张家口市2023-2024学年高三年级上册期末考试物理试卷（解析版）

张家口市2023-2024学年度高三年级第一学期期末考试

物理

注意事项：

1.答卷前，考生务必将自己的姓名，准考证号填写在试卷和答题卡上。

2.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B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，再选涂其他答案标号。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7小题，每小题4分，共28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.核污染水含有多种放射性物质，排入大海将给全人类带来很大的风险。饰137就是其中一种放射性物质，

137<137p,力

其衰变方程为55us-56ba+x,半衰期为30年。下列说法正确的是（）

A.X粒子对应的射线可以穿透几毫米厚的铝板

B.核污染水排入大海中，随着浓度下降，葩137的半衰期会大于30年

C.黑Cs比结合能比/Ba的比结合能大

D.锌137衰变时会放出能量，衰变过程中的质量亏损等于X的质量

【答案】A

【解析】

【详解】A.根据电荷数守恒和质量数守恒可得

镇CsWBa+S

可知X为？g，即电子，X对应的射线为尸射线，可以穿透几毫米厚的铝板，故A正确；

B.半衰期只与原子核本身有关，与其浓度、物理环境、以及化学环境无关，核污染水排入大海中，随着浓

度下降，钠137的半衰期不变，故B错误；

C.核反应方程式中生成物比反应物稳定，即生成物的比结合能大于反应物的比结合能，则黑Cs的比结合

能比堞Ba的比结合能小，故C错误；

D.葩137衰变时会放出能量，衰变过程中的质量亏损等于放出的能量与光速平方的比值，不是X的质量,

故D错误。

故选A。

第1页/共21页

2.位于坐标原点处的波源发出一列沿x轴正方向传播的简谐横波。r=0时波源开始振动，其位移y随时间r

变化的关系式为y=4$山（军/）,则/=”时的波形图为（）

【答案】A

【解析】

【详解】BC.根据位移y随时间f变化的关系式，可知f=0时原点处的波源向y轴正方向运动，当/=彳时

波源回到原点处，故BC错误；

AD.当f=?时波源向y轴负方向运动，而该简谐横波沿x轴正方向传播，故A正确，D错误。

故选Ao

3.一种重物缓降装置简化物理模型如图所示，足够长的轻质绝缘细线连接且缠绕在铜轴上，另一端悬挂着

一个重物，一个铜制圆盘也焊接在铜轴上，大圆盘的外侧和铜轴的外侧通过电刷1,电刷2及导线与外界的

一个灯泡相连，整个装置位于垂直于圆盘面的匀强磁场中，现闭合开关，将重物从合适位置由静止释放，

整个圆盘将在重物的作用下一起转动，产生的电流可以使灯泡发光，除灯泡电阻外的其余电阻和一切摩擦

阻力均忽略不计。下列说法正确的是（）

A.通过灯泡的电流方向为从电刷2流经灯泡到电刷1

第2页/共21页

B.重物下降速度越快，重物的加速度越小

C.重物减小的重力势能全部转化为灯泡消耗的电能

D.断开开关，由于圆盘中的涡流，该装置仍然能起到缓降的作用

【答案】B

【解析】

【详解】A.根据右手定则可以判断，通过灯泡的电流方向为从电刷1流经灯泡到电刷2,故A错误；

B.重物下降速度越快，感应电动势越大，圆盘阻尼作用越大，绳子的拉力越大，重物加速度越小，故B正

确；

C.重物减小重力势能转化为装置的动能和灯泡消耗的电能，故C错误；

D.断开开关，没有感应电流，重物缓降装置不能起到缓降作用，故D错误。

故选Bo

4.如图甲所示，A、B两颗卫星在同一平面内围绕中心天体做匀速圆周运动，且绕行方向相同，图乙是两颗

7

卫星的间距Ar随时间/的变化图像，/=0时刻A、B两颗卫星相距最近。己知卫星A的周期7；=—九，则

8

A、B两颗卫星运行轨道半径之比为（）

甲乙

A.1:2B.1:4C.1:7D.1:8

【答案】B

【解析】

【详解】时间内，A、B两卫星转过的角度关系为

2乃2乃

------------

又

解得

9=7to

第3页/共21页

根据开普勒第三定律有

可得

Zk=l

rB4

故选B。

5.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为2:1,原线圈接电源电压有效值不变且内阻忽略不计的正弦

交变电源，凡为定值电阻，R为可变电阻，现调节可变电阻阻值，理想电压表V的示数变化的绝对值为AU

A.佟B.2&C.4凡D.与

【答案】D

【解析】

【详解】根据理想变压器的原理，原副线圈电压电流与线圈匝数关系得

2乙_]_

Uji'I2~2

故两端的变化量关系为

△5_2A/；_1

A[72IM~2

由电路电压关系得，在原线圈电路中

。0=/4+%

由表达式关系得

簧=&，△%=?AZ2=2AZ,

第4页/共21页

则

AU?_AU]_&

AZ2—4A7j—4

故选D。

6.如图所示，在直线MN上及其下方的半圆形区域内、外分别存在磁场方向垂直纸面向外和向里的匀强磁

场。已知半圆的圆心为。，半径为乙M、。、N三点共线，N是圆外一点且。河=LON。一质量为相，

2

电荷量为4的带正电粒子从M点在纸面内沿M0垂直于磁场射入半圆中，第一次从A点（图中未画出）沿

圆的半径方向射出半圆形区域后从N点垂直离开磁场区域。不计粒子重力，半圆内、外磁场的磁感应

强度大小之比为（）

MON

X./'xXX

xx".......xxx

XXXXXXXX

A.1:2B.1:3C.1:4D.1:5

【答案】c

【解析】

【详解】根据题意，作出带电粒子在半圆内、外的运动轨迹如图

设粒子在半圆内、外磁场中运动的轨道半径分别为&、R2,由几何关系可知

2

r+Rl=(2r-R2f

△QAO与△GMO]相似，则

OA_O.A

加。1―02M

有

第5页/共21页

r凡

&3r-R2

R、=3Y,与=—

粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，有

故选C。

7.某同学放学后到清水河练习打水漂，从距水面1.25m高处以5鬲/s的初速度水平掷出一枚石块。若石

块始终在同一竖直面内运动，石块每次与水面接触后速率损失50%,入水速度和出水速度与水面的夹角相

等且保持不变，当入水速度小于Im/s就会落入水中，g取lOm/sz,不计空气阻力。下列说法正确的是（）

A.出水速度与竖直方向的夹角为30°

B.水面上一共出现4个接触点

C.从第二次接触水面到第三次接触水面所用时间为0.125s

D.第三个接触点与第四个接触点之间的距离为96m

【答案】D

【解析】

【详解】A.从抛出点到第一次接触水面根据平抛运动规律有

£=0.5s

第6页/共21页

抛出点到第一个入水点的水平距离为

="|岛1

且

30=gq=5m/s

设入水速度与水平方向的夹角为。，则

ST

解得

8=30。

则出水速度与竖直方向夹角为60。，故A错误;

C.第一次入水速度为

=10m/s

出水速度为

v2=-v1=5m/s

从第一次接触水面到第二次接触水面所用时间为

2%sin30°八「

tl2=---------------------二0.5s

g

第一个接触点与第二个接触点之间距离为

x2=v2cos30。•总=(A/3HI

从第二次接触水面到第三次接触水面所用时间为

.2叱5。％）加3。。=025s

g

故C错误;

D.第二个接触点与第三个接触点之间距离为

x3=(v2x50%)cos300-t23=《gm

同理可得第三个接触点与第四个接触点之间距离为

x4=—y/3m

64

故D正确;

第7页/共21页

B.第四次接触水面后出水速度为

v5=匕x(50%y=—m/s<lm/s

由此可知，第5次接触水面后落入水中，因此一共出现5个接触点，故B错误。

故选D。

二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多

项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得。分。

8.如图所示，一水平轻质弹簧①左端固定在竖直墙壁上，另一端与小球相连。轻质弹簧②与竖直方向夹角

0=53°，一端固定在天花板上，另一端也与小球相连。小球处于静止状态且与固定斜面恰好接触但无弹力。

已知斜面倾角a=37°，小球质量为相，与斜面间动摩擦因数〃=一，重力加速度为g,则（)

2/////4//////,

7'

7

7

7

7

7

7

、7

4

A.剪断弹簧①的瞬间，小球的加速度大小为］g,方向水平向右

3

B.剪断弹簧①的瞬间，小球的加速度大小为一g,方向沿斜面向上

4

C.剪断弹簧②的瞬间，小球与斜面间的弹力会发生突变

D.剪断弹簧②的瞬间，小球的加速度大小为gg,方向沿斜面向下

【答案】BD

【解析】

【详解】AB.剪断弹簧之前，斜面与小球间无弹力，小球受力如图1

根据平衡条件可得

4

4=mgtan0=—mg

第8页/共21页

F,=H=)mg

2cos6»3

剪断弹簧①瞬间，片立即消失，居和不变，小球和斜面间产生弹力和摩擦力，受力分析如图2

F2-mgsina-jumgcosa=ma

解得

3

a=48

方向沿斜面向上，故A错误，B正确;

CD.剪断弹簧②瞬间，入消失，片和根g不变，受力分析如图3

图3

片和在垂直斜面方向上的分力等大、反向，即

「sina=mgcosa

故小球和斜面之间仍无弹力和摩擦力，则加速度为

_耳cosa+mgsina_8_5

mm3

方向沿斜面向下，故C错误，D正确。

故选BD。

9.张家口怀来大桥作为交通大动脉，与京张高铁跨官厅湖大桥交相辉映（如图甲）。其简化模型如下：吊桥

由六对钢杆悬吊，六对钢杆在桥面上分列两排，其上端挂在两根钢缆上，如图乙所示为其一侧面图。已知

图中相邻两钢杆间距离为8m,靠桥面中心的钢杆长度为2加即AA==2m）,册'超',CC'=PP',

又已知两端钢缆CM、PN与水平方向夹角均为37。，若钢杆、钢缆自重不计，每根钢杆承受拉力相同，桥

面总质量为加，则下列说法正确的是（）

第9页/共21页

A.每根钢杆的拉力大小为B.钢缆AD中的拉力大小为

6

C.BB'=4m,CC=8mD.BB'=4m,CC=7m

【答案】BC

【解析】

【详解】A.桥面总质量为加，每根钢杆拉力均为T,由平衡条件可得

12T=mg

解得

7=整

12

A错误；

B.对左边的悬索受力分析如图1所示，

%sin37°=才，—=-—37。=才

即钢缆AD中的拉力大小为些，B正确；

3

CD.对A点受力分析如图2所示，

第10页/共21页

1

tan9=

由几何关系可得

BB'=A4/+AbtanC=12+8x；jm=4m

对A5两点整体受力分析如图3所示,

由平衡条件可得

1

tanO'=

TAD2

CC'=BB'+B'Ctan夕=14+8><g]m=8m

C正确，D错误。

故选BC。

10.如图所示，真空中电荷量未知的两个点电荷分别固定于"点与N点，形成一个以延长线上。点为

球心，电势为零的等势面（取无穷远处电势为零），S点为等势面与直线的交点，。点为延长线上

S点右侧的一点，已知=OS=R,ON=-,尸点为N点正上方等势面上的一点，P点的场强

22

大小为坐i（q>0）,P点的场强背离圆心，下列说法正确的是（）

R2

，"i'、、、、

M\NO;SQ

A.N点的点电荷电荷量为名

2

第11页/共21页

B.S点的电场强度大小为—&

3R2

C.在等势面为零的球内，一定存在场强为零的点

D.将正试探电荷%从Q点移到尸点，静电力做负功

【答案】AD

【解析】

【详解】A.如图所示

由图可知/点的电荷为负电荷，N点的电荷为正电荷，所以有

之总益匠"。

-.N-s3(T=立笑

(7?sin600)2R2

可得

3°

QN=~(1'%=-3“

故A正确;

B.S点的电场强度大小为

E______3N_____________SM_____

s-(R+Rcos60°)2(R+R)2

Icos60。'

解得

Es=a

s3R2

故B错误;

C.设在直线上N点右侧与N点距离为d的点电场强度为零，则有

第12页/共21页

kq

k-3q2

；R+d

则d>2R,可知除无穷远处外，直线MN上电场强度为零的点只有一个，且在等势面为零的球外，故C错

误；

D.Q点电势低于尸点电势，则正电荷在。点的电势能低于在尸点的电势能，将正试探电荷外从Q点移到

P点，电势能增加，静电力做负功，故D正确。

故选AD。

三、非选择题：本题共5小题，共54分。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要答题

步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

H.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，双缝间距d=0.4mm,双缝到光屏间的距离/=0.5m,实验

时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。

光源滤光片单缝双缝遮光筒光屏重

(1)关于该实验，下列说法正确的是o(填选项前的字母)

A.滤光片的作用是让白光变成单色光，取走滤光片，无法看到干涉条纹

B.若仅将滤光片由绿色换成红色，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大

C.若想增加从目镜中观察到的条纹个数，可以将光屏向靠近双缝的方向移动

D.光通过单缝是为了会聚光，使光在通过双缝发生干涉时更清晰，即使没有单缝也可以观察到干涉条纹

(2)正确操作后，该组同学用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图甲所示，分划板在图中A、B位置时

游标卡尺示数如图乙所示，贝U：

第13页/共21页

If

AB

12

山口卅M|H|

010

/位置读数5位置读数

①分划板在图中A、2位置时，相邻两条亮纹中心间距以=_______mm。

②该单色光的波长;1=m（保留一位有效数字）。

【答案】①.BC##CB②.0.5③.4x10-7

【解析】

【详解】（1）5A.滤光片的作用是让白光变成单色光，取走滤光片，则是两束白光的干涉，光屏上会出现

彩色的干涉条纹，故A错误；

B.若将滤光片由绿色换成红色，由于红光的波长较大，根据

,I

AAx—/I—

d

可知光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大，故B正确；

C.根据

Ax=A—

d

将光屏向靠近双缝的方向移动，/减小，则条纹间距减小，目镜中观察到的条纹个数增加，故c正确；

D.光通过单缝发生衍射，再通过双缝发生干涉，可认为是从单缝通过多列频率相同且相位差恒定的光波,

在屏上叠加形成的，故D错误。

故选BC。

（2）[2]①10分度游标卡尺的精确值为0.1mm,由图可知

xA=11mm+1x0.1mm=11.1mm

xB=15mm+6x0.1mm=15.6mm

则相邻两亮条纹间距为

x-x,15.6-11.1c=

Ax=-R-----=------------mm=(J.5mm

99

[3]②根据

A,I

Ax—A—

d

可得该单色光的波长为

第14页/共21页

.<7Ax0.4xl0-3xO.5xlO-3.37

2=--=-----------m=4xl0m

I0.5

12.一实验小组欲测量一电源的电动势（约为12V）和内阻。所用的器材：电流表（量程0~10mA,内阻未

知）、电阻箱K（最大阻值99.90）、电阻箱与（最大阻值9999.9Q）、开关和导线若干，利用如图所示的

电路先测量电流表内阻，再测量电源的电动势和内阻。

（1）按图所示的电路，将电阻箱&的电阻调到最大，只闭合开关S,调节电阻箱&的阻值，使电流表的

示数为9mA；再闭合开关Si，保持与的阻值不变，调节与，当电流表示数为6mA时，电阻箱与接入电

路的阻值为10.0Q。则电流表的内阻为。，此值_________（选填“大于”“等于”或“小于”）电流

表实际内阻值。

（2）保持电阻箱与接入电路的阻值10.0Q固定不变，不断调节电阻箱耳的阻值区，读取电流表对应的示

数/,利用多组/、R数据绘制;-R图像，所得图线为直线，其斜率为后，纵截距为匕。结合（1）问电

流表内阻的测量值，则电源的电动势可表示为,电源的内阻可表示为。（用含左、

b的代数式表示）

【答案】①.5.0②.小于③.——

2kk3

【解析】

【详解】⑴山由题图中电路图可知，当闭合开关S,S1时，电阻箱片与电流表并联，根据欧姆定律有

么4=（9强-4）片

代入数据解得

&=5.0。

⑵由于闭合开关Si之后，电路中的总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的总电流增大，则属

分得的电流应该大于3mA,而计算时认为均分得的电流等于3mA,则测得的电流表内阻小于真实值。

第15页/共21页

(2)[3][4]根据题意可知，电阻箱瑞和电流表并联后的电阻为

根据欧姆定律可知，当流过电流表的电流为/时，回路中的总电流为

/，的=3

为2

设电源的电动势为E,内阻为人根据闭合电路欧姆定律有

一二E

2r+R3+R

整理得

1,3屋什+与)

I2E2E

结合题意可得

2E2E

解得

b\Q

E

13.某兴趣小组设计了一个测水深的深度计，打算用它测量清水河的深度。深度计的结构如图所示，导热性

能良好的圆柱形气缸I、II内径分别为d和2d,长度均为L,内部分别有轻质薄活塞A、B,活塞密封性

良好且可无摩擦左右滑动，气缸I左端开口，右端通过一细管连通气缸U。初始时A、B均位于气缸最左端，

且气缸I内通过A封有压强为p°的气体，气缸H内通过B封有压强为3Po的气体。该装置放入水下后，通

过A向右移动的距离可测定水的深度。已知外界大气压强为P。，p.相当于10m高的水产生的压强，不计

水温随深度的变化，被封闭气体视为理想气体。

(1)求此深度计能够测量的最大深度；

(2)若要测量最大水深为50m,可以调节初始状态气缸I和气缸II内的气体压强，若气缸I内所封气体

的初始压强为4Po,求气缸II内所封气体的初始压强。

第16页/共21页

【答案】（1）22.5m；（2）5Po

【解析】

【详解】（1）根据图示分析可知，当活塞A恰好到达气缸I区右侧，但与右侧缸壁没有挤压时，能够测量

的水最深，此时活塞B左右两侧的气体压强相等，设大小为Pi，对活塞B左侧气体有

r（"丫,2

乃=PR兀力

对活塞B右侧气体有

22

3p0L/rd=P］（L-x）7rd

解得

L13

X=—,p、=—

1314°

则水产生的压强为

9

Pi-Po=-Po

由于Po相当于10m高的水产生的压强，可知此深度计能测的最大深度为

9

A=—x10m=22.5m

4

（2）设气缸I与II内通过A、B所封气体的初始压强分别为PA、PB，最大水深处气体压强为夕2，活塞B

向右移动X,，根据玻意耳定律对活塞B左侧气体有

2，,2

PKL^\~\=P?x兀d

对活塞B右侧气体有

PBL兀d2=p2

解得

PA+4PB=4p?

第17页/共21页

若要测量的最大水深/?=50m,该深度对应水产生的压强为5外，此时活塞A恰好到达气缸I区右侧，气

体压强为

P2-PO=5PO

解得

PB=5p0

14.商场里某款热销小型跑步机如图甲所示，其测速原理简化为图乙所示。该跑步机底面固定有间距

L=0.6m,长度d=0.2m的平行金属板电极。电极间存在磁感应强度大小5=2T、方向垂直底面向下的

匀强磁场区域，绝缘橡胶带上镀有间距也为d的平行细金属条，每根金属条的电阻厂=0.20。当健身者在

跑步机上跑步时，位于电极区的这根金属条就会单独和外电阻尺构成闭合回路，已知外电阻R=0.4Q,与

外电阻并联的理想电压表量程为4V,求：

(1)该跑步机可测量的橡胶带运动的最大速率；

(2)当电压表的示数为2V时，金属条克服安培力做功的功率；

(3)每根金属条从进入磁场到出磁场区域，所受安培力的冲量大小。

【答案】(1)5m/s；(2)15W；(3)0.48N.S

【解析】

【详解】(1)设橡胶带运动的最大速率为Vm，橡胶带达到最大速度时匀速，切割磁感线产生的电动势为

Em=BLvm

由闭合电路欧姆定律有

Um=-^R

mR+r

解得

%

BLR

代入数据可得

第18页/共21页

vm=5m/s

（2）金属条所受的安培力为

F=BIL

金属条克服安培力做功的功率

P=Fv

其中

vJ（R+r）

BLR

/上

R

代入数据，可得

P=15W

（3）设每根金属条经过磁场区域所用的时间为加，则所受安培力的冲量

I、&=BILkt

其中

q—IAt

根据法拉第电磁感应定律有

E=----

Ar

R+r

△⑦=BLd

解得

/=^-^=0.48N-s

冲R+r

15.如图所示，空间有一垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小3=0.5T,一质量74=0.2kg的绝缘

木板A静止在光滑水平面上，在木板左端放置一质量7%=0.1kg、带正电q=0.2C的滑块B,滑块与绝缘

木板之间动摩擦因数〃=。.5,滑块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现对木板A施加水平向左、大小

b=0.6N的恒力，当A、B刚要发生相对运动时A、B恰好运动到与A等高且足够长的光滑矮台，同时A

撞上矮台，B滑上矮台通过弹簧推动质量/=0.2kg滑块C,若C左侧某位置锁定一竖直弹性挡板Q（图

第19页/共21页

中未画出)，B、C分开前C会与Q碰撞，碰撞过程中没有能量损失，碰撞时间极短，碰后立即撤去Q。g

取10m/s2o求：

(1)A、B恰好运动到光滑矮台时B的速度大小；

(2)初始时木板A左端到矮台的距离；

(3)滑块C与挡板Q碰撞后，B与