宁夏回族自治区石嘴山市2023-2024学年高三上学期期末考试理综物理试题（含解析）

2023-2024学年第一学期高三年级期末考试
物理试卷
二、选择题：本题共8小题，每小题6分。在每小题给出的四个选项中，第14~18题只有一项符合题目要求，第19~21是有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1．科学家们创造出了许多物理思维方法，如理想实验法、控制变量法、极限思想法、模型法、类比法和比值定义法等等。以下关于所用物理学研究方法的叙述正确的是（　　）
A．根据速度定义式，当非常小时，就可以用表示物体在某时刻的瞬时速度，应用了微元法
B．在探究两个互成角度的力的合成规律时，采用了控制变量的方法
C．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点代替物体的方法，采用了等效替代的思想
D．加速度的定义采用的是比值定义法
2．如图所示，质量为的手机静置在支架斜面上，斜面与水平面的夹角为，手机与接触面的动摩擦因数为，重力加速度大小为。下列说法正确的是（　　）
A．支架对手机的支持力方向垂直斜面向上，大小为
B．支架对手机的摩擦力大小为，方向沿斜面向上
C．若手持支架向上做匀速直线运动且手机与支架间无相对滑动，则手机受到支架的作用力竖直向上，大小为
D．若手持支架向右做匀速直线运动且手机与支架间无相对滑动，则手机受支架的作用力水平向右
3．一无人机在竖直方向上做直线运动的图像如图所示，且时间内图线为直线，以竖直向上为正方向，下列说法正确的是（　　）
A．时间内，无人机受到的合力越来越小
B．时间内，无人机的位移小于
C．时间内无人机的平均速度小于时间内无人机的平均速度
D．时间内，无人机加速度可能等于重力加速度
4．如图所示，实线为一未知电场的一条电场线或等势线，虚线为一带正电粒子在只受电场力作用下的运动轨迹，粒子在A、B两点的电势能分别为,粒子在A、B两点的加速度分别为,则下列说法正确的是（ ）
A．若实线为点电荷电场的一条电场线，则
B．若实线为等量异种电荷形成电场的一条等势线，则
C．若实线为匀强电场的电场线，则
D．若实线为匀强电场的等势线，则
5．如图所示，，两小球由绕过轻质定滑轮的细线相连，放在固定的光滑斜面上，、两小球在竖直方向上通过劲度系数为的轻质弹簧相连，球放在水平地面上。现用手控制住，使细线刚好拉直但无拉力作用，并保证滑轮左侧细线竖直，右侧细线与斜面平行。已知的质量为，、的质量均为，重力加速度为，细线与滑轮之间的摩擦不计，开始时整个系统处于静止状态。释放后，沿斜面下滑至速度最大时恰好要离开地面。下列说法错误的（　　）
A．刚离开地面时，的加速度为零
B．斜面倾角
C．刚释放时，的加速度是
D．获得最大速度为
6．“玉兔号”登月车在月球表面成功登陆，实现了中国人“奔”的伟大梦想，机器人“玉兔号”在月球表面做了一个自由下落实验，测得物体从静止自由下落h高度的时间为t，已知月球半径为R，自转周期为T，引力常量为G，则（　　）
A．月球表面重力加速度为
B．月球的第一宇宙速度为
C．月球同步卫星离月球表面的高度为
D．月球质量为
7．如图所示，电路中开关S闭合，两平行金属板间带电微粒P处于静止状态，当滑动变阻器的滑片向b端移动时，下列说法正确的是（　　）
A．微粒P将向上运动
B．电流表读数增大
C．上消耗的电功率增大
D．电源的效率减小
8．如图所示，和为水平、平行放置的两光滑金属导轨，两导轨相距，导体棒质量为，垂直放在导轨上，导体棒的中点用承受力足够大的轻绳经光滑定滑轮与放在水平面上的物体相连，细绳一部分与导轨共面且平行，另一部分与导轨所在平面垂直，磁场的磁感应强度与时间的关系为，方向竖直向下。现给导体棒通入的恒定电流，使导体棒最终向左运动，重力加速度大小为。下列描述符合事实的是（　　）
A．棒上通入的电流方向为从b向a
B．在第末物体m恰好离开地面
C．第末棒的加速度为
D．棒运动过程中安培力做的功等于系统动能的增加量
三、非选择题：
（一）必考题
9．某同学利用如图（a）所示装置探究加速度、力和质量的关系，一端带有滑轮的长木板水平放置，力传感器固定在墙上，小车上固定一滑轮，细绳跨过滑轮连接力传感器和沙桶，且细绳平行木板。
（1）实验时，下列操作必要且正确的是 。
A．实验需要用天平测出沙和沙桶的质量
B．每次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力
C．沙和沙桶的总质量要远小于小车的质量
D．实验时，先接通打点计时器的电源，再释放小车
（2）利用打点频率为的打点计时器，得到的一条纸带如图（b）所示（相邻计数点间还有四个点未画出）。由图（b）中的数据可计算，点的瞬时速度是 ，小车运动的加速度大小是 。（结果均保留3位有效数字）
10．为了描绘小灯泡的伏安特性曲线，提供以下实验器材：
待测小灯泡L（额定电压，额定电流）
电压表（量程，内阻约）
电压表（量程，内阻约）
电流表（量程，内阻约）
滑动变阻器（阻值）
直流电源（电动势4V，内阻不计）开关及导线若干
（1）为减小实验误差，实验中电压表应选择 （选填“”或“”）；
（2）请将图甲方框中的实验电路图补充完整 ，闭合开关前滑动变阻器触头的位置应置于 （选填“a端”或“b端”）
（3）图乙为某同学在所有操作均正确的基础上，所描绘的该小灯泡的伏安特性曲线。由图可知，小灯泡的电阻随电压增大而 （选填“增大”或“减小”）；
（4）现将该小灯泡与另一电源（电动势为，内阻为）连接成如图丙所示的电路，则小灯泡的实际功率为 （结果保留两位有效数字）。
11．在如图所示的直角坐标系中，第一象限内有沿轴正方向的匀强电场，第四象限内有垂直于纸面向里的匀强磁场。一质量为、电荷量为的带负电粒子从轴上的点以大小为的速度沿轴正方向射入电场，并从轴上的点进入磁场区域，粒子经磁场偏转后垂直于轴方向进入第三象限。不计粒子自身的重力。求：
（1）电场强度的大小E；
（2）粒子到达点时的速度的大小与方向；
（3）磁感应强度的大小。
12．如图所示，一个固定在竖直平面内的光滑四分之一圆弧轨道半径，下端恰好与平台平滑对接，在光滑的水平面上有一个静止的、足够长的木板，木板的右端紧靠侧壁竖直的平台，平台的上表面光滑并与木板上表面等高，小滑块、可视为质点。已知木板的质量，小滑块的质量，小滑块的质量，小滑块、与木板间的动摩擦因数均为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小。现将小滑块由圆弧轨道的顶端无初速度释放，、碰撞时间极短。
（1）若初始时小滑块静止在木板右端，、碰后粘在一起运动，求最终木板的速度；
（2）若初始时小滑块静止在木板右端，、间发生弹性碰撞，求再次滑到圆弧轨道底端时圆弧轨道对的支持力的大小；
（3）若初始时木板固定，到木板右端有一段距离，、间发生弹性碰撞，最终静止于木板右端，求初始时到木板右端的距离。

（二）选考题：
[物理——选修3-3]
13．下列说法正确的是（　　）
A．用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，说明此时分子间只存在引力而不存在斥力
B．在天宫空间站的梦天实验舱中，虽然处于完全失重状态，但扩散现象还可以发生
C．花粉颗粒悬浮在液体中做布朗运动的激烈程度与花粉颗粒大小有关，颗粒越大，布朗运动越激烈
D．随着两分子间距离的增大，可能出现分子势能增大而分子间的作用力减小的过程
E．自然界发生的宏观热运动的过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的
14．如图所示，汽缸的横截面积为S，活塞质量为m，当活塞上放质量为m的重物时处于静止状态，此时活塞下表面距缸底为h。设外部大气压强为，活塞与缸壁之间无摩擦，重力加速度为g。
（1）求汽缸中气体的压强；
（2）若让汽缸向上做的匀加速直线运动，整个过程温度不变，求活塞移动的距离。
[物理——选修3-4]
15．下列关于机械振动和机械波的有关说法不正确的是（ ）
A．单摆的摆球经过平衡位置时加速度一定为零
B．受迫振动的频率等于驱动力的频率
C．两列波发生干涉时，振动加强点的位移一定大于振动减弱点的位移
D．机械波在传播时，质点在一个周期内沿波的传播方向移动一个波长
E．简谐运动是物体跟位移大小成正比并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动
16．透明半圆柱光学元件的横截面如图所示，该截面圆心为O、半径为R，光源S在过O点的虚线上，且与O点的距离为。光源S发出光线a、b，光线a的入射方向指向O，光线b的入射点为P点，P点与光线a的距离为，最终光线a、b从元件中平行射出。已知光在真空中的速度为c。求：
（1）元件的折射率n；
（2）光线b在元件中传播的时间t。
试卷第8页，共8页
1．D
【详解】A．根据速度定义式，当非常小时，就可以用表示物体在某时刻的瞬时速度，应用了极限法，故A错误；
B．在探究两个互成角度的力的合成规律时，利用合力的效果与分力的效果一样，采用了等效替代的方法，故B错误；
C．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点代替物体的方法，采用了理想模型的思想，故C错误；
D．比值定义的基本特点是被定义的物理量与分子与分母上物理量无关，在数值上等于二者的比值而已，加速度的定义式为采用的是比值定义法，故D正确。
故选D。
2．C
【详解】AB．手机静置于支架斜面上，手机受竖直向下的重力、垂直于斜面向上的支持力和沿斜面向上的摩擦力，根据平衡条件有
支架对手机的支持力等于重力垂直斜面方向的分力即
故AB错误；
C．若手持支架向上做匀速直线运动且手机与支架间无相对滑动，手机处于平衡状态，支架对手机的作用力与手机的重力平衡，则手机受到支架的力竖直向上，大小为，故C正确；
D．手持支架向右做匀速直线运动且手机与支架间无相对滑动时，手机处于平衡状态，支架对手机的作用力与手机的重力平衡，则手机受支架的作用力竖直向上，故D错误。
故选C。
3．D
【详解】A．图像斜率等于加速度，时间内，斜率增大，则加速度增大，无人机受到的合力越来越大。故A错误；
B．图像面积等于位移，时间内，图像面积大于，则无人机的位移大于。故B错误；
C．由图可知，时间内无人机的平均速度大于，时间内无人机的平均速度大小等于，则时间内无人机的平均速度大于时间内无人机的平均速度。故C错误；
D．时间内，无人机斜率最大且不变，即加速度最大且保持不变，向下做匀加速直线运动，加速度可能等于重力加速度。故D正确。
故选D。
4．D
【详解】A．若实线为点电荷电场的一条电场线，由于不清楚点电荷的电性，所以无法确定点电荷靠近M点还是N点，所以无法确定的大小，A错误；
B．若实线为等量异种电荷形成电场的一条等势线，等量异种电荷关于MN对称，若等量异种电荷靠近M端，A点的电场强度大于B点的电场强度，则，若等量异种电荷靠近N端，A点的电场强度小于B点的电场强度，则，B错误；
C．若实线为匀强电场的电场线，从A到B电场力做负功，电势能增加，所以，C错误；
D．若实线为匀强电场的等势线，从A到B电场力做正功，电势能减少，所以 ，D正确。
故选D。
5．B
【详解】A．和的速度大小始终相等，当的速度最大时，的速度也最大。则刚离开地面时，的加速度为零，故正确；
B．开始与恰好要离开地面时，弹簧分别处于压缩和拉伸状态，弹力大小均为
对整体分析
得
故B错误；
C．刚释放时，对分析
得
故C正确；
D．弹簧弹性势能变化为零，根据机械能守恒
联立得获得最大速度为
故D正确。
本题选错误的，故选B。
6．BD
【详解】A．设月球表面重力加速度为g，则有
解得
所以A错误；
B．月球的第一宇宙速度为v，则有
解得
所以B正确；
CD．月球同步卫星离月球表面的高度为h，则有
联立解得
，
所以C错误；D正确；
故选BD。
7．BD
【详解】A．带电微粒P处于静止状态，其受力如图所示
当滑动变阻器的滑片向b端移动时，滑动变阻器接入电路的阻值变小，根据“串反并同”规律可知，平行金属板间的电势差变小，根据
可知平行金属板间的电场强度减小，带电微粒所受电场力减小，微粒P将向下运动，A错误；
BC．当滑动变阻器的滑片向b端移动时，滑动变阻器接入电路的阻值变小，根据“串反并同”规律可知，电流表的示数增大，上消耗的电功率减小，B正确，C错误；
D．当滑动变阻器的滑片向b端移动时，滑动变阻器接入电路的阻值变小，即外电路的总电阻减小，电源的效率为
由此可知，电源的效率减小，D正确。
故选BD。
8．B
【详解】A．给导体棒通入的恒定电流，使导体棒最终向左运动，说明导体棒所受的安培力向左，根据左手定则，可判断出棒上通入的电流方向为从a向b，A错误；
B．在第二秒末时，磁场强度为
故棒所受的安培力为
导轨光滑，棒未动时，细线拉力等于安培力大小，此刻对m受力分析得
在第末物体m恰好离开地面，B正确；
C．在第4.5秒末时，磁场强度为
故棒所受的安培力为
对杆和物理整体分析，由牛顿第二定律得
解得
C错误；
D．棒运动过程中安培力做的功等于系统机械能的增加量，包含系统的动能和重力势能，D错误。
故选B。
9． BD##DB 0.224 0.745
【详解】（1）[1]A．由于力传感器能测出绳上弹力，所以不必测量沙和沙桶的质量，A项错误；
B．设斜面倾角为，有
解得
即平衡摩擦时，倾角只与动摩擦因数有关，与小车质量无关，所以小车质量改变后不需要重新平衡摩擦力，B项正确；
C．由于力传感器能测出绳上弹力，不必满足小车质量远大于沙和沙桶的质量，C项错误；
D．为了有效利用纸带，须先接通电源再释放小车，D项正确。
故选BD。
（2）[2]相邻两计数点间的时间间隔为
点的瞬时速度为
[3]根据逐差法可得加速度为
10． 见解析 a端 增大 0.24
【详解】（1）[1]小灯泡额定电压为，即电压最大值为2.5V，为确保安全与测量的精度，电压表选择3V量程，即电压表应选择。
（2）[2]小灯泡的电阻随通过的电流增大而增大，当两端电压达到额定电压时电阻最大，所以整个实验过程小灯泡的电阻满足
可知，电流表分压影响较大，测量电路中，应排除电流表的分压影响，为了减小系统误差，电流表应采用外接法，电路如图所示
[3]控制电路采用滑动变阻器的限流式，为了保护电路，开关闭合前滑动变阻器接入电阻应最大，即滑动变阻器的滑片应该置于端。
（3）[4]图像中，图线上的点与坐标原点连线斜率的倒数表示电阻，由图可知小灯泡的电阻随电压增大而增大。
（4）[5]把该小灯泡接在电源上后，设小灯泡两端电压为，通过小灯泡的电流为，根据闭合电路欧姆定律有
代入数据得到函数表达式为
单位均取国际单位，将上述表达式代表的电源的图线和小灯泡的图线作在同一坐标系中，如图所示
两图线交点坐标的乘积即为小灯泡的实际功率，即有
11．（1）；（2），方向与x轴正方向成角；（3）
【详解】（1）粒子在电场中做类平抛运动，沿轴方向，有
其中
沿轴方向，有
解得
（2）粒子到达点时的水平分速度大小为，竖直分速度大小为，水平方向，有
竖直方向，有
解得
则粒子到达点时的速度大小
方向与轴正方向成角；
（3）粒子从点进入磁场后做圆周运动的轨迹如图所示
由几何关系可知，粒子做圆周运动的半径
由洛伦兹力提供向心力，有
解得
12．（1）0.75m/s；（2）；（3）1.8m
【详解】（1）滑块由释放到与发生碰撞前瞬间，根据机械能守恒定律有
最终、和一起以共同速度匀速运动，根据动量守恒定律有
解得
（2）、间发生弹性碰撞，设碰撞后瞬间、的速度分别为、，根据动量守恒定律有
根据机械能守恒定律有
解得
（负号表示向右运动）
再次滑到圆弧轨道底端时，根据牛顿第二定律得
解得
（或2.44N）
（3）设与间发生碰撞前瞬间的速度为，由释放到与发生碰撞的过程中，根据动能定理有
、间发生弹性碰撞，设碰后瞬间的速度大小分别为和，根据动量守恒定律有
根据机械能守恒定律有
从碰后至到达木板右端的过程中，根据动能定理有
解得
13．BDE
【详解】A．用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，说明此时分子间存在引力并不能说明不存在斥力。故A错误；
B．扩散是分子的永不停息的无规则运动的具体体现，在天宫空间站的梦天实验舱中，虽然处于完全失重状态，但扩散现象还可以发生。故B正确；
C．花粉颗粒悬浮在液体中做布朗运动的激烈程度与花粉颗粒大小有关，颗粒越小，布朗运动越激烈。故C错误；
D．当两分子间表现为引力时，随着两分子间距离的增大，分子引力做负功，分子势能增大而分子间的作用力减小。故D正确；
E．由热力学第二定律可知，自然界发生的宏观热运动的过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的。故E正确。
故选BDE。
14．（1）；（2）
【详解】（1）以活塞和重物为研究对象，有
解得
（1）若让汽缸向上做的匀加速直线运动，则有
解得
整个过程温度不变，有
解得活塞移动的距离
15．ACD
【详解】A．单摆的摆球在平衡位置时存在向心加速度，故A符合题意；
B．受迫振动的频率等于驱动力频率，与固有频率无关，故B不符合题意；
C．频率相同的两列波发生稳定的干涉，振动加强点的振幅始终等于两列波振幅之和，但位移在质点振动过程中会变化，故C符合题意；
D．机械波在传播时，传播的是振动形式和能量，质点不沿波的传播方向移动，只在各自平衡位置附近振动，故D符合题意；
E．简谐运动的动力学条件是
F=-kx
即回复力与它偏离平衡位置的位移的大小成正比，并且总是指向平衡位置，故E不符合题意。
故选ACD。
16．（1）；（2）
【详解】（1）光线a、b的光路图如图所示
根据几何关系，光线b的入射角为，折射角为，由折射定律有
解得
（2）光在元件中的传播速度
光线b在元件中传播的距离，由几何关系有
传播时间
解得
答案第10页，共11页
答案第11页，共11页