2024届湖北省普通高中协作体物理高三上期末教学质量检测试题含解析

2024届湖北省普通高中协作体物理高三上期末教学质量检测试题
注意事项
1．考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回．
2．答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用0．5毫米黑色墨水的签字笔填写在试卷及答题卡的规定位置．
3．请认真核对监考员在答题卡上所粘贴的条形码上的姓名、准考证号与本人是否相符．
4．作答选择题，必须用2B铅笔将答题卡上对应选项的方框涂满、涂黑；如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其他答案．作答非选择题，必须用05毫米黑色墨水的签字笔在答题卡上的指定位置作答，在其他位置作答一律无效．5．如需作图，须用2B铅笔绘、写清楚，线条、符号等须加黑、加粗．
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，小球被轻绳系住，静止在光滑斜面上．若按力的实际作用效果来分解小球受到的重力G，则G的两个分力的方向分别是图中的( )
A．1和2 B．1和3
C．2和3 D．1和4
2、如图，天然放射性元素放出的射线通过电场后分成三束，则（）
A．①电离作用最强，是一种电磁波
B．②贯穿本领最弱，用一张白纸就可以把它挡住
C．原子核放出一个①粒子后，形成的新核比原来的电荷数多1个
D．原子核放出一个③粒子后，质子数比原来少4，中子数比原来少2个
3、为探测地球表面某空间存在的匀强电场电场强度E的大小，某同学用绝缘细线将质量为m、带电量为+q的金属球悬于O点，如图所示，稳定后，细线与竖直方向的夹角θ= 60°；再用另一完全相同的不带电金属球与该球接触后移开，再次稳定后，细线与竖直方向的夹角变为α= 30°，重力加速度为g，则该匀强电场的电场强度E大小为（）
A．E =
3
q
mg B．E =
3
2q
mg C．E=
3
3q
mg D．E=
mg
q
4、两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图所示放置，它们各有一部分在同一水平面内，另一部分垂直于水平面。

质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ，导轨电阻不计，回路总电阻为2R。

整个装置处于磁感应强度大小为B，方向竖直向上的匀强磁场中。

当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度v1沿导轨匀速运动时，cd杆也正好以速度v2向下匀速运动。

重力加速度为g。

下列说法中正确的是（）
A．ab杆所受拉力F的大小为
22
1
2
B L v
R
B．cd杆所受摩擦力为零
C．回路中的电流强度为
()
12
2
BL v v
R
+
D．μ与v1大小的关系为μ=22
1
2mgR
B L v
5、篮球运动深受同学们喜爱。

打篮球时，某同学伸出双手接传来的篮球，双手随篮球迅速收缩至胸前，如图所示。

他这样做的效果是（）
A．减小篮球对手的冲击力
B．减小篮球的动量变化量
C．减小篮球的动能变化量
D．减小篮球对手的冲量
6、人类在对自然界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。

下列有关说法中不正确的是（）A．伽利略将斜面实验的结论合理外推，间接证明了自由落体运动是初速度为零的匀变速直线运动
B．法国科学家笛卡尔指出：如果物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动
C ．海王星是在万有引力定律发现之前通过观测发现的
D ．密立根通过油滴实验测得了基本电荷的数值
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、如图是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。

速度选择器内存在相互正交的匀强磁场B 和匀强电场E ，B 1磁场方向垂直于纸面向里，平板S 上有可让粒子通过狭缝到达记录粒子位置的胶片。

平板S 右方有垂直于纸面向外的匀强磁场B 2，则下列相关说法中正确的是
A ．质谱仪是分析同位素的重要工具
B ．该束带电粒子带负电
C ．速度选择器的P 1极板带负电
D ．在B 2磁场中运动半径越大的粒子，比荷q m
越小 8、梳子在梳头后带上电荷，摇动这把梳子在空中产生电磁波．该电磁波( )
A ．是横波
B ．不能在真空中传播
C ．只能沿着梳子摇动的方向传播
D ．在空气中的传播速度约为8310/m s ⨯
9、多年前在日本本州岛附近海域曾发生里氏9.0级地震，地震和海啸引发福岛第一核电站放射性物质泄漏，其中放射
性物质碘131的衰变方程为1311315354I Xe Y →+。

根据有关放射性知识，下列说法正确的是（ ）
A ．Y 粒子为11H
B ．若生成的
13154Xe 处于激发态，它会放出穿透能力最强的γ射线 C ．
13153I 的半衰期大约是8天，取4g 碘原子核，经8天后就只剩下2g 碘原子核了 D ．131
53I 中有53个质子和78个核子
10、两根平行的通电长直导线a、b均垂直于纸面放置，其中的电流方向如图所示，电流分别为I和2I。

此时a所受安培力大小为F。

若在a、b的上方再放置一根与之平行的通电长直导线c，导线a、b、c间的距离相等，此时a所受安培力的合力的大小也是F。

则下列说法中正确的是（）
A．导线c中的电流为I B．导线c中的电流为2I
C．导线b受到安培力的合力的大小为23F D．导线b受到安培力的合力的大小为7F
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）某实验小组的同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，实验时进行了如下的操作（滑轮的大小可忽略）：
①滑块甲放在气垫导轨上，滑块乙穿在涂有润滑剂的竖直杆上，调整气垫导轨水平，气垫导轨的适当位置放置光电门，实验时记录遮光条的挡光时间t；
②将两滑块由图中的位置无初速释放，释放瞬间两滑块之间的细绳刚好水平拉直；
③测出两滑块甲、乙的质量M=0.20kg、m=0.10k g，当地重力加速度为g=9.80m/s2。

回答下列问题：
(1)如图，用游标卡尺测得遮光条的宽度d=______cm；
(2)实验小组在实验时同时对以下物理量进行了测量，其中有必要的测量是_____（填序号）；
A.滑轮到竖直杆的距离L=0.60m
B.滑块甲到滑轮的距离a=1.50m
C.物块甲的遮光条到光电门的距离b=0.40m
(3)当遮光条通过光电门瞬间，滑块乙速度的表达式
．．．为v乙=________________；
(4)若测量值t=_____s，在误差允许的范围内，系统的机械能守恒。

（保留两位有效数字）
12．（12分）合金材料的电阻率都比较大，某同学按如下步骤测量一合金丝的电阻率。

实验操作如下：
(1)用螺旋测微器在金属丝上三个不同位置测量金属丝的直径，结果都如图甲所示，则该金属丝的直径为________mm。

(2)按图乙连接测量电路，将滑动变阻器置于最大值，闭合开关，移动滑动变阻器，发现电压表读数有读数，而电流表读数总为零，已知电流表、电压表以及待测金属丝都是完好的，则电路故障为导线_________断路（用图中导线编号表示）。

(3)排除电路故障后，改变滑动头在金属丝上的位置，测出金属丝长度l和接入电路的电阻R x如下表
请根据表中的数据，在图丙方格纸上作出R x–l图像_______。

(4)根据图像及金属丝的直径，计算该合金丝电阻率ρ= __________Ω·m（保留二位有效数字）。

(5)采用上述测量电路和数据处理方法，电表内阻对合金丝电阻率测量的影响为_____（填“使结果偏大”、
“使结果偏小”、“对结果无影响”）。

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，在上端开口的绝热汽缸内有两个质量均为1kg m =的绝热活塞（厚度不计）A 、B ，A 、B 之间为真空并压缩一劲度系数500N/m k =的轻质弹簧，A 、B 与汽缸无摩擦，活塞B 下方封闭有温度为o 27C 的理想气体。

稳定时，活塞A 、B 将汽缸等分成三等分。

已知活塞的横截面积均为220cm S =，0.6m L =，大气压强50 1.010Pa p =⨯，重力加速度g 取210m/s 。

(1)现通过加热丝对下部分气体进行缓慢加热，当活塞A 刚好上升到气缸的顶部时，求封闭气体的温度；
(2)在保持第(1)问的温度不变的条件下，在活塞A 上施加一竖直向下的力F ，稳定后活塞B 回到加热前的位置，求稳定后力F 的大小和活塞A 、B 间的距离。

14．（16分）宽为L 且电阻不计的导轨处于磁感应强度为B 的匀强磁场中，如图所示，导体棒在导轨间部分的电阻为r ，以速度v 0在导轨上水平向右做匀速直线运动，处于磁场外的电阻阻值为R ，在相距为d 的平行金属板的下极板附近有一粒子源，可以向各个方向释放质量为m ，电荷量为+q ，速率均为v 的大量粒子，且有部分粒子一定能到达上极板，粒子重力不计。

求粒子射中上极板的面积。

15．（12分）如图所示，ABC 是一个三棱镜的截面图，一束单色光以i ＝60°的入射角从侧面的中点N 射入。

已知三棱镜对该单色光的折射率3n =AB 长为L ，光在真空中的传播速度为c ，求：
①此束单色光第一次从三棱镜射出的方向（不考虑AB 面的反射）；
②此束单色光从射入三棱镜到BC 面所用的时间。

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】
将力进行分解时，一般要按照力的实际作用效果来分解或按需要正交分解，若要按照力的实际作用效果来分解，要看力产生的实际效果。

【题目详解】
小球重力产生两个效果，一是使绳子拉伸，二是使斜面受压，故应按此两个方向分解，分别是1和2，故A正确，BCD 错误。

故选：A。

【题目点拨】
按照力的实际作用效果来分解是常用方法，看准产生的效果即可，比较简单。

2、C
【解题分析】
①向右偏转，知①带负电，为β射线，实质是电子，电离作用不是最强，也不是电磁波，故A错误．②不带电，是γ射线，为电磁波，穿透能力最强，故B错误．根据电荷数守恒知，原子核放出一个①粒子后，电荷数多1，故C正确．③向左偏，知③带正电，为α射线，原子核放出一个③粒子后，质子数比原来少2，质量数少4，则中子数少2，故D错误．故选C．
点睛：解决本题的关键知道三种射线的电性，以及知道三种射线的特点，知道三种射线的穿透能力和电离能力强弱．3、D
【解题分析】
设电场方向与竖直方向夹角为α，则开始时，水平方向
1sin 60sin T qE α=
竖直方向
1cos 60cos T qE mg α+=
当用另一完全相同的不带电金属球与该球接触后移开，再次稳定后电量减半，则水平方向
21sin 30sin 2T qE α=
竖直方向 21cos30cos 2
T qE mg α+= 联立解得
qE=mg
α=60°
即
mg
q E =
故选D 。

4、D
【解题分析】
A ．导体ab 切割磁感线时产生沿ab 方向，产生感应电动势，导体cd 向下匀速运动，未切割磁感线，不产生感应电动势，故整个电路的电动势为导体ab 产生的，大小为：
1=E BLv ①
感应电流为：
122BLv E I R R
==② 导体ab 受到水平向左的安培力，由受力平衡得： BIL mg F μ+=③
解得：
2212B L v F mg R
μ=+④ AC 错误；
B ．导体棒cd 匀速运动，在竖直方向受到摩擦力和重力平衡，有：
f BIL m
g μ==⑤
即导体棒cd 摩擦力不为零，B 错误；
D ．联立②⑤式解得2212mgR B L v μ=
，D 正确。

故选D 。

5、A
【解题分析】
ABD ．先伸出两臂迎接，手接触到球后，两臂随球引至胸前，这样可以增加球与手接触的时间，根据动量定理得 0Ft mv -=-
解得:
mv F t
= 当时间增大时，球动量的变化率减小，作用力就减小，而冲量和动量的变化量都不变，所以A 正确，BD 错误。

C ．速度由v 减小到0，动能的变化量是不变的，故C 错误。

故选A 。

6、C
【解题分析】
伽利略在斜面实验中得出物体沿斜面下落时的位移和时间的平方成正比，然后利用这一结论合理外推，间接证明了自由落体运动是初速度为零的匀变速直线运动，故A 正确；
法国科学家笛卡尔指出：如果物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向；故B 正确；
海王星是在万有引力定律发现之后通过观测发现的，故C 不正确；
密立根通过油滴实验测得了基本电荷的数值，任何电荷的电荷量都应是基本电荷的整数倍；故D 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、AD
【解题分析】
A ．质谱仪是分析同位素的重要工具，故A 正确；
B ．带电粒子在磁场中向下偏转，磁场的方向垂直纸面向外。

根据左手定则知，该束粒子带正电，故B 错误；
C ．在平行极板间，根据左手定则知，带电粒子所受的洛伦兹力方向竖直向上，则电场力的方向竖直向下，知电场强度的方向竖直向下，所以速度选择器的1P 极板带正电，选项C 错误；
D．进入2B磁场中的粒子速度是一定的，根据2
v
qvB m
r
=
得
mv
r
qB
=
知r越大，比荷q
m
越小，故D正确。

故选：AD。

8、AD
【解题分析】
摇动的梳子在空中产生电磁波，电磁波是横波，选项A正确；电磁波能在真空中传播，选项B错误；电磁波传播的方向与振动方向垂直，选项C错误；电磁波在空气中传播的速度约为光速，选项D正确．
9、BC
【解题分析】
A．根据衰变过程中质量数和电荷数守恒，Y粒子为β粒子，故A错误；
B．若生成的131
54
Xe处于激发态，还会放出γ射线，γ射线的穿透能力最强，故B正确；
C．半衰期是一个统计规律，指的是有一半原子核发生衰变所需要的时间，只对大量的原子核适用，对少数原子核是不适用的，所以若取4g碘原子核，经8天后就只剩下2g碘原子核了，故C正确；
D．131
53
I中有53个质子，131表示质量数（核子数），故D错误。

故选BC。

10、BD
【解题分析】
AB．如图所示
由右手螺旋定则知b 导线在a 处产生竖直向下的磁场，a 导线受该磁场向左的安培力
1F F =
由牛顿第三定律知b 导线也受到a 导线的磁场向右的安培力，大小也是1F 。

c 产生的磁场对a 有安培力2F ，结合题意分析得：1F 与2F 夹角为120°，且
12F F F ==
则c 、b 导线在a 点的磁感应强度大小相等，又c 、b 导线与a 的距离相等，则c 、b 导线电流大小相等，为2I 。

所以B 正确，A 错误；
CD ．c 导线在a 、b 处产生的磁感应强度大小相等，则b 受其安培力为2F 。

由余弦定理得
b F ==
所以D 正确，C 错误。

故选BD 。

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、0.420 AC
0.0020或2.0×10-3
【解题分析】
(1)[1]游标卡尺的读数由主尺读数和游标尺读数组成，遮光条的宽度
d =4mm+4×0.05mm=4.20mm=0.420cm
(2)[2]
本实验验证系统的机械能守恒，即系统减少的重力势能等于系统增加的动能，研究滑块甲运动到光电门的过程，系统减少的重力势能 P E ∆=
系统增加的动能
22k 11+22
E Mv mv ∆=甲乙 绳上的速度关系如图
则有
22
()=L b L v v +-甲乙 故必要的测量为滑轮到竖直杆的距离L =0.60m ，物块甲的遮光条到光电门的距离b =0.40m ，故AC 正确，B 错误。

故选AC 。

(3)[3]利用极短时间内的平均速度表示瞬时速度，当遮光条通过光电门瞬间，滑块甲速度
=d v t
甲 根据绳上的速度关系可知，滑块乙的速度
22()v t L b L =+-乙(4)[4]由(2)的分析可知，系统机械能守恒，则满足
222211()+22
L b L Mv mv +-=
甲乙 解得
t =2.0×10-3s
12、0.379、0.380或者0.381 a 或c 68.510-⨯~69.910-⨯ 对结果无影响
【解题分析】
（1）[1] 金属丝的直径为
0mm 380.01mm 0.380mm +⨯=
（2）[2]只有a 或c 发生断路时，电压表相当于测电源电压，此时才会电压表读数有读数，而电流表读数总为零。

（3）[3] 在图丙方格纸上作出R x –l 图像如下
（4）[4]根据公式l
R S ρ=得
6
1321=9.6610=0.380..001π28510l RS ρ--=⨯⨯ ⎪⎭
⨯⨯⎛⎫⎝ （5）[5]因为多次测量金属丝长度l 和接入电路的电阻，通过画图求斜率求出
x R l 的大小，所以电表内阻对合金丝电阻率测量结果无影响。

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)600K ；(2)220N ，0.16m
【解题分析】
(1)初态，气体温度为
1273K 27K 300K T =+=
体积为
1V LS =
当活塞A 刚好达到汽缸顶部时，体积
22V LS =
温度为2T ，该过程气体发生等压变化，有
1212
V V T T =① 解得
2600K T =②
(2)分析活塞A 的受力，有
5102 1.110Pa mg p p S
=+=⨯③ 在F 作用下，活塞B 回到初位置，气体温度不变，即
32T T =
分析末态活骞A 和B 的受力，得
302mg F p p S
+=+④ 研究气体的初态和末态，有
3113
p p T T =⑤ 联立，解得
220N F =⑥
弹簧又压缩了
0.44m F x k
∆==⑦ 则稳定后A 、B 间的距离
AB 0.16m L L x =-∆=⑧
14、22202()4mv d R r d BLv qB
ππ+- 【解题分析】
导体棒切割磁感线产生的电动势
0 E BLv =
回路中的电流
E I R r
=+ 极板间的电压等于电阻R 的电压
U IR =
极板间粒子释放后的加速度指向负极板，据牛顿第二定律得
Uq a dm
= 粒子射出后竖直向上的粒子做匀减速直线运动，其一定能到达其正上方极板处，其余粒子在水平方向做匀速直线运动，竖直方向上做匀减速直线运动；
则恰好到达上极板且竖直速度减为零的粒子为到达上极板距中心粒子最远的临界粒子，该粒子竖直分运动可逆向看做初速度为零的匀加速直线运动，所用时间为t ，则有
212
d at = 竖直分速度
y v at =
解得
=y v 水平方向的分速度
=x v 水平最大半径为
x r v t =
射中上极板的面积
2S r π=
联立解得
22202()4mv d R r S d BLv qB
ππ+=- 15、①光将垂直于底面AC ，沿PQ 方向射出棱镜 ②(33)4L t c
+=
【解题分析】
①设此束光从AB 面射人棱镜后的折射角为r ，由折射定律有: sin sin i n r
= 解得30r =，显然光从AB 射入棱镜后的折射光线NP 平行于AC ，光在BC 面上的入射角为45°,设临界角为α，则由1sin n
α=得: 3232
sin α=< 可知45α<︒，故光在BC 面上发生全反射,根据几何知识和光的反射定律可知，光将垂直于底面AC ，沿PQ 方向射出棱镜
②光在棱镜中传播的速率:
c v n
= 116013(60)22tan 45ABsin NP AC ABcos AB +=
=+= 所以此束光从射入三棱镜到BC 面所用的时间：
NP t v
= 解得：
(33)L t +=。