河北省张家口市2023-2024学年高三上学期期末考试物理试卷 答案

张家口市2023—2024学年度高三年级第一学期期末考试物理注意事项：1.答卷前，考生务必将自己的姓名，准考证号填写在试卷和答题卡上。2.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B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，再选涂其他答案标号。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。一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.核污染水含有多种放射性物质，排入大海将给全人类带来很大的风险。铯137就是其中一种放射性物质，其衰变方程为，半衰期为30年。下列说法正确的是（）A.X粒子对应的射线可以穿透几毫米厚的铝板B.核污染水排入大海中，随着浓度下降，铯137的半衰期会大于30年C.比结合能比的比结合能大D.铯137衰变时会放出能量，衰变过程中的质量亏损等于X的质量【答案】A【解析】【详解】A．根据电荷数守恒和质量数守恒可得可知X为，即电子，X对应的射线为射线，可以穿透几毫米厚的铝板，故A正确；B．半衰期只与原子核本身有关，与其浓度、物理环境、以及化学环境无关，核污染水排入大海中，随着浓度下降，铯137的半衰期不变，故B错误；C．核反应方程式中生成物比反应物稳定，即生成物的比结合能大于反应物的比结合能，则的比结合能比的比结合能小，故C错误；D．铯137衰变时会放出能量，衰变过程中的质量亏损等于放出的能量与光速平方的比值，不是X的质量，故D错误。故选A。2.位于坐标原点处的波源发出一列沿x轴正方向传播的简谐横波。t=0时波源开始振动，其位移y随时间t变化的关系式为，则时的波形图为（）A. B..C. D.【答案】A【解析】【详解】BC．根据位移y随时间t变化的关系式，可知t=0时原点处的波源向y轴正方向运动，当时波源回到原点处，故BC错误；AD．当时波源向y轴负方向运动，而该简谐横波沿x轴正方向传播，故A正确，D错误。故选A。3.一种重物缓降装置简化物理模型如图所示，足够长的轻质绝缘细线连接且缠绕在铜轴上，另一端悬挂着一个重物，一个铜制圆盘也焊接在铜轴上，大圆盘的外侧和铜轴的外侧通过电刷1，电刷2及导线与外界的一个灯泡相连，整个装置位于垂直于圆盘面的匀强磁场中，现闭合开关，将重物从合适位置由静止释放，整个圆盘将在重物的作用下一起转动，产生的电流可以使灯泡发光，除灯泡电阻外的其余电阻和一切摩擦阻力均忽略不计。下列说法正确的是（）A.通过灯泡的电流方向为从电刷2流经灯泡到电刷1B.重物下降速度越快，重物的加速度越小C.重物减小的重力势能全部转化为灯泡消耗的电能D.断开开关，由于圆盘中的涡流，该装置仍然能起到缓降的作用【答案】B【解析】【详解】A．根据右手定则可以判断，通过灯泡的电流方向为从电刷1流经灯泡到电刷2，故A错误；B．重物下降速度越快，感应电动势越大，圆盘阻尼作用越大，绳子的拉力越大，重物加速度越小，故B正确；C．重物减小重力势能转化为装置的动能和灯泡消耗的电能，故C错误；D．断开开关，没有感应电流，重物缓降装置不能起到缓降作用，故D错误。故选B。4.如图甲所示，A、B两颗卫星在同一平面内围绕中心天体做匀速圆周运动，且绕行方向相同，图乙是两颗卫星的间距随时间的变化图像，时刻A、B两颗卫星相距最近。已知卫星A的周期，则A、B两颗卫星运行轨道半径之比为（）A.1:2 B.1:4 C.1:7 D.1:8【答案】B【解析】【详解】时间内，A、B两卫星转过的角度关系为又解得根据开普勒第三定律有可得故选B。5.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为2:1，原线圈接电源电压有效值不变且内阻忽略不计的正弦交变电源，为定值电阻，为可变电阻，现调节可变电阻阻值，理想电压表V的示数变化的绝对值为时，理想电流表A的示数变化的绝对值为，则等于（）A. B. C. D.【答案】D【解析】【详解】根据理想变压器的原理，原副线圈电压电流与线圈匝数关系得，故两端的变化量关系为，由电路电压关系得，在原线圈电路中由表达式关系得，，则故选D。6.如图所示，在直线上及其下方的半圆形区域内、外分别存在磁场方向垂直纸面向外和向里的匀强磁场。已知半圆的圆心为，半径为，、、三点共线，是圆外一点且。一质量为，电荷量为的带正电粒子从点在纸面内沿垂直于磁场射入半圆中，第一次从A点（图中未画出）沿圆的半径方向射出半圆形区域后从点垂直离开磁场区域。不计粒子重力，半圆内、外磁场的磁感应强度大小之比为（）A.1:2 B.1:3 C.1:4 D.1:5【答案】C【解析】【详解】根据题意，作出带电粒子在半圆内、外的运动轨迹如图设粒子在半圆内、外磁场中运动的轨道半径分别为、，由几何关系可知与相似，则有解得，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，有即则，解得故选C。7.某同学放学后到清水河练习打水漂，从距水面1.25m高处以的初速度水平掷出一枚石块。若石块始终在同一竖直面内运动，石块每次与水面接触后速率损失50%，入水速度和出水速度与水面的夹角相等且保持不变，当入水速度小于1m/s就会落入水中，取10m/s2，不计空气阻力。下列说法正确的是（）A.出水速度与竖直方向的夹角为30°B.水面上一共出现4个接触点C.从第二次接触水面到第三次接触水面所用时间为0.125sD.第三个接触点与第四个接触点之间的距离为【答案】D【解析】【详解】A．从抛出点到第一次接触水面根据平抛运动规律有解得抛出点到第一个入水点的水平距离为且设入水速度与水平方向的夹角为，则解得则出水速度与竖直方向夹角为60°，故A错误；C．第一次入水速度为出水速度为从第一次接触水面到第二次接触水面所用时间为第一个接触点与第二个接触点之间距离为从第二次接触水面到第三次接触水面所用时间为故C错误；D．第二个接触点与第三个接触点之间距离为同理可得第三个接触点与第四个接触点之间距离为故D正确；B．第四次接触水面后出水速度为由此可知，第5次接触水面后落入水中，因此一共出现5个接触点，故B错误。故选D。二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，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。8.如图所示，一水平轻质弹簧①左端固定在竖直墙壁上，另一端与小球相连。轻质弹簧②与竖直方向夹角，一端固定在天花板上，另一端也与小球相连。小球处于静止状态且与固定斜面恰好接触但无弹力。已知斜面倾角，小球质量为，与斜面间动摩擦因数，重力加速度为，则（）A.剪断弹簧①的瞬间，小球的加速度大小为，方向水平向右B.剪断弹簧①的瞬间，小球的加速度大小为，方向沿斜面向上C.剪断弹簧②的瞬间，小球与斜面间的弹力会发生突变D.剪断弹簧②的瞬间，小球的加速度大小为，方向沿斜面向下【答案】BD【解析】【详解】AB．剪断弹簧之前，斜面与小球间无弹力，小球受力如图1根据平衡条件可得剪断弹簧①瞬间，立即消失，和不变，小球和斜面间产生弹力和摩擦力，受力分析如图2根据牛顿第二定律，有解得方向沿斜面向上，故A错误，B正确；CD．剪断弹簧②瞬间，消失，和不变，受力分析如图3和在垂直斜面方向上的分力等大、反向，即故小球和斜面之间仍无弹力和摩擦力，则加速度为方向沿斜面向下，故C错误，D正确。故选BD。9.张家口怀来大桥作为交通大动脉，与京张高铁跨官厅湖大桥交相辉映（如图甲）。其简化模型如下：吊桥由六对钢杆悬吊，六对钢杆在桥面上分列两排，其上端挂在两根钢缆上，如图乙所示为其一侧面图。已知图中相邻两钢杆间距离为8m，靠桥面中心的钢杆长度为2m（即），，，又已知两端钢缆、与水平方向夹角均为37°，若钢杆、钢缆自重不计，每根钢杆承受拉力相同，桥面总质量为，则下列说法正确的是（）A.每根钢杆的拉力大小为 B.钢缆中的拉力大小为C.， D.，【答案】BC【解析】【详解】A．桥面总质量为，每根钢杆拉力均为，由平衡条件可得解得A错误；B．对左边的悬索受力分析如图1所示，由平衡条件可得，即钢缆中的拉力大小为，B正确；CD．对点受力分析如图2所示，由平衡条件可得由几何关系可得对两点整体受力分析如图3所示，由平衡条件可得C正确，D错误。故选BC。10.如图所示，真空中电荷量未知的两个点电荷分别固定于点与点，形成一个以延长线上点为球心，电势为零的等势面（取无穷远处电势为零），S点为等势面与直线的交点，点为延长线上S点右侧的一点，已知，，，点为点正上方等势面上的一点，点的场强大小为（），点的场强背离圆心，下列说法正确的是（）A.点的点电荷电荷量为B.S点的电场强度大小为C.在等势面为零的球内，一定存在场强为零的点D.将正试探电荷从点移到点，静电力做负功【答案】AD【解析】【详解】A．如图所示由图可知M点的电荷为负电荷，N点的电荷为正电荷，所以有可得，故A正确；B．S点的电场强度大小为解得故B错误；C．设在直线上点右侧与点距离为的点电场强度为零，则有解得则，可知除无穷远处外，直线上电场强度为零的点只有一个，且在等势面为零的球外，故C错误；D．点电势低于点电势，则正电荷在点的电势能低于在点的电势能，将正试探电荷从点移到点，电势能增加，静电力做负功，故D正确。故选AD。三、非选择题：本题共5小题，共54分。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要答题步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。11.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，双缝间距，双缝到光屏间的距离，实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。（1）关于该实验，下列说法正确的是__________。（填选项前的字母）A.滤光片的作用是让白光变成单色光，取走滤光片，无法看到干涉条纹B.若仅将滤光片由绿色换成红色，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大C.若想增加从目镜中观察到的条纹个数，可以将光屏向靠近双缝的方向移动D.光通过单缝是为了会聚光，使光在通过双缝发生干涉时更清晰，即使没有单缝也可以观察到干涉条纹（2）正确操作后，该组同学用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图甲所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺示数如图乙所示，则：①分划板在图中A、B位置时，相邻两条亮纹中心间距________mm。②该单色光的波长__________m（保留一位有效数字）。【答案】①.BC##CB②.0.5③.4×10-7【解析】【详解】（1）[1]A．滤光片的作用是让白光变成单色光，取走滤光片，则是两束白光的干涉，光屏上会出现彩色的干涉条纹，故A错误；B．若将滤光片由绿色换成红色，由于红光的波长较大，根据可知光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大，故B正确；C．根据将光屏向靠近双缝的方向移动，减小，则条纹间距减小，目镜中观察到的条纹个数增加，故C正确；D．光通过单缝发生衍射，再通过双缝发生干涉，可认为是从单缝通过多列频率相同且相位差恒定的光波，在屏上叠加形成的，故D错误。故选BC。（2）[2]①10分度游标卡尺的精确值为0.1mm，由图可知则相邻两亮条纹间距为[3]②根据可得该单色光的波长为12.一实验小组欲测量一电源的电动势（约为12V）和内阻。所用的器材：电流表（量程0~10mA，内阻未知）、电阻箱（最大阻值）、电阻箱（最大阻值）、开关和导线若干，利用如图所示的电路先测量电流表内阻，再测量电源的电动势和内阻。（1）按图所示的电路，将电阻箱的电阻调到最大，只闭合开关S，调节电阻箱的阻值，使电流表的示数为9mA；再闭合开关S1，保持的阻值不变，调节，当电流表示数为6mA时，电阻箱接入电路的阻值为。则电流表的内阻为__________，此值_________（选填“大于”“等于”或“小于”）电流表实际内阻值。（2）保持电阻箱接入电路的阻值固定不变，不断调节电阻箱的阻值，读取电流表对应的示数，利用多组、数据绘制图像，所得图线为直线，其斜率为，纵截距为。结合（1）问电流表内阻的测量值，则电源的电动势可表示为___________，电源的内阻可表示为___________。（用含、的代数式表示）【答案】①.5.0②.小于③.④.【解析】【详解】（1）[1]由题图中电路图可知，当闭合开关S，S1时，电阻箱与电流表并联，根据欧姆定律有代入数据解得[2]由于闭合开关S1之后，电路中的总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的总电流增大，则分得的电流应该大于3mA，而计算时认为分得的电流等于3mA，则测得的电流表内阻小于真实值。（2）[3][4]根据题意可知，电阻箱和电流表并联后的电阻为根据欧姆定律可知，当流过电流表的电流为时，回路中的总电流为设电源的电动势为，内阻为，根据闭合电路欧姆定律有整理得结合题意可得，解得，13.某兴趣小组设计了一个测水深的深度计，打算用它测量清水河的深度。深度计的结构如图所示，导热性能良好的圆柱形气缸Ⅰ、Ⅱ内径分别为和，长度均为，内部分别有轻质薄活塞A、B，活塞密封性良好且可无摩擦左右滑动，气缸Ⅰ左端开口，右端通过一细管连通气缸Ⅱ。初始时A、B均位于气缸最左端，且气缸Ⅰ内通过A封有压强为的气体，气缸Ⅱ内通过B封有压强为的气体。该装置放入水下后，通过A向右移动的距离可测定水的深度。已知外界大气压强为，相当于10m高的水产生的压强，不计水温随深度的变化，被封闭气体视为理想气体。（1）求此深度计能够测量的最大深度；（2）若要测量最大水深为50m，可以调节初始状态气缸Ⅰ和气缸Ⅱ内的气体压强，若气缸Ⅰ内所封气体的初始压强为，求气缸Ⅱ内所封气体的初始压强。【答案】（1）22.5m；（2）5p0【解析】【详解】（1）根据图示分析可知，当活塞A恰好到达气缸Ⅰ区右侧，但与右侧缸壁没有挤压时，能够测量的水最深，此时活塞B左右两侧的气体压强相等，设大小为，对活塞B左侧气体有对活塞B右侧气体有解得，则水产生的压强为由于相当于10m高的水产生的压强，可知此深度计能测的最大深度为（2）设气缸Ⅰ与Ⅱ内通过A、B所封气体的初始压强分别为、，最大水深处气体压强为，活塞B向右移动，根据玻意耳定律对活塞B左侧气体有对活塞B右侧气体有解得若要测量的最大水深，该深度对应水产生的压强为，此时活塞A恰好到达气缸Ⅰ区右侧，气体压强为解得14.商场里某款热销小型跑步机如图甲所示，其测速原理简化为图乙所示。该跑步机底面固定有间距，长度的平行金属板电极。电极间存在磁感应强度大小、方向垂直底面向下的匀强磁场区域，绝缘橡胶带上镀有间距也为的平行细金属条，每根金属条的电阻。当健身者在跑步机上跑步时，位于电极区的这根金属条就会单独和外电阻构成闭合回路，已知外电阻，与外电阻并联的理想电压表量程为4V，求：（1）该跑步机可测量的橡胶带运动的最大速率；（2）当电压表的示数为2V时，金属条克服安培力做功的功率；（3）每根金属条从进入磁场到出磁场区域，所受安培力的冲量大小。【答案】（1）5m/s；（2）15W；（3）0.48N·s【解析】【详解】（1）设橡胶带运动的最大速率为，橡胶带达到最大速度时匀速，切割磁感线产生的电动势为由闭合电路欧姆定律有解得代入数据可得（2）金属条所受的安培力为金属条克服安培力做功的功率其中代入数据，可得（3）设每根金属条经过磁场区域所用的时间为，则所受安培力的冲量其中根据法拉第电磁感应定律有解得15.如图所示，空间有一垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小，一质量的绝缘木板A静止在光滑水平面上，在木板左端放置一质量、带正电的滑块B，滑块与绝缘木板