文档内容
2023-2024 学年高三上学期期末考试
物 理
注意事项：
1. 本卷满分100分，考试时间75分钟。答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷
和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2. 选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写
在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3. 非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区城内。写在试题卷、草稿纸
和答题卡上的非答题区域均无效。
4. 本卷命题范围：高考范围。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于 能级，该氢原子吸收能量为12.75eV的光子后发
生跃迁，可以向外辐射光。则下列说法正确的是（ ）
A. 有的氢原子可以电离
B. 氢原子能向外辐射出三种频率的光子
C. 向外辐射的频率最小的光子是由 向 能级跃迁产生的
D. 向 能级跃迁向外辐射的光波动性比较显著
2. 如图所示的LC振荡电路中，电流向右流过灵敏电流计时指针向右偏，线圈的自感系数L、电容器的电容
C均为已知量。开关S开始时扳到a，某时刻将开关S扳到b，且将该时刻作为计时0点。下列说法正确的是
（ ）A. 时，电容器正在充电 B. 时，电流表的指针向右偏转
C. 时，线圈的磁场能为零 D. 时，电容器所带的电荷量为零
3. 草原旅游的滑草项目深受小朋友的喜爱，假设某滑草场的轨道可视为倾斜的直轨道，坡顶到坡底的间距为
。一小朋友和滑板的总质量为 ，小朋友从坡顶由静止滑下，经 的时间到达底端，
然后进入水平的缓冲区。已知滑板与倾斜轨道、水平缓冲区之间的动摩擦因数相同，轨道的倾角为 ，
重力加速度g取 ， 。则下列说法正确的是（ ）
A. 滑板与轨道之间的动摩擦因数为0.5 B. 下滑过程中小朋友处于超重状态
C. 小朋友运动到底端时的速度大小为20m/s D. 小朋友在缓冲区滑行的距离为80m
4. 如图甲所示为半径为 的半圆，MN为半圆的直径。现在M、N两点放置两振源，M、N振源的振动
方程分别为 、 ，两振源形成的波在介质中的传播速度为 。
时刻两波源同时振动，当稳定时，半圆弧上振幅为4cm的点有几处（不包括M、N两点）（ ）
A. 3 B. 4 C. 6 D. 8
5. 如图所示，两物体A、B之间有一压缩的轻质弹簧并置于光滑的水平面上，两物体与轻弹簧不连接，开始
用细线将两物体拴接，某时刻将细线烧断。已知弹簧储存的弹性势能为 ，物体A、B的质量分别为3m、
m。则下列说法正确的是（ ）A. 两物体与弹簧分离时，物体A的速度为 B. 两物体与弹簧分离时，物体B的速度为
C. 轻弹簧对两物体做的功相同 D. 轻弹簧对两物体的冲量大小相等
6. 如图甲所示的交变电路中，灯泡和电动机的额定电压相等，当原线圈两端接有如图乙所示的交流电压时，
灯泡刚好正常发光，已知电动机的内阻为 ，电动机的额定功率2W、效率为80%，灯泡正常发光时
电阻值为 。则下列说法正确的是（ ）
A. 灯泡的额定电压为1V B. 原副线圈的匝数比为
C. 原线圈的电流为 D. 灯泡的电流1s改变方向50次
7. 如图所示，两个等量异种电荷分别固定在A、B两点，O点为两电荷连线的中点，给一带负电的试探电荷
一初速度使其由C点运动到D点，轨迹如图，该试探电荷只受电场力的作用。则下列说法正确的是（ ）
A. A位置固定的是负电荷 B. 试探电荷C点所受的电场力比D点所受的电场力小
C. 试探电荷在C点的动能小于D点的动能 D. 试探电荷由C到D的过程，电势能先减小后增加
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，有两个
或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 我国在2023年11月将“威海壹号”“远遥壹号”发射升空，这两颗卫星采用太阳同步轨道，轨道高度距
地520公里，在轨运行时将对渔船等海上目标进行管控。发射“威海壹号”时，首先将“威海壹号”发射到
圆轨道1，经调试将“威海壹号”在A点点火使其进入椭圆轨道2，最终“威海壹号”由B点进入预定的圆轨
道3。已知卫星在轨道1、3均做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（ ）A. “威海壹号”的发射速度大于11.2km/s
B. “威海壹号”在A点的喷气方向与运动方向相反
C. “威海壹号”在轨道1上过A点的加速度大于在轨道2上过A点的加速度
D. “威海壹号”在轨道2上过A点的速度大于在轨道2上过B点的速度
9. 云顶滑雪公园位于张家口市境内，这里年平均气温只有 ，积雪时间长达150天，2022年冬奥会单板、
自由式滑雪比赛在这里成功举行，随着冬季的来临这里成为了小朋友滑雪的天堂。如图所示为滑雪场地的简
易图，小朋友由O点静止下滑，从A点沿水平方向离开轨道，经过一段时间落在倾角为 的斜坡上的D点，
假设小朋友可视为质点，且空气的阻力可忽略。小朋友由A到D的过程，下列说法正确的是（ ）
A. 在任意相等时间内，小朋友动量的变化量相等
B. 在下落任意相同的高度，小朋友动量的变化量相等
C. 小朋友落在D点时速度与水平方向夹角的正切值等于
D. 若从O点下方静止下滑，则小朋友落在BC段时速度与水平方向的夹角增大
10. 如图所示为某透明介质制成的棱镜的截面图，其截面是半径为r的半圆，O为半圆的圆心，直径MN沿竖
直方向，A点为弧形面上的点，且 ，一细光束由A点斜射入棱镜，光束与AO的夹角为 ，
已知该透明介质的折射率为 ，真空中的光速为c。则下列说法正确的是（ ）
A. 光束射到MN上的点到O点的距离为B. 光束射到MN时发生全反射
C. 光束从A到第一射出棱镜的时间为
D. 若仅将光束改为频率更大的光束，则光束从射入到第一次射出棱镜的时间变长
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11.（6分）某同学利用如图甲所示电路测量了电源的电动势和内阻，通过改变滑动变阻器的滑动触头，得到
了多组实验数据，然后利用得到的实验数据描绘出了如图乙所示的 图像。
（1）该电源的电动势为______V，电源的内阻为______ 。（结果均保留两位有效数字）
（2）利用图甲进行测量时，电源电动势的测量值______（填“大于”“等于”或“小于”）真实值，电源内
阻的测量值______（填“大于”“等于”或“小于”）真实值。
12.（8分）某实验小组利用如图甲所示的装置进行实验来验证动量守恒定律。实验时，调节气垫导轨水平，
用两小球将一轻弹簧压缩（小球和轻弹簧不连接）放在桌面的气垫导轨上，并在两小球之间用一轻绳拴接，
某时刻烧断轻绳，轻弹簧将两小球弹开，轻弹簧的原长比气垫导轨的长度短。
请回答下列问题：
（1）为了完成实验，需要测量的物理量有______。
A. 小球甲、乙的质量 、
B. 气垫导轨的上表面到水平面的高度h
C. 小球甲、乙的落地点到气垫导轨左、右边缘的水平距离 、
D. 轻弹簧的压缩量
E. 重力加速度g
（2）保持弹簧的压缩量不变，重复操作，小球乙多次的落地点如图乙所示，则该刻度尺的读数为
______cm。（3）为了完成动量守恒定律的验证，关系式成立的是______（用第（1）问中所选的测量量表示）。
（4）为了求解弹簧压缩时储存的弹性势能，除了第（1）问中测量的量外，还需要测量的物理量有______
（填第（1）问中的选项），轻绳烧断瞬间，弹簧储存的弹性势能为 ______（用第（1）问中、第（4）
问中所选的测量量表示）。
13.（10分）如图所示，高度为L的绝热汽缸的底部被一段细线连接竖直悬挂在天花板上，汽缸内被横截面积
为S的活塞（体积不计）封闭了一定质量的理想气体，活塞与静止于水平地面上的小物体通过一段轻绳连接，
开始轻绳刚好绷紧但无作用力，此时活塞恰好在汽缸的正中央，整个装置处于静止状态。已知大气压强为 ，
开始时气体的热力学温度为 ，活塞和小物体的质量均为 ，重力加速度为g。假设可通过特殊方式
改变汽缸内气体温度，忽略一切摩擦，系统密封性良好，现让封闭气体的温度缓慢降低 ，求稳定后封闭
气体的压强和活塞到缸底的距离。
14.（12分）如图所示，间距均为 的光滑水平导轨和足够长的倾斜导轨平行固定但不衔接，倾斜导轨
的底端接有阻值为 的定值电阻，水平导轨部分存在竖直向上的匀强磁场，倾斜导轨部分存在垂直导轨
平面向上的匀强磁场，两磁场的磁感应强度大小均为 ，水平导轨的右端与倾斜导轨上端的竖直高度差
为 ，水平间距为 。两质量均为 、电阻值均为 的导体棒垂直水平导轨放置，
导体棒2静止，某时刻给导体棒1一水平向右的初速度 ，经过一段时间导体棒2刚好由倾斜导轨
的上端无碰撞地滑上倾斜导轨，同时立即将导体棒1拿走。已知导体棒与倾斜部分导轨间的动摩擦因数为
，整个过程导体棒始终保持与导轨垂直且接触良好，重力加速度g取 。求：（1）导体棒2离开水平导轨前的瞬间，导体棒1的加速度大小；
（2）导体棒2沿倾斜导轨滑行的距离。
15.（18分）如图所示，水平虚线和竖直虚线将空间分成四部分，其中Ⅰ中存在水平向右的匀强电场，Ⅱ中存
在竖直向下的匀强电场，两区域中电场强度大小相等；Ⅲ、Ⅳ区域中均存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感
应强度的大小关系为 。一比荷为k、重力可忽略不计的带正电粒子从Ⅰ中的A点由静止释放，
经过一段时间由C点以速度 沿水平方向进入Ⅱ中，然后经水平虚线上的D点进入Ⅲ，最终粒子垂直竖直虚
线经过F点（F点图中未画出）。已知 ， ，求：
（1）A、C两点间的距离；
（2）粒子在Ⅲ中的轨迹半径；
（3）F点到O点的距离。参考答案
1. D 氢原子跃迁时，吸收或向外辐射的能量等于两能级的能量差，因此基态的氢原子吸收12.75eV能量的
光子后跃迁到 能级，不可能使氢原子发生电离，选项A错误；氢原子由 能级向低能级跃迁时，向
外辐射的光子种数为 ，选项B错误；由能级差可知能量最小的光频率最小，是由 能级跃迁到
能级产生的，选项C错误； 向 能级跃迁向外辐射的光子能量最小，光子的频率最小，光的
波长最长，波动性比较显著，选项D正确。
2. B 时刻电容器的下极板带正电，此时刻将开关S扳到b， 的时间内电容器放电，回路中的电
流顺时针，流过灵敏电流计的电流向右，指针向右偏转， 时电容器所带的电荷量为零，回路中的电流最大，
线圈产生的磁场能最大，电场能为零； 的时间内电容器正在充电，回路中的电流顺时针，流过灵敏电
流计的电流向右，指针向右偏转， 时电容器所带的电荷量最多，回路中的电流为零，线圈产生的磁场能为
零，电场能最大。由题意该LC振荡电路的周期为 ， 为 时刻，此时电容器正在放电，
选项A错误； 为 时刻，此时电流表的指针向右偏转，选项B正确； 为 时刻，此时线
圈产生的磁场能最大，选项C错误； 为 时刻，此时电容器所带的电荷量最多，选项D错误。
3. A 小朋友沿轨道向下做匀加速直线运动，则由公式 得 ，代入数据解得 ，由
牛顿第二定律得 ，代入数据解得 ，选项A正确；小朋友沿坡道下滑
的过程中，加速度有竖直向下的分量，则小朋友处于失重状态，选项B错误；由公式 可知小朋友运动
到坡底的速度大小为 ，选项C错误；进入水平缓冲区后，由牛顿第二定律得 ，解得，则 ，选项D错误。
4. D 由两波源的振动方程可知，两波源的周期均为 ，显然两波源为相干波源，又两列波的
波长为 。又由振动方程可知，两波源的振动步调完全相反，则取半圆上一点，到两个波源的距
离分别为 和 ，则当满足 ，则该点是振动加强的点，由以上分析可
知 ，又因为三角形的两边之差小于第三边，故 ，则 时，有 或
； 时，有 或 ； 时，有 或 ；
时，有 或 ，即该圆周的上半圆部分存在8个振动加强点且振幅为4cm，选项
D正确。
5. D 由于水平面光滑，则两物体组成的系统动量守恒，又只有弹簧的弹力做功，则系统的机械能守恒，设
分离时物体A、B的速度大小分别为 、 ，则有 ， ，解得
、 ，选项A、B错误；分离时，物体A、B的动能分别为 、
，则轻弹簧对两物体做功之比为 ，选项C错误；由于分离瞬间，两物体的动量大小
相等，所以轻弹簧对两物体的冲量大小相等，方向相反，选项D正确。
6. A 由题意可知，电动机的输出功率为 ，则电动机的内耗功率为
，又由 ，解得 ，又 ，解得 ，所以灯泡两端的电
压也为1V，灯泡正常发光，则灯泡的额定电压为1V，选项A正确；由前面分析可知副线圈的输出电压为1V，又由图乙可知变压器原线圈两端的电压为 ，则由变压器的工作原理 可知 ，
选项B错误；灯泡正常发光时，流过灯泡的电流为 ，则流过副线圈的电流为
，由公式 解得原线圈的电流为 ，选项C错误；由图乙可知该交流电的周
期为 ，一个周期内电流改变方向两次，由于变压器不改变交流电的周期，则流过灯泡的电流的变
化周期也为0.02s，则1s内流过灯泡的电流改变方向100次，选项D错误。
7. B 由等量异种电荷的分布特点可知，等量异种电荷的等势线分布，如图所示，试探电荷的轨迹与竖直的
等势线相交于 点，试探电荷在 点的速度以及电场力的方向如图所示，又试探电荷所受的电场力与电场
方向相反，因此A位置固定的是正电荷，选项A错误；等势线的疏密反应电场强度的大小，由于D点的等势
线比C点的等势线密，则D点的电场强度大，试探电荷在D点所受的电场力大，选项B正确；由于A位置固
定的电荷带正电，电场方向大致向右，负的试探电荷在低电势点电势能大，则试探电荷在D点的电势能大，
带负电的试探电荷由C到D的过程中电场力做负功，动能减小，电势能增加，选项C、D错误。
8. BD “威海壹号”在轨运行时环绕地球做匀速圆周运动，其发射速度大于7.9km/s而小于11.2km/s，选项
A错误；卫星在轨道1、轨道2上过A点时，万有引力提供向心力，则由 得 ，因此
“威海壹号”在轨道1过A点的加速度等于在轨道2上过A点的加速度，选项C错误；假设A点、B点到地
心的距离分别为 、 ，“威海壹号”在轨道1上做匀速圆周运动，过A点时，有 ，解得
，“威海壹号”在轨道2上由A到B做离心运动，则有 ，解得 ，则 ，“威海壹号”由轨道1进入轨道2，应在A点加速，由反冲原理可知，点火后其喷气方向与
“威海壹号”的运动方向相反，选项B正确；由开普勒第二定律可知，卫星在椭圆轨道上运行时，近地点的
速度大于远地点的速度，选项D正确。
9. AD 小朋友由A到D的过程做平抛运动，由动量定理可知 ，相同时间内，小朋友动量的变化量
相等，选项A正确；由于竖直方向小朋友做自由落体运动，则下落任意相同的高度，所用的时间越来越少，
由 可知小朋友下落相同的高度，小朋友动量的变化量逐渐减小，选项B错误；由平抛运动的推论：
速度与水平夹角的正切值为位移与水平夹角正切值的两倍，连接AD两点，如图所示，假设AD与水平方向的
夹角为 ，所以小朋友落在D点时速度与水平方向夹角的正切值等于 ，选项C错误；若从
O点下方静止下滑，则小朋友离开A点时的速度减小，小朋友的落地点一定在D点的上侧，落地点与A点的
连线与水平方向的夹角增大，即位移的夹角增大，所以小朋友落在BC段时速度与水平方向的夹角也增大，
选项D正确。
10. CD 根据题意作出光路图如图所示，由于透明介质的折射率为 ，由折射定律 得光束在
介质中的折射角为 ，光束射到MN上的点B到O点的距离为 ，选项A错误；光
束射到MN边时的入射角为 ，光束在棱镜中的临界角为C，则 ，所以
光束射到MN时不会发生全反射，选项B错误；由几何关系可知，光束从A点射入到第一次射出棱镜，在棱
镜中传播的距离为 ，又光在该棱镜中的传播速度为 ，则光束从A到第一射
出棱镜的时间为 ，选项C正确；设频率更大的光束的折射率为 ，光束在介质中的折射角为 ，则由 ，光束在棱镜中传播的距离为 ，光束在棱镜中的传播速度为 ，则光束从
射入到第一次射出棱镜的时间为 ，联立各式解得 ，光的频率增大，光在棱镜中的折射角
减小，即 ，则光束从射入到第一次射出棱镜的时间变长，选项D正确。
11.（1）2.0（1分） 2.0（2分） （2）小于（1分） 小于（2分）
解析：（1）由闭合电路欧姆定律 得 ，则 图像中，纵截距表示电路中电流为零
时的路端电压，即为电源电动势，则电源的电动势为 ；图线的斜率的绝对值为该电源的内阻，即
为 。
（2）由电路图可知，电压表测路端电压，但由于电压表的分流作用，使电流表的测量值小于真实值；实验误
差是由于电压表的分流造成的，当外电路短路时，电压表不分流，故短路电流相同，而测量的电流值要小于
真实值，故作出测量值和真实值的图像如图所示，由图可知，电动势测量值小于真实值，电源内阻测量值小
于真实值。
12.（1）AC（2分） （2）55.50（55.48~55.53均可，1分） （3） （1分）
（4）BE（2分） （2分）解析：（1）假设小球甲、乙离开气垫导轨的速度大小分别为 、 ，该速度即为弹簧与小球分离瞬间的速
度，则由动量守恒定律得 ，小球离开桌面后做平抛运动，则竖直方向上有 ，水平方
向上有 ，整理得 ，所以 、 ，代入整理得 ，由此
可知需要测量的物理量有小球甲、乙的质量 、 以及小球甲、乙的落地点到气垫导轨左、右边缘的水平
距离 、 ，选项A、C正确。
（2）确定落点平均位置的方法：用尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心就是小球落点的平均位置，
则小球乙的落地点为55.50cm。
（3）由（1）问可知，若动量守恒，则需验证的关系式为 。
（4）弹簧弹开两小球的过程，系统的机械能守恒，则轻弹簧压缩时储存的弹性势能为
，将 、 代入得 ，因此除了第（1）
问中测量的量外，还需要测量g、h，选项B、E正确。
13. 解：设开始时气体的压强为 ，根据活塞受力平衡有 （1分）
解得 （1分）
随着温度的降低，气体的压强减小，小物体对地面的压力减小，当小物体对地面的压力减小为0时，设气体
的压强为 ，此时气体的温度为 。
根据活塞和小物体整体受力平衡有 （1分）
此过程中气体做等容变化，根据查理定律有 （1分）
解得 ， （1分）
之后气体的温度再降低，活塞向上缓慢移动气体做等压变化。初态： ， （1分）
末态： 、 （1分）
根据盖—吕萨克定律有 （1分）
解得 （1分）
故稳定后气体的压强为 ，活塞到缸底的距离为 （1分）
14. 解：（1）导体棒2离开水平导轨后做平抛运动，设导体棒2离开水平导轨时导体棒1、2的速度大小分别
为 、 ，导体棒2平抛的时间为t，则
竖直方向上有 （1分）
水平方向有
解得 （1分）
由动量守恒定律可得 （1分）
代入数据解得
设此时回路感应电动势为E、感应电流为I、安培力为F，则有
（1分）
， （1分）
由牛顿第二定律有 （1分）
联立各式解得 （1分）
（2）由（1）可知导体棒2进入倾斜轨道瞬间
竖直分速度为 ，合速度大小为 （1分）斜面倾角 的正切值为 （1分）
易知，导体棒2开始沿导轨向下运动，重力沿导轨向下的分力大小等于导体棒与导轨间的滑动摩擦力大小，
则导体棒的合力为安培力。
对导体棒2在倾斜导轨上运动时，由动量定理得 （1分）
其中
由法拉第电磁感应定律得 （1分）
又
联立各式解得 （1分）
15. 解：（1）粒子在Ⅱ中做类平抛运动，水平方向上
有 （1分）
竖直方向上有 （1分）
由牛顿第二定律得 （1分）
又
解得 （1分）
粒子由A到C的过程，由动能定理得 （1分）
解得 （1分）
（2）粒子由C到D的时间为 （1分）粒子在D点的竖直速度为 （1分）
解得 （1分）
粒子在D点的速度大小为 （1分）
方向与水平方向成 角，斜向右下，如图甲所示（1分）
粒子在Ⅲ中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则由 （1分）
解得 （1分）
（3）若粒子在Ⅲ中经1次偏转垂直竖直虚线经过F点时，则
粒子经过F点后进入Ⅳ区，粒子在Ⅳ中运动时，由 （2分）
解得 （1分）
若粒子在Ⅳ中再经一次偏转垂直竖直虚线经过F点时，即经过2次磁偏转到F点时，则
若粒子经过3次磁偏转到F点时，则
若粒子经过4次磁偏转到F点时，则
若粒子经过5次磁偏转到F点时，则
若粒子经过6次磁偏转到F点时，则
…（如图乙所示）
由以上分析可知 或 （2分）
