2022-2023学年湖南省邵阳市牛矿第一子弟学校高三物理上学期期末试卷含解析

2022-2023学年湖南省邵阳市牛矿第一子弟学校高三物理上学期期末试卷含解析一、选择题：本题共5小题，每小题3分，共计15分．每小题只有一个选项符合题意1.（单选）关于重心的说法正确的是（）A．物体的重心一定在物体上B．物体的重心一定在它的几何中心C．物体的重心可能在物体之外D．任何物体的重心都可以用悬挂法确定参考答案：考点：重心．分析：重力在物体上的作用点，叫做物体的重心；形状规则、质量分布均匀的物体的重心在物体的几何中心上；重心只是重力在作用效果上的作用点，重心的位置可以在物体之外．解答：解：A、C、重心可以在物体上，也可以在物体之外，如空心的均匀球体重心在球心上，不在物体上，故A错误，C正确；B、重心位置与物体的质量分布和几何形状两个因素有关，形状规则的物体的重心不一定在物体的几何中心，还与物体的质量分布情况有关，故B错误；D、悬挂法要改变悬挂的位置，如果物体是液体，改变悬挂位置后重心的位置会改变，故D错误；故选：C．点评：本题关键要掌握重心的定义、重心位置与什么因素有关，掌握物体重心的确定方法和原理．2.如图所示，在质量为M=2.0kg的电动机飞轮上，固定着一个质量为m=0.5kg的重物，重物到轴的距离为R=0.25m，重力加速度g=10m/s2．当电动机飞轮以某一角速度匀速转动时，电动机恰好不从地面上跳起，则电动机对地面的最大压力为（）A．30N B．40N C．50N D．60N参考答案：C解：设电动机恰好不从地面跳起时飞轮角速度是ω．此时电动机对重物的作用力F=Mg．以重物为研究对象，根据牛顿第二定律得：mg+F=mω2r得到：ω=若以上述角速度匀速转动，重物转到最低点时，则有：F′﹣mg=mω2r，得到：F′=mg+mω2r=mg+（M+m）g=（M+2m）g=（2+0.5×2）×10=30N根据牛顿第三定律得，对地面的最大压力为N=Mg+（M+2m）g=20+30=50N．故选：C3.（多选题）如图所示，a为放在地球赤道上随地球表面一起转动的物体，b为处于地面附近近地轨道上的卫星，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，若a、b、c、d的质量相同，地球表面附近的重力加速度为g．则下列说法正确的是（）A．a和b的向心加速度都等于重力加速度gB．b的角速度最大C．c距离地面的高度不是一确定值D．d是三颗卫星中动能最小，机械能最大的参考答案：BD【考点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系．【分析】同步卫星的周期、角速度与地球自转周期、角速度相等，同步卫星的轨道半径是确定的；卫星做圆周运动万有引力提供向心力，应用万有引力公式与牛顿第二定律求出周期、角速度、向心加速度，然后分析答题．【解答】解：A、同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，角速度相同，则知a与c的角速度相同，根据a=ω2r知，c的向心加速度大．由牛顿第二定律得：=ma，解得：a=，卫星的轨道半径越大，向心加速度越小，则同步卫星的向心加速度小于b的向心加速度，而b的向心加速度约为g，故知a的向心加速度小于重力加速度g，故A错误；B、万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：G=mω2r，解得：ω=，由于rb＜rc＜rd，则ωb＞ωc＞ωd，a与c的角速度相等，则b的角速度最大，故B正确；C、c是同步卫星，同步卫星相对地面静止，c的轨道半径是一定的，c距离地面的是一确定值，故C错误；D、卫星做圆周运动万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：G=m，卫星的动能：EK=，三颗卫星中d的轨道半径最大，则d的动能最小，以无穷远处为零势能面，机械能：E=EK+EP=﹣=﹣，d的轨道半径最大，d的机械能最大，故D正确；故选：BD．4.高空匀速水平飞行的轰炸机，每隔2s放下一颗炸弹.若不计空气阻力，则下列说法中正确的是：

(A)这些炸弹落地前的排列形成一条抛物线．

(B)空中两相邻炸弹间距离保持不变．

(C)这些炸弹落地时的速度相同．

(D)这些炸弹都落在水平地面上的同一点．参考答案：C5.质量为50kg的人站在电梯间内随电梯竖直方向运动，其v－t图象如图所示，（取向上为正方向）下列判断正确的是A．在t=1s时，人的加速度为零B．0~3s时间内，人处于超重状态C．4s~6s时间内，人的平均速度为2m/sD．3s~7s时间内，人所受合力做功的平均功率为100W参考答案：BD由图像可知，0-1s，人向下做匀减速运动，1s时刻速度减为0；1-3s向上做匀加速运动；3-5s向上做匀速运动；5-6s向上做匀减速运动，6s时刻速度减为0；6-7s向下运动，速度先减小后增大。综上分析，可知在t=1s时，人的速度为0，但加速度不为零，A错误；0~3s时间内，人有向上的加速度，处于超重状态，B正确；由速度时间图线围成的面积等于位移的大小可知4s~6s时间内，人的位移大小为6m，故平均速度为3m/s，C错误；由动能定理可知3s~7s时间内，人所受合力做的功等于动能的变化量，即等于400J，故合力做功的平均功率为100W，D正确。本题选BD。二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.

（选修3-3）（6分）蒸汽机、内燃机等热机以及电冰箱工作时都利用了气体状态变化来实现能量的转移和转化，我们把这些气体称为工质．某热机经过一个循环后，工质从高温热源吸热Q1，对外做功W，又对低温热源放热Q2，工质完全回复初始状态，内能没有变化．根据热力学第一定律，在工质的一个循环中，Q1、Q2、W三者之间满足的关系是

．热机的效率不可能达到100%，从能量转换的角度，说明

能不能完全转化为

能．参考答案：答案：（2分）

内（2分）

机械（2分）7.计算地球周围物体的重力势能更一般的方法是这样定义的：跟地球中心的距离为r时，物体具有的万有引力势能为EP=－，M为地球的质量，m为物体的质量，以离地球无穷远为引力势能零地位置。若物体发射速度达到一定的程度就能逃脱地球的引力作用范围，这个速度叫地球的逃逸速度。已知地球的半径为R.则物体从地面移到无限远的过程中，引力做功_____________。参考答案：8.一个静止的钚核94239Pu自发衰变成一个铀核92235U和另一个原了核X，并释放出一定的能量．其核衰变方程为：94239Pu→92235U＋X。(1)方程中的“X”核符号为______；(2)钚核的质量为239.0522u，铀核的质量为235.0439u，X核的质量为4.0026u，已知1u相当于931MeV，则该衰变过程放出的能量是______MeV；(3)假设钚核衰变释放出的能量全部转变为铀核和X核的动能，则X核与铀核的动能之比是______。参考答案：(1)He

(2)5.31(±0.02都可)

(3)58.7(±0.1都可)9.一列简谐横波沿直线由a向b传播，相距10m的a、b两处的质点振动图象如图中a、b所示，波长大于10m，再经过6s，质点a通过的路程是___cm，这列波的波速是_____m/s．参考答案：60

10（2分，每空1分）由题意可知a、b两点相距，该简谐横波波长为40m,周期为4s。故波速为10m/s。10.(选修模块3－5)（4分）氢原子的能级如图所示，当氢原子从n=4向n=2的能级跃迁时，辐射的光子照射在某金属上，刚好能发生光电效应，则该金属的逸出功为

eV。现有一群处于n=5的能级的氢原子向低能级跃迁，在辐射出的各种频率的光子中，能使该金属发生光电效应的频率共有

种。

参考答案：

答案：2.55（2分）6（2分）11.(4分)太阳内部发生热核反应，每秒钟辐射出的能量约为J，据此可做算太阳一年内质量将减少_______kg（结果保留2位有效数字）。参考答案：

12.如图所示，太空宇航员的航天服内充有气体，与外界绝热，为宇航员提供适宜的环境，若宇航员出舱前航天服与舱内气体的压强相等，舱外接近真空，在打开舱门的过程中，舱内气压逐渐降低，航天服内气体内能减少（选填“增加”、“减少”或“不变”）．为使航天服内气体保持恒温，应给内部气体加热（选填“制冷”或“加热”）参考答案：解：根据热力学第一定律△U=W+Q，Q=0，气体急剧膨胀，气体对外界做功，W取负值，可知△U为负值，即内能减小．为使航天服内气体保持恒温，应给内部气体加热．故答案为：减小，加热13.倾角为30°的直角三角形底边长为2l，底边处在水平位置，斜边为光滑绝缘导轨．现在底边中点O处固定一正电荷Q，让一个质量为m、带正电的点电荷q沿斜边顶端A滑下（不脱离斜面）．测得它滑到斜边上的垂足D处时速度为υ，加速度为a，方向沿斜面向下．该点电荷滑到斜边底端C点时的速度υc=，加速度ac=g﹣a．（重力加速度为g）参考答案：考点：电势差与电场强度的关系．专题：电场力与电势的性质专题．分析：根据几何知识分析得到B、C、D三点在以O为圆心的同一圆周上，三点的电势相等，电荷q从D到C过程中只有重力做功，根据动能定理求出质点滑到斜边底端C点时的速度．分析质点q在C点的受力情况，根据牛顿第二定律和库仑定律求出质点滑到斜边底端C点时加速度．解答：解：由题，BD⊥AC，O点是BC的中点，根据几何知识得到B、C、D三点在以O为圆心的同一圆周上，三点在点电荷Q产生的电场中是等势点，所以，q由D到C的过程中电场中电场力作功为零．由动能定理得：mgh=而h==，所以vC=质点在D点受三个力的作用；电场F，方向由O指向D点；重力mg，方向竖直向下；支持力N，方向垂直于斜面向上．由牛顿第二定律，有

mgsin30°﹣Fcos30°=ma…①质点在C受三个力的作用；电场F，方向由O指向C点；重力mg，方向竖直向下；支持力N，方向垂直于斜面向上．由牛顿第二定律，有

mgsin30°+Fcos30°=maC…②由①②解得：aC=g﹣a．故答案为：；g﹣a．点评：本题难点在于分析D与C两点电势相等，根据动能定理求速度、由牛顿第二定律求加速度都常规思路．三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.①甲、乙、丙、丁四位同学分别使用不同精度的游标卡尺和螺旋测微器测量同一物体的长度，测量的记录如下：甲同学：使用游标为50分度的卡尺，读数为12.045cm

乙同学：使用游标为20分度的卡尺，读数为12.045cm丙同学：使用游标为10分度的卡尺，读数为12．04cm丁同学：使用精度为“0．0lmm”的螺旋测微器，读数为12．040cm从这些实验数据中可以看出读数肯定有错误的是__________同学。②用游标卡尺测量某一小车的长度(图甲)，读数是_____________cm。③用螺旋测微器测量某段金属丝的直径(图乙)，读数是____________mm。④用多用电表“×100挡”测量某电阻的阻值(图丙)，该电阻为____________。⑤两个量程的电流表，当用“+”和“”两接线柱时(图丁)，电流为____________A。⑥两个量程的电压表，当用“+”和“”两接线柱时(图戊)，电压为_____________V。参考答案：15.某同学利用光电门传感器设计了一个研究小物体自由下落时机械能是否守恒的实验，实验装置如图所示，图中A、B两位置分别固定了两个光电门传感器。实验时测得小物体上宽度为d的挡光片通过A的挡光时间为t1，通过B的挡光时间为t2。为了证明小物体通过A、B时的机械能相等，还需要进行一些实验测量和列式证明。①选出下列必要的实验测量步骤

A．用天平测出运动小物体的质量mB．测出A、B两传感器之间的竖直距离hC．测出小物体释放时离桌面的高度HD．用秒表测出运动小物体通过A、B两传感器的时间△t②若该同学用d和t的比值来反映小物体经A、B光电门时的速度，并设想如果能满足

关系式，即能证明在自由落体过程中小物体的机械能是守恒的。参考答案：四、计算题：本题共3小题，共计47分16.如图所示，竖直向上的匀强磁场，开始时磁感应强度B=0.5T，并且以=0.1T/s在变化，水平轨道电阻不计，且不计摩擦阻力，宽0.5m的导轨上放一电阻R0=0.1Ω的导体棒，并用水平线通过定滑轮吊着质量M=0.2kg的重物，轨道左端连接的电阻R=0.4Ω，图中的l=0.8m，求至少经过多长时间才能吊起重物．参考答案：考点：法拉第电磁感应定律；安培力．专题：电磁感应与电路结合．分析：根据左手定则可确定感应电流方向，并由法拉第电磁感应定律；穿过回路的磁感应强度均匀变化，知产生的电流恒定，则MN所受的安培力增大，当安培力等于m的重力时，重物被吊起，根据平衡求出被吊起时的磁感应强度的大小，再根据磁感应强度的变化率求出经历的时间．解答：解：由法拉第电磁感应定律可求出回路感应电动势：E==…①由闭合电路欧姆定律可求出回路中电流：I=…②由于安培力方向向左，应用左手定则可判断出电流方向为顺时针方向（由上往下看）．再根据楞次定律可知磁场增加，在t时磁感应强度为：B′=（B+?t）…③此时安培力为：F安=B′Ilab…④由受力分析可知

F安=mg…⑤由①②③④⑤式并代入数据：t=495s答：至少经过495s时间才能吊起重物．点评：解决本题的关键掌握法拉第电磁感应定律E==，知道磁感应强度的变化率恒定，电流则恒定，根据共点力平衡进行求解．17.如图所示，质量为M的足够长气缸开口向下与大气连通，放在水平地面上。气缸内部有一个质量为m的活塞，气缸内部的横截面积为S，初始时活塞静止，距离气缸底部为h，热力学温度为T。已知大气压强为p0，重力加速度为g。（不计气缸内气体的重量及活塞与气缸壁间的摩擦）①若将活塞上方气体的热力学温度升高到2T，则活塞下降的距离？②若保持温度为T不变，现用手握住活塞手柄缓慢向上推，求将气缸刚推离地面时活塞上升的距离为多少？参考答案：①h②①当温度由T到2T时，汽缸内气体发生等压变化，设活塞下降的距