2024学年山西省忻州市一中高三调研测试物理试题试卷

2024学年山西省忻州市一中高三调研测试物理试题试卷
请考生注意：
1．请用2B铅笔将选择题答案涂填在答题纸相应位置上，请用0．5毫米及以上黑色字迹的钢笔或签字笔将主观题的答案写在答题纸相应的答题区内。

写在试题卷、草稿纸上均无效。

2．答题前，认真阅读答题纸上的《注意事项》，按规定答题。

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、一根细线一端系一小球（可视为质点），另一端固定在光滑圆锥顶上，如图所示，设小球在水平面内做匀速圆周运动的角速度为ω，细线的张力为F T，则F T随ω2变化的图象是（）
A．B．
C．D．
2、如图，一两端封闭的玻璃管在竖直平面内倾斜放置，与水平面间的夹角为θ，一段水银柱将管内一定质量气体分割成两部分。

在下列各种情况中，能使管中水银柱相对玻璃管向a端移动的情况是（）
A．降低环境温度B．在竖直平面内以b点为轴逆时针缓慢转动玻璃管
C．保持θ角不变，使玻璃管减速上升D．使玻璃管垂直纸面向外做加速运动
3、如图所示，在水平晾衣杆（可视为光滑杆）上晾晒床单时，为了尽快使床单晾干，可在床单间支撑轻质细杆.随着
细杆位置的不同，晾衣杆两侧床单间夹角θ（150θ<︒）将不同.设床单重力为G ，晾衣杆所受压力大小为N ，下列说法正确的是（ ）
A ．当60θ=︒时，33N G =
B ．当90θ︒=时，22
N G =
C ．只有当120θ︒=时，才有N G =
D ．无论θ取何值，都有N G =
4、一静止的原子核X a
n 发生α衰变，变成另一个新的原子核Y ，衰变后测得α粒子的速率为v ，已知α粒子的质量为m 0，原子核Y 的质量为M ，下列说法正确的是（ ） A ．原子核Y 的符号表示为
0--2
Y a m n
B ．X a
n 的比结合能一定大于Y 核的比结合能 C ．原子核Y 的速率为
0m v
M D ．原子衰变过程中释放的核能为
201
2
m v 5、空间存在一静电场，x 轴上各点电势φ随x 变化的情况如图所示。

若在-x 0处由静止释放一带负电的粒子，该粒子仅在电场力的作用下运动到x 0的过程中，下列关于带电粒子的a-t 图线，v-t 图线，E k -t 图线，E p -t 图线正确的是（ ）
A ．
B ．
C ．
D ．
6、若已知引力常量G ，则利用下列四组数据可以算出地球质量的是（ ） A ．一颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星的运行速率和周期
B ．一颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星的质量和地球的第一宇宙速度
C ．月球绕地球公转的轨道半径和地球自转的周期
D ．地球绕太阳公转的周期和轨道半径
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、如图所示的电路中，P 为滑动变阻器的滑片．保持理想变压器的输入电压1U 不变，闭合电建S ，下列说法正确的是
A ．P 向下滑动时，灯L 变亮
B ．P 向下滑动时，变压器的输出电压不变
C ．P 向上滑动时，变压器的输入电流减小
D ．P 向上滑动时，变压器的输出功率变大
8、滑板运动是以滑行为特色、崇尚自由的一种运动，深受都市青年的喜爱。

滑板的一种运动情境可简化为如下模型：如图甲所示，将运动员（包括滑板）简化为质量50kg m =的物块，物块以某一初速度0v 从倾角37θ︒=的斜面底端冲上足够长的斜面，取斜面底端为重力势能零势能面，该物块的机械能E 总和重力势能p E 随离开斜面底端的高度h 的变
化规律如图乙所示。

将物块视为质点，重力加速度210m /s ，则由图中数据可得（ ）
A ．初速度05m /s v =
B ．物块与斜面间的动摩擦因数为0.3
C ．物块在斜面上运动的时间为
4s 3
D ．物块再次回到斜面底端时的动能为375J
9、如图所示，长度为l 的轻杆上端连着一质量为m 的小球A(可视为质点)，杆的下端用铰链固接于水平面上的O 点。

置于同一水平面上的立方体B 恰与A 接触，立方体B 的质量为M 。

今有微小扰动，使杆向右倾倒，各处摩擦均不计，而A 与B 刚脱离接触的瞬间，杆与地面夹角恰为
6
π
，重力加速度为g ，则下列说法正确的是
A ．A 与
B 刚脱离接触的瞬间，A 、B 速率之比为2:1 B ．A 与B 刚脱离接触的瞬间，B 的速率为
8
gl C ．A 落地时速率为2gl D ．A 、B 质量之比为1：4
10、有一个原副线圈匝数比为10：1的理想变压器，如图所示，原线圈所接交流电源的电压瞬时值表达式为
u =3002sin50πt （V ）副线圈所接电路如图所示，灯L 1、L 2为均标有“20V .10W”的灯泡，当S 闭合时，两灯恰好正常发光。

则（ ）
A ．电阻R =10Ω
B ．流过R 的交流电的周期为0.02s
C ．断开S 后，原线圈的输入功率减小
D ．断开S 后，灯L 1仍能正常发光
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）某同学在“探究物体运动的加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中，把按控制变量法做的两个实验的数据都记录在下表中。

数据是按加速度的大小排列的。

1 2 3 4 5 6 7 8 9
F/N 0.29 0.14 0.29 0.19 0.24 0.29 0.29 0.29 0.34
m/kg 0.86 0.36 0.61 0.36 0.36 0.41 0.36 0.31 0.36
a/（m·s-2）0.34 0.39 0.48 0.53 0.67 0.71 0.81 0.93 0.94
若利用表中数据探究物体运动的加速度与物体受力的关系，则选用物体的质量为m=___________，请在本题给出的坐标纸中作出a－F图像________。

12．（12分）如图甲为某同学测量某一电源的电动势和内电阻的电路图，其中虚线框内为用毫安表改装成双量程电流表的电路。

已知毫安表的内阻为10Ω，满偏电流为100 mA。

电压表量程为3V，R0、R1、R2为定值电阻，其中的R0=2Ω。

(1)已知R1=0.4Ω，R2=1.6Ω。

若使用a和b两个接线柱，电流表量程为________A；若使用a和c两个接线柱，电流表量程为________A。

(2)实验步骤：
①按照原理图连接电路；
②开关S拨向b，将滑动变阻器R的滑片移动到________端（填“左”或“右”）。

闭合开关S1；
③多次调节滑动变阻器的滑片，记下相应的毫安表的示数I和电压表的示数U。

(3)数据处理：
图像；
①利用实验测得的数据画成了如图乙所示的U I
②由图像的电源的电动势E=________V，内阻r=________Ω（E和r的结果均保留2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）如图所示，半径R＝1.0 m的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，轨道的一个端点B和圆心O的连线与水平方向间的夹角θ＝37°，另一端点C为轨道的最低点．C点右侧的光滑水平面上紧挨C点静止放置一木板，木板质量M＝1 kg，上表面与C点等高．质量为m＝1 kg的物块(可视为质点)从空中A点以v0＝1.1 m/s的速度水平抛出，恰好从轨道的B端沿切线方向进入轨道．取g＝10 m/s1．求：
（1）物块经过B点时的速度v B．
（1）物块经过C点时对木板的压力大小．
（3）若木板足够长，物块在木板上相对滑动过程中产生的热量Q．
14．（16分）如图所示，对角线MP将矩形区域MNPO分成两个相同的直角三角形区域，在直角三角形MNP区域内存在一匀强电场，其电场强度大小为E、向沿y轴负方向，在直角三角形MOP区域内存在一匀强磁场，磁场方向垂
v沿x轴正方向射入，一段时间后，该粒子从对角线MP 直于纸面向外（图中未画出）。

一带正电的粒子从M点以速度
的中点进入匀强磁场，并恰好未从x轴射出。

已知O点为坐标原点，M点在y轴上，P点在x轴上，MN边长为2L，MO边长为3L，不计粒子重力。

求：
(1)带电粒子的比荷；
(2)匀强磁场的磁感应强度大小。

15．（12分）如图甲所示，质量m=1kg的小滑块(视为质点)，从固定的四分之一光滑圆弧轨道的最高点A由静止滑下，经最低点B后滑上位于水平面的木板，并恰好不从木板的右端滑出。

已知木板质量M=4 kg，上表面与圆弧轨道相切
于B点，木板下表面光滑，滑块滑上木板后运动的v t 图象如图乙所示，取g=10m/s2。

求：
（1）圆弧轨道的半径及滑块滑到圆弧轨道末端时对轨道的压力大小；
（2）滑块与木板间的动摩擦因数；
（3）木板的长度。

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
【解题分析】
由题知小球未离开圆锥表面时细线与竖直方向的夹角为θ，用L表示细线长度，小球离开圆锥表面前，细线的张力为F T，圆锥对小球的支持力为F N，根据牛顿第二定律有
F T sinθ－F N cosθ＝mω2L sinθ
F T cosθ＋F N sinθ＝mg
联立解得
F T＝mg cosθ＋ω2mL sin2θ
小球离开圆锥表面后，设细线与竖直方向的夹角为α，根据牛顿第二定律有
F T sinα＝mω2L sinα
解得
F T＝mLω2
故C正确。

故选C。

2、C
【解题分析】
A. 假定两段空气柱的体积不变，即V 1，V 2不变，初始温度为T ，当温度降低△T 时，空气柱1的压强由p 1减至p ′1，△p 1=p 1−p ′1，空气柱2的压强由p 2减至p ′2，△p 2=p 2−p ′2， 由查理定律得：
1
1p p T T ∆=
∆， 22p
p T T ∆=∆，
因为p 2=p 1+h >p 1，所以△p 1<△p 2，即水银柱应向b 移动。

故A 错误；
B. 在竖直平面内以b 点为轴逆时针缓慢转动玻璃管，使θ角变大，若水银柱相对玻璃管不动，则增大了水银柱对下部气体的压力，水银柱向b 端移动，故B 错误；
C. 玻璃管竖直向上减速运动，加速度向下，水银柱失重，若水银柱相对玻璃管不动，水银柱对下部气体压力减小，水银柱向a 端移动，故C 正确；
D. 使玻璃管垂直纸面向外做加速运动不会影响水银柱竖直方向上的受力，水银柱的位置不变，故D 错误。

3、D 【解题分析】
以床单和细杆整体为研究对象，整体受到重力G 和晾衣杆的支持力N '，由平衡条件知N G '=，与θ取何值无关，由牛顿第三定律知床单对晾衣杆的压力大小N N G ='=，与θ无关，ABC 错误，D 正确。

故选D 。

4、C 【解题分析】
A ．注意区分质量数和质量的物理意义，质量数和质量不能混淆，原子核Y 的符号表示为-4-2
Y a n ，A 错误；
B ．因反应放出核能，则X a
n 的比结合能小于Y 核的比结合能，B 错误； C ．根据动量守恒可得
0m v Mv '=
得
0m v
v M
'=
C 正确；
D ．因原子核Y 也有动能，则衰变过程中释放的核能大于201
2
m v ，D 错误． 故选C 。

5、B 【解题分析】
AB 、由x ϕ-图可知，图像的斜率表示电场强度，从0x -到0x 的过程中电场强度先减小后增大，受到沿x 轴正方向的电场力先减小后增大，粒子的加速度也是先减小后增大，在0x =位置加速度为零；粒子在运动过程中，粒子做加速度运动，速度越来越大，先增加得越来越慢，后增加得越来越快，故B 正确，A 错误；
C 、粒子在运动过程中，受到沿x 轴正方向的电场力先减小后增大，根据动能定理可知k E x -图像的斜率先变小再变大，在0x =位置的斜率为零，故C 错误；
D 、由于粒子带负电，根据电势能P
E q ϕ=可知，P E x -变化规律与x ϕ-变化规律相反，故D 错误； 图线正确的是选B 。

6、A 【解题分析】 ABC ．可根据方程
22Mm v G m r r
= 和
22r vT
v r T ππ
=
⇒= 联立可以求出地球质量M ，选项BC 错误，A 正确；
D ．已知地球绕太阳公转的周期和轨道半径可以求出太阳质量，选项D 错误。

故选A 。

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 【解题分析】
A ．由于理想变压器输入电压不变，则副线圈电压2U 不变，滑片P 滑动时，对灯泡电压没有影响，故灯泡亮度不变，则选项A 错误；
B ．滑片P 下滑，电阻变大，但副线圈电压由原线圈电压决定，则副线圈电压不变，故选项B 正确；
C ．滑片P 上滑，电阻减小，电流2I 增大，则原线圈输入电流1I 也增大，故选项C 错误；
D ．此时变压器输出功率222P U I =将变大，故选项D 正确． 8、AD
【解题分析】
A ．斜面底端为重力势能零势能面，则
2
011625J 2
E mv ==总
得
05m/s v =
故A 正确；
B ．当p E E =总时，物块运动到最高点由图乙可知此时
m 1m h =
根据功能关系，有
m
cos 125J sin h mg E μθθ
⋅
=∆=总 得物块与斜面间动摩擦因数
316
μ=
故B 错误；
CD ．物块沿斜面上滑的时间
012
s sin cos 3
v t g g θμθ=
=+
上滑的位移
m 5
m sin 3
h s θ=
= 因为tan μθ<，所以物块最终会沿斜面下滑，下滑的
29
t =
=
物块在斜面上运动的时间为
12t t t +=
= 滑到斜面底端时的动能
m k 12cos 375J sin h E E mg μθθ
=-⋅
=总 故C 错误，D 正确。

故选AD 。

9、ABD
【解题分析】 A. 设小球速度为v A ，立方体速度为v B ，分离时刻，小球的水平速度与长方体速度相同，即：v A sin30∘=v B ，解得：v A =2v B ，故A 正确；
B. 根据牛顿第二定律有：mgsin30∘=m 2A v L ，解得v A v B =v A B 正确；
C. A 从分离到落地，小球机械能守恒，mgLsin30°=221122A mv mv -，，故C 错误；
D. 在杆从竖直位置开始倒下到小球与长方体恰好分离的过程中，小球和长方体组成的系统机械能守恒， 则有：mgL(1−sin30∘)= 212A mv +212
B Mv 把v A 和v B 的值代入，化简得：m ：M=1：4，故D 正确。

故选：ABD.
10、AC
【解题分析】
A ．原线圈所接交流电压的有效值U 1
V=300V ，根据变压比可知，副线圈两端电压 U 2=1
12U n n ⋅=30V 灯泡正常发光，则电阻R 两端电压为10V ，流过的电流I 2=10220
⨯A=1A ，根据欧姆定律可知 R =2
R U I =10Ω 故A 正确。

B ．输入电压的角速度ω=50πrad/s ，则周期T =2π
ω=0.04s ，则流过R 的交流电的周期为0.04s ，故B 错误。

C ．断开S 后，副线圈电阻增大，根据欧姆定律可知，电流减小，故输出功率减小，则输入功率减小，故C 正确。

D ．断开S 后，灯泡L 1两端电压增大，不能正常发光，故D 错误。

故选AC 。

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、0.36kg
【解题分析】
[1]根据按控制变量法可知，探究物体运动的加速度与物体受力的关系，需要保证质量不变，故由表中数据可知选用物体的质量为0.36kg ；
[2]根据表中质量为0.36kg 的数据描点作图如图所示
12、0.6 3.0 左 3.0 2.5（2.3~2.7均可）
【解题分析】
(1)[1]若使用a 和b 两个接线柱，根据并联电路分流规律
1100mA 10Ω100mA 0.4Ω 1.6Ω
I -=+ 解得量程为
1600mA 0.6A I ==
[2]若使用a 和c 两个接线柱，根据并联电路分流规律
2100mA 10Ω 1.6Ω100mA 0.4Ω
I -+= 解得
13000mA 3.0A I ==
(2)②[3]为了保护电路，初始时刻滑动变阻器的阻值应最大，所以将滑片滑到最左端。

(3)②[4]若使用a 和b 两个接线柱，电流表量程扩大600mA 6100mA
=倍，根据闭合电路欧姆定律可知
06()E U I r R =++
变形得
06()U E I r R =-+
图像的纵截距即为电动势大小，即
3.0V E =
[5]图像斜率的大小
031.0 3.0Ω 4.5Ω67410
r R --+==⨯⨯ 则电源内阻为
04.5Ω 2.5Ωr R =-=
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）2/B v m s = （1）46N
F N '= （3）Q ＝9 J ． 【解题分析】
设物块在B 点的速度为v B ，在C 点的速度为v C ，从A 到B 物块做平抛运动，有
b 0v sin =v θ解得：2/B v m s =
（1）从B 到C ，根据动能定理有
mgR (1＋sin θ)＝22
c B 11mv -mv 22
解得v C ＝6 m/s
在C 点，由牛顿第二定律列式，有
2c N v F mg m R
-= 解得：46N F N = 再根据牛顿第三定律得，物块对木板的压力大小46N
F N '= (3)根据动量守恒定律得：(m ＋M )v ＝m c v
根据能量守恒定律有 12
(m ＋M )v 1＋Q ＝2c 1mv 2 联立解得Q ＝9 J ．
14、 (1) 203v EL ；(2) 02E v 【解题分析】
(1)设粒子在电场区域内做类平抛运动的时间为t ，有
0L v t =
23122
L at = 又
qE ma =
解得
203v q m EL
= (2)设粒子进入磁场区域时速度方向与水平方向夹角为α，有
tan at v α=
解得 60α︒=
则进入磁场的速度大小
002cos 60v v v ︒
== 在磁场中，有
2
v qvB m r
= 运动轨迹如图
由几何知识得
sin 30r r L ︒+=
解得 0
2E B v = 15、（1）5m R =，30N F =；（2）0.4μ=；（3）10m l =
【解题分析】
（1）由图乙可知，滑块刚滑上木板时的速度大小10m /s v =，则由机械能守恒定律有
212
mgR mv = 解得
5m R =
滑块在圆弧轨道末端时
2
mv F mg R
-= 解得
30N F =
由牛顿第三定律可知，滑块对圆弧轨道末端的压力大小为30N
（2）滑块在木板上滑行时，木板与滑块组成的系统动量守恒，有
()1mv m M v =+
解得
12m /s v =
滑块在木板上做匀减速运动时，由牛顿第二定律可知
1mg ma μ-=
由图乙知
2114m /s v v a t
-=
=- 解得 0.4μ=
（3）由功能关系可知
()2211122mv m M v mgl μ-+= 解得
10m l =。