2024届上海市宝山区物理高三第一学期期末综合测试试题含解析

2024届上海市宝山区上海交大附中物理高三第一学期期末综合测试试题

注意事项：

1.答题前，考生先将自己的姓名、准考证号码填写清楚，将条形码准确粘贴在条形码区域内。

2.答题时请按要求用笔。

3.请按照题号顺序在答题卡各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试卷上答题无效。

4.作图可先使用铅笔画出，确定后必须用黑色字迹的签字笔描黑。

5.保持卡面清洁，不要折暴、不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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、如图所示，匀强磁场中有一电荷量为g的正离子，由a点沿半圆轨迹运动，当它运动到5点时，突然吸收了附近若

干电子，接着沿另一半圆轨迹运动到c点，已知”、c在同一直线上，且"=1必。电子的电荷量为e,质量可忽

2

略不计，则该离子吸收的电子个数为

2、某气体星球的半径为R,距离星球中心2H处的P点的重力加速度为g。若该星球的体积在均匀膨胀，膨胀过程中

星球质量不变，且密度均匀。当星球半径膨胀为3R时，P点的重力加速度为g'。已知质量分布均匀的球壳对球壳内

物体的引力为零。则g'与g的比值为（）

198

A.—B.1C.—D.—

3427

3、已知地球质量为月球质量的81倍，地球半径约为月球半径的4倍.若在月球和地球表面同样高度处，以相同的初

速度水平抛出物体，抛出点与落地点间的水平距离分别为s月和s地，则s月：s地约为（）

A.9：4B.6：1C.3：2D.1：1

4、汽车在平直公路上以速度vo匀速行驶，发动机的功率为尸，司机为合理进入限速区，减小了油门，使汽车功率立即

减小一半并保持该功率继续行驶，设汽车行驶过程中所受阻力大小不变，从司机减小油门开始，汽车的速度v与时间

t的关系如图所示，则在。〜〃时间内下列说法正确的是

tv/(nVs)

VI，V

0.5vJ

P

A.汽车的牵引力不断减小B.U0时，汽车的加速度大小为——

加%

C.汽车行驶的位移为应L+迎1P3

D.阻力所做的功为,4一^，〃％2

28P

5、2010年命名为“格利泽581g”的太阳系外行星引起了人们广泛关注，由于该行星的温度可维持表面存在液态水，科

学家推测这或将成为第一颗被发现的类似地球世界，遗憾的是一直到2019年科学家对该行星的研究仍未有突破性的

进展。这颗行星距离地球约20亿光年（189.21万亿公里），公转周期约为37年，半径大约是地球的2倍，重力加速

度与地球相近。则下列说法正确的是

A,飞船在Gliese58Lg表面附近运行时的速度小于7.9km/s

B.该行星的平均密度约是地球平均密度的工

2

C.该行星的质量约为地球质量的8倍

D.在地球上发射航天器前往“格利泽581g”，其发射速度不能超过11.2km/s

6、如图甲所示，一质量为M的长木板静置于光滑水平面上，其上放置一质量为机的小滑块，木板受到随时间f变化

的水平拉力厂作用时，用传感器测出其加速度得到如图乙所示的a-尸图，最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，取

g=10m/s2,则下列选项错误的是

A.滑块的质量/n=4kg

B.木板的质量M=2kg

C.当尸=8N时滑块加速度为2m/s2

D.滑块与木板间动摩擦因数为（）.1

二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得。分。

7、用甲、乙两种不同的单色光应用同一实验装置分别做双缝干涉实验。比较两次实验得到的干涉条纹图案，甲光的干

涉条纹间距大于乙光的干涉条纹间距，则（）

A.甲的波长大于乙的波长

B.甲的频率大于乙的频率

C.玻璃对甲的折射率小于对乙的折射率

D.若两种光在玻璃中传播，甲的速度等于乙的速度

E.若两种光从玻璃射向空气发生全反射，甲的临界角大于乙的临界角

8、一列简谐横波，在f=0.5s时的波动图象如图甲所示，介质中x=15m处的质点A的振动图象如图乙所示，下列说

A.这列波的波速大小是2m/s

B.这列波的频率为1Hz

C.这列波沿x轴正方向传播

D.().5~0.75s内，图甲中质点尸的平均速率大于质点。的平均速率

9、如图是氢原子的能级示意图。当氢原子从〃=4能级跃迁到〃=2能级时，辐射出光子公从”=2能级跃迁到〃=1能

级时，辐射出光子仇以下判断正确的是()

n半V

.....................0

4...................0.85

3---------------1.51

2---------------3.4

I----------------13.6

A.光子方可能使处于基态的氢原子电离

B.〃=4能级比"=2能级氢原子的电子动能小

C.一个处于n=5能级的氢原子向低能级跃迁时最多可辐射10种不同的谱线

D.若与a同频率的光可以使某金属发生光电效应，那么与6同频率的光也可以使该金属发生光电效应

10、一列简谐横波沿x轴正方向传播，在x=12m处的质元的振动图线如图1所示，在x=18m处的质元的振动图线

A.该波的周期为15s

B.x=12m处的质元在平衡位置向上振动时，x=18m处的质元在波峰

C.在04s内x=12m处和x=18m处的质元通过的路程均为6cm

D.该波的波长可能为8m

三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。

11.(6分)某同学用如图甲所示装置做验证机械能守恒定律的实验。所用打点计时器为电火花打点计时器。

(1)实验室除了提供图甲中的器材，还备有下列器材可供选择：

A.220V交流电源B.天平C.秒表D.导线E.墨粉纸盘。其中不必要的器材

是(填对应的字母)，缺少的器材是o

(2)对于实验要点，下列说法正确的是.

A.应选用体积较小且质量较小的重锤

B.安装器材时必须保证打点计时器竖直，以便减少限位孔与纸带间的摩擦

C.重锤下落过程中，应用手提着纸带，保持纸带始终竖直

D.根据打出的纸带，用Ax=gP求出重力加速度再验证机械能守恒

(3)该同学选取了一条纸带，取点迹清晰的一段如图乙所示，将打出的计时点分别标号为1、2、3、4、5、6,计时点1、

3,2,5和4、6之间的距离分别为xi,X2,X3o巳知当地的重力加速度为g,使用的交流电频率为/,则从打计时点2

到打计时点5的过程中，为了验证机械能守恒定律，需检验的表达式为o

(4)由于阻力的作用，使测得的重锤重力势能的减小量总是大于重锤动能的增加量。若重锤的质量为机，根据(3)中纸带

所测数据可求得该实验中存在的平均阻力大小尸=(结果用机、g、x卜X2、X3)表示)。

12.(12分)某同学用如图甲所示的电路测量一段总阻值约为10。的均匀电阻丝的电阻率外在刻度尺两端的接线柱

和b之间接入该电阻丝，金属夹P夹在电阻丝上，沿电阻丝移动金属夹，从而可改变接入电路的电阻丝长度。实验提

供的器材有：

电池组E（电动势为3.0V,内阻约1C）；

电流表Ai（量程（）~0.6A）；

电流表A2（量程0~100mA）；

电阻箱R（0〜99.99。）；

开关、导线若干。

实验操作步骤如下：

①用螺旋测微器测出电阻丝的直径O;

②根据所提供的实验器材，设计如图甲所示的实验电路；

③调节电阻箱使其接入电路中的电阻值最大，将金属夹夹在电阻丝某位置上；

④闭合开关，调整电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表满偏，记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度心

⑤改变P的位置，调整_______,使电流表再次满偏；

⑥重复多次，记录每一次的R和L数据；

⑴电流表应选择（选填“Ai”或“A2”）；

⑵步骤⑤中应完善的内容是;

（3）用记录的多组K和L的数据，绘出了如图乙所示图线，截距分别为r和/,则电阻丝的电阻率表达式〃=（用

给定的字母表示）；

（4）电流表的内阻对本实验结果（填“有”或“无”）影响。

四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算

步骤。

13.（10分）如图所示，在xOy平面坐标系的第一象限内的某区域存在匀强磁场，在第二象限内存在沿x正方向的匀

强电场，电场强度的大小为E=5xl03v/m。曲线OC上分布着大量比荷为幺=l（）5C/kg的正电荷，曲线OC上各点的坐

m

标满足y2=A|x|,C点的坐标为（一0.1,0.2）。A点在y轴上，CA连线平行于x轴，。点在x轴上且。£>=。4。现所有正

电荷由静止释放，在第一象限内磁场的作用下都沿垂直x轴方向通过了。点。不计正电荷所受的重力及电荷间的相互

作用力。求：

（1）正电荷通过y轴时的速度与纵坐标的关系；

（2）匀强磁场的磁感应强度的大小和方向;

⑶匀强磁场区域的最小面积。

14.（16分）如图所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN、尸。固定在竖直平面内，两导轨间的距离为L=lm,导轨

间连接的定值电阻R=3C,导轨上放一质量为m=0.1kg的金属杆外，金属杆始终与导轨接触良好，杆的电阻L1C,

其余电阻不计，整个装置处于磁感应强度为B=1T的匀强磁场中，磁场的方向垂直导轨平面向里.重力加速度g取

2

10m/so现让金属杆从水平位置由静止释放，忽略空气阻力的影响，求：

（1）金属杆的最大速度

（2）达到最大速度后，某时刻若金属杆ab到导轨顶端MP的距离为心为使ab棒中不产生感应电流，从该时刻

开始，磁感应强度B应怎样随时间t变化？推导这种情况下B与t的关系式。

15.（12分）如图所示，在空间直角坐标系中，I、II象限（含X、丁轴）有磁感应强度为片=1T,方向垂直于纸面

向外的匀强磁场和电场强度为E=10N/C,方向竖直向上的匀强电场；m、IV象限（不含工轴）有磁感应强度为

T,方向沿y轴负方向的匀强磁场，光滑L圆弧轨道圆心0',半径为R=2m,圆环底端位于坐标轴原点。。

144

质量为叫=1kg,带电/=+1C的小球加从。处水平向右飞出，经过一段时间，正好运动到。点。质量为加2=2kg,

带电%=+L8C小球的N穿在光滑圆弧轨道上从与圆心等高处静止释放，与〃同时运动到。点并发生完全非弹性碰

撞，碰后生成小球P（碰撞过程无电荷损失）。小球加、N、P均可视为质点，不计小球间的库仑力，取g=10m/s2,

求：

⑴小球M在0'处的初速度为多大；

⑵碰撞完成后瞬间，小球P的速度；

（3）分析P球在后续运动过程中，第一次回到轴时的坐标。

参考答案

一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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、D

【解题分析】

正离子由a到b的过程，轨迹半径4=%,根据牛顿第二定律：qvB=m—,正离子在》点吸收”个电子，因电子

24

he3

质量不计'所以正离子的速度不变'电荷量变为正离子从人到，的过程中‘轨迹半径，2=5=1〃，，且日一

ne)vB=m一,解得:

A.如。故A不符合题意。

2e

B.幺。故B不符合题意。

e

C.”。故C不符合题意。

3e

D.幺。故D符合题意。

3e

2、D

【解题分析】

设0点放置质量为加的物体，则有

GMm

------7=mg

(2/?)2

解得

GM

①

(W

如图所示，星球膨胀后质量不变，有

加=〃.g兀(3/?)3

P点以下球体质量为

4,

M'=p'--n(3R-R)3

解得

Q

M'=—M

27

结合①式得

，8

gR

则

2J

827

所以D正确，ABC错误。

故选D。

3、A

【解题分析】

设月球质量为半径为R,地球质量为M,半径为R.

…M'°,

已知—=81,—R=4”,

MR

GMm

根据万有引力等于重力得：一h=mg

R-

皿*GM

则有：8=~^~

g81

因此5=77…①

g16

由题意从同样高度抛出，/1=飙=家产.②

9

联立①、②解得：

4

在地球上的水平位移5地=匕，

在月球上的5月=丫/；

因此得到：S月：s地=9:4,故A正确，BCD错误.

点睛：根据万有引力等于重力，求出月球表面重力加速度和地球表面重力加速度关系，运用平抛运动规律求出两星球

上水平抛出的射程之比.

4、C

【解题分析】

A.减小油门后，机车的功率保持不变，当速度减小时，根据P=Fv可知，牵引力增大，故A错误；

B.汽车以速度vo匀速行驶时，牵引力等于阻力，即有：F=f,发动机的功率为P,由

P=Fva=fvn

得阻力

/=-

%

U0时，功率为原来的一半，速度没有变，则

P

%2%

根据牛顿第二定律得：

F-fP

a=--=----

m2mv0

故大小为故B错误。

CD.根据动能定理得:

0.5也+W/=；相(0.5%)2一：加诏

解得阻力做功为

32P

叼==吟一彳6

oZ

设汽车通过的位移为X,由印尸井，解得

x=%।3加片

28P

故C正确，D错误。

故选C。

5、B

【解题分析】

ABC.忽略星球自转的影响，根据万有引力等于重力得：

V2

mg=m——

R

得到

V=卮

万有引力等于重力，』GMm一=，"g,得到

R

小代

G

gR2

M

=G=3g

V4兀R34兀GR

3

这颗行星的重力加速度与地球相近，它的半径大约是地球的2倍，所以它在表面附近运行的速度是地球表面运行速度

的夜倍，大于1.9km/s,质量是地球的4倍，密度是地球的;。故B正确，AC错误。

D.航天器飞出太阳系所需要的最小发射速度为第三宇宙速度，即大于等于2.lkm/s,故D错误。

6,C

【解题分析】

AB.由题图乙知，尸=6N时，滑块与木板刚好不相对滑动，加速度为a=lm/s2。对整体分析，由牛顿第二定律有厂

=(M+机)a,代入数据计算得出：

M+»i=6kg,

当后6N时，对木板，根据牛顿第二定律得：。=二警=」尸-噂，

MMM

知图线的斜率A=,，则：

2

M=2kg,

滑块的质量：

m=4kg；

故AB不符合题意；

CD.根据F=6N时，a=lm/s2,代入表达式计算得出：

当尸=8N时，对滑块，根据牛顿第二定律得〃"喑=机优，计算得出：

a'=〃g=lm/s2,

故C符合题意，D不符合题意。

故选C。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得。分。

7,ACE

【解题分析】

A.双缝干涉条纹间距

A.x=­LZ,

d

同一实验装置其〃d相同，Ac越大则4越长，则甲光的波长大，A正确；

B.甲光的波长大于乙光，由

c=Av

知甲光的频率小于乙光的频率，B错误；

C.频率丫越小，介质对它的折射率”越小，则玻璃对甲光的折射率小，C正确；

D.根据

c

〃=­

v

可知甲光在玻璃中的速度大，D错误；

E.根据全发射的特点

.「1

sinC=—

n

可知光在玻璃中的折射率〃越小，则全反射临界角C越大，则甲光临界角大，E正确。

故选ACEo

8、BCD

【解题分析】

A.根据图甲可得，该波的波长；1=20m；由图乙可得，该波的周期T=1s,则波速

A

v=—=20m/s

T

A错误；

B.波的传播周期和振源的振动周期相同，波源的振动频率

f=L1HZ

T

B正确；

c.由题图乙可知r=0.5s时，质点4的振动方向向下，在题图甲中根据“上坡下，下坡上”法可知，波沿x轴正方向传

播，C正确；

D.0.5~0.75s内，质点尸在1周期内通过的路程大于一个振幅，质点。在,周期内通过的路程小于一个振幅，平均速

44

率等于路程比时间，所以质点尸的平均速率比质点。的平均速率大，D正确。

故选BCD,

9,BD

【解题分析】

A.由能级跃迁的频率条件：

hV=Em-E„

可知，光子a的能量为2.55eV,光子b的能量为10.2eV,要使处于基态的氢原子电离，入射光子的能量要大于等于13.6eV,

故光子力不能使处于基态的氢原子电离，A不符合题意；

B.氢原子的能级越高，电子的轨道半径越大，由库仑力提供向心力得：

ke1_mv2

1,

又因电子的动能纥=]m丫2,解得电子的动能

Eh2

用=三

故轨道半径越大，电子动能越小，B符合题意；

C.一个处于〃=5能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射不同谱线最多的方式是逐级跃迁，故最多可辐射4种不同的谱

线，C不符合题意；

D.由于光子力的能量比a的高，故光子b的频率也比a的高，若与a同频率的光可以使某金属发生光电效应，那么

与b同频率的光也可以使该金属发生光电效应，D符合题意。

故选BDo

10、BD

【解题分析】

A.由振动图像可知，该波的周期为12s,故A错误：

B.由两个质点的振动图像可知，u3s时，当x=12m处的质元在平衡位置向上振动时，x=18m处的质元在波峰，

故B正确；

C.由图可知，该波的振幅为4cm,频率

2TI兀,,

co=——=—rad/s

T6

由图1可知，在U0时刻x=12m处的质点在-4cm处，则其振动方程为

.7171

x=-4sm(—t+—)cm

l262

4s时刻质元的位置

4兀兀

M2=-4sin(—+—)=2cm

62

所以x=12m处的质元通过的路程

512=4cm+2cm=6cm

据图2知UOs时，在x=18m处的质元的位移为0cm,正通过平衡位置向上运动，其振动方程为：

../兀、

x18=4sin(-0

在U4s时刻，在x=18m处的质元的位移

=4xsin-=2\^cm

186

所以在0〜4s内x=18m处的质元通过的路程

电8=4cm+(4-2A/3)cm«4.54cm<6cm

故C错误；

D.由两图比较可知，x=12m处比x=18m处的质元可能早振动所以两点之间的距离为

3

x=(nd—)2(n=0,1、2........)

4

所以

4x4x6

A.-m(n=O、1、2

4〃+34〃+3

〃=0时，波长最大，为

4x6。

-----m=8m

3

故D正确。

故选BD。

三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。

-x2%x

11、BC亥！I度尺Bgx21)mg-(3~\)

【解题分析】

(1)[1][2]本实验的实验目的是验证

〃侬=12

的正确性，因此可以不测量物体的质量，即可不用天平。打点计时器应接220V的交流电源，打点计时渊用来记录物

体的运动时间，秒表不必要，不必要的器材为BC,还缺少的器材是处理纸带时用到的刻度尺；

(2)[3]A.应选用体积较小且质量较大的重锤，以减小阻力带来的误差，选项A错误；

B.由于纸带和打点计时器之间存在阻力，因此为了减小摩擦力所做的功，应使限位孔竖直，选项B正确；

C.让重锤拖着纸带做自由落体运动，选项C错误；

D.重力加速度应取当地的自由落体加速度，而不能用A去求，选项D错误；

(3)[4]打计时点2时的速度

彩=匕3

打计时点5时的速度

一af

则要验证的机械能量守恒的表达式为：

(4)[5]根据动能定理有:

(mg-F)X2=-mv]--mv]

解得：

12、A2电阻箱R的阻值夕=生匕无

4/

【解题分析】

E3

(DHL当电流表Al接入电路，电流表满偏时电路中的总电阻为/=XzQ=5Q：而当电流表A2接入电路，电流表

J06

E3

满偏时电路中的总电阻为厂=万7。=30。,可知电流表应选择A2；

(2)[2].步骤⑤中应完善的内容是：改变P的位置，调整电阻箱R的阻值，使电流表再次满偏；

(3)[3].当每次都是电流表满偏时，外电路的总电阻是恒定值，设为网,则

即

R=R、-BL

S

由图像可知

pr

s-7

即

r仆7irD2

p=—S=-------

I4/

(4)[4].若考虑电流表的内阻，则表达式变为

火+片=4-&

因R-L的斜率不变，则测量值不变，即电流表的内阻对实验结果无影响。

四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算

步骤。

13、(1)片悟)，=5xl()5y；(2)5=5x105£=5T,磁感应强度的方向为垂直纸面向外；(3)L14xl()-2m2

【解题分析】

(1)第二象限内，正电荷在电场力的作用下做初速为零的匀加速运动，设正电荷的坐标为(x,y),通过y轴时的速度为v,

由动能定理有

由于y2=MM，C点的坐标为(-0.1,0.2),得

«=0.4

联立得

⑵由C点静止释放的正电荷垂直y轴通过A点，又垂直x轴通过。点，所以该正电荷由A点进入磁场，由O点出磁

场，圆周运动的圆心为。点，轨迹