2022-2023学年河南省濮阳市颜村铺乡第一中学高三物理期末试卷含解析

2022-2023学年河南省濮阳市颜村铺乡第一中学高三物理期末试卷含解析一、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.(单选题)下列关于超重、失重现象的描述中，正确的是（

）A．电梯正在加速上升，人在电梯中处于失重状态B．列车在水平轨道上加速行驶，车上的人处于超重状态C．在国际空间站内的宇航员重力完全消失D．荡秋千时当秋千摆到最低位置时，人处于超重状态参考答案：D2.下列说法中不正确的是A．根据速度定义式，当Δt非常非常小时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义应用了极限思想方法B．在探究加速度、力和质量三者之间关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，该实验应用了控制变量法C．在推导匀变速直线运动的位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法D．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫假设法参考答案：D3.一轻杆BO，其O端用光滑铰链固定在竖直轻杆AO上，B端挂重物，且系一细绳，细绳跨过杆顶A处的光滑小滑轮，用力F拉住，如图所示。现将细绳缓慢向左拉，使杆BO与AO的夹角逐渐减小，则在此过程中，拉力F及杆BO所受压力FN的大小变化情况是（

）A．FN先减小，后增大

B．FN始终不变

C．F先减小，后增大

D．F始终不变参考答案：B当细绳缓慢拉动时，整个装置处于动态平衡状态，设物体的重力为G．以B点为研究对象，分析受力情况，作出力图，如图．作出力FN与F的合力F2，根据平衡条件得知，F2=F1=G．由△F2FNB∽△ABO得得到,式中，BO、AO、G不变，则FN保持不变．OA、OB的夹角减小，由力的合成和分解知识可知F逐渐减小。只有A正确。4.（单选）用三根轻绳将重量为G的物块悬挂在空中，如图所示，已知ac和bc与竖直方向的夹角分别为30°和60°，则ac绳和bc绳中的拉力分别为（

）A．，

B．，C．，

D．，参考答案：B5.（单选题）如图所示，木块A、B并排且固定在水平桌面上，A的长度是L，B的长度是2L，一颗子弹沿水平方向以速度v1射入A，以速度v2穿出B，子弹可视为质点，其运动视为匀变速直线运动，则子弹穿出A时的速度为(

)A．

B．

C．

D．参考答案：C二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.（单选）一列简谐横波某时刻波形如图所示，此时质点P的速度方向沿y轴正方向，则

A．这列波沿x轴负方向传播B．质点a此时动能最大，加速度最小C．再经过一个周期，质点P运动到x=6m处D．当质点P运动到最低点时，质点b恰好运动到平衡位置参考答案：B7.一飞船在某星球表面附近，受星球引力作用而绕其做匀速圆周运动的速率为，飞船在离该星球表面高度为h处，受星球引力作用而绕其做匀速圆周运动的速率为，已知引力常量为G，则该星球的质量表达式为

。参考答案：8.如图所示，在与匀强磁场垂直的平面内放置一个折成锐角的导线框，。在它上面搁置另一根与垂直的直导线，紧贴、，并以平行于的速度从顶角开始向右匀速滑动。设线框和直导线单位长度的电阻为，磁感强度为，则回路中的感应电流的方向为_________（填“顺时针”或“逆时针”），感应电流的大小为________________________。参考答案：逆时针（1分）；（3分）9.(8分）（1）如图在倾角为θ的斜面顶端A处以速度V0水平抛出一小球，落在斜面上的某一点B处，设空气阻力不计，求（1）小球从A运动到B处所需的时间_________；（2）从抛出开始计时到小球离斜面的距离最大经过的时间是_________？参考答案：10.如图所示，质量均为m的a、b两木块叠放在水平面上，a受到斜向上与水平面成θ角的力F作用，b受到斜向下与水平面成θ角的力F作用，两力在同一竖直平面内，此时两木块保持静止，则水平面对b的支持力可能

2mg（填“大于”“小于”或“等于”）

参考答案：等于11.某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙．当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态．若你是小组中的一位成员，要完成该项实验，则：（1）你认为还需要的实验器材有

（2）实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是

，实验时为保证细线拉力为木块的合外力首先要做的步骤

（3）在（2）的基础上，某同学用天平称量滑块的质量M.往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m.让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2（v1＜v2）。则本实验最终要验证的数学表达式为

（用题中的字母表示实验中测量得到的物理量）.参考答案：（1）天平，刻度尺（2分）（2）沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量（2分），平衡摩擦力（2分）（3）（3分）（1）实验要验证动能增加量和总功是否相等，故需要求出总功和动能，故还要天平和刻度尺；故答案为：刻度尺、天平；

（2）沙和沙桶加速下滑，处于失重状态，其对细线的拉力小于重力，设拉力为T，根据牛顿第二定律，有

对沙和沙桶，有mg-T=ma

对小车，有T=Ma

解得故当M＞＞m时，有T≈mg

小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力，故可以将长木板的一端垫高；

故答案为：沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量，平衡摩擦力；

（3）总功为：mgL，动能增加量为：故答案为：mgL=12.如图所示为某运动员在平静的湖面训练滑板运动的示意图，在进行滑板运动时，水对滑板的作用力垂直于板面，大小为kv2，其中v为滑板的速率。某次运动中，在水平牵引力F作用下，当滑板和水面的夹角θ=37°时，滑板做匀速直线运动，相应的k=50kg/m，人和滑板的总质量为100kg，水平牵引力的大小为

牛，水平牵引力的功率为

瓦。参考答案：

答案：750N、

3750W13.某研究性学习小组为“探究加速度与力、质量的关系”独力设计了如图甲所示的实验装置。已知小车质量为m1，砝码和盘的质量为m2，交流电的频率为50Hz，除了装置图中所给的器材外，另外备有复写纸、电键及导线若干。（1）除了上面涉及的实验器材外，本次实验还缺少的器材有

。（2）保持m1不变，改变m2的大小，小明同学根据实验数据作出了加速度a随拉力F的变化图象如图乙所示，该图线不通过坐标原点，最可能的原因是：

。（3）如图丙所示为某次实验得到的一条纸带，相邻计数点间还有四个点没有画出。AB、CD计数点之间的距离已测出，由于疏漏B、C两计数点之间的距离忘记了标注，根据纸带上现有的数据情况，可计算出小车运动的加速度为

m/s2（结果保留两位有效数字）（4）在探究加速度与力的关系实验中，要尽可能保证a-F图象是一条直线，需要控制的条件是_________________________________________。参考答案：（1）交流电源（或答学生电源）和刻度尺（2分）（2）没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够（2分）（3）0.52（3分）（4）小车质量m1远大于砝码和盘的质量m2（或答m1>>m2）解析：（1）打点计时器需要交流电源，所以需要交流电源，纸带上计数点间距离需要测量，还缺少刻度尺。（2）由图象可知，当施加一定外力时，小车的加速度还为零，则外力与小车受到的摩擦力平衡。（3）根据匀变速运动的规律可得，x3-x1=2aT2，解得，a=0.52m/s2。（4）小车质量m1远大于砝码和盘的质量m2时，绳中拉力近似等于小车所受合外力（或答m1>>m2）三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.（选修3-3）（6分）如图所示，用面积为S的活塞在汽缸内封闭着一定质量的空气，活塞质量为m，在活塞上加一恒定压力F，使活塞下降的最大高度为?h，已知此过程中气体放出的热量为Q，外界大气压强为p0，问此过程中被封闭气体的内能变化了多少？

参考答案：解析：由热力学第一定律△U=W+Q得

△U=（F+mg+P0S）△h－Q

（6分）15.（选修模块3－4）如图所示是一种折射率n=1.5的棱镜用于某种光学仪器中。现有一束光线沿MN的方向射到棱镜的AB界面上，入射角的大小。求光在棱镜中传播的速率及此束光线射出棱镜后的方向（不考虑返回到AB面上的光线）。

参考答案：解析：由得（1分）

由得，（1分）

由＜，可知C＜45°（1分）

而光线在BC面的入射角＞C，故光线在BC面上发生全反射后，垂直AC面射出棱镜。（2分）

四、计算题：本题共3小题，共计47分16.如图所示，ab、ef是固定在绝缘水平桌面上的平行光滑金属导轨，导轨足够长，导轨间距为d．在导轨ab、ef间放置一个阻值为R的金属导体棒PQ．其质量为m，长度恰好为d．另一质量为3m、长为d的金属棒MN也恰好能和导轨良好接触，起初金属棒MN静止于PQ棒右侧某位置，盛个装置处于方向垂直桌面向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场中．现有一质量为m、带电荷量为q的光滑绝缘小球在桌而上从O点（O为导轨上的一点）以与可成60°角的方向斜向右方进人磁场，随后小球垂直地打在金属棒MN的中点，小球与金属棒MN的碰撞过程中无机械能损失，不计导轨间电场的影响，不计导轨和金属棒MN的电阻，两杆运动过程中不相碰，求：（1）小球在O点射人磁场时的初速度v0（2）金属棒PQ上产生的热量E和通过的电荷量Q（3）在整个过程中金属棒MN比金属棒PQ多滑动的距离（4）请通过计算说明小球不会与MN棒发生第二次碰撞；参考答案：（1）（2）（3）（4）小球不会与MN杆发生第二次碰撞。【分析】光滑绝缘小球在水平桌面上做匀速圆周运动，由几何关系可求半径，牛顿第二定律求出小球在O点射人磁场时的初速度；小球与MN杆发生弹性碰撞，根据动量守恒和机械能守恒求出碰后小球速度和MN杆速度，此后杆MN与杆PN组成的系统动量守恒，根据能量守恒定律求解PQ上产生的热量，对杆PQ应用动量定理求得金属棒PQ通过的电荷量；根据电荷量公式求解在整个过程中金属棒MN比金属棒PQ多滑动的距离；球与MN碰后，球碰后做圆周运动，这段时间内杆MN减速运动，与PQ同速后做运匀速动，由此判断小球不会与MN杆发生第二次碰撞；【详解】（1）如图所示，可得：光滑绝缘小球在水平桌面上做匀速圆周运动的半径设为r，由图可知：

得：由牛顿第二定律可得：得：（2）由题可知小球与MN杆发生弹性碰撞，设碰后小球速度为，MN杆速度为，可得：联立可得：此后杆MN与杆PN组成的系统动量守恒，共速度时速度设为，则有：

可得：

由能量守恒定律可知PQ上产生的热量：对杆PQ应用动量定理可得：即：得：（3）由得杆MN比杆PQ多滑动的距离：（4）由（2）可知球与MN碰后，小球的速度为：，杆MN的速度为：小球碰后做圆周运动的半径：运动半个周期的时间为：这段时间内杆MN减速到与PQ同速，最小速度为，则其位移：

此后杆MN一直向左运动，故小球不会与MN杆发生第二次碰撞。17.如图所示，条形区域Ⅰ和Ⅱ内分别存在方向垂直于纸面向外和向里的匀强磁场，磁感应强度B的大小均为0.3T，AA′、BB′、CC′、DD′为磁场边界，它们相互平行，条形区域的长度足够长，磁场宽度及BB′、CC′之间的距离均为d=1m。带正电的某种粒子从AA′上的O点以沿与AA′成60°角的大小不同的速度射入磁场，当粒子的速度小于某一值v0时，粒子在区域Ⅰ内的运动时间总为t0=4×10-6s；当粒子速度为v1时，刚好垂直边界BB′射出区域Ⅰ。取π≈3，不计粒子所受重力。求：（1）粒子的比荷；

（2）速度v0和v1的大小；（3）速度为v1的粒子从O运动到DD′所用的时间。参考答案：18.（16分）如图所示，空间存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度T。一质量kg，总电阻，边长m的正方形均匀导体框平放在粗糙的水平地面上，在一与导体框平面始终垂直的外力作用下做如下运动：首先外力作用在边上，线框绕边顺时针转动，然后外力作用到边上，线框绕边顺时针转动……如此不断重复，线框在地面上向右翻转，线框转动时的角速度rad/s保持恒定。（1）线框绕边转动，求当边转到竖直位置时AB边上所加水平外力的大小；（2）求从线框绕边开始转动到边竖直的这四分之一圈内线框上产生的电热；（3）从运动开始作为计时起点，求出在第