湖北省武汉市武昌区2023-2024学年届高三上学期元月期末调考物理试卷（PDF版含答案）

武昌区 2024 届高三年级上学期期末质量检测
物理
本试卷共 8 页，15 题，全卷满分 100 分，考试用时 75 分钟。
★祝考试顺利★
注意事项：
1.答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题
卡上的指定位置。
2.选择题的作答：每小题选出答案后，用 2B 铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试
卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答
题卡上的非答题区域均无效。
4.考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。
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.用如图所示电路研究光电效应现象，A、K 两个电极密封在真空玻璃管中。先后用频率为v 、v2 的入射光照1
射 K 极，电压表测出遏止电压分别为U 和c1 U ，下列说法正确的是（） c2
A.光电子在 K、A 间加速运动
e Uc1 Uc2
B.普朗克常量h
v1 v2
C.增大入射光的光强，K 极金属的逸出功也增大
D.当微安表示数最大时，电压表示数即为遏止电压
2.某高速飞行器正在做直线飞行，雷达探测其 6 秒时间内的位置并通过数据拟合出飞行器的位置 x（单位：米）
2
与时间 t（单位：秒）关系的表达式为 x 39t 468t 428 0 t 6s ，下列说法正确的是（）
A.飞行器先减速后加速运动 B.飞行器的加速度大小为39m / s2
C. t 0时刻，飞行器的速度大小为468m / s D.飞行器在第 1s 时间内的位移大小为 79m
3.某位同学在媒体上看到一篇报道称：“地球恰好运行到火星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线，此现象
被称为‘火星冲日’，平均 780 天才会出现一次。2022 年 12 月 8 日这次‘冲日’，火星和地球间距约为 8250
万千米。”他根据所学高中物理规律，设火星和地球在同一平面内沿同一方向绕太阳做匀速圆周运动，如图所
示，已知地球的公转周期为 365 天，引力常量G 6.67 10 11N m2 / kg2 。由以上信息，他可以估算出下列
哪个物理量（）
A.火星的半径 B.火星的质量
C.火星表面的重力加速度 D.火星绕太阳运动的公转周期
4.如图所示，A、B 是点电荷电场中同一条电场线上的两点，电荷量q1 1 10
9 C的试探电荷从无穷远运动到
A 点，静电力做的功为 94 10 8 J ；电荷量q2 2 10 C的试探电荷从 A 点匀速运动到 B 点，电势能增加了
2 10 8 J 。下列说法正确的是（）
A.场源电荷是正电荷 B.A、B 间的电势差UAB 10V
C.A 和 B 的中点的电势 45V D.从 A 到 B，电场对q2 做功的功率减小
5.如图所示为气压式升降椅和简易结构切面图，在气缸和气缸杆之间封闭一定质量的理想气体，气缸密封性和
导热性良好，忽略一切摩擦。设无人坐椅时，气缸内气体的初始状态为 A；有人慢慢地坐到座椅上后，双脚离
地，椅面下降，气缸内气体稳定后的状态为 B；空调开启，室内温度下降至某值并保持恒温，气缸内气体稳定
后的状态为 C；最后此人离开座椅，气缸内气体稳定后的状态为 D。关于气缸内气体的描述，下列说法正确的
是（）
A.状态 A 到 B，外界对气体做功，气体内能一直增大
B.状态 B 到 C，气体分子热运动的平均动能保持不变
C.状态 C 到 D，气体对外界做功，气体从外吸收热量
D.状态 A 与状态 D 的气体分子热运动的平均动能相等
6.如图所示水平面上，固定的装置是由半径为 R 的绝缘圆环和沿半径方向的绝缘细杆组成，空间中的匀强电场
平行于细杆向左。圆环上套有一带正电小球 A，细杆上套有一带正电小球 B。初始时 A 静止在离 P 点较近处，
A、B 间距为 R，现用外力使 B 缓慢向 P 点移动，则 A 沿圆环缓慢右移。在这过程中，若两小球所带电量不改
变且不计一切摩擦，则下列说法中正确的是（）
A.圆环对 A 的弹力一直减小 B.A、B 间的库仑力先增大后减小
C.B 对 A 的库仑力可能大于圆环对 A 的弹力 D.B 对 A 的库仑力小于匀强电场对 A 的作用力
7.如图所示，一平面简谐横波在 t 0和 t 1s时刻的波形曲线分别为图中实线和虚线。介质中平衡位置在坐标
原点的质点 P 在图示的两个时刻的位移都为 y 1cm。已知该波的周期1s T 3s，质点 P 的位移时间关系
可表示为（）
4 5 4
A. y 2sin t cm B. y 2sin t cm
3 6 3 6
2 5 2
C. y 2sin t cm D. y 2sin t cm
3 6 3 6
8.如图所示是一个磁悬浮花盆和它的原理图，上方的花盆内有一个强永磁体，底座内有一个线圈，给线圈通电
后，花盆就可以悬浮起来。下列说法正确的是（）
A.线圈中通的是交流电
B.图乙中接线柱 a 接的是电源负极
C.若仅增大线圈中的电流，花盆悬浮得更高
D.若仅增加线圈的匝数，再次悬浮稳定后的花盆受到的磁力增大
9.某景区有一喷泉，水柱从横截面积为 S 的喷口以恒定速度竖直向上持续喷出，水柱最大高度为 H。工作人员
将一质量为 M 的玩具放在水柱中某高度处，玩具恰好可以稳定悬停在空中。已知水的密度为 ，水柱冲击玩
具底部后，在竖直方向的速度变为零，在水平方向朝四周均匀散开，重力加速度大小为 g，忽略空气阻力，下
列说法正确的是（）
Mg
A.喷口处喷出的水的速度v
S
B.喷口单位时间内喷出的水的质量为m S 2gH
g
C.单位时间内与玩具作用的水的质量为m M
2H
M 2
D.悬停在空中的玩具底面相对于喷口的高度为h H
4H 2S 2
10.如图所示，空间中有一圆心为 O 的半圆，P、P1 、P2 为圆周上的三点，且 POP1 90 、 POP2 120 。
一带电粒子从P 点沿PO方向以一定速度v0 射入，若空间中只有磁感应强度大小为B 且垂直纸面的匀强磁场，
粒子经时间 t1恰好以动能E 到达 Pk1 1 点，这段过程洛伦兹力的冲量大小为 I1；若空间中只有电场强度大小为E
且平行于OP1 方向的匀强电场，粒子经时间 t2 恰好以动能E Pk2到达 2 点，这段过程电场力的冲量大小为 I2 。
不计粒子的重力，下列说法正确的是（）
A. t1 : t2 : 3 B. B : E 3 3 : 4 C. Ek1 : Ek2 3: 7 D. I1 : I2 6 : 2
二、非选择题：本题共 5 小题，共 60 分。
11.（7 分）
实验小组的同学用以下器材验证平抛运动过程中机械能守恒：二维运动传感器、平抛轨道、计算机、数据线、
铁架台、重锤线。
如图甲所示，二维运动传感器是由小球和接收器组成。接收器每隔 0.02s 采集一次小球发射出的定位信号，并
将数据发送给计算机进行处理。
（1）调节平抛轨道，使轨道末端____________；
（2）将小球从轨道的某高度处由静止释放。计算机接收到的数据如下表所示，并根据数据自动绘出了小球运
动的点迹如图乙所示。
点迹 A B C D E F G
x（cm） 6.60 9.00 11.40 13.80 16.20 18.60 21.00
y（cm） 0.67 1.89 3.50 5.50 7.89 10.67 13.84
（3）分析实验数据可知，小球水平方向的分运动是__________运动，选取图中 B 点到 F 点为研究过程，小球
运动到这两点时竖直方向分速度的大小分别为 vBy 和 vFy ，其中 vBy ______ m / s （结果保留 2 位有效数字），
将数据带入等式__________________（用vBy 、vFy 、B 和 F 间高度差 y 、重力加速度 g 表示）。在误差允许
范围内等式成立，即可验证平抛运动过程中机械能守恒。
12.（10 分）
某实验小组为测量一款旧移动电源的电动势和内阻，准备了以下实验：
（1）查看移动电源的铭牌，如图甲所示，若持续输出 2A 的电流，该移动电源最多供电时长为_____h。
（2）实验室有以下器材：
待测移动电源（内阻小于 1.0Ω）；
电流表 A：量程 0.6A，内阻约为 0.3Ω
电压表 V：量程 3.0V，内阻为 3000Ω
定值电阻 R1 9
定值电阻R2 3000
滑动变阻器、开关、导线若干
同学们用以上器材设计了四种测量电路如下，其中最合理的测量电路是________
（3）用最合理的测量电路进行实验，调节滑动变阻器的阻值，并记录不同阻值时电压表示数 U 和电流表示数
I，做出U I 图线如图乙所示，则该移动电源的电动势为E ______V，内阻为 r ______ 。（结果保留 2
位有效数字）
（4）同学们在实验过程中发现，用不同最大阻值的滑动变阻器调节效果不同。因此分别接入最大阻值为 10Ω、
50Ω、500Ω的滑动变阻器到上述实验的电路中进行实验，之后以滑动变阻器接入电路中的有效长度 l 与总长度
L 的比值为横轴，以电压表示数 U 为纵轴，做出如图丙所示的三条图线，对应最大阻值为 10Ω的滑动变阻器
的图线是________（选填 A、B、C）
13.（10 分）
水平放置的不透明水槽里盛有 12cm 深的透明液体。一束激光以一定角度从 P 点斜射入液体中，如图所示在水
槽 A、B、C 三个位置可观察到光斑。测量出OA 15cm，OB 16.5cm，OC 30cm，求该液体的折射率。
14.（15 分）
如图所示，半圆槽左端 A 与一块竖直挡板平滑无缝拼接并固定，总质量M 2kg，在水平拉力F 的作用下沿
光滑水平面向右匀加速直线运动，这时一个可看作质点的滑块恰好能静止在挡板右侧面的 B 点。滑块的质量
m 1kg ，与挡板间的动摩擦因数 0.25，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度 g 取10m / s2 。
（1）求水平拉力 F 的大小。
（2）若换用较小的水平拉力使半圆槽从静止开始向右匀加速运动，同时滑块从 B 点开始沿挡板无初速下滑，
经时间 t 0.25s 恰好滑至 A 点进入半圆槽内，这时撤去拉力，滑块继续下滑至最低点 C。已知 A、B 间距
h 0.125m，半圆槽的内壁光滑，切面半径R 0.25m，求滑块滑到 C 点时的速度大小。
15.（18 分）
如图所示，一足够长的倾角为 的光滑斜面固定在水平地面上，斜面中段有一垂直于斜面方向的匀强磁场区域，
磁感应强度大小B 1T ，磁场边界（图中虚线）与斜面底边平行。斜面顶端放有一质量M 0.06kg ，电阻

忽略不计的 型导体框P PQQ，PQ长度为 L 0.6m且与斜面底边平行。一质量m 0.02kg ，电阻
R 3 的金属棒 AB 的两端置于导体框上，与导体框构成矩形回路 ABQP 。初始时，金属棒与导体框同时由
4
静止开始下滑。金属棒进入磁场瞬间，立即做匀速运动，速度大小为v0 m/s，直至离开磁场区域。金属棒
3
离开磁场的瞬间，PQ边正好进入磁场，并匀速运动一段距离后开始加速。已知金属棒与导体框之间始终接触
良好，且与 PQ 边始终不相碰，重力加速度 g 取10m/s2 ，sin 0.6，求：
（1）金属棒与导体框之间的摩擦力。
（2）金属棒和导体框在磁场中匀速运动的时间分别为多少？
武昌区 2024 届高三年级上学期期末质量检测
物理评分标准
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。
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B C D B C D A BC BD ACD
二、非选择题：本题共 5 小题，共 60 分。
11.（7 分）
（1）水平（1 分）；
2 2
（3）匀速直线（2 分），0.71（2 分），vFy vBy 2g y （2 分）
12.（10 分）
（1）5（2 分）；（2）C（2 分）；
（3）4.8（2 分）、0.80（0.70~0.95 均可）（2 分）；（4）C（2 分）
13.（10 分）
作光路图，补全反射光线和折射光线，E 为 A 处法线与液面的交点，Q 为光线从液面出射点，根据反射定律
和几何知识有，
Rt△CDP 和Rt△BDQ互为相似三角形。设PE EQ x
CD BD
则 ①2 分
PD QD
其中CD 30 12 18cm ， BD 16.5 12 4.5cm
PD x 15cm ，QD 15cm x
带入①中解得
x 9cm ②2 分
PD 4 4
所以，在Rt△CDP 中 tan ，即sin ③1 分
CD 3 5
PE 3 3
在RT△AEP中 tan ，即sin ④1 分
AE 4 5
sin
由 n ⑤2 分
sin
4
有 n
3
14.（15 分）
（1）以物块为研究对象，画受力分析图
FN1 ma ①1分

Ff1 mg ②1分
物块恰好静止在挡板上，即所受摩擦力为最大静摩擦力
又 F F ③1 分 f N
以整体为研究对象F (m M )a ④1 分
由①②③④有F 120N 2 分
（2）以物块为研究对象，画受力分析图
设物块沿挡板下滑，竖直方向的加速度为a ay ，水平方向的加速度为 x
FN2 max ⑤1分

mg Ff 2 may ⑥1分
又滑块在竖直方向的运动有
1
h ayt
2
⑦1 分
2
由③⑤⑥⑦有
ax 24m / s
2
2
ay 4m / s
物块滑到 B 点时的速度在水平、竖直方向的分量分别为vx 、 vy ，
vx axt 6m / s ⑧1分
则
vy ayt 1m / s ⑨1分
设物块到达 C 点时，半圆槽的速度为v ，物块的速度为 vC 。撤去F
后，物块从B 点运动到C 点过程中，物M
块和半圆槽构成的系统水平方向动量守恒：
(M m)v Mv mv ⑩1 分 x M C
系统机械能守恒
1 2 1 1 1Mvx m v2x v2y mgR Mv2M mv2C 1 分
2 2 2 2
vM 5m / s vM 7m / s
由⑧⑨⑩ 有 或 （舍）
vC 8m / s vC 4m / s
因物块从 A 点运动到 C 点过程中，物块加速运动，半圆槽减速运动，所以舍去不合理的计算结果
故 vC 8m / s 2 分
15.（18 分）
金属棒在磁场中切割磁场产生感应电动势，由法拉第电磁感应定律可得
E BLv ①1 分
由闭合回路的欧姆定律可得
E
I ②1 分
R
通电导体在磁场中受到的安培力为
F ILB ③1 分
4
金属棒在磁场中以v0 m / s 匀速运动时，受力平衡
3
mg sin Ff F ④1 分
由①②③④有，金属棒受到的安培力F 0.16N
摩擦力Ff 0.04N 2 分
方向沿斜面向下 1 分
（2）设导体框在磁场中匀速运动时速度为v2 ，受到安培力为F1
Mg sin F 1 Ff ⑤1 分
由①②③⑤以及牛顿第三定律有：
8
v1 m / s 2 分
3
设金属棒匀速运动时间为 t1，导体框在这段时间做匀加速运动的加速度为a1
Mg sin F i Ma1 1 分
16 2
解得a1 m / s 1 分
3
v1 v0 1t1 s 1 分
a1 4
1
磁场的长度为d v0t1 m 1 分
3
假设导体框在磁场中一直匀速运动，时间设为 t 2
d 1
t s 1 分 2
v1 8
设金属棒在时间 t 内匀加速运动的加速度为a2 ，末速度为 v2 2
mg sin F ma 1 分 f 2
解得a2 8m / s
2 1 分
7
v2 v0 a2t2 m / s v1 1 分
3
所以导体框在磁场中一直匀速运动的假设成立，