2024年湖南省常德市武陵区第一中学物理高三第一学期期末学业水平测试试题含解析

2024年湖南省常德市武陵区第一中学物理高三第一学期期末学业水平测试试题注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。3．考试结束后，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、关于原子核及其变化，下列说法中正确的是（）A．衰变和裂变都能自发的发生B．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分C．升高温度可以使放射性元素的半衰期缩短D．同种放射性元素在化合物中的半衰期与单质中的半衰期相等2、一列向右传播的横波在t=0时的波形如图所示，A、B两质点间距为8m，B、C两质点平衡位置的间距为3m，当t=1s时，质点C恰好通过平衡位置，该波的波速可能为（）A．m/s

B．3m/s

C．5m/s

D．11m/s3、如图所示为氢原子的能级图，用某种频率的光照射大量处于基态的氢原子，结果受到激发后的氢原子能辐射出三种不同频率的光子，让辐射出的光子照射某种金属，结果有两种频率的光子能使该金属发生光电效应，其中一种光子恰好能使该金属发生光电效应，则打出的光电子的最大初动能为（）A．0B．1.89eVC．10.2eVD．12.09eV4、2019年4月20日22时41分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射第四十四颗北斗导航卫星。它是北斗三号系统首颗倾斜地球同步轨道卫星，经过一系列在轨测试后，该卫星将与此前发射的18颗中圆地球轨道卫星和1颗地球同步轨道卫星进行组网。已知中圆地球轨道卫星的轨道半径是地球同步轨道卫星的半径的，中圆地球轨道卫星轨道半径为地球半径的k倍，地球表面的重力加速度为g，地球的自转周期为T，则中圆地球轨道卫星在轨运行的（）A．周期为B．周期为C．向心加速度大小为D．向心加速度大小为5、如图所示为氢原子的能级图，一群氢原子由n=4的激发态向低能级跃迁，则产生波长最长的光子的能量为（）A．12.75eV B．10.2eVC．0.66eV D．2.89eV6、如图所示，是半圆弧，为圆心，为半圆弧的最高点，，、、处各有一垂直纸面的通电直导线，电流大小均为，长度均为，和处通电直导线的电流方向垂直纸面向外，处通电直导线的电流方向垂直纸面向里，三根通电直导线在点处产生的磁感应强度大小均为，则处的磁感应强度大小为（）A． B． C． D．0二、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、如图甲，竖直光滑杆固定不动，套在杆上的弹簧下端固定，将套在杆上的滑块向下压缩弹簧车离地高度h=0.1m处，滑块与弹簧不拴接.现由静止释放滑块，通过传感器测量出滑块的速度和离地高度h，并作出如图乙所示滑块的动能Ek与h的关系图像，其中h=0.2m~0.35m图线为直线，其余部分为曲线，h=0.18m时，滑块动能最大，不计空气阻力，取g=10m/s2，则由图像可知（）A．图线各点斜率的绝对值表示合外力大小B．滑块的质量为0.1kgC．弹簧的原长为0.18mD．弹簧的劲度系数为100N/m8、如图所示，在竖直平面内有一边长为L的正方形区域处在场强为E的匀强电场中，电场方向与正方形一边平行．一质量为m、带电量为q的小球由某一边的中点，以垂直于该边的水平初速V0进入该正方形区域．当小球再次运动到该正方形区域的边缘时，具有的动能可能为（）A．可能等于零B．可能等于C．可能等于mv02+qEL-mgLD．可能等于mv02+qEL+mgL9、如图甲所示，在光滑水平面上，轻质弹簧一端固定，物体以速度向右运动压缩弹簧，测得弹簧的最大压缩量为，现让弹簧一端连接另一质量为的物体（如图乙所示），物体以的速度向右压缩弹簧，测得弹簧的最大压缩量仍为，则()A．物体的质量为B．物体的质量为C．弹簧压缩最大时的弹性势能为D．弹簧压缩最大时的弹性势能为10、如图所示，在竖直方向上A、B两物体通过劲度系数为k=200N/m的轻质弹簧相连，A放在水平地面上，B、C两物体通过细线绕过轻质定滑轮相连，C放在固定的光滑斜面上.用手拿住C，使细线刚刚拉直但无拉力作用，并保证ab段的细线竖直、cd段的细线与斜面平行.已知A、B的质量均为10kg，C的质量为40kg，重力加速度为g=10m/s2，细线与滑轮之间的摩擦不计，开始时整个系统处于静止状态，释放C后C沿斜面下滑，A刚离开地面时，B获得最大速度.（）A．斜面倾角=30°B．A、B、C组成的系统机械能先增加后减小C．B的最大速度D．当C的速度最大时弹簧处于原长状态三、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）用如图甲所示装置来探究功和物体速度变化的关系，木板上固定两个完全相同的遮光条，用不可伸长的细线将木板通过两个滑轮与弹簧测力计相连，木板放在安装有定滑轮和光电门的轨道上，轨道固定在水平桌面上，动滑轮上可挂钩码，滑轮质量、摩擦均不计。（1）实验中轨道应倾斜一定角度，这样做的目的是__________；（2）用游标卡尺测量遮光条的宽度，如图乙所示，则遮光条的宽度______；（3）主要实验步骤如下：①测量木板（含遮光条）的质量，测量两遮光条间的距离，按图甲正确连接器材。②将木板左端与轨道左端对齐。由静止释放木板，木板在细线拉动下运动，记录弹簧测力计示数及遮光条先后经过光电门所用的时间，则可以测出遮光条通过光电门时的速度大小和合外力对木板做的功；③加挂钩码，重复②的操作，建立木板速度和细线拉力对木板做的功的相关图像，分析得出实验结论。（4）根据实验中可能遇到的困难，回答下列问题：①由静止释放木板的瞬间，弹簧测力计的示数会_______（填“变大”“变小”或“不变”）；②如果将钩码的个数成倍增加，细线拉力对木板做的功将_______（填“会”或“不会”）成倍增加；③利用图像法处理实验结果时，应该建立_______（填“”“”或“”）图像，如果得到的图像是线性变化的，则说明实验探究成功，此时图像的斜率的表达式为________（用已知物理量的符号表示）。12．（12分）用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。主要实验步骤如下：a．安装好实验器材。接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次。b．选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点O（t=0），然后每隔0.1s选取一个计数点，如图2中A、B、C、D、E、F……所示。c．通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E……点时小车的速度，分别记作v1、v2、v3、v4、v5……d．以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图3所示。结合上述实验步骤，请你完成下列问题：(1)在下列仪器和器材中，还必须使用的有______和______（填选项前的字母）。A．电压合适的50Hz交流电源B．电压可调的直流电源C．刻度尺D．秒表E．天平（含砝码）(2)在图3中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点，请在该图中标出计数点C（v3=0.86m/s）对应的坐标点，并画出v-t图像。(3)观察v-t图像，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是______。根据v-t图像计算出小车的加速度a=______m/s2。(4)某同学测量了相邻两计数点间的距离：OA=7.05cm，AB=7.68cm，BC=8.31cm，CD=8.95cm，DE=9.57cm，EF=10.20cm，通过分析小车的位移变化情况，也能判断小车是否做匀变速直线运动。请你说明这样分析的依据是______________________。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，用透明材料做成一长方体形的光学器材，要求从上表面射入的光线能从右侧面射出，那么所选的材料的折射率应满足什么条件？14．（16分）应用如图所示的装置研究带电粒子在电场、磁场中的运动情况。相邻的区域I、II均为边长为的正方形。区域I内可以添加方向竖直向下的匀强电场；区域II内可以添加方向垂直纸面向里的匀强磁场。区域II的边缘处有可探测带电粒子的屏。一束带电粒子沿两区域中间轴线以速度水平射入区域I，粒子束中含有多种粒子，其电荷量由小到大的范围为，质量由小到大的范围为。粒子在电场中只受电场力，在磁场中只受洛伦兹力。(1)若只在区域II内添加磁场，且能够在屏上探测到所有粒子，则磁感应强度为多大；(2)若只在区域I内添加电场，且能够在屏上探测到所有粒子，则电场强度为多大；(3)当两个区域分别添加上述(1)(2)中的电场及磁场，电荷量为、质量为的粒子能够在屏上探测到。求解粒子在屏上显现的位置，试列出各求解方程式。（不对方程式求解）15．（12分）如图所示，两条间距L1=0.5m的平行光滑金属直导轨，沿与水平地面间夹角θ=30°的方向固定放置。空间存在垂直导轨所在的斜面向上的匀强磁场，其磁感应强度B随时间变化的关系为B=0.2t(T)。垂直导轨放置的金属棒ab固定，金属棒cd在平行于斜面向上的力F作用下保持静止，金属棒cd的质量为m=0.2kg，金属棒ab的电阻R1=0.2Ω，金属棒cd的电阻R2=0.3Ω，两金属棒之间的距离为L2=0.2m，取g=10m/s²。求：(1)力F随时间变化的表达式(2)在t0=1000s内金属棒cd产生的焦耳热Q

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．衰变能自发发生，裂变不能自发发生，A错误；B．衰变是原子核中的中子转化为质子同时产生电子的过程，所以电子不是原子核的组成部分，B错误；CD．元素原子核的半衰期是由元素本身决定，与元素所处的物理和化学状态无关，C错误，D正确。故选D。2、C【解题分析】

由图读出波长λ=8m．波向右传播，质点C恰好通过平衡位置时，波传播的最短距离为1m，根据波形的平移法得：t=（n+1/8）T或（n+5/8）T，n=0，1，2…，，则波速v==（8n+1）m/s或v=（8n+5）m/s；当n=0时：v=1m/s或5m/s，当n=1时：v=9m/s或13m/s，当n=2时：v=17m/s或21m/s，故选C．【题目点拨】本题的解题关键是运用波形平移法，得到时间与周期的关系式，得到波速的通项，再研究特殊值．3、B【解题分析】

由题可知，某种频率的光照射处于基态的氢原子后，处于激发态的氢原子能辐射出三种不同频率的光子，表面氢原子激发后处于n=3的激发态，辐射出的光子中，两种频率较高的光子能量为hv1=E3﹣E1=12.09eV，hv2=E2﹣E1=10.2eV，由于这两种光子中有一种光子恰好能使该金属发生光电效应，由此可知，该金属的逸出功为10.2eV，则打出的光电子的最大初动能为Ek=12.09eV﹣10.2eV=1.89eV，故B正确，ACD错误。故选B。【题目点拨】解决本题的关键知道能级间吸收或辐射的光子能量等于两能级间的能级差，掌握光电效应方程，并能灵活运用。4、C【解题分析】

AB．中圆地球轨道卫星和同步卫星均绕地球做匀速圆周运动，已知中圆地球轨道卫星的轨道半径是地球同步轨道卫星的半径的，地球的自转周期为T，根据开普勒第三定律可知：解得故AB错误；CD．物体在地球表面受到的重力等于万有引力，有中圆轨道卫星有解得故C正确，D错误。故选C。5、C【解题分析】

从n=4能级跃迁到n=3能级释放出的光子能量最小，波长最长，该光子的能量为－0.85eV－（－1.51eV）＝0.66eVC正确，ABD错误。故选C。6、C【解题分析】

根据右手螺旋定则画出A、C、D各通电直导线在O处产生的磁感应强度，如图所示。将分解到水平和竖直两个方向上，并分别在两个方向合成，则水平方向的合矢量竖直方向的合矢量所以O点处的磁感应强度大小故选C。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、AD【解题分析】

A．根据动能定理可得故图像的斜率表示滑块受到的合外力大小，A正确；B．在图象中，图线的斜率表示滑块所受的合外力，由于高度从0.2m上升到0.35m范围内图象为直线，其余部分为曲线，说明滑块从0.2m上升到0.35m范围内所受作用力为恒力，即只受重力作用，所以从h=0.2m，滑块与弹簧分离，弹簧的原长的0.2m，斜率大小为即重力大小为所以故BC错误；D．在滑块与弹簧未分离的过程中，当滑块受到的重力和弹力等大时，滑块的速度最大，即动能最大，故有根据题意可知0.18m时动能最大，而弹簧原长为0.2m，代入解得D正确。故选AD。8、BCD【解题分析】

要考虑电场方向的可能性，可能平行于AB向左或向右，也可能平行于AC向上或向下．分析重力和电场力做功情况，然后根据动能定理求解．【题目详解】令正方形的四个顶点分别为ABCD，如图所示

若电场方向平行于AC：

①电场力向上，且大于重力，小球向上偏转，电场力做功为qEL，重力做功为-mg，根据动能定理得：Ek−mv1＝qEL−mgL，即Ek＝mv1+qEL−mgL

②电场力向上，且等于重力，小球不偏转，做匀速直线运动，则Ek=mv1．

若电场方向平行于AC，电场力向下，小球向下偏转，电场力做功为qEL，重力做功为mgL，根据动能定理得：Ek−mv1＝qEL+mgL，即Ek＝mv1+qEL+mgL．

由上分析可知，电场方向平行于AC，粒子离开电场时的动能不可能为2．

若电场方向平行于AB：

若电场力向右，水平方向和竖直方向上都加速，粒子离开电场时的动能大于2．若电场力向右，小球从D点离开电场时，有Ek−mv1＝qEL+mgL则得Ek＝mv1+qEL+mgL

若电场力向左，水平方向减速，竖直方向上加速，粒子离开电场时的动能也大于2．故粒子离开电场时的动能都不可能为2．故BCD正确，A错误．故选BCD．【题目点拨】解决本题的关键分析电场力可能的方向，判断电场力与重力做功情况，再根据动能定理求解动能．9、AC【解题分析】

对图甲，设物体A的质量为M，由机械能守恒定律可得，弹簧压缩x时弹性势能EP=M；对图乙，物体A以2的速度向右压缩弹簧，A、B组成的系统动量守恒，弹簧达到最大压缩量仍为x时，A、B二者达到相等的速度v由动量守恒定律有：M=(M+m)v由能量守恒有：EP=M-(M+m)联立两式可得：M=3m，EP=M=m，故B、D错误，A、C正确．故选A、C10、ABC【解题分析】

A．开始时弹簧压缩的长度为xB得：kxB=mg当A刚离开地面时，弹簧处于拉伸状态，对A有：kxA=mg物体A刚离开地面时，物体B获得最大速度，B、C的加速度为0，对B有：T-mg-kxA=0对C有：Mgsinα-T=0解得：α=30°故A正确；B．由于xA=xB，弹簧处于压缩状态和伸长状态时的弹性势能相等，即此过程中弹簧的弹性势能先减小后增加；而由A、B、C以及弹簧组成的系统机械能守恒，可知A、B、C组成的系统机械能先增加后减小，故B正确；

C．当物体A刚离开地面时，物体B上升的距离以及物体C沿斜面下滑的距离为：由于xA=xB，弹簧处于压缩状态和伸长状态时的弹性势能相等，弹簧弹力做功为零，且物体A刚刚离开地面时，B、C两物体的速度相等，设为vB，由动能定理得：解得：vB＝2m/s故C正确；D．当B的速度最大时，C的速度也是最大的，此时弹簧处于伸长状态，故D错误；故选ABC。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、平衡摩擦力0.560变小不会【解题分析】

（1）[1]实验中轨道应倾斜一定角度，是利用木板的重力沿轨道向下的分力来平衡摩擦力；（2）[2]根据游标卡尺的读数方法可得遮光条的宽度为（4）[3]释放木板前，设弹簧测力计的示数为，根据受力平衡有释放的瞬间，对木板有对钩码有则有故有弹簧测力计的示数会变小[4]由可知，当钩码的个数成倍增加，即加倍时，不是成倍增加的，而每次位移相等，故细线拉力做的功不会成倍增加；[5][6]以木板为研究对象，根据动能定理有故应该建立图像，图像对应的函数关系为故12、AC小车速度随时间均匀变化0.62相邻相等时间（0.1s）内的位移变化量均为0.63cm左右，在误差范围内相等，所以小车做匀速直线运动。【解题分析】

（1）[1]AB．图中打点计时器用的是50Hz交流电源而不是直流电源，故选项A正确，B错误；C．测量纸带上的点之间距离时，还需要用到刻度尺，故选项C正确；D．但是不用秒表，因为计时器的点间距能够说明间隔时间的问题，选项D错误；E．实验用不到