河北省唐山市玉田县彩亭桥中学2022-2023学年高三物理期末试题含解析

河北省唐山市玉田县彩亭桥中学2022-2023学年高三物理期末试题含解析一、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.如图甲所示，一圆形金属线圈放置于匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，磁感应强度为B0．现让线圈绕其一条直径以50Hz的频率匀速转动，较长时间t内产生的热量为Q；若线圈不动，让磁场以图乙所示规律周期性交化，要在t时间内产生的热量也为Q．乙图中磁场变化的周期T以s为单位，数值应为（）A． B． C． D．参考答案：C【考点】法拉第电磁感应定律．【分析】线圈匀速转动产生的是正弦交变电流，求出感应电动势的有效值；当线圈不动，磁场周期性变化时，线圈中产生交流电，根据电流热效应求出电动势的有效值，结合题意相同时间内线圈产生的热量相等，所以两种情况感应电动势相等，从而求出T【解答】解：设圆形金属线圈面积为S，当圆形线圈绕其一条直径匀速转动时，线圈中产生正弦交流电，感应电动势的最大值有效值图乙中感应电动势的大小不变，方向改变感应电动势的大小==根据楞次定律，0～，感应电流沿逆时针方向；～，感应电流沿顺时针方向；～，感应电流沿顺时针方向；～T，感应电流沿逆时针方向画出感应电动势随时间变化的图象根据电流的热效应，有解得：根据题意，金属线圈在两种情况下，相同时间内产生的热量相等，所以甲、乙两电路的有效值相等其中：ω=2πf=100π代入解得：，故C正确，ABD错误；故选：C2.探究做功与速度变化的关系实验中，某同学利用如图所示的装置，通过数根相同的橡皮条和打点计时器，来探究橡皮条做功与小车获得速度之间的关系，得到数据如下表所示，则下述说法中正确的是（

）A．利用改变橡皮条的根数来改变做功的大小，使做功数值倍数增加B．每次改变橡皮条的根数，必须将小车拉到相同位置由静止释放C．从表格A列和B列对比，可以判断橡皮筋做功与小车速度成正比例关系D．从表格A列和C列对比，可以判断橡皮筋做功与小车速度平方成正比例关系ABC橡皮条数速度速度的平方11.001.0021.411.9931.732.9942.004.00

参考答案：ABD3.（单选）一平行板电容器两极板间距为d、极板面积为S、电容为，其中是常量对此电容器充电后断开电源当增加两板间距时，电容器极板间（

）

A．电场强度不变，电势差变大

B电场强度不变，电势差不变

C．电场强度减小，电势差不变

D．电场强度减小，电势差减小参考答案：A4.（单选）如图所示，在粗糙水平面上有甲、乙两木块，与水平面间的动摩擦因数均为μ，质量分别为m1和m2，中间用一原长为L、劲度系数为k的轻质弹簧连接起来，开始时两木块均静止且弹簧无形变．现用一水平恒力F（F＞μ（m1+m2）g）向左推木块乙，直到两木块第一次达到加速度相同时，下列说法正确的是（）A．此时甲的速度可能等于乙的速度B．此时两木块之间的距离为L﹣C．此阶段水平力F做的功等于甲乙两物块动能增加量与弹性势能增加量的总和D．此阶段甲乙两物块各自所受摩擦力的冲量大小相等参考答案：【考点】：动量守恒定律；功能关系．【专题】：动量定理应用专题．【分析】：对系统根据牛顿第二定律求出加速度的大小，再隔离分析求出弹簧的弹力，从而根据胡克定律求出弹簧的形变量，从而得知两木块间的距离．分析系统能量的转化，根据能量守恒判断求解．根据冲量的定义判断甲乙两物块各自所受摩擦力的冲量大小关系．：解：A、现用一水平恒力F（F＞μ（m1+m2）g）向左推木块乙，直到两木块第一次达到加速度相同时，在此过程中，乙的加速度减小，甲的加速度增大，所以此时甲的速度小于乙的速度，故A错误；B、对系统运用牛顿第二定律得：a=，隔离对甲分析，有：T﹣μm1g=m1a，解得：T=．根据胡克定律得：x==则两铁块的距离为：s=L﹣x=L﹣，故B正确；C、根据能量守恒得此阶段水平力F做的功等于甲乙两物块动能增加量与弹性势能增加量和与水平面摩擦产生的热量的总和，故C错误；D、由于甲乙两物块各自所受摩擦力大小不一定相等，此阶段甲乙两物块各自所受摩擦力的冲量大小不一定相等，故D错误；故选：B．【点评】：解决本题的关键能够正确地受力分析，运用牛顿第二定律进行求解，注意整体法和隔离法的运用，掌握能量守恒的应用和冲量的定义．5.（多选）铁路转弯处的弯道半径r是由地形决定的，弯道处要求外轨比内轨高，其内、外轨高度差h的设计不仅与r有关，还与火车在弯道上的行驶速率v有关。下列说法正确的是A．速率v一定时，r越大，要求h越大 B．速率v一定时，r越小，要求h越大C．半径r一定时，v越小，要求h越大 D．半径r一定时，v越大，要求h越大参考答案：BD

解析：设内外轨的水平距离为d，根据火车转弯时，重力与支持力的合力提供向心力得：m如果r一定时，v越大则要求h越大，故C错误、D正确；如果v一定时，r越大则要求h越小，r越小则要求h越大，故B正确，A错误．故选：BD．二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.1某同学用如图所示的实验装置探究小车动能变化与合外力对它所做功的关系，图中A为小车，连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B的限位孔，它们均置于水平的一端带有定滑轮的足够长的木板上，C为弹簧测力计，不计绳与滑轮的摩擦．实验时，先接通电源再松开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点．(1)该同学在一条比较理想的纸带上，从点迹清楚的某点开始记为0点，顺次选取5个点，分别测量这5个点到0之间的距离x，计算出它们与0点之间的速度平方差Δv2＝v2－v02，然后在背景方格纸中建立Δv2—x坐标系，并根据上述数据进行如图所示的描点，若测出小车质量为0.2kg。(1)请你画出Δv2—x变化图象，(2)结合图象可求得小车所受合外力的大小为________N.(3)若该同学通过计算发现小车所受合外力小于测力计读数，明显超出实验误差的正常范围，你认为主要原因是：(

)

A.实验前未平衡摩擦力

B.实验前未平衡摩擦力过大C.实验时所挂的钩码质量太大

D.实验时所挂的钩码质量太小参考答案：(1)画图（2分）

(2)0.25（2分）

(3)

AC7.某同学用弹簧秤、木块和细线去粗略测定木块跟一个固定斜面之间的动摩擦因数μ．木块放在斜面上，不加拉力时将保持静止．实验的主要步骤是：（1）用弹簧秤测出

；（2）用弹簧秤平行斜面拉动木块，使木块沿斜面向上做匀速运动，记下弹簧秤的示数F1；（3）用弹簧秤平行斜面拉动木块，

，记下弹簧秤的示数F2．(4)推导出动摩擦因数μ=

.参考答案：8.一块手机电池的背面印有如图所示的一些符号，另外在手机使用说明书上还写有“通话时间3h，待机时间100h”，则该手机通话时消耗的功率约为

W，待机时消耗的功率为

W

参考答案：0.6W，1.8×102W

9.在2004年6月10日联合国大会第58次会议上，鼓掌通过一项决议。决议摘录如下：联合国大会，承认物理学为了解自然界提供了重要基础，注意到物理学及其应用是当今众多技术进步的基石，确信物理教育提供了建设人类发展所必需的科学基础设施的工具，意识到2005年是爱因斯坦科学发现一百周年，这些发现为现代物理学奠定了基础，．……；．……；．宣告2005年为

年．参考答案：国际物理（或世界物理）．

10.（4分）如图是一个单摆的共振曲线．此单摆的固有周期T是

S，若将此单摆的摆长增大，共振曲线的最大值将

（填“向左”或“向右”）移动．

参考答案：2.5（2分）；左（2分）11.某同学为了探究杆转动时的动能表达式，设计了如图所示的实验：质量为m的均匀长直杆一端固定在光滑转轴O处，杆由水平位置静止释放，用光电门测出另一端A经过某位置时的瞬时速度vA，并记下该位置与转轴O的高度差h。⑴设杆的宽度为L（L很小），A端通过光电门的时间为t，则A端通过光电门的瞬时速度vA的表达式为

▲

。组

次123456h/m0.050.100.150.200.250.30vA/（m·s-1）1.231.732.122.462.743.00vA-1/（s·m-1）0.810.580.470.410.360.33vA2/（m2·s-2）1.503.004.506.057.519.00

⑵调节h的大小并记录对应的速度vA，数据如上表。为了形象直观地反映vA和h的关系，请选择适当的纵坐标并画出图象。⑶当地重力加速度g取10m/s2，结合图象分析，杆转动时的动能Ek=

▲

（请用质量m、速度vA表示）。参考答案：⑴（3分）⑵如图（纵坐标1分，图象2分）⑶（2分）12.某同学在“探究弹力与弹簧伸长的关系”实验中，利用得到弹力F和弹簧总长度L的数据做出了F﹣L图象，如图所示，由此可求得：（1）弹簧不发生形变时的长度Lo=cm，（2）弹簧的劲度系数k=N/m．参考答案：（1）10

（2）200【考点】探究弹力和弹簧伸长的关系．【分析】该题考察了弹力与弹簧长度变化关系的分析．图线跟坐标轴交点，表示弹力为零时弹簧的长度，即为弹簧不发生形变时的长度．由画得的图线为直线可知弹簧的弹力大小与弹簧伸长量成正比．图线的斜率即为弹簧的劲度系数．【解答】解：（1）图线跟坐标轴交点，表示弹力为零时弹簧的长度，即为弹簧不发生形变时的长度．弹簧不发生形变时的长度Lo=10cm．（2）图线的物理意义是表明弹簧的弹力大小和弹簧伸长量大小成正比．由k=，可得k=200N/m．故答案为：（1）10

（2）20013.登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损坏视力。有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛的伤害的眼镜。他选用的薄膜材料的折射率为n=1.6，所要消除的紫外线的频率为7.5Hz。则该紫外线在薄膜材料中的波长为

▲

m；要减少紫外线进入人眼，该种眼镜上的镀膜的最少厚度为

▲

m.参考答案：2.5×10-7m(2分)

1.25×10-7m三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度的图象如图所示。下列表述正确的是

a的原长比b的长B．a的劲度系数比b的大C．a的劲度系数比b的小D．测得的弹力与弹簧的长度成正比参考答案：B15.在实验室测量两个直流电源的电动势和内电阻．电源甲的电动势大约为4.5V，内阻大约为1.5Ω；电源乙的电动势大约为1.5V，内阻大约为1Ω．由于实验室条件有限，除了导线、开关外，实验室还能提供如下器材：A．量程为3V的电压表VB．量程为0.6A的电流表A1C．量程为3A的电流表A2D．阻值为4.0Ω的定值电阻R1E．阻值为100Ω的定值电阻R2F．最大阻值为10Ω的滑动变阻器R3G．最大阻值为100Ω的滑动变阻器R4（1）选择电压表、电流表、定值电阻、滑动变阻器等器材，采用图1所示电路测量电源甲的电动势和内电阻．①定值电阻应该选择D（填D或者E）；电流表应该选择B（填B或者C）；滑动变阻器应该选择F（填F或者G）．②分别以电流表的示数I和电压表的示数U为横坐标和纵坐标，计算机拟合得到如图2所示U﹣I图象，U和I的单位分别为V和A，拟合公式为U=﹣5.6I+4.4．则电源甲的电动势E=4.4V；内阻r=1.3Ω（保留两位有效数字）．③在测量电源甲的电动势和内电阻的实验中，产生系统误差的主要原因是CA．电压表的分流作用B．电压表的分压作用C．电流表的分压作用D．电流表的分流作用E．定值电阻的分压作用（2）为了简便快捷地测量电源乙的电动势和内电阻，选择电压表、定值电阻等器材，采用图3所示电路．①定值电阻应该选择D（填D或者E）．②实验中，首先将K1闭合，K2断开，电压表示数为1.48V．然后将K1、K2均闭合，电压表示数为1.23V．则电源乙电动势E=1.48V；内阻r=0.81Ω（小数点后保留两位小数）．参考答案：解：（1）①测电动势是1.5V，内阻为1Ω的电源电动势与内阻实验时，短路电流为1.5A，如果用量程为3A电流表，则读数误差太大，因此电流表应选B；电流表选B，测电动势为4.5V电源电动势与内阻实验时，电路最小电阻为R===7.5Ω，考虑电源内阻、滑动变阻器电阻，因此定值电阻应选D；为方便实验操作，滑动变阻器应选F．②由表达式U=﹣5.6I+4.4可知，电源电动势为：E=4.4V，内阻为：r=≈1.3Ω；③由电路图可知，电流表的分压会造成实验误差，故选C．（2）①用图3所示电路测电动势与内阻，定值电阻适当小一点，实验误差小，因此定值电阻应该选择D．②由电路图可知，K1闭合，K2断开，电压表示数为电源电动势，电压表示数为1.48V，则电源乙电动势为：E=1.48V；K1、K2均闭合，电压表示数为1.23V，电压表测路端电压，此时电路电流为：I===0.3075A，电源内阻为：r==≈0.81Ω；故答案为：（1）①D、B、F；②4.4；1.3；（2）①D；②1.48；0.81．四、计算题：本题共3小题，共计47分16.如图所示为建筑工地上常用的一种“深穴打夯机”，电动机带动两个滚轮匀速转动将夯杆从深坑中提上来，当夯杆底端刚到达坑口时，两个滚轮彼此分开，将夯杆释放，夯杆在自身重力作用下，落回深坑，夯实坑底，然后两个滚轮再次压紧，夯杆被提上来，如此周而复始（夯杆被滚轮提升过程中，经历匀加速和匀速运动过程）。已知两个滚轮边缘的线速度恒为v=4m/s，滚轮对夯杆的正压力N=2×104N，滚轮与夯杆间的动摩擦因数μ=0.3，夯杆质量为m=1×103kg，坑深h=6.4m，假定在打夯的过程中坑的深度变化不大，取g=10m/s2，求：（1）夯杆被滚轮压紧，加速上升至与滚轮速度相同时的高度；（2）每个打夯周期中，滚轮将夯杆提起的过程中，电动机对夯杆所做的功；（3）每个打夯周期中滚轮与夯杆间因摩擦产生的热量。参考答案：（1）夯杆加速上升阶段的加速度：，……上升的高度h1=，…………2⑵夯杆先加速上升，当速度等于滚轮的线速度时匀速上升全过程电动机对夯杆做的功为W，由动能定理可得…………2

…………1⑶摩擦产生的热量

Q=2μFN△s…………2分夯杆加速上升的时间

高度为滚轮边缘转过的距离是s=vt1=8m…………1相对夯杆的位移是

△s=8m-4m=4m

…………1∴Q=4.8×104J…………117.如图，两根足够长平行光滑的金属导轨相距为l，导轨与水平面夹角为θ,并处于磁感应强度为B2、方向垂直导轨平面向下的匀强磁场中。两金属导轨的上端与阻值为R的灯泡连接，并连接水平放置、长和宽都为d的平行金属板，板内存在垂直纸面向里的磁感应强度为B1的匀强磁场。长为l的金属棒ab垂直于金属导轨，且始终与导轨接触良好。当金属棒固定不动时，质量为m、电荷量为q的粒子流沿中线射入金属板内，恰好在金属板的左下边沿穿出。粒子重力不计，重力加速度为g，导轨和金属棒的电阻不计。(1)粒子流带何种电荷，速度多大？(2)现将金属棒由静止释放，待棒沿导轨匀速下滑后，粒子流水平通过，求金属棒质量M。参考答案：解:(1)由左手定则，可判定粒子流带正电。

…………………粒子流在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律，

………………（3分）得：

………………（1分）粒子流恰好在金属板的边沿穿出，由几何关系得

……………………（1分）

解得

…………（1分）故

……………（1分）(2)对匀速通过金属板的粒子流，其所受的电场力等于洛伦兹力，有：

………………（2分）金属板的电压，

…………