山西省大同市黑龙河中学2022-2023学年高三物理期末试卷含解析

山西省大同市黑龙河中学2022-2023学年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.同步卫星A的运行速率为v1，向心加速度为a1，运行的周期为T1；放在地球赤道上的物体B随地球自转的线速度为v2，向心加速度为a2，运行的周期为T2；在赤道平面上空做匀速圆周运动的近地卫星C的速率为v3，向心加速度为a3，运行的周期为T3．第一宇宙速度为v，则下列说法中正确的是（）A．T1＞T2＞T3 B．v3＞v2＞v1 C．a3＞a1＞a2 D．v=v2．参考答案：C【考点】同步卫星．【分析】题中涉及三个物体：地球同步卫星1、地球赤道上有一随地球的自转而做圆周运动物体2、绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星3，同步卫星与物体2周期相同，物体2与人造卫星3转动半径相同，同步卫星1与人造卫星3，都是万有引力提供向心力；分三种类型进行比较分析即可．【解答】解：A、同步卫星与地球自转同步，所以T1=T2．根据开普勒第三定律得卫星轨道半径越大，周期越大，故T1＞T3．故A错误．B、同步卫星与物体2周期相同，根据圆周运动公式v=，所以v1＞v2，故B错误．C、同步卫星与物体2周期相同，根据圆周运动公式a=得a1＞a2，同步卫星1与人造卫星3，都是万有引力提供向心力，所以a=，由于r1＞r3，由牛顿第二定律，可知a3＞a1．故C正确．D、第一宇宙速度是近地的环绕速度，所以v3=v，而v3＞v1＞v2，故D错误．故选：C．2.（单选）如图所示，足够长的水平传送带以速度v沿顺时针方向运动，传送带的右端与光滑曲面的底部平滑连接，曲面上的A点距离底部的高度h=0.45m。一小物体从A点静止滑下，再滑上传送带，经过一段时间又返回曲面。g取10m/s2，则下列说法正确的是A.若v=1m/s，则小物块能回到A点B.若v=2m/s，则小物块能回到A点C.若v=5m/s，则小物块能回到A点D.无论v等于多少，小物块都不能回到A点参考答案：C3.如图所示，长为L的硬杆A一端固定一个质量为m的小球B，另一端固定在水平转轴O上，硬杆绕转轴O在竖直平面内缓慢转动。在硬杆与水平方向的夹角α从90°减小到0°的过程中，下列说法正确的是（

）（A）小球B受到硬杆A的作用力方向始终沿杆（B）小球B受到的合力方向始终沿杆（C）小球B受到硬杆A的作用力逐渐减小（D）小球B受到硬杆A的作用力对小球做负功参考答案：D4.如图是远距离输电的示意图，则电压U1、U2、U3、U4之间的关系是A．U1＞U2B．U2＞U3C．U3＞U4D．U3=U1+U2参考答案：BC5.（多选）如图甲所示，理想变压器、副线圈的匝数之比为4∶1。原线圈接入交流电源，其电动势与时间呈正弦函数关系如图乙所示，副线圈接R=10Ω的负载电阻。下述结论正确的是：甲

乙A．交变电源的表达式为 B．副线圈中电压表的示数为5VC．原线圈中电流表的示数为 D．原线圈的输入功率为参考答案：答案：AB：见乙图可得出方程交变电源的表达式为，A正确；原线圈的电压U1为20V，副线圈的电压U2：U1=4：l，U2=5V，B正确；副线圈的电流为I2=0.5A，原线圈的电流I1：I2=1:4，I1=0.125A，C错误；功率为P=U1I1=20×0.125=2.5W，D错误。二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.如图所示，在一个质量为M、横截面积为S的圆柱形导热气缸中，用活塞封闭了一部分空气，气体的体积为，活塞与气缸壁间密封且光滑，一弹簧秤连接在活塞上，将整个气缸悬吊在天花板上．当外界气温升高（大气压保持为）时，则弹簧秤的示数

▲

（填“变大”、“变小”或“不变”），如在该过程中气体从外界吸收的热量为，且气体的体积的变化量为，则气体的内能增加量为

▲

．参考答案：不变

（2分）

7.1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子．科学研究表明其核反应过程是：α粒子轰击静止的氮核后形成了不稳定的复核，复核发生衰变放出质子，变成氧核．设α粒子质量为m1，初速度为v0，氮核质量为m2，质子质量为m0,氧核的质量为m3，不考虑相对论效应．α粒子轰击氮核形成不稳定复核的瞬间，复核的速度大小为

，此过程中释放的核能为________________________________．参考答案：

8.卢瑟福用a粒子轰击氮核时发现了质子.完成其核反应方程：N+He→

.参考答案：O+H解析：由核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，核反应方程为N+He→O+H。9.如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数分别为nl和n2，当负载电阻R中流过的电流为I时，原线圈中流过的电流为

；现减小负载电阻R的阻值，则变压器的输入功率将

（填“增大”、“减小”或“不变”）。参考答案：答案：增大解析：由变压器的电流比可知，，故，由题意知原线圈的电压不变，由P2＝和P1＝P2可知，R减小时，则P1＝P2均增大。10.长度为L=0.5m的轻质细杆，一端有一质量为m=3kg的小球，小球以O点为圆心在竖直面内做圆周运动，当小球通过最高点时速率为2m／s时，小球受到细杆的

力（填拉或支持），大小为

N，g取10m／s。参考答案：支持力，611.已知地球的质量为M，万有引力恒量为G，地球半径为R．用以上各量表示，在地球表面附近运行的人造地球卫星的第一宇宙速度v=．参考答案：解：设卫星的质量是m，地球的第一宇宙速度是v，由牛顿第二定律可得：G=m，解得：v=；故答案为：．12.如图所示,A、B两物体相距S=5m时，A正以vA=4m/s的速度向右作匀速直线运动，而物体B此时速度vB=10m/s，随即向右作匀减速直线运动，加速度大小a=2m/s2，由图示位置开始计时，则A追上B需要的时间是________s，在追上之前，两者之间的最大距离是________m。参考答案：答案：5

1413.如图所示，金属棒AB的电阻R=2.0Ω，在拉力F=2N的水平力作用下以速度v=0.2m/s沿金属棒导轨匀速滑动，磁场方向与金属导轨所在平面垂直，设电流表与导轨的电阻不计，且金属棒在滑动过程中80%的机械能转化成电能，那么电流表读数为

。参考答案：

答案：0.4A三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.“水立方”国家游泳中心是北京为2008年夏季奥运会修建的主游泳馆．水立方游泳馆共有8条泳道的国际标准比赛用游泳池，游泳池长50m、宽25m、水深3m．设水的摩尔质量为M＝1.8×10-2kg／mol，试估算该游泳池中水分子数．参考答案：1.3×1032个解：游泳池中水的质量为m，阿伏加德罗常数为，游泳池中水的总体积为。则游泳池中水的物质的量为；所含的水分子数为个15.如图所示，在滑雪运动中一滑雪运动员，从倾角θ为37°的斜坡顶端平台上以某一水平初速度垂直于平台边飞出平台，从飞出到落至斜坡上的时间为1.5s，斜坡足够长，不计空气阻力，若g取10m/s2，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8．求：(1)运动员在斜坡上的落点到斜坡顶点(即飞出点)间的距离；(2)运动员从斜坡顶端水平飞出时的初速度v0大小.参考答案：18.75m

试题分析：（1）根据位移时间公式求出下落的高度，结合平行四边形定则求出落点和斜坡顶点间的距离。（2）根据水平位移和时间求出初速度的大小。（1）平抛运动下落的高度为：则落点与斜坡顶点间的距离为：（2）平抛运动的初速度为：【点睛】解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式和数学公式进行求解，并且要知道斜面的倾角是与位移有关，还是与速度有关。四、计算题：本题共3小题，共计47分16.如图20所示，一工件置于水平地面上，其AB段为一半径R＝1.0m的光滑圆弧轨道，BC段为一长度L＝0.5m的粗糙水平轨道，二者相切于B点，整个轨道位于同一竖直平面内，P点为圆弧轨道上的一个确定点．一可视为质点的物块，其质量m＝0.2kg，与BC间的动摩擦因数μ1＝0.4。工件质量M＝0.8kg，与地面间的动摩擦因数μ2＝0.1．（取g＝10m/s2）（1）若工件固定,将物块由P点无初速度释放,滑到C点时恰好静止,求P、C两点间的高度差。（2）若将一水平恒力F作用于工件，使物块在P点与工件保持相对静止，一起向左做匀加速直线运动，求F的大小。参考答案：（1）物块从P点下滑经B点至C点的整个过程，根据动能定理得mgh－μ1mgL＝0① ---------------------ks5u-----------------------2分代入数据得h＝0.2m②-------------------------------------------------------------2分（2）设物块的加速度大小为a，P点与圆心的连线与竖直方向间的夹角为θ，由几何关系可得③ ---------------------------------------1分根据牛顿第二定律，对物块有mgtanθ＝ma④--------------------------------1分对工件和物块整体有F－μ2（M+m）g＝（M+m）a⑤----------------------2分联立②③④⑤式，代入数据得F＝8.5N⑥------17.如图所示，第三象限内存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场，匀强磁场方向向里，大小为B0，匀强电场场强为E。第二象限的某个矩形区域内，有方向垂直纸面向内的匀强磁场，磁场的下边界与x轴重合。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子，以某一速度从M点进入第三象限，沿与y轴正方向成600的直线运动到P点，在P点进入第二象限的磁场，经过一段时间后粒子垂直y轴上的N点通过y轴，N点到原点距离为L。忽略粒子的重力影响。求：（1）请分析匀强电场的场强方向并求出粒子的运动速度。（6分）（2）矩形有界磁场的磁感应强度B的大小。（9分）（3）矩形有界磁场的最小面积。（4分）（要求有必要的文字叙述和轨迹图）参考答案：解析：（1）由于不计重力，粒子在第三象限内运动时只受电场力和洛伦兹力，它的运动为匀速直线运动，根据左手定则带正电的粒子受洛伦兹力方向垂直MP斜向下，电场力与洛伦兹力平衡斜向上，与y轴正方向成300角。

2分由平衡条件有：

2分

所以

2分（2）粒子在第二象限运动轨迹如图。

2分由几何关系得

2分根据牛顿第二定律有

2分解得

3分（3）有界磁场的最小面积

4分18.如图所示，两根间距为L的金属导轨MN和PQ，电阻不计，左端弯曲部分光滑，水平部分导轨与导体棒间的滑动摩擦因数为μ，水平导轨左端有宽度为d、方向竖直向上的匀强磁场Ⅰ，右端有另一磁场Ⅱ，其宽度也为d，但方向竖直向下，两磁场的磁感应强度大小均为B0，相隔的距离也为d。有两根质量为m、电阻均为R的金属棒a和b与导轨垂直放置，b棒置于磁场Ⅱ中点C、D处．现将a棒从弯曲导轨上某一高处由静止释放并沿导轨运动下去。（1）当a棒在磁场Ⅰ中运动时，若要使b棒在导轨上保持静止，则a棒刚释放时的高度应小于某一值h0，求h0的大小；（2）若将a棒从弯曲导轨上高度为h（h＜h0）处由静止释放，a棒恰好能运动到磁场Ⅱ的左边界处停止，求a棒克服安培力所做的功及a棒穿过磁场Ⅰ所用的时间；（3）若将a棒仍从弯曲导轨上高度为h（h＜h0）处由静止释放，为使a棒通过磁场Ⅰ时恰好无感应电流，可让磁场Ⅱ的磁感应强度随时间而变化，将a棒刚进入磁场Ⅰ的时刻记为t＝0，此时磁场Ⅱ的磁感应强度为B0，试求出在a棒通过磁场Ⅰ的这段时间里，磁场Ⅱ的磁感应强度随时间变化的关系式。参考答案：(1)因为a棒进入磁场Ⅰ后做减速运动，所以只要刚进入时b棒不动，b就可以静止不动对a棒：由机械能守恒：mgh0＝mv

对回路：ε＝BLv0，I＝对b棒：BIL＝μmg

联立解得：h0＝.(2)由全过程能量守恒与转化规律：mgh＝μmg2d＋W克A

解得：W克A＝mgh－μmg2d(3