2023年上海市建平实验中学物理高三上期末统考试题含解析

2023年上海市建平实验中学物理高三上期末统考试题考生请注意：1．答题前请将考场、试室号、座位号、考生号、姓名写在试卷密封线内，不得在试卷上作任何标记。2．第一部分选择题每小题选出答案后，需将答案写在试卷指定的括号内，第二部分非选择题答案写在试卷题目指定的位置上。3．考生必须保证答题卡的整洁。考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1、空间存在如图所示的静电场，图中实线a、b、c、d、e为静电场中的等势线，虚线为等势线的水平对称轴。一个带负电的粒子从P点以垂直于虚线向上的初速度v0射入电场，开始一小段时间内的运动轨迹已在图中画出，粒子仅受电场力作用，则下列说法中正确的是（）A．等势线a的电势最高B．带电粒子从P点射出后经过等势线b时，粒子的速率可能等于v0C．若让粒子从P点由静止释放，在图示空间内，粒子将在虚线上做往复运动D．若让粒子从P点由静止释放，在图示空间内，粒子的加速度先增大后减小2、下列关于天然放射现象的叙述中正确的是（）A．人类揭开原子核的秘密，是从发现质子开始的B．衰变的实质是原子核内一个质子转化成一个中子和一个电子C．一种放射性元素，当对它施加压力、提高温度时，其半衰期不变D．α、β、γ三种射线中，α射线穿透能力最强，γ射线电离作用最强3、如图所示，两根通电长直导线在同一水平面内，且垂直纸面固定放置，通电电流相等且均垂直纸面向外，在两根导线正中间竖直放有一可自由移动的通电导线，通电导线的电流方向竖直向上，则通电导线在安培力作用下运动的情况是（）A．静止不动B．沿纸面顺时针转动C．端转向纸外，端转向纸内D．端转向纸内，端转向纸外4、如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为2:3，两端共接有六只相同的小灯泡L1、L2、L3、L4、L5和L6（电阻恒定不变），变压器的原线圈接有输出电压U恒定的交流电源，六只小灯泡均发光．下列说法正确的是（）A．L1、L2、L3三只灯泡亮度一定相同B．小灯泡L2一定比L4亮C．交流电源输出电压U是小灯泡L4两端电压的4.5倍D．L1消耗的功率是L2消耗灯泡的2.25倍5、若在某行星和地球上相对于各自的水平地面附近相同的高度处、以相同的速率平抛一物体，它们在水平方向运动的距离之比为2∶3，已知该行星质量约为地球的36倍，地球的半径为R。由此可知，该行星的半径约为（）A．3R B．4R C．5R D．6R6、下列说法正确的是（）A．布朗运动虽不是分子运动，但它证明了组成固体颗粒的分子在做无规则运动B．液体表面层内分子间距离大于液体内部分子间的距离，表现为引力C．扩散现象可以在液体、气体中进行，不能在固体中发生D．随着分子间距增大，分子间引力和斥力均减小，分子势能一定减小二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7、甲、乙两车在同一平直道路上同向运动其图像如图所示，图中和的面积分别为和，初始时，甲车在乙车前方处，则（）A．若，两车不会相遇 B．若，两车相遇2次C．若，两车相遇1次 D．若，两车相遇1次8、下列说法中正确的是A．物体做受迫振动，驱动力频率越高，物体振幅越大B．机械波从一种介质进入另一种介质传播时，其频率保持不变C．质点做简谐运动，在半个周期的时间内，合外力对其做功一定为零D．用单摆测重力加速度的实验时，在几个体积相同的小球中，应选择质量大的小球E.交通警察向远离警车的车辆发送频率为的超声波，测得返回警车的超声波频率为，则9、如图所示，左端接有阻值为R的足够长的平行光滑导轨CE、DF的间距为L，导轨固定在水平面上，且处在磁感应强度为B、竖直向下的匀强磁场中，一质量为m、电阻为r的金属棒ab垂直导轨放置在导轨上静止，导轨的电阻不计。某时刻给金属棒ab一个水平向右的瞬时冲量I，导体棒将向右运动，最后停下来，则此过程（）A．金属棒做匀减速直线运动直至停止运动B．电阻R上产生的焦耳热为C．通过导体棒ab横截面的电荷量为D．导体棒ab运动的位移为10、如图所示，点为一粒子源，可以产生某种质量为电荷量为的带正电粒子，粒子从静止开始经两板间的加速电场加速后从点沿纸面以与成角的方向射入正方形匀强磁场区域内，磁场的磁感应强度为，方向垂直于纸面向里，正方形边长为，点是边的中点，不计粒子的重力以及粒子间的相互作用，则下列说法正确的是（）A．若加速电压为时，粒子全部从边离开磁场B．若加速电压为时，粒子全部从边离开磁场C．若加速电压为时，粒子全部从边离开磁场D．若加速电压由变为时，粒子在磁场中运动时间变长三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。11．（6分）图甲为“验证动量守恒定律”的实验装置，轨道由斜槽和水平槽组成，A、B两小球大小相同，质量mA=20.0g、mB=10.0g。实验步骤如下：a.固定轨道，使水平槽末端的切线水平，将记录纸铺在水平地面上，并记下水平槽末端重垂线所指的位置O；b.让A球从斜槽C处由静止释放，落到记录纸上留下痕迹，重复操作多次；c.把B球放在水平槽末端，A球仍从C处静止释放后与B球正碰，A、B分别落到记录纸上，留下各自的痕迹，重复操作多次；d.确定三个落点各自的平均位置P、M、N，用刻度尺测出它们到O点的距离分别为xOP、xOM、xON；（1）确定P、M、N三点时，可用圆规画一个尽可能小的圆，把所有有效落点圈在里面，圆心即为落点的平均位置，这样做可以减小_______（填“系统”或“偶然”）误差；（2）如图乙，xOM、xOP读数分别为10.20cm、30.65cm，xON读数为________cm；（3）数据处理时，小球离开水平槽末端的速度大小可用水平射程x表示，由小球质量及(2)中数据可算出碰前系统总的mx值是________kg∙m（保留3位有效数字），把该值与系统碰撞后的值进行比较，就可验证动量是否守恒。12．（12分）用如图甲所示装置来探究功和物体速度变化的关系，木板上固定两个完全相同的遮光条，用不可伸长的细线将木板通过两个滑轮与弹簧测力计相连，木板放在安装有定滑轮和光电门的轨道上，轨道固定在水平桌面上，动滑轮上可挂钩码，滑轮质量、摩擦均不计。（1）实验中轨道应倾斜一定角度，这样做的目的是__________；（2）用游标卡尺测量遮光条的宽度，如图乙所示，则遮光条的宽度______；（3）主要实验步骤如下：①测量木板（含遮光条）的质量，测量两遮光条间的距离，按图甲正确连接器材。②将木板左端与轨道左端对齐。由静止释放木板，木板在细线拉动下运动，记录弹簧测力计示数及遮光条先后经过光电门所用的时间，则可以测出遮光条通过光电门时的速度大小和合外力对木板做的功；③加挂钩码，重复②的操作，建立木板速度和细线拉力对木板做的功的相关图像，分析得出实验结论。（4）根据实验中可能遇到的困难，回答下列问题：①由静止释放木板的瞬间，弹簧测力计的示数会_______（填“变大”“变小”或“不变”）；②如果将钩码的个数成倍增加，细线拉力对木板做的功将_______（填“会”或“不会”）成倍增加；③利用图像法处理实验结果时，应该建立_______（填“”“”或“”）图像，如果得到的图像是线性变化的，则说明实验探究成功，此时图像的斜率的表达式为________（用已知物理量的符号表示）。四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。13．（10分）如图所示，在xoy平面内，有一线状电子源沿x正方向发射速度均为v的电子，形成宽为2R、在y轴方向均匀分布且关于x轴对称的电子流.电子流沿+x方向射入一个半径为R、中心位于原点O的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直xoy平面向里.在磁场区域的正下方d处，有一长为2d的金属板MN关于y轴对称放置，用于接收电子，电子质量为m，电量为e，不计电子重力及它们间的相互作用.(1)若正对0点射入的电子恰好从P点射出磁场，求磁感应强度大小B；(2)在第(1)问的情况下，求电子从进入磁场到打在MN板上的时间t：(3)若所有电子都能从P点射出磁场，MN板能接收到的电子数占发射电子总数的比例是多大?14．（16分）某学习小组设计了图甲所示的“粒子回旋变速装置”。两块相距为d的平行金属极板M、N，板M位于x轴上，板N在它的正下方。两板间加上图乙所示的交变电压，其电压值为，周期，板M上方和板N下方有磁感应强度大小均为B、方向相反的匀强磁场。粒子探测器位于y轴处，仅能探测到垂直于y轴射入的带电粒子。有一沿轴可移动的粒子发射器，可垂直于x轴向上射出质量为m、电荷量为的粒子，且粒子动能可调节时刻，发射器在（x，0）位置发射一带电粒子。忽略粒子的重力和其他阻力，粒子在电场中运动的时间不计。(1)若粒子只经磁场偏转并在处被探测到，求发射器的位置和粒子的初动能；(2)若粒子两次进出电场区域后被探测到，且有。求粒子发射器的位置坐标x与被探测到的位置坐标y之间的关系。15．（12分）如图所示，半径为a的圆内有一固定的边长为1.5a的等边三角形框架ABC，框架中心与圆心重合，S为位于BC边中点处的狭缝．三角形框架内有一水平放置带电的平行金属板，框架与圆之间存在磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场．一束质量为m、电量为q，不计重力的带正电的粒子，从P点由静止经两板间电场加速后通过狭缝S，垂直BC边向下进入磁场并发生偏转．忽略粒子与框架碰撞时能量与电量损失．求：(1)要使粒子进入磁场后第一次打在SB的中点，则加速电场的电压为多大？(2)要使粒子最终仍能回到狭缝S，则加速电场电压满足什么条件？(3)回到狭缝S的粒子在磁场中运动的最短时间是多少？

参考答案一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1、D【解析】

A．由图可知，负电荷弯曲的方向向右，则受到的电场力得方向向右，由于负电荷受到的电场力得方向与电场强度的方向相反，所以电场强度的方向向左，等势线a电势最低。故A错误；B．带电粒子从P点射出后经过等势线b时，电场力做正功，则粒子的动能增加，则其速率大于v0，选项B错误；C．让粒子在P点由静止释放，粒子受到的电场力得方向始终向右，所以将一直向右做加速运动。故C错误；D．电场线的疏密代表电场的强弱，让粒子在P点由静止释放，粒子将沿虚线向右做加速运动，因电场线先密后疏，可知电场力先增后减，即加速度先增大后减小。故D正确。故选D。2、C【解析】

A．天然放射现象是原子核内部变化产生的，人类认识原子核的复杂结构并进行研究是从贝克勒尔发现天然放射现象开始的，故A错误；B．衰变的实质方程为，是原子核内一个中子转化成一个质子和一个电子，故B错误；C．原子核的半衰期是由自身的结构决定的，与物理条件(温度、压强)和化学状态(单质、化合物)均无关，则对原子核施加压力、提高温度时，其半衰期不变，故C正确；D．α、β、γ三种射线中，γ射线穿透能力最强(主要看射线具有的能量)，α射线电离作用最强(从射线自身的带电情况衡量)，故D错误。故选C。3、C【解析】

由右手定则可判断通电直导线在导线处产生的磁场方向如图所示：由左手定则可判断，端转向纸外，端转向纸内，故C符合题意，ABD不符合题意。4、C【解析】

设小灯泡L4两端电压为，则有副线圈的输出电压为，根据电压与匝数成正比，原线圈的输入电压为，L2、L3两只灯泡串联后的总电压为；设通过小灯泡L4电流为，根据电流与匝数成反比，则有原线圈电流为，根据欧姆定律可得通过L2、L3两只灯泡的电流为，根据并联分流可得通过L1灯泡的电流为，小灯泡L1两端电压为，根据串联分压可知交流电源输出电压，根据电功率公式可知，故C正确，A、B、D错误；5、B【解析】

平抛运动在水平方向上为匀速直线运动，x=vot在竖直方向上做自由落体运动，即所以两种情况下，抛出的速率相同，高度相同，所以根据公式可得故解得R行=4R故选B。6、B【解析】

A．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的运动，是液体分子无规则热运动的反映，不是组成固体颗粒的分子在做无规则运动，故A错误；B．液体表面层，分子较为稀疏，分子间距离大于平衡时的距离，因此分子间作用力表现为引力，液体表面有收缩趋势，故B正确；C．扩散现象可以在液体、气体中进行，也能在固体中发生，故C错误；D．分子间距离为平衡时的距离，分子间作用力为零，当分子间距离大于时，分子间作用力表现为引力，此时随着分子间距的增大分子间作用力做负功，分子势能增大，所以当分子间距增大时，分子势能不一定减小，故D错误；故选B。二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7、ABC【解析】

读取图像信息，运动情景图如图所示图像与轴所围面积为位移，至点时，乙车位移为乙甲车位移为甲初始时，甲车在乙车前方处若甲、乙两车速度相同为时，有乙车还没有追上甲车，此后甲车比乙车快，不可能追上；若甲、乙两车速度相同为时，有即则此前乙车已追上甲车1次，此时乙车在甲车前面，之后乙车速度小于甲车，乙车还会被甲车反追及1次。则全程相遇2次；若甲、乙两车速度相同为时，有即则此前乙车始终在甲车后面，此时乙车刚好追及甲车（临界点），之后乙车速度小于甲车，不再相遇。则全程仅相遇1次；故A、B、C正确，D错误；故选ABC。8、BCD【解析】

A．物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率，当系统的固有频率等于驱动力的频率时，振幅达最大，这种现象称为共振。故A错误；B．机械波从一种介质进入另一种介质传播时，其频率保持不变，故B正确；C．振子做简谐运动，在半个周期时间内，振子的速率不变，根据动能定理得知合外力做的功一定为0，故C正确；D．为了减小阻力的影响，用单摆测重力加速度的实验时，在几个体积相同的小球中，应选择质量大的小球，故D正确；E．交通警察向远离警车的车辆发送频率为的超声波，测得返回警车的超声波频率为，因为相互远离，根据开普勒效应可知，故E错误。故选BCD。9、CD【解析】

A．导体棒获得向右的瞬时初速度后切割磁感线，回路中出现感应电流，导体棒ab受到向左的安培力向右减速运动，由可知导体棒速度减小，加速度减小，所以导体棒做的是加速度越来越小的减速运动，A项错误；B．导体棒减少的动能根据能量守恒定理可得又根据串并联电路知识可得故B项错误;C．根据动量定理可得，，可得C项正确；D．由于将代入等式，可得导体棒移动的位移D项正确。故选CD。10、AC【解析】

A．当粒子的轨迹与边相切时，如图①轨迹所示，设此时粒子轨道半径为，由几何关系得得在磁场中做匀速圆周运动时洛伦兹力提供向心力粒子在电场中加速过程根据动能定理以上各式联立解得粒子轨迹与边相切时加速电压为当粒子的轨迹与边相切时，如图②轨迹所示，由几何关系可得此时的半径为同理求得此时的加速电压为当粒子的轨迹与边相切时，如图③轨迹所示，由几何关系可得此时的半径为同理求得此时的加速电压为当加速电压为大于临界电压时，则粒子全部从边离开磁场，故A正确；B．当加速电压为时粒子从边离开磁场，故B错误；C．当加速电压为时所以粒子从边离开磁场，故C正确；D．加速电压为和时均小于临界电压，则粒子从边离开磁场，轨迹如图④所示，根据对称性得轨迹的圆心角为，运动时间都为故D错误。故选AC。三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。11、偶然40.80（40.78～40.2）6.13×10-3【解析】

（1）[1]确定P、M、N三点时，可用圆规画一个尽可能小的圆，把所有有效落点圈在里面，圆心即为落点的平均位置，这样做可以减小偶然误差；（2）[2]由图可知，xON读数为40.80cm；（3）[3]碰前系统总的mx值是0.02kg×0.3065m=6.13×10-3kg∙m12、平衡摩擦力0.560变小不会【解析】

（1）[1]实验中轨道应倾斜一定角度，是利用木板的重力沿轨道向下的分力来平衡摩擦力；（2）[2]根据游标卡尺的读数方法可得遮光条的宽度为（4）[3]释放木板前，设弹簧测力计的示数为，根据受力平衡有释放的瞬间，对木板有对钩码有则有故有弹簧测力计的示数会变小[4]由可知，当钩码的个数成倍增加，即加倍时，不是成倍增加的，而每次位移相等，故细线拉力做的功不会成倍增加；[5][6]以木板为研究对象，根据动能定理有故应该建立图像，图像对应的函数关系为故四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。13、(1)(2)(3)【解析】

（1）可求得电子旋转的轨道半径是，根据公式解得（2）电子在磁场中运动时间为电子出磁场后的运动时间为总时间为（3）所有电子在磁场中运动的半径相等，因为所有电子都能从点射出磁场，所以所有电子在磁场中运动的半径均为。板能接收到的电子从点射出时，速度偏转角为