2024届四川省宜宾市兴文第二中学高三上学期期末考试物理试题（解析版）

这是一份2024届四川省宜宾市兴文第二中学高三上学期期末考试物理试题（解析版），共22页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

可能用到的相对原子质量：H-1C-12O-16F-19Na-23Al-27Ca-40Fe-56Cr-52
第Ⅰ卷（共计126分）
一、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1~4题只有一项符合题目要求，第5~8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，有选错的得0分。
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 普朗克在研究黑体辐射问题时提出光子说
B. 氢原子的能级理论是玻尔在卢瑟福核式结构模型的基础上提出来的
C. 将一个原子核分开成为单个的核子，比结合能越大的核，需要的能量越大
D. 由可知，这是核裂变反应，有一部分质量转变成了能量
【答案】B
【解析】
【详解】A．普朗克在研究黑体辐射问题中提出了能量子假说，故A错误；
B．玻尔的原子结构理论是在卢瑟福核式结构学说基础上引进了量子理论，故B正确．
C．将原子核拆散成单个核子，结合能越大的核，需要的能量越大。故C错误；
D．由
这是聚变反应。质量和能量是两个不同的物理量，质量不能转变成能量，故D错误。
故选B。
2. 下列图片源于教科书。关于它们情景的说法中正确的是（ ）
A. 图甲是磁电式电流表的内部结构图，里面的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，因为铝框中能产生感应电流，磁场对该感应电流的安培力使指针偏转
B. 图乙是动圈式扬声器的结构示意图，当随声音变化的电流通过线圈，在安培力作用下线圈发生振动，从而带动纸盆振动发出声音，这样的扬声器不能当话筒使用
C. 图丙是电子感应加速器中的俯视图，图中电子的运动方向为逆时针，为使电子沿轨道运动，轨道中的磁场方向应垂直纸面向内
D. 图丁是两根空心铝管，左管完好，右管右侧开有竖直裂缝，现让一块磁性很强的小磁铁依次从两管上方静止释放，小磁铁在左侧铝管中受到阻碍而缓慢下落，在右侧铝管中比左侧铝管中下落的快
【答案】D
【解析】
【详解】A．磁电式电流表里面的线圈常常用铝框做骨架，因为铝框在磁场中转动时能产生阻尼，让线圈快速稳定下来，故A错误；
B．电流通过线圈，在安培力作用下线圈发生振动，从而带动纸盆振动发出声音；动圈式扬声器也可以当话筒使用，声音使纸盆振动，带动线圈切割磁感线，从而产生感应电流，故B错误；
C．电子逆时针运动，洛伦兹力提供向心力，根据左手定则可知，磁场方向为垂直纸面向外，故C错误；
D．左管没有裂缝，存在涡流，从而阻碍小磁铁的下落，而右管有裂缝，涡流仍旧存在，只不过没有完好时那么大，所以在右侧铝管中比左侧铝管中下落的快，故D正确。
故选D。
3. 甲车和乙车从同一位置出发沿平直公路行驶，它们运动的速度-时间图象分别为如图所示的直线甲和曲线乙，时，直线甲和曲线乙刚好相切。有关两车在0~5s内的运动，下列说法正确的是（ ）
A. 乙车一直做加速运动，加速度先增大后减小
B. 时两车之间的距离为2m
C. 两车之间的距离先增大后减小
D. 时两车之间的距离小于7m
【答案】D
【解析】
【详解】A．由图可知，乙车一直做加速运动，图像的斜率代表加速度，则加速度一直减小，故A错误；
B．由图可知甲的加速度为
时甲车的速度为
m/s
由图像与坐标轴围成的面积可知，时两车之间的距离为
m=3m
故B错误；
C．由图像与坐标轴围成面积可知，两车之间的距离一直增大，故C错误；
D．假设乙做匀加速直线运动，则时两车之间的距离为
由于乙的位移大于匀加速直线运动的位移，则时两车之间的距离小于7m，故D正确；
故选D。
4. 高铁线因接触网覆冰无法保证电力机车正常供电，现设想用短路电流熔冰，就是将两条输电线终点站的两端直接连起来。将变电站输出电压为U的正弦交流电经过一段较长的导线输送到始发站后先用理想升压变压器升压，然后接入始发站导线的两端，电路图如图所示。已知两站间输电线的总电阻为R，变电站到始发站导线的总电阻，升压变压器原、副线圈的匝数比为，则高铁输电线R熔冰的热功率为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】设输电线的电流为，根据原副线圈电流之比和线圈匝数之比的关系有
根据原副线圈电压之比和线圈匝数之比的关系有
高铁输电线R熔冰的热功率为
解得
故选A。
5. 为了保证消费者权益，国家会对销售车辆进行全面的检测。动力检测时，汽车在专用的测量装置上全力加速，仪器记录车轮转速v与车轮驱动力F大小，再通过计算得出车辆在不同车速下的输出功率，某汽车在速度区间内车轮驱动力F与车速v的关系如图所示。则该速度区间内，车辆功率P与车速v关系的图像可能是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】根据图像可知，汽车在速度区间内F与车速v的关系为
（）
则该速度区间内，车辆功率P与车速v关系为
（）
由数学知识可知图像应为开口向下抛物线。
故选C。
6. 2022年4月23日，中国空间站上的航天员们进行了第二次太空授课，丰富有趣的物理实验使得“天宫课堂”深受广大青少年朋友的喜爱。其中一个“油水分离”的实验过程如下：航天员叶光富拿出一支试管，管内的水与油均匀混合，呈现悬浊的状态。用细线拴住试管并甩动起来，让试管做圆周运动。一段时间后试管内的水与油出现了明显的分层。下列有关该实验的说法中，正确的是（ ）
A. 因为空间站中所有物体不受重力，所以试管中的水与油不会和地面上一样出现分层现象
B. 圆周运动让试管里的水和油产生了离心现象，密度较大的水将集中于试管的底部
C. 若保持细线长度不变，加快试管的转速，试管底部受到的压力将加大
D. 若保持每秒钟的转数不变，用更短的细线甩动试管，油水分离的时间将缩短
【答案】BC
【解析】
【详解】A．因为空间站所受重力全部用来提供向心力而处于完全失重状态，所以试管中的水与油不会和地面上一样出现分层现象，故A错误；
B．圆周运动让试管里的水和油产生了离心现象，密度较大的水将集中于试管的底部，故B正确；
C．若保持细线长度不变，加快试管的转速，根据
结合
试管底部受到的压力将加大，故C正确；
D．若保持每秒钟的转数不变，即角速度不变，用用更短的细线甩动试管，所需向心力变小，则油水分离的时间将增长，故D错误。
故选BC。
7. 圆心为O、半径为R的圆形区域内存在磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场，在磁场边缘上有A、B两点，。放射源从A点沿纸面向圆形区域各个方向均匀发射速度大小为的带电粒子。圆的右边有边长有2R的正方形MNQP，与圆相切于B点，且，其区域内有水平向左的匀强电场。当粒子初速沿AO方向时，粒子刚好从B点离开磁场，进入电场后又刚好到达边界QP并返回，重新进入并最终离开磁场。不计重力和粒子间的相互作用。下列说法正确的是（ ）
A. 粒子的比荷为
B. 粒子在磁场中运动的总时间与入射方向无关
C. 若将电场E方向变为竖直向下，则从电场边界QP与NQ射出的粒子数之比为
D. 若电场E竖直向下，且粒子要全部从NQ边界射出，则场强大小至少为原来的4倍
【答案】BD
【解析】
【详解】A．根据题意，做出粒子在圆形磁场中运动的轨迹如图所示
根据几何关系可知粒子在磁场中的轨迹半径为，根据洛伦兹力充当向心力有
则可得粒子的比荷为
故A错误；
B．粒子从A点进入磁场到从B点进入电场后再从电场回到B点时，因电场力做功为零，因此再次进入磁场时的速度大小不变，则再次进入磁场做圆周运动的轨迹半径不变，到最终离开磁场的运动过程中，其运动轨迹如图所示
在磁场中运动的总时间
而粒子无论从A点向哪个方向射入磁场，到最终离开磁场时在磁场中偏转总角度
因此，粒子在磁场中运动的总时间与入射方向无关，均为，故B正确；
C．在A点的粒子源向磁场中的各个方向发射速度大小均为的带电粒子，由于粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径与磁场的半径相同，因此所有粒子离开圆形磁场时将平行于电场方向进入电场，根据沿AO方向射入的粒子进入从MN中点B进入电场后，刚好到达边界QP并返回，则由动能定理有
解得电场力
根据牛顿第二定律可得粒子在电场中运动时的加速度大小为
而若将电场E的方向改为竖直向下，则粒子在进入电场后将做类平抛运动，而粒子恰好打到Q处，则应有
，
解得
由于能进入电场的粒子的总高度为为，则可知高度小于的粒子范围均从NQ射出，高度大于而又小于范围内的粒子均从PQ射出，分别做出从高度、处进入电场的粒子在磁场中的运动轨迹如图所示
根据几何关系可知，从高度处进入电场的粒子在磁场中A点入射速度方向与水平方向的夹角为，则从电场边界QP与NQ射出的粒子数之比为
故C错误；
D．电场E竖直向下，且粒子要全部从NQ边界射出，则进入电场范围高度为的粒子恰好打在Q处，则有
，
解得
由此可得
因此可知，若电场E竖直向下，且粒子要全部从NQ边界射出，则场强大小至少为原来的4倍，故D正确。
故选BD。
8. 如图所示，一弹性轻绳（绳的弹力与其伸长量成正比）一端固定在A点，弹性绳自然长度等于AB，跨过由轻杆OB固定的定滑轮连接一个质量为m的绝缘带正电、电荷量为q的小球．空间中还存在着水平向右的匀强电场（图中未画出），且电场强度。初始时A、B、C在一条竖直线上，小球穿过水平固定的杆从C点由静止开始运动，滑到E点时速度恰好为零。已知C、E两点间距离为L，D为CE的中点，小球在C点时弹性绳的拉力为，小球与杆之间的动摩擦因数为0.5，弹性绳始终处在弹性限度内．下列说法正确的是（ ）
A. 滑动摩擦力的大小为
B. 弹簧的劲度系数为
C. 小球在D点时速度最大
D. 若在E点给小球一个向左的速度v，小球恰好能回到C点，则
【答案】BC
【解析】
【详解】A.设弹性绳的劲度系数为，BC=h，设当小球运动到F点时
BF与CE的夹角为，此时弹性绳的弹力为
弹力沿水平方向的分力
在竖直方向
小球在C点，有
故
故摩擦力也为恒力大小为
故A错误；
BC.从C到E，由动能定理可得
其中，W是弹性绳对小球做功大小。而
解得
得
在D点
故有
小球的合外力为0，速度最大，故BC正确；
D.由上可得
若在E点给小球一个向左的速度v，小球恰好能回到C点，从E到C的过程，根据动能定理有
得
故D错误。
故选BC。
第Ⅱ卷
三、非选择题：本卷包括必考题和选考题两部分．第9~12题为必考题，每个试题考生都必须做答。第13~16题为选考题，考生根据要求做答。
（一）必考题（共129分）
9. 某同学利用如图甲所示的装置测量滑块沿斜面体下滑时所受的阻力大小，某次实验时得到的纸带如图乙所示，已知纸带上标出的相邻两计数点之间还有4个计时点未画出，计时器的打点频率为。
（1）打下点时，滑块的速度__________；
（2）为了研究不同材料的滑块所受阻力的情况，该同学用两个质量相同、材料不同的滑块、进行了反复操作，画出了的图像，如图丙所示，则滑块所受的阻力___________（填“大于”“等于”或“小于”）滑块所受的阻力；
（3）若图丙中图线的斜率为，滑块的质量为，斜面体的倾角为，重力加速度为，则滑块沿斜面体下滑时所受的阻力__________
【答案】 ①. ②. 小于 ③.
【解析】
【详解】（1）[1]打下点时，滑块的速度等于段的平均速度，则
又
整理得
（2）[2]滑块沿斜面体下滑时，由动能定理得
整理得
则滑块所受的阻力越小，图像的斜率越大，则滑块所受的阻力小于滑块所受的阻力；
（3）[3]由第（2）问知
解得
10. 某小组查阅资料得知，在0～100℃范围内，金属铂电阻的阻值与温度有如下关系：，其中为铂电阻在0℃时的电阻，t为摄氏温度，α为一正的常数，称为铂电阻的温度系数．该小组想利用这一原理制作一个简易的温度传感器。
（1）他们利用图甲所示电路来测量的阻值，其中定值电阻且远大于和，按图甲连接好电路后，在0℃的条件下闭合开关S，调节电阻箱，当时灵敏电流计G的示数为零，则_______。
（2）他们随后用图乙电路测量铂电阻的温度系数，其中定值电阻且远大于和，将铂电阻置于温度为t的环境中，调节，测得干路电流为，则图乙中B、D两点间的电压为_____________（用和α表示）；多次改变温度t，保持不变，调节滑动变阻器，使得电流表示数保持为不变，测量B、D两点间的电压，将测得的数据标在图丙所示的图上，由此可得_____________（保留两位有效数字）；
（3）上述实验过程中，非常强调“定值电阻且远大于和”，请分析指出，为什么要保证“远大于”这一限制条件：_____________。
【答案】 ①. 50 ②. ③. 0.01 ④. 见解析
【解析】
【详解】（1）[1]在0℃的条件下闭合开关S，调节电阻箱，当时灵敏电流计G的示数为零，则
解得
50
（2）[2]由于定值电阻且远大于和，调节，则流过的电流均为，则有
解得
[3] 将用一条倾斜的直线将图丙补充完整，如下图所示

根据图像斜率结合可知
=
解得
（3）[4] 若实验中没有保证、远大于、，则通过的电流小于通过的电流，则
，
导致
则有故导致温度系数的测量值偏小。
11. 如图甲，竖直面MN的左侧空间中存在竖直向上的匀强电场（上、下及左侧无边界）。一个质量为m、电荷量为q、可视为质点的带正电小球，以水平初速度沿PQ向右做直线运动。若小球刚经过D点时（此时开始计时），在电场所在空间叠加如图乙所示随时间周期性变化、垂直纸面向里的匀强磁场，使得小球再次通过D点时速度方向如图所示与PQ连线成60°角，且以后能多次经过D点做周期性运动。图中，均为未知量，且均小于小球在磁场中做圆周运动的周期。已知D、Q间的距离为L，忽略磁场变化造成的影响，重力加速度为g。求（最后结果可以用分数和根号表示）：
（1）电场强度E的大小；
（2）与的比值；
（3）当小球做周期性运动的周期最大时，求出此时的磁感应强度的大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据题意，在重力场与电场的复合场中，带电小球做直线运动，则有
可得
（2）根据题意，当加上周期性变化的磁场后，带电小球的运动轨迹应如图所示
粒子在时间内做匀速直线运动，其位移
粒子在加入磁场后，在时间内做匀速圆周运动，根据几何关系可得粒子做圆周运动的半径
又
联立解得
（3）带电小球磁场中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力充当向心力有
解得
而带电小球做完整圆周运动的周期
联立可得
显然，小球做周期性运动的周期要最大，则磁感应强度要最小，而磁感应强度最小，则小球在磁场中做圆周运动的轨迹半径要最大，因此小球在电场和重力场的复合场中加上周期性变化的磁场时，恰好做周期性运动时即圆周运动的轨迹恰好和磁场边界MN相切，根据几何关系有
可得
而根据
联立可得
12. xOy是位于光滑水平桌面的直角坐标系，一侧有垂直纸面的磁场，方向如图所示；在一侧有边长分别为和的刚性矩形线框位于桌面上，其长边与y轴平行，线框质量为m．现让线框沿方向以初速（待求）进入磁场区域，当线框全部进入磁场时，速度恰好减小为0。
（1）若磁场磁感应强度大小恒为B且线框电阻为R，忽略自感效应，求大小；
（2）若磁场的磁感应强度B的大小随横坐标x的变化关系为：（k为已知的常量）且线框的电阻为R，忽略线框的自感效应，求大小；
（3）若磁场磁感应强度大小恒为B但线框为电阻为0的超导线框，考虑线框的自感效应，且已知线框的自感系数为L，求大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）线圈进入磁场，由动量定理有
又
所以
（2）线圈受的安培力为
dt时间安培力的冲量为
积分得
即
解得
（3）设超导线进入的深度，速度为v，切割产生的电动势为
它引起感应电流，而感应电流变化又引起自感电动势
超导状态下R=0，故无论多大的电流，其总电动势要恒为0，这就要求
整理可得
解得
考虑到初态x=0，i=0，得C=0。所以
此时安培力
这是一个类弹性力，说明线圈将做简谐运动，等劲度系数为
刚进入时，所以该位置是平衡位置。由广义能量守恒
得
（二）选考题：共45分。
【物理选修3-4】
13. O点有一振源持续在竖直方向振动，产生的横波传播到了A处质点，且OA间距离为10m。质点A振动起来之后，某时刻波源O处在波峰位置，把该时刻记为时刻。观察发现时刻，质点A处于波峰位置，且此时波源O正通过平衡位置向下运动，且OA间还有一个波峰。则下列说法中正确的是（ ）
A. 波的波长一定为8m
B. 质点A一定是向上开始振动的
C. 时刻，质点A一定处在波谷位置
D. 波的传播速度可能为0.4m/s
E. 波的传播速度可能为4.0m/s
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．时刻，质点A处于波峰位置，且此时波源O正通过平衡位置向下运动，且OA间还有一个波峰，结合同侧法，作出此时OA间的波形如图所示
则有
解得
故A正确；
B．根据题意，波源O点起振的时刻不确定，质点A起振时的波形也不确定，即质点A开始振动的方向不确定，故B错误；
DE．由于某时刻波源O处在波峰位置，把该时刻记为时刻，结合上述可知，0时刻OA间的波形如图所示
根据同侧法，0时刻质点A沿向上振动，由于观察发现时刻，质点A处于波峰位置，则有
（n=0，1，2，3…）
解得
（n=0，1，2，3…）
则波速为
解得
（n=0，1，2，3…）
若波的传播速度为0.4m/s，解得
n=0
若波的传播速度为4. 0m/s，解得
n=2.25
可知，波的传播速度可能为0.4m/s，不可能为4.0m/s，故D正确，E错误；
C．观察发现时刻，质点A处于波峰位置，由于
解得
（n=0，1，2，3…）
根据振动的周期性可知，时刻，质点A一定处在波谷位置，故C正确。
故选ACD。
14. 如图所示，三角形ABC为某透明介质的横截面，O为BC边的中点，位于截面所在平面内的一束光线自O以角i=45°入射，第一次到达AB边恰好发生全反射。已知θ=15°，BC边长为2L。计算过程可能用到，，求：
①介质的折射率n；
②从入射到发生第一次全反射所用的时间（设光在真空中的速度为c）。
【答案】①；②
【解析】
【详解】①光路图如图所示
设光线在AB面上的折射角为，由折射定律
根据全反射规律可知，光线在AB面上P点的入射角等于临界角C
由几何关系可得
代入数据解得
②在△OPB中，根据正弦定律可得
设所用时间为t，光线在介质中的速度为v，得
，
解得