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河南省郑州市宇华实验学校2023-2024学年高三上学期1月期末考试物理试卷（Word版附解析）
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这是一份河南省郑州市宇华实验学校2023-2024学年高三上学期1月期末考试物理试卷（Word版附解析），共19页。
物 理
考生注意：
1.答题前，考生务必用黑色签字笔将自己的姓名、准考证号、座位号在答题卡上填写清楚；
2.每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，在试卷上作答无效；
3.考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共10小题，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1至7小题只有一项符合题目要求，每小题4分。第8至10小题有多项符合题目的要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。
1.如图所示，气垫导轨上滑块经过光电门时，遮光条将光遮住，电子计时器可自动记录遮光时间，测得遮光条的宽度为，用近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度，为使更接近瞬时速度，正确的措施是( )
A.换用宽度更窄的遮光条B.提高测量遮光条宽度的精确度
C.使滑块的释放点更靠近光电门D.增大气垫导轨与水平面的夹角
2.如图所示，在粗糙的水平地面上，一物块与弹簧连接.先用水平向右的力拉弹簧，物块处于静止状态，地面对物块的摩擦力大小为f.增大拉力F，使弹簧伸长量为原来的2倍，物块仍保持静止，此时地面对物块的摩擦力大小为( )
A.0B.fC.2fD.3f
3.如图是做斜抛运动物体的轨迹，C点是轨迹的最高点，A、B是轨迹上等高的两个点。下列叙述中正确的是（不计空气阻力）( )
A.物体在C点速度为零
B.物体在A点的速度与物体在B点的速度相同
C.物体在A点、B点的水平速度均大于物体在C点的水平速度
D.物体在A、B、C各点的加速度都相同
4.如图所示，四个点电荷所带电荷量的绝对值均为Q，分别固定在正方形的四个顶点上，正方形边长为a，则正方形两条对角线交点处的电场强度( )
A.大小为，方向竖直向上B.大小为，方向竖直向下
C.大小为，方向竖直向上D.大小为，方向竖直向下
5.如图为水面上的两列相干波在某时刻的叠加情况，以波源为圆心的两组同心圆弧分别表示该时刻两列波的波峰(实线)和波谷(虚线)，已知的振幅为4cm，的振幅为5cm，下列说法正确的是( )
A.质点A、D在该时刻的高度差为9cmB.再过半个周期，质点B是振动加强点
C.质点C的振幅为1cmD.的振动频率小于的振动频率
6.如图所示，a为带正电的小物块，b是一不带电的绝缘物块（设间无电荷转移），叠放于粗糙的水平地面上，地面上方有垂直纸面向里的匀强磁场。现用水平恒力F拉b物块，使一起无相对滑动地向左加速运动，则在加速运动阶段( )
A.a对b的压力不变B.a对b的压力变大
C.物块间的摩擦力变大D.物块间的摩擦力不变
7.焦耳为了研究热功转换问题，设计并完成了一个奇妙的实验：用一个保温性能良好的容器装上水，再将搅拌叶片浸入水中。搅拌叶片由圆轴带动，而圆轴本身又通过细绳与下垂的重物连接。焦耳要论证机械功与热量的转换关系，下列物理量不需要测量的是( )
A.重物下落通过细绳对圆轴做的功
B.搅拌叶片的转速
C.重物下落前、后水静止稳定时的温度
D.水的质量
8.如图所示为机场的行李转盘，使用水平传送带和倾斜转盘组合完成乘客行李箱的传送。水平传送带的运动方向与转接处转盘的运动方向垂直，行李箱由传送带的A处滑上水平移动的转盘，最后运动至转盘下方的挡板B处与转盘一起运动，则从A至B过程中，下列说法正确的是( )
A.行李箱相对地面做曲线运动
B.行李箱相对转盘可能做直线运动
C.行李箱所受摩擦力的方向与转盘运动方向相同
D.增大转盘的转速，行李箱所受摩擦力大小不变
9.一带正电微粒仅在电场力作用下沿x轴正方向运动，其电势能随位移x变化的关系如图所示，其中段是曲线，段是平行于x轴的直线，段是倾斜直线，则下列说法正确的是( )
A.段电势逐渐升高
B.段微粒做加速度逐渐减小的加速运动
C.段电场强度为零
D.段的电势沿x轴正方向均匀减小
10.B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射，探头接收到的超声波信号形成B超图象。如图为血管探头沿x轴正方向发送的简谐超声波图象，时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的频率为，下列说法正确的是( )
A.内质点M运动的路程为2mm
B.质点M第一次位移为0.2mm的时刻是
C.超声波在血管中的传播速度为
D.时质点N恰好处于波谷
二、非选择题：本题共6小题，共70分。
11.（7分）某同学研究自由落体运动的规律时，将小球从一固定的毫米刻度尺旁边由静止释放，用手机拍摄小球自由下落的视频，然后用相应的软件处理得到分帧图片，利用图片中小球的位置就可以得出速度、加速度等信息，实验装置如图1所示。如图2所示为小球下落过程中三幅连续相邻的分帧图片Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,相邻两帧之间的时间间隔为0.02s。
（1）图片Ⅱ中小球的瞬时速度约为___________m/s。（结果保留两位小数）
（2）关于实验装置和操作，下列说法正确的是___________。
A.刻度尺应固定在竖直平面内
B.选择材质密度小的小球
C.铅垂线的作用是检验小球是否沿竖直方向下落
D.固定手机时，摄像镜头应正对刻度尺
（3）该同学利用多帧图片测算其对应的速度v和下落的高度h，绘制了图象，如图3所示。其中P、Q分别为两个大小相同，质量不同的小球下落的图象（空气阻力不变），由图象可知两球质量大小关系是___________（选填“大于”、“等于”、“小于”）。
（4）如何利用图象判断小球下落过程机械能是否守恒？
12.（8分）图（a）是某实验小组测量电源电动势E和内阻r的原理图，保护电阻，电流表内阻可忽略不计，总长度为60cm的电阻丝ab，其总电阻值，且电阻丝ab上标有长度刻度。
（1）为验证电阻丝粗细是否均匀，一同学用螺旋测微仪在电阻丝不同位置各个方向上测量了金属丝的直径，发现测量结果基本一致，说明该金属丝粗细均匀，某次测量结果如图（b）所示，金属丝直径的测量值为________cm，由此可以求得该金属丝的电阻率约为________（电阻率的计算结果保留两位有效数字）。
（2）连接好电路后，闭合开关S，记录电阻丝ac的长度L和相应电流表A的示数I，多次滑动c点改变ac的长度，测得多组L和I的值，并计算出对应的，根据测量到的多组实验数据作出图象，如图（c）所示，由图象可求得电源电动势______V，电源内阻_______（计算结果均保留两位有效数字）。
（3）该小组对实验进行误差分析：若电流表的内阻不可忽略，步骤（2）中得到的电源内阻的测量值_______真实值（填“大于”、“等于”或“小于”）。
13.（10分）如图所示，水平平台的右端安装有定滑轮，质量为的物块放在与滑轮相距的平台上，物块与平台间的动摩擦因数为，现有一轻绳跨过定滑轮，左端与物块连接，右端挂质量为的小球，绳拉直时用手托住小球使其在距地面高处静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力（g取）。
（1）放开小球，系统运动，求小球做匀加速运动时的加速度及此时绳子的拉力大小；
（2）通过计算，回答物块能否撞到定滑轮。
14.（12分）滑板运动是一项惊险刺激的运动，深受青少年的喜爱。图中ABCD为滑板的运动轨道，AB和CD是两段与水平面夹角均为θ的光滑的斜面，底部与水平面平滑相接，粗糙水平段BC的长度。一运动员从P点以的初速度下滑，经BC后冲上CD轨道，达到Q点时速度减为零。已知运动员连同滑板的质量，，，g取，求：（结果可带根号）
（1）运动员第一次经过B点和C点的速度，；
（2）滑板与BC之间的动摩擦因数μ；
（3）运动员最后静止的位置与B点之间的距离x。
15.（15分）如图，一根劲度系数为k的轻质弹簧上端固定在光滑斜面顶端，斜面倾角为30°。下端连接一物块下面用轻绳连接一质量为m的物块B，物块B距离斜面底端为l。开始系统处于静止状态，现在剪断轻绳使B自由下滑，当B滑到斜面底端时，物块A刚好沿斜面向上第一次到达最高点，此时弹簧对A的拉力沿斜面向上，大小为mg。已知弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为g，求：
（1）弹簧与A组成的系统振动周期为多少？
（2）物块A的质量为多少？
（2）A从最低点运动到最高点的过程中弹簧的弹性势能减少了多少？
16.（18分）如图所示是中国科学院自主研制的磁约束核聚变实验装置中的“偏转系统”原理图。由正离子和中性粒子组成的多样性粒子束通过两极板间电场后进入偏转磁场。其中的中性粒子沿原方向运动，被接收板接收；一部分离子打到左极板，其余的进入磁场发生偏转被吞噬板吞噬并发出荧光。多样性粒子束宽度为L，各组成粒子均横向均匀分布。偏转磁场为垂直于纸面向外的矩形匀强磁场，磁感应强度为。已知离子的比荷为k，两极板间电压为U、间距为L，极板长度为，吞噬板长度为并紧靠负极板。若离子和中性粒子的重力、相互作用力、极板厚度可忽略不计，则：
（1）要使的离子能沿直线通过两极板间电场，可在极板间施加一垂直于纸面的匀强磁场，求的大小；
（2）调整极板间磁场，使的离子沿直线通过极板后进入偏转磁场。若且上述离子全部能被吞噬板吞噬，求偏转磁场的最小面积和吞噬板的发光长度；
（3）若撤去极板间磁场且偏转磁场边界足够大，离子速度为且各有n个，能进入磁场的离子全部能被吞噬板吞噬，求的取值范围及吞噬板上收集的离子个数。
2023—2024学年郑州市宇华实验学校高三（上）期末考试
物理 参考答案
一、选择题：本题共10小题，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1至7小题只有一项符合题目要求，每小题4分。第8至10小题有多项符合题目的要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。
1.答案：A
解析：换用宽度更窄的遮光条，时间更短，选项A正确；提高测量遮光条宽度的精确度，不能缩短，选项B错误；瞬时速度表示运动物体在某一时刻（或经过某一位置）的速度，应用极限思想，在时间趋于零的情况下将平均速度近似看作瞬时速度，所以要计算滑块通过光电门的瞬时速度，需要缩短通过时间，使滑块的释放点更靠近光电门，则变长，选项C错误；增大气垫导轨与水平面的夹角，在滑块的释放点距离光电门比较近的情况下，不能明显缩短，选项D错误。
2.答案：C
解析：物体处于静止状态，水平方向受力平衡，合外力等于零，F等于f，当F增大时，f随之增大，物块仍保持静止，合力为零，F和f是一对平衡力；弹簧伸长量为原来的2倍，根据胡克定律，则有此时地面对物块的摩擦力大小为2f。
A.0与分析不符，故A错误。
B.f与分析不符，故B错误。
C.2f与分析相符，故C正确。
D.3f与分析不符，故D错误。
3.答案：D
解析：A.斜抛运动在水平方向分运动是匀速直线运动，即水平速度不变，物体在C点具有水平方向的速度，故A错误；B.速度是矢量，既有大小也有方向，由斜抛运动的对称性可知A、B两点的速度大小相等，方向不同，物体在A点的速度与物体在B点的速度不相同，故B错误；C.斜抛运动在水平方向分运动是匀速直线运动，即水平速度不变，物体在A点、B点的水平速度均等于物体在C点的速度，故C错误；D.斜抛运动的物体只受到重力的作用，即加速度恒为g，故D正确。故选D。
4.答案：D
解析：四个电荷的电荷量相等，两对对角线的电荷都是一对等量异种点电荷，在交点处的电场强度的方向指向负电荷，且大小相等，如图
则合场强的方向竖直向下，由点电荷场强公式可得，任意一对等量异种点电荷的合场强为
则正方形两条对角线交点处的电场强度为
方向竖直向下。故选D。
5.答案：C
解析：A.两列波叠加，A、D均为振动加强的点，在该时刻，A在波峰，位移，D在波谷，位移-9cm，故质点A、D在该时刻的高度差为18cm。A错误；BC.质点B、C始终是振动减弱的点，振幅为1cm，B错误，C正确；D.两列波为相干波，的振动频率等于的振动频率，D错误。故选C。
6.答案：B
解析：运动过程中整体受总重力、拉力F、向下的洛伦兹力、地面的支持力和摩擦力，
竖直方向有，
水平方向有，
在加速阶段，v增大，增大，增大，加速度减小。
对a受力分析，a受重力、向下的洛伦兹力对a向上的支持力对a向左的静摩擦力，竖直方向有
，水平方向有。随着v的增大，增大，故a对b的压力增大，故A错误，B正确；
加速度减小，所以物块间的摩擦力变小，故CD错误。故选B。
7.答案：B
解析：要论证机械功与热量的转换关系，必须测量重物下落通过细绳对圆轴做的功，以及水吸收的热量，而要测量水吸收的热量，必须测量重物下落前、后水静止稳定时的温度以及水的质量，实验不需要测量搅拌叶片的转速，故选B。
8.答案：AD
解析：ABC.设行李箱滑上传送带时的速度为，转盘的速度为，倾斜转盘与水平方向的夹角为θ,则行李箱相对转盘的速度方向如图中的v所示，滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反，如图中所示，行李箱所受摩擦力的方向与转盘运动方向不相同。
沿转盘所在斜面，行李箱受重力分力与滑动摩擦力作用，这两个力的合力方向与行李箱相对转盘的初速度v、行李箱的对地初速度都不在一条直线上，所以行李箱相对转盘和相对地面均做曲线运动，故A正确，BC错误；
D.转盘与行李箱间的摩擦力为滑动摩擦力，增大转盘的转速不会增加二者间的正压力，摩擦力大小不变，故D正确。故选AD。
9.答案：ACD
解析：电势能，由于粒子带正电，段电势能变大，所以电势升高，A正确；根据电场力做功与电势能关系可知，图象的切线斜率表示电场力，段图象的切线斜率逐渐变小，电场力逐渐减小，加速度逐浙变小，由于电势能增加，电场力做负功，则粒子做减速运动，即粒子做加速度逐渐减小的减速运动，B错误；段图象的切线斜率为零，电场力为零，场强为零，C正确；段电势能均匀减小，粒子带正电，所以电势沿x轴正方向均匀减小，D正确.
10.答案：ACD
解析：A.由题可知，质点M运动的路程为，A正确，不符合题意；
BC.超声波在血管中的传播速度为，根据传播方向可知，质点M开始振动的方向沿轴负方向。当坐标为的质点的振动形式传到M点时，质点M第一次位移为0.2mm，此时波向前传播，所用时间，B错误，符合题意；C正确，不符合题意；
D.质点N第一次到达波谷的时间为D正确，不符合题意；故选ACD。
二、非选择题：本题共6小题，共70分。
11.（7分）答案：（1）1.38
（2）AD
（3）大于
（4）在误差允许的范围内，如果图象是一条过原点的倾斜直线，且斜率等于
解析：（1）根据平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得图2中小球的瞬时速度约为
（2）A.小球做自由落体运动，为了测量小球下落的位置，刻度尺应固定在竖直平面内，A正确；
B.为了减小阻力带来的实验误差，应该选择密度较大的小球，B错误；
C.铅垂线的作用是检验装置是不是竖直放置，不能检验小球是否沿竖直方向下落，C错误；
D.为了拍摄的小球的位置比较准确，固定手机时，摄像头应正对刻度尺，D正确。
故选AD。
（3）小球下落过程若空气阻力不忽略，且空气阻力不变，根据动能定理，有
得到
根据图象可知P图象斜率大，故质量大；
（4）若机械能守恒，则阻力为零，则有
故，在误差允许的范围内，如果图象是一条过原点的倾斜直线，且斜率等于，则机械能守恒。
12.（8分）答案：（1）0.0898/0.0899/0.0900/0.0901；
（2）4.0/4.1/4.2/4.3；5.5/5.6/5.7/5.8/5.9/6.0/6.1
（3）大于
解析：（1）螺旋测微器读数为
根据电阻公式可得
（2）由闭合电路欧姆定律可得
整理得
结合图象可得
解得
（3）若考虑电流表内阻，由闭合电路欧姆定律可得
整理得出
可以看出通过截距计算电源内阻偏大，相当于把电流表内阻和电源内阻一起等效为电源内阻测出。
13.（10分）答案：（1），8N（2）不会撞到定滑轮
解析：（1）由牛顿第二定律对小球有
对物块有
解得
，
（2）由
得小球落地时的速度
即物块此时的速度为，物块此后做匀减速运动的加速度为
由
得到停下来可滑行的距离
物块在桌面上共滑行的距离
故物块不会撞到定滑轮。
14.（12分）答案：（1），（2）0.16（3）3.75m
解析：（1）以水平轨道BC所在水平面为零势能面，运动员从P点滑至B点的过程，由动能定理得
代入数据解得
运动员由C点到Q点的过程，由动能定理有
代入数据解得
（2）运动员由B点滑至C点的过程中，由动能定理有
代入数据解得
（3）设运动员在BC轨道上滑行的总路程为s.对从P点到静止的整个过程，由动能定理有
代入数据解得
故运动员最后静止的位置与B点之间的距离
15.（15分）答案：(1)
(2)
(3)
解析：(1)设从剪断轻绳到B滑到斜面底端所用时间为t
有
且
解得
由题意，剪断轻绳后A沿斜面向上运动第一次到达最高点的时间也是，这个时间t是弹簧与A组成的系统振动周期的一半，所以周期
(2)设A质量为M，剪断轻绳前，对整体，由平衡条件有弹簧弹力
剪断轻绳时，对A，由牛顿第二定律有
A运动到最高点时，对A由牛顿第二定律有
且由题知，根据简谐运动的对称性知
联立可得
(3)由胡克定律，结合(2)中结论知
解得
由能量守恒可知A从最低点运动到最高点的过程中，弹簧的弹性势能减少量为
16.（18分）答案：（1）
（2）
（3）
解析：（1）根据受力平衡有
得
（2）洛伦兹力提供向心力有
解得
要求H极板左侧射出的离子也能到达吞噬板，故磁场总长度为
矩形磁场的最小面积
发光长度
（3）离子在电场中做类平抛运动，
竖直方向有
水平方向有
又
联立解得电场中偏转距离
代入数据得
能进入磁场区域收集的离子个数为
进入磁场离子圆周运动半径
在磁场中偏转距离为离子射出偏转电场时速度与竖直方向的夹角
速度为的离子射出偏转电场时，对于进入磁场的左右两边界离子而言，与吞噬板左右两端相距分别为，
设离子恰好打到吞噬板两端，由几何关系得
则
同理速度为的离子射出偏转电场时，对于进入磁场的左右两边界离子而言，与吞噬板左右两端相距分别为，设离子恰好打到吞噬板两端，由几何关系得
则
故的取值范围是
物 理
考生注意：
1.答题前，考生务必用黑色签字笔将自己的姓名、准考证号、座位号在答题卡上填写清楚；
2.每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，在试卷上作答无效；
3.考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共10小题，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1至7小题只有一项符合题目要求，每小题4分。第8至10小题有多项符合题目的要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。
1.如图所示，气垫导轨上滑块经过光电门时，遮光条将光遮住，电子计时器可自动记录遮光时间，测得遮光条的宽度为，用近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度，为使更接近瞬时速度，正确的措施是( )
A.换用宽度更窄的遮光条B.提高测量遮光条宽度的精确度
C.使滑块的释放点更靠近光电门D.增大气垫导轨与水平面的夹角
2.如图所示，在粗糙的水平地面上，一物块与弹簧连接.先用水平向右的力拉弹簧，物块处于静止状态，地面对物块的摩擦力大小为f.增大拉力F，使弹簧伸长量为原来的2倍，物块仍保持静止，此时地面对物块的摩擦力大小为( )
A.0B.fC.2fD.3f
3.如图是做斜抛运动物体的轨迹，C点是轨迹的最高点，A、B是轨迹上等高的两个点。下列叙述中正确的是（不计空气阻力）( )
A.物体在C点速度为零
B.物体在A点的速度与物体在B点的速度相同
C.物体在A点、B点的水平速度均大于物体在C点的水平速度
D.物体在A、B、C各点的加速度都相同
4.如图所示，四个点电荷所带电荷量的绝对值均为Q，分别固定在正方形的四个顶点上，正方形边长为a，则正方形两条对角线交点处的电场强度( )
A.大小为，方向竖直向上B.大小为，方向竖直向下
C.大小为，方向竖直向上D.大小为，方向竖直向下
5.如图为水面上的两列相干波在某时刻的叠加情况，以波源为圆心的两组同心圆弧分别表示该时刻两列波的波峰(实线)和波谷(虚线)，已知的振幅为4cm，的振幅为5cm，下列说法正确的是( )
A.质点A、D在该时刻的高度差为9cmB.再过半个周期，质点B是振动加强点
C.质点C的振幅为1cmD.的振动频率小于的振动频率
6.如图所示，a为带正电的小物块，b是一不带电的绝缘物块（设间无电荷转移），叠放于粗糙的水平地面上，地面上方有垂直纸面向里的匀强磁场。现用水平恒力F拉b物块，使一起无相对滑动地向左加速运动，则在加速运动阶段( )
A.a对b的压力不变B.a对b的压力变大
C.物块间的摩擦力变大D.物块间的摩擦力不变
7.焦耳为了研究热功转换问题，设计并完成了一个奇妙的实验：用一个保温性能良好的容器装上水，再将搅拌叶片浸入水中。搅拌叶片由圆轴带动，而圆轴本身又通过细绳与下垂的重物连接。焦耳要论证机械功与热量的转换关系，下列物理量不需要测量的是( )
A.重物下落通过细绳对圆轴做的功
B.搅拌叶片的转速
C.重物下落前、后水静止稳定时的温度
D.水的质量
8.如图所示为机场的行李转盘，使用水平传送带和倾斜转盘组合完成乘客行李箱的传送。水平传送带的运动方向与转接处转盘的运动方向垂直，行李箱由传送带的A处滑上水平移动的转盘，最后运动至转盘下方的挡板B处与转盘一起运动，则从A至B过程中，下列说法正确的是( )
A.行李箱相对地面做曲线运动
B.行李箱相对转盘可能做直线运动
C.行李箱所受摩擦力的方向与转盘运动方向相同
D.增大转盘的转速，行李箱所受摩擦力大小不变
9.一带正电微粒仅在电场力作用下沿x轴正方向运动，其电势能随位移x变化的关系如图所示，其中段是曲线，段是平行于x轴的直线，段是倾斜直线，则下列说法正确的是( )
A.段电势逐渐升高
B.段微粒做加速度逐渐减小的加速运动
C.段电场强度为零
D.段的电势沿x轴正方向均匀减小
10.B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射，探头接收到的超声波信号形成B超图象。如图为血管探头沿x轴正方向发送的简谐超声波图象，时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的频率为，下列说法正确的是( )
A.内质点M运动的路程为2mm
B.质点M第一次位移为0.2mm的时刻是
C.超声波在血管中的传播速度为
D.时质点N恰好处于波谷
二、非选择题：本题共6小题，共70分。
11.（7分）某同学研究自由落体运动的规律时，将小球从一固定的毫米刻度尺旁边由静止释放，用手机拍摄小球自由下落的视频，然后用相应的软件处理得到分帧图片，利用图片中小球的位置就可以得出速度、加速度等信息，实验装置如图1所示。如图2所示为小球下落过程中三幅连续相邻的分帧图片Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,相邻两帧之间的时间间隔为0.02s。
（1）图片Ⅱ中小球的瞬时速度约为___________m/s。（结果保留两位小数）
（2）关于实验装置和操作，下列说法正确的是___________。
A.刻度尺应固定在竖直平面内
B.选择材质密度小的小球
C.铅垂线的作用是检验小球是否沿竖直方向下落
D.固定手机时，摄像镜头应正对刻度尺
（3）该同学利用多帧图片测算其对应的速度v和下落的高度h，绘制了图象，如图3所示。其中P、Q分别为两个大小相同，质量不同的小球下落的图象（空气阻力不变），由图象可知两球质量大小关系是___________（选填“大于”、“等于”、“小于”）。
（4）如何利用图象判断小球下落过程机械能是否守恒？
12.（8分）图（a）是某实验小组测量电源电动势E和内阻r的原理图，保护电阻，电流表内阻可忽略不计，总长度为60cm的电阻丝ab，其总电阻值，且电阻丝ab上标有长度刻度。
（1）为验证电阻丝粗细是否均匀，一同学用螺旋测微仪在电阻丝不同位置各个方向上测量了金属丝的直径，发现测量结果基本一致，说明该金属丝粗细均匀，某次测量结果如图（b）所示，金属丝直径的测量值为________cm，由此可以求得该金属丝的电阻率约为________（电阻率的计算结果保留两位有效数字）。
（2）连接好电路后，闭合开关S，记录电阻丝ac的长度L和相应电流表A的示数I，多次滑动c点改变ac的长度，测得多组L和I的值，并计算出对应的，根据测量到的多组实验数据作出图象，如图（c）所示，由图象可求得电源电动势______V，电源内阻_______（计算结果均保留两位有效数字）。
（3）该小组对实验进行误差分析：若电流表的内阻不可忽略，步骤（2）中得到的电源内阻的测量值_______真实值（填“大于”、“等于”或“小于”）。
13.（10分）如图所示，水平平台的右端安装有定滑轮，质量为的物块放在与滑轮相距的平台上，物块与平台间的动摩擦因数为，现有一轻绳跨过定滑轮，左端与物块连接，右端挂质量为的小球，绳拉直时用手托住小球使其在距地面高处静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力（g取）。
（1）放开小球，系统运动，求小球做匀加速运动时的加速度及此时绳子的拉力大小；
（2）通过计算，回答物块能否撞到定滑轮。
14.（12分）滑板运动是一项惊险刺激的运动，深受青少年的喜爱。图中ABCD为滑板的运动轨道，AB和CD是两段与水平面夹角均为θ的光滑的斜面，底部与水平面平滑相接，粗糙水平段BC的长度。一运动员从P点以的初速度下滑，经BC后冲上CD轨道，达到Q点时速度减为零。已知运动员连同滑板的质量，，，g取，求：（结果可带根号）
（1）运动员第一次经过B点和C点的速度，；
（2）滑板与BC之间的动摩擦因数μ；
（3）运动员最后静止的位置与B点之间的距离x。
15.（15分）如图，一根劲度系数为k的轻质弹簧上端固定在光滑斜面顶端，斜面倾角为30°。下端连接一物块下面用轻绳连接一质量为m的物块B，物块B距离斜面底端为l。开始系统处于静止状态，现在剪断轻绳使B自由下滑，当B滑到斜面底端时，物块A刚好沿斜面向上第一次到达最高点，此时弹簧对A的拉力沿斜面向上，大小为mg。已知弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为g，求：
（1）弹簧与A组成的系统振动周期为多少？
（2）物块A的质量为多少？
（2）A从最低点运动到最高点的过程中弹簧的弹性势能减少了多少？
16.（18分）如图所示是中国科学院自主研制的磁约束核聚变实验装置中的“偏转系统”原理图。由正离子和中性粒子组成的多样性粒子束通过两极板间电场后进入偏转磁场。其中的中性粒子沿原方向运动，被接收板接收；一部分离子打到左极板，其余的进入磁场发生偏转被吞噬板吞噬并发出荧光。多样性粒子束宽度为L，各组成粒子均横向均匀分布。偏转磁场为垂直于纸面向外的矩形匀强磁场，磁感应强度为。已知离子的比荷为k，两极板间电压为U、间距为L，极板长度为，吞噬板长度为并紧靠负极板。若离子和中性粒子的重力、相互作用力、极板厚度可忽略不计，则：
（1）要使的离子能沿直线通过两极板间电场，可在极板间施加一垂直于纸面的匀强磁场，求的大小；
（2）调整极板间磁场，使的离子沿直线通过极板后进入偏转磁场。若且上述离子全部能被吞噬板吞噬，求偏转磁场的最小面积和吞噬板的发光长度；
（3）若撤去极板间磁场且偏转磁场边界足够大，离子速度为且各有n个，能进入磁场的离子全部能被吞噬板吞噬，求的取值范围及吞噬板上收集的离子个数。
2023—2024学年郑州市宇华实验学校高三（上）期末考试
物理 参考答案
一、选择题：本题共10小题，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1至7小题只有一项符合题目要求，每小题4分。第8至10小题有多项符合题目的要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。
1.答案：A
解析：换用宽度更窄的遮光条，时间更短，选项A正确；提高测量遮光条宽度的精确度，不能缩短，选项B错误；瞬时速度表示运动物体在某一时刻（或经过某一位置）的速度，应用极限思想，在时间趋于零的情况下将平均速度近似看作瞬时速度，所以要计算滑块通过光电门的瞬时速度，需要缩短通过时间，使滑块的释放点更靠近光电门，则变长，选项C错误；增大气垫导轨与水平面的夹角，在滑块的释放点距离光电门比较近的情况下，不能明显缩短，选项D错误。
2.答案：C
解析：物体处于静止状态，水平方向受力平衡，合外力等于零，F等于f，当F增大时，f随之增大，物块仍保持静止，合力为零，F和f是一对平衡力；弹簧伸长量为原来的2倍，根据胡克定律，则有此时地面对物块的摩擦力大小为2f。
A.0与分析不符，故A错误。
B.f与分析不符，故B错误。
C.2f与分析相符，故C正确。
D.3f与分析不符，故D错误。
3.答案：D
解析：A.斜抛运动在水平方向分运动是匀速直线运动，即水平速度不变，物体在C点具有水平方向的速度，故A错误；B.速度是矢量，既有大小也有方向，由斜抛运动的对称性可知A、B两点的速度大小相等，方向不同，物体在A点的速度与物体在B点的速度不相同，故B错误；C.斜抛运动在水平方向分运动是匀速直线运动，即水平速度不变，物体在A点、B点的水平速度均等于物体在C点的速度，故C错误；D.斜抛运动的物体只受到重力的作用，即加速度恒为g，故D正确。故选D。
4.答案：D
解析：四个电荷的电荷量相等，两对对角线的电荷都是一对等量异种点电荷，在交点处的电场强度的方向指向负电荷，且大小相等，如图
则合场强的方向竖直向下，由点电荷场强公式可得，任意一对等量异种点电荷的合场强为
则正方形两条对角线交点处的电场强度为
方向竖直向下。故选D。
5.答案：C
解析：A.两列波叠加，A、D均为振动加强的点，在该时刻，A在波峰，位移，D在波谷，位移-9cm，故质点A、D在该时刻的高度差为18cm。A错误；BC.质点B、C始终是振动减弱的点，振幅为1cm，B错误，C正确；D.两列波为相干波，的振动频率等于的振动频率，D错误。故选C。
6.答案：B
解析：运动过程中整体受总重力、拉力F、向下的洛伦兹力、地面的支持力和摩擦力，
竖直方向有，
水平方向有，
在加速阶段，v增大，增大，增大，加速度减小。
对a受力分析，a受重力、向下的洛伦兹力对a向上的支持力对a向左的静摩擦力，竖直方向有
，水平方向有。随着v的增大，增大，故a对b的压力增大，故A错误，B正确；
加速度减小，所以物块间的摩擦力变小，故CD错误。故选B。
7.答案：B
解析：要论证机械功与热量的转换关系，必须测量重物下落通过细绳对圆轴做的功，以及水吸收的热量，而要测量水吸收的热量，必须测量重物下落前、后水静止稳定时的温度以及水的质量，实验不需要测量搅拌叶片的转速，故选B。
8.答案：AD
解析：ABC.设行李箱滑上传送带时的速度为，转盘的速度为，倾斜转盘与水平方向的夹角为θ,则行李箱相对转盘的速度方向如图中的v所示，滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反，如图中所示，行李箱所受摩擦力的方向与转盘运动方向不相同。
沿转盘所在斜面，行李箱受重力分力与滑动摩擦力作用，这两个力的合力方向与行李箱相对转盘的初速度v、行李箱的对地初速度都不在一条直线上，所以行李箱相对转盘和相对地面均做曲线运动，故A正确，BC错误；
D.转盘与行李箱间的摩擦力为滑动摩擦力，增大转盘的转速不会增加二者间的正压力，摩擦力大小不变，故D正确。故选AD。
9.答案：ACD
解析：电势能，由于粒子带正电，段电势能变大，所以电势升高，A正确；根据电场力做功与电势能关系可知，图象的切线斜率表示电场力，段图象的切线斜率逐渐变小，电场力逐渐减小，加速度逐浙变小，由于电势能增加，电场力做负功，则粒子做减速运动，即粒子做加速度逐渐减小的减速运动，B错误；段图象的切线斜率为零，电场力为零，场强为零，C正确；段电势能均匀减小，粒子带正电，所以电势沿x轴正方向均匀减小，D正确.
10.答案：ACD
解析：A.由题可知，质点M运动的路程为，A正确，不符合题意；
BC.超声波在血管中的传播速度为，根据传播方向可知，质点M开始振动的方向沿轴负方向。当坐标为的质点的振动形式传到M点时，质点M第一次位移为0.2mm，此时波向前传播，所用时间，B错误，符合题意；C正确，不符合题意；
D.质点N第一次到达波谷的时间为D正确，不符合题意；故选ACD。
二、非选择题：本题共6小题，共70分。
11.（7分）答案：（1）1.38
（2）AD
（3）大于
（4）在误差允许的范围内，如果图象是一条过原点的倾斜直线，且斜率等于
解析：（1）根据平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得图2中小球的瞬时速度约为
（2）A.小球做自由落体运动，为了测量小球下落的位置，刻度尺应固定在竖直平面内，A正确；
B.为了减小阻力带来的实验误差，应该选择密度较大的小球，B错误；
C.铅垂线的作用是检验装置是不是竖直放置，不能检验小球是否沿竖直方向下落，C错误；
D.为了拍摄的小球的位置比较准确，固定手机时，摄像头应正对刻度尺，D正确。
故选AD。
（3）小球下落过程若空气阻力不忽略，且空气阻力不变，根据动能定理，有
得到
根据图象可知P图象斜率大，故质量大；
（4）若机械能守恒，则阻力为零，则有
故，在误差允许的范围内，如果图象是一条过原点的倾斜直线，且斜率等于，则机械能守恒。
12.（8分）答案：（1）0.0898/0.0899/0.0900/0.0901；
（2）4.0/4.1/4.2/4.3；5.5/5.6/5.7/5.8/5.9/6.0/6.1
（3）大于
解析：（1）螺旋测微器读数为
根据电阻公式可得
（2）由闭合电路欧姆定律可得
整理得
结合图象可得
解得
（3）若考虑电流表内阻，由闭合电路欧姆定律可得
整理得出
可以看出通过截距计算电源内阻偏大，相当于把电流表内阻和电源内阻一起等效为电源内阻测出。
13.（10分）答案：（1），8N（2）不会撞到定滑轮
解析：（1）由牛顿第二定律对小球有
对物块有
解得
，
（2）由
得小球落地时的速度
即物块此时的速度为，物块此后做匀减速运动的加速度为
由
得到停下来可滑行的距离
物块在桌面上共滑行的距离
故物块不会撞到定滑轮。
14.（12分）答案：（1），（2）0.16（3）3.75m
解析：（1）以水平轨道BC所在水平面为零势能面，运动员从P点滑至B点的过程，由动能定理得
代入数据解得
运动员由C点到Q点的过程，由动能定理有
代入数据解得
（2）运动员由B点滑至C点的过程中，由动能定理有
代入数据解得
（3）设运动员在BC轨道上滑行的总路程为s.对从P点到静止的整个过程，由动能定理有
代入数据解得
故运动员最后静止的位置与B点之间的距离
15.（15分）答案：(1)
(2)
(3)
解析：(1)设从剪断轻绳到B滑到斜面底端所用时间为t
有
且
解得
由题意，剪断轻绳后A沿斜面向上运动第一次到达最高点的时间也是，这个时间t是弹簧与A组成的系统振动周期的一半，所以周期
(2)设A质量为M，剪断轻绳前，对整体，由平衡条件有弹簧弹力
剪断轻绳时，对A，由牛顿第二定律有
A运动到最高点时，对A由牛顿第二定律有
且由题知，根据简谐运动的对称性知
联立可得
(3)由胡克定律，结合(2)中结论知
解得
由能量守恒可知A从最低点运动到最高点的过程中，弹簧的弹性势能减少量为
16.（18分）答案：（1）
（2）
（3）
解析：（1）根据受力平衡有
得
（2）洛伦兹力提供向心力有
解得
要求H极板左侧射出的离子也能到达吞噬板，故磁场总长度为
矩形磁场的最小面积
发光长度
（3）离子在电场中做类平抛运动，
竖直方向有
水平方向有
又
联立解得电场中偏转距离
代入数据得
能进入磁场区域收集的离子个数为
进入磁场离子圆周运动半径
在磁场中偏转距离为离子射出偏转电场时速度与竖直方向的夹角
速度为的离子射出偏转电场时，对于进入磁场的左右两边界离子而言，与吞噬板左右两端相距分别为，
设离子恰好打到吞噬板两端，由几何关系得
则
同理速度为的离子射出偏转电场时，对于进入磁场的左右两边界离子而言，与吞噬板左右两端相距分别为，设离子恰好打到吞噬板两端，由几何关系得
则
故的取值范围是
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