云南省昆明市安宁禄裱中学2022-2023学年高三物理下学期期末试题含解析

云南省昆明市安宁禄裱中学2022-2023学年高三物理下学期期末试题含解析一、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.（单选）下列各选项中，不属于狭义相对论内容的是（）A．光子的能量与光的频率成正比B．物体的质量随着其运动速度的增大而增大C．在不同的惯性参考系中，时间间隔具有相对性D．在不同的惯性参考系中，长度具有相对性参考答案：解：A选项是爱因斯坦的光子说，与相对论无关．BCD选项是狭义相对论的质量、时间、长度效应中所描述的对象．该题选不属于狭义相对论内容的，故选：A．2.（多选）如图所示，在一根一端封闭、内壁光滑的直管MN内有一个带正电的小球，空间中充满竖直向下的匀强磁场。开始时，直管水平放置，且小球位于管的封闭端M处。现使直管沿水平方向向右匀速运动，经一段时间后小球到达管的开口端N处。在小球从M到N的过程中A．磁场对小球不做功B．直管对小球做正功C．小球所受磁场力的方向不变D．小球的运动轨迹是一直线参考答案：AB由于磁场对小球的洛伦磁力始终与小球的合运动的方向垂直，故磁场对小球不做功，直管对小球做正功，A、B正确；由于小球在垂直于直管方向做匀速直线运动，在平行于直管方向做匀变速运动，故小球的运动轨迹是曲线，且小球所受到的磁场力方向时刻在改变，C、D错误。3.如图所示，两平行光滑金属导轨MN、PQ间距为L，与电动势为、内阻不计的电源相连。质量为、电阻为的金属棒垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面的倾角为，回路其余电阻不计。为使棒静止，需在空间施加一匀强磁场，其磁感强度的最小值及方向分别为

A．，水平向右 B．，垂直于回路平面向上 C．，竖直向下 D．，垂直于回路平面向下参考答案：D对导体棒受力分析，受重力、支持力和安培力，如图

从图象可以看出，当安培力沿斜面向上时，安培力最小，此时磁场方向垂直于回路平面向下；故安培力的最小值为：FA=mgsinθ，故磁感应强度的最小值为B=,根据欧姆定律，有E=IR,故B=,故选D．4.如图(甲)所示,两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计.有质量、长度均相同的导体棒c、d,置于边界水平的匀强磁场上方同一高度h处.磁场宽为3h,方向与导轨平面垂直.先由静止释放c,c刚进入磁场即做匀速运动,此时再由静止释放d,两导体棒与导轨始终保持良好接触,用ac表示c的加速度,Ekd表示d的动能,xc、xd分别表示c、d相对释放点的位移.图(乙)中正确的是()三、非选择题：本大题共4小题，共52分。按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。参考答案：BD

解析:c棒在未进入磁场前做自由落体运动,加速度为重力加速度;c棒进入磁场后,d棒开始做自由落体运动,在d棒进入磁场前的这段时间内,c棒运动了2h,此过程c棒做匀速运动,加速度为零;d棒进入磁场后,c、d棒均以相同速度切割磁感线,回路中没有感应电流,它们均只受重力直至c棒出磁场;而且c棒出磁场后不再受安培力,也只受重力.故选项B正确,选项A错.d棒自开始下落到2h的过程中,只受重力,机械能守恒,动能与位移的关系是线性的;在c棒出磁场后,d棒切割磁感线且受到比重力大的安培力,完成在磁场余下的2h的位移,动能减小,安培力也减小,合力也减小,在Ekdxd图像中Ekd的变化趋势越来越慢;d棒出磁场后,只受重力,机械能守恒,Ekdxd图像中的关系又是线性的,且斜率与最初相同,均等于重力.故选项D正确,选项C错.5.一列简谐横波在某一时刻的波形图如图1所示，图中P、Q两质点的横坐标分别为x=1.5m和x=4.5m。P点的振动图像如图2所示。

在下列四幅图中，Q点的振动图像可能是

参考答案：BC解析：本题考查波的传播.该波的波长为4m.,PQ两点间的距离为3m..当波沿x轴正方向传播时当P在平衡位置向上振动时而Q点此时应处于波峰,B正确.当沿x轴负方向传播时,P点处于向上振动时Q点应处于波谷,C对。二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.如图所示，一束β粒子自下而上进入一垂直纸面的匀强磁场后发生偏转，则磁场方向向

，进入磁场后，β粒子的动能

（填“增加”、“减少”或“不变”）。参考答案：答案：里不变解析：由图可知，β粒子（带负电）进入磁场时所受洛伦兹力方向水平向右，根据左手定则可以判断磁场方向向里。由于β粒子在磁场中运动，洛伦兹力不做功，所以β粒子的动能不变。7.一个人由高H=20m的高台上将质量为m=0.5kg的小球以v0=16m/s的初速度竖直向上抛出，则人对小球所做的功为________J；小球落地时速度大小为24m/s，整个过程中小球克服空气阻力做功为________J。（g=10m/s2）参考答案：答案：64J；20J。

8.如图，倾角为θ的光滑斜面固定在地面上，长为l、质量为m、质量分布均匀的软绳置于斜面上，其上端与斜面顶端齐平．用细线将质量为m的物块与软绳连接，物块由静止释放后向下运动，直到软绳刚好全部离开斜面（此时物块未到达地面）．则在此过程中，软绳重力势能共变化了mgl（1﹣sinθ）；软绳离开斜面时，小物块的速度大小为．参考答案：考点：功能关系；动能和势能的相互转化．分析：分别研究物块静止时和软绳刚好全部离开斜面时，软绳的重心离斜面顶端的高度，确定软绳的重心下降的高度，研究软绳重力势能的减少量．以软绳和物块组成的系统为研究对象，根据能量转化和守恒定律求小物块的速度大小．解答：解：物块未释放时，软绳的重心离斜面顶端的高度为h1=lsinθ，软绳刚好全部离开斜面时，软绳的重心离斜面顶端的高度h2=l，则软绳重力势能共减少mgl（1﹣sinθ）；根据能量转化和守恒定律：mgl+mgl（1﹣sinθ）=?2mv2得：v=故答案为：mgl（1﹣sinθ），．点评：本题中软绳不能看作质点，必须研究其重心下降的高度来研究其重力势能的变化．应用能量转化和守恒定律时，能量的形式分析不能遗漏．9.为了测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上不同质量的砝码．实验测出了砝码质量m与弹簧长度l的相应数据，其对应点已在下图中标出．(g＝9.8m/s2)(1)作出m－l的关系图线；(2)弹簧的劲度系数为________N/m.（结果保留两位有效数字）参考答案：(1)如图所示(2)0.26(0.24～0.27)10.实际电流表有内阻，可等效为理想电流表与电阻的串联．测量实际电流表G1内阻r1的电路如图9所示．供选择的仪器如下：①待测电流表G1(0～5mA，内阻约300Ω)，②电流表G2(0～10mA，内阻约100Ω)，③定值电阻R1(300Ω)，④定值电阻R2(10Ω)，⑤滑动变阻器R3(0～1000Ω)，⑥滑动变阻器R4(0～20Ω)，⑦干电池(1.5V)，⑧开关S及导线若干．图9(1)定值电阻应选________，滑动变阻器应选________．(在空格内填写序号)(2)用连线连接实物图．(3)补全实验步骤：①按电路图连接电路，________；②闭合开关S，移动滑动触头至某一位置，记录G1、G2的读数I1、I2；③________________________________________________________________________；图10④以I2为纵坐标，I1为横坐标，作出相应图线，如图10所示．(4)根据I2I1图线的斜率k及定值电阻，写出待测电流表内阻的表达式________．参考答案：(1)根据电路的原理图，定值电阻应适当大一些，滑动变阻器采用分压接法时，应选用阻值适当小一些的变阻器(2)连线时要注意电表的正负接线柱不能接反(3)略(4)根据串、并联电路规律可知：I2＝I1＋＝I1，所以k＝，所以r1＝(k－1)R1.答案(1)③⑥(2)如图(3)①将滑动触头移至最左端③多次移动滑动触头，记录相应的G1、G2读数I1、I2(4)r1＝(k－1)R111.气垫导轨可以在导轨和滑块之间形成一薄层空气膜，使滑块和导轨间的摩擦几乎为零，如图所示，让滑块从气垫导轨是某一高度下滑，滑块上的遮光片的宽度为s，当遮光片通过电门时与光电门相连的数字毫秒器显示遮光时间为t，则庶光片通过光电门的平均速度为v= （1）关于这个平均速度，有如下讨论： A．这个平均速度不能作为实验中遮光片通过光电门时滑块的瞬时速度 B．理论上，遮光片宽度越窄，遮光片通过光电门的平均越接近瞬时速度 C．实验中所选遮光片并非越窄越好，还应考虑测量时间的精确度，遮光片太窄，时间测量精度就会降低，所测瞬时速度反而不准确 D．实验中，所选遮光片越宽越好，这样时间的测量较准，得到的瞬时速度将比较准确，这些讨论中，正确的是：

； （2）利用这一装置可验证机械能守桓定律。滑块和遮光片总质量记为M（kg），若测出气垫导轨总长L0、遮光片的宽度s，气垫导轨两端到桌面的高度差h、滑块从由静止释放到经过光时门时下滑的距离L和遮光时间t，这一过程中：滑块减少的重力势能的表达式为：

，滑块获得的动能表达式为：

；参考答案：（1）BC

（2）

知道光电门测量滑块瞬时速度的原理，能根据已知的运动学公式求出速度进而计算物体的动能是解决本题的关键。12.（4分）若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底上升到湖面的过程中，对外界做了0.6J的功，则此过程中的气泡

（填“吸收”或“放出”）的热量是

J。气泡到达湖面后，温度上升的过程中，又对外界做了0.1J的功，同时吸收了0.3J的热量，则此过程中，气泡内气体内能增加了

J。参考答案：吸收

0.6

0.2

解析：本题从热力学第一定律入手，抓住理想气内能只与温度有关的特点进行处理。理想气体等温过程中内能不变，由热力学第一定律，物体对外做功0.6J，则一定同时从外界吸收热量0.6J，才能保证内能不变。而温度上升的过程，内能增加了0.2J。13.如图所示，两端封闭的均匀玻璃管竖直放置，管中间有一段水银柱将管中气体分成体积相等的两部分，管内气体的温度始终与环境温度相同。一段时间后，发现下面气体的体积比原来大了，则可以判断环境温度

了（填“升高”或“降低”），下面气体压强的变化量

上面气体压强的变化量（填“大于”、“等于”或“小于”）。

参考答案：升高

；等于三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.

(12分)(1)用简明的语言表述临界角的的定义：(2)玻璃和空所相接触。试画出入射角等于临界角时的光路图，并标明临界角。(3)当透明介质处在真空中时，根据临界角的定义导出透明介质的折射率n与临界角θc的关系式。

参考答案：解析：(1)光从光密介质射到光疏介质中，折射角为90°时的入射角叫做临界角(2)如图，θC为临界角。(3)用n表示透明介质的折射率，θC表示临界角，由折射定律

15.（简答）光滑的长轨道形状如图所示，下部为半圆形，半径为R，固定在竖直平面内．质量分别为m、2m的两小环A、B用长为R的轻杆连接在一起，套在轨道上，A环距轨道底部高为2R．现将A、B两环从图示位置静止释放．重力加速度为g．求：（1）A环到达轨道底部时，两环速度大小；（2）运动过程中A环距轨道底部的最大高度；（3）若仅将轻杆长度增大为2R，其他条件不变，求运动过程中A环距轨道底部的最大高度．参考答案：（1）A环到达轨道底部时，两环速度大小为；（2）运动过程中A环距轨道底部的最大高度为R；（3）若仅将轻杆长度增大为2R，其他条件不变，运动过程中A环距轨道底部的最大高度为R．解：（1）A、B都进入圆轨道后，两环具有相同角速度，则两环速度大小一定相等，对系统，由机械能守恒定律得：mg?2R+2mg?R=（m+2m）v2，解得：v=；（2）运动过程中A环距轨道最低点的最大高度为h1，如图所示，整体机械能守恒：mg?2R+2mg?3R=2mg（h﹣R）+mgh，解得：h=R；（3）若将杆长换成2R，A环离开底部的最大高度为h2．如图所示．整体机械能守恒：mg?2R+2mg（2R+2R）=mgh′+2mg（h′+2R），解得：h′=R；答：（1）A环到达轨道底部时，两环速度大小为；（2）运动过程中A环距轨道底部的最大高度为R；（3）若仅将轻杆长度增大为2R，其他条件不变，运动过程中A环距轨道底部的最大高度为R．四、计算题：本题共3小题，共计47分16.如图所示，一轻绳绕过无摩擦的两个轻质小定滑轮O1、O2和质量mB=m的小球连接，另一端与套在光滑直杆上质量mA=m的小物块连接，已知直杆两端固定，与两定滑轮在同一竖直平面内，与水平面的夹角θ=60°，直杆上C点与两定滑轮均在同一高度，C点到定滑轮O1的距离为L，重力加速度为g，设直杆足够长，小球运动过程中不会与其他物体相碰．现将小物块从C点由静止释放，试求：（1）小球下降到最低点时，小物块的机械能（取C点所在的水平面为参考平面）；（2）小物块沿杆下滑到距初始位置2L时的速度以及此过程中绳的拉力对小球所做的功参考答案：【知识点】动能定理；机械能守恒定律．E2E3【答案解析】(1)(2)解析：（1）设此时小物块的机械能为E1．由机械能守恒定律得（2）当小物块下滑距离为2L时，设小物块及小球速度分别为、有分析知，此时O1C恰好竖直，与杆所成夹角，、满足关系对系统分析由机械能守恒得解得，对小球分析，由动能定理得解得【思路点拨】（1）小物块的机械能等于重力势能和动能的总和，求出小球在最低点时，小物块的动能和重力势能，从而求出小物块的机械能．（2）将小物块A的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，沿绳子方向的分速度等于B物体的速度，根据系统机械能守恒定律求出物块下滑距离为2L时的速度大小；根据动能定理求解此过程中绳的拉力对小球所做的功．解决本题的关键知道A、B组成的系统，只有重力做功，机械能守恒．对于单个物体，有拉力做功，机械能不守恒，以及知道A、B两物体的速度存在一定的关系．17.如图甲所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ被固定在水平面上，导轨间距L＝0.6m，两导轨的左端用导线连接电阻R1及理想电压表，电阻r＝2Ω的金属棒垂直于导轨静止在AB处；右端用导线连接电阻R2，已知R1＝2Ω，R2＝1Ω，导轨及导线电阻均不计。在矩形区域CDEF内有竖直向上的磁场，CE＝0.2m，磁感应强度随时间的变化如图乙所示。在t=0时刻开始，对金属棒施加一水平向右的恒力F，从金属棒开始运动直到离开磁场区域的整个过程中电压表的示数保持不变。求：

（1）t＝0.1s时电压表的示数；

（2）恒力F的大小；

（3）从t＝0时刻到金属棒运动出磁场的过程中整个电路产生的热量Q；

（4）求整个运动过程中通过电阻R2的电量q参考答案：解：（1）设磁场宽度为d=CE，在0--0.2s的时间内，有,

……

（2分）（表达式、结果各1分）此时，R1与金属棒r并联，再与R2串联

……………（2分）（表达式、结果各1分）（2）金属棒进入磁场后，有

……………（1分）

……………

（1分）

由于金属棒进入磁场后电压表示始终不变，所以金属棒作匀速运动，有

……………………

（1分）（3）金属棒在0~0.2s的运动时间内，有

………

（1分）金属棒进入磁场后，因电压表示数保持不变，故切割磁感线速度v不变………（1分）根据能量转化规律

……………

（1分）……………（1分