山东省青岛市平度第一中学2023-2024学年高三上学期学业水平测试（期末）物理试题

这是一份山东省青岛市平度第一中学2023-2024学年高三上学期学业水平测试（期末）物理试题，共13页。试卷主要包含了01，考试结束后，只需要上交答题卡等内容，欢迎下载使用。

2024.01
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。
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，只需要上交答题卡。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.自然界中某量D的变化可以记为，发生这个变化所对应的另一个量x的变化记为，当极小时，就是D对x的变化率。关于D对x的变化率，下列说法正确的是（ ）
A.若D、x表示某质点做匀速圆周运动的动量和时间，则它是变化的
B.若D、x表示某质点做平抛运动的竖直分速度和时间，则它是变化的
C.若D、x表示某质点做竖直上抛运动离抛出点的高度和时间，则它一定变大
D.若D、x表示某质点做匀加速直线运动的动能与位移，则它一定变大
2.青岛是中国帆船运动的发源地，被誉为中国的“帆船之都”。如图，一艘帆船正在静止水面上逆风航行，风力在垂直帆面方向的分力推动帆船行驶，已知风力方向和航行方向间夹角为135°，和帆面间夹角为8°。若风力大小为F，则帆船沿航行方向前进的动力大小为（ ）
A. B. C. D.
3.将线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照图甲连成电路。把电压传感器的两端连在电容器的两个极板上，先把开关置于电源一侧，为电容器充电；稍后再把开关置于线圈一侧，使电容器通过线圈放电。图乙是电脑显示器显示的电压波形，下列说法正确的是（ ）
A.电压最大时，磁场能也最大
B.图乙中振幅逐渐减小的主要原因是电路产生热量
C.在t1~t2时间段电路中的电流逐渐增大
D.在t2~t3时间段电流方向为甲图中的逆时针方向
4.质量相等的A、B两物体静止在同一水平面上，分别受水平拉力F1、F2的作用从同一位置开始运动，经过时间t和3t分别撤去F1和F2，如图是两物体运动的v-t图像，下列说法正确的是（ ）
A.物体A、B的位移大小之比是4∶5
B.在2t~3t之间的某一时刻B能追上A
C. F1和F2对A、B两物体的冲量之比是4∶5
D. F1和F2对A、B两物体的做功之比是5∶3
5.某学校的校园卡由内外两层塑料材质胶合而成，内层为黑色塑料，外层为透明硬质塑料。小明同学的校园卡磨损严重导致两层间左下角张开进入空气，如图，在实验室他用激光照射自己的校园卡看到了明暗相间的条纹。对卡片左下角施加压力F后，观察到条纹发生了变化，下列说法正确的是（ ）
甲乙
A.条纹变密且向左下方移动
B.条纹变疏且向左下方移动
C.条纹变疏且向右上方移动
D.条纹变密且向右上方移动
6.中国科学院紫金山天文台发现的国际编号为381323号的小行星被命名为“樊锦诗星”。如图，“樊锦诗星”绕日运行的椭圆轨道面与地球圆轨道面间的夹角为20.11度，轨道半长轴为3.18天文单位（日地距离为1天文单位），远日点到太阳中心距离为4.86天文单位。若只考虑太阳对行星的引力，关于“樊锦诗星”，下列说法正确的是（ ）
A.绕太阳一圈大约需要3.18年
B.在远日点的速度大于地球的公转速度
C.在远、近日点的速度大小之比为
D.在远日点的加速度与地球的加速度大小之比为
7.如图甲，一质量为m的物体B放在水平面上，质量为2m的物体A通过一轻弹簧与其连接。给A一竖直方向上的初速度，当A运动到最高点时，B与水平面间的作用力刚好为零。从某时刻开始计时，A的位移随时间变化规律如图乙，已知重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
甲乙
A. 时间内，物体A的速度与加速度方向相反
B.物体A在任意一个1.25s内通过的路程均为50cm
C物体A的振动方程为
D.物体B对水平面的最大压力为9mg
8.如图，空间立方体的棱长为a，O、P分别为立方体上下表面的中心点，S点在O、P连线的正上方（图中未画出），两条竖直边MN和FG的中点处分别固定一电荷量为q的点电荷。已知电子的电荷量为e，静电力常量为k，S到O点的距离为r，重力不计，下列说法正确的是（ ）
A.将一电子沿对角线由F移到N的过程中，电子电势能先减小后增大
B.比荷为的电荷沿OP所在直线运动时，在P点的加速度为
C.若在S点固定一点电荷，M点的电势会高于G点电势
D.若在S点固定一电荷量为的负电荷，当时，O点的电场强度为
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9.如图，一输出电压为U的恒压交流电源和理想变压器原线圈间接有一光敏电阻R，光敏电阻的阻值随光照强度变强而减小，副线圈接有一电阻为RL的灯泡L，已知变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2=1∶3，当光照强度由强变弱时，下列说法正确的是（ ）
A.灯泡的亮度由亮变暗
B.流过光敏电阻和灯泡的电流之比为1∶3
C.当时，光敏电阻消耗的功率最大，最大功率为
D.当时，光敏电阻消耗的功率最大，最大功率为
10.如图，质量为2m的物块B放在光滑水平面上，B上方用铰链连接一根长为L的轻杆，轻杆顶端固定一质量为m的小球A，开始时轻杆竖直。给小球A一个向左的轻微扰动，已知重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ）
A.若物块B固定，在轻杆转动过程中，小球A水平方向的速度先增大后减小
B.若物块B固定，在轻杆转动过程中，重力做功的最大功率为
C.若物块B不固定，A、B组成的系统水平方向的动量不守恒
D.若物块B不固定，当轻杆转到水平方向时，小球A在水平方向上的位移大小为
11.如图甲是利用磁场力提升导电液体的电磁泵，电磁泵前后两侧为两块相同的绝缘薄板，左右两侧为两块底边长为b、间距为l的相同长方形金属薄板，其底部开有高度可忽略的狭缝。如图乙，足够大的绝缘容器中装有深度为h的导电液体，电磁泵置于容器中，两金属板间存在方向垂直纸面、磁感应强度为B的匀强磁场。将一直流电源接在两金属板间，初始时，电源的电压为0，调节电压逐渐增大，两板间液面缓慢上升。已知初始时金属板间导电液体液面高为h、导电液体的密度为ρ0、电阻率为ρ，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A.两金属板间匀强磁场的方向垂直纸面向外
B.两板间液面缓慢上升过程中重力和安培力平衡
C.当时，两板间液面高度为2h
D.两板间液面从高度h缓慢升至2h的过程中，电源消耗的电能等于
12.如图，空间中存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁场中水平放置两根足够长的光滑金属导轨，导轨间距为d。一质量为m，电阻不计的导体棒MN垂直横跨在导轨上，与导轨接触良好。导轨一端分别与电源、电容器和定值电阻通过开关连接，电源的电动势为E，内阻不计，电容器电容为C，定值电阻为R。首先将开关S2与d接通，待电路稳定后再将开关S1与b点相接、开关S2与c点相接，当导体棒匀速时，将开关S2与c点断开、开关S1与a接通，导体棒运动一段距离后速度为零。下列说法正确的是（ ）
A.导体棒匀速时速度
B.当S1与a刚接通瞬间导体棒的加速度
C.从S1与a接通至导体棒速度为零用时
D.若导体棒匀速运动时速度为v，S1与a接通后导体棒位移
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13.（6分）某同学利用如图所示的装置测量木块与木板间的动摩擦因数。首先将木板倾斜固定在水平面上，木板与水平面间的夹角为37°，木板底端固定一打点计时器，将纸带一端固定在木块上，另一端穿过打点计时器。接通电源，给木块一沿木板向上的初速度，打出的纸带如下图，测得相邻两计数点之间的距离分别为x1=28.40cm、x2=20.20cm、x3=12.10cm、x4=4.00cm。已知纸带上相邻两个计数点间还有四个点未画出，打点计时器使用交流电的频率为50Hz，sin37°=0.6，重力加速度g=10m/s2。
（1）通过数据可得木块与木板之间动摩擦因数为 （计算结果保留2位有效数字）；
（2）若交流电的频率为49Hz，该同学仍按50Hz计算，由此会造成木块与木板间动摩擦因数的测量值与实际值相比 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）；
（3）该同学按课本“练习与应用”中提到的方法，将图中的4段纸带剪开贴到坐标纸上，发现这些纸带的左上顶点在一条倾斜直线上，说明此物体做 运动。若此图中直线斜率为k（其中，k无单位），纸带宽为d，则加速度a的表达式为 。
14.（8分）某同学在进行扩大电流表量程的实验时，需要知道电流表的满偏电流和内阻。如图，他设计了一个用标准电流表G1校对待测电流表G2的满偏电流和测定G2内阻的电路。已知G1的量程略大于G2的量程，R1为滑动变阻器，R2为电阻箱。
（1）实验过程包含以下步骤，合理的顺序为 （填步骤的字母代号）；
A.合上开关S2
B.分别将R1和R2的阻值调至最大
C.记下R2的最终示数
D.反复调节R1和R2的阻值，使G1的示数仍为I1，G2的指针偏转到满刻度的一半，此时R2的最终示数为r
E.合上开关S1
F.调节R1使G2的达到满偏，记下此时G1的示数I1
（2）仅从实验设计原理上看，用上述方法得到的G2内阻的测量值与真实值相比 ，若没有电流表G1，电路图其他元件的连接方式不变，G2内阻的测量值与真实值相比 （选填“偏大”“偏小”或“相等”）；
（3）若要将G2的量程扩大为I，并结合前述实验中测量的结果，则需在G2上并联的分流电阻Rs的表达式Rs= 。
15.（8分）如图是边长为8R的正三棱柱形透明体的横截面，其中心有一半径为R的球形真空区域，一束平行单色光垂直AB面射向透明体，已知透明体对该单色光的折射率为2，光在真空中的传播速度为c，
（1）光线从D点射入时恰好与真空球相切，求该光线穿过透明体所需时间；
（2）为使光线不能从AB面直接射入中间的球形真空区域，需在AB面上贴不透明贴纸，求贴纸的最小面积。
16.（10分）如图甲，一质量m=0.1kg、电量的带正电小球（可视作点电荷），它在一高度和水平位置都可调节的平台上滑行一段距离后做平抛运动，并沿光滑竖直圆弧轨道下滑。A、B为圆弧两端点，其连线水平，在圆弧区域内有一平行半径OA斜向左下方的匀强电场E，为保证小球从不同高度h平抛，都恰能沿切线从A点进入圆弧轨道，小球平抛初速度v0和h满足如图乙所示的抛物线，同时调节平台离A点的水平距离合适。已知圆弧半径R=1.0m，平台距AB连线的高度h可以在0.2m-0.8m之间调节。不计空气阻力，取g=10m/s2，求：
甲乙
（1）平台离A的水平距离x范围（h=0.2m时初速度的准确值未知）；
（2）当h=0.2m且时，小球滑到最低点C的速度v；
（3）如果将匀强电场的方向变为平行于AB水平向左，大小变为，其他条件不变。当h=0.8m时，带电小球对圆弧轨道最大压力的大小（结果保留两位有效数字）。
17.（12分）如图，为某粒子注入机的原理模型，在坐标系xOy平面内，质量为m，带电量为+q的离子以速度v0从A点进入磁感应强度大小为B的匀强磁场，匀速圆周运动的圆心在A点正下方x轴上，离子从H点与y轴负方向成45射入第一象限，第一象限内有与离子速度方向垂直的匀强电场，使离子能垂直x轴射出电场。随后离子经过第四象限的圆形磁场，打到离圆形磁场最低点M为L处的足够长收集板上，离子重力及相互作用力不计，求：
（1）第二象限的磁场宽度d；
（2）电场强度E的大小；
（3）去掉电场，调整系统，使离子从k点与x轴正方向成30射入半径为，方向垂直纸面向外的圆形磁场内，磁感应强度大小变化范围为，吸收板上离子注入的宽度。
18.（16分）由A、B、C三部分组成的滑道放置在光滑水平面上，其中A部分为上表面光滑的“L”形平台，其上方有一与其等长轻质弹簧，弹簧左端固定在挡板上，右端自然伸长；B部分为质量mB=1kg、长L=5.0m的长木板；C部分为半径R=0.2m的竖直光滑半圆轨道。现将质量m=4kg的小物块（视为质点）压缩弹簧至P点后由静止释放。如图甲，若A、B、C均锁定，小物块恰能运动至半圆轨道最高点S。如图乙，解除对B、C的锁定，在距离B的右端s（0.5R甲乙
（1）弹簧压缩至P点时弹性势能Ep；
（2）从小物块滑上长木板B到B与挡板碰撞的过程中，由于摩擦产生的热量Q与s之间的关系；
（3）若s=8R，为使小物块在半圆轨道C内侧相对运动不超过圆弧，半圆轨道C的质量mC应满足的条件。
2023—2024学年度第一学期期末学业水平检测
高三物理答案及评分标准
一、单项选择题：本大题共8小题，每小题3分，共24分。
1.A2.A3.D4.C5.B6.C7.C8.B
二、多项选择题：本大题共4小题，每小题4分，共16分，选不全得2分，有选错得0分。
9.AD10.ABD11.BC12.BD
三、非选择题（60分）
13.（6分）
（1）0.27（2分）；（2）偏大（2分）；（3）匀减速直线（1分）a=100kd（1分）。
14.（8分）
（1）BEFADC（2分）；（2）相等（2分）偏小（2分）；（3）（2分）。
15.（8分）
（1）如图所示，由公式可得，光在透明体内临界角的正弦值为解得
由几何关系可知，光在AC面的入射角为60°大于临界角，则在AC面上发生全反射，，
则光线从D点射入，从BC边射出，由公式可得，在透明体内传播速度为
穿过透明体的时间为
（2）从真空球上G和G'处射入的光线刚好在此处发生全反射，如图所示，入射角恰为30°，而这两条光线之间射入的光线，其入射角均小于30°，将会射入真空区域，所以只要将这些区域间用不透明纸遮住就可以了，显然在透明体AB上，被遮挡区至少是个圆形，其半径为r，由几何知识可知
则须在透明体AB面贴上不透明纸的面积至少为
评分标准：第1问，4分；第2问，4分。共8分。
16.（10分）
（1）因为小球从不同高度h平抛，都恰能无碰撞地沿圆弧切线从A点进入光滑竖直圆弧轨道，所以小球进入圆弧轨道时的速度方向不变，设此速度与竖直方向成α角。
由图像中当时，代入上式得
则
所以
当时，，平台离A的最小距离为
同理得平台离A的最大距离为
所以
（2）小球到达A点时的速度
从A点到C点，由动能定理得
代入数据，解得
（3）当小球在圆弧上的速度与竖直方向成45°时小球速度最大，从A点到此位置由动能定理得
在速度最大位置由向心力公式得
评分标准：第1问4分；第2问3分；第三问3分。共10分。
17.（12分）
（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动，则有
根据几何关系有
解得
（2）电场线与x轴所成的角为45°，根据解得
即粒子圆周运动的圆心在磁场左侧边界与x轴的交点位置，令粒子射出匀强电场时的速度大小为v，将E、v0沿x轴和y轴分解，在y轴方向有
将v0沿电场和垂直于电场方向分解，则有
解得
（3）结合上述分析，并由几何知识可得圆形磁场中轨迹半径R'满足
所以粒子轨迹如图所示
当时由几何知识可知，
离子竖直向下离开，落点到N点距离
当时由几何知识，离子从M点与水平方向成30°离开，落点到N的距离
则宽度为
评分标准：第1问3分；第2问4分；第三问5分。共12分。
18.（16分）
（1）小物块恰能过最高点S，有
解得
根据能量守恒可知，弹簧压缩至P点时的弹性势能为
（2）设物块滑上木板时的速度为v0，有
解得
假设物块与木板能共速，根据动量守恒定律，有
物块的位移和板的位移分别为x1和x2，根据动能定理，有
解得
所以共速时不会从板上掉下。
若时，物块与木板不能共速，设物块和木板速度分别为v1和v2，有
解得
由于摩擦而产生的热量Q与s之间的关系为
若，物块与木板将共速，由于摩擦而产生的热量Q为
（3）若，物块与木板将共速，设物块滑上半圆轨道速度为v1
若物块在半圆轨道内侧相对运动不超过圆弧，则物块和半圆轨道共速，根据动量守恒和能量守恒，有
因为解得
评分标准：第1问，3分；第2问，9分；第3问，4分。共16分。