2024-2025学年河北省石家庄市正定中学高三（上）期中物理试卷（含答案）

2024-2025学年河北省石家庄市正定中学高三（上）期中物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.如图所示，某同学为测量通电长直导线附近的磁场，将长直导线按图示位置垂直于水平面放置，小磁针静止时，与南北方向夹角为，该同学查得当地地磁场的水平分量为，下列说法正确的是( )
A. 长直导线的电流垂直于地面向上
B. 长直导线的电流垂直于地面向下
C. 长直导线在小磁针处产生的磁场的磁感应强度大小为
D. 长直导线在小磁针处产生的磁场的磁感应强度大小为
2.同种介质中轴上的两个波源、在时刻产生的波形如图所示，已知波源振动周期为，下图中各时刻的波形错误的是( )
A.
B.
C.
D.
3.分别对两只相同的小灯泡探究其电压与电流的关系，其中一只去掉玻璃罩，把灯丝没入恒温的绝缘液体中。实验测得的关系如图中甲、乙所示，图像交点对应电压为，电流为。下列说法正确的是( )
A. 甲曲线对应恒温液体中的灯泡关系
B. 当电流为时，两灯泡电阻
C. 当电流为时，两灯泡功率
D. 若调高恒温液体温度，图像交点电压值减小
4.如图所示，相同的金属轨道组成左右对称的两个斜面，轨道间距为，斜面倾角为，轨道之间接一输出电流恒为的电源。把相同的金属棒、水平静置于轨道上。设轨道电阻不计，金属棒与轨道间动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，金属棒质量均为，重力加速度为。若在空间内加一竖直向下的匀强磁场，磁感应强度由零缓慢增大忽略电磁感应造成的影响。在金属棒运动之前，下列说法错误的是( )
A. 同一时刻、棒受轨道的作用力相同
B. 同一时刻、棒对轨道的压力
C. 随着磁场增强，棒所受摩擦力增大
D. 当磁感应强度时，有金属棒开始滑动
5.如图所示，固定于点的点电荷与无限大接地金属板间会形成某种电场，该电场类似于一对等量异号点电荷所形成的电场，虚线表示其某一等势线。现从金属板表面附近静止释放两个带负电的试探电荷、。已知释放时，、距离为，、连线与金属板垂直，相距，不计试探电荷重力。从释放试探电荷到经过虚线位置过程中，下列说法正确的是( )
A. 的运动轨迹为直线，加速度先减小后增大
B. 的运动轨迹为曲线，与某条电场线重合
C. 虚线上某点处切线的垂线都经过点
D. 电荷释放位置的场强大小等于，为静电力常量
6.如图所示电路中，电源内阻不可忽略，将滑片向上滑动过程中，下列说法正确的是( )
A. 流过的电流增大
B. 的电功率增大
C. 两端电压变化量大小等于两端电压变化量大小与两端电压变化量大小之和
D. 两端电压变化量与流过电流变化量之比不变
7.利用图甲的电路测试某一电动机和电源。通过移动滑动变阻器滑片位置得到多组电压和电流数据，并用电压和电流乘积计算出功率，并作出如图乙的图像。已知是最大功率，对应电流为，当电流大于时电动机才能转动，对应功率为。设电压表和电流表都为理想电表，电源电动势为，内阻为，电动机内阻为。下列说法正确的是( )
A. 电源电动势为
B. 电源内阻为
C. 当电流为时，滑动变阻器接入电阻
D. 当电流为时，滑动变阻器接入电阻
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.儿童是祖国的未来。图中是儿童游乐园里常见的一种弹簧小马，若前后小幅摆动时其水平分运动可视为简谐运动，下列说法正确的是( )
A. 关于平衡位置对称的两点的水平分速度一定大小相同，方向相反
B. 关于平衡位置对称的两点的水平分加速度一定大小相同，方向相反
C. 当有儿童使用时，整体振动的周期变大
D. 儿童摇动越快，小马振幅越大
9.如图所示，以为圆心，半径为的圆形区域内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为，为一粒子源，能沿纸面内各个方向发射质量为、带电量为、速度大小均为的粒子，下列说法正确的是( )
A. 发射速度方向沿的粒子在磁场中运动时间最长
B. 粒子在磁场中运动的最长时间为
C. 在磁场中运动时间为小于最长时间的粒子有两种发射方向
D. 发射速度方向关于对称的粒子在磁场中运动的时间均相等
10.如图所示，正四面体的顶点、、上分别有电量为、、的点电荷，为底面的面心，、、分别为棱、、的中点，记无穷远处电势为零，下列说法正确的是( )
A.
B.
C.
D. 沿连线及沿方向延长线上的电场方向均自指向
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某同学制作了如图所示的双线摆：横杆水平，且两悬点距离、、，处悬挂半径的小球，如图乙所示，小球在垂直于纸面的方向上做小角度摆动。
该双线摆的摆长为______。
如图丙所示，将小球向右拉至一定角度后静止释放，自小球第次经过光电门至小球第次经过光电门总计用时为，则单摆周期 ______。使用题中字母表示
若该同学计算摆长时误将点当作单摆最低点，忘了加上小球半径，该同学测量了一组数据后计算得到重力加速度，则 ______选填“”或“”；在第二次实验中该同学计算摆长时继续将点当作单摆最低点，但是增大了点到的距离后再次进行测量，得到， ______选填“”或“”。
12.利用图中的电路可以用两种方法测量待测电源的电动势和内阻。电路图中上半部分电源是待测电源，下半部分电源是学生电源。已知保护电阻的阻值为，电流表阻值为，电流表阻值为。
方法一：连接好电路，闭合，断开，把电阻箱调到合适阻值后不变，然后改变滑动变阻器滑片位置，得到多组、的数据、，计算出、间电压 ______选用、、、表示，该同学将作为流过电源的电流，作出与的图像，如图中实线所示。实验测得电动势比真实值______选填“偏大”、“偏小”或“相等”；
在方法一中为了减少实验误差，需要把的阻值______选填“调大”或“调小”；
方法二：连接好电路，闭合，闭合，反复调节电阻箱的阻值和滑动变阻器滑片位置，使示数为零，记录下此时阻值和、读数、。改变，重复上述操作，得到多组数据。计算出、间电压 ______选用、、、、表示，作出与的图像，应该如图中虚线______选填“”、“”、“”所示。
若根据方法二测得图线斜率的绝对值为，则待测电源内阻可以表示为 ______选用、、表示。
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13.如图所示，在某介质中建立坐标系，、为平衡位置分别位于、的两波源，图中虚线为时刻的波形，实线为时刻的波形，其中波源完成一次全振动后停止振动，则保持持续振动状态。求：
波传播速度；
时间内，平衡位置位于的质点所走过的路程。
14.如图所示的空间中，倾斜分界线上方存在水平向右的匀强电场，电场强度为；竖直分界线右侧存在垂直纸面向外的匀强磁场。一质量为，电荷量为的粒子从点沿竖直方向以射入电场，经过间某点未画出和上某点未画出进入磁场区域，第一次离开磁场时粒子恰好经过点。已知、等高，相距，、相距，不计粒子重力。
求间距离；
求磁感应强度。
15.如图水平向右的匀强电场中，用长为的不可伸长的轻质绝缘细线系住一质量为，带电量为的小球。小球从竖直位置点静止释放，可绕着悬点在竖直平面内摆过最大角度为。在小球右侧还有一足够长的斜面，斜面倾角为，点距斜面垂直距离为，忽略空气阻力的影响，重力加速度为。
求电场强度；
换用另一根长度也为的绝缘细线，当绳中拉力达到时，绳会断开。求从点静止释放小球，细线断后小球还能上升的最大高度此时未落到斜面上；
使用相同材质的细线，改变问中的细线长度，仍从点静止释放小球，求当细线长度为多少时，小球在斜面上的落点最高。
参考答案
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12. 偏小 调大
13.解：由图可知， 内两波传播距离均为 ，则波速
由题知，两波传播周期
时，波传播到
时波传播到
则 时间内， 的质点振动了半个周期，路程
两波相遇时， 的质点到两波源的路程差
所以该质点位置为振动减弱点，振幅始终为零。
时，波完全通过 的质点
时间内， 的质点振动了半个周期，路程
所以 时间内，平衡位置位于 的质点所走过的路程
答：波传播速度为；
时间内，平衡位置位于的质点所走过的路程为。
14.解：粒子在电场中做类平抛运动，以竖直向上为轴，以水平向右为轴，设为，粒子运动到点时的速度方向与竖直方向的夹角为，
则竖直方向上：，水平方向上：，，
由几何关系可知：，
根据几何关系有：，联立解得：，
根据几何关系可得：，解得：；
由得：，
当粒子在时，则有：，
故合速度为：，代入得：，
则粒子速度与竖直方向的夹角满足：，解得：，
根据几何关系可得：，，，
由正弦定理：，
解得：，
根据几何关系可得：，
粒子在磁场中，由几何关系可得：，
解得：，
在磁场中，由洛伦兹力提供向心力：，
其中，解得：。
答：间距离为；
磁感应强度大小为。
15.对带电小球受力分析，如图所示：
由题意得，小球从点静止开始最多摆到点，根据几何关系可得：
根据动能定理有：，解得：
利用等效重力场原理，则等效重力为：，方向为与竖直方向夹角向下。
当小球经过等效最低点时，小球速度最大，细线张力最大，根据牛顿第二定律有：
根据动能定理有：
解得：，
即恰好在等效最低点细线断开。分解运动到竖直和水平方向，竖直方向只受重力作用，故还能上升的最大高度：
通过第二问分析可知，改变细线长度，但小球经过等效最低点时细线张力仍为而断开，设细线长度为，断开时小球的速度。
此后在等效重力场中做类平抛运动，设沿斜面上抛的距离为，则有：，，解得：，故当时，小球在斜面上的落点最高。
答：电场强度为。
从点静止释放小球，细线断后小球还能上升的最大高度为
当细线长度为时，小球在斜面上的落点最高。
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