2024届河北省沧州一中等沧衡名校联盟高三上学期1月期末考试 物理 解析版

这是一份2024届河北省沧州一中等沧衡名校联盟高三上学期1月期末考试 物理 解析版，共14页。

沧州一中等沧衡名校联盟高三年级2023—2024学年上学期期末联考
物 理
考生注意：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考生号条形码粘
贴在答题卡上的指定位置。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡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。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.2023年8月25日，新一代人造太阳“中国环流三号”取得重大科研进展，首次实现100万安 培等离子体电流下的高约束模式运行，再次刷新中国磁约束聚变装置运行纪录。关于聚变
反应}H+}H→2He+X, 下列说法正确的是
A.X 为质子
B. 核聚变和核衰变均是可逆的
C.质量亏损相同时，聚变比裂变释放更多的能量
D.}H的比结合能小于?He
2.如图所示， 一束复色光从空气射到一块长方体玻璃砖上表面后分成两束单色光 a、b,光束
a、b 与法线的夹角分别为α、β,则光束a、b 通过玻璃砖的时间之比为
A.
B.
C
D.
物理试题 第1页(共8页)
图全能王
3. 光滑的水平面上有一个静止的物体，某时刻一水平向右的恒定拉力作用在物体上，以向右
为正方向，物体的动能 E 与拉力的冲量1之间的关系图像可能正确的是
A B C D
4.我国自主研制了大型客运机C919。 一架C919 大飞机自身质量为5×10⁴ kg,不载客时离地 起飞速度为80m/s,载客首航离地起飞速度为88m/s。 设飞机获得的升力大小与飞机在平
直跑道上滑行的速度平方成正比，若每位乘客及所带行李的平均质量为75 kg,则可估算该
飞机首航载客人数约为
A.130 人 B.140 人 C.150 人 D.160 人
5. 如图所示，细绳拉着小球在竖直平面内沿逆时针方向做半径为R的圆周运动，P 是过圆心 的直线上的一点，OP 所在直线为竖直方向。A 是圆周上的一点，OA 连线与竖直方向成60° 角，当小球运动到A 点时，细绳断了，小球经过P 点时速度方向刚好与OP垂直。不计空气
阻力，P 点与圆心0的距离为
A.2R
6.如图所示，劲度系数为 k 的轻弹簧， 一端固定于倾角为θ的光滑绝缘斜面顶端的挡板上，另 一端连接绝缘带正电可视为质点的小球A,小球的质量为m, 电量为q, 弹簧处于原长时小 球在0点。在空间中加一平行于斜面向上的匀强电场，电场强度大小为E, 将小球从0点 由静止释放，小球沿斜面运动至M点时加速度为零，重力加速度为g, 则小球从0点运动至
M 点过程中，小球的
A. 机械能一直增加
B.机械能先增大后减小
C.位移大小为
D.电势能的增加量等于重力势能的减少
物理试题 第2页(共8页)
四描全能王
7.据报道，新一代人造太阳磁约束原理简化为如图所示，在环形区域Ⅱ内存在垂直纸面的匀
强磁场，中心区域I 内为粒子源且无磁场，所有粒子都不会越出环形区域磁场的外边界。
已知等离子体中带电粒子的平均动能与等离子体的温度T成正比。下列
说法正确的是
A. 核聚变的原理已成功应用于工业核发电
B.核能是可再生能源
C. 若带电粒子比荷为 k,最大速度为v, 环形磁场的宽度为d, 则磁感应强度至少：
D. 若等离子体的温度变为原来的2倍，则所需的磁感应强度也变为原来的2倍
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求。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， 一列简谐波沿x 轴正方向传播，实线为t=0
形，下列说法正确的是
A.该波的周期为4 s
B.t=2 s 时，x=2 m 处的质点正在向y 轴正方向运动
C.波速大小可能为5 m/s
D.0~2 s 内该波上所有质点运动的路程可能为4 m
时刻的波形，虚线为t=1s 时的波
9.2023年5月，货运飞船天舟六号对接中国空间站，形成的组合体绕地球飞行的轨道视为圆
轨道，轨道半径为地球半径周期为T。地球视为均匀球体，引力常量为G,则
A.飞船的发射速度大于11.2 km/s
B.组合体绕地球飞行的速度小于7.9 km/s
C. 地球密度为
D.周期 T 大于24 h
10. 如图所示，理想变压器的原线圈匝数为n₁=100, 副线圈匝数n₂=20, 正弦式交流电源的电 压有效值为E=170V, 电源内阻不计。开关S 断开，小灯泡 L(20 V,40 W) 、L₁(30 V,
30 W)均恰好正常发光，L₂与 L₁相同，电容器C 极板间有一质量为m=0.01 kg的带电小
球处于静止状态，极板间距为d=3√Zcm 。 重力加速度g 取10 m/s², 下列说法正确的是
物理试题 第3页(共8页)
扫描全能王
A.小球带负电，电荷量为1×10~⁴ C
B.R₁=100 Ω
C.开关S 闭合后，要使小球保持静止，需左移滑动变阻器R 的滑片
D.开关S 闭合后，要使小球保持静止，需右移滑动变阻器R 的滑片
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11.(7分)某同学观看“天宫课堂”的惯性演示实验后受到启发，自行设计了一个在“天宫实 验舱”内探究弹簧弹性势能的实验方案。实验装置如图1所示，实验仪器有：轻弹簧、带有
遮光片的滑块、游标卡尺、刻度尺、光电门。
图 2
图1
图3
(1)实验中涉及到下列操作步骤
A.用游标卡尺测遮光片的宽度d;
B. 重复D、E中的操作，得x的关系如图3所示；
C. 将轻弹簧放置在桌面上，左端固定，右端与一带有遮光片的滑块接触但不拴接；
D. 向左推滑块使弹簧压缩一段距离，用刻度尺测量弹簧的压缩量x;
E. 由静止释放滑块，滑块离开弹簧后，记录滑块通过光电门的挡光时间△i;
上述步骤正确的操作顺序是：A (填写步骤前面的字母)。
(2)用游标卡尺测遮光片的宽度示数如图2所示，则d= mm。
(3)滑块离开弹簧时速度大小的表达式为 (用△t、d 表示)。
(4)由此实验可得出对于同一根弹簧，弹簧被压缩x时的弹性势能E,与弹簧的压缩量x的
(填“一次方”或“二次方”)成正比的结论。
物理试题 第4页(共8页)
扫描全能王
(5)本实验中若要求出弹簧在某一压缩量时的弹性势能，还需要测量 (填选项
序号)。
A. 弹簧原长
B. 滑块离开弹簧时到光电门的距离
C.滑块(含遮光片)的质量
12.(11分)某同学要测量一段金属丝的电阻率，实验室提供的实验器材有：
A. 粗细均匀的待测金属丝，长度L约0.5 m,电阻约4Ω
B.电压表(0～3 V、内阻约3 kΩ)
C.电流表(0～0.6 A、内阻约1Ω)
D.滑动变阻器R(最大阻值10 Ω)
E.毫米刻度尺、螺旋测微器
F. 电源(电动势3 V、内阻不计)、开关S 及导线若干
(1)首先用毫米刻度尺测出接入电路中金属丝的长度L, 以下四个读数符合毫米刻度尺读
数规则的是 (填选项序号).
A.L=50 cm B.L=50.0 cm
C.L=50.00 cm D.L=50.000 cm
(2)用螺旋测微器测金属丝直径，如图1 所示，金属丝直径的测量值d= _mm。
图1
(3)为了更准确测出金属丝的电阻，选用图 (选填“2”或“3”)更能减小实验误
差。根据选择的电路图，完成相应的实物图连线。
图 2
图3
图4
物理试题 第5页(共8页)
描全能王
(4)电路连接好之后，调整滑动变阻器触头到最左端，然后闭合开关 S,改变滑动变阻器的 触头位置，记录下电压表读数 U 和对应的电流表读数 I, 通过多次调整滑动变阻器的
触头位置，得到多组 U、I数据。利用图像法处理数据，作出如图5所示的U-1 图像。
图 5
根据图像可得到金属丝的电阻测量值R,= Ω,结合金属丝长度L 和直径d
的测量值，可得金属丝的电阻率p= Ω·m (结果均保留2位有效数字),
13.( 8分)生活中常见到这样的现象：给热水瓶灌上开水并用软木塞将瓶口盖紧，过一会儿 软木塞会蹦起来，再塞紧软木塞，经过一段时间后，要拔出软木塞又会变得很吃力。如图 所示， 一热水瓶的容积为2 L, 现倒入温度为90℃的热水1.5 L, 盖紧瓶塞，设塞住瓶口瞬 间封闭空气的温度为57℃,压强等于外界大气压。已知大气压强p₀=1.0×10⁵Pa, 瓶口 的截面积S=10cm², 瓶塞与热水瓶间的最大静摩擦力为fm=11 N。瓶塞密封良好不漏气
且重力忽略不计，瓶中气体可视为理想气体，不考虑瓶内水蒸气的影响。
(1)若热水温度保持不变，通过计算判断瓶塞会不会蹦起来?
(2)当瓶内气体的温度降至24 ℃时，至少要用多大的力才能将瓶塞拔出?
,软木塞
物理试题 第6页(共8页)
扫描全能王
气体
.水.
14.(13分)如图所示，水平平行金属导轨MN、PO 与固定在竖直面内半径为R=0.2m 的四分 之一圆弧轨道 NO₁ 、Q0₂分别相切于 N、Q,A、B 分别为 NO₁、QO, 的中点，轨道左端接有 R₁=0.5Ω 的定值电阻。质量为 m=1kg 的导体棒ab 接人电路部分的电阻为 R 。=2 Ω, 两水平导轨之间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B=1T。 初始时，导体棒静置 于磁场左边界，NQ 为磁场右边界，导轨间距为L=1.0m 。 现给ab 棒 v₀=3 m/s 的初速度 使其沿导轨向右运动，运动过程中ab 棒始终与导轨垂直且恰好能够到达0,0,处，所有轨
道均光滑且不计电阻，重力加速度g 取10 m/s²。 求 ：
(1)ab 棒第一次通过四分之一圆弧轨道的中点时，对A 点的压力大小；
(2)磁场区域的长度s。
物理试题 第7页(共8页)
扫指全能王
15.(15分)如图，水平轨道OAB与圆弧轨道BC在B点相切连接，水平轨道DE置于囫弧轨道 右上方，三轨道位于同一竖直平面内。BC 段圆心为O',圆心角θ=37°,半径r=0.5m,D 与C点的高度差h=0.45m, 轨道AB 长l₁=2m,DE 长l₂=3m。 用质量m=0.2 kg的滑 块(视为质点)将弹簧压缩后由静止释放，滑块在A点脱离弹簧，从C 点飞出后恰好沿水 平方向进入水平直轨道DE 滑行，与挡板 EF 弹性碰撞后(无能量损失，且碰撞时间极短) 停在距离D点2m 处。轨道AB和DE粗糙，其他光滑，不计空气阻力，滑块与轨道AB间
的动摩擦因数μ=0.5,重力加速度g 取 10m/s²,s in 37°=0.6,cs 37°=0.8,求：
(1)滑块与 DE轨道间的动摩擦因数μ'及滑块在DE轨道上因摩擦产生的热量；
(2)滑块飞离C点时对圆弧轨道的压力大小Fk;
(3)弹簧的弹性势能 Ep。
物理试题 第8页(共8页)
图金能王
一
物理·答案
1～7题每小题4分，共28分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。8～10小题每小题 6分，共18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6分，选对但不全的得
3 分，有选错的得0分。
1.答案 D
命题透析 本题考查核聚变反应，考查考生的物理观念。
思路点拨 根据质量数、电荷数守恒，X 应为中子，A 错误；核聚变和核衰变是不可逆的，亏损相同的质量时，聚
变和裂变释放的能量相同，B、C 均错；聚变放出能量，所以；H 的比结合能小于2He,D 正确。
2.答案 A
命题透析 本题考查光的折射以及考生的几何功底，考查考生的科学思维。
思路点拨 ,时间 ,联立解得 ,所以 A 选项正确。
,
3.答案 C
命题透析 本题考查动能定理与冲量，考查考生的物理观念。
思路点拨 根据动能定理 ,根据位移公式 ,由于F=ma, 联立以上三式可解
,
,即 ,可见物体动能E 与拉力的冲量1之间关系为二次两数，图像为开口向上的抛物线，因此 本题答案为C。
4.答案 B
命题透析 本题考查动力学相关知识，考查考生的物理观念、科学思维。
思路点拨 飞机所受的升力和飞机的总重力相平衡时，飞机离地起飞。飞机空载时有G=k}, 飞机载客时有
G+Mg=kr?, 解得乘客人数 ,选项B 正确。
5.答案 D
命题透析 本题考查类平抛运动，考查考生的物理观念。
思路点拨 由题意知小球在A 点时速度与圆相切，小球经过 P 点时速度方向刚好与OP 垂直，可以看成是逆向
的平抛运动，设平抛初速为%,则水平方向有 Rsin60°=r₀ 1。 竖直方向上有：v,=rlan 60°t,解得y=
.故0点到P点的距离,D正确。
6.答案 C
命题透析 本题考查机械能、电势能和能量守恒相关知识，考查考生的科学思维。
思路点拨 根据功能关系，小球机械能改变量等于弹簧弹力和电场力的合力所做的功。依题意可知，小球从0
点运动至M 点过程中，弹簧弹力和电场力的合力方向一直沿斜面向上，所以弹簧弹力和电场力的合力做负功，
—1 —
G 扫描全能王 在用的扫措 A
故机械能一直减小，选项A、B均错；根据M
弹簧的伸长量也就是小球运动位移
点处小球的加速度为零，可得小球合外力为零，即kx+qE=mgsinθ, 得
.选项C 正确；根据能量转化与守恒，重力势能的减少量等
于电势能的增加量和弹簧弹性势能的增加量之和，选项D 错误。
7.答案 C
命题透析 本题考查核聚变、带电粒子在磁场中的运动等知识，考查考生的物理观念以及推理论证能力。
思路点拨 目前核发电的原理是核裂变，而可控核聚变尚未实现工业核发电，A 项错误；核能是一种不可再生
的能源，B 项错误；由图可知，粒子运动的最大半径等于,由半径公式 可得 ,C 项正确；由B=
可知，磁感应强度B正比于√E、,而E、正比于温度T,所以B正比于√T,D错误。
8.答案 CD
命题透析 本题考查波的传播，考查考生的科学思维。
思路点拨 由波形图可知 .错误；波速 当 n=1 时 ，v=5m/s,C 正确；t=2s 时 ，x=2 m 处
,
的质点恰好向下通过平衡位置，B 错；当周期为4 s 时，传播时间为半个周期，则所有质点运动的路程均为2A=
4 m,D正确。
9.答案 BC
命题透析 本题以天舟六号对接中国空间站为背景，考查宇宙速度、天体运动等知识，意在考查学生理解能力、
推理能力和科学思维。
思路点拨 天舟六号绕地球飞行，其发射速度小于11.2 km/s,A 错误；设地球质量为M, 组合体质量为m, 轨道
半径为r, 由 ,得 ,知r 越大，速度v 减小，周期T 越大，组合体的
轨道半径大于地球半径而小于地球同步卫星轨道半径，其绕地球飞行的速度小于7.9 km/s,T<24 h,选项B 正
用
确，D 错误；由以上式子结合. 得 ,选项C 正确。
10.答案 AB
命题透析 本题考查理想变压器、交流电相关知识，考查考生的科学思维。
思路点拨 L,正常发光，所以n₃ 电压为U₃=30 V,电流l₃=1 A,由于二极管的单向导电性，电容器上极板带正
电，小球带负电，且,解得q=1×10-C,A 正确；L 正常发光，n₂ 两端电压U₂=20V, 电流I₂=2 A,
,解得：U₁=100 V,由能量守恒；U₁=U₂1₂+U,A, 解得： ,B 正确；开关S
闭合后，电容器所带电荷量不变，场强不变，不需要移动滑动变阻器，小球就能保持静止，移动滑动变阻器不影
响电容器，C、D错误。
—2—
CS 扫描全能王
11. 答案 (1) CDEB(1 分 )
(2)3.75(2分)
(3 (分)
(4)二次方(1分)
(5)C(2 分)
命题透析 本题以探究弹簧弹性势能的实验为情景，考查考生的科学探究素养。
思路点拨 (1)根据实验目的和实验设计思路，本实验操作顺序应该是 ACDEB。
(2)由游标卡尺读数规则可知，示数为：3 mm+0.05×15mm=3.75 mm。
(3)由于“天宫实验舱”中物体处于完全失重状态，所以滑块在运动过程始终不受桌面的摩擦力，滑块离开弹
簧后一直做匀速直线运动。根据光电门测速原理得滑块通过光电门速度 这个速度也是滑块离开弹簧
时的速度大小。
(4)图线是过原点的倾斜直线，所以滑块的速度v 与形变量x 成正比；弹性势能转化为动能，即
即弹性势能与速率的平方成正比，则弹性势能与压缩量的平方成正比。
(5)弹簧的弹性势能等于物体离开弹簧时增加的动能，故应求解物体的动能，根据动能表达式可知，还需测量
滑块(含遮光片)的质量，故选C。
12.答案 (1) C(2 分 )
(2)0.500(2分)
(3)3(2分) 如图所示(1分)
(4)4.5(±0.1,2分) 1.8×10~⁶ (或1.7×10~°,2分)
命题透析 本题考查测电阻丝电阻率，考查考生的科学探究素养
思路点拨 ( 1)毫米刻度尺的读数规则要求毫米后面估读一位，因此C 正确。
(2)用螺旋测微器测量结果，以mm 为单位时，要求有三位小数，因此d=0.500 mm。
(3)若选用图2,电流表分压作用带来的误差较大。选用图3电压表分流作用带来的误差较小，因此选用图3,
实物连线如图所示。
(4)根据U-1 图像斜率为 ,金属丝的电阻R,=k=4.5 Ω,根据电阻定律,解
—3 —
13.命题透析 本题考查查理定律、力的平衡等相关知识，考查考生的物理观念、科学思维。
思路点拨 ( 1)设瓶中气体温度升至90°,依题意有
(2分)
,其中T₀=(273+57)K=330 K,T₁=(273+90)K=363 K
瓶塞内外气体压力差最大值△F=(p₁-p)S, 其中S=10cm²=1.0×10~³m²
(1 分)
(1分)
(1分)
(1 分 )
(1 分)
(1 分)
代入数据解得△F₁=10N可见瓶塞不会蹦起来
(2)瓶中气体温度由57°降至24°,依题意，有
其 中T₀=330 K,T₂=(273+24)K=297 K
瓶塞内外气体压力差△F₂=(p-p₂)S=10 N
设至少用力F 才能将瓶塞拔出，则根据力的平衡
F=△F₂+f
解得F=21 14.命题透析
思路点拨
N
本题考查导轨模型中的电磁感应、动力学分析等，考查考生的科学思维和综合分析能力。
( 1)对于导体棒从AB 到 O,O₂, 由动能定理得
(2分)
在AB处受力分析得
(2分)
(1分)
则由牛顿第三定律知ab 棒在中点位置时对A点的压力大小为
(2)对于导体棒从 NQ 到 O,0₂, 由动能定理得：
( 1 分 )
(1 分)
对于导体棒从开始运动至第一次到达NQ, 由动量定理得
B]L△t=mu₀-mt'nq
(2分)
又导体切割磁感线产生的平均电动势
(1 分)
平均电流
解以上各式得s=2.5m
(1分)
( 2 分 )
15.命题透析 本题以滑块在组合轨道上的运动为背景，考查圆周运动、斜抛运动、动能定理及能量守恒定律等知
识，意在考查学生的分析综合能力和科学思维。
思路点拨 (1)滑块从C 点飞出做抛体运动，设飞出时滑块速度为v,如图所示，将v 分解
—4—
CS 扫描全能王
水平方向v,=vcs 37°
竖直方向v,=vsin 37°
又v²=2gh
由以上三式，得v,=4m/s,v,=3m/s,v=5m/s
滑块恰好从D 点沿水平方向进入轨道 DE, 运动s=4 m 停下
依据动能定理，
解得μ¹=0.2
由功能关系知，滑块在D 点的动能最终都转化为热能，即
解得Q=1.6 J
(2)设滑块飞离C 点时，轨道对滑块支持力为F, 对滑块
依据牛顿第二定律，4
代入数据得F=11.6 N
依据牛顿第三定律知，滑块对轨道的压力大小Fk=11.6 N
(3)滑块由A 到 C, 对滑块
依据能量守恒定律，有
代入数据得E,=4.7」
(1 分) (1分) (1分)
(1分)
(1 分) (1 分) (2分)
(1分)
(1 分)
(1 分)
(1分)
(2分)
(1分)
—5 —
扫描全能王