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山东省淄博市怡中外国语学校2023年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)如图所示,一端封闭、一端开口的足够长U形管竖有放置,管中有两段相同高度的水银柱封住了两段空气A和B,为了使气体A的体积减小可以采用的办法是(
)
(A)只升高B的温度
(B)A、B同时升高相同的温度
(C)在右管中加入水银
(D)U形管在竖直平面内逆时针转过900参考答案:C2.如图所示,两个倾角相同的滑竿上分别套有A、B两个圆环,两个圆环上分别用细线悬吊两个物体C、D,当它们都沿滑竿向下滑动时A的悬线与杆垂直,B的悬线竖直向下。下列说法正确的是:A.A环与滑竿之间没有摩擦力B.B环与滑竿之间没有摩擦力C.A环做的是匀加速直线运动D.B环做的是匀加速直线运动参考答案:AC3.(多选)一质点沿轴运动,其位置随时间变化的规律为:,的单位为s。下列关于该质点运动的说法正确的是(
)A.该质点的加速度大小为5m/s2
B.物体回到=0处时其速度大小为10m/sC.t=2s时刻该质点速度为零
D.0~3s内该质点的平均速度大小为5m/s
参考答案:BD4.如图直角坐标系中,电子沿y轴正方向运动,由于电子运动产生的磁场在z轴上a处的方向是(
)
A.+x轴方向
B.-x轴方向
C.+z轴方向
D.-z轴方向.参考答案:答案:B5.(单选)如图所示,由导体棒ab和矩形线框cdef组成的“10"图案在匀强磁场中一起向右匀速平动,匀强磁场的方向垂直线框平面向里,磁感应强度B随时间均匀增大,则下列说法正确的是(
) A.导体棒的a端电势比b端电势高,电势差Uab在逐渐增大 B.导体棒的a端电势比b端电势低,电势差Uab在逐渐增大 C.线框中cdef有顺时针方向的电流,电流大小在逐渐增大 D.线框中cdef有逆时针方向的电流,电流大小在逐渐增大参考答案:A二、填空题:本题共8小题,每小题2分,共计16分6.宇宙中存在一些离其它恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统(假设三颗星的质量均为m,引力常量为G),通常可忽略其它星体对它们的引力作用。已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式:第一种形式是三颗星位于同一直线上,两颗星围绕中央星在同一半径为R的圆轨道上运行,则两颗运动星体的运动周期为
;第二种形式是三颗星位于等边三角形的三个顶点上,并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行,周期与第一种形式相同,则三颗星之间的距离为
。参考答案:7.如图所示,一自行车上连接踏脚板的连杆长R1=20cm,由踏脚板带动半径为r1的大齿盘,通过链条与半径为r2的后轮齿盘连接,带动半径为R2=30cm的后轮转动。若踏脚大齿盘与后轮齿盘的齿数分别为48和24。当骑车人以n=2r/s的转速蹬踏脚板时,自行车的前进速度为______________m/s。若车匀速前进,则骑车人蹬踏脚板的平均作用力与车所受平均阻力之比为______________。参考答案:2.4π=7.54,3:1
8.如图所示为一小球做平抛运动的闪光照相照片的一部分,图中背景方格的边长均为5cm。如果取g=10m/s2,那么,(1)闪光频率是________Hz.(2)小球运动中水平分速度的大小是________m/s.(3)小球经过B点时的速度大小是________m/s.参考答案:10、1.5、2.59.快中子增殖反应堆中,使用的核燃料是钚239,裂变时释放出快中子,周围的铀238吸收快中子后变成铀239,铀239()很不稳定,经过_______次β衰变后变成钚(),写出该过程的核反应方程式:_______。设生成的钚核质量为M,β粒子质量为m,静止的铀核发生一次β衰变,释放出的β粒子的动能为E0,假设衰变时能量全部以动能形式释放出来,求一次衰变过程中的质量亏损。参考答案:2(2分)
(2分)
得
得
(2分)10.某同学在研究“一定质量气体温度不变时压强和体积关系”实验中,将一气缸如图(甲)开口端向右水平固定放置,活塞面积为S,厚度不计,封闭气体长度为L,大气压强为p0。现用一水平向左的作用力缓慢推动活塞,设活塞向左移动距离为x。(1)通过力传感器对水平推力的测定,该同学将推力F作为纵坐标,则横坐标应该设置为____________,便可作出图(乙)中图像,且满足图线截距和斜率大小相等。图中斜率的含义为____________(用题目中符号表示)。(2)该同学发现实验时图线(乙)中随着F的增大,图线呈现向下弯曲的趋势。试分析原因
。(3)该同学为了研究第(2)小题中图线呈现向下弯曲的趋势的原因,作出了该过程的p-V图像,则图(丙)中的四条图线(图线①②为双曲线)符合这一过程的是图线____________。参考答案:(1)(2分);p0S(2分)(2)推动活塞过程中漏气(2分)(3)③(2分)11.(6分)如图所示,单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中,线框面积为S,电阻为R。线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度匀速转动,线框中感应电流的有效值I=
。线框从中性面开始转过的过程中,通过导线横截面的电荷量q=
。
参考答案:,解析:本题考查交变流电的产生和最大值、有效值、平均值的关系及交变电流中有关电荷量的计算等知识。电动势的最大值,电动势的有效值,电流的有效值;12.A、B两物体在光滑水平地面上沿一直线相向而行,A质量为5kg,速度大小为10m/s,B质量为2kg,速度大小为5m/s,它们的总动量大小为_________kgm/s;两者相碰后,A沿原方向运动,速度大小为4m/s,则B的速度大小为_________m/s。
参考答案:.40;1013.右图为“研究一定质量气体在体积不变的条件下,压强变化与温度变化关系”的实验装置示意图.在烧瓶A中封有一定质量的气体,并与气压计相连,初始时气压计两侧液面平齐.(1)若气体温度升高,为使瓶内气体的体积不变,应将气压计右侧管_____(填“向上”或“向下”)缓慢移动,直至________.(2)(单选)实验中多次改变气体温度,用Dt表示气体升高的温度,用Dh表示气压计两侧管内液面高度差的变化量.则根据测量数据作出的图线应是:_______参考答案:(1)向上(2分),气压计左管液面回到原来的位置(2分)(2)A(2分)三、简答题:本题共2小题,每小题11分,共计22分14.
(选修3-3)(4分)估算标准状态下理想气体分子间的距离(写出必要的解题过程和说明,结果保留两位有效数字)参考答案:解析:在标准状态下,1mol气体的体积为V=22.4L=2.24×10-2m3
一个分子平均占有的体积V0=V/NA
分子间的平均距离d=V01/3=3.3×10-9m15.(选修3-5)(6分)a、b两个小球在一直线上发生碰撞,它们在碰撞前后的s~t图象如图所示,若a球的质量ma=1kg,则b球的质量mb等于多少?参考答案:解析:由图知=4m/s、=—1m/s、=2m/s
(2分)
根据动量守恒定律有:ma=ma
+
mb
(2分)
∴mb=2.5kg (2分)四、计算题:本题共3小题,共计47分16.(22分)磁流体发电是一种新型发电方式,图1和图2是其工作原理示意图。图1中的长方体是发电导管,其中空部分的长、高、宽分别为、、,前后两个侧面是绝缘体,上下两个侧面是电阻可略的导体电极,这两个电极与负载电阻相连。整个发电导管处于图2中磁场线圈产生的匀强磁场里,磁感应强度为B,方向如图所示。发电导管内有电阻率为的高温、高速电离气体沿导管向右流动,并通过专用管道导出。由于运动的电离气体受到磁场作用,产生了电动势。发电导管内电离气体流速随磁场有无而不同。设发电导管内电离气体流速处处相同,且不存在磁场时电离气体流速为,电离气体所受摩擦阻力总与流速成正比,发电导管两端的电离气体压强差维持恒定,求:(1)不存在磁场时电离气体所受的摩擦阻力F多大;(2)磁流体发电机的电动势E的大小;(3)磁流体发电机发电导管的输入功率P。参考答案:解析:(1)不存在磁场时,由力的平衡得
(2)设磁场存在时的气体流速为,则磁流体发电机的电动势
回路中的电流
电流I受到的安培力
设为存在磁场时的摩擦阻力,依题意
存在磁场时,由力的平衡得
根据上述各式解得
(3)磁流体发电机发电导管的输入功率
由能量守恒定律得
故17.如图,一光滑长直导轨槽固定在水平面上的,槽内放置一金属滑块,滑块上有半径为R的半圆柱形光滑凹槽,金属滑块的宽度为2R(比直导轨槽的宽度略小)。现有半径为r(r远小于R)的金属小球以水平初速度v0冲向滑块,从滑块上的半圆形槽口边缘进入。已知金属小球的质量为m,金属滑块的质量为3m,全过程中无机械能损失。求:①当金属小球滑离金属滑块时,金属小球和金属滑块的速度各是多大;②当金属小球经过金属滑块上的半圆柱形槽的底部A点时,金属小球的速率。参考答案:①小球与滑块相互作用过程中沿水平方向动量守恒:
又因为系统机械能守恒:得
②当金属小球通过A点时,沿导轨方向金属小球与金属滑块具有共同速度v,沿A点切线方向的速度为v′,由动量和能量守恒得
…解得金属小球的速度大小为18.(计算)(2015?昌平区二模)如图(甲)所示,在竖直向下的匀强磁场中,有两根水平放置的平行导轨,导轨的间距为L,左端连接有阻值为R的电阻.有一质量为m的导体棒ab垂直放置在导轨上,距导轨左端恰好为L.导轨所在空间存在方向竖直向下的匀强磁场,不计导轨和导体棒的电阻,棒与导轨间的摩擦可忽略.(1)若在一段时间t0内,磁场的磁感应强度从0开始随时间t均匀增大,t0时刻,B=B0,如图(乙)所示.在导体棒ab上施加一外力,保持其静止不动,求:a.这段时间内棒中的感应电流的大小和方向;b.在时刻施加在棒上的外力的大小和方向.(2)若磁场保持B=B0不变,如图(丙)所示,让导体棒ab以初速度v0向右滑动,棒滑行的最远距离为s.试推导当棒滑行的距离为λs时(0<λ<1),电阻R上消耗的功率P=.参考答案:答:(1)a.这段时间内棒中的感应电流的大小为,方向b→a;b.在时刻施加在棒上的外力的大小为,方向水平向右;(2)推导如下.导体切割磁感线时的感应电动势;电磁感应中的能量转化解:(1)a.在0~t0时间内
ab棒上感应电流
由楞次定律知,棒中感应电流的方向b→a.b.在0~t0时间导体棒ab静止,所以F外=FA,方向与安培力反向.棒受到的安培力FA=BIL在时刻,,所以FA=,安培力方向水平向左.所以外力大小为
F外=,方向水平向右.(2)设经时间t,棒滑行的距离为x,速度变为v.由法拉第电磁感应定律,此时的感应电动势E=B0Lv
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