2023年江苏省扬州市蒋王中学物理高三第一学期期末质量检测试题含解析

2023年江苏省扬州市蒋王中学物理高三第一学期期末质量检测
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、分别用波长为λ和3
4
λ的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比
为1∶2，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为（）
A．hc
λ
B．
2
hc
λ
C．
2
3
hc
λ
D．
3
hc
λ
2、木箱内的地板上放置一个5kg的物体，钢绳吊着木箱静止在某一高度处。

从计时时刻开始钢绳拉着木箱向上做初速度为零的匀加速直线运动，加速度为4m/s2，至第3s 末钢绳突然断裂，此后木箱先向上做匀减速运动，到达最高点后开始竖直下落，7s末落至地面。

木箱在空中运动的过程中地板始终保持水平，重力加速度取10m/s2。

下列说法正确的是（）
A．第2秒末物体的重力增大到70N
B．第4秒末物体对木箱地板的压力为70N
C．第4秒末物体对木箱地板的压力为50N
D．第6秒末物体对木箱地板的压力为0
3、在闭合电路中，以下说法中正确的是（）
A．在外电路和电源内部，电荷都受非静电力作用
B．在电源内部电荷从负极到正极过程中只受非静电力而不存在静电力
C．静电力与非静电力对电荷做功都使电荷的电势能减少
D．静电力对电荷做功电势能减少，非静电力对电荷做功电势能增加
4、如图，长为L、倾角30
θ=的传送带始终以2.5m/s的速率顺时针方向运行，小物块以4.5m/s的速度从传送带底端A沿传送带上滑，恰能到达传送带顶端B，已知物块
与斜面间的动摩擦因数为
4，取2
10m/s
g=，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，
则下列图像中能正确反映物块在传送带上运动的速度v随时间t变化规律的是（）
A．B．C．
D．
5、如图所示电路中，变压器为理想变压器，电压表和电流表均为理想电表，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器．现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2A，电流表A2的示数增大了0.8A，则下列说法中正确的是（）
A．该变压器起升压作用
B．电压表V2示数增大
C．电压表V3示数减小
D．变阻器滑片是沿d→c的方向滑动
6、如图所示为氢原子的能级图，一群氢原子由n=4的激发态向低能级跃迁，则产生波长最长的光子的能量为（）
A．12.75eV B．10.2eV
C．0.66eV D．2.89eV
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、某列简谐横波在t1＝0时刻的波形如图甲中实线所示，t2＝3.0s时刻的波形如图甲中虚线所示，若图乙是图甲a、b、c、d四点中某质点的振动图象，则正确的是________
A．这列波的周期为4s
B．波速为0.5m/s
C．图乙是质点b的振动图象
D．从t1＝0到t2＝3.0s这段时间内，质点a通过的路程为1.5m
E.t3＝9.5s时刻质点c沿y轴正方向运动
8、如图所示，圆形区域直径MN上方存在垂直于纸面向外的匀强磁场，下方存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小相同。

现有两个比荷相同的带电粒子a、b，分别以v1、v2的速度沿图示方向垂直磁场方向从M点入射，最终都从N点离开磁场，则（）
A．粒子a、b可能带异种电荷
B．粒子a、b一定带同种电荷
C．v1:v2可能为2:1
D．v1:v2只能为1:1
9、如图甲所示，两个点电荷Q1、Q2固定在z轴上，其中Q i位于原点O，a、b是它们连线延长线上的两点。

现有一带负电的粒子q以一定的初速度沿z轴从a点开始经b 点向远处运动（粒子只受电场力作用），设粒子经过a、b两点时的速度分别为v a、v b，其速度随坐标x变化的图象如图乙所示，则以下判断正确的是
A．ab连线的中点电势最低
B．a点的电势比b点的电势高
C．x=3L处场强一定为零
D．Q2带负电且电荷量小于Q1
10、下列说法中正确的是________
A．当温度升高时，物体内所有分子热运动速率都一定增大
B．分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小
C．在潮湿的天气里，空气的相对湿度小，有利于蒸发
D．温度相同的不同物体，它们分子的平均动能一定相同
E.一定质量的理想气体分别经等容过程和等压过程，温度均由T1升高到T2，等压过程比等容过程吸收的热量多
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）某同学设计了如图所示的装置，利用米尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑块、托盘和砝码等器材来测定滑块和轨道间的动摩擦因数μ，滑块和托盘上分别放有若干砝码，滑块质量为M，滑块上砝码总质量为m′，托盘和盘中砝码的总质量为m．实验中，滑块在水平轨道上从A 到B 做初速度为零的匀加速直线运动，重力加速度g 取10 m/s2
(1)为测量滑块的加速度a，需测出它在A、B 间运动的_________和________，计算a 的运动学公式是____．
(2)根据牛顿运动定律得到a 与m 的关系为：_________
他想通过多次改变m，测出相应的 a 值，并利用上式来计算μ．若要求 a 是m 的一次函数，必须使上式中的_____保持不变，实验中应将从托盘中取出的砝码置于
_________
12．（12分）如图1所示，为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量及小车和砝码的质量对应关系图。

钩码的质量为
m 1，小车和砝码的质量为m 2，重力加速度为g 。

（1）下列说法正确的是_________。

A ．每次在小车上加减砝码时，应重新平衡摩擦力
B ．实验时若用打点计时器应先释放小车后接通电源
C ．本实验m 2应远小于m 1
D ．在用图象探究加速度与质量关系时，应作a ﹣2
1m 图象 （2）实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，测得F =m 1g ，作出a ﹣F 图象，他可能作出图2中_____________（选填“甲”、“乙”、“丙”）图线。

此图线的AB 段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是______________。

A ．小车与轨道之间存在摩擦
B ．导轨保持了水平状态
C ．砝码盘和砝码的总质量太大
D ．所用小车的质量太大
（3）实验时，某同学遗漏了平衡摩擦力这一步骤，若轨道水平，他测量得到的2
1m ﹣a 图象，如图3。

设图中直线的斜率为k ，在纵轴上的截距为b ，则小车与木板间的动摩擦因数μ=________，钩码的质量m 1=________。

（4）实验中打出的纸带如图4所示。

相邻计数点间的时间是0.1s ，图中长度单位是cm ，由此可以算出小车运动的加速度是________m/s 2。

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，MN 板间存在匀强电场，场强E =300N/C ，方向竖直向上电场
上A 、B 两点相距10cm ，AB 连线与电场方向夹角60θ=，A 点和M 板相距2cm ，求： （1）求AB 两点间的电势差大小；
（2）若M 板接地（电势为0），A 点电势A ϕ；
（3）将8410q C -=+⨯点电荷从A 移到B ，电场力做的功。

14．（16分）两根长为L 的绝缘轻杆组成直角支架，电量分别为+q 、-q 的两个带电小球A 、B 固定在支架上，整个装置处在水平向左的匀强电场中，电场强度为E 。

在电场力之外的力作用下，整体在光滑水平面内绕竖直轴O 以角速度ω顺时针匀速转动，图为其俯视图。

不计两球之间因相互吸引而具有的电势能。

试求：
（1）在支架转动一周的过程中，外力矩大小的变化范围。

（2）若从A 球位于C 点时开始计时，一段时间内（小于一个周期），电场力之外的力做功W 等于B 球电势能改变量，求W 的最大值。

（3）在转动过程中什么位置两球的总电势能变化最快？并求出此变化率。

15．（12分）如图所示，一端封闭、粗细均匀的U 形玻璃管开口向上竖直放置，管内用水银将一段气体封闭在管中当温度为280K 时，被封闭的气柱长L =25cm ，两边水银柱高度差h =5cm ，大气压强p 0=75cmHg 。

①加热封闭气体，为使左端水银面下降h 1=5cm ，求此时封闭气体的温度；
②封闭气体的温度保持①问中的值不变，为使两液面相平，求需从底端放出的水银柱长度。

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】
根据光电效应方程，有
01k hc E W λ=
- 2043k hc E W λ
=- 由题意
2112k k E E =，此金属板的逸出功为 023W hc λ
= 故C 正确，ABD 错误。

故选C 。

2、D
【解析】
A ．第2秒末，物体的加速度向上，物体处于超重状态，但物体的重力不会随着物体的运动状态变化而变化，故A 错误；
BC ．第4秒末物体的加速度为重力加速度g ，物体处于完全失重状态，物体对木箱地板的压力为0，故BC 错误；
D ．第6秒末物体的加速度为重力加速度g ，物体处于完全失重状态，物体对木箱地板的压力为0，故D 正确。

故选D 。

3、D
【解析】
A.在电源内部，电荷受非静电力作用；在外电路，电荷不受非静电力作用；故A 项错误；
B.在电源内部电荷从负极到正极过程中，电荷既受非静电力又受静电力，故B 项错误； CD.在闭合电路中，静电力对电荷做功使电荷的电势能减少，非静电力对电荷做功使电荷的电势能增加，故C 项错误，D 项正确。

4、B
【解析】
ABCD ．开始阶段，物块的速度比传送带的大，相对于传送带向上运动，受到的滑动摩擦力沿传送带向下，根据牛顿第二定律得
1sin30cos30mg mg ma μ︒+︒=
解得
21 8.75m/s a =
方向沿传送带向下，当物块与传送带共速时，因
sin30cos30mg mg μ︒<︒
所以物块与传送带不能保持相对静止，根据牛顿第二定律得
2 sin30cos30mg mg ma μ︒-︒=
解得
22 1.25m/s a =
方向沿传送带向下，所以物块继续做加速度较小的匀减速运动，直到速度为零，ACD 错误B 正确。

故选B 。

5、C
【解析】
A ．由公式
1221
I n I n = 得
12210.840.2
n I n I ∆===∆ 则
12n n >
该变压器起降压作用，故A 错误；
B ．由于a 、b 接在电压有效值不变的交流电源两端，则电压表V 1示数不变，由理相变压器原公式
1122
U n U n = 可知，电压表V 2示数不变，故B 错误；
C ．电压表V 3的示数
3220U U I R =-
由于U 2不变，I 2增大，则U 3减小，故C 正确；
D ．由
220U I R R
=+ 且U 2不变，I 2增大，R 应减小，则滑片应沿c d →方向滑动，故D 错误。

故选C 。

6、C
【解析】
从n =4能级跃迁到n =3能级释放出的光子能量最小，波长最长，该光子的能量为 －0.85eV －（－1.51eV ）＝0.66eV
C 正确，AB
D 错误。

故选C 。

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、ABE
【解析】
A ．由图乙可知，波的振动周期为4s ，故A 正确；
B ．由甲图可知，波长λ=2m ，根据波速公式
2m/s 0.5m/s 4
v T λ＝＝＝ 故B 正确；
C ．在t 1=0时刻，质点b 正通过平衡位置，与乙图情况不符，所以乙图不可能是质点b 的振动图线，故C 错误；
D ．从t 1=0 s 到t 2=3.0 s 这段时间内为34
T ，所以质点a 通过的路程为s =34
×4A =15cm=0.15m ，故D 错误；
E ．因为t 3＝9.5s ＝238T ，2T 后质点c 回到最低点，由于3 482
T T T ＜＜，所以t 3=9.5s 时刻质点c 在平衡位置以上沿y 轴正向运动，故E 正确。

故选ABE 。

8、BC
【解析】
AB ．两粒子都从M 点入射从N 点出射，则a 粒子向下偏转，b 粒子向上偏转，由左手定则可知两粒子均带正电，故A 错误，B 正确；
CD ．设磁场半径为R ，将MN 当成磁场的边界，两粒子均与边界成45°入射，由运动对称性可知出射时与边界成45°，则一次偏转穿过MN 时速度偏转90°；而上下磁场方向相反，则两粒子可以围绕MN 重复穿越，运动有周期性，设a 粒子重复k 次穿过MN ，b 粒子重复n 次穿过MN ，由几何关系可知
2k R =(1,2,3
k =
) 22n R =(1,2,3n =) 由洛伦兹力提供向心力2
v qvB m r
=，可得 qBr v m
= 而两个粒子的比荷相同，可知
12v n v k
= 如1n =，1k =时，1211v v =，如2n =，1k =时，1221
v v =，则v 1:v 2可能为1:1或2:1，故C 正确，D 错误。

故选BC 。

9、CD
【解析】
A.带电粒子在电场中只受电场力作用，电势能和动能之和不变，由图可知，在a 、b 连线的中点3L 处，动能最大，电势能最小，因为粒子带负电荷，所以a 、b 连线的中点3L 处电势最高，故A 错误；
B.根据A 选项分析可知，a 点动能比b 点小，电势能比b 点大，所以a 点的电势比b 点低，故B 错误；
C.在3L 点前做加速运动，3L 点后做减速运动，可见3L 点的加速度为0，则x=3L 处
场强为零，故C 正确；
D.由于在x=3L 点前做加速运动，所以Q 2带负电，3L 点的加速度为0，则有1222
(3)(2)kQ q kQ q L L =，故Q 2带正电且电荷量小于Q 1，故D 正确。

故选：CD
10、BDE
【解析】
A ．当温度升高时，物体内分子的平均速率变大，并非所有分子热运动速率都一定增大，选项A 错误；
B ．分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小，选项B 正确；
C ．在潮湿的天气里，空气的相对湿度大，不利于蒸发，选项C 错误；
D ．温度是分子平均动能的标志，温度相同的不同物体，它们分子的平均动能一定相同，选项D 正确；
E ．一定质量的理想气体温度由T 1升高到T 2，则内能变化量相同，经等压过程，体积变大，对外做功W <0，则等容过程中不对外做功W =0，根据热力学第一定律可知，等压过程比等容过程吸收的热量多，选项E 正确。

故选BDE 。

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、位移； 时间； 22x a t =
； ()1g a m g M m m μμ+=-++' (m'+m) 【解析】
（1）滑块在水平轨道上从A 到B 做初速为零的匀加速直线运动，根据x=
12at 2得a=22x t
，所以需要测量的是位移s 和时间t ．
（2）对整体进行研究，根据牛顿第二定律得：()()1mg M m g
g
a m g M m m M m m μμμ-+'+==-++'++'
若要求a 是m 的一次函数必须使()1g
M m m μ+++'不变，即使m+m′不变，在增大m 时等
量减小m′，所以实验中应将从托盘中取出的砝码置于滑块上．
【点睛】
本题根据先根据牛顿第二定律并结合隔离法求解出加速度的表达式，然后再进行分析讨
论，不难．
12、D 丙 C
b gk
1gk 0.46 【解析】
(1)[1]A ．平衡摩擦力，假设木板倾角为θ，则有： 22sin cos f m g m g θμθ==
m 2约掉了，每次在小车上加减砝码时，故不需要重新平衡摩擦力，故A 错误； B ．实验时应先接通电源后释放小车，故B 错误；
C ．让小车的质量2m 远远大于钩码的质量1m ，绳子的拉力
2212
1m g
F m a m m ==+
故应该是12m m ，故C 错误；
D ．2F m a =，所以：2F a m =
，所以在用图像探究小车的加速度与质量的关系时，通常作2
1a m -图像，故D 正确。

故选：D 。

(2)[2]遗漏了平衡摩擦力这一步骤，就会出现当有拉力时，物体不动的情况。

故图线为丙；
[3]当不满足12m m 时，随m 1的增大物体的加速度a 逐渐减小，故图象弯曲的原因是：所挂钩码的总质量太大，不满足沙和沙桶质量远小于小车的质量，故C 正确。

(3)[4][5]根据牛顿第二定律可知
122m g m g m a μ-= 结合2
1a m -图象，可得： 21111a m m m g
μ=+ 设图中直线的斜率为k ，在纵轴上的截距为b ，因此钩码的质量
11m gk
=
小车与木板间的动摩擦因数
b gk
μ= (4)[6]根据△x =aT 2得，
22241222.62 1.2410m/s 0.64m/s 330.1
x x a 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）15V （2）6V -（3）76J 10-⨯
【解析】
(1)由题意可知AB 两点间的电势差为：
cos 3000.10.5V 15V AB AB U EL θ==⨯⨯=
(2)因为M 板电势为0，所以A 点的电势等于A 点与M 点的电势差，故：
3000.02V 6V A MA MA U EL ϕ=-=-=-⨯=-
(3)电势力做功为：
8715410J 610J AB W U q --==⨯⨯=⨯
答：（1）AB 两点间的电势差为15V ；
（2）若M 板接地，A 点电势-6V ；
（3）将8410q C -=+⨯点电荷从A 移到B ，电场力做的功76J 10-⨯。

14、（1）0~qEL （2）W =－2qEL （3）OA 杆与电场线平行时，电势能变化最快，变化率qEωL
【解析】
(1)设OA 与电场线夹角θ，电场力矩与外力矩平衡，外力矩：
sin (sin cos )cos M qEL qE L L qEL θθθθ=-+=-，
故外力矩大小的变化范围为0~qEL
(2)支架匀速转动，由动能定理可得
W +W 电场力=0，
根据题意
W =ΔE pB ，
得
W 电场力=-ΔE pB ，
电场力做功仅改变了B 球电势能，所以A 球电势能变化为零，则A 球在这段时间初末应在同一个等势面上，根据B 球前后位置关系，得：
W =-2qEL ；
(3)因为电场力做功等于电势能改变量，所以电势能变化最快的位置应是电场力功率最大的位置。

设OA 与电场线夹角θ，由公式P Fv =有
电场力功率：
cos()cos()cos 24
P qE L qE qE L ππ
ωθθωθ=+--=， 显然在一周内θ=0或π时有最值，即OA 杆与电场线平行时，电势能变化最快。

为变化率qEωL
可能存在的另一类解法：
以OA 与电场线平行，A 在右端位置为t =0，以任意位置为零电势，均能得到整体电势能
E p=qEL sin(ωt )，
求导得电势能变化率=qEωL cos(ωt )，显然一周内ωt =0或π时有最值，即OA 杆与电场线平行时，电势能变化最快。

变化率qEωL 。

15、①384K ；②9cm
【解析】
①设左端水银面下降后封闭气体的压强为p 2，温度为T 2，体积为V 2，则 280cmHg p =，()21V L h S =+
由理想气体状态方程得
112212
p V p V T T = 代入数值解得
2384K =T
②两液面相平时，气体的压强为：30p p =，体积为3V ，左端液面下降2h ，右管液面下降了()25cm +h ，由玻意耳定律得
2233p V p V =
()312=++V L h h S
解得
22cm =h
所以放出的水银柱长度 2259cm =+=H h。