2024届高三寒假物理综合能力提升试题试卷

2024届高三寒假物理综合能力提升试题试卷

注意事项：

1.答题前，考生先将自己的姓名、准考证号码填写清楚，将条形码准确粘贴在条形码区域内。

2.答题时请按要求用笔。

3.请按照题号顺序在答题卡各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试卷上答题无效。

4.作图可先使用铅笔画出，确定后必须用黑色字迹的签字笔描黑。

5.保持卡面清洁，不要折暴、不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

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、银川绿地中心双子塔项目位于银川阅海湾中央商务区中轴位置，高度301m,建成后将成为西北地区最高双子塔。

据说，游客乘坐观光电梯大约一分钟就可以到达观光平台。若电梯简化成只受重力与绳索拉力，已知电梯在f=0时由

静止开始上升，“一/图像如图所示。则下列相关说法正确的是（）

A.f=4.5s时，电梯处于失重状态B.5~55s时间内，绳索拉力最小

C.f=59.5s时，电梯处于超重状态D.f=60s时，电梯速度恰好为零

2、已知天然材料的折射率都为正值近年来，人们针对电磁波某些频段设计的人工材料，可以使折射率为负值

（«<0）,称为负折射率介质。电磁波从正折射率介质入射到负折射介质时，符合折射定律，但折射角为负，即折射线与

入射线位于界面法线同侧，如图1所示。点波源S发出的电磁波经一负折射率平板介质后，在另一侧成实像。如图2

所示，其中直线S。垂直于介质平板，则图中画出的4条折射线（标号为1、2、3、4）之中，正确的是（）

A.1B.2

C.3D.4

3、手机A的号码手机B的号码当手机A拨打手机B时，能听见B发出响声并且看

见B上来电显示A的号码若将手机A置于透明真空罩中，再用手机B拨打手机A,则

A.能听见A发出响声，但看不到A上显示B的号码

B.能听见A发出响声，也能看到A上显示B的号/p>

C.既不能听见A发出响声，也看不到A上显示B的号码

D.不能听见A发出响声，但能看到A上显示B的号/p>

4、如图所示，一足够长的木板的左端固定，右端的高度可调节。若开始时一物块A恰好沿木板匀速下滑，下列方法

中能使物块A停下的是（）

A.增大木板的倾角。

B.对物块A施加一个竖直向下的力

C.对物块A施加一个垂直于木板向下的力

D.在物块A上叠放一个重物B（与物块A具有相同的初速度）

5、如图所示，某中学航天兴趣小组的同学将静置在地面上的质量为"（含水）的自制"水火箭''释放升空，在极短的

时间内，质量为〃2的水以相对地面为Vo的速度竖直向下喷出。已知重力加速度为g，空气阻力不计，下列说法正确的

是（）

A.火箭的推力来源于火箭外的空气对它的反作用力

B.水喷出的过程中，火箭和水机械能守恒

C.火箭获得的最大速度为也」

M-m

22

mv

D.火箭上升的最大高度为C°、2

2g（M—m）2

6、如图所示。粗糙的水平桌面上，三根完全相同的轻质弹簧原长均为。，劲度系数均为h两端分别与完全相同的物

块（可看成质点）相连，形成平行于桌面的静止正三角形，此时该正三角形的外接圆半径是R,弹簧均伸长且在弹性

限度内，则每个物块与桌面间的静摩擦力大小是（）

A.k(s/3R-a)B.6k(R-a)

C.2k«R-a)D.k(3R-s/3a)

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、图(a)为一交流发电机示意图，线圈显cd在匀强磁场中绕固定轴沿顺时针方向匀速转动，图(b)是该发电

机的电动势已随时间f按余弦规律变化的图像。已知线圈电阻为2.5。，定值电阻£=10。，电表均为理想交流电表。由

A.电流表读数为0.8A

B.电压表读数为1OV

C.UO.ls时刻，穿过线圈的磁通量为零

D.0~0.05s内，通过电阻R的电荷量为0.04C

8、如图所示，一根长度为L的轻绳，一端固定在。点，另一端连接一质量为机的小球.将轻绳拉直，小球拉至与O

点等高的A点，由静止释放，当小球运动到3点时，细绳与水平方向的夹角为6.设小球从A点运动到5点的过程中

重力做功为唯，小球过8点时，重力做功的功率为玲，重力加速度为g,下列说法中正确的是

0：*

~9

A.WG=mgLsin0

B.WG=mgLcos0

C.PG-mgsmffy/lgLcosff

D.PG=mgcos%/2gLsin61

9、如图（a）,静止在水平地面上的物体，受到水平拉力F的作用，F与时间t的变化关系如图（b）所示.设物块与

地面间的最大静摩擦力Ffm的大小与滑动摩擦力大小相等，则h〜t3时间内（）

(b)

A.t2时刻物体的加速度最大

B.t2时刻摩擦力的功率最大

C.t3时刻物体的动能最大

D.t3时刻物体开始反向运动

10、如图所示，在磁感应强度为3的匀强磁场中，aO为一个与磁场方向垂直、长度为L的金属杆，已知

ab=bc=cO=goa、c两点与磁场中以。为圆心的同心圆（均为部分圆弧）金属轨道始终接触良好。一电容为。

的电容器连接在金属轨道上。当金属杆在与磁场垂直的平面内以。为轴，以角速度。顺时针匀速转动且电路稳定时,

下列说法正确的是（）

A.a、b、c、O四点比较，。点电势最高

B.电势差。*=240

C.电势差4,=2U"

D.电容器所带电荷量为一4CBoZ?,

9

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）图甲为“验证动量守恒定律”的实验装置，轨道由斜槽和水平槽组成，4、5两小球大小相同，质量机A=20.0g、

//lB=10.0go实验步骤如下：

()MPN

甲

”.固定轨道，使水平槽末端的切线水平，将记录纸铺在水平地面上，并记下水平槽末端重垂线所指的位置。；

瓦让A球从斜槽C处由静止释放，落到记录纸上留下痕迹，重复操作多次；

c.把5球放在水平槽末端，4球仍从C处静止释放后与5球正碰，A、8分别落到记录纸上，留下各自的痕迹，重复

操作多次;

d.确定三个落点各自的平均位置尸、拉、N,用刻度尺测出它们到。点的距离分别为XOP、XOM、XON；

（1）确定P、M、N三点时，可用圆规画一个尽可能小的圆，把所有有效落点圈在里面，圆心即为落点的平均位置,

这样做可以减小（填“系统”或“偶然”）误差；

（2）如图乙，XOM、XOP读数分别为10.20cm、30.65cm,XON读数为cm；

（3）数据处理时，小球离开水平槽末端的速度大小可用水平射程x表示，由小球质量及⑵中数据可算出碰前系统总

的，内值是kg-m（保留3位有效数字），把该值与系统碰撞后的值进行比较，就可验证动量是否守恒。

12.（12分）某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究，一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固

定，右端与一小球接触而不固连:弹簧处于原长时，小球恰好在桌面边缘，如图（a）所示.向左推小球，使弹簧压缩

一段距离后由静止释放.小球离开桌面后落到水平地面.通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能.

图（a）

回答下列问题:

（1）本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能心与小球抛出时的动能屏相等.已知重力加速度大小为g,为求得

Ek,至少需要测量下列物理量中的（填正确答案标号）.

A.小球的质量机

B.小球抛出点到落地点的水平距离s

C.桌面到地面的高度/i

D.弹簧的压缩量

E.弹簧原长h

（2）用所选取的测量量和已知量表示Ek,得打=.

（3）图（b）中的直线是实验测量得到的s—Ax图线.从理论上可推出，如果九不变.机增加，s—Ax图线的斜率

会（填“增大”、“减小”或“不变”）；如果加不变，丸增加，s—Ax图线的斜率会—（填“增大”、“减小”或“不

变”）.由图（b）中给出的直线关系和&的表达式可知，/与Ax的次方成正比.

图（b）

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，在上端开口的绝热汽缸内有两个质量均为772=1kg的绝热活塞（厚度不计）A、B,A、B

之间为真空并压缩一劲度系数左=5OON/m的轻质弹簧，A、B与汽缸无摩擦，活塞B下方封闭有温度为27°C的理

想气体。稳定时，活塞A、B将汽缸等分成三等分。已知活塞的横截面积均为S=20cm2,A=0.6m,大气压强

5

p0=1.0xl0Pa,重力加速度g取lOm/s?。

⑴现通过加热丝对下部分气体进行缓慢加热，当活塞A刚好上升到气缸的顶部时，求封闭气体的温度；

⑵在保持第⑴问的温度不变的条件下，在活塞A上施加一竖直向下的力产，稳定后活塞B回到加热前的位置，求稳

定后力F的大小和活塞A、B间的距离。

14.（16分）如图所示，上端开口的竖直汽缸由大、小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞，两活塞用一根长

度为L的刚性轻质细杆连接，两活塞间充有氧气，小活塞下方充有氮气，大、小活塞的质量分别为2雨、而，横截面积

分别为2S、So氮气和汽缸外大气的压强均为po,大活塞与大圆筒底部相距与。现通过电阻丝缓慢加热氮气，使小活

塞缓慢上升至上表面与大圆筒底部平齐位置。已知大活塞导热性能良好，汽缸及小活塞绝热，两活塞与汽缸壁之间的

摩擦不计，重力加速度为g。求：

①初始状态下氧气的压强；

②小活塞与大圆筒底部平齐时，氧气的压强。

15.（12分）如图所示，在平面直角坐标系第m象限内充满+y方向的匀强电场，在第I象限的某个圆形区域内有垂直

于纸面的匀强磁场（电场、磁场均未画出）；一个比荷为旦=4的带电粒子以大小为％的初速度自点P（—2相乙一①

m

沿+x方向运动，恰经原点。进入第I象限，粒子穿过匀强磁场后，最终从X轴上的点Q（9d,0）沿一y方向进入第IV

象限；已知该匀强磁场的磁感应强度为3=工，不计粒子重力.

kd

⑴求第III象限内匀强电场的场强E的大小.

⑵求粒子在匀强磁场中运动的半径R及时间tB.

⑶求圆形磁场区的最小半径rmin.

—2d0______________彳

----------~d

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

【解析】

A.利用。一，图像可判断：f=4.5s时，电梯有向上的加速度，电梯处于超重状态，则选项A错误；

BC.0~5s时间内，电梯处于超重状态，拉力〉重力；5~55s时间内，电梯处于匀速上升过程，拉力=重力；55~60s时

间内，电梯处于失重状态，拉力＜重力；综上所述，选项B、C错误；

D.因“一，图线与，轴所围的“面积”代表速度改变量，而图中横轴上方的“面积”与横轴下方的“面积”相等，则电梯的

速度在f=60s时为零，选项D正确。

故选D。

2、D

【解析】

由题意可知，负折射率的介质使得折射光线与入射光线均在法线的同一侧，现在让我们判断从S点发出的这条光线的

折射光线，则光线1、2是不可能的，因为它们均在法线的另一侧，光线3、4是可能的，但是题意中又说明在另一侧

成实像，即实际光线有交点，光线3在射出介质时，其折射线如左图所示，折射光线反向延长线交于一点，成虚像。

而光线4的折射光线直接相交成实像(如右图所示)。

故选D。

【解析】

声音不能在真空中传播，拨打真空罩中手机不能听到手机铃声；手机接收的是电磁波信号，能在电磁波真空中传播,

真空罩中的手机能接收到呼叫信号•故能看到A上显示的5的号码；故。正确，A5C错误；故选"

4、C

【解析】

A.物块沿木板匀速下滑，所受合力为零，根据平衡条件得

mgsin9=fjmgcos0

若增大木板的倾角3重力沿木板向下的分力mgsin6增大,滑动摩擦力

f=/Limgcos0

减小，物块将沿木板做加速运动，故A错误；

B.对物块A施加一个竖直向下的力，由于

(F+mg^sin0=+mg)cos0

物块的合力仍为零，仍做匀速运动，故B错误；

C.对物块A施加一个垂直于木板向下的力产，物块的滑动摩擦力

f=M^+mgcose)

增大，物块A的合力沿木板向上，物块做减速运动，可以使物块停下，故C正确。

D.在物块A上叠放一重物B,则有

+771)gsin6*=+in)gcos0

物块A不可能停下，故D错误。

故选：Co

5、D

【解析】

A.火箭的推力来源于向下喷出的水对它的反作用力，A错误；

B.水喷出的过程中，瓶内气体做功，火箭及水的机械能不守恒，B错误；

C.在水喷出后的瞬间，火箭获得的速度最大，由动量守恒定律有

-m)v-mv0-0

解得

M-m

C错误；

D.水喷出后，火箭做竖直上抛运动，有

v2=2gh

解得

22

h=加%—

2g(M-m)2

D正确。

故选D。

6、D

【解析】

由几何知识可知弹簧的长度为2Rcos30=回,则物块受到两个夹角为60的弹簧弹力

F=k6bR—a)

由力的平衡条件知，摩擦力

f=2Fcos30=k(3R-y/3a)

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

【解析】

AB.电动势有效值为

E

E=-^=1OV

V2

电流表的读数

1=-^—10

A=0.8A

R+r10+2.5

电压表读数

U=IR=8N

选项A正确，B错误；

C.UO.ls时刻，感应电动势最大，此时穿过线圈的磁通量为零，选项C正确;

D.0~0.05s内，通过电阻R的电荷量为

q=Ez

(R+r)

-NBSEmTEm

A?a)MZnNt

则

0.2x10后「2后厂

TE1n

q=-----------C=----C

2TT(R+r)2^(10+2.5)257r

选项D错误。

故选ACo

8、AD

【解析】

AB.从A点运动到3点过程，重力做功为:

WG=mgh=mgZsinO

故A正确，B错误;

CD.从A点运动到3点过程，根据机械能守恒可得:

mglsinQ=gmv；

解得：

vB=，2g/sin。

小球过3点时，重力做功的功率为：

PG=mgvBcosd=〃?gcos0j2g/sin。

故C错误，D正确.

9、AC

【解析】

当拉力小于最大静摩擦力时，物体静止不动，静摩擦力与拉力二力平衡，当拉力大于最大静摩擦力时，物体开始加速,

当拉力重新小于最大静摩擦力时，物体由于惯性继续减速运动.

【详解】

A、在O-ti时间内水平拉力小于最大静摩擦力，t2时刻物体受到的拉力最大；故物体的加速度最大，故A正确；

BCD、物体运动后摩擦力大小不变，当速度最大时摩擦力的功率最大；而在ti到t3时刻，合力向前，物体一直加速前

进，t3时刻后合力反向，要做减速运动，所以t3时刻A的速度最大，动能最大.摩擦力的功率最大；故BD错误，C

正确

故选AC

【点睛】

根据受力情况分析物体运动情况，tl时刻前，合力为零，物体静止不动，tl到t3时刻，合力向前，物体加速前进，t3

之后合力向后，物体减速运动.

10、BD

【解析】

A.如图所示

杆aAcO顺时针匀速转动切割磁感线，由右手定则知感应电动势方向为Ofa,杆aAc。相当于电源，所以〃点电势

最高，故A错误；

BC.综合运动规律，碇的中点沙的线速度为

V)=(O—L

13

综合电路规律，电路稳定后，电容器既不充电也不放电，电路中无电流，由法拉第电磁感应定律得

Uac=Eac=B-3L-v'1,

解得

4,

Uuac=Eac=-Bcol}

同理，。〃中点的线速度为

=ct)--L

6

又有

.15。

U°b=E0b=B—LV=--B(OL

J2lo

仅9中点c的线速度为

=a)--L

3

可得

2?

Ubo=Eg=B,马L,V3=§BcoLr

故B正确，C错误；

D.电容器接在。、。两点间，带电荷量为

Q=cu.

解得

4,

Q=CUac=-CBcol}

故D正确。

故选BDo

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、偶然40.80(40.78〜40.2)6.13xl0-3

【解析】

(1)口］确定P、M、N三点时，可用圆规画一个尽可能小的圆，把所有有效落点圈在里面，圆心即为落点的平均位置,

这样做可以减小偶然误差；

(2)⑵由图可知,XON读数为40.80cm；

(3)［3］碰前系统总的wix值是

0.02kgx0.3065m=6.13xl0'3kg'in

12、(1)ABC(2)鳖一(3)减小增大2

4h

【解析】

(1)由平抛规律可知，由水平距离和下落高度即可求出平抛时的初速度，进而可求出物体动能，所以本实验至少需要

测量小球的质量m、小球抛出点到落地点的水平距离s、桌面到地面的高度h,故选ABC.

(2)由平抛规律可知：竖直方向上：h=-gt2,水平方向上：s=vt,而动能Ek=^mv2联立可得Ek=螫二;

224/1

(3)由题意可知如果h不变，m增加，则相同的AL对应的速度变小，物体下落的时间不变，对应的水平位移s变小，

s-AL图线的斜率会减小；只有h增加，则物体下落的时间增加，则相同的AL下要对应更大的水平位移s,故s-AL

图线的斜率会增大.弹簧的弹性势能等于物体抛出时的动能，即Ep=2",可知Ep与As的2次方成正比，而As与

4h

△L成正比，则Ep与AL的2次方成正比.

【点睛】

本题的关键是通过测量小球的动能来间接测量弹簧的弹性势能，然后根据平抛规律以及动能表达式即可求出动能的表

达式，弹性势能转化为物体的动能，从而得出结论.根据x与△L的图线定性说明m增加或h增加时x的变化，判断

斜率的变化.弹簧的弹性势能等于物体抛出时的动能和动能的表达式，得出弹性势能与Ax的关系，△x与△L成正比,

得出Ep与AL的关系.

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、(l)600K；(2)220N,0.16m

【解析】

⑴初态，气体温度为

7；=273K+27K=300K

体积为

K=LS

当活塞A刚好达到汽缸顶部时，体积

V?=2LS

温度为72,该过程气体发生等压变化，有

■①

解得

4=600K②

⑵分析活塞A的受力，有

Pi=Po+^^=l[xlO5pa