江西省宜春市高安市高安中学2023-2024学年物理高三上期末学业质量监测模拟试题含解析

江西省宜春市高安市高安中学2023-2024学年物理高三上期末
学业质量监测模拟试题
注意事项
1．考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回．
2．答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用0．5毫米黑色墨水的签字笔填写在试卷及答题卡的规定位置．
3．请认真核对监考员在答题卡上所粘贴的条形码上的姓名、准考证号与本人是否相符．
4．作答选择题，必须用2B 铅笔将答题卡上对应选项的方框涂满、涂黑；如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其他答案．作答非选择题，必须用05毫米黑色墨水的签字笔在答题卡上的指定位置作答，在其他位置作答一律无效．
5．如需作图，须用2B 铅笔绘、写清楚，线条、符号等须加黑、加粗．
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、质点在Ox 轴运动，0t =时刻起，其位移随时间变化的图像如图所示，其中图线0~1s 内为直线，1~5s 内为正弦曲线，二者相切于P 点，则（ ）
A ．0~3s 内，质点的路程为2m
B ．0~3s 内，质点先做减速运动后做加速
运动 C ．1~5s 内，质点的平均速度大小为1.27m/s D ．3s 末，质点的速度大小为2m/s
2、如图所示，A 、B 两个质量相等的小球，分别从同一高度、倾角分别为α、()
βαβ<的光滑斜面顶端由静止自由滑下。

在小球从开始下滑到到达斜面底端的过程中，下列判断正确的是（ ）
A ．A 球和
B 球到达斜面底端的速度大小不相等
B ．A 球重力做功的平均功率比B 球重力做功的平均功率小
C ．A 球运动的加速度比B 球运动的加速度大
3、如图所示，A和B为竖直放置的平行金属板，在两极板间用绝缘细线悬挂一带电小球。

开始时开关S闭合且滑动变阻器的滑动头P在a处，此时绝缘线向右偏离竖直方向，偏角为θ，电源的内阻不能忽略，则下列判断正确的是（）
A．小球带负电
B．当滑动头从a向b滑动时，细线的偏角θ变小
C．当滑动头从a向b滑动时，电流表中有电流，方向从下向上
D．当滑动头停在b处时，电源的输出功率一定大于滑动头在a处时电源的输出功率4、某理想气体的初始压强p0=3atm，温度T0=150K，若保持体积不变，使它的压强变为5atm，则此时气体的温度为（）
A．100K B．200K C．250K D．300K
5、如图所示，由绝缘轻杆构成的正方形ABCD位于竖直平面内，其中AB边位于水平方向，顶点处分别固定一个带电小球。

其中A、B处小球质量均为m，电荷量均为2q(q>0)；
C、D处小球质量均为2m，电荷量均为q。

空间存在着沿DB方向的匀强电场，在图示平面内，让正方形绕其中心O顺时针方向旋转90°，则四个小球所构成的系统（）
A．电势能增加，重力势能增加
B．电势能不变，重力势能不变
C．电势能减小，重力势能减小
D．电势能不变，重力势能增加
6、有关科学发现，下列说法中正确的是（）
A．查德威克在原子核人工转变的实验中发现了质子
B．汤姆孙通过α粒子散射实验，发现了原子核具有一定的结构
D ．最近探测到13亿年前两个黑洞撞击产生的引力波是利用了激光干涉的原理
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，两个中心重合的正三角形线框内分别存在着垂直于纸面向里和垂直于纸面向外的匀强磁场，已知内部三角形线框ABC 边长为2a ，内部磁感应强度大小为B 0，且每条边的中点开有一个小孔。

有一带电荷量为＋q 、质量为m 的粒子从AB 边中点D 垂直AB 进入内部磁场。

如果要使粒子恰好不与边界碰撞，在磁场中运动一段时间后又能从D 点射入内部磁场，下列说法正确的是( )
A ．三角形ABC 与A ′
B ′
C ′之间的磁感应强度大小也为B 0
B ．三角形A ′B ′
C ′的边长可以为23a C ．粒子的速度大小为0B qa m
D ．粒子再次回到D 点所需的时间为
73m B q π0 8、如图所示，在坐标系xoy 平面的第I 象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场B 1，在第IV 象限内存在垂直纸面向里的另一个匀强磁场B 2，在x 轴上有一点()
23,0Q a 、在y 轴上有一点P （0,a ）。

现有一质量为m ，电量为+q 的带电粒子（不计重力），从P 点处垂直y 轴以速度v 0射入匀强磁场B 1中，并以与x 轴正向成60︒角的方向进入x 轴下方的匀强磁场B 2中，在B 2中偏转后刚好打在Q 点。

以下判断正确的是（ ）
A ．磁感应强度01mv
B qa
=
C ．粒子从P 点运动到Q 点所用的时间043a t v π∆=
D ．粒子从P 点运动到Q 点所用的时间0
42a t v π∆= 9、质量均匀分布的导电正方形线框abcd 总质量为m ，边长为l ，每边的电阻均为r 0。

线框置于xoy 光滑水平面上，处在磁感应强度大小为B 的匀强磁场中。

如图，现将ab 通过柔软轻质导线接到电压为U 的电源两端（电源内阻不计，导线足够长），下列说法正确的是
A ．若磁场方向竖直向下，则线框的加速度大小为
43BlU mr B ．若磁场方向沿x 轴正方向，则线框保持静止 C ．若磁场方向沿y 轴正方向，发现线框以cd 边为轴转动，则02mgr U Bl
＞ D ．若磁场方向沿y 轴正方向，线框以cd 边为轴转动且cd 边未离开水平面，则线框转
动过程中的最大动能为202
Bl U mgl r - 10、如图所示，质量为1m 、2m 的小球分别带同种电荷1q 和2q ，它们用等长的细线悬
挂在同一点，由于静电斥力的作用，小球1m 靠在竖直光滑墙上，1m 的拉线沿竖直方向，
1m 、2m 均处于静止状态，由于某种原因，两球之间的距离变为原来的一半，则其原因可能是（ ）
A ．2m 变为原来的一半
B ．2m 变为原来的八倍
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）某实验小组成员用如图所示的装置做“探究弹力与弹簧伸长关系”的实验．（1）将弹簧悬挂在支架上，弹簧上端刚好与竖直刻度尺的零刻度对齐，当弹簧下端挂上一个钩码且处于静止时，弹簧下端的指针指在刻度尺上的位置如图1所示，此时弹簧的长度为l1＝______cm.
（2）对于实验中的操作，下列说法正确的是__________．
A．测量弹簧原长时，需要把弹簧水平放稳后进行测量读数
B．挂钩上挂的钩码越多，实验误差越小
C．弹簧的自重不会影响弹簧的劲度系数测量
D．由于弹簧的自重，会使测量的劲度系数有一定的误差
（3）在弹簧弹性限度内，改变弹簧下端所挂钩码的个数，同时测出对应弹簧的长度，已知每个钩码的质量为50g，在m-l坐标系中描点作图如图2所示，当地的重力加速度g取9.80m/s2，则由图象可以得到弹簧的劲度系数k＝______N/m(结果保留三位有效数字)．
12．（12分）图甲为“验证动量守恒定律”的实验装置，轨道由斜槽和水平槽组成，A、B两小球大小相同，质量m A=20.0g、m B=10.0g。

实验步骤如下：
a.固定轨道，使水平槽末端的切线水平，将记录纸铺在水平地面上，并记下水平槽末端重垂线所指的位置O；
b.让A球从斜槽C处由静止释放，落到记录纸上留下痕迹，重复操作多次；
c.把B球放在水平槽末端，A球仍从C处静止释放后与B球正碰，A、B分别落到记录纸上，留下各自的痕迹，重复操作多次；
x OM 、x ON ；
（1）确定P 、M 、N 三点时，可用圆规画一个尽可能小的圆，把所有有效落点圈在里面，圆心即为落点的平均位置，这样做可以减小_______（填“系统”或“偶然”）误差； （2）如图乙，x OM 、x OP 读数分别为10.20cm 、30.65cm ，x ON 读数为________cm ；
（3）数据处理时，小球离开水平槽末端的速度大小可用水平射程x 表示，由小球质量及(2)中数据可算出碰前系统总的mx 值是________kg∙m （保留3位有效数字），把该值与系统碰撞后的值进行比较，就可验证动量是否守恒。

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，一上端开口的圆筒形导热汽缸竖直静置于地面，汽缸由粗、细不同的两部分构成，粗筒的横截面积是细筒横截面积S (cm 2)的2倍，且细筒足够长．粗筒中一个质量和厚度都不计的活塞将一定量的理想气体封闭在粗筒内，活塞恰好在两筒连接处且与上壁无作用力，此时活塞与汽缸底部的距离h=12cm ，大气压p 0=75 cmHg ．现把体积为17S (cm 3)的水银缓缓地从上端倒在活塞上方，在整个过程中气体温度保持不变，不计活塞与汽缸间向的摩擦，求最终活塞下降的距离x ．
14．（16分）现有由同一种材料制成的一个透明工艺品，其切面形状图如图所示。

其中，顶部A 为矩形形状，高CM d =，边长CD L =，底部B 为等边三角形。

现让一束单色光线从B 部分MH 边的中点1O 表面处沿竖直方向射入，光线进入B 后发现折射光线恰好与B 部分的HM '平行且经过MM '，最后从A 部分的CD 边上某点O 处射出，光在真空中的传播速度为c 。

求：
（1）光在工艺品中传播的速度；
（2）光在工艺品中传播的时间。

15．（12分）如图所示，可视为质点的质量为m=1.2kg的小滑块静止在水平轨道上的A 点，在水平向右的恒定拉力F=4N的作用下，从A点开始做匀加速直线运动，当其滑行到AB的中点时撤去拉力，滑块继续运动到B点后进入半径为R=1.3m且内壁光滑的竖直固定圆轨道，在圆轨道上运行一周后从B处的出口（未画出，且入口和出口稍稍错开）出来后向C点滑动，C点的右边是一个“陷阱”，D点是平台边缘上的点，C、D 两点的高度差为h=1.2m，水平距离为x=1.6m。

已知滑块运动到圆轨道的最高点时对轨道的压力大小刚好为滑块重力的3倍，水平轨道BC的长度为l2=2.1m，小滑块与水平轨道AB、BC间的动摩擦因数均为 =1．5，重力加速度g=11m/s2。

(1)求水平轨道AB的长度l1；
(2)试通过计算判断小滑块能否到达“陷阱”右侧的D点；
(3)若在AB段水平拉力F作用的范围可变，要达到小滑块在运动过程中，既不脱离竖直圆轨道，又不落入C、D间的“陷阱”的目的，试求水平拉力F作用的距离范围。

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
A ．根据纵坐标的变化量表示位移，可知，0~2s 内，质点通过的位移大小为3.27m ，路程为3.27m 。

2~3s 内，质点通过的位移大小为1.27m ，路程为1.27m ，故0~3s 内，质点的路程为
3.27m 1.27m=
4.54m +
A 错误；
B ．根据图像的斜率表示速度，知0~3s 内，质点先做匀速运动，再做减速运动后做加速运动，B 错误；
C ．1~5s 内，质点的位移大小0，平均速度大小为0，C 错误；
D ．3s 末质点的速度大小等于1s 末质点的速度大小，为
2m/s x v t
∆==∆ D 正确。

故选D 。

2、B
【解析】
A ．根据机械能守恒定律可得
212
mgh mv = 解得
v 两个小球达到底部的速度大小相等，故A 错误；
BC ．小球的加速度大小为
sin sin mg a g m
θθ== 运动时间
t == 则运动过程中A 斜面斜角小，则A 运动的时间比B 的大，由于高度相同，重力做功相
等，所以A 球重力做功的平均功率比B 球重力做功的平均功率小，故B 正确，C 错误；
C ．由于A 运动的时间比B 的大，由公式I mgt =可知，A 球所受重力的冲量大小比B 球所受重力的冲量大小大，故
D 错误。

故选B 。

【解析】
A ．根据题图电路可知A 板电势高于
B 板电势，A 、B 间电场强度方向水平向右。

小球受力平衡，故受电场力也水平向右，即小球带正电，所以A 项错误；
B ．当滑动头从a 向b 滑动时，电阻值减小，路端电压减小，故R 1两端的电压减小，
极板间电场强度随之减小，小球所受电场力减小，故细线的偏角变小，所以B 项正确；
C ．当极板间电压减小时，极板所带电荷量将减小而放电，又由于A 板原来带正电，故放电电流从上向下流过电流表，所以C 项错误；
D ．由于电源的内电阻与外电阻的关系不确定，所以无法判断电源的输出功率的变化规律，所以D 项错误。

故选B 。

4、C
【解析】 理想气体体积不变，发生等容变化，则00p p T T =，代入数据得：35=150T
，解得：250T K =．故C 项正确，ABD 三项错误．
【点睛】
在理想气体状态方程和气体实验定律应用中，压强、体积等式两边单位一样即可，不需要转化为国际单位；温度的单位一定要用国际单位(开尔文)，不能用其它单位． 5、D
【解析】
让正方形绕其中心O 顺时针方向旋转90°，则电场力对四个小球做总功为： =2cos 452cos 45cos 45cos 450W E q L E q L E q L E q L ⋅⋅-⋅⋅-⋅⋅+⋅⋅=电 则系统电势能不变；
系统重力势能变化量：
2p E mgL mgL mgL ∆=-=
则重力势能增加；
A ．电势能增加，重力势能增加，与结论不相符，选项A 错误；
B ．电势能不变，重力势能不变，与结论不相符，选项B 错误；
C ．电势能减小，重力势能减小，与结论不相符，选项C 错误；
D ．电势能不变，重力势能增加，与结论相符，选项D 正确；
6、D
【解析】
A ．查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子，A 错误；
B ．汤姆孙发现了电子，揭示了原子具有一定的结构，B 错误；
C ．卢瑟福用α粒子轰击氮核，发现了原子核内部存在着质子，C 错误；
D ．最近探测到13亿年前两个黑洞撞击产生的引力波是利用了激光干涉的原理，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、ACD
【解析】
A ．要想使粒子不与边界碰撞，在磁场中运动一段时间后又能从D 点射入内部磁场，则带电粒子在内、外磁场中做圆周运动的轨迹都应为半径为a 的圆弧，粒子运动轨迹如图所示，所以三角形ABC 与A ′
B ′
C ′之间的磁感应强度大小也应该为B 0，故A 正确； B ．由几何知识可知，三角形A ′B ′C ′的最短边长为2a ＋23a ，B 错误；
C ．带电粒子做圆周运动的轨迹半径为
r ＝a ＝mv qB 0
速度为
0B qa v m
= C 正确；
D ．分析知粒子再次回到D 点时，其运动轨迹对应的圆心角θ＝2×60°＋300°＝420°，故
42073603m t T qB π︒︒== D 正确
8、BC
【解析】
AB ．粒子运动轨迹如图所示，由几何知识可知
11cos60r r a ︒=+
解得
12r a =
在B 2磁场中根据几何知识有
212sin6023sin60r a r ︒︒=-
解得
2r a =
粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得
200v qv B m r
= 将半径代入解得
0012,2mv mv B B qa qa
== 故A 错误，B 正确；
CD ．粒子做圆周运动的周期为0
2π=r T v ，粒子的运动时间为 1212+63
T T t t t ∆=+=
解得 0
4π3a t v = 故C 正确，D 错误。

故选BC 。

9、ACD
【解析】
A ．根据左手定则，安培力的方向沿+y 轴方向
ab U I r ＝ 03dc U I r ＝
根据F=BIl ，线框所受的安培力的合力为：
00
()3ab dc U U F F F Bl r r =+=+ 线框的加速度大小为：
43F BlU a m mr =＝ 故A 正确；
B ．若磁场方向沿x 轴正方向，ad 边受到的安培力竖直向下，cd 边受到的安培力竖直向上，故线框不可能处于静止，故B 错误；
C ．若磁场方向沿y 轴正方向，发现线框以cd 边为轴转动，则，根据动能定理可得 01 02
BlU l mg l r ⋅-⋅＞ 解得：
02mgr U Bl
＞ 故C 正确；
D ．在转动过程中，由于ab 边的安培力大于线框的重力，故在安培力作用下，线框的动能一直增大，故有：
20022
k BlU l Bl U mgl E l mg r r ⋅-⋅=-＝ 故D 正确；
故选ACD 。

10、BC
【解析】
AB ．如图所示，
作出A 球受到的重力和库仑斥力，根据平衡条件和几何关系可以知道， OAB 与ACD 相似，故有:
mg F x L
= 又因为
2
2Q F k x
= 所以
2
3mg Q k L x
= 使A 球的质量变为原来的8倍，而其他条件不变，才能使A 、B 两球的距离缩短为2x ，故A 错误，B 正确;
CD ．使B 球的带电量变为原来的
18
，而其他条件不变，则x 为原来的12，所以C 选项是正确的，D 错误;
故选BC 。

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、22. 50（22.50〜22.52均可） C 23. 0（22.7〜23.2均可）
【解析】
（1）[1]已知刻度尺的零刻度线与弹簧上端平齐，由示数可知此时弹簧的长为22.50cm ；
（2）[2]A.弹簧自身有重力，弹簧竖直悬技时由于自身重力必然有一定的伸长，故弹簧竖直悬挂时测出的长度，才能作为实验中弹簧的原始长度， A 错误；
B.悬挂的钩码太多，有可能会超过弹簧的弹性限度， B 错误；
CD.由于：
k =F x
∆∆ 即k 与弹力的变量△F 及对应的形变量△x 有关，与弹簧的自重无关，C 正确，D 错误．
（3）[3]根据图象有：
k =F x ∆∆=-3-2300109.833.2-20.410
⨯⨯⨯（）N/m=23.0 N/m 12、偶然 40.80（40.78～40.2） 6.13×
10-3
【解析】
（1）[1]确定P 、M 、N 三点时，可用圆规画一个尽可能小的圆，把所有有效落点圈在里面，圆心即为落点的平均位置，这样做可以减小偶然误差；
（2）[2]由图可知，x ON 读数为40.80cm ；
（3）[3]碰前系统总的mx 值是
0.02kg×0.3065m=6.13×10-3kg∙m
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、2cm
【解析】
以汽缸内封闭气体为研究对象：
初态压强 p 1＝p 0＝75 cmHg
初态体积 V 1＝2hS
注入水银后，设细圆筒中水银的高度为L ，则有：17S ＝LS+x·
2S 所以，末态压强为：p 2=(p 0+x+L)
末态体积 V 2＝2(h －x)S
由玻意耳定律可知：p 1V 1＝p 2V 2
整理、代入数据并化简得：x 2－104x ＋204＝0
解得活塞静止时下降的距离为：x ＝2cm ，或x ＝102 cm ，无意义舍去
14、（1）33c （2）432d L c
+ 【解析】
（1）光路图如图所示。

根据题图知，光进入介质B 的入射角为 α=60°，折射角为 β=30°
则工艺品的折射率为
60330sin sin n sin sin αβ︒===︒
在介质中的光速：
c v n == （2）由几何关系得光在工艺品中传播的路程
602
30L d sin s cos +
︒=︒
光在工艺品中传播的速度
c v n
= 则光在工艺品中传播的时间
s t v
= 联立解得
24d t c
= 。

15、 (1)2.4m(2) 不能(3) 1.325m 4m x '<<
【解析】
(1)设小滑块运动到竖直圆轨道最高点时的速度大小为v ，则有
2
4v mg m R
= 从B 点运动到最高点的过程中，设小滑块到达B 点时的速度大小为B v ，由机械能守恒定律有
2211222
B mv mg R mv =⋅+ 代入数据解得
/s B v =
小滑块由A 到B 的过程中，由动能定理可得
2111122
B Fl mgl mv μ-= 代入数据可解得
1 2.4l m =。

(2)设小滑块到达C 点时的速度大小为C v ，
则由动能定理可得
2221122
C B mgl mv mv μ-=- 代入数据解得
2m/s C v =
设小滑块下落0.2m h =所需要的时间为t ，则有
212
h gt = 解得
0.2s t =
故小滑块在水平方向上运动的距离为
00.4m 0.6m Ct x v ==<
故小滑块将落入“陷阱”中，不能运动到D 点。

(3)由题意可知，若要滑块既不脱离圆轨道，又不掉进“陷阱”，则需要分三种情况进行讨论：
①当滑块刚好能够到达与圆心等高的E 点时，设恒力作用的距离为1x '
，则由动能定理可得：110Fx mgl mgR μ'--=
代入数据可解得 10.75m x '=
故当恒力作用的距离满足00.75m x '<时符合条件。

②当滑块刚好能经过圆轨道的最高点时，设滑块经过最高点时的速度大小为0v ，则有
20v mg m R
= 设此时恒力作用的距离为2x '
，则有 2210122
Fx mgl mgR mv μ'--= 代入数据可解得
20.975m x '=
当滑块刚好运动到C 点时速度为零，设此时恒力作用的距离为2x ''
，则有
()2120Fx mg l l μ''-+=
代入数据可解得
2 1.1m x ''=
故当恒力作用的距离满足0.975m 1.1m x '<<时符合条件。

③当滑块刚好能够越过“陷阱”，设滑块到达C 点时的速度大小为'
C v ，则由平抛运动规律可得 212
h gt = C x v t =
代入数据解得
3m/s C v '=
设此时恒力作用的距离为3x '
，故有 ()231212
C Fx mg l l mv μ''-+= 代入数据解得
3 1.325m x '=
故当恒力作用距离满足1.325m 4m x '<<时符合条件。