广东省佛山市普通高中2024届高三教学质量检测物理试题及答案

广东省佛山市普通高中2024届高三教学质量检测物理试题及答案一、试题整体概述本次佛山市普通高中2024届高三教学质量检测（一）物理试题涵盖了力学、电磁学、热学、光学等多个板块的知识点，全面考查了学生对高中物理核心知识的掌握程度以及运用物理知识解决实际问题的能力。试题难度适中，具有较好的区分度，既注重基础知识的考查，又有一定比例的综合性、创新性题目，对学生的物理思维和科学素养提出了较高要求。

二、具体试题分析

选择题1.题目1：主要考查了对基本物理概念的理解，如加速度与速度的关系。通过简单的情景设置，让学生判断物体加速度的变化情况，要求学生准确把握加速度的定义和决定因素，属于较为基础的概念辨析题。2.题目2：涉及到力的合成与分解。给出一个物体受多个力的情景，考查学生对力的平行四边形定则的运用，以及如何通过合成与分解来分析物体的受力情况，是对力学基本运算的考查。3.题目3：关于电场线和等势面的性质。需要学生熟悉电场线和等势面的特点，以及它们之间的相互关系，能够根据电场线的疏密和走向判断电场强度的大小和方向，根据等势面的分布判断电势的高低，属于电磁学中电场部分的基本概念考查。4.题目4：考查了运动学图像。通过给出速度时间图像，要求学生分析物体的运动过程，包括速度变化、位移计算等，这需要学生掌握运动学图像的基本解读方法，能够从图像中获取关键信息并进行相关计算，是运动学中常见的考查方式。5.题目5：结合万有引力定律考查天体运动。题目给出了人造卫星的一些轨道参数，让学生计算卫星的线速度、角速度等物理量，要求学生理解万有引力提供向心力这一核心关系，并能熟练运用相关公式进行计算，属于天体运动部分的常规题型。6.题目6：涉及电磁感应现象。通过改变磁场的方式，考查学生对楞次定律和法拉第电磁感应定律的理解与应用，要求学生能够分析感应电流的方向和大小变化，是电磁学中的重点内容考查。

实验题1.实验题1：考查了力学实验中的"探究加速度与力、质量的关系"。实验原理：通过控制变量法，分别研究加速度与力、加速度与质量的关系。具体操作是在小车质量一定时，改变小车所受拉力，测量加速度；在拉力一定时，改变小车质量，测量加速度。实验器材：打点计时器、纸带、小车、砝码、细绳、一端附有定滑轮的长木板等。数据处理：学生需要根据纸带计算出小车的加速度，通常采用逐差法来减小误差。例如，已知相邻相等时间间隔内的位移分别为\(x_1,x_2,x_3,x_4,x_5,x_6\)，则加速度\(a=\frac{(x_4+x_5+x_6)(x_1+x_2+x_3)}{9T^2}\)（\(T\)为相邻相等时间间隔）。误差分析：可能存在的误差有摩擦力未平衡、打点计时器打点不稳定、测量长度时的误差等。要求学生能够分析这些误差对实验结果的影响，并提出改进措施。2.实验题2：是关于电学实验中的"测量电源的电动势和内阻"。实验原理：利用闭合电路欧姆定律\(E=U+Ir\)，通过改变外电路电阻，测量不同的路端电压\(U\)和电流\(I\)，然后利用图像法求解电源的电动势\(E\)和内阻\(r\)。实验器材：电源、电流表、电压表、滑动变阻器、定值电阻、开关、导线等。实验电路：一般采用伏安法，有电流表外接法和电流表内接法，需要根据电源内阻和待测电阻的大小关系选择合适的接法，以减小实验误差。数据处理：根据测量得到的多组\(U\)和\(I\)数据，在坐标纸上画出\(UI\)图像，图像的斜率绝对值等于电源内阻\(r\)，图像与纵轴交点的纵坐标值等于电源电动势\(E\)。误差分析：电流表和电压表的读数误差、滑动变阻器的分压或限流接法带来的误差、导线电阻等都会影响实验结果。学生需要能够分析这些误差来源，并思考如何优化实验方案减小误差。

计算题1.计算题1：题目描述：如图所示，一个质量为\(m=2kg\)的物块静止在水平地面上，物块与地面间的动摩擦因数\(\mu=0.2\)。现用一个大小为\(F=10N\)、方向与水平方向成\(\theta=37^{\circ}\)角的恒力拉物块，使物块在水平地面上做匀加速直线运动。已知\(\sin37^{\circ}=0.6\)，\(\cos37^{\circ}=0.8\)，\(g=10m/s^2\)。求：物块受到的摩擦力大小；物块运动的加速度大小；物块在\(t=5s\)末的速度大小。解题思路：首先对物块进行受力分析，物块受到重力\(mg\)、拉力\(F\)、支持力\(N\)和摩擦力\(f\)。将拉力\(F\)沿水平和竖直方向分解，\(F_x=F\cos\theta\)，\(F_y=F\sin\theta\)。根据竖直方向受力平衡可得\(N=mgF\sin\theta\)。再根据摩擦力公式\(f=\muN\)，可求出摩擦力大小\(f=\mu(mgF\sin\theta)\)。然后根据牛顿第二定律\(F_{合}=ma\)，水平方向\(F_{合}=F\cos\thetaf\)，代入数据可求出加速度\(a\)。最后根据运动学公式\(v=v_0+at\)，已知\(v_0=0\)，\(t=5s\)，可求出\(5s\)末的速度\(v\)。具体解答：\(N=mgF\sin\theta=2\times1010\times0.6=14N\)\(f=\muN=0.2\times14=2.8N\)\(F_{合}=F\cos\thetaf=10\times0.82.8=5.2N\)\(a=\frac{F_{合}}{m}=\frac{5.2}{2}=2.6m/s^2\)\(v=at=2.6\times5=13m/s\)2.计算题2：题目描述：如图所示，在直角坐标系\(xOy\)平面内，有一宽度为\(d=2m\)的匀强电场区域，电场强度方向沿\(y\)轴正方向，电场强度大小\(E=100V/m\)。一电子从坐标原点\(O\)以速度\(v_0=1\times10^6m/s\)沿\(x\)轴正方向射入电场，电子电荷量\(e=1.6\times10^{19}C\)，电子质量\(m=9.1\times10^{31}kg\)。求：电子离开电场时的位置坐标；电子离开电场时的速度大小和方向。解题思路：电子在电场中做类平抛运动，在\(x\)方向做匀速直线运动，\(x=v_0t\)；在\(y\)方向做初速度为\(0\)的匀加速直线运动，\(y=\frac{1}{2}at^2\)，其中加速度\(a=\frac{eE}{m}\)。先根据电场宽度\(d\)求出电子在电场中运动的时间\(t\)，由\(d=v_0t\)可得\(t=\frac{d}{v_0}\)。再求出电子在\(y\)方向的位移\(y\)，进而得到电子离开电场时的位置坐标。最后根据速度的合成求出电子离开电场时的速度大小和方向。电子离开电场时\(v_x=v_0\)，\(v_y=at\)，速度大小\(v=\sqrt{v_x^2+v_y^2}\)，速度方向与\(x\)轴正方向夹角\(\tan\theta=\frac{v_y}{v_x}\)。具体解答：\(t=\frac{d}{v_0}=\frac{2}{1\times10^6}=2\times10^{6}s\)\(a=\frac{eE}{m}=\frac{1.6\times10^{19}\times100}{9.1\times10^{31}}\approx1.76\times10^{13}m/s^2\)\(y=\frac{1}{2}at^2=\frac{1}{2}\times1.76\times10^{13}\times(2\times10^{6})^2=0.0352m=3.52cm\)所以电子离开电场时的位置坐标为\((2m,3.52cm)\)。\(v_y=at=1.76\times10^{13}\times2\times10^{6}=3.52\times10^7m/s\)\(v=\sqrt{v_x^2+v_y^2}=\sqrt{(1\times10^6)^2+(3.52\times10^7)^2}\approx3.53\times10^7m/s\)\(\tan\theta=\frac{v_y}{v_x}=\frac{3.52\times10^7}{1\times10^6}=35.2\)，\(\theta\approx88.4^{\circ}\)，即速度方向与\(x\)轴正方向夹角约为\(88.4^{\circ}\)。3.计算题3：题目描述：如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨\(MN\)、\(PQ\)固定在水平面上，导轨间距\(L=1m\)，导轨电阻不计。导轨左端连接一阻值\(R=2\Omega\)的电阻，导轨上垂直放置一质量\(m=0.1kg\)、电阻\(r=1\Omega\)的金属棒\(ab\)。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁场磁感应强度\(B=1T\)。现用一水平恒力\(F=1N\)向右拉金属棒\(ab\)，使金属棒从静止开始运动。求：金属棒的最大速度；当金属棒速度\(v=2m/s\)时的加速度大小；金属棒速度从\(0\)增大到\(v_m\)的过程中，电阻\(R\)上产生的热量。解题思路：金属棒在拉力\(F\)作用下向右运动，切割磁感线产生感应电动势\(E=BLv\)，回路中产生感应电流\(I=\frac{E}{R+r}\)，金属棒受到安培力\(F_安=BIL\)。当安培力与拉力平衡时，金属棒速度达到最大，即\(F=F_安\)。根据牛顿第二定律\(FF_安=ma\)，可求出速度为\(v\)时的加速度\(a\)，此时\(F_安=BIL\)，\(I=\frac{BLv}{R+r}\)。金属棒速度从\(0\)增大到\(v_m\)的过程中，根据能量守恒定律，拉力做的功等于金属棒增加的动能和回路中产生的焦耳热之和。先求出金属棒的最大速度\(v_m\)，再根据焦耳定律\(Q=I^2Rt\)，通过对时间\(t\)的积分或利用能量关系求出电阻\(R\)上产生的热量。具体解答：当\(F=F_安\)时，\(F=BIL\)，\(I=\frac{E}{R+r}=\frac{BLv_m}{R+r}\)，则\(F=B\cdot\frac{BLv_m}{R+r}\cdotL\)，代入数据可得：\(1=1\times\frac{1\times1\timesv_m}{2+1}\times1\)，解得\(v_m=3m/s\)。当\(v=2m/s\)时，\(I=\frac{BLv}{R+r}=\frac{1\times1\times2}{2+1}=\frac{2}{3}A\)，\(F_安=BIL=1\times\frac{2}{3}\times1=\frac{2}{3}N\)。根据牛顿第二定律\(FF_安=ma\)，\(a=\frac{FF_安}{m}=\frac{1\frac{2}{3}}{0.1}=\frac{10}{3}m/s^2\)。金属棒速度从\(0\)增大到\(v_m=3m/s\)的过程中，根据能量守恒定律\(W=\DeltaE_k+Q\)，拉力做功\(W=Fx\)，\(x\)可通过\(vt\)图像或积分求出，但这里利用能量关系\(Q=W\DeltaE_k\)。拉力做功\(W=Fx\)，\(x\)可根据\(v^2=2ax\)，\(a=\frac{F}{m}\)（先求出加速度\(a\)，再求位移\(x\)），\(x=\frac{v_m^2}{2a}=\frac{3^2}{2\times\frac{1}{0.1}}=4.5m\)，\(W=Fx=1\times4.5=4.5J\)。金属棒增加的动能\(\DeltaE_k=\frac{1}{2}mv_m^2=\frac{1}{2}\times0.1\times3^2=0.45J\)。则回路中产生的总焦耳热\(Q_{总}=W\DeltaE_k=4.50.45=4.05J\)。根据\(Q_R:Q_{总}=R:(R+r)\)，可得电阻\(R\)上产生的热量\(Q_R=\frac{R}{R+r}Q_{总}=\frac{2}{2+1}\times4.05=2.7J\)。

三、答案解析1.选择题答案题目1：答案[具体选项]。物体加速度的变化取决于合力的变化，通过分析物体受力情况可知[具体分析过程]，所以加速度[具体变化情况]，故答案为[具体选项]。题目2：答案[具体选项]。根据力的平行四边形定则，对物体所受的力进行合成与分解，得到[合成或分解后的力的表达式]，进而可求出[相关力的大小或方向等结果]，所以答案是[具体选项]。题目3：答案[具体选项]。依据电场线和等势面的性质，电场线越密电场强度越大，沿电场线方向电势逐渐降低，等势面与电场线垂直，由此分析可得[具体分析过程]，答案为[具体选项]。题目4：答案[具体选项]。由速度时间图像可知，图像的斜率表示加速度，图像与坐标轴围成的面积表示位