2024年甘肃省张掖市第二中学物理高三上期中综合测试模拟试题含解析

2024年甘肃省张掖市第二中学物理高三上期中综合测试模拟试
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、如图a所示，小物体从竖直弹簧上方离地高h1处由静止释放，其动能E k与离地高度h的关系如图b所示．其中高度从h1下降到h2，图象为直线，其余部分为曲线，h3对应图象的最高点，轻弹簧劲度系数为k，小物体质量为m，重力加速度为g．以下说法正确的是（）
A．小物体下降至高度h3时，弹簧形变量为0
B．小物体下落至高度h5时，加速度为0
C．小物体从高度h2下降到h4，弹簧的弹性势能增加了
D．小物体从高度h1下降到h5，弹簧的最大弹性势能为mg（h1-h5）
2、造型夺目的“石头平衡艺术”作品不禁会让人叫绝，仅仅通过艺术家的双手去感触，便可掌握每一块石头的平衡点，不使用任何工具就能立石成型.如图所示，在水平地面上将两个形状不规则的石块a、b叠放在一起，保持平衡.下列说法中正确的是()
A．石块b对a的弹力一定等于a的重力
B．石块b和a的重心一定在同一竖直线上
C．石块b对a的作用力一定是竖直向上的
D ．地面对石块b 的支持力和b 受到的重力是一对平衡力
3、科学思维和科学方法是我们认识世界的基本手段．在研究和解决问题的过程中，不仅需要相应的知识，还需要运用科学的方法．理想实验有时更能深刻地反映自然规律，伽利略设想了一个理想实验，如图所示．
①两个对接的斜面，静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面； ②如果没有摩擦，小球将上升到原来释放的高度；
③减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然会达到原来的高度；
④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球会沿水平面做持续的匀速运动．
通过对这个实验的分析，我们可以得到的最直接结论是( )
A ．自然界的一切物体都具有惯性
B ．光滑水平面上运动的小球，运动状态的维持并不需要外力
C ．如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变
D ．小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小
4、打磨某剖面如题图所示的宝石时，必须将OP 、OQ 边与轴线的夹角θ切磨在12θθθ<<的范围内，才能使从MN 边垂直入射的光线，在OP 边和OQ 边都发生全反射（仅考虑如图所示的光线第一次射到OP 边并反射到OQ 过后射向MN 边的情况），则下列判断正确的是( )
A ．若2θθ>，光线一定在OP 边发生全反射
B ．若2θθ>，光线会从OQ 边射出
C ．若1θθ<，光线会从OP 边射出
D ．若1θθ<，光线会在OP 边发生全反射
5、如图所示，一物体从圆弧形轨道的A 点无初速自由滚下，由于摩擦力的作用到达C 点时的速度为零，C 点比A 点下降了1h ，又由C 点滚至B 点，速度再次为零，B 比C 下降了2h ，则1h 与2h 比较有
A ．12h h ＞
B ．12h h ＜
C ．12h h
D ．无法确定
6、在北京飞控中心工作人员的精密控制下，嫦娥三号开始实施近月制动，进入100公里环月轨道Ⅰ，随后嫦娥三号探测器再次变轨，从100公里的环月圆轨道Ⅰ，降低到近月点（B 点）15公里、远月点（A 点）100公里的椭圆轨道Ⅱ，为下一步月面软着陆做准备．关于嫦娥三号卫星，下列说法正确的是( )
A ．卫星在轨道Ⅱ运动的周期小于在轨道Ⅰ运动的周期
B ．卫星在轨道Ⅱ上A 点的加速度大于在轨道Ⅰ上A 点的加速度
C ．卫星在轨道Ⅱ经过A 点时的动能大于在轨道Ⅱ经过B 点时的动能
D ．卫星从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ，机械能增大
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，边长为L 的等边三角形ABC 为两有界匀强磁场的理想边界，三角形内的磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B ，三角形外的磁场（足够大）方向垂直纸面向里，磁感应强度大小也为B ．把粒子源放在顶点A 处，它将沿∠A 的角平分线发射质量为m 、电荷量为q 、初速度为v 0的带负电的粒子（粒子重力不计）．则下列说法正确的是（ ）
A ．若v 0=qBL m ，则粒子第一次到达C 点所用的时间为m q
B π B ．若v 0=2qBL m
，则粒子第一次到达C 点所用的时间为23m qB π C ．若v 0=qBL m
，则粒子第一次到达B 点所用的时间为2m qB π D ．若v 0=2qBL m
，则粒子第一次到达B 点所用的时间为3m qB π 8、如图所示，在点电荷Q 产生的电场中，将两个带正电的检验电荷12q q 、分别置于A 、B 两点，虚线为等势线，取无穷远处为零电势点，若将12q q 、移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等，则下列说法正确的是（ ）
A ．A 点电势大于
B 点电势
B ．A 、B 两点的电场强度相等
C ．1q 的电荷量小于2q 的电荷量
D ．1q 在A 点的电势能等于2q 在B 点的电势能
9、有一个电子原来静止于平行板电容器的中间，设AB 两板的距离足够大，今在t =0开始在两板间加一个交变电压，使得该电子最后打在A 板上，则下列满足要求的交变电压有
A ．
B ．
C ．
D ．
10、质量分别为M 和m 的物块形状大小均相同，将它们通过轻绳跨过光滑定滑轮连接，如图甲所示，绳子平行于倾角为α的斜面，M 恰好能静止在斜面上，不考虑M 、m 与斜面之间的摩擦。

若互换两物块位置，按图乙所示放置，然后释放M ，斜面仍保持静止。

则下列说法正确的是（ ）
A ．轻绳的拉力等于Mg
B ．轻绳的拉力等于mg
C ．M 运动的加速度大小为()1sin g α-
D ．M 运动的加速度大小为M m g M
- 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）如图所示，某同学制作了一个弹簧弹射装置，轻弹簧两端各放一个金属小球（小球与弹簧不连接），压缩弹簧并锁定，该系统放在内壁光滑的金属管中（管径略大于两球直径），金属管水平固定在离地面一定高度处，解除弹簧锁定，两小球向相反方向弹射，射出管时均已脱离弹簧，现要测定弹射装置锁定时具有的弹性势能，并探究弹射过程遵循的规律，实验小组配有足够的基本测量工具，重力加速度大小取g ，按下
述步骤进行实验：
①用天平测出小球P和Q的质量分别为m1、m2；
②用刻度尺测出管口离地面的高度h；
③解除锁定记录两球在水平地面上的落点N、M；
根据该同学的实验，回答下列问题：
（1）除上述测量外，要测定弹射装置锁定时具有的弹性势能，还需要测量的物理量是（______）
A．弹簧的压缩量Δx
B．P、Q两球落地点M、N到对应管口的水平距离x1、x2
C．金属管的长度L
D．两球从弹出到落地的时间t1、t2
（2）根据测量物理量可得弹性势能的表达式
E P=_____________________________________．
（3）如果满足关系式_______________________，则说明弹射过程中轻弹簧和两金属球组成的系统动量守恒．（用测得的物理量符号表示）
12．（12分）如图（a）所示，是多用电表欧姆档内部的部分原理图，已知电源电动势E = 1.5 V，内阻r= 1 Ω，灵敏电流计满偏电流I g = 10 mA，内阻为r g= 90 Ω，表盘如图b所示，欧姆表表盘中值刻度为“15”
（1）多用电表的选择开关旋至“Ω”区域的某档位时，将多用电表的红、黑表笔短接，进行欧姆调零，调零后多用电表的总内阻为___________Ω，某电阻接入红、黑表笔间，表盘如图（b）所示，则该电阻的阻值为_______________Ω。

（2）若将选择开关旋至“×1”，则需要将灵敏电流计__________（选填“串联”或“并
联”）一阻值为___________Ω的电阻，再欧姆调零。

（3）多用电表长时间使用后，电源内阻变大，电动势变小，此因素会造成被测电阻的测量值比真实值___________（选填“偏大”“不变”或“偏小”）。

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）有一个匀强电场,电场线和坐标平面xOy 平行,以原点O 为圆心,半径r =10cm 的圆周上任意一点P 的电势()40sin 25V ϕθ=+,θ为O 、P 两点的连线与x 轴正方向所成的角,A 、B 、C 、D 为圆周与坐标轴的四个交点,如图所示．
(1)求该匀强电场场强的大小和方向;
(2)若在圆周上D 点处有一个α粒子源,能在xOy 平面内发射出初动能均为200 eV 的α粒子(氦核4
2He )，当发射的方向不同时,α粒子会经过圆周上不同的点，在所有的这些点中,α 粒子到达哪一点的动能最大?最大动能是多少eV ？
14．（16分）如图所示，某次滑雪训练，运动员站在水平雪道上第一次利用滑雪杖对雪面的作用获得水平推力84N F =而从静止向前滑行，其作用时间为1 1.0s t =，撤除水平推力F 后经过2 2.0s t =，他第二次利用滑雪杖对雪面的作用获得同样的水平推力，作用距离与第一次相同．已知该运动员连同装备的总质量为60kg m =，在整个运动过程中受到的滑动摩擦力大小恒为f 12N F =，求：
（1）第一次利用滑雪杖对雪面作用获得的速度大小及这段时间内的位移大小． （2）该运动员（可视为质点）第二次撤除水平推力后滑行的最大距离．
15．（12分）质量为m 的小物块A ，放在质量为M ，长度为L 的木板B 的左端，B 在水平拉力的作用下沿水平地面匀速向右滑动，且A 、B 相对静止，某时刻撤去水平拉力，
经过一段时间， A 在B 上相对于B 向右滑行了一段距离后刚好没掉下来，已知A 、B 间的动摩擦因数为1μ，B 与地面间的动摩擦因数为2μ，且21μμ>，求B 在地面上滑行的距离s 。

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】
由图知，小物体下降至高度h 3时，动能最大，速度最大，合力等于零，加速度，即kx=k(h 2-h 3)=mg ，所以A 错误；小物体下落至高度h 5时，速度减为零，有向上的加速度，故B 错误；小物体从高度h 2下降到h 4，弹簧形变量为h 2-h 4，由能量守恒知，弹簧的弹性势能增加了E P =mg(h 2-h 4)，又因k(h 2-h 3)=mg ，所以C 错误；小物体从高度h 1下降到h 5，由能量守恒知，弹簧的最大弹性势能等于减少的重力势能为mg （h 1-h 5），所以D 正确．
2、C
【解题分析】
AC ．当a 与b 的接触面不水平时，石块b 对a 的支持力与其对a 的静摩擦力的合力，跟a 受到的重力是平衡力，则b 对a 的支持力和静摩擦力的合力方向竖直向上，支持力的方向不是竖直向上，也不等于a 的重力，故A 错误，C 正确；
B ．当a 与b 的接触面不水平时，石块b 和a 的重心不在同一竖直线上，故B 错误； D ．选取ab 作为整体研究，根据平衡条件，地面对石块b 的支持力和ab 整体受到的重力是一对平衡力，故D 错误。

3、B
【解题分析】
理想斜面实验只能说明钢球具有惯性，推广到一切物体的是牛顿，A 错误；伽利略通过“理想斜面实验”和科学推理，得出的结论是：力不是维持物体运动的原因，光滑水平面
上运动的小球，运动状态的维持并不需要外力，B 正确；如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变，这是牛顿得出的，C 错误；小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小，这是牛顿第二定律内容，D 错误．
4、D
【解题分析】 试题分析：由全反射的临界角满足1sin C n
=，则入射角满足i C ≥发生全反射；作出光路可知当2θθ＞时，根据几何关系，可知光线在PO 边上的入射角较小，光线将从PO 射出，AB 项错误；同理当1θθ＜时，光线在PO 边上的入射角较大，大于临界角，光线将在PO 射边上发生全反射，D 项正确．
考点：本题考查了光的折射和全反射.
5、A
【解题分析】
根据功能关系得：11f mgh W =，22f mgh W =，由于小球克服摩擦力做功，机械能不断减小，前后两次经过轨道同一点时速度越小，所需要的向心力越小，则轨道对小球的支持力越小，小球所受的滑动摩擦力相应越小，而滑动摩擦力做功与路程有关，可见，从A 到C 小球克服摩擦力做功1f W 一定大于从C 到B 克服摩擦力做功2f W ，则得12h h ＞，故A 正确，BCD 错误。

6、A
【解题分析】
根据开普勒第三定律分析周期关系．卫星在轨道上运动，由万有引力产生加速度，根据万有引力大小判断加速度的大小．卫星绕月球做匀速圆周运动过程中，由万有引力完全提供向心力，从轨道I 变轨到轨道II 要做近心运动，外界提供的向心力大于运动所需向心力，故从轨道I 到轨道II 上要减速．
【题目详解】
A 项：由于轨道Ⅱ的半长轴小于轨道Ⅰ的半径，根据开普勒第三定律3
2a k T
=知，卫星在轨道Ⅱ运动的周期小于在轨道Ⅰ运动的周期，故A 正确；
B 项：根据牛顿第二定律得2Mm G ma r =，得：2
GM a r =，知卫星经过同一点时加速度一定，则卫星在轨道Ⅱ上A 点的加速度与在轨道Ⅰ上A 点的加速度相同，故B 错误；
C 项：根据开普勒第二定律知，卫星在轨道Ⅱ经过A 点时的速度小于在轨道Ⅱ经过B 点时的速度，则卫星在轨道Ⅱ经过A 点时的动能小于在轨道Ⅱ经过B 点时的动能，故C 错误；
D 项：卫星从轨道I 变轨到轨道II 的过程中，做近心运动，需在A 点减速，所以机械能减小，故D 错误．
故应选：A ．
【题目点拨】
解决本题是要开普勒第二、第三定律，知道卫星做圆周运动时由万有引力完全提供向心力．
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、BC
【解题分析】
若v 0=qBL m ，带电粒子垂直进入磁场，做匀速圆周运动，则由牛顿第二定律可得：qvB=m 2
v r
； T=2 m qB
π；将速度代入可得：r=L ；从A 射出粒子第一次通过圆弧从A 点到达C 点的运动轨迹如下图所示，可得：63AC T m t qB
π==；故A 错误；
带电粒子在一个周期内的运动如图；带电粒子从C 到B 的时间：5563CB T m t qB π==；故从A 到B 的时间为：t AB =t AC +t CB =3m qB π+53m qB π= 2m qB π；故C 正确；若v 0=2qBL m ，带电粒子垂直进入磁场，做匀速圆周运动，则由牛顿第二定律可得：
qvB=m 2v r ；2m T qB π=；将速度代入可得：r=12L ；故从A 射出粒子第一次通过圆弧从A 点到达C 点的运动轨迹如下图所示，可得：
222633AC T m m t qB qB ππ=⨯=⨯=，故B 正确；带电粒子从C 到B 的时间：2CB T m t qB ＝π=;故从A 到B 的时间为：t AB =t AC +t CB =
23m qB π+m qB π= 53m qB
π，故D 错误；故选BC ． 【题目点拨】 本题考查带电粒子在磁场中的运动，难点在于几何图象的确定应分析，要抓住三角形内外圆半径均为L ，则可得出各自圆弧所对应的圆心角，从而确定粒子运动所经历的时间． 8、CD
【解题分析】
A ．由题，将两个带正电的试探电荷12q q 、移动到无穷远的过程中外力克服电场力做功，则知Q 与两个试探电荷之间存在引力，说明Q 带负电，电场线方向从无穷远处指向Q ，则A 点电势小于
B 点电势．故A 错误．
B ．由点电荷场强公式2Q E k r
=分析可知，A 点的场强大于B 点的场强．故B 错误． C ．由图分析可知：A 与无穷远间的电势差大于B 与无穷远间的电势差，将12q q 、移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等，根据电场力做功公式W=qU ，得知，q 1的电荷量小于q 2的电荷量．故C 正确．
D ．将12q q 、移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等，两个试探电荷电势能的变化量相等，无穷远处电势能为零，则q 1在A 点的电势能等于q 2在B 点的电势能．故D 错误．
9、ABD
【解题分析】
A.根据图像可知，开始A 板电势高，电子先向左加速运动，然后向左减速到零，接着
重复以上运动，所以可以打在A 板，故A 正确。

B. 根据图像可知，开始A 板电势高，电子先向左加速运动，然后向左减速到某一值，继续向左加速，重复以上运动，可以打在A 板，故B 正确。

C.根据图像可知，开始电子向左加速3T ，然后向左减速23
T ，因为电场力大小相同，所以完成一个周期电子速度向右，然后重复进行，所以不会打在A 板，故C 错误。

D.根据图像及对称性可知，电子先向左加速运动，然后向左减速到零，接着重复以上运动，所以可以打在A 板，故D 正确。

10、BCD
【解题分析】
互换位置前，M 静止在斜面上，则有
sin Mg mg α=
互换位置后，对M 有
Mg T Ma -=
对m 有
sin T mg ma α'-=
又
T T '=
联立解得
()1sin M m a g g M
α-=-=
T mg =
故选BCD 。

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、B ； 22112244P m gx m gx E h h
=+ ； 1122m x m x = ； 【解题分析】
（1）由题意可知，弹簧的弹性势能转化为小球的动能，则由E P ＝12
mv 2即可求得弹性
势能；故应测量小球的质量m 以及通过光电门的速度v ，为了测量小球的速度，需要知道做平抛运动的水平位移，即需测量P 、Q 两球落地点M 、N 到对应管口的水平距离 x 1、x 2；压缩量、金属管的长度以及时间和小球的直径均不需要测量；故B 正确，ACD 错误．故选B ；
（2）由（1）可知：2211221122P E m v m v +
＝ 由h ＝12gt 2可得平抛运动的时间为：
t=根据水平方向上的匀速直线运动规律可知：v 1＝1x t ，v 2＝2x t ，即为：22221122112211=2244P m gx m gx E m v m v h h
＝++ （3）根据动量守恒定律可知，两球碰前动量为零，碰后方向向反，设向左为正，则有：0=m 1v 1-m 2v 2
再根据水平方向x=vt 可得：m 1x 1=m 2x 2
【题目点拨】
本题考查动量守恒定律的验证以及弹性势能的计算，要注意通过题意明确实验原理，能根据机械能守恒定律以及动量守恒定律分析对应的实验规律及误差情况．
12、150 60（58 ~ 62） 并联 10 偏大
【解题分析】
（1）调零后多用电表的总内阻为
3
g 1.5Ω150Ω1010E R I -===⨯内 又因为欧姆表表盘中值刻度为“15”，所以该档位为“×
10”欧姆档，则由表盘可知，该电阻的阻值为
610Ω60Ω⨯=
（2）因中值电阻等于欧姆表的内阻，若将选择开关旋至“×1”，则欧姆表的内阻为15Ω，
此时调零时电路的总电流为
1.5A 0.1A 15
E I R ===内 需要将灵敏电流计并联一阻值为
3g g
3
g 101090Ω10Ω0.11010I r R I I --⨯⨯===--⨯并 然后进行欧姆调零。

（3）多用电表长时间使用后，电源内阻变大，电动势变小，则测量同一个电阻时，电
路中电流偏小，指针向右偏转的角度变小，电阻的读数偏大。

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）400V/m ，方向沿y 轴负向（2）280eV
【解题分析】
（1）半径r=10cm 的圆周上任意一点P 的电势 φ=40sinθ+25V ，当θ=0°和θ=180°的电势相等，则知B 、D 两点的电势相等，可知电场的方向平行于y 轴方向向下．
当θ＝ 2π时 φ1=40×
1+25V=65V 当θ＝3 2
π
时 φ2=-15V 所以电场方向沿y 轴负向； 匀强电场的电场强度12
65(15)400/220.1
E V m r ϕϕ---===⨯ （2）α粒子带正电，由动能定理知α粒子到达c 点时的动能最大，根据动能定理得： 2eU=E kC -E kD
其中 U= 12
2ϕϕ-=40V
得 E kC =2eU+E kD =2e×
40+200eV=280eV 点睛：本题通过电势的表达式得出等势线是解决本题的关键，知道电势差与电场强度的关系，注意在U=Ed 中，d 表示沿电场线方向上的距离．
14、（1）1.2m/s 0.6m ； （2）5.2m
【解题分析】
（1）根据牛顿第二定律得
1f F F ma -=
运动员利用滑雪杖获得的加速度为
21 1.2m /s a =
第一次利用滑雪杖对雪面作用获得的速度大小
111 1.2 1.0m /s 1.2m /s v a t ==⨯=
位移
211110.6m 2
x a t == （2）运动员停止使用滑雪杖后，加速度大小为
220.2m /s f
F a m ==
第二次利用滑雪杖获得的速度大小2v ，则
2221112v v a x -=
第二次撤除水平推力后滑行的最大距离
2222
2v x a = 解得
2 5.2m x =
15、()()
21ML s m M μμμ=-+ 【解题分析】设A 、B 相对静止一起向右匀速运动时的速度为v.撤去外力后至停止的过程中，A 受到的滑动摩擦力为11f mg μ=，其加速度大小111f a g m μ=
=， 此时B 的加速度大小为()212m M g mg
a M μμ+-=
由于21μμ>，所以2211a g g a μμ>>=
即木板B 先停止后，A 在木板上继续做匀减速运动，且其加速度大小不变. 对A 应用动能定理得()21102
f L s mv -+=-
对B 应用动能定理得 ()212102
mgs m M gs Mv μμ--+=- 消去v 解得. ()()
21ML s m M μμμ=-+ 综上所述本题答案是： ()()21ML s m M μμμ=
-+。