吉林省四平市公主岭市第五高级中学2024学年高三物理第一学期期末学业水平测试试题含解析

吉林省四平市公主岭市第五高级中学2024学年高三物理第一学期期末学业水平测试试题考生请注意：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、如图所示，真空中有一个半径为R，质量分布均匀的玻璃球，频率为的细激光束在真空中沿直线BC传播，并于玻璃球表面的C点经折射进入玻璃球，并在玻璃球表面的D点又经折射进入真空中，已知，玻璃球对该激光的折射率为，则下列说法中正确的是（）A．出射光线的频率变小B．改变入射角的大小，细激光束可能在玻璃球的内表面发生全反射C．此激光束在玻璃中穿越的时间为（c为真空中的光速）D．激光束的入射角为=45°2、如图，将a、b两小球以不同的初速度同时水平抛出，它们均落在水平地面上的P点，a球抛出时的高度较b球的高，P点到两球起抛点的水平距离相等，不计空气阻力．与b球相比，a球A．初速度较大B．速度变化率较大C．落地时速度一定较大D．落地时速度方向与其初速度方向的夹角较大3、宇航员在某星球表面以初速度2.0m/s水平抛出一物体，并记录下物体的运动轨迹，如图所示，O为抛出点，若该星球半径为4000km，引力常量G＝6.67×10－11N·m2·kg－2，则下列说法正确的是（）A．该星球表面的重力加速度为16.0m/s2B．该星球的第一宇宙速度为4.0km/sC．该星球的质量为2.4×1020kgD．若发射一颗该星球的同步卫星，则同步卫星的绕行速度可能大于4.0km/s4、“世界上第一个想利用火箭飞行的人”是明朝的士大夫万户。他把47个自制的火箭绑在椅子上，自己坐在椅子上，双手举着大风筝，设想利用火箭的推力，飞上天空，然后利用风筝平稳着陆。假设万户及所携设备(火箭(含燃料)、椅子、风筝等)总质量为M，点燃火箭后在极短的时间内，质量为m的炽热燃气相对地面以v0的速度竖直向下喷出。忽略此过程中空气阻力的影响，重力加速度为g，下列说法中正确的是A．火箭的推力来源于空气对它的反作用力B．在燃气喷出后的瞬间，火箭的速度大小为C．喷出燃气后万户及所携设备能上升的最大高度为D．在火箭喷气过程中，万户及所携设备机械能守恒5、2019年11月11日出现了难得一见的“水星凌日”现象。水星轨道在地球轨道内侧，某些特殊时刻，地球、水星、太阳会在一条直线上，且水星处于地球和太阳之间，这时从地球上可以看到水星就像一个小黑点一样在太阳表面缓慢移动，天文学称之为“水星凌日”。在地球上每经过年就会看到“水星凌日”现象。通过位于贵州的“中国天眼（目前世界上口径最大的单天线射电望远镜）观测水星与太阳的视角（观察者分别与水星、太阳的连线所夹的角），则的最大值为（）A． B． C． D．6、如图，用一根不可伸长的轻绳绕过两颗在同一水平高度的光滑钉子悬挂一幅矩形风景画。现若保持画框的上边缘水平，将两颗钉子之间的距离由图示位置逐渐增大到不能再増大为止（不考虑画与墙壁间的摩擦），则此过程中绳的张力大小（）A．逐渐变大 B．逐渐变小 C．先变大，后变小 D．先变小，后变大二、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、P1、P2为相距遥远的两颗行星，距各自表面相同高度处各有一颗卫星s1、s2做匀速圆周运动，图中纵坐标表示行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度a，横坐标表示物体到行星中心的距离r的平方，两条曲线分别表示P1、P2A．P1的平均密度比PB．P1的第一宇宙速度比PC．s1的向心加速度比sD．s1的公转周期比s8、电阻R接在20V的恒压电源上时，消耗的电功率为P；若将R接在如图所示理想变压器的副线圈电路中时，R消耗的电功率为。已知电路中电阻R0的阻值是R的4倍，a、b两端接在（V）的交流电源上，此变压器（）A．副线圈输出电压的频率为100HzB．副线圈输出电压的有效值为10VC．原、副线圈的匝数之比为2︰1D．原、副线圈的电流之比为1︰49、一列简谐橫波沿轴正方向传播，已知时的波形如图所示，波上有P、Q两点，其纵坐标分别为下列说法中正确的是A．P点的振动形式传到Q点需要B．P、Q在振动的过程中的任一时刻，位移的大小总相同C．在内，P点通过的路程为20cmD．经过，Q点回到平衡位置10、下列关于热力学定律的说法正确的是_______。A．如果两个系统均与第三个系统处于热平衡状态，这两个系统的温度一定相等B．外界对某系统做正功，该系统的内能一定增加C．可以找到一种材料做成墙壁，冬天供暖时吸收热量温度升高，然后向房间自动释放热量供暖，然后再把热量吸收回去，形成循环供暖，只需要短时间供热后即可停止外界供热D．低温系统可以向高温系统传递热量E.无论科技如何进步与发展，绝对零度都不可以达到三、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）为了探究物体质量与加速度的关系，某同学设计了如图所示的实验装置。质量分别为m1和m2的两个小车，用一条柔软的轻绳通过滑轮连起来，重物的质量为m0，忽略滑轮的质量和各种摩擦，使两车同时从静止开始运动，同时停止，两个小车发生的位移大小分别为x1和x2。(1)如果想验证小车的质量和加速度成反比，只需验证表达式____________成立。(用题中所给物理量表示)(2)实验中____________(填“需要”或“不需要”)满足重物的质量远小于小车的质量。12．（12分）甲、乙、丙三个实验小组分别采用如图甲、图乙、图丙所示的实验装置做实验。甲小组测小车匀变速运动的加速度，乙小组探究小车的加速度与合外力的关系，丙小组探究小车的速度和合外力做的功的关系总质量用M表示（图乙中M为小车与力传感器的总质量，图丙中M为小车和与小车固连的小滑轮的总质量），钩码总质量用m表示，重力加速度为g，试回答下列问题：（1）甲、乙、丙三组实验不需要平衡小车与长木板之间的摩擦力的是________（填“甲”“乙”“丙”或“都不需要”）。（2）甲、乙、丙三组实验需要满足的是________（填“甲”“乙”“丙”或“都不需要”）。（3）若三组同学分别用各自的实验装置做探究小车的加速度和合外力的关系实验，各组同学的操作均完全正确，甲、乙、丙三组同学作出的a-F图线如图丁所示（乙组同学所用F为力传感器示数，丙组同学所用F为弹簧测力计示数），则乙组实验对应的图线是________（填“A”“B”或“C”。）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）(1)如图所示，玻璃棱镜ABC放在空气中，一束由红光和紫光组成的复色光从AC面的a点垂直入射，已知红光恰好在AB面上的b处发生了全反射，并传播到BC面上的c点。则以下说法中正确的是___________A．红光和紫光由空气进入棱镜后频率不变B．红光和紫光在棱镜中的波长可能相等C．红光由a传播到b的时间比紫光由a传播到b的时间长D．紫光一定在b处发生了全反射E.红光一定能从BC面上的c点射出(2)在某一简谐横波的传播方向上，有两个质点A、B，它们相距1.2m14．（16分）如图所示，可沿气缸壁自由活动的活塞将密封的圆筒形气缸分割成、两部分，内是真空。活塞与气缸顶部有一弹簧相连，当活塞位于气缸底部时弹簧恰好无形变。开始时内充有一定质量、温度为的气体，部分高度为。此时活塞受到的弹簧作用力与重力的大小相等。现将内气体加热到，达到新的平衡后，内气体的高度等于多少？15．（12分）如图所示，竖直平面MN与纸面垂直，MN右侧的空间存在着垂直纸面向内的匀强磁场和水平向左的匀强电场，MN左侧的水平面光滑，右侧的水平面粗糙．质量为m的物体A静止在MN左侧的水平面上，已知该物体带负电，电荷量的大小为为q．一质量为的不带电的物体B以速度v0冲向物体A并发生弹性碰撞，碰撞前后物体A的电荷量保持不变．求：（1）碰撞后物体A的速度大小；（2）若A与水平面的动摩擦因数为μ，重力加速度的大小为g，磁感应强度的大小为，电场强度的大小为．已知物体A从MN开始向右移动的距离为时，速度增加到最大值．求：a．此过程中物体A克服摩擦力所做的功W；b．此过程所经历的时间t．

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、C【解题分析】

A.光在不同介质中传播时，频率不会发生改变，所以出射光线的频率不变，故A错误；B.激光束从C点进入玻璃球时，无论怎样改变入射角，折射角都小于临界角，根据几何知识可知光线在玻璃球内表面的入射角不可能大于临界角，所以都不可能发生全反射，故B错误；C.此激光束在玻璃中的波速为CD间的距离为则光束在玻璃球中从到传播的时间为故C正确；D.由几何知识得到激光束在在点折射角，由可得入射角，故D错误。2、D【解题分析】

A.由可得，高度越高，下落时间越大，由可知，两球水平位移相同，但是b求运动时间短，故b球初速度较大，A错误；B.速度变化率即表示加速度，两球加速度相同，故速度变化率相同，B错误；C.a球的水平速度小于b球，故落地时虽然竖直分速度大于b球，但是合速度不一定大于b球，C错误；D.由，a球落地时间t大，但是小，故a球的一定大于b球，即a球落地时速度方向与其初速度方向的夹角较大，D正确；故选D。3、B【解题分析】

A．物体做平抛运动，根据平抛运动的规律有联立解得该星球表面的重力加速度为，故A错误；BC．设该星球的第一宇宙速度为，该星球的质量为，在星球表面附近，则有解得故B正确，C错误；D．根据万有引力提供向心力有解得卫星运动的轨道半径越大，则绕行速度越小，第一守宙速度是绕星球表面运行的速度，同步卫星的速度一定小于4.0km/s，故D错误；故选B。4、B【解题分析】

火箭的推力来源于燃料燃烧时产生的向后喷出的高温高压气体对火箭的反作用力，在燃气喷出后的瞬间，视万户及所携设备(火箭(含燃料)、椅子、风筝等)为系统，动量守恒，喷出燃气后万户及所携设备做竖直上抛运动。【题目详解】A、火箭的推力来源于燃料燃烧时产生的向后喷出的高温高压气体对火箭的反作用力，故A错误；B、在燃气喷出后的瞬间，视万户及所携设备(火箭(含燃料)、椅子、风筝等)为系统，动量守恒，设火箭的速度大小为v，规定火箭运动方向为正方向，则有，解得火箭的速度大小为，故B正确；C、喷出燃气后万户及所携设备做竖直上抛运动，根据运动学公式可得上升的最大高度为，故C错误；D、在火箭喷气过程中，燃料燃烧时产生的向后喷出的高温高压气体对万户及所携设备做正功，所以万户及所携设备机械能不守恒，故D错误；故选B。【题目点拨】关键是、在燃气喷出后的瞬间，视万户及所携设备(火箭(含燃料)、椅子、风筝等)为系统，动量守恒；在火箭喷气过程中，燃料燃烧时产生的向后喷出的高温高压气体对万户及所携设备做正功，所以万户及所携设备机械能不守恒。5、A【解题分析】

由于水星每隔N年就会处于地球、太阳之间，且三者共线，那就意味着每经过N年水星会比地球多转一圈，则且年，解得年由得所以视角最大的时候应该是水星与地球连线与水星轨道相切的时候，此时故选A。6、D【解题分析】

分析题意可知，画受到两段轻绳的拉力作用，根据共点力的平衡可知，拉力的合力与重力等大反向，即合力恒定不变。随着两颗钉子之间距离的增大，两端轻绳的夹角先减小，后增大，根据力的合成规律可知，两力合成时，合力一定的情况下，分力的夹角越大，分力越大，分力的夹角越小，分力越小。则轻绳的张力先变小后变大，当两轻绳处于竖直方向时，张力最小，故D正确，ABC错误。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、AC【解题分析】由图可知，两行星的球体半径相同，对行星周围空间各处物体来说，万有引力提供加速度，故有，故可知P1的质量比P2的大，即P1的平均密度比P2的大，所以选项A正确；由图可知，P1表面的重力加速比P2的大，由可知，P1的第一宇宙速度比P2的大，所以选项B错误；对卫星而言，万有引力提供向心加速度，即，故可知，s1的向心加速度比s2考点：天体与万有引力定律8、BC【解题分析】

A．变压器不改变交变电流的频率，由题可知，交流电压的频率为故A错误；B．由题意可得解得故B正确；C．电源的有效值为设原、副线圈的匝数之比为n，则原、副线圈的电流之比为则R0两端电压为，根据原、副线圈电压比等匝数比即解得故C正确；D．由原、副线圈中的电流之比等匝数反比可知，原、副线圈的电流之比为1：2，故D错误。故选BC。9、AB【解题分析】

由图看出,P、Q两点平衡位置间的距离等于半个波长,因简谐波传播过程中,在一个周期内传播一个波长,所以振动形式从P传到Q需要半个周期,故A正确；P、Q的振动情况总是相反,所以在振动过程中,它们的位移大小总是相等,故B正确；若图示时刻P在平衡位置或最大位移处,在内,P点通过的路程为:,而实际上图示时刻,P点不在平衡位置或最大位移处,在内，P点通过的路程不等于20cm，故C错误；图示时刻,Q点向下运动,速度减小,所以从图示位置运动到波谷的时间大于,再从波谷运动到平衡位置的时间为,所以经过,Q点没有回到平衡位置.故D错误.故选AB10、ADE【解题分析】

A．如果两个系统均与第三个系统处于热平衡状态，这两个系统的温度一定相等，A正确；B．外界做正功，有可能同时放热，内能的变化不确定，B错误；C．根据热力学第二定律，题中所述的问题不可能实现，选项C错误；D．低温系统向高温系统传递热量是可以实现的，前提是要引起其他变化，D正确；E．绝对零度不可以达到，E正确．故选ADE。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、不需要【解题分析】

(1)[1]根据运动学公式可知甲、乙两车运动的加速度之比为要验证“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量成反比”的结论，则满足可得即等式近似成立，则可认为“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量成反比”；(2)[2]根据实验装置可知甲、乙两车所受的合外力相等，而甲、乙两车运动的时间相同，根据运动学公式可知甲、乙两车运动的加速度之比等于甲、乙两车运动的位移之比，所以只要测出甲、乙两车的质量和运动的位移就可验证“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量成反比”的结论，故不需要满足钩码的质量远小于任一小车的质量。12、甲都不需要B【解题分析】

（1）[1]．甲小组测小车匀变速运动的加速度，不需要平衡摩擦力；乙和丙实验小组都需要平衡摩擦力；故选甲；（2）[2]．甲小组测小车匀变速运动的加速度，不需要满足M≫m；乙和丙小组绳子的拉力可以由力传感器和弹簧测力计直接得到，所以两组不需要满足M≫m；即三个小组都不需要满足M≫m；（3）[3]．甲组用重物的重力代替绳子的拉力，要满足M≫m，随着m的增大，不满足M≫m时，图象出现弯曲，所以甲组对应的是C；根据装置可知，乙图中小车受到的拉力等于传感器的读数，丙图中受到的拉力等于弹簧测力计读数的2倍，当F相等时，丙组的加速度大，所以乙组对应B，丙组对应A；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)ADE；(2)230Hz【解题分析】

（1）A．光的传播频率由光源决定，故光由一种介质进入另一种介质时频率不变；故A正确；B．红光和紫光进入棱镜后，波速减小，根据v=λf因为f不变，可知波长都变小，红光和紫光在棱镜中的波长不可能相等，故B错误；C．根据折射定律可知红光折射率小于紫光折射率，由v=可以知道折射率越大的传播速度越小，所以紫光在介质中的传播速率最小，即红光