河北省藁城市第一中学2023年物理高三上期末综合测试试题含解析

河北省藁城市第一中学2023年物理高三上期末综合测试试题 注意事项
1．考生要认真填写考场号和座位序号。

2．试题所有答案必须填涂或书写在答题卡上，在试卷上作答无效。

第一部分必须用2B 铅笔作答；第二部分必须用黑色字迹的签字笔作答。

3．考试结束后，考生须将试卷和答题卡放在桌面上，待监考员收回。

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、如图所示，
n 匝矩形闭合导线框ABCD 处于磁感应强度大小为B 的水平匀强磁场中，线框面积为S ，电阻不计．线框绕垂直于磁场的轴OO ′以角速度ω匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，变压器副线圈接入一只额定电压为U 的灯泡，灯泡正常发光．从线圈通过中性面开始计时，下列说法正确的是 （ ）
A ．图示位置穿过线框的磁通量变化率最大
B ．灯泡中的电流方向每秒改变2ωπ
次 C ．线框中产生感应电动势的表达式为e ＝nBSωsin ωt D ．变压器原、副线圈匝数之比为
nBS U ω 2、如图所示为某一电场中场强E-x 图像，沿x 轴正方向，电场强度为正，则正点电荷从x 1运动到x 2，其电势能的变化是
A ．一直增大
B ．先增大再减小
C ．先减小再增大
D ．先减小再增大再减小
3、如图所示，一个物体在竖直向上的拉力F 作用下竖直向上运动，拉力F 与物体速度
v 随时间变化规律如图甲、乙所示，物体向上运动过程中所受空气阻力大小不变，取重力加速度大小g =10m/s 2则物体的质量为
A ．100g
B ．200g
C ．250g
D ．300g
4、如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为12:10:1n n =，a 、b 两点间的电压为2202u = sin100V π
t （），R 为可变电阻，P 为额定电流1A 、用铅锑合金制成的保险丝．为使保险丝中的电流不超过1A ，可变电阻R 连入电路的最小阻值是（ ）
A ．2.2Ω
B ．2.22Ω
C ．22Ω
D ．222Ω
5、如图所示，空间P 点离地面足够高，从P 点以很小的速度向右水平抛出一个小球，小球能打在竖直的墙壁上，若不断增大小球从P 点向右水平抛出的初速度，则小球打在竖直墙壁上的速度大小
A ．一定不断增大
B ．一定不断减小
C ．可能先增大后减小
D ．可能先减小后增大
6、一束由a 、b 两种单色光组成的复色光射向玻璃制成的三棱镜，通过三棱镜的传播情况如图所示。

关于a 、b 两种单色光，下列说法正确的是（ ）
A．玻璃对a色光的折射率大于对b色光的折射率
B．a色光的光子能量小于b色光的光子能量
C．a色光在玻璃中的传播速度比b色光小
D．a色光发生全反射的临界角比b色光小
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、如图甲所示，一个小球悬挂在细绳下端，由静止开始沿竖直方向运动，运动过程中小球的机械能E与路程x的关系图像如图乙所示，其中O-x1过程的图像为曲线，x1-x2过程的图像为直线。

忽略空气阻力。

下列说法正确的是
A．O-x1过程中小球所受拉力大于重力
B．小球运动路程为x1时的动能为零
C．O-x2过程中小球的重力势能一直增大
D．x1-x2过程中小球一定做匀加速直线运动
8、下列说法正确的是（）
A．随着分子间距离的减小，其斥力和引力均增大
B．单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体没有固定的熔点
C．一定质量的0°C的冰熔化成0°C的水，其分子势能会增加
D．一定质量的气体放出热量，其分子的平均动能可能增大
E.第二类永动机不可能制成的原因是它违反了能量守恒定律
9、两列在同一介质中的简谐横波沿相反方向传播，某时刻两列波相遇，如图所示，其中实线波的频率为2.50Hz，图示时刻平衡位置x＝3m处的质点正在向上振动。

则下列
说法正确的是（）
A．实线波沿x轴正方向传播，虚线波沿x轴负方向传播
B．两列波在相遇区域发生干涉现象
C．两列波的波速均为25m/s
D．从图示时刻起再过0.025s，平衡位置x＝1.875m处的质点将位于y＝30cm处
10、在匀强磁场中，一矩形金属线圈共100匝，绕垂直于磁场的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图像如图乙所示，则下列说法中正确的是（）
t=时，线圈在中性面
A．0.01s
B．线圈产生的交变电动势的频率为100Hz
C．若不计线圈电阻，在线圈中接入1kΩ定值电阻，则该电阻消耗的功率为48.4W D．线圈磁通量随时间的变化率的最大值为3.11Wb/s
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）用如图1所示装置研究平抛运动。

将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。

钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。

由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。

移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。

(1)下列实验条件必须满足的有_____________。

A．小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放
B．斜槽轨道要尽量光滑些
C．斜槽轨道末端必须保持水平
D．本实验必需的器材还有刻度尺和停表
(2)为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。

取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的_____________（选填“最上端”、“最下端”或者“球心”）对应白纸上的位置即为原点；在确定y轴时_____________（选填“需要”或者“不需要”）y轴与重锤线平行。

(3)伽利略曾硏究过平抛运动，他推断∶从同一炮台水平发射的炮弹，如果不受空气阻力，不论它们能射多远，只要下落高度相同，在空中飞行的时间都一样。

这实际上是因为平抛物体_____________。

A．在水平方向上做匀速直线运动
B．在竖直方向上做自由落体运动
C．在下落过程中机械能守恒
12．（12分）某同学用图甲电路测量一电源的电动势和内阻，其中电流表A的量程为0.6 A，虚线框内为用电流计G改装的电压表。

(1)已知电流计G的满偏电流I g= 300 μA，内阻Rg=100 Ω，改装后的电压表量程为3V，则可计算出电阻R1=____Ω。

(2)某次测量时，电流计G的示数如图乙，则此时电源两端的电压为___V。

(3)移动滑动变阻器R的滑片，得到多组电流表A的读数I1和电流计G的读数I2，作出I1-I2图像如图丙。

由图可得电源的电动势E=____V，内阻r=____Ω。

(4)若电阻R1的实际阻值大于计算值，则电源内阻r的测量值____实际值（填“小于”“等于”或“大于”）。

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，质量均为m=1kg的长方体物块A、B叠放在光滑水平面上，两水平轻质弹簧的一端固定在竖直墙壁上，另一端分别与A、B相连接，两弹簧的原长均为L0=0.2m，与A相连的弹簧的劲度系数k A=100N/m，与B相连的弹簧的劲度系数
k B =200N/m 。

开始时A 、B 处于静止状态。

现在物块B 施加一水平向右的拉力F ，使A 、B 静止在某一位置，此时拉力F =3N ，使A 、B 静止在某一位置，A 、B 间的动摩擦因数为μ=0.5，撤去这个力的瞬间（A 、B 无相对滑动，弹簧处于弹性限度内），求：
(1)物块A 的加速度的大小；
(2)如果把拉力改为F′=4.5N （A 、B 无相对滑动，弹簧处于弹性限度内），其它条件不变，则撤去拉力的瞬间，求物块B 对A 的摩擦力比原来增大多少？
14．（16分）如图所示，在坐标系第一象限内I 、Ⅱ区域有磁场，磁感应强度大小 1.0T B =，
方向垂直纸面向里，I 区域有与磁场正交的匀强电场，电场强度大小31.010V /m E =⨯，
方向未知。

现有一质量14110kg m -=⨯、电荷量10110C q -=⨯的带负电的粒子以某一速度v 沿与x 轴正方向夹角为53︒的方向从O 点进入第一象限，在I 区域内做直线运动，而后进入Ⅱ区域，由右侧射出，一段时间后，粒子经过x 轴上的D 点（图中未画出）。

已知A 点坐标为(12cm,0)、C 点坐标为(26cm,0)，sin530.8︒=，cos530.6︒=，不计粒子重力。

求：
（1）粒子速度的大小v ；
（2）粒子运动轨迹与x 轴的交点D 的坐标；
（3）由O 运动到D 点的时间。

15．（12分）如图甲所示，某人站在力传感器上，从直立静止起，做“下蹲-起跳”动作，图中的“●”表示人的重心。

图乙是由力传感器画出的F －t 图线。

图乙中1～4各点对应着图甲中1～4四个状态和时刻。

取重力加速度g =10m/s 2。

请根据这两个图所给出的信息，求：
（1）此人的质量。

（2）此人1s 内的最大加速度，并以向上为正，画出此人在1s 内的大致a －t 图像。

（3）在F －t 图像上找出此人在下蹲阶段什么时刻达到最大速度？简单说明必要理由。

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】
图示位置穿过线框的磁通量最大，但是磁通量的变化率为零，选项A 错误；交流电的周期为2T π
ω=，一个周期内电流方向改变两次，则灯泡中的电流方向每秒改变ωπ
次，选项B 错误；交流电的电动势最大值：E m =nBSω，则线框中产生感应电动势的表达式为e ＝nBSωsin ωt ,选项C 正确；交流电的有效值为12U =
,则1122
2n U n U U == ,选项D 错误；故选C.
点睛：此题关键是掌握交流电的瞬时值、最大值及有效值的意义，知道它们之间的关系；掌握住理想变压器的电压、电流及功率之间的关系，本题即可得到解决．
2、C
【解析】
沿x 轴正方向，电场强度为正，由图可得，从x 1到x 2电场强度先沿x 轴正方向再沿x 轴负方向；顺着电场线方向电势降低，则从x 1到x 2电势先降低后升高，所以正点电荷从x 1运动到x 2，电势能是先减小再增大；故C 项正确，ABD 三项错误。

3、C
【解析】
由乙图可得2s t =后，物体匀速，则有
f F m
g F =+
2s t =前，物体匀加速，则有
()f mg F a F m +-=，22m /s a =
代入数据有
0.25kg 250g m ==
A ． 100g 与分析不符，故A 错误；
B ． 200g 与分析不符，故B 错误；
C ． 250g 与分析相符，故C 正确；
D ． 300g 与分析不符，故D 错误；
故选：C 。

4、A
【解析】
原线圈输入电压1220U V == 根据电压与匝数成正比1122
U n U n = 代入数据解得：2211
22n U U V n == 原线圈的最大输入功率为111220P U I W ==
输出功率等于输入功率21220P P W == 由公式：222U P R
解得： 2.2R =Ω
故应选A ．
5、D
【解析】
设P 点到墙壁的距离为d ，小球抛出的初速度为v 0，运动时间0
d t v = 竖直速度0
y gd v gt v == 刚小球打到墙壁上时速度大小为
v
=根据数学知识：
gd ≥
即v ≥。

由此可见速度有最小值，则小球打在竖直墙壁上的速度大小可能先减小后增大。

A ．一定不断增大。

故A 不符合题意。

B ．一定不断减小。

故B 不符合题意。

C ．可能先增大后减小。

故C 不符合题意。

D ．可能先减小后增大。

故D 符合题意。

6、B
【解析】
AB ．通过玻璃三棱镜后，b 色光的偏折角最大，说明玻璃对b 光的折射率大于对a 色光的折射率，则b 色光的频率最高，根据E h ν=可知，a 色光的光子能量小于b 色光的光子能量，故A 错误，B 正确；
C ．a 色光的折射率小，根据c v n =
分析可知a 色光在玻璃中的传播速度大于b 色光，故C 错误；
D ．玻璃对b 光的折射率大，根据1sin C n
=
知b 色光发生全反射的临界角小于a 色光，故D 错误。

故选B 。

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 ．小球在竖直向上的拉力和竖直向下的重力下运动，拉力做功改变小球的机械能，则： E F x
∆=∆拉 可知题中机械能-路程图像斜率的大小为拉力的大小；O -x 1过程中小球所受拉力竖直向上且减小，拉力做正功，小球的机械能增加，开始时小球从静止开始加速，拉力大于重力，运动过程中拉力逐渐减小，x 1之后，拉力竖直向上做负功，小球向下运动，所以x 1处速度为零，动能为零，说明O -x 1过程中小球先加速后减速，所以在减速阶段拉力小于重力，A 错误，B 正确；
C ．O -x 1过程中小球向上运动，重力做负功，重力势能增大，
x 1-x 2过程中小球向下运动，重力做正功，重力势能减小，C 错误；
D ．x 1-x 2过程中重力大于拉力，小球向下运动，图像斜率不变，拉力不变，所以小球加速度恒定，向下做匀加速直线运动，D 正确。

故选BD 。

8、ACD
【解析】
A ．分子间距离减小，其斥力和引力均增大，A 正确；
B ．晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，B 错误；
C ．0℃的冰熔化成0℃的水，吸收热量，分子平均动能不变，其分子势能会增加，C 正确；
D ．对气体做功大于气体放出的热量，其分子的平均动能会增大，D 正确；
E ．第一类永动机违反了能量守恒定律，第二类永动机不违反能量守恒定律，只是违反热力学第二定律，E 错误。

故选ACD 。

9、AD
【解析】
A ．图示时刻平衡位置x =3m 处的质点正在向上振动，根据波动规律可知，实线波沿x 轴正方向传播，则虚线波沿x 轴负方向传播，故A 正确；
B ．介质决定波速，两列波传播速度大小相同，由图可知，实线波的波长λ1=6m ，虚线波的波长λ2=9m ，由v =λf 可知，实线波和虚线波的频率之比为
f 1：f 2=λ2：λ1=3：2
由于f 1不等于f 2，故两列波在相遇区域不会发生稳定的干涉现象，故B 错误； C ．实线波的频率为2.50Hz ，波长λ1=6m ，则波速
115m/s v f λ==
故C 错误；
D ．实线波波峰传到平衡位置x ＝1.875m 处的质点所用时间为
1 1.875 1.5s 0.025s 15
t -== 虚线波波峰传到平衡位置x ＝1.875m 处的质点所用时间为 2 2.25 1.875s 0.025s 15t -=
= 说明从图示时刻起再过0.025s ，平衡位置x ＝1.875m 处的质点处于波峰位置，由波的叠加可知，平衡位置x ＝1.875m 处的质点将位于y ＝30cm ，故D 正确。

故选AD 。

10、ACD
【解析】
A ．t =0.01s 时，感应电动势为零，穿过线圈的磁通量最大，线圈在中性面位置，故A 正确。

B ．由图可知周期为0.02s ，则频率为f =50Hz ，故B 错误。

C ．线圈产生的交变电动势有效值为
220V
= 电阻消耗的功率
2
220W 48.4W 1000
P == 故C 正确。

D ．t =0.005s 电动势最大为311V ，则磁通量随时间的变化率为
3.11Wb /s m E N
= 故D 正确。

故选ACD 。

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、AC 球心 需要 B
【解析】
(1)[1]．ABC ．为了能画出平抛运动轨迹，首先保证小球做的是平抛运动，所以斜槽轨道不一定要光滑，但必须是水平的。

同时要让小球总是从同一位置释放，这样才能找到同一运动轨迹上的几个点；故B 错误，AC 正确；
D ．本实验必需的器材还有刻度尺，但不需要停表，选项D 错误；
故选AC 。

(2)[2][3]．将钢球静置于Q 点，钢球的球心对应白纸上的位置即为原点；在确定y 轴时需要y 轴与重锤线平行；
(3)[4]．做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动，所以高度相同时时间相同；故选B 。

12、9900 2.40 2.90 1.0 小于
【解析】
(1)[1]．由改装原理可知，要串联的电阻
16
3100990030010g g U R R I -=-=-=Ω⨯ (2)[2]．电流计G 的示数为240μA ，则此时电源两端的电压为240μA×10-6×
10000V=2.40V ； (3)[3][4]．由图像可知，纵轴截距为290μA ，则对应的电压值为2.90V ，即电源电动势为E =2.90V ；内阻
2.90 2.40 1.00.5
r -=Ω=Ω (4)[5]．若电阻R 1的实际阻值大于计算值，则通过电流计G 的电流会偏小，则图像I 2-I 1的斜率会偏小，则电源内阻r 的测量值小于实际值。

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)1.5m/s 2；(2)0.25N
【解析】
(1)在拉力撤去前，根据受力平衡有
A B 1()F k k x =+
代入数据解得
x 1=0.01m
拉力F 撤去后的瞬间，对A 、B 整体根据牛顿第二定律有
F =2ma 1
解得
a 1=1.5m/s 2
以A 为研究对象，用隔离法有
k A x 1+F f =ma 1
解得
f 0.5N F m
g μ=<
即A 、B 之间相对静止，为静摩擦力，所以物块A 的加速度为
a 1=1.5m/s 2
(2)在拉力改为F′=4.5N 后，撤去拉力前，根据受力平衡有
A B 2()F k k x =+'
代入数据解得
x 2=0.015m
拉力F 撤去后的瞬间，对A 、B 整体根据牛顿第二定律有
F′=2ma 2
解得
a 2=2.25m/s 2
以A 为研究对象，用隔离法有
k A x 2+F f ′=ma 2
解得
F f ′=0.75N
故
ΔF f =F f ′－F f =0.25N
14、（1）310m /s ；（2）(50cm,0) ；（3）46.5710s -⨯
【解析】
（1）粒子在Ⅰ区域内做直线运动，因为速度的变化会引起洛伦兹力的变化，所以粒子必做匀速直线运动。

这样，电场力和洛伦兹力大小相等，方向相反，电场E 的方向与微粒运动的方向垂直，即与x 轴正向成37︒角斜向右下方。

由平衡条件有
Eq Bqv =
得
310m /s E v B
==
（2）粒子进入Ⅱ区域洛伦兹力提供向心力做圆周运动，轨迹如图所示
根据洛伦兹力提供向心力有
2
mv qvB r
= 得
0.1m r =
由几何知识得
sin sin AC x r r θα=+
解得
37α=︒，53β=︒
粒子在磁场右边界射出点距x 轴，根据几何关系得
tan 53cos cos 18cm OA y x r r θα=⋅︒-⋅+=
tan 5324cm CD x y =⋅︒=
所以D 点坐标为(50cm,0)，
（3）由O 运动到D 点分三段，I 区域内有
41210s cos53
OA x t v -︒==⨯ Ⅱ区域内有
42 1.5710s 2r
t v π-==⨯
出磁场后有
43310s cos53y t v -==⨯︒
由O 运动到D 点的时间
4123 6.5710s t t t t -=++=⨯
15、（1）60kg （2）（3）0.43s －0.47s
【解析】
(1)此人状态1处于静止状态，对应图乙中1点
F 1=600N ，
可知此人质量为：
m =60kg ；
(2)由图可知：图乙中2点F 2=1800N 最大，
由：
F mg ma -=，
有： 2max 180********
F mg a m --===m/s 2， 1s 内的a -t 图像如图
(3)下蹲阶段先加速后减速，支持力与重力平衡时速度最大，由a -t 图像可读出速度最大时刻约为0.45（0.43-0.47之间都算对）。