2024届湖北省武汉市物理高三上期末统考试题含解析

2024届湖北省武汉市物理高三上期末统考试题考生请注意：1．答题前请将考场、试室号、座位号、考生号、姓名写在试卷密封线内，不得在试卷上作任何标记。2．第一部分选择题每小题选出答案后，需将答案写在试卷指定的括号内，第二部分非选择题答案写在试卷题目指定的位置上。3．考生必须保证答题卡的整洁。考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。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、下列说法中正确的是（　　）A．原子核发生一次衰变，该原子外层就一定失去一个电子B．核泄漏事故污染物能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为可以判断x为质子C．若氢原子从n=2能级向n=1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光有可能使该金属发生光电效应D．质子、中子、粒子的质量分别是，质子和中子结合成一个a粒子，释放的能量是2、如图所示，为探究理想变压器原副线圈的电压和电流关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡、，电路中分别接入理想交流电压 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 、，和理想交流电流表、，不计导线电阻。闭合开关S后，下列说法正确的是（　　）A．示数不变，示数不变，变亮B．示数变大，示数变大，变暗C．示数变大，变压器输出功率变大，与示数的比值不变D．示数变大，变压器输出功率变大，与示数的比值不变3、一个质点做简谐运动的图象如图所示，下列说法不正确的是(　　)A．质点振动的频率为4HzB．在10s内质点经过的路程是20cmC．在5s末，质点的速度为零，加速度最大D．t＝1.5s和t＝4.5s两时刻质点的位移大小相等，都是cm4、如果空气中的电场很强，使得气体分子中带正、负电荷的微粒所受的相反的静电力很大，以至于分子破碎，于是空气中出现了可以自由移动的电荷，那么空气变成了导体。这种现象叫做空气的“击穿”。已知高铁上方的高压电接触网的电压为27.5kV，阴雨天时当雨伞伞尖周围的电场强度达到2.5×104V/m时空气就有可能被击穿。因此乘客阴雨天打伞站在站台上时，伞尖与高压电接触网的安全距离至少为（　　）A．1.1mB．1.6mC．2.1mD．2.7m5、空间存在如图所示的静电场，图中实线a、b、c、d、e为静电场中的等势线，虚线为等势线的水平对称轴。一个带负电的粒子从P点以垂直于虚线向上的初速度v0射入电场，开始一小段时间内的运动轨迹已在图中画出，粒子仅受电场力作用，则下列说法中正确的是（）A．等势线a的电势最高B．带电粒子从P点射出后经过等势线b时，粒子的速率可能等于v0C．若让粒子从P点由静止释放，在图示空间内，粒子将在虚线上做往复运动D．若让粒子从P点由静止释放，在图示空间内，粒子的加速度先增大后减小6、如图甲所示的电路中定值电阻R=60Ω，电源电动势E=100V，r=10Ω。如图乙所示，曲线为灯泡L的伏安特性曲线，直线为电源的路端电压与电流的关系图线，以下说法正确的是（）A．开关S断开时电源的效率为60%B．开关S闭合后电源的总功率会变小C．开关S闭合后灯泡的亮度增强D．开关S断开时小灯泡消耗的功率为240W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0分。7、水面下深h处有一点光源，发出两种不同颜色的光a和b，光在水面上形成了如图所示的一个有光线射出的圆形区域，该区域的中间为由a、b两种单色光所构成的复色光圆形区域，周围为a光构成的圆环。若b光的折射率为n，下列说法正确的是(选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分）。A．在水中，a光的波长比b光小B．水对a光的折射率比b光小C．在水中，a光的传播速度比b光大D．复色光圆形区域的面积为E.用同一装置做双缝干涉实验，a光的干涉条纹比b光窄8、L1、L2两水平线间存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁场高度为h，竖直平面内有质量为m，电阻为R的梯形线框，上、下底水平且底边之比5:1，梯形高2h。该线框从如图位置由静止下落，已知AB刚进入磁场时和AB刚穿出磁场时的重力等于安培力，在整个运动过程中，说法正确的是（）A．AB边是匀速直线穿过磁场B．AB边刚穿出到CD边刚要进入磁场，是匀速直线运动C．AB边刚穿出到CD边刚要进入磁场，此过程的电动势为D．AB边刚进入和AB边刚穿出的速度之比为4:19、如图所示，直杆与水平面成30°角，一轻质弹簧套在直杆上，下端固定在直杆底端。现将一质量为m的小滑块从杆顶端A点由静止释放，滑块压缩弹簧到达最低点B后返回，脱离弹簧后恰能到达AB的中点。设重力加速度为g，AB=L，则该过程中（　　）A．滑块和弹簧刚接触时的速度最大B．滑块克服摩擦做功为C．滑块加速度为零的位置只有一处D．弹簧最大弹性势能为10、下列有关光学现象的说法正确的是（　　）A．光从光密介质射入光疏介质，其频率不变，传播速度变小B．光从光密介质射入光疏介质，若入射角大于临界角，则一定发生全反射C．光的干涉、衍射现象证明了光具有波动性D．做双缝干涉实验时，用红光替代紫光，相邻明条纹间距变小三、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）某实验小组用如图甲所示的实验装置测定小木块与长木板间的动摩擦因数，主要实验操作如下：①先将右端有固定挡板的长木板水平放置在实验桌面上，再将安装有遮光条的小木块用跨过长木板左端定滑轮的细绳与钩码相连接，保持桌面上细绳与长木板平行；②光电门B固定在离挡板较远的位置，光电门A移到光电B与挡板之间的某一位置，使小木块从紧靠挡板的位置由静止释放；③用跟两光电门相连接的数字计时器记录遮光条通过光电门A的时间△t1，遮光条通过光电门B的时间△t2以及小木块从光电门A运动到光电门B的时间△t；④改变光电门A的位置，重复以上操作，记录多组△t1，△t2和△t值。请回答以下几个问题：(1)用游标卡尺测量遮光条的宽度d如图乙所示，则d=___cm；(2)实验测得遮光条经过光电门2的时间Δt2保持不变，利用图象处理实验数据，得到如图丙所示的图象，其中图象纵轴截距为b，横轴截距为c。实验测得钩码和木块的质量分别为m和M，已知当地重力加速度为g，则动摩擦因数μ＝____。12．（12分）某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度（圈数）的关系．实验装置如图所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，P0指向0刻度．设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x0；挂有质量为0.100kg的砝码时，各指针的位置记为x．测量结果及部分计算结果如下表所示（n为弹簧的圈数，重力加速度取9.80m/s2）．已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88cm．（1）将表中数据补充完整：①________；②________．P1P2P3P4P5P6x0（cm）2.044.066.068.0510.0312.01x（cm）2.645.267.8110.3012.9315.41n102030405060k（N/m）163①56.043.633.828.8（m/N）0.0061②0.01790.02290.02960.0347（2）以n为横坐标，为纵坐标，在答题卷给出的坐标纸上画出1/k－n图像．（3）题（2）图中画出的直线可近似认为通过原点．若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k＝_____N/m；该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0（单位为m）的关系的表达式为k＝_____N/m．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，质量M=2kg的滑块套在光滑的水平轨道上，质量m=1kg的小球通过长L=0.5m的轻质细杆与滑块上的光滑轴O连接，小球和轻杆可在竖直平面内绕O轴自由转动，开始轻杆处于水平状态，现给小球一个竖直向上的初速度="4"m/s，g取10．（1）若锁定滑块，试求小球通过最高点P时对轻杆的作用力大小和方向．（2）若解除对滑块的锁定，试求小球通过最高点时的速度大小．(3)在满足（2）的条件下，试求小球击中滑块右侧轨道位置点与小球起始位置点间的距离．14．（16分）如图所示，质量均为M＝2kg的甲、乙两辆小车并排静止于光滑水平面上，甲车的左端紧靠光滑的圆弧AB，圆弧末端与两车等高，圆弧半径R＝0.2m，两车长度均为L＝0.5m。两车上表面与滑块P之间的动摩擦因数μ＝0.2。将质量为m＝2kg的滑块P(可视为质点)从A处由静止释放，滑块P滑上乙车后最终未滑离乙车，重力加速度取g＝10m/s2。求：(1)滑块P刚滑上乙车时的速度大小；(2)滑块P在乙车上滑行的距离。15．（12分）如图，在xOy平面的第一、四象限内存在着方向垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，第四象限内存在方向沿-y方向、电场强度为E的匀强电场．从y轴上坐标为a的一点向磁场区发射速度大小不等的带正电同种粒子，速度方向范围是与+y方向成30°～150°，且在xOy平面内．结果所有粒子经过磁场偏转后都垂直打到x轴上，然后进入第四象限的匀强电场区．已知带电粒子电量为q，质量为m，重力不计．求：（1）垂直y轴方向射入磁场粒子运动的速度大小v1；（2）粒子在第Ⅰ象限的磁场中运动的最长时间以及对应的射入方向；（3）从x轴上点射人第四象限的粒子穿过电磁场后经过y轴上的点，求该粒子经过点的速度大小．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【解析】A．原子核发生一次β衰变，该原子核内中子变成质子，放出一个电子，选项A错误；B．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，x的质量数为零，电荷数为-1，则x是电子，选项B错误；C．根据玻尔理论可知，氢原子从n=1能级向n=1能级跃迁时辐射出的光的能量为hv=E1-E1=-3.4eV-（-13.6eV）=10.1eV，氢原子从n=6能级向n=1能级跃迁时辐射出的光的能量为hv'=E6-E1=-0.38eV-（-3.4eV）=3.01eV，结合光电效应发生的条件可知，若氢原子从n=1能级向n=1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n=6能级向n=1能级跃迁时辐射出的光也不能使该金属发生光电效应，故C错误；D．质子、中子、α粒子的质量分别是m1、m1、m3，质子和中子结合成一个α粒子的过程中亏损的质量为（1m1+1m1-m3），根据爱因斯坦质能方程可知释放的能量是（1m1+1m1-m3）c1．故D正确。故选D。2、C【解析】AB．闭合开关后，根据理想变压器的电压规律可知变压器两端电压不变，所以两电压表示数不变，灯泡两端电压不变，亮度不变；副线圈并联负载增加，根据并联分流规律可知副线圈干路电流增大，所以示数增大，根据可知原线圈电流增大，所以示数增大，AB错误；CD．根据可知变压器输出电压不变，电流增大，所以变压器输出功率变大，结合上述分析可知与示数的比值不变，与示数的比值不变，C正确，D错误。故选C。3、A【解析】A．由题图图象可知，质点振动的周期为T＝4s，故频率f＝＝0.25Hz故A符合题意；B．在10s内质点振动了2.5个周期，经过的路程是10A＝20cm故B不符合题意；C．在5s末，质点处于正向最大位移处，速度为零，加速度最大，故C不符合题意；D．由题图图象可得振动方程是x＝2sincm将t＝1.5s和t＝4.5s代入振动方程得x＝cm故D不符合题意。故选A。4、A【解析】根据U=Ed可得安全距离至少为dmin＝m＝1.1m故选A。5、D【解析】A．由图可知，负电荷弯曲的方向向右，则受到的电场力得方向向右，由于负电荷受到的电场力得方向与电场强度的方向相反，所以电场强度的方向向左，等势线a电势最低。故A错误；B．带电粒子从P点射出后经过等势线b时，电场力做正功，则粒子的动能增加，则其速率大于v0，选项B错误；C．让粒子在P点由静止释放，粒子受到的电场力得方向始终向右，所以将一直向右做加速运动。故C错误；D．电场线的疏密代表电场的强弱，让粒子在P点由静止释放，粒子将沿虚线向右做加速运动，因电场线先密后疏，可知电场力先增后减，即加速度先增大后减小。故D正确。故选D。6、D【解析】A．开关S断开时，根据图乙可知灯泡两端的电压为电源的效率为故A错误；BC．开关S闭合后总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可得总电流增大，根据可知电源的总功率会变大，根据可知路端电压减小，根据可知灯泡的功率减小，所以灯泡的亮度变暗，故B、C错误；D．开关S断开时小灯泡消耗的功率为故D正确；故选D。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0分。7、BCD【解析】ABC项：a光在水面上形成的圆形亮斑面积较大，知a光的临界角较大，根据，知a光的折射率较小，再由，可知，在水中，a光的波长比b光大，故A错误BC正确；D项：依据，结合几何关系，可知，，而复色光圆形区域的面积为，故D正确；E项：a光的折射率小，波长长，根据双缝干涉条纹与波长成正比，可知相同条件下，a光干涉条纹比b光宽，故E错误。8、BCD【解析】A．已知AB刚进入磁场时的重力等于安培力，根据安培力公式AB进入磁场后一段时间内有效切割长度变大，安培力变大，大于重力，使梯形线框减速，因为AB刚穿出磁场时的重力等于安培力，所以AB边是减速直线穿过磁场，故A错误；B．AB刚穿出到CD边刚要进入磁场过程中，有效切割长度保持不变，由于AB刚穿出磁场时的重力等于安培力，故该过程中安培力一直等于重力，做匀速直线运动，故B正确；D．设AB边刚进入磁场时速度为，AB=l，则CD=5l，则AB边刚进入磁场时重力等于安培力，有设AB边刚穿出磁场时速度为v1，线框切割磁感应线的有效长度为2lAB刚穿出磁场时的重力等于安培力有联立解得所以D正确；C．AB边刚穿出到CD边刚要进入磁场过程中，线框做速度为v1的匀速直线运动，切割磁感应线的有效长度为2l，感应电动势为联立解得故C正确。故选BCD。9、BD【解析】A．滑块向下运动受到的合力为零时，速度最大，即这时，速度最大，故A错误；B．根据动能定理有解得故B错正确；C．滑块加速度为零即合力为零，向下滑动时向上滑动时所以C错误；D．弹簧被压缩到最短时弹性势能最大，根据能量守恒解得弹簧最大弹性势能为故D正确。故选BD。10、BC【解析】A．光从光密介质射入光疏介质，其频率不变，传播速度变大，选项A错误；B．光从光密介质射入光疏介质，若入射角大于临界角，则一定发生全反射，选项B正确；C．光的干涉、衍射现象证明了光具有波动性，选项C正确；D．红光的波长大于紫光，做双缝干涉实验时，用红光替代紫光，根据可知，相邻明条纹间距变大，选项D错误。故选BC。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、1.010【解析】(1)[1]遮光条宽度：d=10mm+2×0.05mm=10.10mm=1.010cm.(2)[2]设小木块运动的加速度为a，由题知：解得：结合图象可以得到：解得：根据牛顿第二定律得：mg－μMg=（m+M）a结合，解得：。12、（1）①81.7②0.0122（2）如图所示（3）（1.67—1.83）×103/n、（3.31—3.62）/l0【解析】试题分析：（1）①中；②（2）图线如图：（3）③由图线可知直线的斜率为，故直线方程满足，即（N/m）（在之间均可）④由于60匝弹簧的总长度为11.88cm；则n匝弹簧的原长满足，代入可得：．（在之间均可）考点：测量弹簧的劲度系数实验；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），方向竖直向上（2）（3）【解析】（1）设小球能通过最高点，且此时的速度为，在上升过程中，因只有重力做功，小球的机械能守恒．则①②设小球到达最高点时，轻杆对小球的作用力为F，方向向下，则③由②③式，得④由牛顿第三定律可知，小球对轻杆的作用力大小为，方向竖直向上．（2）解除锁定后，设小球通过最高点时的速度为，此时滑块的速度为V．在上升过程中，因系统在水平方向不受外力作用，水平方向的动量守恒．以水平向右的方向为正方向，有⑤在上升过程中，因只有重力做功，系统的机械能守恒，则⑥由⑤⑥式，得⑦（3）设小球击中滑块右侧轨道的位置点与小球起始位置点间的距离为，滑块向左移动的距离为，任意时刻小球的水平速度大小为，滑块的速度大小为．由系统水平方向的动量守恒，得⑧将⑧式两边同乘以，得⑨因⑨式对任意时刻附近的微小间隔都成立，累积相加后，有⑩又由⑩式得14、(1)m/s(2)m【解析】(1)滑块沿圆弧下滑过程机械能守恒，有，设滑块P刚滑上乙车时的速度为v1，此时两车的速度为v2，以滑块和甲、乙两辆小车组成系统， 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 向右为正方向，根据系统水平方向动量守恒列出等式：，对整体应用能量守恒有，解得：，，滑块P刚滑上乙车时的速度大小为m/s；(2)设滑块P和小车乙达到的共同速度为v，滑块P在乙车上滑行的距离为x，规定向右为正方向，对滑块P和小车乙应用动量守恒有：，对滑块P和小车乙应用能量守恒有解得：。15、（1）（2）（3）【解析】（1）如图所示，粒子运动的圆心在O点，轨道半径由得（2）当粒子初速度与y轴正方向夹角30°时，粒子运动的时间最长此时轨道对应的圆心角粒子在磁场中运动的周期综上可知（3）如图所示设粒子射入磁场时速度方向与y轴负方向的夹角为θ，则有可得，此粒子进入磁场的速度v0，则：设粒子到达y轴上速度为v，根据动能定理，有：解得：