2024届河北省石家庄市普通高中高三下学期教学质量检测(三)物理试题(解析版)

石家庄市2024年普通高中学校毕业年级教学质量检测（三）
物理
（本试卷满分100分，考试时间75分钟）
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，再选涂其他答案标号。

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7小题，每小题4分，共28分。

在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。

1. 如图所示为氢原子的能级图，下列说法正确的是（ ）
A. 处于基态的氢原子可以吸收能量为的光子跃迁到能级
B. 处于基态的氢原子可以吸收能量为的光子后被电离
C. 氢原子由级跃迁到能级时，原子的电势能增加
D. 一个氢原子从能级向基态跃迁时，可发出6种不同频率的光子【答案】B 【解析】
【详解】A ．处于基态的氢原子跃迁到n=3能级需要
E =-1.51eV-（-13.6）eV=12.09eV
故A 错误；
B ．根据电离的特点可知，处于基态的氢原子吸收大于13.6eV 的能量即可实现电离，故B 正确；
C ．氢原子由级跃迁到能级时，半径变小，可知动能增加，电势能减小，故C 错误；
D ．一个氢原子从n =4能级向基态跃迁时，可发出n -1=3种不同频率的光子，故D 错误；故选B 。

2. 如图所示，竖直固定一闭合金属线圈，线圈平面与纸面垂直。

现将一强磁铁从线圈左侧某一高度由静止释放，磁铁下落过程中（不翻转）线圈中产生的感应电流随时间变化的图像可能正确的是（
）
151eV .3n =137eV .3n =2n =4n =3n =2n =
A. B.
C. D.
【答案】D 【解析】
【详解】强磁铁从线圈旁边下落时，在磁铁与线圈平齐之前，穿过线圈的磁通量向左先增加后减小，在此过程中，感应电流方向要发生变化，且电流大小不是均匀的；在磁铁与线圈平齐之后，穿过线圈的磁通量向又先增加后减小，在此过程中，感应电流方向也要发生变化，且电流大小不是均匀的。

故图像D 可能正确。

故选D 。

3. 如图，在水池底中部放一线状光源，光源平行于水面，则水面观察到的发光区域形状为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B 【解析】
【详解】取线状光源左右两侧上一点光源，点光源发出的光在水面上有光射出的水面形状为圆形。

设此圆的半径为R ，点光源发出的光恰好发生全反射的光路图如图1所示。

设全反射的临界角为，根据几何关系可得
线状光源发出光在水面上有光射出的水面形状如图2
所示。

的C tan R h C
故选B 。

4. 如图所示，电源电动势，内阻不计，滑动变阻器的最大阻值为，两定值电阻、的阻值均为，电容器C 的电容为。

初始时的滑片置于最上端，开关S 掷于a 端。

下列说法正确的是（ ）
A. 当的滑片向下移动时，两端的电压减小
B. 移动的滑片过程中，消耗的最大功率为
C. 开关从a 掷向b ，流过的电流方向由d 到c
D. 开关从a 掷向b ，流过的电荷量为【答案】D 【解析】
【详解】A ．开关掷于端，与串联，两端的电压
当的滑片向下滑动时，接入电路中的电阻值变小，两端电压变大，A 错误；B ．消耗的功率
电流
1.5V E =1R 2Ω2R 3R 1Ω3F μ1R 1R 2R 1R 1R 1.125W 3R 3R 64.510C -⨯S a 1R 2R 2R 22
12
·E
U R R R =
+1R 1R 2R 1R 22
P EI I R =-12
E I R R =
+
解得当时，消耗的功率最大为，B 错误；
C ．开关掷于端时，电容器右极板带正电，开关从掷向，电容器左极板带正电，所以电容器先放电后充电，电流方向为，C 错误；
D ．流过的电荷量
D 正确。

故选D 。

5. A 、B 两颗卫星在同一平面内沿同一方向绕地球做匀速圆周运动，它们之间的距离随时间变化的关系如图所示。

已知地球的半径为r ，卫星A 的线速度大于卫星B 的线速度，若不考虑A 、B 之间的万有引力，则卫星A 、B 绕地球运行的周期分别为（ ）
A. B. C. D. 【答案】A 【解析】
【详解】由题意，卫星A 的线速度大于卫星B 的线速度，则卫星B 的轨道半径大于卫星A 的轨道半径，A 、B 间最近距离
A 、
B 间最远距离
由开普勒第三定律
A 、B
间相邻两次相距最近满足
121ΩR R ==1R 0.5625W a C a b C c d →3R 62112
12··· 4.510C
E E
Q C U C R R R R R R -⎛⎫=∆=+=⨯ ⎪++⎝⎭r ∆007,56T T 009,72T T 008,64T T 00
14,56T T B A 3r r r
-=B A 5r r r
+=23
A A
2
3B B
T r T r =
解得卫星A 、B 绕地球运行的周期分别为
故选A 。

6. 如图所示，理想变压器的原线圈与电阻串联后接入正弦式交流电。

变压器原、副线圈的匝数比。

电路中定值电阻、、、的阻值相同，交流电压表为理想电压表。

开关S 闭合前
后，电压表示数之比为（ ）
A. B. C. D. 【答案】B 【解析】
【详解】设输入电压为，开关S 闭合前原线圈电流为，电压表示数为，电流为，开关S 闭合后原线圈电流为，电压表示数为电流为，开关S 闭合前由理想变压器电流关系知
解得
由理想变压器电压关系知
则
0A B 22·82T T T πππ⎛⎫
-= ⎪⎝⎭
A 07T T =
B 0
56T T =1R 21:2:1n n =1R 2R 3R 4R 1:128:2717:82:1
U I 1U 1I I '2U 2I 2
11
n I I n =12
I I =
11
12
U IR n U n -=
代入得
开关S 闭合后有
解得
由理想变压器电压关系知
则
代入得
则
B 正确；故选B 。

7. 如图所示，竖直平面内的光滑金属细圆环半径为R ，质量为m 的带孔小球穿于环上，一长为R 的轻杆一端固定于球上，另一端通过光滑的铰链连接于圆环最低点，重力加速度为g 。

当圆环以角速度绕竖直直径转动时，轻杆对小球的作用力大小和方向为（ ）
()1
1
231
12
2U U R R R n
U n -
⋅+=149
U U
=2
21
n I I n '=22
I I '=
11
22
U I R n U n '-=2
1
34234122
2U U R R R R R R n U n -
⋅⎛⎫+ ⎪
+⎝⎭=237
U U
=122827
U U
=ω=
A. ，沿杆向上
B. ，沿杆向下C ，沿杆向上
D. ，沿杆向下
【答案】B 【解析】
【详解】设轻杆与竖直直径夹角为，由几何关系可得
得
则小球圆周运动的半径为
做圆周运动所需向心力为
小球有向上运动的趋势，设杆对小球有沿杆向下的拉力F 1，环对小球有指向圆心的支持力F 2，根据平衡条件可知
解得
故选B 。

二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。

在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。

全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

8. 如图所示，棱长为L 的正四面体的四个顶点A 、B 、C 、D 处分别固定电荷量为
的四个.
2mg 2
mg 1)mg
1)mg -θcos 2R R
θ=
60θ=
︒
sin 60r R R =︒
=
2F m r ω==向12cos30cos30F F F ︒+︒=向
12sin 30sin 30F mg F ︒+=︒
12F mg
=q q q q +-+-、
、、
点电荷，a 、b 、c 分别为三条棱的中点，静电力常量为k 。

下列说法正确的是（ ）
A. A 、D 处的点电荷在a 点产生的合场强为0
B. A 、B 、C 处的点电荷在b
点产生的合场强大小为C. a 、c 两点的电势相同D. a 、c 两点的电场强度相同【答案】BC 【解析】
【详解】A ．A 、D 处的点电荷在a 点产生的合场强为
A 错误；
B ．A 、
C 处的点电荷在b 点产生的合场强为
A 、
B 、
C 处的点电荷在b 点产生的合场强为
B 正确；
C ．a 在A 、
D 处两等量异种点电荷的连线中点处，电势为零，a 在B 、C 处两等量异种点电荷的连线的中垂线上，电势也为零，综上a 点电势为零，同理c 点电势为零，所以a 、c 两点的电势相同，C 正确；D ．A 、D 处的点电荷在a 点产生的合场强方向为，大小为
B 处的点电荷在a 点产生的场强方向为，
C 处的点电荷在a 点产生的场强方向为，大小均
2
43kq L 12
2
2
822q q kq E k
k
L L L =+=
⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭
⎝⎭
12
2
22q q E k
k
L L =-=⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭
⎝⎭
()
B 2
2
43cos30q
kq E E k
L L ===
︒A D →12
2
2
822q q kq E k
k
L L L =+=
⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭
⎝⎭
a B →C a →
为
同理A 、B 处的点电荷在c 点产生的合场强方向为，大小为
C 处的点电荷在c 点产生的场强方向为，
D 处的点电荷在c 点产生的场强方向为，大小均为
故a 、c 两点的电场强度大小相等，方向不同。

故选BC 。

9. 如图所示，劲度系数为k 的轻弹簧下端固定在倾角为的光滑固定斜面底端，轻弹簧上端拴接质量为m 的物体A ，质量为的物体B 紧靠A 放在斜面上，沿斜面向下的力作用在B 上，系统处于静止状态。

现减小F 使A 、B
以
的加速度一起沿斜面向上做匀加速直线运动直到。

弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g 。

下列说法正确的是（ ）
A. 时，弹簧的压缩量为
B. 时，物体A 、B 间恰好无作用力
C. 物体A 、B 开始运动后，F 随时间均匀减小
D. A 、B 从静止到，合外力对A 、B 系统做功为
【答案】AD 【解析】
【详解】A ．时，系统处于静止状态，有
弹簧的压缩量为
()
22
2
43cos30q
kq E k
L L ==
︒A B →32
2
2
822q
q kq E k
k
L L L =+=
⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭
⎝⎭
C c →c
D →()
42
2
43cos30q
kq E k
L L ==
︒30︒2m 4.5F mg =2
g
0F =4.5F mg =6mg k
0F =0F =22
92m g k
4.5F mg =()2sin 30F m m g kx
++︒=
A 正确；
B ．时，对B 有
解得A 、B 之间作用力
B 错误；
C ．A 、B 开始运动后
解得
随时间不是均匀减小，C 错误；
D ．时，对A 、B 整体
解得A 、B 位移
由速度位移关系
由动能定理，合外力做功
D 正确。

故选AD 。

10. 如图甲所示，匀质导体棒MN 通以由M 到N 的恒定电流，用两根等长的平行绝缘、轻质细线悬挂在
点静止于匀强磁场中，细线与竖直方向的夹角为，磁场方向与绝缘细线平行且向上。

现使磁场方向
顺时针缓慢转动（由M 到N 观察），同时改变磁场的磁感应强度大小，保持细线与竖直方向的夹角不变，该过程中每根绝缘细线拉力F 大小与磁场转过角度的正切值关系如图乙所示。

重力加速度g 取
6mg x k
=
0F =AB 2sin 302·
2
g F mg m -︒=20
AB F mg =≠2
11·22
g x t =()()()12sin 302·
2
g k x x m m g F m m --+︒-=+2
11
334
F mg kx mg kgt =-=-F 0F =()()()22sin 302·
2
g k x x m m g m m --+︒=+23mg x k
=
222·2
g
x v =()222
192022m g W m m v k
=+-=
OO 'θθα
，磁场变化过程中MN 中的电流不变。

下列说法正确的是（ ）
A. 导体棒的质量为
B.
C. 导体棒所受安培力可能为
D.
可能为【答案】ABC 【解析】
【详解】A ．由图可知当时，
，根据共点力平衡条件可知
当
N ，根据共点力平衡条件可知
解得
即
，kg
故AB
正确；
C ．由上述分析可知导体棒重力为10N ，根据力的矢量合成作图如下
可知导体棒所受安培力可能为12N ，故C 正确；
D ．转过90°时，安培力与细线拉力在同一直线，导体棒受力不平衡，故D 错误；
210m/s 1kg 30θ=︒12N α90︒
tan 0α=F =cos 2mg F
θ=tan α=F '=cos sin 2mg F F θα'+=安sin cos mg F θα
=安tan θ=
30θ=︒1m =α
故选ABC 。

三、非选择题：共54分。

11. 某同学利用如图所示装置做探究一定质量的理想气体在温度不变时压强与体积关系的实验。

步骤如下：
①将一个带两根细管的橡胶塞塞紧烧瓶的瓶口，封闭一定质量的气体。

其中，一根带阀门的细管连通充满水的注射器，另一根细管与压强传感器相连。

②将压强传感器连接数据采集器，数据采集器连接计算机。

③打开阀门，用手握住烧瓶，缓慢推动注射器活塞向烧瓶内注入一定量的水，然后关闭阀门。

④根据注射器刻度记录注入烧瓶中水的体积V ，并记录此时气体的压强p 。

⑤多次实验，记录多组数据，分析得出结论。

（1）该同学错误操作步骤为_________。

（2）正确进行实验后，该同学根据实验数据画出的图像如图所示，其中的纵坐标为_________（选填“V ”或
“
”），烧瓶的容积为_________。

（用图中字母表示）（3）另一同学重复实验，计算了多组p 与乘积，发现随压强p 增大而变小，导致这个现象的原因可能为_________。

（写出一个原因即可）【答案】（1）③ （2）
①. ②. （3）见解析
【解析】【小问1详解】
探究理想气体温度不变时压强与体积关系，实验过程，用手握住烧瓶（步骤③）会导致容器的容积发生变化，会影响实验，所以是错误的操作。

【小问2详解】
的1V
0V ()0V V -()0p V V -V n
设烧瓶容积为，由波意耳定律有
得
所以图线的纵坐标是，图线的纵截距为容器的体积，有
【小问3详解】
这个乘积与物质的量有关，与气体温度有关，实验中发现乘积变小，有可能是实验
过程中温度降低导致的。

12. 为了精确测量电流表的内阻，实验室提供器材如下：A ．待测电流表（．内阻约）B ．电流表（，内阻约）C ．定值电阻（阻值为）D ．定值电阻（阻值为）E ．滑动变阻器（）
F ．干电池E （电动势为，内阻不计）
G ．开关S 及导线若干
（1）实验要求多测几组数据，并方便操作，定值电阻应选_________（填写器材前面的序号）
（2）选择恰当的器材后，用笔画线将图中的实物电路补画完整。

_________
0V ()0p V V C
-=01V V C p
=-
V 0V n
=()0p V V -()0p V V -1G 1G 0~200μA 2k Ω2G 0~1mA 1k Ω1R 500Ω2R 50Ω3R 0~20Ω1.5V
（3）调节滑动变阻器滑片至合适位置，电流表、的示数分别为、，待测电流表内阻表达式为_________。

（用题中已知物理量的符号表示）
（4）测得电流表内阻为。

该同学利用电流表、光敏电阻R 和电源（电动势，内阻不计）、定值电阻（阻值为）等器材为教室设计了一个简易照度计，其电路如图乙所示，光敏电阻R 的阻值随照度的变化关系如图乙所示，图丙中照度“适中”对应图甲中电流表的示数范围为______。

（结果保留三位有效数字）
【答案】（1） C （2）
（3
）
（4）122μA~162μA 【解析】【小问1详解】
实验要求多测几组数据，并方便操作，定值电阻应选与电流计G 1内阻较接近的R 1与电流计G 1并联；【小问2详解】
3R 1G 2G 1I 2I 1G 1G 1800Ω1G E ' 4.5V 0R 20k Ω1G μA 211
1
()I I R I -
电路连线如图
【小问3详解】
由电路可知
即
【小问4详解】
图中照度“适中”时光敏电阻的阻值在，由电路可知
带入数据可知可得对应图甲中电流表的示数范围为122μA~162μA 。

13. 位于水面上O 点的波源上下振动，形成在水面上传播的简谐波，波面为圆。

波源从平衡位置向上起振，时刻，第一象限内第一次出现如图甲所示的波面分布，其中实线表示波峰，虚线表示相邻的波谷，A 处质点的振动图像如图乙所示，z 轴正方向垂直水面向上。

求：（1）该波在水面上传播速度的大小；（2）时，B 处质点相对于平衡位置位移。

的1211
()G I r I I R =-211
1
()G I I R r I -=
6k 15k ΩΩ 0G
E I R R r =
++1G xOy 10t =222
s 3
t =
【答案】（1）2m/s ；（2）5cm 【解析】
【详解】（1）由图可看出，该波的波长为
m
周期为
s
则波速为
m/s
（2）由题意可知，时刻，m 的质点起振，且起振方向向上，波传至B 点需要的时间为
s=3s 质点B 振动的时间为
s 质点B 的振动方程为
（cm ）
将
s 代入解得cm
14. 如图所示，水平地面上方存在电场强度、方向水平向右的匀强电场。

质量
的不带电小物块B 静置于绝缘水平地面上的O 点，在O 点左侧相距的P 点，由静
止释放质量、带电荷量的小物块A 后，A 与B 发生多次弹性正碰（碰撞时间极短）后B 通过Q 点。

已知O 、Q 两点间距，B 与地面之间的动摩擦因数，A 与地面之
42
λ
=4T =2v T
λ
=
=10t =10y =16
2
x t v =
=21133
t t t =
'=-sin 10sin
2
z A t t π
ω==13
3
t '=
5z =32.510V /m E =⨯0.2kg M =10.45m l =0.1kg m =4410C q -=+⨯2 2.2m l =0.5μ=
间的摩擦不计，A 的电荷量始终不变，重力加速度大小，不计空气阻力。

求：
（1）A 、B 第一次碰后瞬间，A 、B 各自的速度大小；（2）A 、B 第一次碰后瞬间到第二次碰前瞬间的时间间隔；（3）B 通过Q 点时的速度大小。

【答案】（1）1m/s ，2m/s ；（2）0.4s ；（3
m/s 【解析】
【详解】（1）A 向右运动，由牛顿第二定律得
由运动学公式得
设A 、B 碰后瞬间，A 的速度为，B 的速度为，由动量守恒定律得
由机械能守恒得
联立解得
=-1m/s ，=2m/s
（2）A ，B 碰后，B 向右做匀减速运动，A 向左减速，对B 由牛顿第二定律
设B 经时间向右运动x 停止，有
210m /s g =qE ma
=2
01
2v al =1v 2v 012
mv mv Mv =+222012111
222
mv mv Mv =+1v 2v Mg
a M
μ'=
t 2
202v a x
'-=-2v a t
'=
联立解得
x =0.4m ，t =0.4s
t 时间内，设A 位移为s ，对A 有
此时，A 的速度为
联立解得
x =0.4m ，v = 3m/s
即B 停止的瞬间，A 刚好与B 相碰，再次重复第一次的碰撞，则A 、B 第一次碰后瞬间到第二次碰前瞬间的时间间隔
t =0.4s
（3） A 、B 每经历一次碰撞，B 向右移动0.4m ，由
可知B 向右移动5x ，再对B 由动能定理得
解得
m/s 15. 如图甲所示，半径为R 的圆形区域内存在辐向电场，电场方向由圆心沿半径向外，电场强度大小E 随距圆心O 的距离x 的变化如图乙所示，图中为已知量。

圆形区域外存在垂直纸面向里的匀强磁场。

一质量为m ，电荷量为的带电粒子，从圆心O 点由静止释放，粒子沿半径OP 运动至虚线边界上的P 点进入磁场偏转再返回电场，粒子每次到达O 点后沿进入电场的路径返回磁场，最后刚好沿PO 方向回到O 点，这个过程中粒子在磁场中运动的总时间记为（未知）。

已知磁场的磁感应强度，不计带电粒子的重力。

求：
（1）带电粒子经过P 点时的速度大小；（2）的大小；
2
11
2
s v t at =+1v v at
=+2
5.5l x
=22
22
211(5)22
Mg l x Mv Mv μ'--=
-2
v '=0E q +0
t B =0t
（3）若改变带电粒子的释放位置，将带电粒子在OP 之间的某点Q （图中未标出）释放，粒子经过一段时间后沿PQ 方向第一次回到释放点Q ，该过程粒子在磁场区域运动的总时间为。

求粒子释放点Q 到P 点的可能距离。

【答案】（1
；（2）
3
【解析】
【详解】（1）根据乙图，图中图线所围成面积代表电势差，则
由动能定理可得
解得
（2）设带电粒子在磁场中运动的轨道半径为r ，根据题意作轨迹图，由向心力公式得
03t
5tan 13π2tan
11
π
02
OP E R
U =
212
=
OP qU mv v =
设，由几何关系可知
解得
所以，粒子在磁场中运动过程所转过的角度为粒子在磁场中运动总时间
粒子在磁场中运动周期解得
（3）如图，设改变释放位置后，粒子在磁场中第一次从S 点回到电场区域，令
，粒子在磁场
为
2
v qvB m
r
=1O OP ∠=θtan r R
θ=
3
π
θ=
23
MOP π
∠=
023[2(53
π
θπππ=⨯--
=0
02t T θπ
=
2r T v
π
=
05t π
=SOP θ'∠=
中运动的圆弧所对圆心角为，根据题意可知
粒子在磁场中运动总时间为3，所以其中n 和N 均为正整数；由题意可知联立以上公式得
所以
①当n =13，N =1，由几何关系可得
则
由洛伦兹力提供向心力公式得
由动能定理可得α2n N θπ
'=⨯2()αππθ'=--0t 03n αθ=23πθ'<223n N n πθπ'=⨯<3n N >1213πθ=11tan 2r R θ=2111
v qv B m r =
解得
②当n=11，N=2时，由几何关系可得同理解得
22 0
11 11
22
E q
x mv R
=
1
tan
13 x
π=
2
4
11
π
θ
=
2
2
tan
11 x
π=。