河北省沧州市物理高三上学期2024年自测试题及答案解析

2024年河北省沧州市物理高三上学期自测试题及答案解析一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、在物理学发展过程中，许多物理学家做出了杰出贡献，下列说法正确的是()A.奥斯特发现了电流的磁效应，并总结出了右手螺旋定则B.安培首先发现了通电导线在磁场中受到力的作用C.法拉第通过实验发现了电磁感应现象D.洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律A、奥斯特发现了电流的磁效应，并总结出了右手螺旋定则（安培定则），故A正确；B、安培研究了磁场对电流的作用力规律，首先发现了通电导线在磁场中受到力的作用，而不是首先发现了电流的磁效应，故B错误；C、法拉第通过实验发现了电磁感应现象，揭示了磁生电的一般规律，故C正确；D、洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律，即洛伦兹力，故D正确。故选：ACD。本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一。2、关于重力做功和重力势能，下列说法正确的是()A.重力做功与物体运动的路径无关B.当物体克服重力做功时，物体的重力势能一定减小C.重力势能为负值时，物体一定在零势能面以下D.重力势能的大小与零势能面的选取无关

本题主要考查重力做功与重力势能的关系，要注意明确重力做功只与初末位置的高度差有关，与路径无关，而重力势能是相对的，与零势能面的选取有关。A选项，重力做功与路径无关，只与初末位置的高度差有关。这是重力做功的一个重要特点，也是与摩擦力做功的主要区别。故A正确。B选项，当物体克服重力做功时，即重力对物体做负功时，物体的重力势能一定增加，而不是减小。因为重力做功等于重力势能的减小量，所以克服重力做功就等于重力势能的增加量。故B错误。C选项，重力势能是相对的，与零势能面的选取有关。当我们选择某一水平面为零势能面时，物体在该水平面以上时重力势能为正值，在该水平面以下时重力势能为负值。所以，重力势能为负值时，物体一定在零势能面以下。故C正确。D选项，由C选项分析可知，重力势能的大小与零势能面的选取有关。选择不同的零势能面，同一物体的重力势能可能不同。故D错误。综上，正确答案是AC。3、关于电磁感应现象，下列说法中正确的是()A.导体在磁场中运动，导体中就一定有感应电流B.导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中就一定有感应电流C.闭合电路的一部分导体在磁场中运动，导体中就一定有感应电流D.闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中就一定有感应电流

本题主要考查电磁感应现象的产生条件。A选项：导体在磁场中运动，但如果不满足闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动这一条件，导体中就不会有感应电流。例如，如果导体是整根在磁场中平行移动，那么导体中的自由电荷就不会受到洛伦兹力作用而发生定向移动，因此也就不会产生感应电流。所以A选项错误。B选项：导体在磁场中做切割磁感线运动，但如果不满足闭合电路的条件，导体中也不会有感应电流。因为感应电流的产生需要闭合电路中的磁通量发生变化，而单独的导体切割磁感线并不足以引起磁通量的变化（除非它是闭合电路的一部分）。所以B选项错误。C选项：闭合电路的一部分导体在磁场中运动，但如果其运动方向不与磁感线相交（即不做切割磁感线运动），那么导体中的磁通量就不会发生变化，因此也就不会产生感应电流。所以C选项错误。D选项：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，这完全符合电磁感应现象的产生条件。此时，导体中的自由电荷会受到洛伦兹力作用而发生定向移动，从而形成感应电流。所以D选项正确。综上所述，正确答案是D。4、关于点电荷的说法，正确的是()A.只有体积很小的带电体才能看成点电荷B.体积很大的带电体一定不能看成点电荷C.当带电体之间的距离比它们本身的大小大得多时，带电体就可以视为点电荷D.一切带电体都可以看成点电荷答案：C解析：点电荷是一种理想化的物理模型，当带电体间的距离远大于它们本身的大小时，带电体的形状和大小对它们之间的作用力影响可忽略不计，此时带电体就可以看成点电荷。A.点电荷的条件并不是体积很小，而是看带电体间的距离和带电体本身的大小关系，故A错误；B.体积很大的带电体，只要带电体间的距离远大于它们本身的大小时，也可看成点电荷，故B错误；C.当带电体之间的距离比它们本身的大小大得多时，带电体的形状和大小对它们之间的作用力影响可忽略不计，带电体就可以视为点电荷，故C正确；D.只有当带电体间的距离远大于它们本身的大小时，带电体才可看成点电荷，故D错误。5、下列说法正确的是()A.变化的电场周围一定存在磁场B.变化的磁场周围一定存在电场C.均匀变化的电场产生均匀变化的磁场D.振荡电场周围产生的磁场也是振荡的答案：A；B；D解析：A.根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场周围一定存在磁场，这是电磁感应现象的基础，故A正确；B.同样根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场周围一定存在电场，这是电磁波产生和传播的基础，故B正确；C.均匀变化的电场产生的是恒定的磁场，而非均匀变化的电场才产生变化的磁场，故C错误；D.振荡电场是指电场强度的大小和方向都随时间做周期性变化的电场，根据麦克斯韦电磁场理论，振荡电场周围产生的磁场也是振荡的，故D正确。6、关于电磁波，下列说法中正确的是()A.电磁波的传播需要介质B.电磁波的传播速度与光速相同C.电磁波在真空中的传播速度小于光在真空中的传播速度D.电磁波可以发生干涉、衍射现象，但不能发生偏振现象答案：B解析：A.电磁波的传播不需要介质，它可以在真空中传播，这是电磁波与机械波（如声波）的主要区别之一，故A错误；B.在真空中，电磁波的传播速度与光速相同，都是c=C.电磁波在真空中的传播速度就是光速，不存在电磁波在真空中的传播速度小于光在真空中的传播速度的情况，故C错误；D.电磁波是横波，具有横波的所有特性，如干涉、衍射和偏振等现象，故D错误。7、关于热力学定律，下列说法正确的是()A.热量不可能从低温物体传到高温物体B.一定质量的理想气体在等温变化时，内能不变，因而与外界不发生热交换C.物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功D.压缩气体总能使气体的温度升高答案：C解析：A选项：热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但在有外界影响的情况下，如空调制冷，热量是可以从低温物体传到高温物体的。因此，A选项错误。B选项：一定质量的理想气体在等温变化时，其温度不变，内能也不变。但是，这并不意味着气体与外界不发生热交换。例如，在绝热容器中，对气体做功，气体会被压缩，同时温度升高，但由于容器是绝热的，所以气体无法与外界发生热交换。然而，为了保持温度不变，我们需要让气体向外界放热。因此，B选项错误。C选项：根据热力学第二定律，物体从单一热源吸收的热量可以全部用于做功，但这个过程会引起其他变化，如产生其他影响。例如，在电冰箱中，电能被转化为机械能（压缩机工作），同时从冰箱内部吸收热量并排放到外部环境中。因此，C选项正确。D选项：压缩气体时，外界对气体做功，但这并不一定会使气体的温度升高。如果气体同时向外界放热，并且放出的热量大于外界对气体做的功，那么气体的温度可能会降低。因此，D选项错误。二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是()A.电磁波是横波B.电磁波在真空中的传播速度与光速相同C.电磁波能产生干涉和衍射现象D.电磁波中电场和磁场的方向处处相互垂直答案：ABCD解析：A选项，电磁波是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，为横波。所以A选项正确。B选项，电磁波在真空中的传播速度等于光速，这是一个基本的物理常识。所以B选项正确。C选项，干涉和衍射是波特有的现象，电磁波作为波的一种，自然也能产生干涉和衍射现象。所以C选项正确。D选项，电磁波中电场和磁场的方向是互相垂直的，并且都垂直于电磁波的传播方向，这构成了电磁波的基本性质。所以D选项正确。2、下列说法正确的是()A.变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场B.均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场一定产生均匀变化的电场C.振荡电场一定产生同频率的振荡磁场D.电场和磁场总是相互联系着，形成一个不可分割的统一体，即电磁场答案：C解析：A选项，根据麦克斯韦电磁场理论，只有非均匀变化的电场才能产生变化的磁场，非均匀变化的磁场才能产生变化的电场。如果电场或磁场是均匀变化的，那么产生的磁场或电场将是恒定的。因此，A选项错误。B选项，由A选项分析可知，均匀变化的电场产生的是恒定的磁场，均匀变化的磁场产生的是恒定的电场。所以B选项错误。C选项，振荡电场是一种非均匀变化的电场，它会周期性地改变方向和大小。根据麦克斯韦电磁场理论，这种振荡电场会产生同频率的振荡磁场。因此，C选项正确。D选项，电场和磁场并不是总是相互联系、不可分割的。它们只有在一定的条件下（如非均匀变化）才会相互联系并产生电磁波。在静态或均匀变化的电场和磁场中，它们是可以独立存在的。因此，D选项错误。3、关于电磁波的叙述中，说法正确的是()A.电磁波波长越短，频率越小B.不同波长的电磁波在真空中传播速度不同C.电磁波可传递信息和能量D.红外线的波长比紫外线的波长短答案：C解析：A选项，根据电磁波的基本性质，波长与频率成反比，即波长越短，频率越大。因此，A选项错误。B选项，所有电磁波在真空中的传播速度都是相同的，都等于光速。这是电磁波的基本性质之一，与电磁波的波长、频率等无关。因此，B选项错误。C选项，电磁波具有波粒二象性，既可以看作是一种波动，也可以看作是一种粒子。因此，电磁波既可以传递信息（如无线电通信、电视广播等），也可以传递能量（如微波炉加热食物、太阳能发电等）。所以，C选项正确。D选项，在电磁波谱中，红外线的波长比紫外线的波长要长。这是电磁波谱的基本顺序，从长波到短波依次为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线。因此，D选项错误。三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）第一题题目：在物理学中，质点是一种理想化的物理模型，它的引入体现了抓住主要因素，忽略次要因素的物理思想。关于质点的下列说法中正确的是()A.研究地球的自转时，地球可以看作质点B.研究地球的公转时，地球不可以看作质点C.研究体操运动员在空中的动作时，运动员可以看作质点D.研究火车从北京开往上海的时间时，火车可以看作质点答案：D解析：本题主要考察质点模型的引入及其适用条件。质点是一个理想化的物理模型，当物体的形状和大小对所研究的问题没有影响或影响可以忽略不计时，物体就可以看作质点。A选项：研究地球的自转时，我们需要考虑地球的形状，因为地球的自转是围绕其自转轴进行的，此时地球的形状不能忽略，所以地球不能看作质点。故A错误。B选项：研究地球的公转时，我们主要关心的是地球绕太阳运动的轨道和周期等，此时地球的形状和大小对研究问题的影响可以忽略不计，所以地球可以看作质点。故B错误。C选项：研究体操运动员在空中的动作时，我们需要关注运动员身体的各个部分如何协调运动，以完成特定的体操动作。此时运动员的形状不能忽略，所以运动员不能看作质点。故C错误。D选项：研究火车从北京开往上海的时间时，我们主要关心的是火车的运动速度和运动时间，而火车的长度相对于其运动的距离来说可以忽略不计，所以火车可以看作质点。故D正确。综上所述，正确答案是D。第二题题目：在河北省沧州市某高中的物理实验室里，同学们正在进行一项关于“验证动量守恒定律”的实验。实验中，使用了一个光滑的水平轨道，上面放置了一个质量为m₁的小球A和一个静止的质量为m₂的小球B（m₁>m₂），两球间用一根细线相连，细线未绷紧。现给小球A一个水平向右的初速度v₀，使得细线绷紧后两球发生碰撞，并粘合在一起以共同速度v向右运动。（1）请写出验证动量守恒定律的表达式（用题目中给出的物理量表示）。（2）若实验测得的数据为m₁=2kg，m₂=1kg，v₀=2m/s，v=1.33m/s（结果保留三位有效数字），请判断系统动量是否守恒，并说明理由。答案：（1）验证动量守恒定律的表达式为：m₁v₀=(m₁+m₂)v。（2）系统动量守恒。理由如下：根据实验测得的数据，代入动量守恒的表达式中，得到左边（碰撞前A球的动量）为m₁v₀=2kg2m/s=4kg·m/s；右边（碰撞后两球的总动量）为(m₁+m₂)v=(2kg+1kg)1.33m/s=3.99kg·m/s。由于左边与右边的值在误差允许的范围内相等（即左边≈右边），因此可以判断系统动量守恒。解析：（1）动量守恒定律的基本表达式是系统碰撞前后的总动量相等。在本实验中，碰撞前只有小球A有动量，其值为m₁v₀；碰撞后两球粘合在一起，总动量为(m₁+m₂)v。因此，验证动量守恒的表达式即为m₁v₀=(m₁+m₂)v。（2）在实验数据处理中，我们需要将测得的数据代入动量守恒的表达式中进行验证。由于实验测量总是存在误差的，因此我们需要判断左边与右边的值是否在误差允许的范围内相等。如果相等或近似相等（即两者之差远小于它们的平均值或某一基准值），则可以认为系统动量守恒。在本题中，左边与右边的值相差很小（仅为0.01kg·m/s），因此可以判断系统动量守恒。第三题题目：在物理学中，示波器是一种用于观察电信号随时间变化的仪器。现有一个未知频率的交流电源，需要通过示波器来测量其周期（进而求得频率）。请详细描述如何使用示波器来测量这个交流电源的周期，并说明如何通过测量得到的周期来计算频率。答案：测量步骤：准备阶段：确保示波器已经正确连接电源并预热至稳定状态。将示波器的探头连接到未知频率的交流电源上，注意探头的接地端要与电源的公共地（或负极）相连，确保测量安全。调整示波器设置：选择合适的垂直衰减（VOLTS/DIV）和水平时基（TIME/DIV）档位，以便在示波器屏幕上清晰地看到交流信号的波形。使用垂直位移（POSITION）和水平位移（H-POS）旋钮，调整波形在屏幕上的位置，使其处于屏幕中央，便于观察。观察并记录波形：观察示波器屏幕上显示的交流信号波形，注意波形的完整性、稳定性和周期性。使用游标（如果示波器配备）或目测法，确定波形的一个完整周期（从波形的某一特定点开始，到下一次该点重复出现的时间间隔）在水平轴上的长度。计算周期：读取水平时基（TIME/DIV）的设置值，例如“1ms/DIV”。将波形一个完整周期在水平轴上的长度（以DIV为单位）乘以TIME/DIV的值，得到周期T的数值。例如，如果波形一个周期占据2DIV，且TIME/DIV为1ms/DIV，则周期T=2DIV×1ms/DIV=2ms。计算频率：频率f是周期的倒数，即f=1/T。使用前面计算得到的周期T的值，计算频率f。例如，如果T=2ms，则f=1/2ms=0.5kHz（或500Hz）。解析：本题主要考察示波器的使用以及周期与频率之间的关系。通过示波器观察交流电源的信号波形，并利用示波器的水平时基功能，我们可以直接测量出波形的一个完整周期在水平轴上的长度。进而，结合水平时基的设置值，我们可以计算出信号的周期。最后，利用频率是周期倒数的原理，我们可以求得信号的频率。这个过程是物理学实验中常见的测量方法，也是理解周期性信号特性的重要途径。第四题题目：在“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中，某同学先测得摆线长为l，摆球直径为d，然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间为t。为了提高实验精度，下列说法正确的是()A.摆长应等于摆线长与摆球半径之和，即lB.测量摆长时，应将摆球取下后再测量C.为减小实验误差，应选择密度大而体积小的摆球D.为减小实验误差，应使单摆的摆角尽可能大答案：A；C解析：A.根据单摆的周期公式，摆长L是摆线长与摆球半径之和，即L=B.测量摆长时，为了减小实验误差，应将摆球悬挂在摆线上，使摆线自然下垂，再测量摆线长与摆球半径之和作为摆长，不能将摆球取下后再测量，故B错误；C.为减小实验误差，应选择密度大而体积小的摆球，以减小空气阻力的影响，使单摆的运动更接近理想情况，故C正确；D.为减小实验误差，应使单摆的摆角尽可能小，以保证单摆的运动为简谐运动，摆角一般不超过5​综上，正确答案是AC。第五题题目：在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中，某同学的操作步骤如下：①取一根细线，下端系一小铁球，上端固定在铁架台上，制成一单摆。②测量摆长l：用米尺测出摆线长，记为l₀，用游标卡尺测出小铁球的直径，记为d，则摆长l=l₀+d/2。③把单摆从