2024学年广东省江门市新会一中高三下学期诊断性考试物理试题

2024学年广东省江门市新会一中高三下学期诊断性考试物理试题
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，在0≤x ≤3a 的区域内存在与xOy 平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B 。

在t ＝0时刻，从原点O 发射一束等速率的相同的带电粒子，速度方向与y 轴正方向的夹角分布在0°～90°范围内。

其中，沿y 轴正方向发射的粒子在t ＝t 0时刻刚好从磁场右边界上P （3a ，3 a ）点离开磁场，不计粒子重力，下列说法正确的是（ ）
A ．粒子在磁场中做圆周运动的半径为3a
B ．粒子的发射速度大小为0
4a t π C ．带电粒子的比荷为0
43Bt π D ．带电粒子在磁场中运动的最长时间为2t 0
2、国庆70周年阅兵展出了我国高超音速乘波体导弹——东风-17，东风-17突防能力强，难以拦截，是维护祖国和平发展的有力武器。

如图所示，设弹道上处于大气层外的a 点和处于大气层内的b 点的曲率半径之比为2∶1，导弹在a 、b 两点的速度大小分别为3倍音速和12倍音速，方向均平行于其正下方的水平地面，导弹在a 点所受重力为G ，在b 点受到空气的升力为F 。

则（ ）
A ．F =33G
B ．F >33G
C ．F =32G
D ．F <32G
3、关于静电场的描述正确的是
A ．电势降低的方向就是电场线方向
B ．沿着电场线方向电场强度一定减小
C ．电场中电荷的受力方向就是电场强度的方向.
D ．电场中电场强度为零的地方电势不一定为零
4、下列关于衰变与核反应的说法正确的是（ ）
A ．234
90Th 衰变为222
86Rn ，经过3次
α衰变，2次β衰变 B ．β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的
C ．核聚变反应方程234112H H He X +→+中，X 表示质子
D ．高速α粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，核反应方程为414
16
12780He N O n +→+
5、下列说法正确的是（ ）
A ．2382349290U Th X →+中X 为中子，核反应类型为衰变
B ．234112H H He Y +→+中Y 为中子，核反应类型为人工核转变
C ．14417728N He O Z +→+，其中Z 为氢核，核反应类型为轻核聚变
D ．2351136909205438U n Xe Sr K +→++，其中K 为10个中子，核反应类型为重核裂变
6、如图所示，竖直面内有一光滑半圆，半径为R ，圆心为O 。

一原长为2R 的轻质弹簧两端各固定一个可视为质点的小球P 和Q 置于半圆内，把小球P 固定在半圆最低点，小球Q 静止时，Q 与O 的连线与竖直方向成夹角60θ︒=，现在把Q 的质量加倍，系统静止后，PQ 之间距离为（ ）
A ．13R
B ．15R
C ．25R
D ．23
R 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，竖直放置的两平行金属板，长为L ，板间距离为d ，接在电压为U 的直流电源上，在两板间加一磁感应强度为B ，方向垂直纸面向里的匀强磁场，一质量为m ，电荷量为q 的带正电油滴，从距金属板上端高为h 处由静止开始自由下落，并经两板上端连线的中点P 进入板间。

油滴在P 点所受的电场力与洛伦兹力大小恰好相等，且最后恰好从金属板的下边缘离开。

空气阻力不计，重力加速度为g ，则下列说法正确的是（ ）
A ．油滴刚进入两板间时的加速度大小为g
B ．油滴开始下落的高度h ＝2222U B d g
C ．油滴从左侧金属板的下边缘离开
D ．油滴离开时的速度大小为2
222qU U gL m B d
-++ 8、如图所示，在光滑水平的平行导轨MN 、HG 左端接一阻值为2
R 的电阻0R （导轨电阻不计），两轨道之间有垂直纸面向里的匀强磁场。

一电阻也为2
R 的金属杆，垂直两导轨放在轨道上。

现让金属杆在外力作用下分别以速度v 1、v 2由图中位置1匀速运动到位置2，两次运动过程中杆与导轨接触良好，若两次运动的速度之比为1:2，则在这两次运动中下列说法正确的是（ ）
A ．R 0两端的电压之比为U 1:U 2＝1:2
B ．回路中产生的总热量之比Q 1:Q 2＝1:4
C ．外力的功率之比P 1:P 2＝1:2
D ．通过导体横截面的电荷量q 1:q 2＝1:1
9、图甲为一列简谐横波在t =0.10s 时刻的波形图，P 是平衡位置为x =1m 处的质点，Q 是平衡位置为x =4m 处的质点，图乙为质点Q 的振动图象，则（ ）
A ．t =0.10s 时，质点Q 的速度方向向上
B ．该波沿x 轴的负方向传播
C ．该波的传播速度为40m/s
D ．从t =0.10s 到t =0.25s ，质点P 通过的路程为30 cm
10、如图所示，在竖直平面内有一平面直角坐标系xOy ，存在一个范围足够大的垂直纸面向里的水平磁场，磁感应强度沿x 轴方向大小相同，沿y 轴方向按B y =ky （k 为大于零的常数）的规律变化。

一光滑绝缘的半径为R 的半圆面位于竖直平面内，其圆心恰好位于坐标原点O 处，将一铜环从半面左侧最高点a 从静止释放后，铜环沿半圆面运动，到达右侧的b 点为最高点，a 、b 高度差为h 。

下列说法正确的是（ ）
A ．铜环在半圆面左侧下滑过程，感应电流沿逆时针方向
B ．铜环第一次经过最低点时感应电流达到最大
C ．铜环往复运动第二次到达右侧最高点时与b 点的高度差小于2h
D ．铜环沿半圆面运动过程，铜环所受安培力的方向总是与铜环中心的运动方向相反
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）某实验小组测量重力加速度的实验装置，如图所示，图中D 为铁架台，E 为固定在铁架台上的定滑轮（质量和摩擦可忽略）, F 为光电门，C 为固定在重物上的宽度为d =0.48cm 的遮光条（质量不计）。

让质量为3.0kg 的重物A 拉着质量为1.0kg 的物块B 从静止开始下落。

某次实验，测得A 静止时遮光条到光电门的距离h =60.0cm ，测出遮光条C 经过光电门的时间32.010s t -=⨯，根据以上数据，可得该次实验重物A 经过光电门的速度为_______m/s, 重力加速度为________m/s 2（计算结果均保留两位有效数字）。

本次实验重力加速度的测量值比实际值________（填“偏小”、“偏大”或“不变”）。

12．（12分）某同学用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，A 、B 为固定在铁架台上的光电门，计时电脑记录小球通过光电门的时间，使用该装置研究小球下落运动过程中的机械能情况。

计时电脑记录小球通过A 、B 两光电门的
遮光时间分布是1t 和2t ，当地的重力加速度为g 。

(1)用20分度游标卡尺测量小球直径d ，刻度线如图乙所示，则d =______cm ；
(2)为了验证小球自A 到B 过程中机械能是否守恒，还需要进行哪些实验测量____
A ．用天平测出小球的质量
B ．测出小球到光电门A 的竖直高度0h
C ．A 、B 光电门中点间的竖直高度h
(3)根据实验测得的物理量，如果满足________关系，即能证明小球在自A 到B 过程中机械能守恒；
(4)若计时电脑还记录了小球自A 到B 的时间t ∆，本实验还可以测量当地的重力加速度，则重力加速度g =________。

（使用d 、1t 、2t 和t ∆表示）
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）我们已经学过了关于两个质点之间万有引力的大小是：F =2
Mm G r ．但是，在某些特殊情况下，非质点之间的万有引力计算及其应用的问题，我们可以利用下面两个已经被严格证明是正确的结论，而获得快速有效地解决： a ．若质点m 放置在质量分布均匀的大球壳M （球壳的厚度也均匀）的空腔之内，那么m 和M 之间的万有引力总是为零．
b ．若质点m 放置在质量分布均匀的大球体M 之外（r ≥r 0），那么它们之间的万有引力为：F =2
Mm G
r ，式中的r 为质点m 到球心之间的距离; r 0为大球体的半径．
假设地球可视为一个质量分布均匀且密度为ρ的球体，通过地球的南北两极之间能够打通一个如图所示的真空小洞．若
地球的半径为R ，万有引力常数为G ，把一个质量为m 的小球从北极的洞口由静止状态释放后，小球能够在洞内运动．
（1）求：小球运动到距地心为0.5R处的加速度大小a；
（2）证明：小球在洞内做简谐运动；
（3）求：小球在运动过程中的最大速度v m．
14．（16分）如图甲所示，有一“上”形、粗细均匀的玻璃管，开口端竖直向上放置，水平管的两端封闭有理想气体A 与B，气柱长度都是22cm，中间水银柱总长为12cm。

现将水银全部推进水平管后封闭管道接口处，并把水平管转成竖直方向，如图乙所示，为了使A、B两部分气体一样长，把B气体的一端单独放进恒温热水中加热，试问热水的温度应控制为多少？（已知外界大气压强为76cmHg，气温275K）
15．（12分）一轻质细绳一端系一质量为m=0.05kg的小球A，另一端挂在光滑水平轴O上，O到小球的距离为L=0.1m，小球跟水平面接触，但无相互作用，在球的两侧等距离处分别固定一个光滑的斜面和一个挡板，如图所示，水平距离s=2m，动摩擦因数为μ=0.1．现有一滑块B，质量也为m，从斜面上滑下，与小球发生弹性正碰，与挡板碰撞时不损失机械能．若不计空气阻力，并将滑块和小球都视为质点，g取10m/s2，试问：
（1）若滑块B从斜面某一高度h处滑下与小球第一次碰撞后，使小球恰好在竖直平
面内做圆周运动，求此高度h．
（2）若滑块B从h=5m处滑下，求滑块B与小球第一次碰后瞬间绳子对小球的拉力．
（3）若滑块B从h=5m处下滑与小球碰撞后，小球在竖直平面内做圆周运动，求小
球做完整圆周运动的次数．
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
【解题分析】
A ．沿y 轴正方向发射的粒子在磁场中运动的轨迹如图所示：
设粒子运动的轨迹半径为r ，根据几何关系有
2223-3a r a r +=（）（）
可得粒子在磁场中做圆周运动的半径
2r a =
选项A 错误；
B ．根据几何关系可得
3sin a r θ=
= 所以 3π
θ=
圆弧OP 的长度
s πθr =-（）
所以粒子的发射速度大小
00
43s a v t t π== 选项B 错误；
C ．根据洛伦兹力提供向心力有
2v qvB m r
= 结合粒子速度以及半径可得带电粒子的荷质比
23q m Bt π= 选项C 错误；
D ．当粒子轨迹恰好与磁场右边界相切时，粒子在磁场中运动的时间最长，画出粒子轨迹过程图如图所示：
粒子与磁场边界相切于M 点，从E 点射出。

设从P 点射出的粒子转过的圆心角为πθ-，时间为0t ，从E 点射出的粒子转过的圆心角为2πθ-（），故带电粒子在磁场中运动的最长时间为02t ，选项D 正确。

故选D 。

2、B
【解题分析】
在a 处时，重力提供向心力，则
()2
32m v G R
= 在b 处时 ()2
12m v F G R
-= 联立解得 33F G =
又因为导弹要做离心运动，所以
F >33G
故ACD 错误，B 正确。

故选B 。

3、D
【解题分析】
A ．沿电场线方向电势降低，电势降低最快的方向是电场线方向，故A 项错误；
B ．负点电荷形成的电场，沿着电场线方向电场强度增大，故B 项错误；
C ．电场中正电荷的受力方向与电场强度的方向相同，电场中负电荷的受力方向与电场强度的方向相反，故C 项错误；
D ．电势具有相对性，电场中电场强度为零的地方电势不一定为零，故D 项正确。

4、A
【解题分析】
A ．设发生n 次α衰变，m 次β衰变，根据电荷数和质量数守恒，则有
2342224n =+
90862n m =+-
解得n =3，m =2，故A 正确；
B ．β衰变所释放的电子是原子核内一个中子转变成一个质子和一个电子，故B 错误；
C ．根据质量数守恒和电荷数守恒可知，聚变反应方程234112H H He X +→+中，X 的质量数为
2341m =+-=
电荷数为
1120z =+-=
可知X 表示中子，故C 错误；
D ．高速α粒子轰击氮核可从氮核中打出质子，不是中子，核反应方程为
4
14
8117127He N O H +→+
故D 错误。

故选A 。

5、D
【解题分析】
A ．238234492902U Th He →+，核反应类型为衰变，选项A 错误；
B ．23411120H H He n +→+，核反应类型为轻核聚变，选项B 错误；
C ．1441717281N He O H +→+，核反应类型为人工转变，选项
C 错误；
D ．235113690192054380U n Xe Sr 10n +→++，核反应类型为重核裂变，选项D 正确。

故选D 。

6、D
【解题分析】
开始小球Q 处于静止状态，弹簧的形变量2x R R R =-=，弹簧弹力1F kx kR ==，对Q 进行受力分析可知 kR mg =
Q 的质量加倍后，设OQ 与竖直方向的夹角为α，对Q 进行受力分析，设弹簧的弹力为2F ，根据力的三角形与边的三角形相似有
222sin 2
mg R F R α= 又
222sin 2F k R R α⎛⎫=- ⎪⎝
⎭ 联立解得
1sin 23
α
= 则PQ 之间距离
22sin
23
L R R α== 故选D 。

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、ABD
【解题分析】
A.带正电油滴刚到达P 点时受重力、电场力和洛伦兹力的作用，电场力和洛伦兹力等大反向，因此油滴在P 点的合力大小等于重力，由牛顿第二定律可知油滴在P 点的加速度大小为g ，故A 正确；
B.由于油滴在P 点水平方向的合力为零，由力的平衡条件，有 q U d
＝qBv 对油滴从释放到P 点的过程中，由机械能守恒定律，有 mgh ＝12mv 2
整理后得h ＝2
22
2U gB d ，故B 正确； C.油滴进入平行金属板间后，做加速运动，则电场力小于洛伦兹力，由左手定则可知，油滴所受的洛伦兹力向右，则最终油滴从右侧金属板的下边缘离开，故C 错误；
D.油滴从释放到从右侧金属板的下边缘离开的过程，由动能定理，有
mg （h ＋L ）－q 2U ＝12
mv ′2 油滴离开金属板下边缘时的速度大小
v ′
故D 正确。

故选ABD 。

8、AD
【解题分析】
A ．两种情况下杆产生的电动势分别为
11E BLv =、22E BLv =
回路中的总电阻为R 。

故回路中两次的电流分别为
11BLv I R =、2
2BLv I R =
故电流之比为
112212
I v I v == 根据欧姆定律，R 0两端的电压之比
112212
U I U I == 故A 正确；
B ．两次运动所用的时间为
121212
21L
t v v L t v v === 故产生的热量之比为
2111222212
Q I Rt Q I Rt == 故B 错误；
C ．由于棒做匀速直线运动，故外力的功率等于回路中的功率，故
21122214
P I R P I R == 故C 错误。

D ．两种情况下磁通量的变化量相同，则通过导体横截面的电荷量为
q I t t t R R
∆Φ∆Φ=∆=∆=∆⋅ 故通过电阻横截面的电荷量为
q 1:q 2=1:1
故D 正确。

故选AD 。

9、BC
【解题分析】
AB ．据题意，甲图是一列简谐横波在t =0.10s 时刻的波形图，从乙图可知质点Q 在t =0.10s 时刻处于平衡位置向下振动，则甲图中的横波正在向左传播，故A 错误，B 正确；
C ．该波传播速度为：
8m/s 40m/s 0.2
v T λ
=== 故C 正确；
D ．从t =0.10s 到t =0.25s ，质点P 经过了四分之三周期，此时质点P 正处于从-10cm 向O 运动的过程中，它所走过的路程小于30cm ，故D 错误。

故选BC 。

10、AC
【解题分析】
A ．铜环在半圆面左侧下滑过程，磁通量增加，根据楞次定律可得感应电流沿逆时针方向，A 正确；
B ．铜环第一次经过最低点瞬间，磁通量的变化量为0，感应电流为零，B 错误；
C ．铜环沿半圆面运动，到达右侧的b 点后开始沿圆弧向左运动，但在向左运动的过程中克服安培力做的功较小，损失的机械能小于mgh ，所以铜环往复运动第二次到达右侧最高点时与b 点的高度差小于2h ，C 正确；
D ．铜环沿半圆面向下运动过程中，铜环所受安培力的方向是竖直向上的，沿半圆面向上运动过程中，铜环所受安培
力的方向是竖直向下的，D 错误。

故选AC 。

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、2.4 9.6 偏小
【解题分析】
[1] 根据以上数据，可得该次实验重物A 经过光电门的速度为
2.4m/s d v t
== [2]对A 、B 整体
A B A B ()m g m g m m a -=+
且
2
2=v a h
代入数据解得
29.6m/s g =
[3]由于存在阻力，导致加速度偏小，实验重力加速度的测量值比实际值偏小。

12、1.025 C 22
212gh t t d d ⎛⎫⎛⎫-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
21d d t t t t -∆⋅∆⋅ 【解题分析】
(1)[1]游标卡尺的主尺刻度为10mm ，游标尺刻度为5×0.05mm=0.25mm ，所以小球直径 d =10mm+0.25mm=10.25mm=1.025cm
(2)[2]如果机械能守恒，则小球减小的重力势能等于增加的动能，则
22211122
mgh mv mv =
- 即 22211122
gh v v =- 所以不需要测量小球的质量。

研究的过程是小球在两光电门之间的能量变化，需要A 、B 光电门中点间的竖直高度h 。

故AB 错误，C 正确。

(3)[3]由以上分析可知，如果满足22211122
mgh mv mv =-，即能证明小球在自A 到B 过程中机械能守恒。

而 11
d v t =
22
d v t =
即 22
212gh t t d d ⎛⎫⎛⎫-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
(4)[4]根据匀变速运动的速度时间关系0v v at =+，有 21d d g t t t ⎛⎫⎛⎫=+∆ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
得
21d d g t t t t
=-⋅∆⋅∆
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）23a G R ρπ= （2）43F G mx kx ρπ=-=- 做简谐运动（3
）2m v = 【解题分析】
解：（1）根据题意可知，小球距离地心为r=0.5R 处万有引力大小2Mm F G
r = 又343
M V r ρρπ== 由牛顿第二定律可知F a m =
三式联立可得：23
a G R ρπ= （2）假设小球相对于球心的位移是x ，则有：2Mm F G
x = 又343
M V x ρρ
π== 两式联立可得：43G x F m ρπ= 考虑万有引力F 的方向总是指向地心，即F 的方向和小球相对于地心的位移x 的方向总是方向相反的， 若令 ：
43
k G m ρπ= 则有： 43
F G mx kx ρπ=-=-
结论：小球在洞内做简谐振动．
（3） 由43F G mx kx ρπ=-=-可知，从洞口到地心，小球的万有引力大小F 是随着做功的距离线性减少的 所以2211022
m W kR mv ==-
所以2m v = 14、312.5K
【解题分析】
玻璃管开口向上时，AB 两部分气体的初状态
8022275A B A B P P cmHg L L cm T K ，，=====
将水银全部推进水平管时111120A B A B P P L L cm ，===
对A 气体，由玻意耳定律：11A A A A P L P L =，解得188A P cmHg =
对于最终状态的B 气体2112100B A P P cmHg cmHg ==＋
由理想气体状态方程222
B B B B P L P L T T = 解得热水的温度2312.5T K =．
15、（1）0.5m （2）48N （3）10次。

【解题分析】
（1）小球刚能完成一次完整的圆周运动，它到最高点的速度为v 0，在最高点，仅有重力充当向心力，则有
20v mg m L
=① 在小球从最低点运动到最高点的过程中，机械能守恒，并设小球在最低点速度为v ，则又有
221011222
mv mg L mv =⋅+② 解①②有
1=v
滑块从h 高处运动到将与小球碰撞时速度为v 2，对滑块由能的转化及守恒定律有
22122
s mgh mg mv μ=⋅+ 因弹性碰撞后速度交换
2v =
解上式有
h =0.5m
（2）若滑块从h =5m 处下滑到将要与小球碰撞时速度为u ，同理有 /2122
s mgh mu mg μ=
+⋅③ 解得
u =
滑块与小球碰后的瞬间，同理滑块静止，小球以u =
的速度开始作圆周运动，绳的拉力T 和重力的合力充当
向心力，则有 2
u T mg m L
-=④ 解④式得
T =48N
（3）滑块和小球最后一次碰撞时速度为
v =
滑块最后停在水平面上，它通过的路程为s′，
同理有
/212
mgh mv mgs μ=+'⑤ 小球做完整圆周运动的次数为
21s s n s '-
=+⑥
解⑤、⑥得
19s m '=
n =10次。