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丽江市第一高级中学2024-2025学年高一上学期期末质量检测
物理试卷
一、单选题（本大题共7小题，共计28分）
1．PET(正电子发射型计算机断层显像)的基本原理:将放射性同位素O注入人体,参与人体的代谢过程O在人体内衰变放出正电子,与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对γ光子,被探测器探测到,经计算机处理后产生清晰的图像.根据PET原理,下列说法不正确的是 (　　)
A．O衰变的方程为O→e
B．将放射性同位素O注入人体,其作用为示踪原子
C．该正、负电子湮灭的方程为ee→γ
D．PET所选的放射性同位素的半衰期应小于人体的代谢周期
2．如下图所示，某同学分别在同一直线上的A、B、C三个位置投掷篮球，结果都击中篮筐，击中篮筐时篮球的速度方向均沿水平方向，大小分别为、、，若篮球出手时高度相同，速度的方向与水平方向的夹角分别是、、，不计空气阻力，则下列说法正确的是（　　）
A． B． C． D．3
3．如图，场地自行车赛道设计成与水平面保持一定倾角，三位运动员骑自行车在赛道转弯处做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（ ）

A．三位运动员可能受重力、支持力、向心力的作用
B．三位运动员各自的加速度恒定
C．若此时三位运动员角速度相等，则他们的向心加速度大小关系满足
D．若此时三位运动员线速度大小相等，则他们的角速度大小关系满足
4．如图，r远大于两球的半径，但两球半径不能忽略，而两球的质量均匀分布，大小分别为与，则两球间万有引力大小为（　　）
A． B．
C． D．
5．一卷帘窗由帘布和底杆组成，帘布和轻质塑料拉珠套在半径不同的共轴定滑轮上，定滑轮固定在窗户顶端，侧视结构简图如图所示。已知拉珠所在滑轮半径为，帘布所在滑轮半径为现在用手向下缓慢匀速拉动拉珠，帘布上升，拉珠、帘布均与滑轮无相对滑动，不计一切阻力，下列说法正确的是（ ）
A．帘布上升的速度大于拉珠向下运动的速度
B．帘布上升的速度等于拉珠向下运动的速度
C．帘布上升的速度与拉珠向下运动的速度之比为
D．卷帘窗被上拉的过程，手做的功等于帘布和底杆的机械能增加量
6．如图所示,一质量为M的木质框架放在水平桌面上,框架上悬挂一劲度系数为k的轻质弹簧,弹簧下端拴接两个质量均为m的铁球(铁球离框架下端足够远,两球间用轻杆相连),系统处于静止状态.用手向下拉一小段距离后释放铁球,两铁球便上下做简谐运动,框架保持静止,重力加速度为g,下列说法正确的是 （ ）
A．铁球在振动的过程中,速度相同时,弹簧的弹性势能也相同
B．若两铁球在最低点时,A、B之间断开,则A球继续做简谐运动,振幅不变
C．铁球从最低点向平衡位置运动的过程中,回复力的功率一直增大
D．在框架不会离开桌面的前提下,两铁球的振幅最大为
7．如图，将不计重力、电荷量为带负电的小圆环套在半径为的光滑绝缘半圆弧上，半圆弧直径两端的点和点分别固定电荷量为和的负点电荷.将小圆环从靠近点处静止释放，小圆环先后经过图上点和点，已知,则小圆环从点运动到点的过程中（ ）
A. 静电力做正功 B. 静电力做负功
C. 静电力先做正功再做负功 D. 静电力先做负功再做正功
二、多选题（本大题共3小题，共计18分）
8．在如图所示的电路中，交流电源输出50Hz、电压有效值为220V的正弦式交流电，通过副线圈、分别向10只标称为“12V、1.5A”的灯泡和“36V、5A”的电动机供电，原线圈所接灯泡L的额定电压为40V，副线圈的匝数为60匝。电路接通后，各用电器都恰好正常工作。则下列说法中正确的是（　　）

A．交流电源的输出功率为360W
B．灯泡L的额定电流为2.0A
C．副线圈所接灯泡中的电流方向每秒钟改变50次
D．原线圈的匝数为1100匝，副线圈的匝数为180匝
9．（多选）如图所示，一定质量理想气体从状态A依次经状态B和C后再回到状态A，对此气体下列说法正确的是
A．A→B过程中气体对外界做功
B．A→B过程中气体放出的热量等于外界对气体做的功
C．B→C过程中气体分子对器壁单位面积碰撞的平均冲力减少
D．C→A过程中气体从外界吸收的热量等于气体内能的增加量
E．B→C过程中气体放出的热量大于C→A过程中吸收的热量
10．从地面竖直向上抛出一物体，物体在运动过程中除受到重力外，还受到一大小不变、方向始终与运动方向相反的阻力作用。距地面高h在3m以内时，物体上升、下落过程中动能随h的变化如图。重力加速度。该物体的质量m和所受的阻力f是（ ）
A． B． C． D．
三、实验题（本大题共2小题）
11．太阳能电池是环保零碳的能源之一，某兴趣小组设计如图甲电路探究某款太阳能电池的伏安特性，实验过程如下：
(1)用多用电表测量甲图中a、b间电压，多用电表的红表笔应接 （选填“a”或“b”）点。
(2)调节电阻箱，当电流表示数为50 mA时，多用电表示数如图乙所示（量程为直流50 V），则指针所示的电压值为 V。此后多次改变电阻箱的阻值，根据多用电表、电流表的示数得到了如图丙所示的图像。
(3)观察图丙的曲线，发现当输出电流时，U与I成线性关系，可得电池电动势 V，在此条件下，该太阳能电池的内阻 。（结果均保留2位有效数字）
(4)当电流大于100 mA时，发现U与I成非线性关系，随着电流增大，该电池的内阻 （选填“增大”“减小”或“不变”）。
(5)由图丙可知，当时，该太阳能电池的输出功率为 W（结果保留2位有效数字）。
12．某同学用如图甲所示的实验装置来“探究a与F、m之间的定量关系”。
（1）实验时，必须先平衡小车与木板之间的摩擦力，该同学是这样操作的：如图乙，将小车静止地放在水平长木板上，并连着已穿过打点计时器的纸带，调整木板右端的高度，接通电源，用手轻推小车，让打点计时器在纸带上打出一系列 的点，说明小车已平衡摩擦力。
（2）如果该同学先如（1）中的操作，平衡了摩擦力。以砂和砂桶的重力为F，在小车质量M保持不变情况下，不断往桶里加砂，砂和砂桶的质量最终达到M，测小车加速度a，作a -F的图像。下列图线正确的是 。
A．B．C．D．
（3）下图是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出，量出相邻的计数点之间的距离分别为xAB＝4.22cm，xBC＝4.65cm，xCD＝5.08cm，xDE＝5.49cm，xEF＝5.91cm，xFG＝6.34cm，已知打点计时器的工作频率为50Hz，则纸带上D点的速度vD= m/s，小车的加速度a＝ m/s2（结果保留两位有效数字）。
（4）若实际工作频率是48Hz，而该同学不知情，则该同学算出来的加速度 真实值（填“大于”、“等于”、“小于”）。
四、解答题（本大题共3小题）
13．2018年9月23日“光纤通信之父”华裔科学家高锟逝世,他一生最大的贡献是研究玻璃纤维通信.光纤在转弯的地方不能弯曲太大,如图为光纤通信的模拟图,将直径为d的圆柱形玻璃棒弯成圆环,已知玻璃的折射率为,光在真空中的速度为c,要使从A端垂直入射的光线能全部从B端射出.求:
(1)圆环内径R的最小值;
(2)在(1)问的情况下,从A端最下方入射的光线,到达B端所用的时间.
14．某离子束实验装置的基本原理如图甲所示．Ⅰ区宽度为d，左边界与x轴垂直交于坐标原点O，其内充满垂直于xOy平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B0；Ⅱ区宽度为L，左边界与x轴垂直交于O1点，右边界与x轴垂直交于O2点，其内充满沿y轴负方向的匀强电场．测试板垂直x轴置于Ⅱ区右边界，其中心C与O2点重合．从离子源不断飘出电荷量为q、质量为m的正离子，加速后沿x轴正方向过O点，依次经Ⅰ区、Ⅱ区，恰好到达测试板中心C．已知离子刚进入Ⅱ区时速度方向与x轴正方向的夹角为θ．忽略离子间的相互作用，不计重力．
(1)求离子在Ⅰ区中运动时速度的大小v；
(2)求Ⅱ区内电场强度的大小E；
(3)保持上述条件不变，将Ⅱ区分为左右两部分，分别填充磁感应强度大小均为B(数值未知)、方向相反且平行y轴的匀强磁场，如图乙所示．为使离子的运动轨迹与测试板相切于C点，需沿x轴移动测试板，求移动后C到O1的距离s．
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甲
乙
15．(20分)一边长为L、质量为m的正方形金属细框，每边电阻为R0，置于光滑的绝缘水平桌面(纸面)上。宽度为2L的区域内存在方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，两虚线为磁场边界，如图(a)所示。
(1)使金属框以一定的初速度向右运动，进入磁场。运动过程中金属框的左、右边框始终与磁场边界平行，金属框完全穿过磁场区域后，速度大小降为它初速度的一半，求金属框的初速度大小。
(2)在桌面上固定两条光滑长直金属导轨，导轨与磁场边界垂直，左端连接电阻R1＝2R0，导轨电阻可忽略，金属框置于导轨上，如图(b)所示。让金属框以与(1)中相同的初速度向右运动，进入磁场。运动过程中金属框的上、下边框处处与导轨始终接触良好。求在金属框整个运动过程中，电阻R1产生的热量。
参考答案
1．【答案】C　
【解析O衰变的方程为ONe,A正确,不符合题意;将放射性同位素O注入人体,在人体内衰变放出正电子,与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子,被探测器探测到,经计算机处理后产生清晰的图像,故其作用为示踪原子,B正确,不符合题意;该正、负电子湮灭后生成两个光子,即ee→2γ,C错误,符合题意;PET所选的放射性同位素的半衰期应小于人体的代谢周期,否则无法通过探测器探测到,D正确,不符合题意.
2．【答案】B
【详解】AB．三个篮球都垂直击中篮筐，其逆过程是平抛运动，设任一篮球击中篮筐的速度v，上升的高度为h，水平位移为x，，，则得h相同，则，A错误B正确；
CD．根据速度的分解有t相同，，则 ，CD错误。选B。
3．【答案】C
【详解】A．三位运动员受重力、支持力，还可能受摩擦力作用，向心力是效果力，不是物体受的力，A错误；
B．三位运动员各自的加速度大小相等，但是方向不断变化，则加速度不是恒定的，B错误；
C．若此时三位运动员角速度相等，则根据，因可知，他们的向心加速度大小关系满足，C正确；
D．若此时三位运动员线速度大小相等，则，因可知，根据他们的角速度大小关系满足，D错误。选C。
4．【答案】D
【详解】r远大于两球的半径，则两球间的引力适应万有引力定律，则两球间万有引力大小为。
5．【答案】D
【详解】ABC．拉珠和帘布上对应的滑轮属于同轴转动，它们的角速度相等，帘布上升的速度与拉珠向下运动的速度之比为，故ABC错误；
D．上拉过程，手做功转化为帘布和底杆的机械能，即手做的功等于帘布和底杆的机械能增加量，故D正确。
故选D。
6．【答案】D
【详解】在平衡位置弹簧处于伸长状态,弹性势能不为零,因此在关于平衡位置对称的两侧,振子的速度相同时,弹簧的弹性势能不同,故A错误;若两铁球在最低点时,A、B之间断开,则A球继续做简谐运动,由于在最低点时弹簧的弹性势能一定,则总能量不变,振幅要改变,B错误;铁球从最低点向平衡位置运动的过程中,回复力减小直到为零,速度从零开始增加,由P=Fv可知,回复力的功率先增大后减小,故C错误;若要保证框架不会离开桌面,则框架对桌面的最小压力恰好等于零,以框架为研究对象,弹簧对框架向上的作用力等于框架重力Mg,则轻弹簧处于压缩状态,弹簧的弹力F=Mg=kx',压缩量x'= ,小铁球处于平衡位置时,弹簧处于伸长状态,伸长量x= ,所以两铁球的振幅A=x+x'= ,故D正确.
7．【答案】A
【解析】由电场叠加知,点的负点电荷在点产生的电场的电场强度沿圆弧切线方向分量大小为,点的负点电荷在点产生的电场的电场强度沿圆弧切线方向分量大小为 ,比较可知,,故点沿圆弧切线方向的电场强度斜向右上方；点的负点电荷在点产生的电场的电场强度沿圆弧切线方向分量大小,点的负点电荷在点产生的电场的电场强度沿圆弧切线方向分量大小为,比较可知,,故点沿圆弧切线方向的电场强度为0,由于小圆环带负电,可知小圆环从点运动到点的过程中,静电力做正功,正确.
【一题多解】在圆弧上、间任取一点,设与的夹角为 ,根据几何关系可得 .带负电的小圆环在两个负点电荷电场中的电势能,根据数学知识可知在 范围内,随着 的增大,减小,即小圆环的电势能一直减小,所以静电力做正功,A正确.
8．【答案】B
【详解】根据电压匝数关系有，解得，根据，解得，副线圈的中电流，副线圈的中电流，根据电流匝数关系有，解得，即灯泡L的额定电流为2.0A，B正确；根据上述可知，交流电源的输出功率为，A错误；根据上述可知，原线圈的匝数为900匝，副线圈的匝数为180匝，D错误；交流电源输出50Hz，变压器不改变频率，则副线圈所接灯泡中的电流方向每秒钟改变次数为，C错误。
9．【答案】ADE　
【详解】本题通过p-T图像考查理想气体的等温、等压和等容变化的规律及热力学第一定律等。由题图可知，A→B过程是等温变化，可知此过程中气体分子的平均动能不变，即内能不变，根据玻意耳定律pV=C可知，气体压强减小，体积将增大，根据热力学第一定律可知，气体对外做功，内能不变，气体需要从外界吸热，且吸收的热量等于对外界做的功，故A正确，B错误；B→C过程是等压变化，根据气体微观解释可知，气体压强不变，由F=pS得气体分子对器壁单位面积碰撞的平均冲力不变，故C错误；C→A过程中，由=C可知气体体积不变，温度升高，压强增大，由W+Q=ΔU，W=0，可知气体从外界吸收的热量等于气体内能的增加量，故D正确；因为气体在A、B两状态的温度相等，所以气体在A、B两状态的内能相等，而VA0，ΔU=0，所以全过程中Q<0，所以B→C过程中气体放出的热量大于C→A过程中吸收的热量，故E正确。
10．【答案】BD
【详解】物体上升过程，根据动能定理有，同理，物体下降过程，有，联立，解得。
11．【答案】(1)a；(2)17.0；(3)18；20；(4)增大；(5)2.1
【详解】（1）由“红进黑出”可知，红表笔应接a点；（2）电压表分度值为1V，指针所示的电压值为17.0V；（3）根据闭合电路欧姆定律有，可知；由图像斜率可得；（4）当电流大于100mA时，随着电流增大，图像斜率变大，所以内阻增大；（5）当多用电表的示数为15.0V时，电流为140mA，电池的输出功率为。
12．【答案】点迹均匀；C；0.53；0.42；大于；
【详解】
(1)[1]若小车做匀速直线运动，此时打点计时器在纸带上打出一系列点迹均匀的点。
(2)[2]如果这位同学先如（1）中的操作，已经平衡摩擦力，则刚开始a-F的图象是一条过原点的直线，不断往桶里加砂，砂的质量最终达到，不能满足砂和砂桶的质量远远小于小车的质量，拉力比砂和砂桶的重力小，此时图象发生向下弯曲，故C正确，ABD错误。
故选C。
(3)[3]相邻计数点之间还有4个点未画出，则计数点间的时间间隔为
D点的速度等于C、E间的平均速度，打D点的速度为
[4]由匀变速直线运动的推论
可知，加速度为
(4)[5]因为交流电的实际频率为48Hz，则代入计算的周期比实际的周期要小，则加速度的测量值偏大。
13．【答案】(1)(+1)d　(2)
【解析】(1)如图所示,从A端最下方入射的光线发生全反射时,其他光线都能发生全反射,根据几何关系得sin θ=,设全反射临界角为C,则要使A端垂直入射的光线全部从B端射出,必须有 θ≥C,则sin θ≥sin C,根据临界角公式sin C=,可得≥,解得R≥=(+1)d,所以R的最小值为(+1)D．
(2)在(1)问的情况下,θ=45°,R=(+1)d,光在光纤内传播的总路程为s=6R,光在光纤内传播的速度为v==c,
所以所求时间为t==.
14．【答案】(1)　(2) (3)L
【解析】(1)设离子在Ⅰ区内做匀速圆周运动的半径为r，由牛顿第二定律得qvB0=m ①
根据几何关系得sin θ= ②
联立①②式得v= ③
(2)离子在Ⅱ区内只受电场力，x方向做匀速直线运动，y方向做匀变速直线运动，设从进入电场到击中测试板中心C的时间为t，y方向的位移为y0，加速度大小为a，由牛顿第二定律得qE=ma ④
由运动的合成与分解得L=vtcos θ ⑤
y0=-r(1-cos θ) ⑥
y0=vtsin θ-at2 ⑦
联立①②④⑤⑥⑦式得
E= ⑧
(3)Ⅱ区内填充磁场后，离子在垂直y轴的方向做匀速圆周运动，如图所示，设左侧部分的圆心角为α，圆周运动半径为r'，运动轨迹长度为l'，由几何关系得α= ⑨
l'=×2πr'+×2πr' ⑩
离子在Ⅱ区内的运动时间不变，故有=
C到O1的距离s=2r'sin α+r'
联立⑨⑩1112式得s=L
15．【答案】(1)　(2)
【详解】(1)金属框进入磁场的过程，
根据法拉第电磁感应定律有E＝BLv(1分)
感应电流I＝(1分)
金属框右边框所受的安培力大小F安＝BIL(1分)
安培力的冲量大小IF＝∑BIL·Δt＝∑·Δt(2分)
又∑v·Δt＝L，可得IF＝(1分)
金属框完全进入磁场到即将离开磁场的过程中，左右两边产生的感应电动势相互抵消，无感应电流产生，不受安培力作用(1分)
根据金属框进入磁场的情况可知，金属框出磁场时同样有IF＝(1分)
根据动量定理可得－2IF＝m－mv0(1分)
解得v0＝(1分)
(2)金属框进入磁场过程，由于金属框的上、下边框处处与导轨始终接触良好，所以金属框的上、下边框被短路，作出等效电路如图甲所示，
设金属框速度大小为v1，
根据法拉第电磁感应定律有E＝BLv1(1分)
感应电流I＝＝(1分)
设金属框完全进入磁场时速度大小为v2，
由动量定理可得－∑BIL·Δt＝mv2－mv0(1分)
又∑v1·Δt＝L，
可得v2＝，
由能量守恒定律可得，此过程中电路中产生的总热量
Q总1＝m－m(1分)
由并联电路电流规律和Q＝I2Rt可知，R1上产生的热量
Q1＝＝(1分)
金属框完全进入磁场后到右边框运动到磁场右边界时，等效电路如图乙所示，
通过R1的电流I1＝＝，即流过左右边框的电流之和为(1分)
设金属框右边框刚要出磁场时速度大小为v3，
由动量定理可得－∑BI1L·Δt＝mv3－mv2(1分)
可得v3＝0，金属框将停止运动。
由能量守恒定律可得，此过程中电路中产生的总热量
Q总2＝m－m(1分)
R1上产生的热量Q2＝＝(1分)
在金属框整个运动过程中，电阻R1产生的热量为
Q＝Q1＋Q2＝(1分)

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