四川省成都外国语学校2023-2024学年高三上学期期末考试物理试题（Word版附解析）

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注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
4．可能用到的相对原子质量：H：1 P：31 O：16 C：12 Na：23 Ba：137 N：14 Ti：48
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题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，有选错或不答的得0分。
1. 如图，竖直面内两个完全相同的光滑“凹形”圆弧轨道和“凸形”圆弧轨道平滑对接，P、Q是等高的两端。让一可视为质点的小球以沿切线的初速度从P端进入轨道，则（ ）
A. 小球在轨道最低点的机械能最大
B. 小球在轨道最低点对轨道的压力最大
C. 改变初速度大小，小球可能中途脱离“凹形”轨道
D. 无论怎样改变初速度大小，小球都不能通过Q点
【答案】B
【解析】
【详解】A．小球在光滑圆弧轨道上运动，只有重力做功，机械能守恒，故A错误；
B．小球在轨道最低点有
根据机械能守恒
则小球在轨道最低点速度最大，则球在轨道最低点轨道对球支持力最大，根据牛顿第三定律球对轨道的压力最大，故B正确；
C．设小球与竖直方向的夹角为，在“凹形”轨道运动，根据牛顿第二定律有
球的重力与轨道对球的支持力的合力提供向心力，初速度足够大时，小球不可能飞离“凹形”轨道，故C错误；
D．在“凸形”轨道运动，根据牛顿第二定律有
存在初速度取一定值时，球的重力与轨道对球的支持力的合力提供向心力，小球能通过“凸形”轨道最高点，小球能通过Q点，故D错误。
故选B。
2. 如图所示，水平面内的两根平行金属导轨处在竖直向上的匀强磁场中。两根相同的金属棒ab和cd垂直横跨在导轨两端，其中cd棒通过绝缘细线跨过定滑轮与重物M连接。由静止同时释放两根金属棒，忽略各处摩擦，导轨足够长，不考虑可能发生的碰撞，下列说法正确的是（ ）
A. 安培力对两根金属棒的冲量相同
B. 安培力对ab做的功等于ab动能的增量
C. cd克服安培力做的功等于整个回路中产生的焦耳热
D. ab和cd最终会以相同的速度做匀速直线运动
【答案】B
【解析】
【详解】A．两根金属棒受到等大反向的安培力，安培力对两根金属棒的冲量等大反向，故A错误；
B．根据动能定理，安培力对ab做的功等于ab动能的增量，故B正确；
C．cd克服安培力做的功等于回路中总的焦耳热与ab增加的动能之和，故C错误；
D．系统达到稳定时一定处于平衡状态，根据相对运动和平衡条件得ab和cd的速度之差一定是定值，所以两根金属棒一定以相同的加速度匀加速直线运动，故D错误。
故选B。
3. 如图，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，M、N为轨道短轴的两个端点，运行的周期为。若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经M、Q到N的运动过程中（ ）
A. 从P到M所用的时间等于
B. 从Q到N阶段，机械能逐渐变大
C. 从P到Q阶段，速率逐渐变大
D. 从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功
【答案】D
【解析】
【详解】A．海王星从P到Q用时， PM段的速度大小大于MQ段的速度大小，则PM段的时间小于MQ段的时间，所以P到M所用的时间小于，故A错误；
B．从Q到N的过程中，由于只有万有引力做功，机械能守恒，故B错误；
C．海王星从P到Q阶段，万有引力对它做负功，速率减小，故C错误；
D．根据万有引力方向与速度方向的关系知，从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功，故D正确。
故选D。
4. 如图所示，长度相等的两根通电长直导线a、b垂直于纸面平行放置，质量分别为、，通有相反方向的电流。先将a固定在O点正下方的地面上，b通过一端系于O点的绝缘细线悬挂，b静止时a、b间的距离为x1。其他条件不变，仅将a、b位置对调一下，a静止时a、b间的距离为x2。已知通电长直导线周围磁场的磁感应强度大小满足，式中k是常数，I是导线中电流，r是该点到直导线的距离。若，则两根直导线质量比为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】设O点到地面的距离为h，通电直导线的长度为L，对导线b受力分析如下图所示
与矢量三角形相似，根据相似三角形的性质有
a、b位置对调后，对a受力分析得
联立解得
故选A。
5. 在一静止点电荷的电场中，任一点的电势φ与该点到点电荷的距离r的关系如图所示。电场中四个点a、b、c和d的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec和Ed。点a到点电荷的距离ra与点a的电势φa已在图中用坐标（ra，φa）标出，其余类推。现将一带正电的试探电荷由a点依次经b、c点移动到d点，在相邻两点间移动的过程中，电场力所做的功分别为Wab、Wbc和Wcd。下列选项正确的是（ ）
A. Ea：Eb=1：4B. Ec：Ed=2：1
C. Wab：Wbc=3：1D. Wbc：Wcd=1：3
【答案】C
【解析】
【详解】AB．由图可知，a、b、c、d到点电荷的距离分别为1 m、2 m、3 m、6 m，根据点电荷的场强公式
可知
，
故A、B错误；
CD．电场力做功与电势差关系为
W=qU
a与b、b与c、c与d之间的电势差分别为、、，所以
，
故C正确，D错误。
故选C。
6. 在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub，光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb。h为普朗克常量。下列说法正确的是（ ）
A. 若νa>νb，则一定有Ua＜Ub
B. 若νa>νb，则一定有Eka>Ekb
C. 若Ua＜Ub，则一定有Eka＜Ekb
D. 若νa>νb，则一定有hνa-Eka>hνb-Ekb
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】AB．由爱因斯坦光电效应方程得
Ek=hν-W0
由动能定理得
Ek=eU
用a、b单色光照射同种金属时，逸出功W0相同。当νa>νb时，一定有
Eka>Ekb
Ua>Ub
故选项A错误，B正确；
C．若Ua＜Ub，则一定有
Eka＜Ekb
故选项C正确；
D．因逸出功相同，有
W0= hνa- Eka= hνb- Ekb
故选项D错误。
故选BC。
7. 如图所示的电路中，变压器为理想变压器，R1、R2、R3、R4为定值电阻，变压器原、副线圈的匝数比为1∶2，电路输入正弦交流电，若四个电阻消耗的功率相同，则四个电阻的大小关系正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】AB
【解析】
【详解】四个电阻消耗的功率相同，根据变压器电压比等于匝数比可知，两端电压为两端电压的倍，由于、并联，功率相等，故，则
解得
设副线圈两端电流为
则原线圈的电流为
则流过电流为
则
解得
，，，
故选AB。
8. 儿童玩具弹射装置模型如图所示。可伸缩轻质弹簧和轻质杆的一端分别用铰链连接在固定竖直板的P、Q处，另一端连接在质量为m的小球上，初始时刻在竖直向上力F的作用下杆处于水平位置，弹簧的原长和杆的长度均为间距为。现保持力F的方向不变缓慢提升小球，直到弹簧呈水平状态。在这个过程中（弹簧在弹性限度内）（ ）
A. F先变大后一直变小B. 小球可能受三个力作用
C. 弹簧在末态时的弹力比初态时的大D. 轻质杆所受的弹力先变小后变大
【答案】CD
【解析】
【详解】初始时刻对小球受力分析如图
此时弹簧的长度为
此时弹簧的弹力为
此时水平方向有
竖直方向有
当弹簧处于原长时，如图所示
此时小球受到2个力，；当弹簧呈水平状态时，对小球受力分析如图所示
此时弹簧的长度为
此时弹簧的弹力为
此时水平方向
竖直方向有
A．由图可知，从初始状态到弹簧恢复原长的过程中，F从逐渐增大到mg，然后从原长位置到弹簧呈水平状态位置，F从mg 增大到，故F一直在增大，A错误；
B．综上所述，小球在运动过程中不可能受到3个力的作用，可能受到2个力作用或者4个力的作用，故B错误；
C．因
，
所以
故弹簧在末态时的弹力比初态时的大，故C正确；
D．初始状态时，轻质杆所受弹力为
当弹簧恢复到原长位置为，轻质杆所受的弹力为
当弹簧处于水平状态时，轻质杆所受的弹力为
又因为
所以轻质杆所受的弹力先变小后变大，故D正确。
故选CD。
第Ⅱ卷（非选择题，共174分）
三、非选择题：共174分，第22~32题为必考题，每个试题考生都必须作答。第33~38题为选考题，考生根据要求作答。
（一）必考题：共129分。
9. 某兴趣小组基于胡克定律和牛顿第二定律制作了一个水平加速度测量仪。其基本结构如图所示，配重块中心固定一轻质指针，两端分别连接两相同轻质弹簧，将其和弹簧一起穿在一光滑杆上；弹簧两端固定在杆两端，且弹簧处于原长时，轻质指针正对着上方刻度尺的零刻度线。配重块质量为m，弹簧劲度系数为k。
（1）此仪器还需将长度值重新标注为对应加速度值，若指针对应的刻度值为x，则此刻度对应的加速度a=______（用m、k、x表达）；
（2）若，k=50N/m，则该加速度测量仪的分度值为______；
（3）在第（2）问的基础上，若将此水平加速度测量仪改装成竖直加速度测量仪，则此时的0刻度线应标注的加速度值为______（已知重力加速度g取10m/s2）。
【答案】（1）
（2）0.5 （3）10
【解析】
【小问1详解】
[1]滑块受到左、右侧弹簧的弹力大小均为kx，且方向相同，由牛顿第二定律有
解得
【小问2详解】
[2]刻度尺分度值
该加速度测量仪分度值为
【小问3详解】
[3]若将此水平加速度测量仪改装成竖直加速度测量仪，0刻度线应标注的加速度值为
10. 某同学利用实验室现有器材，设计了一个测量电阻阻值的实验，实验器材：
干电池E（电动势，内阻未知）；
电流表（量程，内阻为）；
电流表（量程，内阻为）；
定值电阻（阻值为）；
滑动变阻器R（最大阻值为）；
待测电阻；
开关S，导线若干。
测量电路如图所示。
（1）断开开关，按图连接电路，将滑动变阻器R的滑片调到阻值最大一端；闭合开关，调节滑片位置，使电流表指针指在满刻度处，该同学选用电流表为_______（填“A1”或“A2”）；若不考虑电池内阻，此时滑动变阻器接入电路的电阻值应为_______。
（2）断开开关，保持滑片的位置不变，用替换，闭合开关后，电流表指针指在满刻度的处，则的测量值为________。
（3）本实验中未考虑电池内阻，对的测量值________（填“有”或“无”）影响。
【答案】 ①. A1 ②. 50 ③. 200 ④. 无
【解析】
【详解】（1）[1]实验中要使电流表指针指在满刻度处，若选择A1，电阻的总电阻为
可以调节使其满偏；若选择A2，电阻的总电阻为
电流表A2和定值电阻的阻值之和大于，电流表电流无法满偏，因此电流表应选A1。
[2]根据闭合电路的欧姆定律有
解得
（2）[3]断开开关，保持滑片的位置不变，用替换，闭合开关后，有
有
（3）[4]若考虑电源内阻，根据闭合电路的欧姆定律有
将作为一个整体，联立计算可知不受影响。
11. 如图所示，质量为的小车D静止在水平光滑轨道上，一根长为的细绳一端固定质量为的球A，细绳的另一端固定在小车D上，另一根长为的细绳一端固定质量为的球B，另一端固定在O点，两细绳自由下垂时两小球正好相切，且两球心在同一水平高度上。现将球B拉至细绳处于水平伸长状态后释放，设A、B发生碰撞时无机械能损失，重力加速度为g取。求：
（1）球B在最低点时细绳拉力的大小；
（2）碰撞结束后球A上升的最大高度h。
【答案】（1）60N；（2）
【解析】
【详解】（1）球B下摆的过程中机械能守恒，则有
解得
根据牛顿第二定律有
联立解得
（2）球B与球A碰撞，A、B两球组成的系统动量守恒、机械能守恒取水平向右为正方向，则有
联立解得
球A上升时小车D随之向右运动，球A和小车D组成的系统水平方向动量守恒、机械能守恒，球A上升到最大高度时与小车D速度相同，则有
联立解得
12. 如图所示，在平面直角坐标系xOy的第一、四象限内，有一直线MN（图中未画出）与y轴平行，在直线MN与y轴正半轴之间存在着磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外的匀强磁场，在直线MN与y轴负半轴之间存在着磁感应强度大小为2B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，在第二象限内存在着沿x轴正方向的匀强电场。一质量为m、电荷量为+q的带电粒子从x轴上P（，0）点以初速度v0垂直于x轴射入电场，而后经y轴上的Q点沿与y轴正方向成60°角进入磁场。粒子重力忽略不计，MN与y轴之间的距离为d（d>2L）。
（1）求匀强电场的电场强度E的大小；
（2）要使粒子不从y轴正半轴飞出磁场，求磁感应强度B的大小范围；
（3）若磁感应强度大小，求：
①带电粒子第二次经过x轴的正半轴的位置坐标x2；
②要使粒子能够垂直于边界飞出磁场，与轴间的距离d的可能值。
【答案】（1）；（2）；（3）①；②（）
【解析】
【详解】（1）带电粒子在电场中做类平地运动，分解Q点的速度可得
沿轴方向做匀加速运动
由牛顿第二定律得
解得
（2）要使粒子不从轴正半轴飞出磁场，需要带电粒子能够进入轴下方的磁场，临界态为偏转轨迹与轴相切，设此时轨迹的半径为，进入磁场的速度
Q点的纵坐标为
由几何关系
由洛伦兹力提供向心力
解得
若使粒子不从轴正半轴飞出磁场，磁感应强度大小
（3）粒子得轨迹如图所示
由几何关系可知
带电粒子在第一象限运动的半径
带电粒子在第四象限运动的半径
带电粒子第二次经过x轴的正半轴的位置坐标
由几何关系可知粒子在第一象限先完成半个圆的偏转，粒子要垂直边界飞出应满足关系式
（）
即
（）
[物理——选修3-4]（15分）
13. 关于光现象及其应用，下列说法正确的有（ ）
A. 海市蜃楼是由光在不均匀介质中发生光的折射和全反射造成的
B. 光的衍射现象说明光具有粒子性，全息照相主要是利用了光的衍射现象
C. 光导纤维传输信号是利用光的全反射现象
D. 光的偏振现象说明光是横波
E. 交通信号灯采用的红黄绿三种色光中，红光波长最短，最不易发生明显衍射
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．海市蜃楼是由光在不均匀介质中不沿直线传播的现象，发生光的折射和全反射造成的，故A正确；
B．光的衍射现象说明光具有波动性，并不是粒子性，全息照相利用了光的干涉现象，故B错误；
C．光导纤维传输信号是利用光全反射原理，故C正确；
D．光的偏振现象说明光是横波，故D正确；
E．交通信号灯采用的红黄绿三种色光中，红光波长最长，最易发生明显衍射，故E错误。
故选ACD。
14. 一列简谐横波在时的波形图如图(a)所示，P、Q是介质中的两个质点。图(b)是质点Q的振动图象。求：
（1）波速及波的传播方向；
（2）质点Q的平衡位置的x坐标。
【答案】（1）18cm/s，沿x轴负方向传播；（2）9cm
【解析】
【分析】
【详解】（1）由图(a)可以看出，该波的波长为
λ＝36cm
由图(b)可以看出，周期
T＝2s
波速为
v＝＝18cm/s
由图(b)知，当时，Q点向上运动，结合图(a)可得，波沿x轴负方向传播。
（2）设质点P、Q平衡位置的x坐标分别为、由图(a)知，x＝0处
y＝－＝Asin(－)
因此
由图(b)知，在t＝0时Q点处于平衡位置，经Δt＝s，其振动状态向x轴负方向传播至P点处，可得P、Q间平衡位置距离为
＝vΔt＝6cm
则质点Q的平衡位置的x坐标为