收热量，则知1kg 的0C ︒的冰比1kg 的0C ︒的水的内能小些，故D 正确；
E ．干湿泡湿度计的湿泡温度计与干泡温度计的示数差距越大，说明湿泡的蒸发非常快，空气的相对湿度越小，故E 正确。

故选CDE 。

10、AC
【解题分析】
A ．根据左手定则可判定粒子带负电，故A 正确；
B ．由题意知211222122112
k k mv E E mv ==
，故12v v ：，故B 错误； C ．根据洛伦兹力提供向心力2
v qvB m r
=得：mv B qr =，由题意知r 1＝r 2
，故1212B B v v =：：，故C 正确； D ．由粒子在磁场中的周期公式2m T qB
π=
知，粒子在磁场中的周期相同，运动时间之比等于圆周角之比，即t 1：t 2＝120°：240°＝1：2，故D 错误。

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、（1）B （2）221122()4g m x m x h + （3）m 1x 1=m 2x 2 【解题分析】
（1）由题意可知，弹簧的弹性势能转化为小球的动能，则由E P =12
mv 2即可求得弹性势能；故应测量小球的质量m 以及通过光电门的速度v ，为了测量小球的速度，在做平抛动的水平位移，压缩量以及时间和小球的直径均不需要测量；故B 正确，ACD 错误．故选B ；
（2）由（1）可知，E P =12m 1v 12+12
m 2v 22 由h =12gt 2可得：平抛运动的时间t
= 根据水平方向上的匀速直线运动规律可知：
v 1=1 x
t ；v 2=2 x t
即E P =12m 1v 12+12
m 2v 22=221122 44m gx m gx h h + （3）根据动量守恒定律可知，两球碰前动量为零，碰后方向向反，设向左为正，则有：
0=m 1v 1-m 2v 2
再根据水平方向x =vt 可得：m 1x 1=m 2x 2；
12、30.0 18.0 BC 绳张力的方向
【解题分析】
[1]根据题意，由于AC ＞BC ，所以刚开始分开的时候，AC 绳拉力为零，BC 绳拉力等于钩码的重力，可知G =30.0N ；
[2]由题给图象分析可以知道图线Ⅱ为绳AC 拉力的图象，则当AB 间距离为1.00 m 时，由图线可以知道此时AC 绳的张力大小F A ＝18 N ；
[3]实验中记录A 、B 、C 点位置的目的是记录AC 、BC 绳张力的方向，从而便于画出平行四边形。

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 =
；(2) a ．2222k e E t E m =，qEt B eR =；b ．不能 【解题分析】
(1)电子在电场中加速，由动能定理 212
eU mv =
解得
v = (2)a ．电子受到一直沿切线方向的电场力而不断加速，由牛顿第二定律
eE ma =
由匀变速直线运动规律，经过时间t ，获得速度
v at =
动能
212
k E mv = 联立以上各式，可得
222
2k e E t E m
= 电子受到一直指向圆心的洛伦兹力而不断改变速度的方向
r F evB =
洛伦兹力充当向心力
2
r v F m R
= 联立可得
qEt B eR
= b ．假设电场恒定，电子顺时针转一周，电场力做负功，电势能减少；电子逆时针转一周，电场力做正功，电势能增加。

可以看出，同样的起点和终点，电场力的做功不同，说明电场力做功不是与路径无关，进而同一点的电势能不是不变
的。

因此对加速电子的感生电场，是不能引入电势概念的。

14、 (1)222mgR B L μ；(2)032mgt μ；(3)202223t mg mg Q R BL B L μ⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭。

【解题分析】
(1)设t 0时刻棒中的感应电流为i 0，由法拉第电磁感应定律，回路中的感应电动势 0M E BLv =
根据闭合电路欧姆定律
002E i R
= 导体棒受到的安培力大小为
F 安=BLi 0
对导体棒N ，由平衡条件得
F 安=μmg
整理得t 0时刻导体棒M 的速度
M 22
2mgR v B L μ=； (2)设t 0时刻导体棒M 受到的拉力大小为F 0，根据牛顿第二定律得 0F F mg ma μ--=安
解得
F 0=3
μmg 0t 0时间内外力F 的冲量大小为
000322
F I t t mg μ==； (3)设导体棒M 开始运动的时刻是t 1，此时导体棒M 受到拉力大小等于摩擦力 F 1=μmg
由F —t 图像可知
0110
F F t t = 设t 1t 0时间内的平均电流为I ，导体棒M 的位移为x 。

则t 1t 0时间内的平均电流为 ΔΦ2Δt 2ΔBLx I R R t
== 在01t t t ∆=-过程中，根据动量定理，有
10M ΔΔΔ2
F F t mg t BLI t mv μ+--= 整理得
0222243t mgR mR x B L B L μ⎛⎫=- ⎪⎝⎭
此过程导体棒M 与导轨因摩擦产生的内能
202223t mg mg Q mgx R BL B L μμ⎛⎫⎛⎫==- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭。

15、 (1)B =(2)(2d L = 【解题分析】
(1)带电粒子在加速电场中
212
qU mv =
解得
v = 带电粒子进入磁场后，根据几何关系，带电粒子的运动半径为
r L =
根据 2
v qvB m r
= 可得
mv r qB
= 联立可得
B =(2)粒子垂直于AB 边射出，根据几何关系，带电粒子的运动半径为
R =
根据
2
v qvB m R
'= 可得
mv R qB ='
联立可得
B '=粒子离开磁场的位置到B 点的距离 d =2L －R
解得
(2d L =-。