2024届江西省宜丰中学高三上学期期末考试物理试题（解析版）

这是一份2024届江西省宜丰中学高三上学期期末考试物理试题（解析版），共15页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1．如图所示是有停泊轨道的地球同步轨道卫星发射示意图，在上升段火箭将卫星送入停泊轨道，而后在近地点P变轨后进入转移轨道，再在远地点Q进入地球同步轨道，则（ ）
A．卫星在停泊轨道的环绕速度大于第一宇宙速度
B．卫星从转移轨道进入同步轨道，需要在远地点Q点火加速
C．卫星在停泊轨道的加速度小于地球同步轨道的加速度
D．卫星在停泊轨道的速度小于地球同步轨道的速度
2．列车进站时如图所示，其刹车原理可简化如下：在车身下方固定一矩形线框，利用线框进入磁场时所受的安培力，辅助列车刹车。已知列车的质量为m，车身长为s，线框的ab和cd长度均为L（L小于匀强磁场的宽度），线框的总电阻为R。站台轨道上匀强磁场区域足够长，磁感应强度的大小为B。车头进入磁场瞬间的速度为v0，列车停止前所受铁轨及空气阻力的合力恒为f。车尾进入磁场瞬间，列车恰好停止。下列说法不正确的是（ ）
A．列车进站过程中电流方向为abcd
B．线框ab边进入磁场瞬间，加速度大小
C．线框ab边进入磁场瞬间，线框的电流大小为
D．列车从进站到停下来的过程中，减少的动能等于线框产生的热量
3．健身球是一种新兴、有趣的体育健身器材。如图所示，健身者正在挤压健身球，健身球内的气体视为理想气体且在挤压过程中温度不变，下列说法正确的是（ ）
A．健身球内的气体向外界释放热量 B．健身球内的气体对外界做正功
C．健身球内的气体内能变大
D．健身球内的气体单位时间、单位面积撞击球壁的分子数不变
4．夏季常出现如图甲所示的日晕现象，日晕是太阳光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。图乙为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光，比较a、b两种单色光，下列说法正确的是（ ）
A．在冰晶中，b光的波速比a光大
B．通过同一仪器发生双缝干涉，a光的相邻明条纹间距较大
C．b光比a光更容易发生明显衍射现象
D．a、b两种光分别从水射入空气发生全反射时，a光的临界角比b光的小
5．下列关于原子物理知识说法正确的是（ ）
A．甲图为氢原子的能级结构图，氢原子从基态跃迁到激发态时，放出能量
B．乙图中重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续的进行，称为链式反应，其中一种核裂变反应方程为
C．丙图为光电效应中光电子最大初动能与入射光频率的关系图线，不同频率的光照射同种金属发生光电效应时，图线的斜率不相同
D．两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加
6．关于下列四幅图的描述，正确的是（ ）
A．甲图中的探雷器是利用涡流原理工作的
B．乙图中，用铜丝编织的管线包裹话筒线是利用静电吸收信号
C．丙图为多用电表欧姆挡的原理图，接表内电池负极的应是黑表笔
D．丁图中，利用回旋加速器加速粒子，所加电压越大，粒子射出时动能越大
7．C919飞机是中国首款按照国际通行适航标准自行研制、具有自主知识产权的大型客机。某同学查阅资料得知，飞机飞行过程中所受升力的计算公式为，其中Y为升力，为空气密度，C为升力系数，S为机翼的特征面积，v为飞机相对空气的速度。以下关于升力系数C的单位的说法正确的是（ ）
A．无单位B．N/mC．N/m2D．kg/（m2•s2）
8．我国女子短道速滑队在世锦赛上实现女子3000m接力三连冠。如图所示，“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面，并且开始向前滑行，待乙追上甲时，乙水平猛推甲一把，使甲获得更大的速度向前冲出。在乙推甲的过程中，忽略一切阻力，运动员的速度方向相同，则（ ）
A．甲的机械能守恒
B．甲、乙系统的动量守恒
C．甲对乙的冲量一定与乙对甲的冲量相同
D．甲的动能增加量大于乙的动能减少量
9．如图所示为一种新型的减震装置，主要由活塞、气缸及密封在气缸内的一定质量的气体构成。气体被缓慢压缩时可与外界充分发生热交换，气体被迅速挤压时与外界来不及热交换。若外界温度恒定，气缸内气体可视为理想气体，则下列说法正确的是（ ）
A．减震装置被缓慢压缩的过程中，气体向外界放热
B．减震装置被缓慢压缩的过程中，气体温度降低
C．减震装置被迅速挤压的过程中，气体向外界放热
D．减震装置被迅速挤压的过程中，气体的内能增加
10．某同学从商场购买了一个质量分布均匀的透明“水晶球”，如图甲所示。该同学先测出了“水晶球”的直径为10cm，并标记了其中一条水平直径对应的两端点P、Q。球外某光源发出的一细束单色光从球上P点射向球内，当折射光线与水平直径PQ成角时，出射光线与PQ平行，如图乙所示。已知光在真空中的传播速度为，下列说法正确的是（ ）
A．“水晶球”的折射率为
B．光在“水晶球”中的传播时间为
C．增大过P点光线的入射角，光线出射时可能发生全反射
D．若仅换用波长较长的入射光，则光在“水晶球”中的传播速度变大
二、非选择题：本题共5小题，共60分。
11．（8分）某同学测量一半圆形透明玻璃砖的折射率，实验过程如下：
①用游标卡尺测量玻璃砖的直径d，确定其底面圆心位置并标记在玻璃砖上；
②将玻璃砖放在位于水平桌面并画有直角坐标系的白纸上，使其底面圆心和直径分别与O点和x轴重合，将一长直挡板紧靠玻璃砖并垂直于x轴放置，如图（b）所示；
③用激光器发出激光从玻璃砖外壁始终指向O点水平射入，从y轴开始向右缓慢移动激光器，直至恰好没有激光从玻璃砖射出至挡板上的区域时，在白纸上记录激光束从玻璃砖外壁入射的位置P。
④取走玻璃砖，过P点作y轴的垂线PQ，用刻度尺测量PQ的长度L。
根据以上步骤，回答下列问题：
（1）测得半圆形玻璃砖直径d的读数如图（a）所示，则 cm；
（2）步骤③中，没有激光射至挡板上区域的原因是激光束在玻璃砖直径所在界面处发生了 ；
（3）根据以上测量的物理量，写出计算玻璃砖折射率的表达式为 ，若测得PQ线段的长度，计算可得玻璃砖的折射率为 。（结果保留3位有效数字）
12．（6分）某实验小组用落体法验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示。实验中测出重物自由下落的高度及对应的瞬时速度，计算出重物减少的重力势能和增加的动能，然后进行比较，如果两者相等或近似相等，即可验证重物自由下落过程中机械能守恒。请根据实验原理和步骤完成下列问题：

（1）如图乙是该实验小组打出的一条点迹清晰的纸带，纸带上的点是起始点，选取纸带上连续的计时点分别标为A、B、C、D，并测出各计时点到点的距离。已知打点计时器所用的电源是频率为的交流电，重物的质量为1.00kg，则从打点计时器打下点到打下点的过程中，重物减少的重力势能 ；重物增加的动能 J，当地的重力加速度；（计算结果均保留三位有效数字）
（2）实验时应选用密度稍大的重物，这样做能减小误差的主要原因是 。
13．（18分）质量为M=7kg的木板B静止于光滑水平面上，物块A质量为m=3kg，停在B的左端。质量为的小球用长为的轻绳悬挂在固定点O上，将轻绳拉直至水平位置后，由静止释放小球，小球在最低点与A发生碰撞，碰撞时间极短且无机械能损失，物块与小球可视为质点，不计空气阻力。已知A、B间的动摩擦因数μ=0.14，重力加速度。求：
（1）小球与A碰撞前的瞬间，绳子对小球的拉力F的大小；
（2）小球与A碰撞后的瞬间，物块获得的速度的大小；
（3）为使A、B达到共同速度前A不滑离木板，木板至少多长。
14．（18分）如图甲所示，在水平面C的上方，存在竖直平面内周期性变化的匀强电场，电场方向未知，变化规律如图乙所示。把一质量为m = 1kg、带q = ＋1C电荷的小球在t = 0时从A点以10J的初动能水平向右抛出，经过一段时间后，小球以大小为40J的动能竖直向下经过B点，随后小球第一次经过A点正下方，且经过A点正下方时电场刚好第一次反向。已知AB之间的高度差为2m，水平距离为1m，A点到水平面C的竖直距离为240m，重力加速度g取10m/s2。求：
（1）AB两点间的电势差；
（2）匀强电场的场强E0的大小和方向；
（3）小球到达水平面C时与A点的水平距离。
15．（10分）当太阳光照射到空气中的水滴时，光线被折射及反射后，便形成了彩虹。如图所示，一束单色光以入射角α＝45°射入空气中的球形水滴，折射出两条光线1、2（只考虑光在水滴内的第一次反射），已知入射光线与出射光线2之间的偏向角φ＝150°。求：
（1）水滴对单色光的折射率n；
（2）出射光线1、2的夹角θ。
2023-2024学年高三上学期期末物理答案
1、【答案】B
【详解】A．地球第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大线速度，所以卫星在停泊轨道的环绕速度不可能大于第一宇宙速度，故A错误；
B．卫星从转移轨道进入同步轨道，需要在远地点Q点火加速，故B正确；
CD．根据万有引力提供向心力可得
，
可得
，
可知卫星在停泊轨道的加速度大于地球同步轨道的加速度，卫星在停泊轨道的速度大于地球同步轨道的速度，故CD错误。
故选B。
2.【答案】D
【详解】A．列车进站过程中穿过线框的磁通量变大，由楞次定律可知列车进站过程中电流方向为abcd，故A正确，不符合题意；
BC．列车ab边进入磁场瞬间产生的感应电动势为
由闭合电路的欧姆定律得
对列车由牛顿第二定律得
联立解得
故BC正确，不符合题意；
D．列车从进站到停下来的过程中，减少的动能等于线框产生的热量与克服空气阻力产生的摩擦生热，故D错误，符合题意。
故选D。
3【答案】A
【详解】B．健身者正在挤压健身球，即外界对气体做正功，故B错误；
C．健身球内的气体视为理想气体，其内能只有分子动能，则内能由温度决定，而温度不变，则健身球内的气体内能不变，故C错误；
A．因外界对气体做正功
气体内能不变
根据热力学第一定律
可得
即气体向外界释放热量，故A正确；
D．气体的温度不变，即所有分子的平均速率不变，而体积变小，则单位体积的分子数变多，由压强的决定式
可知压强变大，则健身球内的气体单位时间，单位面积撞击球壁的分子数变多，故D错误。
故选A。
4.【答案】B
【详解】A．由图可知a光的偏折程度小于b光的偏折程度，所以
，
根据
可知
故A错误；
B．根据
得
根据双缝干涉条纹间距表达式
可知a光的相邻明条纹间距较大，故B正确；
C．当缝隙和波长差不多或缝隙比波长小的多时能发生明显得衍射现象，所以a光比b光更容易发生明显衍射现象，故C错误；
D．根据
可知
故D错误。
故选B。
5【答案】D
【详解】A．甲图为氢原子的能级结构图，当氢原子从基态跃迁到激发态时，吸收能量，故A错误；
B．铀核裂变的核反应方程式为
故B错误；
C．根据爱因斯坦光电效应方程
可知该图线的斜率表示普朗克常量，不同频率的光照射同种金属发生光电效应时，图线的斜率相同，故C错误；
D．两个轻核结合成质量较大的核，生成物更加稳定，则核子的比结合能增加，故D正确。
故选D。
6.【答案】A
【详解】A．探雷器是利用涡流工作的，探测时是地下的金属感应出涡流，涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警，故A正确；
B．用铜丝编织的管线包裹话筒线是利用静电屏蔽作用，避免外界干扰，故B错误；
C．丙图为多用电表欧姆挡的原理图，接表内电池负极的应是红表笔，故C错误；
D．由洛伦兹力提供向心力可得
解得回旋加速器的最终速度为
则最大动能为
可知粒子最终动能与加速电压无关，故D错误。
故选A。
7【答案】A
【详解】通过题给的物理量关系可知
对应单位为
整理可以得出是一个数值，没有单位。
故选A。
8【答案】BD
【详解】A．根据题意可知，乙对甲的推力对甲做正功，则甲的机械能增加，故A错误；
BC．根据牛顿第三定律可知，在乙推甲的过程中，甲对乙的作用力大小等于乙对甲的作用力大小，作用时间相等，根据可知，甲对乙的冲量一定与乙对甲的冲量等大反向，忽略一切阻力，甲、乙系统所受合力为0，则甲、乙系统的动量守恒，故C错误，B正确；
D．由于乙推甲的过程中，要消耗体内的化学能转化为系统的机械能，则系统的机械能增加，可知，甲的动能增加量大于乙的动能减少量，故D正确。
故选BD。
9【答案】AD
【详解】AB．减震装置被缓慢压缩的过程中，外界对气体做正功，气体温度不变，内能不变，根据热力学第一定律可知，故气体向外界放热，故A正确，B错误；
CD．减震装置被迅速挤压的过程中，与外界来不及热交换，即有
气体被迅速挤压时，外界对气体做正功，即有
根据热力学第一定律有
可知
即气体的内能增加，故C错误，D正确。
故选AD。
10【答案】AD
【详解】A．如图所示，

由几何关系可知，光线射出时的折射角为，折射率
故A正确；
B．光在“水晶球”中传播的距离
时间
故B错误；
C．由图
增大过P点光线的入射角，光线出射时一定不会在球内发生全反射。故C错误；
D．当入射光的波长变长时，频率变小，光的折射率也变小，由
可知光在“水晶球”中的传播速度变大，故D正确。
故选AD。
11【答案】 6.43 全反射 1.61
【详解】（1）[1]由图（a）可知，玻璃砖的直径为
（2）[2]光束经玻璃砖折射后照在挡板上的区域内，当入射角逐渐增大，折射光线消失的时候，就是光束在玻璃界面处发生了全反射。
（3）[3]当恰好发生全反射时，有
[4]代入数据可得
12【答案】 4.28 4.23 减小空气阻力对实验的影响
【详解】（1）[1]从打点计时器打下点到打下点的过程中，重物减少的重力势能
[2]打点计时器所用的电源是频率为的交流电，相邻计时点的时间间隔为
由于C点为BD的中间时刻，因此打C点的速度为BD段的平均速度
重物增加的动能
（2）[3]实验时应选用密度稍大的重物，这样做能减小误差的主要原因是减小空气阻力对实验的影响。
13【答案】（1）30N；（2）2m/s；（3）1.0m
【详解】（1）小球下摆过程机械能守恒，由机械能守恒定律得
代入数据解得
对小球，由牛顿第二定律得
代入数据解得
（2）小球与A碰撞过程系统动量守恒，以小球的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得
由机械能守恒定律得
代入数据解得
（3）物块A与木板B相互作用过程，系统动量守恒，以A的速度方向为正方向，由动量守恒定律得
代入数据解得
由能量守恒定律得
代入数据解得
14【答案】（1）10V；（2），方向与水平方向成45°角斜向左下；（3）
【详解】（1）AB的水平距离为h = 1m，AB的竖直距离为2h = 2m，从A到B的过程根据动能定理有
解得AB两点之间的电势差
（2）小球从A点以动能10J水平向右抛出，经过一段时间后，到达B点速度竖直向下，为40J，说明水平方向上减速运动，水平方向有
解得
方向水平向左；竖直方向有
解得
方向竖直向下。所以匀强电场的场强
方向与水平方向成45°角斜向左下。
（3）根据题意建立如图所示的坐标系
已知小球第一次经过A点正下方D点时电场刚好相反，可知A到D的运动时间为T，小球在水平方向运动时间具有对称性，即A到B和B到D所用时间相同
小球从A到B，在y轴上有
解得
到达D点时小球沿y轴方向的分速度为
则A到D沿y轴方向的位移为
小球第一次经过y轴的D点后电场反向，沿与x轴方向成45°指向右上方，小球在y轴上受力平衡，以的速度做匀速直线运动。沿x轴方向先匀减速后匀加速，根据运动的对称性可知恰好在2T时刻第二次经过A点正下方的E点，此过程沿y轴的位移为
经过E点后，2T ~ 3T时间内电场再次反向，小球沿y轴以的初速度做匀加速直线运动，3T时刻第三次经过y轴，此时沿y轴的分速度为
2T ~ 3T时间沿y轴的位移为
以此类推，从0时刻开始，每经过一个时间间隔T，小球就经过一次y轴，沿y轴的运动均为匀加速直线运动与匀速直线运动交替运动。3T ~ 4T时间沿y轴的位移为
4T ~ 5T时间沿y轴的位移为
以此类推，可得小球第n次经过y轴的总位移为
令，解得
可知小球在第5次经过y轴后从到达水平面，当时
则小球在第5次经过y轴位置到水平面的距离为
小球在第7次经过y轴之前竖直方向经历了3次匀速直线运动和4次匀加速直线运动，第7次经过y轴时沿y轴的分速度
小球在第7次经过y轴后沿y轴做匀速直线运动，从第7次经过y轴到水平面经历时间为
与对比可得
小球在第7次经过y轴后沿x轴负方向做匀减速直线运动，其位移为
由A到B的过程中，沿水平方向有
解得
小球到达水平面时与A点的水平距离。
15【答案】（1）；（2）
【详解】（1）由题意可知，第一次折射的折射角为
所以折射率为
（2）出射光线1、2的夹角