山东省泰安市新泰市紫光实验中学2024-2025学年高三上学期期中学情检测物理试题

2024-2025学年度期中学情检测 高三物理试题 一、单选题(共24分) 1．(3分)如图为学校自备发电机在停电时为教学楼教室输电的示意图，发电机输出电压恒为220V，发电机到教学楼的输电线电阻用图中r等效替代。若使用中，在原来工作着的日光灯的基础上再增加教室开灯的盏数，则( ) A.整个电路的电阻将增大，干路电流将减小 B.因为发电机输出电压恒定，所以原来工作着的日光灯的亮度将不变 C.发电机的输出功率将增大 D.输电过程中的损失功率（即输电线路消耗的功率）将减小 2．(3分)如图所示，两根平行的光滑金属导轨，距离为L，与左侧M,P间连接阻值为R的电阻构成一个固定的水平U型导体框架，导轨电阻不计且足够长。框架置于一个方向竖直向下，范围足够大的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，磁场左侧边界是。质量为m、电阻为R、长度为L的导体棒垂直放置在两导轨上，并与导轨接触良好，现导体棒以一个水平向右的初速度进入磁场区域，当导体棒在磁场中运动距离为x的过程，则( ) A.通过导体棒的电量为 B.导体棒的运动为匀变速运动 C.导体棒所受安培力在不断增大 D.若将磁感应强度的方向调整为竖直向上，则导体棒所受安培力方向将发生变化 3．(3分)人体静电是静电防护工程领域和静电应用领域的重要内容，人体静电带电规律的研究.具有基础性指导作用.如图所示为人体带正1kV静电时的等势线分布，下列说法正确的是( ) A.若两手握拳，则手指周围的电场强度减小 B.带电粒子沿着人体表面运动，电势能一定变化 C.若在a点有一静止的带负电粒子，该粒子仅在电场力作用下将以垂直于人体的速度打在人体表面上 D.在人体内部，越靠近皮肤电势越低 4．(3分)科学家在研究原子、原子核及基本粒子时，为了方便，常常用元电荷作为电荷量的单位。关于元电荷，下列论述正确的是( ) A.电子和质子都是元电荷 B.元电荷有正负之分 C.元电荷是最小的电荷量 D.物体所带的电荷量为，这是因为它失去了个电子 5．(3分)粒子物理中标准模型理论认为：中子由三个夸克组成，一个上夸克（u）、两个下夸克（d），如图中等边三角形所示。上夸克带电荷量为，下夸克带电荷量为，已知静电力常量为k，则( ) A.两个下夸克间的库仑力为引力，大小为 B.两个下夸克间的库仑力为斥力，大小为 C.一个下夸克和上夸克间的库仑力为斥力，大小为 D.一个下夸克和上夸克间的库仑力为引力，大小为 6．(3分)如图所示，水平向右的匀强电场中，一带电小球从A点以竖直向上的初速度开始运动，经最高点B后回到与A在同一水平线上的C点，小球从A点到B点的过程中克服重力做功2J，电场力做功3J，则( ) A.小球在B点的动能比在A点少1J B.小球在C点的电势能比在B点少3J C.小球在C点的机械能比在A点多12J D.小球在C点的动能为6J 7．(3分)如图所示，a、b、c、d是匀强电场中的四个点，它们恰好位于以O点为圆心的圆弧上（ab和cd是该圆的两条直径），已知电场方向平行于圆弧所在的平面，圆半径为2m，a点电势为4V，c点电势为2V，O点电势为6V，下列说法正确的是( ) A.b点电势为6V B.d点电势为8V C.电场方向垂直cd向下 D.电场强度大小为2V/m 8．(3分)如图所示，虚线a、b、c代表电场中一族等势线，相邻等势线之间的电势差相等，实线为一带正电质点（重力不计）仅在电场力作用下从P到Q通过该区域时的运动轨迹，据此可知( ) A.a、b、c三条等势线中，a的电势最高 B.电场中Q点处的电场强度大小比P点处大 C.该质点在P点的速率比在Q点处大 D.该质点在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能大 二、多选题(共16分) 9．(4分)如图，是竖直面内的固定半圆形光滑轨道，O为其圆心，A、C两点等高，过竖直半径的虚线右侧足够大的区域内存在沿方向的匀强电场。一带正电小球从A点正上方P由静止释放，沿轨道通过B、C两点时的动能分别为和，离开C点后运动到最高点D（图中未画出）。已知P与A间距离等于轨道半径，则( ) A.D点与P点等高 B.小球在电场中受到的电场力是其重力的两倍 C.小球在C处对轨道的压力是其重力的两倍 D.小球通过D点时的动能大于 10．(4分)如图甲所示，x轴上A、B是点电荷Q电场中同一条电场线上的两点，把电荷量为的正试探电荷从无穷远移到A点，静电力做的功为。若坐标轴上A、B两点的坐标分别为0.3m和0.6m（图甲），在A、B两点分别放置试探电荷，其受到的静电力跟试探电荷的电荷量的关系，如图乙中直线a、b所示。以下判断正确的是( ) A.场源电荷是负电荷 B.A点的电势为40V C.B点的电场强度大小为2.5N/C D.点电荷Q所在位置的坐标是0.1m 11．(4分)如图所示，纸面内固定两个等量异种点电荷，它们之间距离为4R以其连线中点O为圆心，以R为半径画圆，A、B、C、D为圆周上四点，A、B两点在两点电荷连线上，C、D两点在两点电荷连线的中垂线上。下列判断正确的是( ) A.A、B两点的电场强度大小相等，C、D两点的电场强度方向相反 B.若自A点由静止释放一电子，将沿AB向右运动 C.A、C之间电势差等于D、B之间电势差 D.将一电子自A沿直线到O再沿直线到C，电势能先增加后不变 12．(4分)如图所示的电场中有A、B两点，下列判断正确的是( ) A.电势，场强 B.电势，场强 C.将电荷量为q的正电荷从A点移到B点，电场力做正功，电势能减少 D.将电荷量为q的负电荷分别放在A、B两点，电荷具有的电势能 三、实验题(共16分) 13．(8分)某物理兴趣小组利用图示装置来探究影响电荷间静电力的因素。图甲中，A是一个带正电的小球，系在绝缘丝线上带正电的小球B会在静电力的作用下发生偏离，静电力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来。 （1）他们分别进行了以下操作。 ①把系在丝线上的带电小球B先后挂在如图甲中横杆上的等位置，小球B平衡后丝线偏离竖直方向的夹角依次减小，由此可得，两小球所带电荷量不变时，距离增大，两小球间静电力________（选填“增大”“减小”或“不变”）。 ②使小球B处于同一位置，增大小球A所带的电荷量，小球B平衡时丝线偏离竖直方向的夹角增大，由此可得，两小球距离不变时，电荷量增大，两小球间静电力________（选填“增大”“减小”或“不变”）。 （2）接着该组同学又进行了如下实验，如图乙所示，悬挂在P点的不可伸长的绝缘细线下端有一个带电荷量不变的小球B，在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球A，当A球到达悬点P的正下方并与B在同一水平线上，B受力平衡时，悬线偏离竖直方向角度为θ，若两次实验中A的电荷量分别为和，θ分别为30°和45°，则为________。 14．(8分)某实验小组在做“用油膜法估测分子的大小”的实验。 （1）下述实验步骤的合理顺序是_______（选填合理选项的字母序号）。 A.用公式，求出薄膜厚度，即油酸分子的大小 B.用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积时的滴数 C.根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V D.用浅盘装入约2cm深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面 E.将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上 F.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数（不足半个的舍去，多于半个的算一个）再根据方格的边长求出油膜的面积S （2）该实验小组做实验时，每1000mL油酸酒精溶液中有纯油酸0.24mL，用注射器测得80滴这样的溶液为1mL，一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为_______mL，把1滴这样的溶液滴入盛水的浅盘里，把玻璃板盖在浅盘上并描画出油酸膜轮廓，如图所示，数出图中轮廓内的小方格数，多于半个的算一个，不足半个的舍去，共40个小方格，图中正方形小方格的边长为1cm。根据上述数据，估测出油酸分子的直径是_______m。（结果均保留两位有效数字） 四、计算题(共42分) 15．(8分)2024年10月1日晚，香港国庆烟花汇演在维多利亚港（维港）上空如期举行，庆祝中华人民共和国75周年华诞，山河无恙。若某枚烟花弹从地面以的速度竖直向上射出，不计空气阻力，重力加速度，以地面为重力势能的零势能面。 （1）求该烟花弹上升的最大高度h； （2）该烟花弹的重力势能为动能倍时，求该烟花弹的速度大小。 16．(12分)图甲是某XCT机实物图。其产生X射线主要部分的示意图如图乙，图中P、Q之间加速电压为，M、N两板之间偏转电压为U，电子从电子枪逸出后沿图中虚线射入，经加速电场、偏转电场区域后，打到水平靶台的中心点C，产生X射线（图中虚线箭头所示）。已知电子质量，电荷量为，偏转极板M、N长，间距，虚线距离靶台竖直高度，靶台水平位置可以调节，不考虑电子重力、电子间相互作用力及电子从电子枪逸出时初速度大小，不计空气阻力。求： （1）电子进入偏转电场区域时速度的大小； （2）若M、N两板之间电压大小时，为使X射线击中靶台中心点C，靶台中心点C离N板右侧的水平距离； （3）在（2）中，电子刚出偏转电场区域时的速度。 17．(10分)如图所示，一个挂在绝缘细线下端的带正电的小球B静止在图示位置，其左侧固定着另一个带正电的小球A，已知B球的质量为m，带电荷量为q，静止时细线与竖直方向的夹角，A和B在同一条水平线上，整个装置处于真空中（可视为质点，重力加速度大小为g，静电力常量为k，，）。 （1）求此时小球B受到的电场力大小和方向； （2）若小球A所带电荷量为Q，求间的距离。 18．(12分)如图所示，距离水平地面6h高处有水平向右的匀强电场，电场的宽度为3h，长度足够长，在电场上边界的上方距离为h处，有一质量为m、电荷量为q的带正电小球，以初速度（未知）水平向右抛出，小球进入电场后开始做直线运动，运动方向与水平方向的夹角为37°，小球最终落至水平地面上。已知重力加速度为g，小球可视为质点，忽略空气阻力，，求： （1）匀强电场的电场强度大小E和初速度大小； （2）小球从水平抛出到落地过程的总时间t； （3）落地点到抛出点的水平距离x。 参考答案 1．答案：C 解析：A.根据并联电路的等效总阻值可知，并联的用电器越大，电路中的等效总阻值越小，结合欧姆定律可知，电压不变时，电阻减小，干路上的电流增大，A错误；B.输出电压恒定，当干路电流增大时，导线分担的额电压，增大，用电器两端的电压减小，根据可知，用电器的实际功率变小，故日光灯变暗，B错误；C.根据电源的输出功率可知，输出电压不变，电路中的电流变大，输出功率变大，C正确；D.根据可知，导线的内阻不变，电流增大时，其损失功率变大，D错误。故选C。 2．答案：A 解析：通过导体棒的电量为可得A选项正确;对运动位移x的过程，由动量定理：解得，，安培力在不断变小，加速度不断变小，故B、C选项错误；根据电磁阻尼，将磁感应强度的方向调整为竖直向上，导体棒所受安培力方向仍向左。 3．答案：A 解析：A.带电物体在其尖端位置场强大，两手握拳以后手部场强变小，故A正确；B.人体各部位电势相等，带电粒子沿着人体表面运动时电势能不变，故B错误；C.由图可知，电场线为曲线，且皮肤表面的电场线垂直于人体，故粒子除垂直于人体表面的速度外，还有沿着表面的分速度，合速度不会垂直于人体，故C错误；D.人体为等势体，内部电势处处相等，故D错误。故选A。 4．答案：C 解析：ABC.元电荷是带电量的最小值，元电荷等于电子或质子的电量大小，它不是电荷，没有正、负之分，故AB错误，C正确；D.物体所带的电荷量为，这是因为它得到了个电子，故D错误。故选C。 5．答案：D 解析：AB.两个下夸克带同种电荷，故两者间的库仑力为斥力，大小为，故AB错误；CD.一个下夸克和上夸克带异种电荷，故两者间的库仑力为引力，大小为，故C错误，D正确。故选D。 6．答案：C 解析：A.从，根据动能定理有，解得，即粒子在B点的动能比在A点多，故A错误；B.设小球在A点初速度为，小球在竖直方向上只受重力，做加速度为g的匀变速运动，故从和的时间相等，而水平方向只受到电场力作用，设从的水平分位移为，从的水平分位移为，则可知，则，由于电场力做正功，则粒子在C点的电势能比在B点少9J，故B错误；CD.根据功能关系可知，从机械能增加量为，由于重力势能不变，则从动能增加12J，即粒子在C点的动能大于12J，故C正确，D错误。故选C。 7．答案：D 解析：AB.根据匀强电场的性质可知，，代入数据解得，，故AB错误；C.设cO的中点为e，则，即ae为等势线，由几何关系知ae垂直于cd，又因为等势线垂直于电场线，沿电场线方向电势降低，所以电场方向平行于cd向左，故C错误；D.由几何关系知，匀强电场的电场强度大小为，故D正确。故选D。 8．答案：C 解析：A.质点所受电场力指向轨迹凹侧，大致方向斜向左上，且和电场强度方向一致，根据沿电场强度方向电势降低可知a、b、c三条等势线中，a的电势最低，故A错误；B.等势线越密的位置电场强度越大，所以电场中Q点处的电场强度大小比P点处小，故B错误；D.根据A项分析可知P点电势低于Q点电势，根据可知该质点在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能小，故D错误；C.质点仅受电场力作用，能量守恒，结合D项分析可知该质点在P点具有动能比在Q点具有的动能大，即该质点在P点的速率比在Q点处大，故C正确。故选C。 9．答案：BD 解析：A.若在A点速度等于C点的速度，在竖直方向对称性可知，D点与P点等高，由动能定理可知A点的速度小于C点的速度，所以D点高于P点，故A错误； B.设小球在电场中所受电场力为F，轨道半径为R，小球从P到B过程，由动能定理得 小球从P到C过程，由动能定理得 联立可得 故B正确； C.由动能定理的表达式 在C点时，由牛顿第二定律得 结合 联立可得 由牛顿第三定律得小球在C处对轨道的压力 故C错误； D.因为 可知小球从C点飞出后，竖直方向的加速度小于水平方向的加速度，竖直方向，由逆向思维，看成反向的初速度为零的匀加速直线运动，则小球从C到D过程中，水平方向的位移大于竖直放的位移，根据 可知电场力所做正功大于重力所做负功，则小球通过D点时的动能大于，故D正确。 故选BD。 10．答案：BC 解析：A.把正电荷从无穷远移到A点，电场力做负功，说明场源电荷与试探电荷间的作用力为斥力，故场源电荷为正电荷，A错误； B.根据电场力做功特点可知，选取无穷远处的电势为零电势，则有 代入数据解得 B正确； C.图线b的斜率即为该点的电场强度，故有 C正确； D.由图可知A点的场强 因A点的正电荷受力和B点的正电荷受力均指向x轴的正方向，则说明电场线方向指向x轴正方向，且A点场强大，故点电荷Q带正电处在A点左侧，设点电荷在A点左侧距离为x，则有 解得 所以点电荷Q所在位置的坐标是0.2m，D错误。 故选BC。 11．答案：CD 解析：A.由等量异种点电荷电场的对称性可知A、B两点的电场强度大小相等，C、D两点的电场强度方向相同，故A错误；B.过AB的电场线是一条直线，方向向右，若自A点由静止释放一电子，将沿AB向左运动，故B错误；C.由等量异种点电荷电场的对称性可知A、C之间电势差等于D、B之间电势差，故C正确；D.将一电子自A沿直线到O再沿直线到C，电势一直降低，电场力做负功，电势能一直增大；从O沿直线到C，电势不变，电势能不变，故D正确。故选CD。 12．答案：BC 解析：AB.电场线越密，电场强度越大，B点处电场线较密，则，根据沿电场线方向电势降低，则，故A错误，B正确；C.将正电荷从A移到B，电场力做正功，电势能减少，故C正确；D.负电荷在电势高处电势能小，故将电荷量为q的负电荷分别放在A、B两点，电荷具有的电势能，故D错误。故选BC。 13．答案：（1）减小；增大（2） 解析：（1）设丝线与竖直方向夹角为θ，根据平衡条件有 由图甲可得，两小球所带电荷量不变时，距离增大，丝线与竖直方向夹角减小，静电力减小。 使小球B处于同一位置，增大小球A所带的电荷量，小球B平衡时丝线偏离竖直方向的夹角增大，则两小球间静电力增大。 （2）对小球B受力分析，根据库仑定律结合平衡条件有 解得 可得两次实验中A的电荷量之比为 14．答案：（1）DBEFCA（2）； 解析：（1）油膜法估测分子的大小的步骤为：准备浅盘，测一滴溶液体积，描绘油膜形状，测油膜面积，计算一滴溶液中纯油酸的体积，算出薄膜厚度，故顺序为DBEFCA。 （2）一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为 油膜覆盖的方格大约在40个，所以油膜的面积为 用纯油酸的体积除以油膜的面积，得出的油膜厚度，即是油酸分子的直径，根据实验数据，油酸分子的直径为 15．答案：（1）（2） 解析：（1）由机械能守恒定律得 解得烟花弹上升的最大高度 （2）烟花弹的重力势能为动能的倍时，由机械能守恒定律得 又 联立解得 16．答案：（1）（2）（3） 解析：（1）根据动能定理有 解得 （2）M、N两板之间电压大小时，根据类平抛运动规律有 ， 根据牛顿第二定律有 根据几何关系可知 解得 （3）结合（2）中的类平抛运动规律有 ， 则电子刚出偏转电场区域时的速度为 解得 17．答案：（1），A指向B（2） 解析：（1）对小球B受力分析，得 解得 方向为由A指向B。 （2）由库仑定律有 解得 18．答案：（1），（2）（3） 解析：（1）带电小球进入电场时做直线运动，此时受重力和电场力，合力沿直线方向 解得 小球进入电场前做平抛运动，设进入电场时竖直方向的分速度为：，水平方向的分速度为，小球从平抛到进入电场时的时间为，由 解得 可得 （2）设小球在电场中做直线运动的时间为，小球在竖直方向上做匀加速直线运动 解得 设小球离开电场到落地所用时间为 可得 （3）小球进入电场前，在水平方向上运动的位移为 小球在电场中运动时，水平方向上 可得 小球离开电场后，在水平方向上运动的位移为， 学科网（北京）股份有限公司 $$