2024届山西省孝义中学物理高三上期末学业质量监测试题含解析

2024届山西省孝义中学物理高三上期末学业质量监测试题
考生须知：
1．全卷分选择题和非选择题两部分，全部在答题纸上作答。

选择题必须用2B铅笔填涂；非选择题的答案必须用黑色字迹的钢笔或答字笔写在“答题纸”相应位置上。

2．请用黑色字迹的钢笔或答字笔在“答题纸”上先填写姓名和准考证号。

3．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，在草稿纸、试题卷上答题无效。

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、目前在太阳系内一共已经发现了约127万颗小行星，但这可能仅是所有小行星中的一小部分.若某颗小行星在离太阳中心R处做匀速圆周运动，运行的周期为T，已知引力常量为G，仅利用这三个数据，可以估算出太阳的（）
A．表面加速度大小B．密度C．半径D．质量
2、如图所示为单摆的振动图像，根据此振动图像不能确定的物理量是（）
A．摆长B．回复力C．频率D．振幅
3、一质点沿x轴做简谐运动，其振动图象如图所示．在1.5s～2s的时间内，质点的速度v、加速度a的大小的变化情况是（）
A．v变小，a变大B．v变小，a变小
C．v变大，a变小D．v变大，a变大
4、如图，倾角为 的光滑斜面上有两个用轻弹簧相连的小物块A和B（质量均为m），弹簧的劲度系数为k，B靠着固定挡板，最初它们都是静止的。

现沿斜面向下正对着A
v的子弹，子弹射入A的时间极短且未射出，子弹射入后发射一颗质量为m、速度为
经时间t，挡板对B的弹力刚好为零。

重力加速度大小为g。

则（）
A．子弹射入A之前，挡板对B的弹力大小为2mg
B ．子弹射入A 的过程中，A 与子弹组成的系统机械能守恒
C ．在时间t 内，A 发生的位移大小为
2sin mg k
θ
D ．在时间t 内，弹簧对A 的冲量大小为022sin mv mgt θ+ 5、下列说法中正确的是( )
A ．β射线与γ射线一样是电磁波，但穿透本领远比γ射线弱
B ．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后就一定只剩下1个氡原子核
C ．已知质子、中子、α粒子的质量分别为m 1、m 2、m 3，那么，质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是（2m 1+2m 2-m 3）c 2
D ．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核外的电子发生电离产生的 6、科学家对物理学的发展做出了巨大贡献，也创造出了许多物理学方法，如理想实验法、控制变量法、极限思想法、建立物理模型法、类比法和科学假设法等，以下关于物理学史和所用物理学方法叙述正确的是 （ ）
A ．卡文迪许巧妙地运用扭秤实验测出引力常量，采用了理想实验法
B ．牛顿通过比较月球公转的向心加速度和地球赤道上物体随地球自转的向心加速度，对万有引力定律进行了“月一地检验”，证实了万有引力定律的正确性
C ．在不需要考虑物体本身的形状和大小时，用质点来代替物体的方法叫假设法
D ．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后用各小段的位移之和代表物体的位移，这里采用了微元法 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,实线为一列简谐横波在某时刻的波形图，虚线为该时刻之后7s 的波形图,已知该波的周期为4s,则下列判断中正确的是（ ）
A ．这列波沿x 轴正方向传播
B ．这列波的振幅为4cm
C ．这列波的波速为2m/s
D ．该时刻x =2m 处的质点沿y 轴负方向运动 E.该时刻x =3m 处质点的加速度最大
8、如图所示，用粗细均匀、总电阻为r 的导线围成一个边长为L 的等边三角形闭合线框，线框以速度v 匀速穿过一个水平方向宽度为2L ，竖直方向足够长的磁场区域，该磁场的磁感应强度为B 。

线框在匀速穿过磁场区域过程中BC 边始终与磁场边界（图中虚线所示）平行，则下列说法正确的是（ ）
A ．导线框从刚进入磁场到完全进入磁场过程中产生的平均电动势为E BLv =
B ．导线框从刚进入磁场到导线框完全离开磁场过程中，导线框不受安培力作用的时间为
(43)2L
v
C ．导线框BC 边刚进入和刚离开磁场时BC 两间的电势差相等
D ．导线框从BC 边进入磁场的水平距离为L 时刻开始到导线框完全离开磁场过程中通过线框的电荷量为23q =
9、已知基态He +的电离能力是54.4 eV ，几种金属的逸出功如下表所示，He +的能级E n 与n 的关系与氢原子的能级公式类似，下列说法不正确的是 金属
钨 钙 钠 钾 铷 W 0（×10–19 J ）
7.26
5.12
3.66
3.60
3.41
A ．为使处于静止的基态He +跃迁到激发态，入射光子所需的能量最小为54.4 eV
B ．为使处于静止的基态He +跃迁到激发态，入射光子所需的能量最小为40.8 eV
C ．处于n=2激发态的He +向基态跃迁辐射的光子能使上述五种金属都产生光电效应现象
D ．发生光电效应的金属中光电子的最大初动能最大的是金属铷
10、一定质量的理想气体，其状态变化的p V -图象如图所示，其中a b →过程气体既不吸热、也不放热，b c →过程气体体积不变。

对此下列说法正确的是（ ）
A．a b
→过程中，外界对气体做功
B．a b
→过程中，气体分子的平均动能不变
C．b c
→过程中，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数增多
D．b c
→过程中，气体温度降低
E.c a
→过程中，单位体积内的气体分子数减少
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）某同学在验证合外力一定，物体的质量与加速度的关系时，采用图甲所示的装置及数字化信息系统获得了小车的加速度a与小车质量M(包括所放砝码及传感器的质量)的对应关系图象，如图乙所示．实验中所挂钩码的质量20g，实验中选用的是不可伸长的轻绳和光滑的轻质定滑轮．
(1)实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的轻绳与木板平行．他这样做的目的是下列哪一个_____________；(填字母代号)
A．可使位移传感器测出的小车的加速度更准确
B．可以保证小车最终能够做直线运动
C．可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车所受的合力
(2)由图乙可知，
1
a
M
-图线不过原点O，原因是_____________________________；
(3)该图线的初始段为直线，该段直线的斜率最接近的数值是_____________．
A．30 B．0.3 C．20 D．0.2
12．（12分）在测金属丝的电阻率的实验中，用两节干电池作为电源，正确的电路连接如图所示。

(1)请在图的框中画出相应的电路图________。

(2)闭合开关，发现电压表的示数为0，须检查电路故障。

针对以下检查过程中的相关步骤，回答问题。

保持原电路结构且闭合开关，用已调试好的多用电表的直流电压10V挡进行检测，将________（选填“红”或“黑”）表笔接触P点的接线柱，再将________（选填“红”或“黑”）表笔接触电路中N点的接线柱。

表盘示数如图所示，其读数为________V。

保持P点表笔接触位置不变，再将另一表笔分别接触电路中M、Q点的接线柱，电压值几乎不变。

由此初步判定电路故障可能是________________。

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）静止在水平地面上的两小物块A、B（均可视为质点），质量分别为m A=1.0kg、m B=4.0kg，两者之间有一被压缩的微型弹簧，A与其右侧竖直墙壁的距离L，如图所示。

某时刻，将压缩的微型弹簧释放，使A、B瞬间分离，两物块获得的动能之和为E K=10.0J。

释放后，A沿着与墙壁垂直的方向向右运动。

A、B与地面之间的动摩擦因数均为μ=0.2。

重力加速度取g=10m/s2。

A、B运动过程中所涉及的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短。

（1）求弹簧释放后瞬间A、B速度的大小；
（2）若要让B停止运动后A、B才第一次相碰，求L的取值范围；
（3）当L=0.75m时，B最终停止运动时到竖直墙壁的距离。

14．（16分）粗糙绝缘的水平地面上有一质量为m的小滑块处于静止状态、其带电量为
q(q>0)。

某时刻，在整个空间加一水平方向的匀强电场，场强大小为
mg
q
E 。

经时间
t后撤去电场，滑块继续滑行一段距离后停下来。

已知滑块与地面间的动摩擦因数为
0.5
μ=，重力加速度为g，求滑块滑行的总距离L。

15．（12分）如图所示，在xoy平面内y轴右侧有一范围足够大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，磁场方向垂直纸面向外；分成I和II两个区域，I区域的宽度为d，右侧
磁场II区域还存在平行于xoy平面的匀强电场，场强大小为E＝
2
2
B qd
m
，电场方向沿y
轴正方向。

坐标原点O有一粒子源，在xoy平面向各个方向发射质量为m，电量为q
的正电荷，粒子的速率均为v＝qBd
m。

进入II区域时，只有速度方向平行于x轴的粒
子才能进入，其余被界面吸收。

不计粒子重力和粒子间的相互作用，求：
(1)某粒子从O运动到O'的时间；
(2)在I区域内有粒子经过区域的面积；
(3)粒子在II区域运动，当第一次速度为零时所处的y轴坐标。

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、D
【解析】
AC．在太阳表面，重力和万有引力相等，即
2
Mm
G
mg r = 因根据已知条件无法求出太阳半径，也就无法求出太阳表面的重力加速度，故AC 错误； B ． 在不知道太阳半径的情况下无法求得太阳的密度，故B 错误； D ．根据万有引力提供向心力可得
2
224Mm G m R T
=π 求得中心天体质量
23
2
4R M GT
π= 故D 正确。

故选：D 。

2、B 【解析】
由图可直接看出的物理量有：周期T =2s ，振幅A =3cm ；由单摆的周期公式：
=2T 则频率：
1
0.5Hz f T
=
= 可求出摆长为：
22=4gT l π
由于不知道摆球的质量，所以无法知道回复力。

B 正确，ACD 错误。

故选B 。

3、A 【解析】
由振动图线可知，质点在1.5s ～2s 的时间内向下振动，故质点的速度越来越小，位移逐渐增大，回复力逐渐变大，加速度逐渐变大，故选项A 正确． 4、C 【解析】
A ．子弹射入A 之前，A
B 系统所受合力为0，挡板对B 的弹力大小为2mg sinθ，故A 错误；
B ．弹射入A 的过程中，A 与子弹之间的摩擦生热，组成的系统机械能不守恒，故B 错误；
C ．子弹射入A 前弹簧为压缩状态，压缩量为
1sin mg x k θ
=
挡板对B 的弹力刚好为零时弹簧处于伸长状态，伸长量为
2sin mg x k
θ
=
则在时间t 内，A 发生的位移大小为
122sin mg x x x k
θ
=+=
故C 正确；
D ．选沿斜面向上为正，时间t 初态A 的动量为-mv 0，在时间t 的末态，对于系统弹性势能相同，重力势能增加，则动能变小，即此位置A 动量大小P 要小于mv 0，时间t 内由动量定理有
I 弹-2mgt sinθ=P -（-mv 0）＜2mv 0 即为
I 弹＜2mv 0+2mgt sinθ． 故D 错误。

故选C 。

5、C 【解析】
A 、β射线是电子流，不是电磁波，穿透本领比γ射线弱，故A 错误；
B 、半衰期具有统计意义，对大量的原子核适用，对少量的原子核不适用，故B 错误；
C 、根据爱因斯坦质能方程可得释放的能量是2123(22)E m m m c ∆=+-
，故C 正确；
D 、β衰变是原子核的衰变，与核外电子无关，β衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子的同时释放出来的，故D 错误； 故选C ． 6、D 【解析】
A. 卡文迪许巧妙地运用扭秤实验，用了放大法成功测出引力常量，故A 错误；
B. 牛顿通过比较月球公转的周期，根据万有引力充当向心力，对万有引力定律进行了“月地检验”，故B 错误。

C. 在不需要考虑物体本身的形状和大小时，用质点来代替物体的方法叫理想模型法，
D. 在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后用各小段的位移之和代表物体的位移，这里采用了微元法，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、BDE 【解析】
A ．该波的周期为4s ，因为37s 14
T =，故波沿x 轴负方向传播，A 错误； B ．波的振幅为4cm ，B 正确； C ．波速
1m /s v T
λ
=
=
C 错误：
D ．波沿x 轴负方向传播，2m x =处的质点离开平衡位置向下运动，D 正确；
E ．该时刻3m x =处的质点在波谷位置，离开平衡位置的距离最大，加速度最大，E 正确。

故选BDE 。

8、BD 【解析】
A.根据法拉第电磁感应定律，线框从刚进入磁场到完全进入磁场过程中产生的平均电动势：
E t
∆Φ
=
∆， 而：
2
12B S B L L ∆Φ=⋅∆=⋅=，
2t v ∆==
，
解得
1
2
E BLv =
，
B.导线框完全在磁场中运动时磁通量不变，没有感应电流，不受安培力作用的时间为：
22L L
s
t v
v =
== 故B 正确；
C.线框BC 边刚进入磁场时BC 两端的电势差为：
2
333
BC r BLv r U BLv I BLv BLv r =-⨯=-⨯=，
线框BC 边刚离开时，BC 两端的电势差为：
221333
BC BLv U BLv I r BLv r BLv r '
=-⨯=-⨯=，
故C 错误；
D.导线框BC 边进入磁场的水平距离为L 时线框已经完全进入磁场，由：
2q I t t r t r ∆Φ∆Φ=⋅∆=
⋅∆==⋅∆， 故D 正确。

故选：BD 。

9、AD 【解析】
根据玻尔理论1
2n E E n
=-
，从基态跃迁到n =2所需光子能量最小，2113
40.8eV 4
E E E E ∆=-=
=，A 错误B 正确．从n =2激发态的He +向基态跃迁辐射的光子能量为40.8 eV ，金属钨的逸出功为19
7.2610J 4.54eV -⨯=，故能使所列金属
发生光电效应，由表中的数据可知金属铷的逸出功最小，C 正确；根据爱因斯坦的光电效应方程可知道从铷打出的光电子的最大初动能最大，D 正确． 10、ACE 【解析】
A ．a b →过程，气体体积减小，则外界对气体做功。

所以A 正确；
B ．a b →过程，由题意知该过程气体既不吸热、也不放热，由热力学第一定律知气体内能一定增加，则理想气体分子的平均动能一定增大。

所以B 错误；
C ．b c →过程，气体体积不变而压强增大，体积不变则单位体积的气体分子数不变，压强增大则气体的温度一定升高，气体分子的热运动更加剧烈，分子在单位时间内与器
壁单位面积的碰撞次数增多。

所以C 正确；
D ．b c →过程，由 pV C T =（常数） 知气体温度升高。

所以D 错误；
E ．c a →过程中，气体体积增大，则单位体积内的气体分子数减少。

所以E 正确。

故选ACE 。

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）C （2）平衡摩擦力使长木板的倾角过大； （3）D
【解析】
（1）实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的轻绳与木板平行．他这样做的目的是可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车所受的合力，故选C. （2）由F +F 1=Ma 解得11F a F M M =⋅+ 由图乙可知，1a M
-图线不过原点O ，在a 轴上有正截距，可知存在与F 相同方向的力，可知原因是平衡摩擦力使长木板的倾角过大；
（3）根据1a F M =⋅可知1a M
-图线斜率等于F ，则最接近的数值是F =mg =0.02×10N=0.2N.故选D.
12、 黑 红 2.5 ②号导线断路或③号导线断路
【解析】
(1)[1]电路图如图所示。

(2)[2][3]使用多用电表时，电流要从红表笔流入、黑表笔流出。

电路中的P 点为电源负
极，此处应连接多用电表的黑表笔，则另一端连接红表笔。

[4]多用电表为直流电压10V 挡，其最小有效刻度为0.2V ，经估读后电压值为2.5V 。

[5]黑表笔接触P 点，红表笔分别探测电路中N 、M 、Q 点，电压值几乎不变且始终小于电源电动势，初步判定导线①④⑤⑥⑦正常。

电路故障可能是②号导线断路或③号导线断路。

（其他合理说法均对）
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）4m /s A v =，1m /s B v =；（2）0.75m 1.875m L ≤≤；（3） 1.36m S =
【解析】
（1）设弹簧释放瞬间A 和B 获得的速度大小分别为A v ，B v 以向右为正方向，由动量守恒定律：
0A A B B m v m v +=①
两物块获得的动量之和为：
221122
B A A B E m v m v κ=+② 联立①②式并代入数据得：
4m /s A v =
1m /s B v =
（2）A 、B 两物块与地面间的动摩擦因数相等，因而两者滑动时加速度大小相等，设为加速度为
mg ma μ=③
设从弹簧释放到B 停止所需时间为t ，B 向左运动的路程为B X ，则有：
B v at =④
22B B v X a
= 弹簧释放后A 先向右匀减速运动，与墙碰撞后再反向匀减速。

因A B v v >，B 先停止运动。

设当A 与墙距离为1L 时，A 速度恰好减为0时与B 相碰
2122A B v L X a
+=⑥
设当A 与墙距离为2L 时，B 刚停止运动A 与B 相碰
22122
A B L X v t at +=-⑦ 联立③④⑤⑥⑦得
1 1.875m L =
20.75L =
L 的范围为：
0.75m 1.875m L ≤≤
（3）当0.75L =时，B 刚停止运动时A 与B 相碰，设此时A 的速度为v
A v v at =-⑧
故A 与B 将发生弹性碰撞。

设碰撞后AB 的速度分别为'A v 和'B v ，
由动量守恒定律与机械能守恒定律有：
A A A
B B m v m v m v ''=+⑨
222111222
A A A
B B m v m v m v '=+⑩ 联立⑧⑨⑩式并代入数据得
6m/s 5
B v '= 碰撞后B 继续向左匀减速运动，设通过位移为B
X ' 22B B v X a
''=⑪ 最终B 离墙的距离为S
B B
S X X L '=++ 解得
1.36m S =
14、212
L gt = 【解析】
设滑块的质量为m ，电场撤去前后过程，滑块的加速度分别为12、a a ，全过程的最大速度为v ；
加速过程，对滑块根据牛顿第二定律可得
1qE mg ma μ-=.
由运动学公式
1v a t =
此过程的位移
21112x a t = 撤去电场后，对滑块根据牛顿第二定律可得
2mg ma μ=
由运动学公式
2222v a x =
故
12212L x x gt =+=
. 15、 (1)π3m qB ；(2)221π2
d d +；(3)0 【解析】
(1)根据洛伦兹力提供向心力可得
2
v Bqv m R
= 则轨迹半径为
mv R d qB
== 粒子从O 运动到O '的运动的示意图如图所示：
粒子在磁场中运动的轨迹对应的圆心角为
60θ︒=
周期为 22R m T v Bq
ππ== 所以运动时间为
63T m t qB
π== (2)根据旋转圆的方法得到粒子在I 区经过的范围如图所示，沿有粒子通过磁场的区域为图中斜线部分面积的大小：
根据图中几何关系可得面积为
2212
S d d π=+ (3)粒子垂直于边界进入II 区后，受到的洛伦兹力为 22q B d qvB m
= 在II 区受到的电场力为
222q B d qE m
= 由于电场力小于洛伦兹力，粒子将向下偏转，当速度为零时，沿y -方向的位移为y ，由动能定理得
2102
qEy mv -=- 解得
2
12mv y d qE
=⋅= 所以第一次速度为零时所处的y 轴坐标为0。