2024届河南省博爱县第一中学高三上学期1月期末考试物理试题（解析版）

这是一份2024届河南省博爱县第一中学高三上学期1月期末考试物理试题（解析版），共18页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题：本题共10小题，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1至7小题只有一项符合题目要求，每小题4分。第8至10小题有多项符合题目的要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。
1.近年来我国科技事业取得长足进步，我国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰福建舰采用平直通长飞行甲板，配置电磁弹射装置。如图所示为静止的航空母舰，若舰载飞机在跑道上加速时的加速度恒为，飞机在跑道上䯍行100m起飞，起飞时的速度大小为50m/s，则弹射系统必须使飞机具有的最小初速度约为( )
A.40m/sB.45m/sC.50m/sD.55m/s
2.如图，在倾角为α的固定光滑斜面上，有一用绳子拴着的长木板，木板上站着一只猫。已知木板的质量是猫的质量的2倍。当绳子突然断开时，猫立即沿着板向上跑，以保持其相对斜面的位置不变。则此时木板沿斜面下滑的加速度为( )
A.B.C.D.
3.如图所示，某电动工具置于水平地面上。该电动工具底座质量为M，半径为R的转动圆盘质量可不计，在圆盘边缘固定有质量为m的物块（可视为质点），重力加速度为g。要使该电动工具底座不离开地面（不考虑底座翻转的情况），允许圆盘转动的最大转速为( )
A.B.C.D.
4.如图，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面（纸面）向里，磁感应强度大小为。使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流.现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为( )
A.B.C.D.
5.如图所示为获取弹簧振子的位移—时间图像的一种方法，改变纸带运动的速度，下列说法正确的是( )
A.如果纸带不动，作出的振动图像仍然是正弦函数曲线
B.如果纸带不动，作出的振动图像是一条线段
C.图示时刻，振子正经过平衡位置向左运动
D.若纸带运动的速度不恒定，则纸带上描出的仍然是简谐运动的图像
6.在如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为2：1，a，b两端电压与时间的关系如图乙所示，二极管可视为理想二极管，电表均为理想电表，电阻，则下列说法正确的是( )
A.电压表示数约为6.36VB.电压表示数约为4.50V
C.电流表示数约为0.90AD.电路消耗的功率为8.10W
7.如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞。用打气筒缓慢地向容器内打气，使容器内的压强增大到一定程度，这时读出温度计示数。打开卡子，胶塞冲出容器口后( )
A.温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少
B.温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加
C.温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少
D.温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加
8.如图甲所示,地面上有一质量为M的重物,用力F向上提它,力F变化而引起物体加速度变化的函数关系如图乙所示,则以下说法中正确的是( )
A.当F小于图中A点值时,物体的重力,物体不动
B.图中A点值即物体的重力值
C.物体向上运动的加速度和力F成正比
D.图线延长线和纵轴的交点B的数值的绝对值等于该地的重力加速度
9.一辆汽车在水平路面上由静止开始做直线运动，直到速度最大并保持恒定，所受阻力恒定不变，在此过程中牵引力F与车速的倒数的关系如图所示，已知汽车质量，发动机的最大牵引力为，最大输出功率，图中的为汽车的最大速度，则( )
A.汽车在BC段的运动为匀加速直线运动
B.汽车在AB段的运动为匀加速直线运动
C.当速度时，发动机的瞬时输出功率
D.当速度时，发动机的瞬时输出功率
10.如图所示，利用单色光照射透明标准板来检查平面N的上表面的平滑情况，观察到现象如图乙所示的条纹中的A和B的情况，这说明( )
A.N的上表面A处向上凸起B.N的上表面B处向上凸起
C.N的上表面A处向下凹陷D.N的上表面B处向下凹陷
二、非选择题：本题共6小题，共70分。
11.（9分）疫情期间“停课不停学”，小明同学在家自主开展实验探究。用手机拍摄物体自由下落的视频，得到分帧图片，利用图片中小球的位置来测量当地的重力加速度，实验装置如图甲所示。
（1）家中有等体积乒乓球、实心木球和实心钢球，其中最适合用作实验中下落物体的是______。
（2）下列主要操作步骤的正确顺序是______。（填写各步骤前的序号）
①捏住小球，从刻度尺旁静止释放
②手机固定在三脚架上，调整好手机镜头的位置
③把刻度尺竖直固定在墙上
④打开手机摄像功能，开始摄像
（3）将小球顶部与刻度尺0刻度对齐，由静止释放，用手机连拍其下落过程：手机每隔0.1s拍摄一张照片，选取连续拍摄的3张照片如图乙所示，读出第一张和第二张照片中小球顶部对应的刻度分别为78.00cm、122.00cm，读得第三张照片中小球顶部对应的刻度为_______cm。拍第二张照片时小球的速度为_______m/s，计算得到当地的重力加速度_______（最后两空保留3位有效数字）。
（4）为了得到更精确的加速度值，该同学利用多帧图片测算其对应的速度v和下落的高度h，绘制了图象，如图丙所示。其中P、Q分别为两个体积不同，质量相同的小球下落的图象，由图象可知______；
A.图象的斜率表示小球下落的加速度
B.小球P的体积大于小球Q的体积
C.小球P的体积小于小球Q的体积
D.由图象可知小球P测出的加速度值更接近当地重力加速度
12.（6分）在“用单摆测量重力加速度”的实验中，某实验小组在测量单摆的周期时，测得摆球经过n次全振动的总时间为，在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆线长度为l，再用游标卡尺测量摆球的直径为D。回答下列问题：
（1）为了减小测量周期的误差，实验时需要在适当的位置做一标记，当摆球通过该标记时开始计时，该标记应该放置在摆球摆动的________。
A.最高点B.最低点C.任意位置
（2）该单摆的周期为________。
（3）若用l表示摆长，T表示周期，那么重力加速度的表达式为________。
（4）如果测得的g值偏小，可能的原因是________。
A.测摆长时摆线拉得过紧
B.摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了
C.开始计时时，停表过迟按下
D.实验时误将49次全振动记为50次
（5）为了提高实验的准确度，在实验中可改变几次摆长L并测出相应的周期T，从而得出几组对应的L和T的数值，以L为横坐标、为纵坐标作出图线，但同学们不小心每次都把小球直径当作半径来计算摆长，由此得到的图像是图乙中的________（选填“①”“②”或“③”）。
13.（10分）在一次抗洪救灾工作中，一架直升机A用长的悬索（重力可忽略不计）系住一质量的被困人员B，直升机A和被困人员B一起沿水平方向匀速运动，当飞机突然在空中悬停寻找最近的安全目标时，致使被困人员B在空中做圆周运动，如图乙所示，此时悬索与竖直方向成37°角，不计空气阻力，（，）求：
（1）被困人员B做圆周运动的线速度；
（2）悬索对被困人员B的拉力。
14.（12分）如图甲所示为质谱仪的原理图，加速电压为U。粒子源A持续释放出初速度可忽略、比荷分别和的两种正电荷，。粒子从O点沿垂直磁场边界方向进入匀强磁场，磁场下边界放置胶片C。比荷为的粒子恰好打在距O点为L的M点，不计粒子重力和粒子间的相互作用。求：
（1）磁感应强度B的大小；
（2）若加速电压存在波动，在（）到（）之间变化，在胶片上分开两种粒子，的取值范围；
（3）如图乙所示，若比荷为的粒子进入磁场时存在散射角，粒子在2θ范围内均匀射入，现撤去胶片C，紧靠M点在其左侧水平放置一长度为0.4L的接收器，求接收器中点左右两侧在单位时间内接收到比荷为的粒子数之比η。
15.（15分）如图所示，蹄形磁铁的磁极之间放置一个装有水银的玻璃器皿，器皿中心D和边缘C分别固定一个圆柱形电极和一个圆环形电极，两电极间水银的等效电阻为。在左边的供电电路中接入一个磁流体发电机，间距为的平行金属板之间有一磁感应强度为的匀强磁场，将一束等离子体以的水平速度喷入磁场。已知磁流体发电机等效内阻为，定值电阻，电压表为理想电表。闭合开关，水银流速趋于稳定时，电压表示数。求：
（1）水银旋转方向（俯视）；
（2）磁流体发电机的效率；
（3）水银旋转的机械功率。
16.（18分）沿x轴正方向传播的简谐横波在时的波形如图所示，此时波传播到处的质点B，而平衡位置为处的质点A恰好位于波谷位置。再经，质点A恰好第一次到达波峰。求：
（1）从时开始计时，写出A质点的振动方程；
（2）在时，平衡位置为处的质点D的位移；
（3）从时开始计时，经多长时间处的质点的位移为。
焦作市博爱一中2023—2024学年高三（上）期末考试
物理 参考答案
一、选择题
1.答案：A
解析：设弹射系统必须使飞机具有的最小初速度为，根据运动学公式可得
解得
故选A。
2.答案：C
解析：木板沿斜面加速下滑时，猫保持相对斜面的位置不变，即相对斜面静止，加速度为零.将木板和猫作为整体，根据牛顿第二定律
(a为木板的加速度)，
整体受到的合力的大小为猫和木板沿斜面方向的分力的大小，即
解得
故选C。
3.答案：C
解析：解：当物块转动到最高点，物块对圆盘拉力的大小刚好等于电动工具底座的重力时，底座刚要离开地面，圆盘的转速最大，其此时满足
对物块，合力提供向心力有
解得
则转速为，故ABD错误，C正确；
故选：C。
4.答案：C
解析：线圈匀速转动过程中，；要使线圈产生相同电流，，所以，所以C正确。
5.答案：B
解析：AB.根据题意可知，当纸带不动时，描出的只是振子在平衡位置两侧往复运动的轨迹，即一段线段，故A错误，B正确；
C.由振动图像可以看出，图示时刻振子正由平衡位置向右运动，故C错误；
D.只有当纸带匀速运动时，运动时间才与纸带运动的位移成正比，振动图像才是正弦或余弦函数曲线，而简谐运动的图像一定是正弦或余弦函数曲线，即纸带运动的速度不恒定，则纸带上描出的不是简谐运动的图像，故D错误。
故选B。
6.答案：A
解析：ABC.根据图(乙)可得，原线圈中电压的有效值为:;则副线圈的电压为:，根据二极管的特性，设电压表测量的有效值为，则有:，解得:，则电压表的示数为6.36V，电流为:，则电流表的示数为0.636A;故BC错误，A正确;D.电路消耗的功率为:，故D错误。故选:A。
7.答案：C
解析：打开卡子，胶塞冲出容器口后，密封气体体积增大，气体膨胀对外做功，气体内能减少，同时温度降低，温度计示数变小，故C正确。
8.答案：ABD
解析：当时,物体静止,选项A正确;当时,即能将物体提离地面,此时,点表示的意义即,所以选项B正确,C错误;图线截距的绝对值,即B点数值的绝对值为g,故选项D正确。
9.答案：BCD
解析：A.BC段图线的斜率表示汽车的功率，功率不变，知汽车达到额定功率，当速度增大，牵引力减小，则加速度减小，做加速度减小的加速运动，故A错误；
B.AB段汽车的牵引力不变，根据牛顿第二定律，加速度不变，做匀加速直线运动，故B正确；
C.匀加速阶段的未速度
当速度时，已经达到最大功率，故发动机的瞬时输出功率，故C正确；
D.当速度时，还未达到最大功率，汽车正在做匀加速直线运动，故发动机的瞬时输出功率为，D正确。
故选BCD。
10.答案：BC
解析：AC.A处所在的条纹是同一条纹，若为直线，则说明该处同一水平线，线上各点对应的空气层厚度都相同，但实际上A处条纹向左弯曲，意味着后一级条纹(图中白色条纹)提前出现，可见平面N的上表面的A处所对应的空气层厚度与后一级条纹对应的空气层厚度相同，而后一级条纹本来对应的空气层厚度比前一级大，可见A处向下凹陷，才能实现该处空气层厚度与下一级条纹对应的空气层厚度一样，故A错误，C正确；
BD.薄膜干涉是等厚干涉，即同一条明纹处空气膜DE厚度相同；从弯曲的条纹可知，B处应该在同一条纹上，厚度相同，但现在推迟出现条纹，说明平面N的上表面B处向上凸起，故B正确，D错误。
故选BC。
二、非选择题
11.（9分）答案：（1）实心钢球（2）③②④①（3）175.70（）；4.88（）；9.70（）（4）CD
解析：（1）实验中应使用质量最大的实心钢球，可以把空气阻力产生的相对误差降到最小。
（2）实验时应先把刻度尺竖直固定在墙上，再把手机固定在三脚架上，调整好手机镜头的位置，使镜头能垂直拍到刻度尺上尽可能大的范围，然后打开手机摄像功能并开始摄像，最后捏住小球，从刻度尺旁由静止释放。所以正确顺序是③②④①。
（3）由图可知，第三张照片中小球顶部对应的刻度在之间。
拍第二张照片时小球的瞬时速度等于小球从第一张照片位置运动到第三张照片位置之间的平均速度，即
根据公式可得
（4）A.由速度位移公式可得，所以图象的斜率表示小球下落的加速度的2倍，故A错误；
BC.由于空气阻力的存在，实验中测得的加速度总是小于当地的重力加速度，即根据图象的斜率计算出来的重力加速度，总是小于实际的重力加速度；所以斜率越大的图象越接近真实值，对应的实验过程中的相对误差就越小。由图可知采用了小球P的实验结果更理想，说明在质量相同的情况下，小球P的体积更小，故B错误、C正确；
D.斜率越大的图象越接近真实值，由图可知小球P测出的加速度值更接近当地重力加速度，故D正确。
故选CD。
12.（6分）答案：（1）B（2）（3）（4）B（5）①
解析：（1）为了减小测量周期的误差，应该将小球经过最低点时作为计时开始和终止的位置更好些，实际摆动中最高点的位置会发生变化，且靠近最高点时速度较小，计时误差较大。
故选B。
（2）因为摆球经过n次全振动的总时间为，则该单摆的周期为。
（3）由单摆周期公式
可得，重力加速度的表达式为
（4）因为重力加速度的表达式为
A.测摆长时摆线拉得过紧，所测摆长l偏大，则所测重力加速度偏大，A错误；
B.摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了，故所测重力加速度偏小，B正确；
C.开始计时时，秒表过迟按下，所测周期偏小，则所测重力加速度偏大，C错误；
D.实验中误将49次全振动次数记为50次，所测周期偏小，则所测重力加速度偏大，D错误。
故选B。
（5）由题意可得，单摆的实际摆长为
由单摆周期表达式得
化简可得
由此得到的图像是图乙中的①。
13.（10分）答案：（1）；（2）
解析：（1）被困人员B在空中做圆周运动，对被困人员进行受力分析，受重力和绳子的拉力，则
且根据几何关系可知
解得
（2）设悬索对被困人员B的拉力为F，则
解得
14.（12分）答案：（1）；（2）；（3）
解析：（1）粒子电场中加速
①
粒子磁场中匀速圆周运动
②
③
联立①②③两式得
（2）联立①②可得
④
由
当B和U相同时
当电压波动时，在胶片上分开两种粒子，需满足
即
解得
（3）粒子恰好打在接收器中点N时，设粒子进入磁场时速度与竖直方向夹角为β，则
解得
粒子恰好打在接收器最左端时，设粒子进入磁场时速度与竖直方向夹角为α，则
解得
进入磁场速度与竖直方向夹角在45°到37°的粒子打在接收器中点N左侧，夹角在0°到37°的粒子打在接收器中点N右侧。在单位时间内接收到比荷为的粒子数之比
15.（15分）答案：（1）顺时针方向
（2）80%
（3）9 W
解析：（1）等离子体进入磁场后，根据左手定则可知，正离子向下偏，即向B极板偏，负离子向上偏，即向A极板偏，所以B板带正电，A板带负电。电流通过水银的方向是从中心到边缘，器皿所在处的磁场竖直向上，由左手定则可知水银旋转方向为顺时针方向。
（2）对磁流体发电机，离子束稳定时受力平衡，有
解得
由闭合电路欧姆定律可得
解得
磁流体发电机的效率
解得
（3）由能量守恒定律可得，水银旋转的机械功率为
解得
16.（18分）答案：（1）
（2）-2cm
（3），，1，2，3…
解析：（1）质点A第一次到达波峰，时间间隔
即
因
从时开始计时，A质点的振动方程
（2）根据图象可知波长，由
可知波速
波从B点传到D点的时间0.6s，此时D沿y轴正方向运动，再经过0.3s，D点到达波谷，即。
（3）处的质点的振动方程为
当时，即
（，1，2，3…）
解得（，1，2，3…）