山西大学附属中学2024年物理高三第一学期期末学业水平测试试题含解析

山西大学附属中学2024年物理高三第一学期期末学业水平测试试题注意事项1．考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回．2．答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用0．5毫米黑色墨水的签字笔填写在试卷及答题卡的规定位置．3．请认真核对监考员在答题卡上所粘贴的条形码上的姓名、准考证号与本人是否相符．4．作答选择题，必须用2B铅笔将答题卡上对应选项的方框涂满、涂黑；如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其他答案．作答非选择题，必须用05毫米黑色墨水的签字笔在答题卡上的指定位置作答，在其他位置作答一律无效．5．如需作图，须用2B铅笔绘、写清楚，线条、符号等须加黑、加粗．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、图甲是利用光电管进行光电效应的实验装置。分别用a、b、c三束单色光照射阴极K，调节A，K间的电压U，得到光电流I与电压U的关系图象如图乙所示，由图可知（）A．b光照射时，阴极的逸出功较小B．b光子的能量小于a光子的能量C．对于b光，A、K间的电压低于Uc1时，将不能发生光电效应D．a光和c光的频率相同，但a光的强度更强2、如图所示，一倾角、质量为的斜面体置于粗糙的水平面上，斜面体上固定有垂直于光滑斜面的挡板，轻质弹簧一端固定在挡板上，另一端拴接质量为的小球。现对斜面体施加一水平向右的推力，整个系统向右做匀加速直线运动，已知弹簧恰好处于原长，斜面体与水平面间的动摩擦因数为，重力加速度为，下列说法正确的是（）A．若增大推力，则整个系统稳定后斜面体受到的摩擦力变大B．若撤去推力，则小球在此后的运动中对斜面的压力可能为零C．斜面对小球的支持力大小为D．水平推力大小为3、如图所示为鱼饵自动投放器的装置示意图，其下部是一个高度可以调节的竖直细管，上部是四分之一圆弧弯管，管口沿水平方向。竖直细管下端装有原长为L0的轻质弹簧，弹簧下端与水面平齐，将弹簧压缩并锁定，把鱼饵放在弹簧上。解除锁定当弹簧恢复原长时鱼饵获得速度v0。不考虑一切摩擦，重力加速度取g，调节竖直细管的高度，可以改变鱼饵抛出后落水点距管口的水平距离，则该水平距离的最大值为A．v022g＋L0 B．v02g＋2L0 C．v024、太阳辐射能量主要来自太阳内部的（）A．裂变反应 B．热核反应 C．化学反应 D．放射性衰变5、如图所示，甲球用细线悬挂于车厢顶，乙球固定在竖直轻杆的下端，轻杆固定在天花板上，当车向右加速运动时，细线与竖直方向的夹角为θ=45°，已知甲球的质量为m，乙球的质量为2m，重力加速度为g。则轻杆对乙球的作用力大小等于（）A．mg B．mg C．2mg D．mg6、中微子失踪之谜是一直困扰着科学家的问题，原来中微子在离开太阳向地球运动的过程中，发生“中微子振荡”转化为一个μ子和一个τ子。科学家通过对中微子观察和理论分析，终于弄清了中微子失踪之谜，成为“2001年世界十大科技突破”之一。若中微子在运动中只转化为一个μ子和一个τ子，并已知μ子的运动方向与中微子原来的方向一致，则τ子的运动方向（）A．一定与中微子方向一致 B．一定与中微子方向相反C．可能与中微子方向不在同一直线上 D．只能与中微子方向在同一直线上二、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、如图所示，一束红光从空气射向折射率n=种玻璃的表面，其中i为入射角，则下列说法正确的是（）A．当i=45°时会发生全反射现象B．无论入射角i为多大，折射角r都不会超过45°C．当入射角的正切值tani=，反射光线与折射光线恰好相互垂直D．光从空气射入玻璃，速度减小E.若将入射光换成紫光，则在同样入射角i的情况下，折射角r将变大8、下列说法符合物理史实的有（）A．奥斯特发现了电流的磁效应 B．库仑应用扭秤实验精确测定了元电荷e的值C．安培首先提出了电场的观点 D．法拉第发现了电磁感应的规律9、4月20日深夜，“长征三号乙”运载火箭成功发射第44颗“北斗”导航卫星。这是“北斗”导航卫星在2019年的首次发射，“北斗”卫星导航系统今年继续高密度全球组网。若某颗卫星入轨后绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为，运动周期为。已知地球半径为，引力常量为，下列说法正确的是（）A．卫星的线速度大小 B．地球的质量C．地球的平均密度 D．地球表面重力加速度大小10、如图，方向竖直向下的匀强磁场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行金属导轨，两相同的光滑导体棒ab、cd静止在导轨上．t=0时，棒ab以初速度v0向右滑动．运动过程中，ab、cd始终与导轨垂直并接触良好，两者速度分别用v1、v2表示，回路中的电流用I表示．下列图像中可能正确的是A． B． C． D．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）用如图1所示的电路图测量一节干电池的电动势和内阻。(1)在下表中选出适当的实验器材进行实验。器材（代号）规格电压表（）0~3V，内阻约3k电压表（）0~15V，内阻约15k电流表（）0~0.6A，内阻约0.125电流表（）0~3A，内阻约0.025滑动变阻器（）总阻值约20滑动变阻器（）总阻值约1000待测干电池电动势约为1.5V开关（）导线若干实验中电流表应选用_____；电压表应选用_____；滑动变阻器应选用____（填器材代号）。(2)完成图2中实物间的连线_________。(3)甲同学在实验中记录了6组数据如下表所示，其中5组数据的对应点已经标在坐标纸上，请标出余下一组数据对应的坐标点，并画出U-I图线____________。序号123456电压（）1.451.401.301.251.201.10电流（）0.060.120.240.260.360.48根据所画图线，可得出干电池的电动势_______。(4)甲同学认为若不考虑电压表和电流表内阻对实验的影响，则电压表的读数与对应的电流表的读数的比值就等于干电池的内阻；乙同学认为电压表的读数变化量与相对应的电流表的读数变化量的比值的绝对值才等于电源的内阻。请判断哪位同学的观点是正确的，并说明你的判断依据___________。12．（12分）如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律．该装置中的打点计时器所接交流电源频率是50Hz.(1)对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是________．A．精确测量出重物的质量B．两限位孔在同一竖直线上C．重物选用质量和密度较大的金属锤D．释放重物前，重物离打点计时器下端远些(2)按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示．纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点．①重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有________．A．OA、OB和OG的长度B．OE、DE和EF的长度C．BD、BF和EG的长度D．AC、BF和EG的长度②用刻度尺测得图中AB的距离是1.76cm，FG的距离是3.71cm，则可得当地的重力加速度是________m/s2.(计算结果保留三位有效数字)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，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管，下部有长L1=66cm的水银柱，中间封有长L2=6.6cm的空气柱，上部有长L3=44cm的水银柱，此时水银面恰好与管口平齐．已知大气压强为P0=76cmHg．如果使玻璃管绕底端在竖直平面内缓慢地转动一周，求在开口向下和转回到原来位置时管中空气柱的长度．(封入的气体可视为理想气体，在转动过程中没有发生漏气.)14．（16分）如图甲所示，A端封闭、B端开口、内径均匀的玻璃管长，其中有一段长的水银柱把一部分空气封闭在玻璃管中。当玻璃管水平放置时，封闭气柱A长。现把玻璃管缓慢旋转至竖直，如图乙所示，再把开口端向下插入水银槽中，直至A端气柱长为止，这时系统处于静止平衡。已知大气压强，整个过程温度不变，试求：(1)玻璃管旋转至竖直位置时，A端空气柱的长度；(2)如图丙所示，最后槽内水银进入玻璃管内的水银柱的长度d（结果保留两位有效数字）。15．（12分）在如图甲所示的平面坐标系xOy内，正方形区域（0<x<d、0<y<d）内存在垂直xOy平面周期性变化的匀强磁场，规定图示磁场方向为正方向，磁感应强度B的变化规律如图乙所示，变化的周期T可以调节，图中B0为己知。在x=d处放置一垂直于x轴的荧光屏，质量为m、电荷量为q的带负电粒子在t=0时刻从坐标原点O沿y轴正方向射入磁场，不计粒子重力。（1）调节磁场的周期，满足T>，若粒子恰好打在屏上P（d，0）处，求粒子的速度大小v；（2）调节磁场的周期，满足T=，若粒子恰好打在屏上Q（d，d）处，求粒子的加速度大小a；（3）粒子速度大小为v0=时，欲使粒子垂直打到屏上，周期T应调为多大？

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【解题分析】

A．逸出功由材料本身决定，与照射光无关，故A错误；B．根据光电效应方程光电子最大初动能可知b光照射时光电子的最大初动能较大，b光子的能量高于a光子的能量，故B错误；C．能否产生光电效应与所加电压无关，故C错误；D．a光和c光照射时光电子的最大初动能相同，故两者的频率相同，由于a光的最大饱和电流更大，故a光的强度更强，故D正确。故D正确。2、B【解题分析】

A．斜面体受到的摩擦力大小决定于动摩擦因数和正压力，若增大推力，动摩擦因数和正压力不变，则整个系统稳定后斜面体受到的摩擦力不变，故A错误；B．若撒去推力，系统做减速运动，如果小球在此后的运动中对斜面的压力为零，则加速度方向向左，其大小为以整体为研究对象可得由此可得摩擦因数所以当时小球在此后的运动中对斜面的压力为零，故B正确；C．弹簧处于原长则弹力为零，小球受到重力和斜面的支持力作用，如图所示竖直方向根据平衡条件可得则支持力故C错误；D．对小球根据牛顿第二定律可得解得再以整体为研究对象，水平方向根据牛顿第二定律可得解得水平推力故D错误。故选B。3、A【解题分析】

设弹簧恢复原长时弹簧上端距离圆弧弯管口的竖直距离为h，根据动能定理有－mgh=12mv2-12mv02，鱼饵离开管口后做平抛运动，竖直方向有h＋L0=12gt24、B【解题分析】

太阳的能量来自于内部的核聚变，产生很高的能量，又称为热核反应。B正确，ACD错误。故选B。5、D【解题分析】

对甲球由牛顿第二定律知ma=mgtanθ则加速度大小为：a=gtanθ设杆对乙球的作用力为F，则解得：F=2mg；A.mg，与结论不相符，选项A错误；B.mg，与结论不相符，选项B错误；C.2mg，与结论不相符，选项B错误；D.mg，与结论相符，选项D正确；6、D【解题分析】

中微子转化为一个μ子和一个τ子过程中动量守恒，已知μ子的运动方向与中微子原来的方向一致，只能得出τ子的运动方向与中微子方向在同一直线上，可能与中微子同向也可能反向。A．一定与中微子方向一致与分析不符，故A错误；B．一定与中微子方向相反与分析不符，故B错误；C．可能与中微子方向不在同一直线上与分析不符，故C错误；D．只能与中微子方向在同一直线上与分析不符，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【解题分析】

A．光线从空气进入玻璃中时，由光疏射向光密介质，不可能会发生全反射现象，选项A错误；B．根据当i=90°时r=45°，可知无论入射角i为多大，折射角r都不会超过45°，选项B正确；C．当反射光线与折射光线恰好相互垂直时，则解得选项C正确；D．光从空气射入玻璃，由光疏射向光密介质，速度减小，选项D正确；E．若将入射光换成紫光，则由于紫光的折射率大于红光，则在同样入射角i的情况下，折射角r将变小，选项E错误。故选BCD。8、AD【解题分析】

A．奥斯特发现了电流的磁效应，故A正确，符合题意；B．密立根通过油滴实验精确测定了元电荷e电荷量，故B错误，不符合题意；C．法拉第首先提出用电场线描述电场，故C错误，不符合题意；D．1831年，法拉第发现了电磁感应现象，并总结出电磁感应的规律：法拉第电磁感应定律，故D正确，符合题意。故选AD。9、AC【解题分析】

A．根据线速度的定义可知卫星的线速度大小为选项A正确；B．由，得地球的质量为选项B错误；C．根据密度公式可知地球的密度选项C正确；D．根据万有引力提供向心力有地球表面万有引力近似等于重力有联立解得地球表面的重力加速度大小选项D错误。故选AC。10、AC【解题分析】

ab棒向右运动，切割磁感线产生感应电流，则受到向左的安培力，从而向右做减速运动，；金属棒cd受向右的安培力作用而做加速运动，随着两棒的速度差的减小安培力减小，加速度减小，当两棒速度相等时，感应电流为零，最终两棒共速，一起做匀速运动，故最终电路中电流为0，故AC正确，BD错误．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、V1A1R11.49乙正确【解题分析】

(1)[1]干电池的电动势约为1.5V，所以电压表选用0~3V量程的，故选V1；[2]干电池所在电路电流非常小，所以选用的电流表应为0~0.6A量程的，故选A1；[3]滑动变阻器阻值过大，会造成电路中电流变化不明显，不利于数据的采集，所以选用滑动变阻器。(2)[4]滑动变阻器采用的限流接法，电流表采用内接法，故实物图连接如图所示。(3)[5]图像如图所示：[6]图线与坐标轴的纵截距表示电源电动势，故。(4)[7]乙同学说法正确。根据闭合电路欧姆定律U=E－Ir，在电路变化过程中，U与I的变化趋势是相反的（即一个变大，另一个就变小），因此U与I的比值是不断变化的，不可能等于内阻。而在电路变化过程中，电动势E不变，任意取两个状态，U1=E－I1r，U2=E－I2r，＝U1－U2，＝I1－I2，可以得出=r由于两个状态是任意取的，因此乙同学说法正确。12、BCBCD9.75【解题分析】

（1）[1]．因为在实验中比较的是mgh、，的大小关系，故m可约去，不需要测量重锤的质量，对减小实验误差没有影响，故A错误．为了减小纸带与限位孔之间的摩擦图甲中两限位孔必须在同一竖直线，这样可以减小纸带与限位孔的摩擦，从而减小实验误差，故B正确．实验供选择的重物应该相对质量较大、体积较小的物体，这样能减少摩擦阻力的影响，从而减小实验误差，故C正确．释放重物前，为更有效的利用纸带，重物离打点计时器下端近些，故D错误，故选BC．（2）[2]．当知道OA、OB和OG的长度时，无法算出任何一点的速度，故A不符合题意；当知道OE、DE和EF的长度时，利用DE和EF的长度可以求出E点的速度，从求出O到E点的动能变化量，知道OE的长度，可以求出O到E重力势能的变化量，可以验证机械能守恒，故B符合题意；当知道BD、BF和EG的长度时，由BF和EG的长度，可以得到D点和F点的速度，从而求出D点到F点的动能变化量；由BD、BF的长度相减可以得到DF的长度，知道DF的长度，可以求出D点到F点重力势能的变化量，即可验证机械能守恒，故C项符合题意；当知道AC、BF和EG的长度时，可以分别求出B点和F点的速度，从而求B到F点的动能变化量，知道BF的长度，可以求出B到F点重力势能的变化量，可以验证机械能守恒，故D正确；故选BCD．（3）[3]．根据，解得．【题目点拨】根据实验原理，结合实验中的注意事项后分析解答；依据这段时间内的平均速度等于中时刻瞬时速度，从而确定动能的变化，再依据重力势能表达式，进而确定其的变化，即可验证，根据求出重力加速度．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、在开口向下管中空气柱的长度为12cm，到原来位置时管中空气柱的长度是9.2cm．【解题分析】

设玻璃管开口向上时，空气柱压强为①（式中ρ和g分别表示水银的密度和重力加速度．）玻璃管开口向下时，原来上部的水银有一部分会流出，封闭端会有部分真空．设此时开口端剩下的水银柱长度为x，则②（P2管内空气柱的压强．）由玻意耳定律得③