2024年河北省河北师范大学附属中学物理高三上期末综合测试试题含解析

2024年河北省河北师范大学附属中学物理高三上期末综合测试试题
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。

2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。

回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。

3．考试结束后，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，理想变压器的原线圈与二极管一起接在2202sin100
=（V）的交流电源上，副线圈接有R=55Ω的电
u tπ
阻，原、副线圈匝数比为2：1．假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大，电流表为理想电表。

则（）
A．副线圈的输出功率为110W
B．原线圈的输人功率为1102W
C．电流表的读数为1A
D．副线圈输出的电流方向不变
2、左手定则中规定大拇指伸直方向代表以下哪个物理量的方向（）
A．磁感强度B．电流强度C．速度D．安培力
3、在空间中水平面MN的下方存在竖直向下的匀强电场，质量为m的带电小球由MN上方的A点以一定初速度水平抛出，从B点进入电场，到达C点时速度方向恰好水平，A、B、C三点在同一直线上，且AB=2BC，如图所示，由此可知（）
A．小球带正电
B．电场力大小为3mg
C．小球从A到B与从B到C的运动时间相等
D．小球从A到B与从B到C的速度变化相等
4、甲、乙两车在平直公路上同向行驶，其v-t 图像如图所示。

已知两车在t=3s时并排行驶，则（）
A ．在t=1s 时，甲车在乙车后
B ．在t=0 时，甲车在乙车前7.5m
C ．两车另一次并排行驶的时刻是t=2s
D ．甲、乙车两次并排行驶的位置之间沿公路方向的距离为45m
5、如图，长为L 的直棒一端可绕固定轴O 在竖直平面内转动，另一端搁在升降平台上，平台以速度v 匀速上升，当棒与竖直方向的夹角为θ时，棒的角速度为
A ．(1)n T θ
ω=- B ．cos v L θ C ．sin v L θ D ．sin v L θ
6、如图所示空间中存在沿水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小为0B ，将长度为2L 的通电直导线由中点O 处弯成折线，夹角为60°，现在导线中通有恒定电流I 。

如果在空间另外施加一磁感应强度大小为0B 的匀强磁场，且使导线MO 、NO 所受的安培力相等，则下列说法正确的是（ ）
A ．磁场的方向斜向左下方与水平方向成60°角，MO 受到的安培力的大小为0
B IL
B ．磁场方向竖直向上，MO 受到的安培力的大小为02B IL
C ．磁场方向竖直向下，MO 受到的安培力的大小为02B IL
D ．磁场方向斜向右上方与水平方向成60°角，MO 受到的安培力的大小为032
B IL 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，电阻不计的两光滑平行导轨固定在绝缘水平面上，导轨间距为1m，导轨中部有一个直径也为1m的圆形匀强磁场区域，与两导轨相切于M、N两点，磁感应强度大小为1T、方向竖直向下，长度略大于1m的金属棒垂直导轨水平放置在磁场区域中，并与区域圆直径MN重合。

金属棒的有效电阻为0.5Ω，一劲度系数为3N/m的水平轻质弹簧一端与金属棒中心相连，另一端固定在墙壁上，此时弹簧恰好处于原长．两导轨通过一阻值为1Ω的电阻与一电动势为4V、内阻为0.5Ω的电源相连，导轨电阻不计。

若开关S闭合一段时间后，金属棒停在导轨上的位置，下列说法正确的是（）
A．金属棒停止的位置在MN的右侧
B．停止时，金属棒中的电流为4A
C．停止时，金属棒到MN的距离为0.4m
D．停止时，举报受到的安培力大小为2N
8、下列说法正确的是____________.
A．液体表面张力是液体表面层分子间距离小，分子力表现为斥力所致
B．水黾可以停在水面上是因为存在表面张力
C．不管是单晶体还是多晶体，它们都有固定的熔点
D．气体总是很容易充满容器，这是分子间存在斥力的宏观表现
E. 热量能够从低温物体传到高温物体
9、下列说法中正确的是__________。

A．雾霾在大气中的漂移是布朗运动
B．当气体凝结为固体时，其分子的平均速率无限接近于零
C．把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，它的尖端就会变钝，这是因为表面张力的作用
D．在等压变化过程中，温度升高，单位时间内单位面积上分子碰撞次数减少
E.当人们感到潮湿时，空气的相对湿度一定大
10、在如图所示的电路中，灯泡L的电阻小于电源的内阻r，闭合电键S，将滑动变阻器滑片P向左移动一段距离后，下列结论正确的是（）
A ．灯泡L 变亮
B ．电流表读书变小，电压表读数变大
C ．电源的输出功率变小
D ．电容器C 上电荷量增多
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）在利用电磁打点计时器（所用电源频率为50Hz ）“验证机械能守恒定律”的实验中：
(1)某同学用如甲图所示装置进行实验，得到如乙图所示的纸带，把第一个点（初速度为零）记作O 点， 在中间适当位置选5个点A 、B 、C 、D 、E ，测出点O 、A 间的距离为68.97cm ，点A 、C 间的距离为15.24cm ，点C 、E 间的距离为16.76cm ，已知当地重力加速度为9.80m/s 2，重锤的质量为m =1.0kg ，则打点计时器在打O 点到C 点的这段时间内，重锤动能的增加量为_______J ，重力势能的减少量为________JJ 。

导致动能的增加量小于重力势能减少量的原因是_______。

（结果精确到小数点后两位）
(2)用v 表示各计数点的速度，h 表示各计数点到点O 的距离，以22v 为纵轴，以h 为横轴，根据实验数据绘出2
2v －h 的图线，该图线的斜率表示某个物理量的数值时，说明重物下落过程中的机械能守恒，该物理量是____________。

12．（12分）如图，物体质量为2kg m =，静置于水平面上，它与水平面间的动摩擦因数0.4μ=，用大小为102N F =、方向与水平方向夹角45θ=的拉力F 拉动物体，拉动4s 后，撤去拉力F ，物体最终停下来.(取2
10/)g m s =试求：
()1 物体前4s 运动的加速度是多大？
()2?
物体从开始出发到停下来，物体的总位移是多大？ 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．（10分）应急救援中心派直升机营救一被困于狭小山谷底部的探险者。

直升机悬停在山谷正上方某处，放下一质量不计的绳索，探险者将绳索一端系在身上，在绳索拉力作用下，从静止开始竖直向上运动，到达直升机处速度恰为零。

己知绳索拉力F 随时间t 变化的关系如图所示，探险者（含装备）质量为m =80kg ，重力加速度g =10m/s 2，不计空气阻力。

求：
(1)直升机悬停处距谷底的高度h ；
(2)在探险者从山谷底部到达直升机的过程中，牵引绳索的发动机输出的平均机械功率 。

14．（16分）如图所示，由某种透明介质构成的棱镜横截面为一等腰梯形，其中30A ∠=︒，AB 的边长为3a ，BC 的边长为a ，AE 为AB 长度的23
，一束光线刚好从E 点沿与AD 平行的方向射入棱镜，该光线在棱镜内恰好通过AD 的中点F 。

已知光在真空中的光速为c 。

求：
(i)此种介质的折射率；
(ii)光线在介质中的传播时间。

15．（12分）如图所示，横截面积均为S ，内壁光滑的导热气缸A 、B ．A 水平、B 竖直放置，A 内气柱的长为2L ，D 为B 中可自由移动的轻活塞，轻活塞质量不计．A 、B 之间由一段容积可忽略的细管相连，A 气缸中细管口处有一单向小阀门C ，A 中气体不能进入B 中，当B 中气体压强大于A 中气体压强时，阀门C 开启，B 内气体进入A 中．大气压为P 0，初始时气体温度均为27℃，A 中气体压强为1.5P 0，B 中活塞D 离气缸底部的距离为3L ．现向D 上缓慢添加沙子，最后沙子的质量为0P S m g
=．求：
(i)活塞D 稳定后B 中剩余气体与原有气体的质量之比；
(ii)同时对两气缸加热，使活塞D 再回到初始位置，则此时气缸B 内的温度为多少?
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、A
【解题分析】
AB ．因为原线圈上接有理想二极管，原线圈只有半个周期有电流，副线圈也只有半个周期有电流，1m 2m 12::U U n n =，
所以副线圈电压的最大值为2m U =，设副线圈电压的有效值为2U ，则有
2
2202
U T T R =
解得2U =，副线圈的输出功率为
222110W U P R == 原线圈的输入功率为12110W P P ==，A 正确，B 错误；
C ．电流表读数为
22U I R
== C 错误；
D ．因为原线圈上接有理想二极管，原线圈中电流方向不变，原线圈中电流增大和减小时在副线圈中产生的感应电流方向相反，副线圈输出的电流方向改变，D 错误。

故选A 。

2、D
【解题分析】
左手定则内容：张开左手，使四指与大拇指在同一平面内，大拇指与四指垂直，把左手放入磁场中，让磁感线垂直穿过手心，四指的方向与导体中电流方向的相同，大拇指所指的方向就是安培力的方向，故ABC 错误，D 正确。

故选D 。

3、B
【解题分析】
根据小球从B 点进入电场的轨迹可看出，小球带负电，故A 错误；因为到达C 点时速度水平，所以C 点速度等于A
点速度，因为AB=2BC ，设BC 的竖直高度为h ，则AB 的竖直高度为2h ，由A 到C 根据动能定理：mg×
3h-Eqh=0，
即Eq=3mg ，故B 正确；小球从A 到B 在竖直方向上的加速度为g ，所用时间为：1t ==B 到C ，
的加速度为22Eq mg a g m -==向上，故所用时间：2t ==t 1=2t 2，故C 错误；小球从A 到B 与从B
到C 的速度变化大小都等于2v ∆= D 错误。

4、B
【解题分析】 在速度时间图象中，图象与坐标轴围成面积表示位移，根据位移关系分析两车位置关系．可结合几何知识分析两车另一次并排行驶的时刻．并求出两车两次并排行驶的位置之间沿公路方向的距离．
【题目详解】
A. 根据“面积”大小表示位移，由图象可知，1s 到3s 甲、乙两车通过的位移相等，两车在t=3s 时并排行驶，所以两车在t=1s 时也并排行驶，故A 错误；
B. 由图象可知，甲的加速度a 甲=△v 甲/△t 甲=20/2=10m/s 2；乙的加速度a 乙=△v 乙/△t 乙=(20−10)/2=5m/s 2；0至1s ，甲的位移x 甲=12a 甲t 2=12×10×12=5m ，乙的位移x 乙=v 0t+12a 乙t 2=10×1+12
×5×12=12.5m ，△x=x 乙−x 甲=12.5−5=7.5m ，即在t=0时，甲车在乙车前7.5m ，故B 正确； C.1s 末甲车的速度为：v=a 甲t=10×1=10m/s ，乙车的速度v′=10+5×1=15m/s ；1−2s 时，甲的位移x 1=10×1+12×10×12=15m ；乙的位移x 2=15×1+12
×5×1=17.5m ；在1s 时两车并联，故2s 时两车相距2.5m ，且乙在甲车的前面，故C 错误； D. 1s 末甲车的速度为：v=a 甲t=10×1=10m/s ，1到3s 甲车的位移为：x=vt+12a 甲t 2=10×2+12
×10×22=40m ，即甲、乙两车两次并排行驶的位置之间沿公路方向的距离为40m ，故D 错误。

故选：B
5、D
【解题分析】
棒与平台接触点的实际运动即合运动方向是垂直于棒指向左上，如图所示，合速度
实ω=v L ，
沿竖直向上方向上的速度分量等于v ，即
sin L v ωθ=，
所以 sin v L ωθ=。

A ．综上分析sin v
L ωθ
=
，A 错误； B ．综上分析sin v L ωθ
=，B 错误； C ．综上分析sin v L ωθ
=，C 错误； D ．综上分析sin v L ωθ=，D 正确。

故选D 。

6、D
【解题分析】 A ．当所加磁场的方向斜向左下方与水平方向成60°角时，NO 03B IL ，MO 03B IL ，A 错误； B ．当所加磁场方向竖直向上时，NO 受到的安培力仍垂直纸面向里，大小为
0312B IL ，MO 受到的安培力垂直纸面向里，大小为0B IL ，B 错误；
C ．当所加磁场方向竖直向下时，NO 031B IL +，MO 受到的安培力垂直纸面向外，大小为0B IL ，C 错误；
D．当所加磁场方向斜向右上方与水平方向成60°角时，NO
B IL，MO
B IL，D正确。

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、AC
【解题分析】
A．由金属棒中电流方向从M到N可知，金属棒所受的安培力向右，则金属棒停止的位置在MN的右侧，故A正确；B．停止时，金属棒中的电流
I=
0r
E
R R
++=2A
故B错误；
C．设棒向右移动的距离为x，金属棒在磁场中的长度为2y，则kx=BI(2y)
x2+y2=
2 2 L ⎛⎫ ⎪⎝⎭
解得
x=0.4m、2y=0.6m
故C正确；
D．金属棒受到的安培力
F=BI(2y)=1.2N
故D错误。

故选AC。

8、BCE
【解题分析】
A．液体表面层内的分子比较稀疏，分子间作用力表现为引力，故A错误；B．水黾可以停在水面是因为存在表面张力，故B正确；
C．只要是晶体就有固定熔点，故C正确；
D．气体能充满整个容器，是气体分子不停做无规则运动的结果，故D错误；
E ．热量可以从低温物体传到高温物体，但是要引起其他变化，这不违背热力学第二定律，故E 正确。

9、CDE
【解题分析】
A ．雾霾在大气中的漂移是气体的流动造成的，故A 错误；
B ．气体凝结为固体时，分子仍在做无规则运动，由于温度的降低，分子的平均动能减小，但分子平均速率不会趋近于零，故B 错误；
C ．把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，它的尖端就会变钝，是因为液态的玻璃表面的分子间的距离比内部分子间的距离大，分子间表现为引力，是表面张力的作用，故C 正确；
D ．在等压变化过程中，温度升高，体积增大分子速度增大，碰撞的作用力增大，而压强不变，故单位时间内单位面积上分子碰撞次数减少，故D 正确；
E ．当人们感到潮湿时，空气的相对湿度一定大，故E 正确。

故选：CDE 。

10、BD
【解题分析】
AB ．将滑动变阻器滑片P 向左移动一段距离后，滑动变阻器的电阻变大，根据串反并同，灯泡L 中电流减小，电流表读数变小，电压表读数变大，灯泡L 变暗，选项A 错误，B 正确；
C ．当外电路的总电阻等于电源的内阻时，电源的输出功率最大。

虽然灯泡L 的电阻小于电源的内阻r ，但外电路的总电阻与电源的内阻大小不确定，故电源的输出功率变化情况不确定，故选项C 错误；
D ．将滑动变阻器滑片P 向左移动一段距离后，电容器C 上电压增大，电容器C 上电荷量增多，选项D 正确。

故选BD 。

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、8.00 8.25 纸带与打点计时器的摩擦阻力及空气阻力的影响 当地重力加速度g
【解题分析】
(1)[1]根据匀变速直线运动的规律，某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，C 点的速度为
215.2416.7610m/s 4m/s 220.04
AE C x v T -+==⨯=⨯ 重锤动能的增加量为 2211 14J 8.00J 22k C E mv ∆=
=⨯⨯= [2]重力势能的减少量为
219.868.9715.2410J 8.25J P OC E mgh mgh -∆===⨯⨯+⨯≈（）
[3]导致动能的增加量小于重力势能减少量的原因是实验时存在空气阻力、纸带与打点计时器的限位孔有摩擦阻力等影
响；
(2)[4]利用2
1 2v h -图线处理数据，物体自由下落过程中机械能守恒
212mgh mv = 即
2
2
v gh = 所以以22v 为纵轴，以h 为横轴画出的图线应是过原点的倾斜直线；那么2
2
v h -图线的斜率就等于当地重力加速度g 12、()()2
13m /s ?2 42m 【解题分析】
（1）由牛顿第二定律运用正交分解法求解加速度；
（2）根据运动公式求解撤去外力之前时的位移；根据牛顿第二定律求解撤去外力后的加速度和位移，最后求解总位移.
【题目详解】
（1）受力分析：正交分解：由牛顿第二定律得：
cos45F f ma -=；
sin450F N mg +-=；
联立解得：2 /a m s =３
（2）前4s 内的位移为2211134m 24m 22
x at ==⨯⨯=， 4s 末的速度为：12/v at m s ==，
撤去外力后根据牛顿第二定律可知：'mg ma μ-=，
解得：2'4/a g m s μ=-=-， 减速阶段的位移为：()
22
2001218224v x m m a --==⨯-'= ， 通过的总位移为：1242m x x x =+=．
【题目点拨】
此题是牛顿第二定律的应用问题；关键是知道加速度是联系运动和力的桥梁，运用正交分解法求解加速度是解题的重点．
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)112. 5m ；(2) 3000W
【解题分析】
(1)探险者先做匀加速，再匀速，最后做匀减速直线运动到达直升机处。

设加速度阶段绳拉力1840F =N ，时间110t =s ，探险者加速度大小为1a ，上升高度为1h ，则
11ma F mg =-
211112
h a t =
解得 210.5m/s a =
125m h =
设匀速阶段时间215t =s ，探险者运动速度大小为为v ，上升高度为2h ，则
11v a t =
22h vt =
解得
v =5m/s
275h =m
设减速阶段绳拉力3720F =N ，探险者加速度大小为a 3，时间为t 3，上升高度为h 3，则
33ma mg F =-
33v a t =
233312h a t =
或 3312
h vt = 解得 231m/s a =
35t s =
312.5h =m
人上升的总位移即为直升机悬停处距谷底的距离h ，有
123h h h h =++
解得
h =112. 5m
(2)设在探险者从山谷底部到达直升机的过程中，牵引绳索拉力做功为W ，则 W=mgh
123W P t t t =++ 解得
3000P =W
14、 (i)3n =；(ii)4a t c
= 【解题分析】
(i)光路图如图所示
在E 点折射时有
60i =
23AE = cos302
32
BC AF AB a AE =+== AEF 中，由正弦定理
sin(90)sin(1803090)r r AF AE
+---= 解得
30r =
AEF 为等腰三角形，由折射定律
sin sin 603sin sin 30
i n r ===（ii ）在F 点60β=，由
1sin sin C n
β>
= 判断光线在F 点发生全反射。

由几何关系可知光线在棱镜中通过的路程
222s EF AE ==
== 由折射定律有 c n v
== 故光线在棱镜中的传播时间
4s a t v c
=
= 15、 (i)23 (ii)2900K T = 【解题分析】
试题分析：（i ）对活塞受力分析，得出A 中原有气体末态的压强，分析A 中原有气体变化前后的状态参量，由玻意耳定律得A 末态的体积，同理对B 中原来气体进行分析，由由玻意耳定律得B 末态的体积，气体密度不变，质量与体积成正比，则质量之比即体积之比；（2）加热后对B 中的气体进行分析，发生等压变化，由盖吕萨克定律即可求解． （i ）当活塞C 打开时，A 、B 成为一个整体，气体的压强20mg P P S
=+ 对A 中原有气体，当压强增大到02P 时，其体积被压缩为A
L S ' 由玻意耳定律得：001.5?
22?A P LS P L S =' 解得： 1.5A
L L '= B 中气体进入气缸A 中所占体积为0.5LS
对原来B 中气体，由玻意耳定律得：()00·32?
0.5B P LS P LS L S +'= 解得：B
L L '= B 中剩余气体与原有气体的质量比为20.53B B
L S LS L S '=+' （ii ）对气缸加热，阀门C 关闭，此时被封闭在B 中的气体温度为127327300T K K K =+=，体积为B
L S LS '= D 活塞回到初始位置，气体体积变为3LS ，设最终温度为2T
由盖吕萨克定律得：12
3B L S LS T T =' 解得：2900T K =
【题目点拨】解题的关键就是对A 、B 中气体在不同时刻的状态参量分析，并且知道气体发生什么变化，根据相应的气体实验定律分析求解．。