西交大苏州附中2023—2024学年第一学期阶段测试试卷
高三年级物理学科
一、选择题：共10小题，每小题4分，共40分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 在科学发展史上，很多科学家做出了杰出的贡献，他们在物理学的研究过程中应用了很多科学的思想方法，下列叙述不正确的是( )
A. 法拉第首先提出用电场线描绘抽象的电场，这是一种形象化的研究方法
B. 库仑得出库仑定律并用扭秤实验最早测出了元电荷e数值
C. 用点电荷来代替实际带电体是采用了理想化物理模型的方法
D. 电场强度的表达式和电势差的表达式都是利用比值法得到的定义式
2. 如图所示，两人用“打夯”的方式把松散的地面夯实。开始时绳与竖直方向的夹角均为37°，两人同时拉重为G的重物使其达到最大高度时，绳与竖直方向的夹角均为53°，此时两人停止施力，让重物砸在地面上。已知绳上的张力大小均恒为F，sin37° = 0.6。下列说法正确的是（ ）
A. B. C. D.
3. 卫星在生产生活中发挥着越来越大的作用。现有一颗围绕地球做匀速圆周运动的无动力卫星，能在每天的固定时刻在北京市某个固定地点的正上方对该点进行拍照，忽略其他天体对该卫星的作用力，下列说法正确的是（ ）
A. 该卫星一定是地球同步卫星
B. 该卫星的轨道平面可以不过地心
C. 地球自转的周期一定是该卫星运行周期的整数倍
D. 该卫星的线速度可能大于第一宇宙速度
4. 如图所示，两根完全相同的四分之一圆弧绝缘棒分别放置在第一、二象限，其端点在两坐标轴上。两棒带等量同种电荷且电荷均匀分布，此时O点电场强度大小为E。撤去其中一棒后，O点的电场强度大小变为（ ）
A. B. C. E D.
5. 某空间存在匀强磁场和匀强电场．一个带电粒子(不计重力)以一定初速度射入该空间后，做匀速直线运动；若仅撤除电场，则该粒子做匀速圆周运动，下列因素与完成上述两类运动无关的是
A. 磁场和电场的方向
B. 磁场和电场的强弱
C. 粒子的电性和电量
D. 粒子入射时的速度
6. 足够长水平传送带始终以恒定速度匀速运动，某时刻一个质量为的小物块由静止放到传送带上，在小物块与传送带间发生相对运动的过程中，滑动摩擦力对小物块做的功为，小物块与传送带因摩擦产生的热量为，则下列的判断中正确的是（ ）
A B.
C. D.
7. 如图所示，质量为1kg的长木板B放在水平地面上，质量为2kg的物块A放在木板B的左端。物块A与木板B间的动摩擦因数为0.7，木板B与地面间的动摩擦因数为0.2。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为。现对A施加一水平拉力，则物块速度、木板速度随时间变化的图像可能是（ ）
A. B.
C D.
8. 如图所示，一段绝缘圆弧形细玻璃筒固定在竖直平面内，圆心为，玻璃管对应的圆心角为，其中水平。整个空间存在匀强电场（图中未画出）和垂直纸面向里的匀强磁场。一带电小球质量为，带电荷量的绝对值为，直径比管的内径略小。小球从端静止放入管中，从端离开后刚好做匀速直线运动。不计一切摩擦阻力，重力加速度，，则电场强度的大小可能为（ ）
A. B. C. D.
9. 如图所示，倾角为、静置在水平地面上的斜面体顶端有一光滑的定滑轮，斜面上的物块A通过细线绕过定滑轮与物块B相连，此时物块A恰要沿斜面滑动，现在物块B上施加水平向右的力使物块B缓慢升高（图中未画出），当物块B与滑轮间的细线与竖直方向的夹角时，物块A也恰要沿斜面滑动，已知物块B的质量为，重力加速度为，整个过程斜面体始终静止，则（ ）
A. 外力的最大值为
B. 物块A质量为
C. 物块A和斜面间的最大静摩擦力为
D. 地面和斜面体间的摩擦力一直减小
10. “战绳”是一种近年流行的健身器材，健身者把两根相同绳子的一端固定在一点，用双手分别握住绳子的另一端，上下抖动绳子使绳子振动起来（图甲）。以手的平衡位置为坐标原点，图乙是健身者右手在抖动绳子过程中某时刻的波形，若右手抖动的频率是0.5Hz，下列说法正确的是（ ）
A. 该时刻P点的位移为
B. 再经过0. 25s，P点到达平衡位置
C. 该时刻Q点的振动方向沿y轴负方向
D. 从该时刻开始计时，质点Q的振动方程为
二、非选择题：共5题，共60分，其中第12~15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，答案中必须明确写出数值和单位。
11. 某同学想探究拉力对圆盘转动的影响。实验装置如图所示，圆盘质量分布均匀，半径，可绕固定水平轴转动。细线一端系在圆盘边缘，在盘边绕几圈后，另一端连接质量为的钩码。一侧固定有竖直的刻度尺。松手后钩码加速下降，利用手机拍摄钩码的运动过程，通过解析视频图像，测出加速度a。已知当地重力加速度。某次测量获得的5个钩码的位置坐标如下表所示（相邻时刻的时间间隔均为）请完成以下问题：（所有计算结果均保留2位有效数字）
2.65cm 10.23cm 19.54cm 30.56cm 43.30cm
（1）由表中数据可得钩码的加速度______。
（2）时刻圆盘的角速度______rad/s。
（3）圆盘加速转动时，角速度的增加量与对应时间的比值定义为角加速度（即），则圆盘的角加速度______。
（4）细线对圆盘的拉力大小F＝______N。
（5）为了探究拉力、圆盘质量、圆盘半径与圆盘角加速度的关系，可采用______法进行后续实验。
12. 如图所示的实线是某机械波在时刻的波形图，图中的虚线是该机械波传播0.4s后的波形图，其中P是平衡位置为的质点。
（1）若波向左传播，求波速的最小值；
（2）若波向右传播，且周期，求开始计时后质点P第一次出现在波峰位置的时刻。
13. 如图，将一质量为m=1kg的小球从A点以初速度v0=10m/s水平抛出，小球受到水平向左、大小恒定的风力作用，一段时间后到达B点时的速度大小为v=20m/s、方向竖直向下，重方加速度g取10m/s2，求：
（1）水平风力F的大小；
（2）小球从A运动到B过程中的最小动能。
14. 如图所示，质量为、带有圆弧形槽的物体放在水平地面上，弧形槽的最低点静置一可视为质点、质量为的物块，质量为的橡皮泥以大小为、水平向右的速度与物块发生碰撞，碰撞后二者不分离，此后物块沿弧形槽上滑，已知弧形槽的最低点距离地面的高度为，弧形槽的半径为，弧形槽底端切线水平，忽略一切摩擦和橡皮泥与物块的碰撞时间，重力加速度。。求：
（1）橡皮泥击中物块后瞬间物块对弧形槽的压力大小；
（2）物块沿弧形槽上滑的最大高度；
（3）物块落地瞬间到物体最左端的距离。
15. 如图所示，在平面直角坐标系的第一象限分布有匀强电场，方向沿轴正方向，第四象限内PQ右侧有与轴正方向成角斜向下的匀强电场，电场强度大小与第一象限内电场的电场强度大小相等，第二、三象限分布有垂直平面向里的匀强磁场。一质量为、带电荷量为的粒子从A点以速度沿轴正方向射入电场，经过轴上的点进入轴下方的电场，运动一段时间后从轴上的点离开电场进入磁场，并恰好回到A点。已知A点坐标为，点坐标为，第四象限内的电场与PQ垂直，不计粒子重力。求：
（1）电场强度E的大小与磁感应强度的大小；
（2）从粒子由A点进入电场到第一次回到A点所用的时间。西交大苏州附中2023—2024学年第一学期阶段测试试卷
高三年级物理学科
一、选择题：共10小题，每小题4分，共40分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 在科学发展史上，很多科学家做出了杰出的贡献，他们在物理学的研究过程中应用了很多科学的思想方法，下列叙述不正确的是( )
A. 法拉第首先提出用电场线描绘抽象的电场，这是一种形象化的研究方法
B. 库仑得出库仑定律并用扭秤实验最早测出了元电荷e的数值
C. 用点电荷来代替实际带电体是采用了理想化物理模型的方法
D. 电场强度的表达式和电势差的表达式都是利用比值法得到的定义式
【答案】B
【解析】
【详解】A．法拉第首先提出用电场线描绘抽象的电场，这是一种形象化的研究方法，故A正确；
B．库仑用扭秤实验得出库仑定律，密立根最早测出了元电荷e的数值，故B错误；
C．用点电荷来代替实际带电体是采用了理想化物理模型的方法，故C正确；
D．电场强度的表达式和电势差的表达式都是利用比值法得到的定义式，故D正确；
本题选择不正确的，故选B。
2. 如图所示，两人用“打夯”的方式把松散的地面夯实。开始时绳与竖直方向的夹角均为37°，两人同时拉重为G的重物使其达到最大高度时，绳与竖直方向的夹角均为53°，此时两人停止施力，让重物砸在地面上。已知绳上的张力大小均恒为F，sin37° = 0.6。下列说法正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】由题意可知，重物上升过程中，先做加速运动，后做减速运动，重物刚开始运动时，所受合外力竖直向上，则在竖直方向上有
即
重物在最高处时，所受合外力竖直向下有
解得
故选C。
3. 卫星在生产生活中发挥着越来越大的作用。现有一颗围绕地球做匀速圆周运动的无动力卫星，能在每天的固定时刻在北京市某个固定地点的正上方对该点进行拍照，忽略其他天体对该卫星的作用力，下列说法正确的是（ ）
A. 该卫星一定是地球同步卫星
B. 该卫星的轨道平面可以不过地心
C. 地球自转的周期一定是该卫星运行周期的整数倍
D. 该卫星的线速度可能大于第一宇宙速度
【答案】C
【解析】
【详解】A．地球同步卫星在赤道所在平面上，不能在每天的固定时刻在正上方对北京市的某个地点进行拍照，故该卫星一定不是地球同步卫星，故A错误；
B．由于卫星围绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，可知卫星的轨道平面必须过地球球心，故B错误；
C．由于该卫星能在每天的同一时刻在北京市某个固定点的正上方进行拍照，则两次拍照的时间间隔必须满足
故地球自转的周期一定是该卫星运行周期的整数倍，故C正确；
D．第一宇宙速度是最大环绕速度，故该卫星的线速度不可能大于第一宇宙速度，故D错误。
故选C。
4. 如图所示，两根完全相同的四分之一圆弧绝缘棒分别放置在第一、二象限，其端点在两坐标轴上。两棒带等量同种电荷且电荷均匀分布，此时O点电场强度大小为E。撤去其中一棒后，O点的电场强度大小变为（ ）
A. B. C. E D.
【答案】B
【解析】
【详解】设两棒均带正电，由点电荷场强特点及场强叠加规律可知，左侧圆弧产生的场强方向斜向右下方，与方向夹角为，右侧圆弧产生的场强方向斜向左下方，与方向夹角为，它们大小均为E1，可得
解得
撤去其中一棒后，O点的电场强度大小变为。
故选B。
5. 某空间存在匀强磁场和匀强电场．一个带电粒子(不计重力)以一定初速度射入该空间后，做匀速直线运动；若仅撤除电场，则该粒子做匀速圆周运动，下列因素与完成上述两类运动无关的是
A. 磁场和电场方向
B. 磁场和电场的强弱
C. 粒子的电性和电量
D. 粒子入射时的速度
【答案】C
【解析】
【详解】由题可知，当带电粒子在复合场内做匀速直线运动，即，则，若仅撤除电场，粒子仅在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，说明要满足题意需要对磁场与电场的方向以及强弱程度都要有要求，例如：电场方向向下，磁场方向垂直纸面向里等，但是对电性和电量无要求，故选项C正确，ABD错误．
点睛：本题考查了带电粒子在复合场中的运动，实际上是考查了速度选择器的相关知识，注意当粒子的速度与磁场不平行时，才会受到洛伦兹力的作用，所以对电场和磁场的方向有要求的．
6. 足够长的水平传送带始终以恒定速度匀速运动，某时刻一个质量为的小物块由静止放到传送带上，在小物块与传送带间发生相对运动的过程中，滑动摩擦力对小物块做的功为，小物块与传送带因摩擦产生的热量为，则下列的判断中正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】CD．对小物块进行分析可知，小物块先在滑动摩擦力作用下做匀加速直线运动，速度增大至与传送带相等时，与传送带保持相对静止做匀速直线运动，此后，小物块没有受到摩擦力作用，对小物块进行受力分析，根据动能定理可知，滑动摩擦力对小物块做的功为
故CD错误；
AB．令小物块加速到与传送带速度相等历时为，则此过程的相对位移为
则小物块与传送带因摩擦产生的热量为
根据上述有
解得
故A正确，B错误。
故选A。
7. 如图所示，质量为1kg的长木板B放在水平地面上，质量为2kg的物块A放在木板B的左端。物块A与木板B间的动摩擦因数为0.7，木板B与地面间的动摩擦因数为0.2。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为。现对A施加一水平拉力，则物块速度、木板速度随时间变化的图像可能是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】B．A、B之间的最大静摩擦力为
B与地面之间的最大静摩擦力为
若A、B保持相对静止，A、B之间的摩擦力达到最大静摩擦力时，令拉力为，对A、B整体分析，根据牛顿第二定律有
对A分析，根据牛顿第二定律有
解得
，
可知，在拉力小于或者等于30N时，A、B始终保持相对静止，加速度小于或者等于。图像的斜率表示加速度，该图像中A、B的加速度均为
可知，该图像符合要求，故B正确；
D．图像斜率表示加速度，该图像中A、B的加速度均为
结合上述可知，该图像不符合要求，A、B不能够保持相对静止，故D错误；
A．结合上述可知，若拉力大小大于30N，A相对于B向右运动，B向右做匀加速直线运动，加速度为，由于图像的斜率表示加速度，该图像中，表明A、B发生了相对运动，B的加速度为
可知，该图像不符合要求，故A错误；
C．由于图像的斜率表示加速度，该图像中，表明A、B发生了相对运动，B的加速度为
结合上述可知，该图像不符合要求，故C错误。
故选B。
8. 如图所示，一段绝缘圆弧形细玻璃筒固定在竖直平面内，圆心为，玻璃管对应的圆心角为，其中水平。整个空间存在匀强电场（图中未画出）和垂直纸面向里的匀强磁场。一带电小球质量为，带电荷量的绝对值为，直径比管的内径略小。小球从端静止放入管中，从端离开后刚好做匀速直线运动。不计一切摩擦阻力，重力加速度，，则电场强度的大小可能为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】由题意可知，小球到达N点时受重力、电场力和洛伦兹力三力平衡，若粒子带正电，则洛伦兹力方向沿NO方向，此时电场力的最小值为
解得
若粒子带负电，则受洛伦兹力沿ON方向，此时f与mg夹角为37°，则电场力等于f与mg的合力，此时
Eq>mg
则
E>0.5N/C
由上述分析可知，选项C正确，ABD错误。
故选C。
9. 如图所示，倾角为、静置在水平地面上的斜面体顶端有一光滑的定滑轮，斜面上的物块A通过细线绕过定滑轮与物块B相连，此时物块A恰要沿斜面滑动，现在物块B上施加水平向右的力使物块B缓慢升高（图中未画出），当物块B与滑轮间的细线与竖直方向的夹角时，物块A也恰要沿斜面滑动，已知物块B的质量为，重力加速度为，整个过程斜面体始终静止，则（ ）
A. 外力的最大值为
B. 物块A的质量为
C. 物块A和斜面间的最大静摩擦力为
D. 地面和斜面体间的摩擦力一直减小
【答案】C
【解析】
【详解】A．当物块B与滑轮间的细线与竖直方向的夹角时，外力具有最大值，以B为对象，根据受力平衡可得
可得外力的最大值为
故A错误；
BC．设A的质量为，由题意可知，对B施加外力前，物块A恰要沿斜面下滑，则有
当物块B与滑轮间的细线与竖直方向的夹角时，此时绳子拉力为
物块A恰要沿斜面上滑，则有
联立解得
，
故B错误，C正确；
D．以A、B和斜面为整体，根据受力平衡可得
由于水平外力逐渐增大，则地面和斜面体间的摩擦力一直增大，故D错误。
故选C。
10. “战绳”是一种近年流行的健身器材，健身者把两根相同绳子的一端固定在一点，用双手分别握住绳子的另一端，上下抖动绳子使绳子振动起来（图甲）。以手的平衡位置为坐标原点，图乙是健身者右手在抖动绳子过程中某时刻的波形，若右手抖动的频率是0.5Hz，下列说法正确的是（ ）
A. 该时刻P点的位移为
B. 再经过0. 25s，P点到达平衡位置
C. 该时刻Q点的振动方向沿y轴负方向
D. 从该时刻开始计时，质点Q的振动方程为
【答案】B
【解析】
【详解】ABC．由题可知，振幅，频率，由图可知波的波长为，波向右传播，该时刻P点得振动方向沿y轴负方向，Q点的振动方向沿y轴正方向，故从该时刻开始计时P点的振动方程为
故时P点的位移为
当时P点的位移为
P点到达平衡位置，AC错误，B正确；
D．从该时刻开始计时，质点从平衡位置向上振动，故质点Q的振动方程为
D错误。
故选B。
二、非选择题：共5题，共60分，其中第12~15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，答案中必须明确写出数值和单位。
11. 某同学想探究拉力对圆盘转动的影响。实验装置如图所示，圆盘质量分布均匀，半径，可绕固定水平轴转动。细线一端系在圆盘边缘，在盘边绕几圈后，另一端连接质量为的钩码。一侧固定有竖直的刻度尺。松手后钩码加速下降，利用手机拍摄钩码的运动过程，通过解析视频图像，测出加速度a。已知当地重力加速度。某次测量获得的5个钩码的位置坐标如下表所示（相邻时刻的时间间隔均为）请完成以下问题：（所有计算结果均保留2位有效数字）
2.65cm 10.23cm 19.54cm 30.56cm 43.30cm
（1）由表中数据可得钩码的加速度______。
（2）时刻圆盘的角速度______rad/s。
（3）圆盘加速转动时，角速度的增加量与对应时间的比值定义为角加速度（即），则圆盘的角加速度______。
（4）细线对圆盘的拉力大小F＝______N。
（5）为了探究拉力、圆盘质量、圆盘半径与圆盘角加速度的关系，可采用______法进行后续实验。
【答案】 ①. 1.7 ②. 10 ③. 17 ④. 0.81 ⑤. 控制变量
【解析】
【详解】（1）[1]根据逐差法，可得钩码的加速度
（2）[2]圆盘边缘的线速度等于钩码的速度
由
得
（3）[3]根据比值定义可得
（4）[4]对钩码，由牛顿第二定律有
得
（5）[5]探究多个量之间的关系，一般用控制变量法。比如在圆盘质量、圆盘半径一定时，改变钩码质量，探究拉力与角加速度的关系。
12. 如图所示的实线是某机械波在时刻的波形图，图中的虚线是该机械波传播0.4s后的波形图，其中P是平衡位置为的质点。
（1）若波向左传播，求波速的最小值；
（2）若波向右传播，且周期，求开始计时后质点P第一次出现在波峰位置的时刻。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）由波形图可知该波的波长为
当波向左传播时，0～0.4s的时间内，波向左传播的距离为
波速为
整理得
当时，波速最小
（2）当波向右传播时，结合波形图可知
又T＞0.4s，当时
波速大小为
时，P点距左侧的第一个波峰的水平距离为
开始计时后P点第一次出现在波峰的时间为
解得
13. 如图，将一质量为m=1kg的小球从A点以初速度v0=10m/s水平抛出，小球受到水平向左、大小恒定的风力作用，一段时间后到达B点时的速度大小为v=20m/s、方向竖直向下，重方加速度g取10m/s2，求：
（1）水平风力F的大小；
（2）小球从A运动到B过程中的最小动能。
【答案】（1）5N；（2）40J
【解析】
【详解】（1）设小球由A运动到B所用的时间为t，小球在竖直方向上做自由落体运动，有
设小球在水平方向的加速度大小为a，则有
由牛顿第二定律可得水平风力大小为
解得
（2）当重力点水平风力合力与小球速度方向垂直时，小球的动能最小，如图所示。
设小球从A点运动到动能最小处所用时间为，动能最小时速度大小为，合力与重力之间的夹角为θ，则有
水平方向有
竖直方向有
小球的最小动能为
联立解得
14. 如图所示，质量为、带有圆弧形槽的物体放在水平地面上，弧形槽的最低点静置一可视为质点、质量为的物块，质量为的橡皮泥以大小为、水平向右的速度与物块发生碰撞，碰撞后二者不分离，此后物块沿弧形槽上滑，已知弧形槽的最低点距离地面的高度为，弧形槽的半径为，弧形槽底端切线水平，忽略一切摩擦和橡皮泥与物块的碰撞时间，重力加速度。。求：
（1）橡皮泥击中物块后瞬间物块对弧形槽压力大小；
（2）物块沿弧形槽上滑的最大高度；
（3）物块落地瞬间到物体最左端的距离。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）橡皮泥击中物块过程，根据动量守恒可得
解得橡皮泥击中物块后瞬间速度大小为
根据牛顿第二定律可得
解得
根据牛顿第三定律可知，橡皮泥击中物块后瞬间物块对弧形槽的压力大小为。
（2）物块沿弧形槽上滑的最大高度时，物块与弧形槽具有相同的水平速度，根据系统水平方向动量守恒可得
解得
根据系统机械能守恒可得
解得物块沿弧形槽上滑的最大高度为
（3）设物块回到弧形槽底端时，物块和弧形槽的速度分别为、，根据系统水平方向动量守恒可得
根据系统机械能守恒可得
联立解得
，
物块离开弧形槽后做平抛运动，竖直方向有
解得
则物块落地瞬间到物体最左端距离为
15. 如图所示，在平面直角坐标系的第一象限分布有匀强电场，方向沿轴正方向，第四象限内PQ右侧有与轴正方向成角斜向下的匀强电场，电场强度大小与第一象限内电场的电场强度大小相等，第二、三象限分布有垂直平面向里的匀强磁场。一质量为、带电荷量为的粒子从A点以速度沿轴正方向射入电场，经过轴上的点进入轴下方的电场，运动一段时间后从轴上的点离开电场进入磁场，并恰好回到A点。已知A点坐标为，点坐标为，第四象限内的电场与PQ垂直，不计粒子重力。求：
（1）电场强度E的大小与磁感应强度的大小；
（2）从粒子由A点进入电场到第一次回到A点所用的时间。
【答案】（1）；；（2）
【解析】
【详解】（1）设粒子在第一象限的加速度大小为、运动时间为，到达点时的速度大小为，有
联立解得
设与轴正方向的夹角为，如图所示
由
可得
又第四象限内电场方向与轴正方向成角斜向下，且与PQ垂直，则与电场方向成角
粒子在第四象限中的加速度大小仍为，设粒子沿电场方向速度减为0所用的时间为，有
沿PQ方向有
联立解得
可得粒子恰好垂直轴从点进入磁场
粒子运动轨迹如图所示，设粒子在磁场中运动的轨迹半径为，有
联立解得
（2）设粒子在磁场中运动时间为，粒子做圆周运动的周期为，则
粒子从A点进入电场到第一次回到A点所用时间
联立解得
