黄石市重点中学2023-2024学年物理高三第一学期期末达标检测试题含解析

黄石市重点中学2023-2024学年物理高三第一学期期末达标检
测试题
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号、考场号和座位号填写在试题卷和答题卡上。

用2B铅笔将试卷类型（B）填涂在答题卡相应位置上。

将条形码粘贴在答题卡右上角"条形码粘贴处"。

2．作答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案。

答案不能答在试题卷上。

3．非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新答案；不准使用铅笔和涂改液。

不按以上要求作答无效。

4．考生必须保证答题卡的整洁。

考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。

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、如图所示，物体A、B 用细绳连接后跨过滑轮，A静止在倾角为45°的斜面上，B 悬挂着．已知质量m A＝2m B，不计滑轮摩擦，现将斜面倾角由45°增大到60°，但物体仍保持静止，下列说法正确的是
A．绳子的张力增大
B．物体A对斜面的压力将增大
C．物体A受到的静摩擦力增大
D．滑轮受到绳子的作用力保持不变
2、一半径为R的球形行星自转周期为T，其同步卫星距离行星表面的高度为3R，则在该行星表面绕其做匀速圆周运动的卫星线速度大小为（）
A．2R
T
π
B．
4R
T
π
C．
8R
T
π
D．
16R
T
π
3、关于原子核的相关知识，下面说法正确的是（）
A．原子核内相邻质子之间存在相互排斥的核力
B．原子核的比结合能越小，说明原子核越不稳定
C．温度越高放射性元素的半衰期越小
D．β射线是电子流，表明原子核内除质子中子之外还有电子
4、如图所示，边长为L的等边三角形ABC内、外分布着两方向相反的匀强磁场，三角形内磁场方向垂直纸面向里，两磁场的磁感应强度大小均为B．顶点A处有一粒子
源，粒子源能沿∠BAC的角平分线发射不同速度的粒子粒子质量均为m、电荷量均为+q，粒子重力不计．则粒子以下列哪一速度值发射时不能通过C点（）
A．qBL
m
B．
2
qBL
m
C．
2
3
qBL
m
D．
8
qBL
m
5、如图所示，一定质量的理想气体从状态A经过状态B、C又回到状态A。

下列说法正确的是（）
A．A→B过程中气体分子的平均动能增加，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增加
B．C→A过程中单位体积内分子数增加，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少C．A→B过程中气体吸收的热量大于B→C过程中气体放出的热量
D．A→B过程中气体对外做的功小于C→A过程中外界对气体做的功
6、A、B两物体经过同一地点时开始计时，它们沿直线运动的速度随时间变化的规律如图所示，则下列说法正确的是( )
A．t1时刻A、B两物体相遇
B．t2时刻B物体速度变化率为零
C．t1到t3时间内两物体的间距先增大后减小
D．A、B两物体速度方向一直相同
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（a ）所示，光滑绝缘斜面与水平面成30θ=︒角放置，垂直于斜面的有界匀强磁场边界M 、N 与斜面底边平行，磁感应强度大小为3T B =。

质量0.05kg m =的“日”字形导线框在沿斜面向上的外力作用下沿斜面向上运动，导体框各段长度相等，即
=0.1m ab bc cd dc af fa fc L =======，ab 、fc ，ed 段的电阻均为2Ωr =，其
余电阻不计。

从导线框刚进入磁场开始计时，fc 段的电流随时间变化如图（b ）所示（电
流由f 到c 的方向为正），重力加速度2
10m/s g =下列说法正确的是（ ）
A ．导线框运动的速度大小为10m/s
B ．磁感应强度的方向垂直斜面向上
C ．在0t =至0.03s t =这段时间内，外力所做的功为0.24J
D ．在0.01s t =至0.02s t =这段时间内，导线框所受的安培力大小为0.3N
8、如图所示的光滑导轨，由倾斜和水平两部分在MM'处平滑连接组成。

导轨间距为L ，水平部分处于竖直向上、磁感应强度为B 的匀强磁场中，倾斜导轨连接阻值为R 的电阻。

现让质量为m 、阻值为2R 的金属棒a 从距离水平面高度为h 处静止释放。

金属棒a 到达磁场中OO'时，动能是该金属棒运动到MM'时动能的
1
4
，最终静止在水平导轨上。

金属棒a 与导轨接触良好且导轨电阻不计，重力加速度g ＝10m/s 2。

以下说法正确的是（ ）
A ．金属棒a 运动到MM '23BL
gh R
B ．金属棒a 运动到OO'时的加速度大小为222B L gh
a =C ．金属棒a 从h 处静止下滑到在水平导轨上静止过程中，电阻上产生的焦耳热为
1
3
mgh
D ．金属棒a 若从h 处静止释放，在它运动的整个过程中，安培力的冲量大小是2m gh ，方向向左
9、如图甲所示的电路中理想变压器原、副线圈的匝数比为9:1，电表均为理想电表，1R 为阻值随温度升高而变小的热敏电阻，0R 为定值电阻，若发电机向原线圈输入如图乙所示的正弦交变电流。

下列说法中正确的是（ ）
A ．输入变压器原线圈的交变电流的电压表达式为362sin 50(V)u t π=
B ．241s 0t -=⨯时，该发电机的线圈平面位于中性面
C ．t R 温度升高时，电流表的示数变大，电压表示数变小，变压器的输入功率变大
D ．t R 温度升高时，电流表的示数变大，电压表示数变大，变压器的输入功率变大 10、如图所示，以O 为圆心、半径为R 的虚线圆位于足够大的匀强电场中，圆所在平面与电场方向平行，M 、N 为圆周上的两点．带正电粒子只在电场力作用下运动，在M 点速度方向如图所示，经过M 、N 两点时速度大小相等．已知M 点电势高于O 点电势，且电势差为U ，下列说法正确的是( )
A ．M,N 两点电势相等
B ．粒子由M 点运动到N 点，电势能先增大后减小
C ．该匀强电场的电场强度大小为
U
R
D ．粒子在电场中可能从M 点沿圆弧运动到N 点
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）某实验小组用DIS 来研究物体加速度与质量的关系，实验装置如图甲所示。

其中小车和位移传感器的总质量为M ，所挂钩码总质量为m ，小车和定滑轮之间的绳子与轨道平面平行，不计轻绳与滑轮之间的摩擦及空气阻力，重力加速度为g 。

(1)若已平衡摩擦力，在小车做匀加速直线运动过程中，绳子中的拉力大小
T
F=__________（用题中所给已知物理量符号来表示）；当小车的总质量M和所挂钩码的质量m之间满足__________时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于所挂钩码的重力；
(2)保持钩码的质量不变，改变小车的质量，某同学根据实验数据画出
1
a
M
图线，如
图乙所示，可知细线的拉力为__________N（保留两位有效数字）。

12．（12分）某同学在实验室利用图甲所示的装置探究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量的关系”。

图中长木板水平固定，小吊盘和盘中物块的质量之和m远小于滑块（含滑块上的砝码）的质量M。

(1)为减小实验误差，打点计时器应选用________________（填“电磁打点计时器”或“电火花计时器”）。

(2)该同学回到教室处理数据时才发现做实验时忘记了平衡摩擦力，也没有记下小吊盘和盘中物块的质量之和。

图乙为实验中所得的滑块的加速度a与滑块（含滑块上的砝码）
的质量的倒数1
M
的关系图象。

取g=10m/s2，根据图象可求出小吊盘和盘中物块的质量
之和约为________________kg，滑块与长木板之间的动摩擦因数为________________。

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，两端开口且导热良好的汽缸竖直固定放置，两厚度不计的轻质活塞A、B由轻杆相连，两活塞的横截面积分别为S A=30cm2，S B=18 cm2，活塞间封闭有一定质量的理想气体。

开始时，活塞A距离较粗汽缸底端10cm，活塞B距离较细
汽缸顶端25cm ，整个装置处于静止状态。

此时大气压强为p 0=1.0×
105Pa ，汽缸周围温度为27C ︒。

现对汽缸加热，使汽缸周围温度升高到127C ︒，不计一切摩擦。

(1)求升高温度后活塞A 上升的高度；（结果保留1位小数）
(2)保持升高后的温度不变，在活塞A 上缓慢放一重物，使活塞A 回到升温前的位置，求连接活塞A 、B 的轻杆对A 的作用力大小。

14．（16分）如图所示，临界角C 为45°的液面上有一点光源S 发出一束光垂直入射到水平放置于液体中且距液面为d 的平面镜M 上，当平面镜M 绕垂直于纸面的轴O 以角速度ω做逆时针匀速转动时，观察者发现液面上有一光斑掠过，则观察者们观察到的光斑在液面上掠过的最大速度为多少？
15．（12分）某汽车轮胎能在C C 3070︒︒-~的范围内正常工作，正常工作时胎内气体的压强最高不能超过3.5atm ，最低不能低于1.6atm 。

在20C ︒的室温环境下给该轮胎充气，充气结束时，胎内气体的温度升高到30C ︒。

假定轮胎容积不变，分析解答下列问题。

(i)夏天的汽车行驶在温度较高的马路上，轮胎容易爆裂。

若该胎内气体温度高达77C ︒，从微观上分析胎内气体压强变化导致爆胎这一现象；
(ii)求充气结束时轮胎内气体压强的范围（结果保留两位有效数字）。

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 【解析】
物体B 受竖直向下的重力mg 和竖直向上的绳子拉力T ，由二力平衡得到： T=mg ；
以物体A 为研究对象，物体A 受力如下图所示：
A 静止，处于平衡状态，由平衡条件得： f +T -2mg sin45°=0 N -2mg cos45°=0 解得：
f =2m
g sin45°-T =2mg sin45°-mg N =2mg cos45°
当由45°增大到60°时，f 不断变大，N 不断变小； A ．绳子张力T=mg 保持不变，故A 错误；
B ．物体A 对斜面的压力N′=N =2mg cos θ将变小，故B 错误；
C ．摩擦力变大，故C 正确；
D ．绳子的拉力不变，但是滑轮两边绳子的夹角减小，则滑轮受到绳子的作用力变大，选项D 错误． 2、D 【解析】
卫星的轨道半径r=R +3R =4R ，根据线速度的计算公式可得：
28r R
v T T
ππ=
= 根据万有引力提供向心力可得
GM
v r
=
所以
2v r v r ==卫卫
解得
16R
v T π=
卫。

A ．2R T π，与结论不相符，选项A 错误；
B ．4R
T
π，与结论不相符，选项B 错误； C ．
8R
T π，与结论不相符，选项C 错误； D ．16R T
π，与结论相符，选项D 正确；
故选D 。

3、B 【解析】
A ．原子核内相邻质子之间存在强相互吸引的核力，A 错误；
B ．原子核比结合能越小，拆开原子核越容易，说明原子核越不稳定，B 正确；
C ．放射性元素的半衰期是原核的衰变规律，由原子核内部因素决定，即与元素的种类有关，与温度无关，C 错误；
D ．β射线是原子核内中子转变为质子时产生的，不能说明原子核内有电子，选项D 错误。

故选B 。

4、C 【解析】
粒子带正电，且经过C 点，其可能的轨迹如图所示：
所有圆弧所对圆心角均为60°，所以粒子运行半径： r = L n
（n =1，2，3，…），
粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：
qvB =m 2
v r
，
Bqr BqL
v
m mn
==（n=1，2，3，…），
则
2
3
qBL
v
m
=的粒子不能到达C点，故ABD不合题意，C符合题意。

故选C。

【点睛】
粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动洛伦兹力提供向心力，根据题意作出粒子的运动轨迹是解题的关键，应用数学知识求出粒子的可能轨道半径，应用牛顿第二定律求出粒子的速度即可解题．
5、C
【解析】
A．A→B过程中，温度升高，气体分子的平均动能增加，过原点直线表示等压变化，故单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减小，故A错误；
B．C→A过程中体积减小，单位体积内分子数增加，温度不变，故单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增加，故B错误；
C．气体从A→B过程中，温度升高且体积增大，故气体吸收热量且对外做功，设吸热大小为Q1，做功大小为W1，根据热力学第一定律有：△U1=Q1-W1，气体从B→C过程中，温度降低且体积不变，故气体不做功且对外放热，设放热大小为Q2，根据热力学第一定律：△U2=-Q2，气体从C→A过程中，温度不变，内能增量为零，有：
△U=△U1+△U2=Q1-W1-Q2=0
即
Q1=W1+Q2＞Q2
所以A→B过程中气体吸收的热量Q1大于B→C过程中气体放出的热量Q2，故C正确；D．气体做功W p V
=∆，A→B过程中体积变化等于C→A过程中体积变化，但图像与原点连接的斜率越大，压强越小，故A→B过程中气体对外做的功大于C→A过程中外界对气体做的功，故D错误。

故选C。

6、B
【解析】
A.由v-t图像可知，t1时刻A、B两物体速度相同，A的位移大于B的位移，两物体没有相遇，选项A错误；
B. v-t图像的斜率等于加速度，则t2时刻B物体加速度为零，速度变化率为零，选项B
C. 因t 1时刻A 在B 之前，则t 1到t 3时间内两物体的间距先减小后增大，选项C 错误；
D. 物体B 一直沿正方向运动，物体A 在t 1到t 3的某段时间内向负方向运动，则A 、B 两物体速度方向不是一直相同，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、AD 【解析】
B ．由于在0~0.01s 时间内，电流从f 到c 为正，可知cd 中电流从d 到c ，则由右手定则可知，磁感应强度的方向垂直斜面向下，选项B 错误；
A ．因为cd 刚进入磁场时，通过fc 的电流为0.5A ，可知通过cd 的电流为1A ，则由
2
cd BLv I r r =
+ 解得
v =10m/s 选项A 正确；
C ．在0t =至0.03s t =这段时间内，线圈中产生的焦耳热为
2233130.01J=0.09J Q I R t ==⨯⨯⨯总
线框重力势能的增加量
3sin 300.075J P E mg L =⋅=
则外力所做的功为
0.165J P W Q E =+=
选项C 错误；
D ．在0.01s t =至0.02s t =这段时间内，导线框的cf 边在磁场内部，则所受的安培力大小为
310.1N=0.3N cf F BIL ==⨯⨯
选项D 正确。

故选AD 。

8、ACD 【解析】
A ．金属棒a 从静止运动到MM '的过程中，根据机械能守恒可得
2112
mgh mv =
解得金属棒a 运动到MM '时的速度为
1v =金属棒a 运动到MM '时的感应电动势为
1E BLv ==金属棒a 运动到MM '时的回路中的电流大小为
2E I R R ==+故A 正确；
B ．金属棒a 到达磁场中OO '时的速度为
2112v v ==金属棒a 到达磁场中OO '时的加速度大小为
222(2)B L v BIL a m m R R ===+ 故B 错误；
C ．金属棒a 从h 处静止下滑到在水平导轨上静止过程中，根据能量守恒可得产生的焦耳热等于重力势能的减小量，则有
Q mgh =
电阻上产生的焦耳热为
1133
R Q Q mgh == 故C 正确；
D ．金属棒a 从h 处静止下滑到在水平导轨上静止过程中，规定向右为正方向，根据动量定理可得
10I mv =-安
可得
I =-安
在它运动的整个过程中，安培力的冲量大小是，方向向左，故D 正确； 故选ACD 。

9、BC
【解析】
A ．由交变电流的图像可读出电压的最大值为362V ，周期为0.02s ，则角速度为 2rad /s 100rad /s 0.02
πωπ== 所以输入变压器原线圈的交变电流的电压表达式为
362sin100(V)u t π=
故A 错误；
B ．当241s 0t -=⨯时，电压的瞬时值为0，所以该发电机的线圈平面位于中性面，故B 正确；
CD ．t R 温度升高时，其阻值变小，副线圈中的电流变大则原线圈中电流也变大，由 P UI =
可知变压器的输入功率变大，电压表读数
3220U U I R =-
减小，故C 正确，D 错误。

故选BC 。

10、AB
【解析】
带正电粒子仅在电场力作用下，从M 运动到N ，由速度大小，得出粒子的动能，从而确定粒子的电势能大与小。

由于匀强电场，则等势面是平行且等间距。

根据曲线运动条件可从而确定电场力的方向，从而得出匀强电场的电场线方向。

【详解】
带电粒子仅在电场力作用下，由于粒子在M 、N 两点动能相等，则电势能也相等，则M 、N 两点电势相等。

因为匀强电场，所以两点的连线MN 即为等势面。

根据等势面与电场线垂直特性，从而画出电场线CO ．由曲线运动条件可知，正电粒子所受的电场力沿着CO 方向；
可知，速度方向与电场力方向夹角先大于90°后小于90°，电场力对粒子先做负功后做正功，所以电势能先增大后减小。

故AB 正确；匀强电场的电场强度Ed=U 式中的d
是沿着电场强度方向的距离，则0sin 45U E R R
==，故C 错误；粒子在匀强电场受到的是恒定的电场力，不可能做圆周运动，选项D 错误；故选AB.
【点睛】
紧扣动能相等作为解题突破口，由于仅在电场力作用下，所以得出两点的电势能大小关系。

并利用等势面与电场线垂直的特性，从而推出电场线位置。

再由曲线运动来确定电场力的方向。

同时考查U=Ed 中d 的含义重要性，注意公式中的d 为沿电场线方向上的距离。

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、Mmg M m
+ M m >> 0.20 【解析】
(1)[1]平衡摩擦力后：
T mg F ma -=
T F Ma =
解得：
T M F mg M m
=⋅+； [2]当小车和位移传感器的总质量M 和所挂钩码的质量m 之间满足M m >>时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于所挂钩码的重力；
(2)由牛顿第二定律知：
1a F M
=
⋅ 则1a M -的图线的斜率是合外力，即绳子拉力F ，则： 2.0N 0.20N 10
F ==。

12、电火花打点计时器 0.02 0.2
【解析】
(1)[1]电磁打点计时器纸带运动时，振针振动，计时器与纸带存在较大摩擦，而电火花打点计时器由火花放电，摩擦小，故选用电火花打点计时器误差小；
(2)[2]根据牛顿第二定律，对滑块有
T Mg Ma μ-=
T a g M
μ=- 图像斜率表示合外力则有
2=N 0.2N 10
T k == 由于小吊盘和盘中物块的质量之和m 远小于滑块（含滑块上的砝码）的质量M ，则小吊盘和盘中物块的总重力近似等于合力，所以小吊盘和盘中物块的总质量为 0.02kg T m g
== [3]乙图中纵截距
2g μ-=-
则滑块与木板间的动摩擦因数为
=0.2μ
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)20.8cm ；(2)60N
【解析】
(1)设升高温度后活塞A 上升的高度为l ，已知1A 1B 2V S l S l =+，1=300K T ，2A 1B 2=()()V S l l S l l ++-，2=400K T ，由等压变化得1212
V V T T =，解得 20.8cm l =
(2) 1A 1B 2V S l S l =+，设气体压强为2p ，由已知条件可得
51 1.010Pa p =⨯，1=300K T ，2=400K T 由查理定律可得1212
p p T T =，由于系统处于平衡状态，对B 活塞分析可得 2B 1B p S p S F -=
联立解得
=60N F
14、4ωd
如图示，当平面镜转动角时，由光的反射定律可得，反射光线转动2角度；由于光从水中射入空气，当入射角大于或等于临界角时，发生全反射现象．所以恰好发生全反射时光斑在水面上掠过的最大速度．
【详解】 设平面镜转过角时,光线反射到水面上的P 点，光斑速度为V ，由图可知：
v=，而=2ωL=，故v=
液体的临界角为C ，当2=C=45°时，v 达到最大速度v max ，
即v max ==4 d
即察者们观察到的光斑在水面上掠过的最大速度为4ωd ．
15、 (i)汽车行驶时，轮胎内部气体体积近似不变，则气体分子密集程度不变。

温度升高，气体分子平均动能变大，导致分子碰撞冲击力变大，且单位时间单位面积的碰撞频率变大，则气体压强变大，过大的压强可使轮胎爆裂；(ii)2.0atm 3.1atm ~
【解析】
(i)汽车行驶时，轮胎内部气体体积近似不变，则气体分子密集程度不变。

温度升高，气体分子平均动能变大，导致分子碰撞冲击力变大，且单位时间单位面积的碰撞频率变大，则气体压强变大，过大的压强可使轮胎爆裂；
(ii)如图所示：
设充气后30C ︒时压强为1p ，行驶过程温度为70C ︒时对应较大压强3.5atm 。

气体等
容变化，由查理定律得
1 3.5atm (27330)K (27370)K
p =++ 解得
1 3.1atm p ≈
设充气后30C ︒时压强为2p ，行驶过程温度为C 30︒-时对应较小压强1.6atm 。

由查理定律得
2 1.6atm (27330)K (27330)K
p =+- 解得
2 2.0atm p ≈
则充气结束时的压强范围为2.0atm 3.1atm ~。