2024届湖南省长沙二十一中物理高三第一学期期末经典试题含解析

2024届湖南省长沙二十一中物理高三第一学期期末经典试题注意事项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、在轴上有两个点电荷、，其静电场的电势在轴上的分布情况如图所示，则（）A．和带有同种电荷B．处的电场强度为零C．将一负电荷从处移动到处，其电势能增加D．将一负电荷从处移到处，电场力做功为零2、下列说法正确的是（）A．牛顿第一定律并不是在任何情况下都适用的B．根据F=ma可知，物体的加速度方向一定与物体所受拉力F的方向一致C．绕地球飞行的宇航舱内物体处于漂浮状态是因为没有受到重力作用D．人在地面上起跳加速上升过程中，地面对人的支持力大于人对地面的压力3、用波长为187.5nm的光照射阴极材料为钨的光电管，测量得到遏止电压为2.09V。已知普朗克常量为6.63×10-34J·s，真空中的光速为3×108m/s，e=1.6×10-19C，氢原子能级示意图如图所示。保持反向电压为2.09V，改用处于基态（n=1）的氢原子激发后辐射出的光子照射，为了使光电流不为零，最少应给氢原子提供的能量为（）A．4.54eV B．6.63eV C．10.20eV D．12.09eV4、篮球运动深受同学们喜爱。打篮球时，某同学伸出双手接传来的篮球，双手随篮球迅速收缩至胸前，如图所示。他这样做的效果是（）A．减小篮球对手的冲击力B．减小篮球的动量变化量C．减小篮球的动能变化量D．减小篮球对手的冲量5、如图所示为A．B两辆摩托车沿同一直线运动的速度一时间(v-t)图象，已知：t=0时刻二者同时经过同一地点，则下列说法正确的是（）A．摩托车B在0~6s内一直在做加速度减小的加速运动B．t=6s时A、B两辆摩托车恰好相遇C．t=12s时A、B两辆摩托车相距最远D．率托车A在0~12s内的平均速度大小为10m/s6、如图所示，平行板电容器与电源连接，下极板接地，开关闭合，一带电油滴在电容器中的点处于静止状态。下列说法正确的是（）A．保持开关闭合，板竖直上移一小段距离，电容器的电容增大B．保持开关闭合，板竖直上移一小段距离，点的电势将升高C．保持开关闭合，板竖直上移一小段距离过程中，电流计中电流方向向右D．开关先闭合后断开，板竖直上移一小段距离，带电油滴向下运动二、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，一由玻璃制成的直角三棱镜ABC，其中AB＝AC，该三棱镜对红光的折射率大于2。一束平行于BC边的白光射到AB面上。光束先在AB面折射后射到BC面上，接着又从AC面射出。下列说法正确的是________。A．各色光在AB面的折射角都小于30°B．各色光在BC面的入射角都大于45°C．有的色光可能不在BC面发生全反射D．从AC面射出的有色光束中红光在最上方E.从AC面射出的光束一定平行于BC边8、如图，质量相同的两球A、B分别用不同长度的细线悬挂，，当拉至同一高度使细线水平时释放，两球到最低点时，相同的物理量是（）A．细线的拉力 B．小球的加速度C．小球的速度 D．小球具有的动能9、某地区1月份平均气温1.4℃，平均大气压1.021×105Pa；7月份平均气温30.84℃，平均大气压0.9960×105Pa．7月份和1月份相比较，下列说法正确的是．A．7月份和1月份空气分子无规则热运动剧烈程度几乎相同B．与1月份相比单位时间内空气分子对单位面积地面撞击次数在7月份减少了C．7月份空气中每个分子的动能都比1月份的大D．对水这种液体它的表面张力7月份比1月份小E.对同种液体而言，它的饱和气压7月份髙于1月份10、如图（a）所示，光滑绝缘斜面与水平面成角放置，垂直于斜面的有界匀强磁场边界M、N与斜面底边平行，磁感应强度大小为。质量的“日”字形导线框在沿斜面向上的外力作用下沿斜面向上运动，导体框各段长度相等，即，ab、fc，ed段的电阻均为，其余电阻不计。从导线框刚进入磁场开始计时，fc段的电流随时间变化如图（b）所示（电流由f到c的方向为正），重力加速度下列说法正确的是（）A．导线框运动的速度大小为10m/sB．磁感应强度的方向垂直斜面向上C．在至这段时间内，外力所做的功为0.24JD．在至这段时间内，导线框所受的安培力大小为0.3N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）某同学利用下列器材测量两节干电池的总电动势和总电阻。A．待测干电池两节；B．电压表、，量程均为，内阻很大；C．定值电阻（阻值未知）；D．电阻箱；E.导线若干和开关。（1）根据如图甲所示的电路图，在实物图乙中补全相应的电路图_________。（2）实验之前，需要利用该电路测出定值电阻。先把电阻箱调到某一阻值，再闭合开关，读出电压表和的示数分别为、，则_______（用、、表示）。（3）实验中调节电阻箱，读出电压表和的多组相应数据、。若测得，根据实验描绘出图象如图内所示，则两节干电池的总电动势_______、总电阻________。（结果均保留两位有效数字）12．（12分）某同学设计出如图所示的实验装置来“验证机械能守恒定律”，让小球从A点自由下落，下落过程中经过A点正下方的光电门B时，光电计时器记录下小球通过光电门时间t，当地的重力加速度为g。（1）为了验证机械能守恒定律，该实验还需要测量下列哪些物理量_________。A．小球的质量mB．AB之间的距离HC．小球从A到B的下落时间tABD．小球的直径d（2）小球通过光电门时的瞬时速度v=_________(用题中所给的物理量表示)。（3）调整AB之间距离H，多次重复上述过程，作出随H的变化图象如图所示，当小球下落过程中机械能守恒时，该直线斜率k0=__________。（4）在实验中根据数据实际绘出—H图象的直线斜率为k（k＜k0），则实验过程中所受的平均阻力f与小球重力mg的比值=_______________（用k、k0表示）。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，粗糙水平地面上静止放着相距d=1m的两块相同长木板A、B，每块木板长L=9m，与地面的动摩擦因数μ1=0.2。一可视为质点的物块C以=10m/s的初速度水平向右滑上木板A的左端，C的质量为每块木板质量的2倍，C与木板的动摩擦因数μ2=0.4。若A、B碰后速度相同但不粘连，碰撞时间极短，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2。求:(1)木板A经历多长时间与木板B相碰?(2)物块C刚滑离木板A时，A的速度大小；(3)A、B最终停下时，两者间的距离。14．（16分）半径为R的玻璃半圆柱体，横截面如图所示，圆心为O，两条平行单色红光沿截面射向圆柱面，方向与底面垂直，光线1的入射点A为圆柱面的顶点，光线2的入射点为B，∠AOB=60°，已知该玻璃对红光的折射率为n=．①求红光在玻璃中的传播速度为多大？②求两条光线经圆柱面和底面折射后的交点与O点的距离d;15．（12分）如图所示为回旋加速器的结构示意图，匀强磁场的方向垂直于半圆型且中空的金属盒D1和D2，磁感应强度为B，金属盒的半径为R，两盒之间有一狭缝，其间距为d，且R≫d，两盒间电压为U。A处的粒子源可释放初速度不计的带电粒子，粒子在两盒之间被加速后进入D1盒中，经半个圆周之后再次到达两盒间的狭缝。通过电源正负极的交替变化，可使带电粒子经两盒间电场多次加速后获得足够高的能量。已知带电粒子的质量为m、电荷量为+q。(1)不考虑加速过程中的相对论效应和重力的影响。①求粒子可获得的最大动能Ekm；②若粒子第1次进入D1盒在其中的轨道半径为r1，粒子第2次进入D1盒在其中的轨道半径为r2，求r1与r2之比；③求粒子在电场中加速的总时间t1与粒子在D形盒中回旋的总时间t2的比值，并由此分析：计算粒子在回旋加速器中运动的时间时，t1与t2哪个可以忽略？（假设粒子在电场中的加速次数等于在磁场中回旋半周的次数）；(2)实验发现：通过该回旋加速器加速的带电粒子能量达到25~30MeV后，就很难再加速了。这是由于速度足够大时，相对论效应开始显现，粒子的质量随着速度的增加而增大。结合这一现象，分析在粒子获得较高能量后，为何加速器不能继续使粒子加速了。

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．由图知处的电势等于零，所以q1和q2带有异种电荷，A错误；B．图象的斜率描述该处的电场强度，故处场强不为零，B错误；C．负电荷从移到，由低电势向高电势移动，电场力做正功，电势能减小，故C错误；D．由图知，负电荷从处移到处，电势不变，则电势能不变，电场力做功为零。所以D正确。故选D。2、A【解题分析】

A.牛顿第一定律只能适用于宏观、低速的物体，故A正确；B.F=ma中的物体加速度对应的是物体所受的合外力，而不仅仅是拉力F，故B错误；C.绕地球飞行的宇航舱内物体依旧受到地球的吸引作用，故依旧受到重力作用，故C错误；D.地面对人的支持力与人对地面的压力是一对作用力与反作用力，大小一定相等，故D错误。故选A。3、C【解题分析】

由光电效应方程eUc=EKm=hγ-W0…①又hγ0=W0…②又…③由①②③式代入数据可得hγ0=4.54eV则光子的能量值最小为4.54eV+2.09eV=6.63eV，用处于基态（n=1）的氢原子激发后辐射出的光子照射，电子只需要从基态跃迁到n=2的能级即可，所以为了使光电流不为零，最少应给氢原子提供的能量Emin=E2-E1=-3.40eV-（-13.60eV）=10.20eV．故C正确，ABD错误。

故选C。4、A【解题分析】

ABD．先伸出两臂迎接，手接触到球后，两臂随球引至胸前，这样可以增加球与手接触的时间，根据动量定理得解得:当时间增大时，球动量的变化率减小，作用力就减小，而冲量和动量的变化量都不变，所以A正确，BD错误。C．速度由v减小到0，动能的变化量是不变的，故C错误。故选A。5、D【解题分析】

A．摩托车B在0~6s内先做加速度减小的减速运动，然后反向做加速度减小的加速运动，故A项错误；BC．A、B两辆摩托车在t=6s时速度相等，两辆摩托车距离最远，故BC项错误；D．摩托车A在0~12s内做匀减速运动，摩托车A的平均速度就等于这段时间中间时刻的瞬时速度10m/s，故D项正确。故选D。6、B【解题分析】

A．保持开关闭合，则电压恒定不变，A板竖直上移一小段距离，根据电容的决定式，可知电容C减小，故A错误。B．根据，可知电场强度减小，根据U=Ed可知，P点与下极板的距离不变，但E减小，故P点与下极板的电势差减小，下极板带正电，故P点的电势升高，故B正确。C．根据Q=CU可知，电容减小，电荷量减小，电容器放电，电流计中电流方向向左，故C错误。D．开关S先闭合后断开，则电荷量Q不变，A板竖直上移一小段距离，电场强度恒定不变，故带电油滴静止不动，故D错误。故选B。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、ABE【解题分析】

由临界角的范围，由临界角公式求出折射率的范围，从而确定各色光的折射角大小，根据临界角的性质确定能否发生发全射，并根据几何关系和折射定律确定各色光的位置。【题目详解】设光在AB面的折射角为α，由折射定律知，sin45°sinα＞28、AB【解题分析】

AC．根据动能定理得解得因为。所以再根据得所以绳子拉力相等，故A选项正确，C选项错误；B．根据可得所以两球加速度相等，故B选项正确；D．根据动能定理得因为，所以在最低点，两球的动能不等。故D选项错误；故选AB．9、BDE【解题分析】温度越高，分子无规则热运动加强．7月份与1月份相比较，平均气温升高了，所以分子无规则热运动加剧，故A错误；温度升高，分子的平均动能变大，但是压强减小，可知气体分子的密集程度减小，则单位时间内空气分子对单位面积地面撞击次数减少，B正确；温度越高，分子平均动能越大，但不代表每个分子动能都增大，有可能减小，C错误；表面张力还与温度有关，温度越高，性质越不纯，表面张力越小，故D正确；温度越高，同种液体的饱和气压越高，故E正确．10、AD【解题分析】

B．由于在0~0.01s时间内，电流从f到c为正，可知cd中电流从d到c，则由右手定则可知，磁感应强度的方向垂直斜面向下，选项B错误；A．因为cd刚进入磁场时，通过fc的电流为0.5A，可知通过cd的电流为1A，则由解得v=10m/s选项A正确；C．在至这段时间内，线圈中产生的焦耳热为线框重力势能的增加量则外力所做的功为选项C错误；D．在至这段时间内，导线框的cf边在磁场内部，则所受的安培力大小为选项D正确。故选AD。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、3.02.4【解题分析】

(1)[1](2)[2]闭合开关后，根据串并联电路规律可知，两端电压，电流为，根据欧姆定律(3)[3]根据闭合电路欧姆定律可知变形可得由图象可知，当时，，则有图象的斜率为联立解得，。12、BD；；；；【解题分析】

该题利用自由落体运动来验证机械能守恒，因此需要测量物体自由下落的高度hAB，以及物体通过B点的速度大小，在测量速度时我们利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，因此明白了实验原理即可知道需要测量的数据；由题意可知，本实验采用光电门利用平均速度法求解落地时的速度；则根据机械能守恒定律可知，当减小的机械能应等于增大的动能；由原理即可明确注意事项及数据的处理等内容。【题目详解】（1）根据机械能守恒的表达式可知，方程两边可以约掉质量，因此不需要测量质量，故A错误；根据实验原理可知，需要测量的是A点到光电门B的距离H，故B正确；利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，不需要测量下落时间，故C错误；利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度时，需要知道挡光物体的尺寸，因此需要测量小球的直径，故D正确。故选BD。

（2）已知经过光电门时的时间小球的直径；则可以由平均速度表示经过光电门时的速度；

故；

（3）若减小的重力势能等于增加的动能时，可以认为机械能守恒；则有：mgH=mv2；

即：2gH=（）2

解得：，那么该直线斜率k0=。

（4）乙图线=kH，因存在阻力，则有：mgH-fH=mv2；

所以重物和纸带下落过程中所受平均阻力与重物所受重力的比值为；【题目点拨】考查求瞬时速度的方法，理解机械能守恒的条件，掌握分析的思维，同时本题为创新型实验，要注意通过分析题意明确实验的基本原理才能正确求解。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)1s(2)1m/s(3)1.5m【解题分析】

（1）设每块木板的质量为m，则C的质量为2m，假设A、B碰撞时，C仍在A上且速度大于A，C、A相互作用的过程中，对A由牛顿运动定律有:对C由牛顿运动定律有:代人数据得:=2m/s2=4m/s2A发生位移d与板B相碰，由运动规律有:C发生的位移:代入数据解得:=1s=8m此时C与A右端的距离:s=L+d-=2m碰撞前A的速度为:代入数据得:=2m/s碰撞前C的速度为:代入数据得:=6m/s故假设成立，所以A滑至与B相碰时所经历的时间为:=1s（2）A、B相碰过程中动量守恒，有:代入数据得:=1m/s碰后，A、B两板所受的合外力F合=故两板一起做匀速运动，所以，C刚滑