2024无锡高三上学期期末教学测试物理含解析

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1．本试卷包含选择题和非选择题两部分．考生答题全部答在答题卡上，答在本试卷上无效．本次考试时间为75分钟，满分值为100分．
2．答题前，请务必将自己的姓名、准考证号（考试号）用书写黑色字迹的0.5毫米签字笔填写在答题卡上，并用2B铅笔将对应的数字标号涂黑．
3．答选择题必须用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑．如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其它答案．答非选择题必须用书写黑色字迹的0.5毫米签字笔写在答题卡上的指定位置，在其它位置答题一律无效．
一、单项选择题：共10小题，每小题4分，共40分．每小题只有一个选项最符合题意．
1. 下列各情况中，线圈都以角速度ω绕图中的转动轴匀速转动，不能产生交变电流的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】A．线圈转动时，线圈的磁通量一直为零，即磁通量保持不变，故线圈不产生感应电流，选项A满足题意要求；
BCD．选项BCD中的线圈都是在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，线圈中都会产生正弦式交变电流，选项BCD不满足题意要求；
故选A。
2. 三位物理学家利用一系列频率相同的高次谐波相叠加，合成时间仅几百阿秒的光脉冲，荣获2023年度诺贝尔物理学奖。这种合成相当于中学物理中（ ）
A. 光的衍射B. 光的干涉C. 光的折射D. 光的偏振
【答案】B
【解析】
【详解】频率相同的高次谐波相叠加的原理为光的干涉。
故选B。
3. 用图甲和图乙所示的装置探究平抛运动的特点。下列实验操作中错误的是（ ）
A. 用图甲装置研究平抛物体的竖直分运动时，观察A、B两球是否同时落地
B. 图乙装置中的背板必须处于竖直面内，固定时可用铅垂线检查背板是否竖直
C. 若将小球放在图乙装置的斜槽末端水平部分任一位置均能保持静止，则说明斜槽末端水平
D. 用图乙装置多次实验以获得钢球做平抛运动的轨迹时，可以从斜槽上任意不同位置静止释放钢球
【答案】D
【解析】
【详解】A．用图甲装置研究平抛物体的竖直分运动时，观察A、B两球是否同时落地，故A正确；
B．图乙装置中的背板必须处于竖直面内，固定时可用铅垂线检查背板是否竖直，故B正确；
C．若将小球放在图乙装置的斜槽末端水平部分任一位置均能保持静止，则说明斜槽末端水平，故C正确；
D．用图乙装置多次实验以获得钢球做平抛运动的轨迹时，必须保证小球从斜槽上同一位置静止释放钢球，故D错误。
本题选错误的，故选D。
4. 某自发电门铃原理如图。N匝线圈绕在固定的铁芯上，初始时右侧强磁铁S极与线圈铁芯接触。按下门铃时，右侧强磁铁上N极与铁芯接触，同时内部电路接通工作。当有磁极与铁芯接触时线圈内磁感应强度为B，线圈截面积为S，则设转换接触时间为，则线圈产生的感应电动势为（ ）

A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】初始时右侧强磁铁S极与线圈铁芯接触，穿过线圈的磁通量为，按下门铃时，右侧强磁铁上N极与铁芯接触，穿过线圈的磁通量为，转换接触时间为，根据法拉第电磁感应定律
故选D。
5. 金属球内部空腔内放置一个点电荷后，形成电场的电场线如图所示（未标出场强方向），在轴线上有A、B两点位于空腔内壁上，用、和、分别表示A、B两处电场强度大小和电势，则（ ）
A. ， B. ，
C. ， D. ，
【答案】A
【解析】
【详解】根据电场线疏密程度可知
金属球内部空腔内放置一个点电荷后，金属球内处于静电平衡状态，金属球上电势处处相等，即
故选A。
6. 2023年10月26日，“神舟十七号”载人飞船发射升空，顺利进入近地点200km、远地点363km的近地轨道（LEO），并在同一天，经转移轨道与轨道（正圆轨道）高度为400km的中国空间站完成对接，轨道简化如图。则（ ）
A. 飞船在LEO轨道运行周期大于空间站周期
B. 飞船在M点减速进入转移轨道
C. 飞船在转移轨道运行经过M点的加速度大于N点的加速度
D. 飞船在转移轨道从M点运动到N点过程中速度逐渐增大
【答案】C
【解析】
【详解】A．由图可知，飞船在LEO轨道的半长轴小于空间站得轨道半径，根据开普勒第三定律可知飞船在LEO轨道的运行周期小于空间站周期，故A错误；
B．飞船在M点进入转移轨道做离心运动，需要点火加速，故B错误；
C．根据牛顿第二定律
可得
可追飞船在转移轨道运行经过M点的加速度大于N点的加速度，故C正确；
D．根据
可得
可知飞船在点的速度小于点所在圆轨道的速度，又飞船需要在点加速做离心运动，所以飞船在转移轨道M点的速度大于飞船在转移轨道N点的速度，可知飞船在转移轨道从M点运动到N点过程中速度先增大后减小，故D错误。
故选C。
7. 霍尔元件被广泛使用在新能源行业中．图中左侧线圈连接待测电压U时，霍尔元件将输出一个电压值。霍尔元件由载流子为正电荷的材料制成，元件中通入的霍尔电流I0从a流向b，放大示意图见下部分。则（ ）
A. 图中霍尔元件处有方向向上的磁场
B. 图中霍尔元件前表面c为高电势面
C. 增大待测电压U，霍尔电压UH将增大
D. 霍尔电压UH的大小与霍尔电流I0无关
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据右手螺旋定则可知图中霍尔元件处有方向向下的磁场，故A错误；
B．根据左手定则可知正电荷在霍尔元件中向后表面聚集，霍尔元件后表面为高电势面，故B错误；
CD．设霍尔元件宽为，根据
可得
待测电压U越大，则霍尔元件所在处的磁感应强度越大，增大待测电压U，霍尔电压UH将增大，正电荷的移动速度与霍尔电流大小有关，可知霍尔电压UH的大小与霍尔电流有关，故C正确，D错误。
故选C。
8. “带操”运动员通过抖动手中的棍子（视作波源），带动连在棍子上的带子运动。照片中带子呈现的波形可简化为图中波形，波形图中点为波源，图示时刻绳波恰好到达M点处。由波形图可知，波源的振动图像为（ ）

A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据波传播的周期性可知，波源的振动情况和点的振动情况相同，由图可知点从平衡位置开始振动，根据同侧法可知点此时向轴正方向运动。
故选B。
9. 太阳能电池在空间探测器上广泛应用。某太阳能电池在特定光照强度下工作电流I随路端电压U变化的图线如图中曲线①，输出功率P随路端电压U的变化图线如图中曲线②。图中给出了该电池断路电压U0和短路电流I0。当路端电压为U1时，工作电流为I1，且恰达到最大输出功率P1，则此时电池的内阻为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】根据题意可知，太阳能电池的电动势为，路端电压为U1时，太阳能电池的总功率为
太阳能电池内阻的功率为
根据
联立可得
故选C。
10. 老师自制了一个炮弹发射器，结构如图。弹簧一端与炮管底部连接，另一端连接滑块，在炮管中装入小球后，系统静止在炮管中O处，此时滑块恰好无摩擦。某次演示时，老师用绳子拉动滑块，将弹簧压缩到A点后释放，观察到小球在O点上方的B点与滑块脱离接触，并能沿炮口飞出，考虑炮管与滑块之间有摩擦，但小球摩擦可忽略不计。则（ ）

A. 在B点处弹簧一定处于原长
B. 在B点时小球的速度恰好达到最大
C. 滑块在以后的运动过程中可能到达A点
D. OA间的距离大于 OB间的距离
【答案】D
【解析】
【详解】A．小球在B点与滑块脱离，则有
此时滑块有
两者此时加速度相同，所以此时弹簧有弹力，不处于原长，故A错误；
B．当加速度为零时，速度达到最大，有上述分析可知，在B点时小球的加速度不为零，故B错误；
C．由能量守恒可知，小球的机械能和滑块摩擦生成的热量都来源于弹簧的弹性势能，故弹性势能减小，滑块在以后的运动过程中不可能到达A点，故C错误；
D．假设无摩擦且小球不离开滑块，整个系统处于简谐振动，O点为平衡位置，则A点关于O点对称点为最远点，但因为有摩擦，而且到达B点时小球和滑块还有速度，所以OA间的距离大于 OB间的距离，故D正确。
故选D。
二、非选择题：本题共5小题，共60分．其中第11题～第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须写出数值和单位．
11. 某校学习小组要测定一个电容器的电容，选用器材如下：
待测电容器；电流传感器（内阻不计）；电压表；干电池（1.5V，内阻忽略不计）；定值电阻；单刀双掷开关；导线若干；
实验过程如下：
①按图甲所示的电路图正确连接电路；
②将开关S与“1”端连接，电源向电容器充电；
③将开关S掷向“2”端，测得电流随时间变化的图线如图丙中的实线所示。
请回答下列问题：

（1）充电完成时，电压表示数如图乙所示，则其大小为________V。
（2）开关与“2”端相连，电压表示数将_______（填“逐渐变大”“逐渐变小”或“不变”）。
（3）电容器的电容_________F（保留二位有效数字）。
（4）若将定值电阻换为，重复③。则电流随时间变化的图线应该是图丁中的曲线________ （选填“b”或“c”）。
（5）实验中开关与“1”端相连后，电流表的示数始终不为0，小明同学认为等待时间不够长，你是否同意他的观点？请简要说明理由。_______
【答案】 ①. 1.50 ②. 逐渐变小 ③. ④. c ⑤. 不同意。充电结束后灵敏电流表依然可以测得通过电压表的电流，故读数不为0
【解析】
【详解】（1）[1]由图可知，电压表的分度值为0.1V，需要估读到分度值下一位，读数为1.50V；
（2）[2]开关与“2”端相连，电容器放电，所带的电荷量减少，根据可知电容器两端的电压减小，根据可知电流逐渐减小；
（3）[3]由图像得到开始时电流为
故电容器两端的初始电压为
根据可知图像所围成的面积表示电荷量，每一小格表示的电荷量为
不足半格舍去，大于半格算一格，由图可知有30个小格，则电容器初始所带电荷量为
电容器的电容
（4）[4]若将定值电阻换为，电阻变大，则放电的电流变小，根据可知放电时间边长，故为曲线c；
（5）[5]不同意，理由为充电结束后灵敏电流表依然可以测得通过电压表的电流，故读数不为0。
12. 如图，一质量为0.05kg的小球（可视为质点）通过细线悬在O点，将小球拉至A点后由静止释放并在竖直平面内做简谐运动。已知摆长，摆角，。 重力加速度g取10m/s2。求：
（1）小球从A点第一次运动到B的时间（π取3.14）；
（2）小球最低点B处绳中拉力大小（结果保留1位有效数字）。
【答案】（1）0.8s；（2）0.5N
【解析】
【详解】（1）单摆运动周期
A到B
（2）小球从A点B，根据动能定理
最低点B，根据牛顿第二定律
解得
13. 图1为某教师演示用笔直的箭叉鱼的装置．她先通过水面上方的空心管道看到鱼缸左侧拐角处的鱼模型，然后固定管道后将箭沿管道叉鱼，却击中了鱼缸侧壁A，简化装置见图2。测得OP=PA=10cm，PB=17.3cm（可视作cm）。求：
（1）水的折射率 n；
（2）欲击中水底的长度为2cm的鱼模型，现保持装置方向不变而将鱼缸向左侧平移，求移动距离 d的范围。
【答案】（1）；（2）7.3cm-9.3cm之间
【解析】
【详解】（1）入射角正弦
折射角正弦
可知折射率
（2）击中最左侧：移动的距离
d1=PBtanα-PO=7.3cm
击中最右侧：移动的距离
d2=PBtanα-PO+BC=93cm
移动距离d在7.3cm-9.3cm之间
14. 如图所示，倾角的斜面体固定在水平地面上，斜边长度，质量均为1kg的小球B和C处于轻弹簧两端，其中小球C与弹簧相连，小球B与弹簧不连接，它们都静止于水平地面上。现有一个质量也为1kg的小球A从斜面体的最高点由静止下滑，下滑至斜面底端时，由于和水平地面的相互作用（作用时间），小球A速度的竖直分量变为0，水平分量不变，此后小球A与小球B正碰，碰后二者立即粘在一起。不计一切摩擦，已知重力加速度。求：
（1）小球A刚下滑至斜面底端时的速度大小；
（2）小球A在斜面底端和水平地面相互作用过程中弹力的冲量；
（3）整个过程中，弹簧对小球C做的功。
【答案】（1）4m/s；（2），方向竖直向上；（3）J
【解析】
【详解】（1）小球A下滑至斜面底端过程中，根据动能定理
解得
（2）小球A和水平地面的相互作用过程中，取竖直向上为正方向，有
解得
方向竖直向上。
（3）小球水平向左运动的速度
小球A和B碰撞，根据动量守恒定律
解得
从A和B粘在一起向左运动开始到弹簧再次恢复原长过程，根据动量守恒定律
根据机械能守恒定律
解得
整个过程中，弹簧对小球C做的功
15. 如图，两个半圆状同心圆弧，分别交于坐标轴上的a、b、c点和d、e、f点．大圆半径为，辐向电场（电场方向由原点O向外）分布于两圆弧之间，其间的电势差为U0；圆弧abc内为无场区．半圆弧def外侧区域有垂直纸面向里的足够大匀强磁场，其上边界在处，O点处有一粒子源，可以在xOy平面内向x轴上方各个方向均匀射出带正电的粒子（粒子的质量为m、电荷量为q），初速度均为，先后经过电场和磁场区域。不计粒子的重力以及粒子之间的相互作用，不考虑粒子从磁场返回圆形区域边界后的运动。求：
（1）粒子刚进入磁场区域的速度；
（2）某粒子初速度方向与x轴正方向夹角为45°，恰能从磁场上边界垂直射出，则磁感应强度B1为多少；
（3）调节不同的磁感应强度，则能从磁场上边界垂直射出的粒子的运动半径不同。其中半径最小时对应的磁感应强度B2为多少。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）令粒子刚离开电场速度为，粒子在电场中有
解得
（2）如图所示
由图可知粒子做圆周运动的半径
由洛伦兹力提供向心力得
解得
（3） 粒子运动过程如下图所示
令粒子在磁场中做匀速圆周运动半径为，是粒子做圆周运动的圆心，令间的距离为，由几何关系可知，的大小总满足
当最小时，也最小，由图可知
代入可求
由洛伦兹力提供向心力得
解得