河南省郑州一中2024届高三上学期第一次段考物理试卷

河南省郑州一中2024届高三上学期第一次段考物理试卷
学校：_______ 班级：__________姓名：_______ 考号：__________
（满分：100分 时间：75分钟）
总分栏
题号
一二三四五六七总分
得分
评卷人得分
一、单项选择题（本题包含8小题，每小题4分，共32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）(共8题)
第(1)题如图，是石拱桥的简化示意图。

它是用四块相同的坚固石块垒成圆弧形的石拱，其中，第3、4块固定在地基上，第1、2块间的接触面是竖直的，每块石块的两个侧面间所夹的圆心角均为30°。

石块间的摩擦力忽略不计，则第1、3石块间的作用力和第1、2石块间的作用力大小之比为（ ）
A
．
B ．
C ．
D ．
第(2)题迄今发现的二百余颗太阳系外行星大多不适宜人类居住，绕恒星“Gliese581”运行的行星“G1- 58lc”却很值得我们期待．该行星的温度在0℃到40℃之间、质量是地球的6倍、直径是地球的1.5倍、公转周期为13个地球日，“Gliese581”的质量是太阳质量的0.31倍．设该行星与地球均视为质量分布均匀的球体，绕其中心天体做匀速圆周运动，则（ ）
A ．在该行星和地球上发射卫星的第一宇宙速度相同
B
．如果人到了该行星，其体重是地球上的倍
C ．该行星与“Gliese581”的距离是日地距离的倍
D ．由于该行星公转速率比地球大，地球上的米尺如果被带上该行星，其长度一定会变短
第(3)题
“嫦娥一号”月球探测器在环绕月球运行过程中，设探测器运行的轨道半径为r ，运行速率为v ，当探测器在飞越月球上一些环形山中的质量密集区上空( )
A ．r 、v 都将略为减小
B ．r 、v 都将保持不变
C ．r 将略为减小，v 将略为增大
D ．r 将略为增大，v 将略为减小
第(4)题
如图，一小滑块以某一初动能沿固定斜面向下滑动，最后停在水平面上。

滑块与斜面间、滑块与水平面间的动摩擦因素相等，忽略斜面与水平面连接处的机械能损失。

则该过程中，滑块的动能E K 、机械能E 与水平位移x 关系的图线可能是（ ）
A ．
B ．
C ．
D ．
第(5)题图示为一自耦变压器，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其作为原线圈，其两端、间输入电压为的交变电流。

现通过滑动触头取该线圈、间部分作为副线圈，、间的输出电压为。

则在将滑动触头从点顺时针旋转到点的过程中（ ）
A ．，降低
B ．，升高
C ．，降低
D ．，升高
第(6)题如图所示，在水平晾衣杆上晾晒床单时，为了使床单尽快晾干，可在床单间支撑轻质小木棍。

小木棍位置的不同，两侧床单间夹角θ将不同。

设床单质量为m ，晾衣杆对床单的作用力大小为F ，当地重力加速度为g ，下列说法正确的是（ ）
A ．无论θ取何值，都有
B ．只有当时，才有
C ．θ越小，F 越小
D ．θ越大，F 越小
第(7)题如图，水平面内有一边长为a 的正方形ABCD ，O 点为正方形的几何中心，P 点为O 点正上方的一点，P 点到A 、B 、C 、D 四点的距离均为a 。

现将四个电荷量均为Q 的正点电荷分别固定在A 、B 、C 、D 处，已知静电力常量为k ，无穷远处为零电势点。

则下列说法正确的是（ ）
A ．O 点的电势为零
B ．检验电荷在O 点所受的电场力不为零
C ．P 点的电场强度大小为
D ．在PO 连线上从P 点到O 点的电势可能先增大后减小
第(8)题
如图，电荷量为q 1和q 2的两个点电荷分别位于P 点和Q 点，已知在P 、Q 连线至某点R 处的电场强度为零，且PR =2RQ ，则
A ．q 1=2q 2
B ．q 1=4q 2
C ．q 1=-2q 2
D ．q 1=-4q 2
评卷人得分二、多项选择题（本题包含4小题，每小题4分，共16分。

在每小题给出的四个选项中，至少有两个选项正确。

全部选
对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分） (共4题)
第(1)题
如图所示,实线为电场线,虚线为等势线,且AB=BC，电场中的A、B、C三点的场强分别为E A、E B、E C，电势分别为ΦA、ΦB、ΦC，AB、BC间的电势差分别为U AB、U BC，则下列关系中正确的有( )
A．ΦA>ΦB>ΦC B．E C>E B>E A C．U AB<U BC D．U AB=U BC
第(2)题
如图所示，在直角坐标系xOy中，位于坐标轴上的M、N、P三点到坐标原点O的距离均为r，在第二象限内以O1(－r，r)为圆
心，r为半径的圆形区域内，分布着方向垂直xOy平面向外的匀强磁场；现从M点平行xOy平面沿不同方向同时向磁场区域发射速率均为v的相同粒子，其中沿MO1方向射入的粒子恰好从P点进入第一象限，为了使M点射入磁场的粒子均汇聚于N点，在第一象限内，以适当的过P点的曲线为边界(图中未画出，且电场边界曲线与磁场边界曲线不同)，边界之外的区域加上平行
于y轴负方向的匀强电场或垂直xOy平面的匀强磁场，不考虑粒子间的相互作用及其重力，下列说法正确的是（ ）
A．若OPM之外的区域加的是磁场，则所加磁场的最小面积为
B．若OPM之外的区域加的是电场，粒子到达N点时的速度最大为
C．若OPM之外的区域加的是电场，粒子到达N点时的速度方向不可能与x轴成45°
D
．若OPM之外的区域加的是电场，则边界PN曲线的方程为
第(3)题
如图甲所示，物块A、B间拴接一个压缩后被锁定的轻弹簧，整个系统静止放在光滑水平地面上，其中A物块最初与左侧固定的挡板相接触，B物块质量为4kg.现解除对弹簧的锁定，在A离开挡板后，B物块的V-t图如图乙所示，则可知（）
A．物块A的质量为4 kg
B．运动过程中物块A的最大速度为v m=4m/s
C．在物块A离开挡板前，系统动量守恒、机械能守恒
D．在物块A离开挡板后弹簧的最大弹性势能为6J
第(4)题
如图（甲）所示为一阴极射线管，接通电源后，电子射线由阴极向右射出，在荧光屏上会到一条亮线，要使荧光屏上的亮线向下偏转，如图（乙）所示，在下列措施中可采用的（ ）
A．加一电场，电场方向竖直向上
B．加一磁场，磁场方向竖直向上
C．加一磁场，磁场方向垂直荧光屏向外
D．加一磁场，磁场方向垂直荧光屏向里
评卷人得分
三、填空、实验探究题（本题包含2个小题，共16分。

请按题目要求作答，并将答案填写在答题纸上对应位置） (共2题)第(1)题
由于空间站处于完全失重状态，不能利用天平等仪器测量质量，为此某同学为空间站设计了如图甲所示的实验装置，用来测量小球质量。

图中力传感器固定在水平轨道A处挡板上，弹簧连在传感器上，可以通过传感器测量弹簧的弹力，水平轨道B处装有光电门，光电门发射和接收装置与球心位于同一直线上，可以测量出小球经过光电门的挡光时间。

已知弹簧弹性势能表达式（式中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量），该同学设计的主要实验步骤如下∶
（1）用游标卡尺测量出小球的直径如图乙所示，小球直径d为___________cm；
（2）将小球与弹簧接触并压缩弹簧，记录弹簧的压缩量x及力传感器的读数F，画出F-x图像如图丙所示，则弹簧的劲度系
数k为___________N/m；
（3）由静止释放小球，测量小球离开弹簧后经过光电门的挡光时间t，计算出小球离开弹簧的速度v。

若某次测得弹簧的压缩量为1cm，小球经过光电门的时间为7.5m s，则此次小球离开弹簧后的速度大小为___________m/s；
（4）改变弹簧的压缩量，多次测量。

图丁中已描出了弹簧的压缩量x与对应的小球速度v对应的点。

请在图丁中画出v-x图
像_________；
（5）分析数据，得出小球的质量为_________ kg。

第(2)题
橡皮筋像弹簧一样，也遵守胡克定律，即在弹性限度内伸长量△x与弹力F成正比，可表达为，某同学用铁架台、刻度尺、钩码和待测橡皮筋组成如图所示装置，测定橡皮筋的劲度系数，是通过改变钩码个数测得一系列弹力F与橡皮筋总长
度x的值，并作出图象如图。

请回答下列问题：
（1）若将图线延长与F轴相交，该交点的物理意义是_________________；
（2）由图线计算得该橡皮筋的劲度系数为_________；
（3）橡皮筋的劲度系数的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关，理论与实际都表明，其中Y是一个由材料决定的常数，材料力学上称之为杨氏模量。

已知该实验所测橡皮筋未受到拉力时圆形横截面的直径D=4.00 mm，则其杨氏模量Y=__________。

评卷人得分
四、计算题（本题包含3小题，共36分。

解答下列各题时，应写出必要的文字说明、表达式和重要步骤。

只写出最后答案的不得分。

有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

请将解答过程书写在答题纸相应位置） (共3题)
第(1)题
涡流制动是一种利用电磁感应原理工作的新型制动方式，它的基本原理如图甲所示．水平面上固定一块铝板，当一竖直方向的条形磁铁在铝板上方几毫米高度上水平经过时，铝板内感应出的涡流会对磁铁的运动产生阻碍作用．涡流制动是磁悬浮列车在高速运行时进行制动的一种方式．某研究所制成如图乙所示的车和轨道模型来定量模拟磁悬浮列车的涡流制动过程．车厢下端安装有电磁铁系统，能在长为L1=0.6m，宽L2=0.2m的矩形区域内产生竖直方向的匀强磁场，磁感应强度可随车速的减小而自动增大（由车内速度传感器控制），但最大不超过B1=2T，将铝板简化为长大于L1，宽也为L2的单匝矩形线圈，间隔铺设在轨道正中央，其间隔也为L2，每个线圈的电阻为R1=0.1Ω，导线粗细忽略不计．在某次实验中，模型车速度为v=20m/s时，启动电磁铁系统开始制动，车立即以加速度a1=2m/s2做匀减速直线运动，当磁感应强度增加到B1时就保持不变，直到模型车停止运动．已知模型车的总质量为m1=36kg，空气阻力不计．不考虑磁感应强度的变化引起的电磁感应现象以及线圈激发的磁场对电磁铁产生磁场的影响．
（1）电磁铁的磁感应强度达到最大时，模型车的速度为多大？
（2）模型车的制动距离为多大？
（3）为了节约能源，将电磁铁换成若干个并在一起的永磁铁组，两个相邻的磁铁磁极的极性相反，且将线圈改为连续铺放，如图丙所示，已知模型车质量减为m2=20kg，永磁铁激发的磁感应强度恒为B2=0.1T，每个线圈匝数为N=10，电阻为R2=1Ω，相邻线圈紧密接触但彼此绝缘．模型车仍以v=20m/s的初速度开始减速，为保证制动距离不大于80m，至少安装几个永磁铁？第(2)题
如图所示，倾角为α的光滑导轨上端接入一定值电阻R，Ⅰ和Ⅱ是边长都为L的两正方形磁场区域，其区域内的磁场方向都垂直于导轨平面向上，区域Ⅰ中磁场的磁感应强度为B1，恒定不变，区域Ⅱ中磁场随时间按B2＝kt变化，一质量为m、电阻为r的金属杆穿过区域Ⅰ垂直地跨放在两导轨上，并恰能保持静止。

试求：
（1）通过金属杆的电流大小；
（2）定值电阻的阻值为多大？
第(3)题
如图所示，质量为M的正方体空木箱放置在粗糙水平面上，空木箱对角线有一光滑轨道，轨道与水平方向夹角为，轨道上有一质量为m的物体沿轨道自由下滑，木箱始终静止在水平面上，重力加速度大小为g，求：
（1）轨道对物体的弹力大小；
（2）地面对木箱的摩擦力的大小和方向。