河北省衡中清大教育集团2024年高三下学期联考物理试题含解析

河北省衡中清大教育集团2024年高三下学期联考物理试题
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、如图是电子射线管示意图。

接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线。

要使荧光屏上的亮线向下（z轴负方向）偏转，在下列措施中可采用的是（）
A．加一电场，电场方向沿z轴负方向
B．加一电场，电场方向沿y轴正方向
C．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向
D．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向
2、下列说法正确的是（）
A．速度公式
x
v
t
∆
=
∆
和电流公式
U
I
R
=均采用比值定义法
B．速度、磁感应强度和冲量均为矢量
C．弹簧劲度系数k的单位用国际单位制基本单位表达是kg·s
D．将一个带电小球看成是一个不计大小的点电荷采用的是等效处理方法
3、一架飞机在高空中由西向东沿水平方向做匀加速直线运动，飞机每隔相同时间自由释放一个物体，共连续释放了6个物体（不计空气阻力）。

下图是从地面某时刻观察到的6个空投物体的图像，其中正确的是
A．B．
C．D．
4、如图甲所示，一个圆形线圈放于一个随时间变化的匀强磁场内，磁场方向垂直线圈所在的平面（纸面），以垂直纸
面向里为正方向。

磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示。

取图示线圈中电流方向为正方向，用i表示线圈中的感应电流，则下列表示电流随时间变化的4幅i-t图像正确的是（）
A．B．C．
D．
5、如图所示，同时作用在质点O上有三个共点力F1、F2、F3，其中F1、F2是正六边形的两条边，F3是正六边形的一条对角线。

已知F1=F2=2N，则这三个力的合力大小等于
A．6N B．8N C．10N D．12N
6、如图所示，一沿水平方向的匀强磁场分布在竖直高度为2L的某矩形区域内（宽度足够大），该区域的上下边界MN、PS是水平的．有一边长为L的正方形导线框abcd从距离磁场上边界MN的某高处由静止释放下落而穿过该磁场区域．已知当线框的ab边到达MN时线框刚好做匀速直线运动（以此时开始计时），以MN处为坐标原点，取如图坐标轴x，并规定逆时针方向为感应电流的正方向，则关于线框中的感应电流与ab边的位置坐标x间的以下图线中，可能正确的是
A ．
B ．
C ．
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、如图所示，两质量相等的卫星A 、B 绕地球做匀速圆周运动，用R 、T 、E k 、F 分别表示卫星的轨道半径、周期、动能、万有引力。

下列关系式正确的有（ ）
A ．A
B F F >
B ．kA kB E E <
C ．A B T T <
D ．3322A B
A B
R R T T =
8、如图所示，理想变压器原线圈上串联一个定值电阻R 0，副线圈上接一个滑动变阻器R ，原线圈的输入端接在一个输出电压恒定的交流电源上，理想电压表V 1、V 2、V 3的示数分别用U 1、U 2、U 3表示，当滑动变阻器的触头P 移动时，下面说法中正确的是（ ）
A ．向上移动滑动触头P ，U 3与U 1的比值变大
B ．向下移动滑动触头P ，U 3与U 2的比值不变
C ．移动滑动触头P ，当U 3减小时，R 0消耗的功率也减小
D ．移动滑动触头P ，电阻R 0与滑动变阻器R 消耗的功率之比始终都等于
1
2
1U U -
9、2011年9月29日晚21时16分，我国将首个目标飞行器天宫一号发射升空，它将在两年内分别与神舟八号、神舟九号、神舟十号飞船对接，从而建立我国第一个空间实验室，假如神舟八号与天宫一号对接前所处的轨道如图所示，当它们在轨道运行时，下列说法正确的是( )
A ．神州八号的加速度比天宫一号的大
B ．神州八号的运行速度比天宫一号的小
C ．神州八号的运行周期比天宫一号的长
D ．神州八号通过加速后变轨可实现与天宫一号对接
10、如图所示，在水平向右的匀强电场中，质量为m 的带电小球，以初速度v 从M 点竖直向上运动，通过N 点时，速度大小为2v ，方向与电场方向相反，而后到达与M 点在同一水平面上的P 点，轨迹如图。

其中N /是N 点在MP 直线上的投影点。

以下关于小球的运动说法正确的是（ ）
A ．从M 到N 重力势能增加
232
mv B ．从M 到N 机械能增加2mv 2 C ．从M 到P 动能增加8mv 2 D ．重力与电场力大小之比为1：2
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）某实验小组同学，用铁架台、弹簧和多个质量均为50g m 的钩码，探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系如图（甲）所示。

(1)该组同学在做该实验时，依次在弹簧下端挂上钩码，并在表格内分别记下钩码静止时弹簧下端指针所对应的刻度，记录数据如下：
钩码个数 1 2 3 4 5
弹力/N
F0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
指针对应刻度/cm
L12.51 _ 15.39 16.11 17.30
当挂2个钩码时，指针对应刻度如图（甲）所示，将指针示数填入表格；在以弹簧弹力为纵轴、指针对应刻度L为横轴的坐标系中，如图（乙）所示。

描点画出第2组对应的数据点，并连线得到F L
-图像_____。

请根据图像分析并得出以下结论
①弹簧原长为__________cm。

②弹簧的劲度系数k=__________N/cm（保留两位有效数字）。

(2)弹簧与绳有一点相似之处，都可以认为是一个传递力的媒介。

某位同学根据这个观点推广认为：将两个同样的弹簧串接在一起后，弹簧的劲度系数k与原来一样。

你认为他的想法正确么_____？并解释一下你的理由_____。

12．（12分）某研究性学习小组从一个数码设备中拆下了一个旧电池，已知该电池的电动势约为12V内阻约为2Ω，该小组的同学为了测定电池的电动势和内阻，从实验室借来了如下实验器材：
A．电压表(量程为0～3V，内阻为2kΩ) B．电流表(量程为0～3A，内阻约为0.1Ω)
C．定值电阻4kΩ D．定值电阻8kΩ E.定值电阻1Ω F.定值电阻3Ω
G.滑动变阻器0～20Ω H.滑动变阻器0～2kΩ I.开关一个，导线若干
(1)该小组的同学设计了如图甲所示的实验电路，电阻R1应选____________，电阻R2应选__________，滑动变阻器应选__________。

(选填相应器材前面的字母)
(2)开关闭合以前，应将滑动变阻器的滑片调至__________(填“最左端”或“最右端”)，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，可得到多组电压表和电流表的读数U和I，利用得到的实验数据作出U－I图像如图乙所示，根据图像可知该电池的电动势E＝__________ V，内阻r＝__________Ω。

(计算结果保留三位有效数字)
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）在足球比赛中，经常使用“边路突破，下底传中”的战术取得胜利，即攻方队员带球沿边线前进，到底线附近进行传中．如图所示，某足球场长90 m、宽60 m．现一攻方前锋在中线处将足球沿边线向前踢出，足球的运动
可视为在地面上做初速度为8 m/s的匀减速直线运动，加速度大小为2
3
m/s1．试求：
（1）足球从开始做匀减速直线运动到底线需要多长时间；
（1）足球开始做匀减速直线运动的同时，该前锋队员在边线中点处沿边线向前追赶足球，他的启动过程可以视为从静止出发的匀加速直线运动，所能达到的[最大速度为6 m/s，并能以最大速度做匀速运动，若该前锋队员要在足球越过底线前追上足球，他加速时的加速度应满足什么条件?
14．（16分）图示为深圳市地标建筑——平安金融大厦。

其内置观光电梯，位于观景台的游客可360 鸟瞰深圳的景观。

电梯从地面到116层的观景台只需58s，整个过程经历匀加速、匀速和匀减速，匀加速和匀减速阶段的加速度大小相等，其上行最大加速度为10m/s。

当电梯加速上升时，质量为50kg的人站在置于电梯地板的台秤上时，台秤的示数为65kg，g取10m/s2，求：
(1)电梯加速上升的加速度大小；
(2)观景台距地面的高度。

15．（12分）如图所示，半径为a的圆内有一固定的边长为1.5a的等边三角形框架ABC，框架中心与圆心重合，S为位于BC边中点处的狭缝．三角形框架内有一水平放置带电的平行金属板，框架与圆之间存在磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场．一束质量为m、电量为q，不计重力的带正电的粒子，从P点由静止经两板间电场加速后通过狭缝S，垂直BC边向下进入磁场并发生偏转．忽略粒子与框架碰撞时能量与电量损失．求：
(1)要使粒子进入磁场后第一次打在SB的中点，则加速电场的电压为多大？
(2)要使粒子最终仍能回到狭缝S ，则加速电场电压满足什么条件？ (3)回到狭缝S 的粒子在磁场中运动的最短时间是多少？
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、D 【解析】
AB ．由于电子带负电，要使电子向下偏转（z 轴负方向），如果仅加一电场实现此偏转，需要加向上的电场，即加沿z 轴正方向的电场，故选项AB 均错误；
CD ．仅加一磁场电子向下偏转（z 轴负方向），由左手定则可知，四指需要指向x 轴的负方向，大拇指向下，故磁场的方向是沿y 轴正方向的，选项C 错误，D 正确。

故选D 。

2、B 【解析】 A ．速度公式x
v t ∆=
∆采用的是比值定义法，而电流公式U I R
=不是比值定义法，选项A 错误； B ．速度、磁感应强度和冲量均为矢量，选项B 正确； C ．弹簧劲度系数k 的单位用国际单位制基本单位表达是
2
2N kg m/s ==kg/s m m
k ⋅=
选项C 错误；
D ．将一个带电小球看成是一个不计大小的点电荷采用的是理想模型法，选项D 错误。

故选B 。

3、A 【解析】
因为物体做平抛运动，而飞机做匀加速直线运动，所以做平抛运动的不同物体的初速度越来越大，在竖直方向上做自由落体运动，所以相等时间间隔内的位移越来越大。

A ．该图与结论相符，选项A 正确；
B ．该图与结论不相符，选项B 错误；
C ．该图与结论不相符，选项C 错误；
D ．该图与结论不相符，选项D 错误； 故选A 。

4、B 【解析】
AB ．由楞次定律判定感应电流方向。

0~1s 、4~5s 两时间段内电流方向与题意正方向相反，1~2s 、2～3s 两时间段内电流方向与题意正方向相同。

所以B 正确，A 错误； CD ．由电磁感应定律和欧姆定律得感应电流
E S B i R t R R t
∆Φ∆=
==⋅∆⋅∆ 则i 的大小与
B
t
∆∆的大小成正比。

结合题图乙知，3~4s 时间内 0B
t
∆=∆ 无感应电流。

其他时间段内B
t
∆∆的大小相等，则感应电流大小恒定，即各段电流大小相等。

所以CD 错误。

故选B 。

5、A 【解析】
将F 1、F 2合成如图，由几何关系得，F 1、F 2的合力
1212N F F ==
由于F 12与F 3的方向相同，由几何关系可得，三力的合力
1236N F F F =+=
故A 项正确，BCD 三项错误。

6、D
【解析】
A.由于ab 边向下运动，由右手定则可以判断出，线框在进入磁场时，其感应电流的方向为abcd ，沿逆时针方向，故在图像中，0L ～的这段距离内，电流是正的；线框完全进入磁场后，穿过线框的磁通量没有变化，故其感应电流为0；当线框的ab 边从磁场的下边出来时，由于其速度要比ab 边刚入磁场时的速度大，故其感应电流要比0I 大，感应电流的方向与ab 边刚入磁场时相反；由于ab 边穿出磁场时其速度较大，产生的感应电流较大，且其电流与线框的速度成正比，即线框受到的安培力与线框的速度也成正比，与刚入磁场时线框受到的平衡力做对比，发现线框受到的合外力方向是向上的，即阻碍线框的下落，且合外力是变化的，故线框做的是变减速直线运动，产生的电流也是非均匀变化的，故AB 错误；
C.再就整体而言，线框穿出磁场时的动能要大于穿入磁场时的动能，故穿出时的电流要大于0I ，所以C 错误，D 正确．
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、BD 【解析】
A ．根据万有引力定律得
2
GMm
F R =
卫星A 、B 质量相等，R A ＞R B ，得F A ＜F B ．故A 错误； B.卫星A 、B 绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力得
2
2
=GMm v m R R
卫星的动能
2122k GMm
E mv R
=
= 故kA kB E E <，故B 正确； CD. 由开普勒第三定律得
33
2
2A B
A B
R R T T = 因A B R R >，A B T T > ，故C 错误，D 正确。

故选：BD 。

8、ABD 【解析】
A ．向上移动滑动触头P ，则R 变大，则次级电流减小，初级电流减小，R 0的电压减小，由于U 2=U 1-U R0，而U 1不变，则初级电压变大，次级电压也变大，即U 3变大，则U 3与U 1的比值变大，选项A 正确；
B ．U 3与U 2的比值等于变压器的次级与初级线圈的匝数比，则向下移动滑动触头P ，U 3与U 2的比值不变，选项B 正确；
C ．移动滑动触头P ，当U 3减小时，则U 2也减小，由于U 2=U 1-U R0，而U 1不变，则U R0变大，则此时R 0消耗的功率变大，选项C 错误；
D ．根据理想变压器的规律可知，输出功率等于输入功率，即电阻R 消耗的功率等于原线圈的输入功率，分析原线圈电路可知，电阻R 0与原线圈串联，电流相等，功率P=UI ，则电阻R 0与滑动变阻器R 消耗的功率之比等于R 0两端电压与原线圈电压之比，电压表V 1、V 2的示数为U 1、U 2，则电阻R 0与滑动变阻器R 消耗的功率之比为121
22
-1=U U U U U -，选项D 正确； 故选ABD 。

9、AD 【解析】
根据万有引力定律和牛顿第二定律有：2Mm G r ＝2v m r ＝224mr T π⋅＝ma n ，解得：v ，T ＝2a n ＝
2GM
r
，由图可知神州八号的轨道半径比天宫一号的小，所以神州八号的运行速度比天宫一号的大，神州八号的运行周期比天宫一号的短，神州八号的加速度比天宫一号的大，故BC 错误，A 正确；神州八号通过加速后将做离心运动，可运行至较高轨道与天宫一号对接，故D 正确。

故选AD 。

10、BCD 【解析】
A ．小球在电场中运动的过程中，竖直方向做竖直上抛运动，水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，到达N 点时，其竖直方向的速度为零， M 到N ，在竖直方向上有
22MN v gy =
则该段过程重力势能的增加量为
2P 12
MN E mgy mv ∆==
故A 错误；
B ．从M 到N 机械能增加量为
2222P k 11(4)222E E E mv m v v mv ∆=∆+∆=+-= 故B 正确；
C ．根据题意可知，从M 到N 与从N 到M 所用时间相等，根据v =at 可知，到达P 点时小球在水平方向的速度为 24x P v v v ==
此时小球的合速度为
22(4)17v v v v '=+=
则从M 到P 动能增加量为
222k 11(17)822
E m v mv mv '∆=-= 故C 正确；
D ．从M 到N ，竖直方向有
mg v t m
= 水平方向上有
2qE t v m
= 所以重力与电场力大小之比为1：2，故D 正确。

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、13.70 11.40（11.2011.50~） 0.42（0.400.45~） 不正确 两个劲度系数相同的弹簧串联后，施加外力后，与单独一个弹簧相比弹簧的等效伸长量变为原来的2倍，所以劲度系数发生改变
【解析】
(1)[1]刻度尺的读数为13.70cm 。

[2]描点并作图：
①[3]弹力为0时，弹簧原长为11.40cm 。

②[4]根据胡克定律F kx =可知，图像斜率的物理意义为弹簧的劲度系数
2.80N/cm 0.42N/cm 18.0011.4
k ==- (2)[5]不正确。

[6]两个劲度系数相同的弹簧串联后，施加外力后，与单独一个弹簧相比弹簧的等效伸长量变为原来的2倍，所以劲度系数发生改变。

12、D F G 最右端 12.5 1.69
【解析】
（1）[1][2][3]．电压表量程为0～3V ，内阻为2kΩ，则要要使此电压表的量程扩大到12V 左右，则需串联一个 8kΩ的电阻，故定值电阻选择D ；电源内阻为2Ω左右，R 2做为保护电阻，则应该选择与内阻阻值相当的F 即可；滑动变阻器选择与内阻阻值差不多的G 即可；
（2）[4]．开关闭合以前，应将滑动变阻器的滑片调至阻值最大的最右端；
（3）[5][6]．根据图像可知外电路电流为0时电压表读数为2.5V ，则此时路段电压为5×
2.5V=12.5V ，即电源电动势为E =12.5V ，内阻
2(2.51)5 1.691.6
r R -⨯=-=Ω
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）9s t = （1）2 2?/a m s ≥
【解析】
(1)设所用时间为t ,则v 0=8 m/s ；x=45 m
x=v 0t+12
at 1，解得t=9 s ． (1)设前锋队员恰好在底线追上足球,加速过程中加速度为a ,若前锋队员一直匀加速运动,则其平均速度
v=x t
，即v=5 m/s ；而前锋队员的最大速度为6 m/s ，故前锋队员应该先加速后匀速 设加速过程中用时为t 1，则t 1=m v a
匀加速运动的位移x 1=22
m -02v a
解得x 1=18a
匀速运动的位移x 1=v m (t-t 1)，即x 1=6×
(9-t 1) m 而x 1+x 1=45 m
解得a=1 m/s 1
故该队员要在球出底线前追上足球,加速度应该大于或等于1 m/s 1．
点睛：解决本题的关键要注意分析运动过程，理清足球和运动员的位移关系，再结合运动学公式灵活求解即可解答.
14、 (1)a =3m/s 2(2)H =
16403
m 【解析】
(1)当电梯加速上升时，有 F mg ma -=
代入数据，可解得
a =3m/s 2
(2)设匀加速运动高度为h 1，时间为t ，则有
h =2
2v a
，t =v a 代入数值解得：
h =503
m ，t =103s 因匀加速和匀减速阶段的加速度大小相等，所以两个阶段的时间和位移量相同。

故匀速运动时间为t 1，则 12t T t =-总
高度为
h 1=vt 1
代入数值解得
t 1=1543s ，h 1=15403
m
故观景台距地面的高度
H =h 1+2h
代入数值解得
H =16403
m 15、 (1)229512qB a m
；(2)2229(456)32(21)qB a U n m n =⋅⋯-＝，，，；(3)min 2.3t qB π= 【解析】
（1）带电粒子在匀强电场中做匀加速直线运动，进入磁场后做圆周运动，结合几何关系找到半径，求解加速电场的电压；（2）要使粒子能回到S ，则每次碰撞时粒子速度都应与边垂直，则可能的情况是：粒子与框架垂直碰撞，绕过三角形顶点时的轨迹圆弧的圆心应位于三角形顶点上，即SB 为半径的奇数倍；要使粒子能绕过顶点且不飞出磁场，临界情况为粒子轨迹圆与磁场区域圆相切；（3）根据带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹图，找到圆周运动的圆心角，结合圆周运动周期公式，求出在磁场中运动的最短时间；
【详解】
（1）粒子在电场中加速，qU ＝12
mv 2 粒子在磁场中，qvB ＝2
mv r
r ＝316
a 解得2
22
292512qB qB a U r m m
== （2）要使粒子能回到S ，则每次碰撞时粒子速度都应与边垂直，则r 和v 应满足以下条件：
①粒子与框架垂直碰撞，绕过三角形顶点时的轨迹圆弧的圆心应位于三角形顶点上，即SB 为半径的奇数倍， 即3214(21)
SB a r n n ==-- (n ＝1，2，3，… ) ②要使粒子能绕过顶点且不飞出磁场，临界情况为粒子轨迹圆与磁场区域圆相切，
即r≤a 解得n≥3.3，即n ＝4，5，6… 得加速电压()22
2
93221qB a U m n =⋅-(n ＝4，5，6，…)． （3）粒子在磁场中运动周期为T
qvB ＝2
mv r
，T ＝2r v π 解得T ＝2m qB
π 当n ＝4时，时间最短，即 t min ＝3×6×2T
＋3×56T ＝232
T 解得t min ＝23m qB π.。