山西省运城市盐湖中学2022-2023学年高三物理期末试卷含解析

山西省运城市盐湖中学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1.一矩形线圈绕垂直于匀强磁场方向、并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势与时间呈正弦函数关系如图所示，此电源输出功率是20kW，用5000V高压输电,输电线总电阻是6Ω，用户端利用n1∶n2＝22∶1的变压器降压，则下列说法正确的是A．交变电流的频率为0.5HzB．交变电流的电动势的有效值为220V

C．输电线中电流为0.4A

D．用户得到的电压为226.18V参考答案：D2.CD、EF是两条水平放置的阻值可忽略的平行光滑金属导轨，导轨间距为L，在水平导轨的左侧垂直磁感应强度方向垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B，磁场区域的长度为d，如图所示．导轨的右端接有一电阻R，左端与一弯曲的光滑轨道平滑连接．将一阻值也为R的导体棒从弯曲轨道上h高处由静止释放，导体棒最终恰好停在磁场的右边界处．已知导体棒与水平导轨接触良好，则下列说法中正确的是（）A．电阻R的最大电流为B．流过电阻R的电荷量为C．导体棒从进入磁场运动一半时间时速度大小为D．电阻R中产生的焦耳热为参考答案：D【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；闭合电路的欧姆定律．【分析】金属棒在弯曲轨道下滑时，只有重力做功，机械能守恒，由机械能守恒定律或动能定理可以求出金属棒到达水平面时的速度，由E=BLv求出感应电动势，然后求出感应电流；由q=可以求出流过电阻R的电荷量；克服安培力做功转化为焦耳热，由动能定理（或能量守恒定律）可以求出克服安培力做功，得到导体棒产生的焦耳热．【解答】解：A、金属棒下滑过程中，由机械能守恒定律得：mgh=mv2，金属棒到达水平面时的速度v=，金属棒到达水平面后进入磁场受到向左的安培力做减速运动，则导体棒刚到达水平面时的速度最大，所以最大感应电动势为E=BLv，最大的感应电流为I==，故A错误；B、流过电阻R的电荷量q==，故B错误；C、导体棒进入磁场运动过程中，速度逐渐减小，故切割电动势减小，感应电流减小，安培力减小，加速度减小，故前一半时间速度减小量大于后一半时间速度减小量，故中间时刻的速度大于，故C错误；D、金属棒在整个运动过程中，由动能定理得：mgh﹣WB=0﹣0，则克服安培力做功：WB=mgh，所以整个电路中产生的焦耳热为：Q=WB=mgh，克服安培力做功转化为焦耳热，电阻与导体棒电阻相等，通过它们的电流相等，则金属棒产生的焦耳热：QR=Q=mgh，故D正确；故选：D3.在一点电荷形成的电场空间内，电势相等的a、b、c三点分别位于正三角形的三个顶点，d为bc边的中点，则d点的A.电势可能比a点的高B.电势一定与c点的相等C.场强大小可能为a点的2倍D.场强大小一定为b点的4倍参考答案：AD【分析】点电荷形成的电场是辐射状的，正电荷向外，负电荷向内，电势沿电场线方向逐渐降低；电场强度跟电场线的密集程度有关，电场线越密集的地方电场强度越大【详解】AB．点电荷形成电场的等势面是以点电荷为圆心的同心球面，即到点电荷距离相等的各点在同一等势面上，且沿电场线方向电势降低。由题意可知a、b、c三点与d点的电势不相等，但因不知道点电荷为正为负，则不能明确判断d点与a、b、c三点的电势大小，故A对B错；CD．由题意可知a、b、c三点的电势相等且刚好位于正三角形的三个顶点上，d点是bc边的中点，设d点到点电荷的距离为r,由几何关系计算可知a、b、c三点到点电荷的距离为2r，再根据点电荷场强公式：得，故C错D对；故选AD4.（单选）图(甲)是小型交流发电机的示意图,两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,为交流电流表.线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动,从图示位置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图像如图(乙)所示,以下判断正确的是A.电流表的示数为10A

B.0.01s时线圈平面与磁场方向平行C.0.02s时电阻R中电流的方向自右向左D.线圈转动的角速度为50πrad/s参考答案：B

解析：A、由题图乙可知交流电电流的最大值是Im=10A，由于电流表的示数为有效值，故示数I==10A，故A正确；B、0.01s时线圈中的感应电流达到最大，感应电动势最大，则穿过线圈的磁通量变化最快，磁通量为0，故线圈平面与磁场方向平行，故B正确；C、由楞次定律可判断出0.02s时流过电阻的电流方向自左向右，选项C错误．D、周期T=0.02s，角速度ω==100πrad/s，故D错误；故选：B．5.下列说法中正确的是（）A．原子核平均结合能越大，结合得越牢固，原子核越稳定B．由爱因斯坦质能方程可知物体的质量在一定条件下可以转化成能量C．U哀变成Pb要经过8次α衰变和6次β衰变D．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道时，电子的动能增大，电势能减小，原子的总能量减少E．在光电效应实验中有这样的实验现象：对于某种特定频率的光，光照强度越大，则逸出的光电子的最大初动能就越大参考答案：ACD【考点】裂变反应和聚变反应；氢原子的能级公式和跃迁．【分析】核结合能除以质量数称为比结合能；质能方程E=mc2，可知一定质量相当于一定能量；根据电荷数守恒、质量数守恒确定α衰变和β衰变的次数；通过电子轨道半径的变化，通过库仑引力通过向心力，得出电子动能的变化，通过原子能量的变化得出电势能的变化．【解答】解：A、结合能是两个或几个自由状态的粒子结合在一起时释放的能量，而比结合能是所释放能量与质量数的比值．故A正确．B、质能方程E=mc2，说明了质量与能量可以相当，并不能相互转．故B错误．C、因为β衰变的质量数不变，所以α衰变的次数n==8，在α衰变的过程中电荷数总共少16，则β衰变的次数m==6．故C正确；D、按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道时，根据库仑力提供向心力得：k=，可知半径进行时，电子的速度增大，电子的动能增大；半径减小，库仑力做正功，电势能减小；原子放出光子，总能量减少．故D正确．E、根据光电效应方程可知，逸出的光电子的最大初动能与光照强度无关，与入射光的频率有关，故E错误；故选：ACD．二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.某同学在做“研究匀变速直线运动”实验中，由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=0.10s，其中S1=7.05cm、S2=7.68cm、S3=8.33cm、S4=8.95cm、S5=9.61cm、S6=10.26cm，则A点处瞬时速度的大小是_______m/s，小车运动的加速度计算表达式为________________，加速度的大小是_______m/s2（计算结果保留两位有效数字）。参考答案：0.86

0.647.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）8.将一单摆挂在测力传感器的探头上,用测力探头和计算机组成的实验装置来测定单摆摆动过程中摆线受到的拉力(单摆摆角小于5°),计算机屏幕上得到如图(a)所示的F-t图象.然后使单摆保持静止,得到如图(b)所示的F-t图象.那么:①(2分)此单摆的周期T为

s.②(5分)设摆球在最低点时重力势能Ep=0,已测得当地重力加速度为g,试求出此单摆摆动时的机械能E的表达式.(用字母d、l、F1、F2、F3、g中某些量表示)参考答案：.①0.8s

（2分）②摆球在最低点时根据牛顿第二定律有F1-F3=mv2/r,

（2分）

单摆的摆长r=

（1分）

摆球在摆动过程中机械能守恒,其机械能等于摆球在最低点的动能,即E=mv2/2=9.某种紫外线波长为300nm，该紫外线光子的能量为6.63×10﹣19J．金属镁的逸出功为5.9×10﹣19J，则让该紫外线照射金属镁时逸出光电子的最大初动能为7.3×10﹣20J（普朗克常量h=6.63×10﹣34J?s，真空中的光速c=3×108m/s）参考答案：：解：光子的能量E=J根据光电效应方程Ekm=E﹣W0

代入数据得，Ekm=6.63×10﹣19J﹣5.9×10﹣19J=7.3×10﹣20J故答案为：6.63×10﹣19，7.3×10﹣2010.如图，汽车在平直路面上匀速运动，用跨过光滑定滑轮的轻绳牵引轮船，汽车与滑轮间的绳保持水平。当牵引轮船的绳与水平方向成角时，轮船速度为v，绳的拉力对船做功的功率为P，此时绳对船的拉力为__________。若汽车还受到恒定阻力f，则汽车发动机的输出功率为__________。参考答案：；【考点定位】功率；速度的合成与分解【名师点睛】本题重点是掌握运动的合成与分解，功率的计算。重点理解：因为绳不可伸长，沿绳方向的速度大小相等。11.

如图所示，电阻R1=6kΩ，R2=4kΩ，两电压表示数均为35V，当两电压表位置对调后，V1表示数为30V，V2表示数为40V，则V1表的内阻Rv1＝__________,V2表的内阻Rv2＝__________.

参考答案：答案：2.4kΩ，3kΩ12.在“研究电磁感应现象”的实验中，首先按右上图接线，以查明电流表指针的偏转方向与电流方向之间的关系．当闭合S时观察到电流表指针向左偏,不通电时电流表指针停在正中央.然后按右下图所示将电流表与线圈B连成一个闭合回路,将线圈A、电池、滑动变阻器和电键S串联成另一个闭合电路．S闭合后，将线圈A插入线圈B的过程中,电流表的指针将

（填：左偏、右偏或者不偏）．(2)线圈A放在B中不动时,指针将

（填：左偏、右偏或者不偏）．(3)线圈A放在B中不动,将滑动变阻器的滑片P向左滑动时,电流表指针将

（填：左偏、右偏或者不偏）．(4)线圈A放在B中不动,突然断开S.电流表指针将

（填：左偏、右偏或者不偏）．

参考答案：（1）右偏，（2）不偏，（3）右偏，（4）左偏13.为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置进行实验．其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间△t1、△t2都可以被测量并记录，滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，两个光电门间距离为x，牵引砝码的质量为m．回答下列问题：

（1）实验开始应先调节气垫导轨下面的

螺钉，使气垫导轨水平，其方法是：在不挂砝

码的情况下，将滑行器自由放在导轨上，如果

滑行器能在任意位置静止不动，或轻轻推滑

行器后，能使滑行器________运动，说明气垫导轨是水平的．

（2）若取M=0．4kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值最不合适的一个是

_______．

A．m1=5g

B．m2=15g

C．m3=40g

D．m4=400g

（3）在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度的表达式为a=____（用△t1、△t2、D、x表示）．参考答案：（1）匀速（2）D（3）（1）当滑行器获得一个初速度时，若能保持匀速直线运动，则说明气垫导轨是水平的，符合实验要求。（2）牵引砝码的重力要远小于挡光片的重力，可使挡光片受到的合力近似等于牵引砝码的重力来测量．最不合适的应该是D.(3)光电门测量瞬时速度是实验中常用的方法．由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度,又，所以。三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.某实验小组利用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。小钢球由静止释放自由下落过程中，计时装置测出小钢球通过光电门时间为t，用小钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度。测出刚释放时钢球球心到光电门间的距离为h，当地的重力加速度为g，小钢球所受空气阻力可忽略不计。（1）先用游标卡尺测量钢球的直径，读数如图乙所示，钢球直径d＝___cm。（2）要验证小钢球的机械能是否守恒，需要满足的方程是___。（用题中所给字母表示）（3）实验中小钢球通过光电门的平均速度___（选填“大于”或“小于”）小钢球球心通过光电门时的瞬时速度。参考答案：

(1).1.000

(2).

(3).小于【详解】（1）根据游标卡尺的读数规则可知（2）若减少的重力势能等于增加的动能是，可以认为机械能守恒则有整理得：（3）在计算时把平均速度当做瞬时速度处理了，那么这个平均速度实际上等于小球过光电门时中点时刻的速度，由于小球速度越来越大，所以中间时刻在球心的下方，即小钢球通过光电门的平均速度小于小钢球球心通过光电门时的瞬时速度。故本题答案是：(1).1.000

(2).

(3).小于【点睛】利用光电门测速度，再根据增加的动能和减少的重力势能的关系来验证机械能是否守恒。15.某同学将铜片和锌片插入水果中制成一个“水果电池”，该同学利用下列所给器材测量水果电池的电动势E和内阻r。A.电流表（内阻，满偏电流）B.电流表（量程20mA，内阻约2）C.滑动变阻器（）D.电阻箱（0~9999.9）E.待测水果电池（电动势E约4V，内阻r约）F.开关S，导线若干（1）实验中用电流表改装成量程的电压表，需串联一个阻值为____的电阻；（2）用电流表和改装成的电压表测量水果电池的电动势和内阻，为尽量减小实验的误差，请在虚线方框中画出实验电路图；（3）该同学实验中记录的6组对应的数据如下表，试根据表中数据在下图中描点画出图线；由图线可得，水果电池的电动势E=________V，内电阻r=___________；4.05.08.010.012.014.0U/V3.042.852.301.901.501.14（4）实验测得的水果电池的电动势与真实值相比，____________（选填“大于”、“小于”或“等于”）。

参考答案：（1）1985（2分）（2）如下图所示（图中直接画电压表代替和，同样给分；电路中有错不给分）（2分）（3）图略（2分），（2分，填3.70V~3.95V均给分），（2分，填均给分）（4）等于（2分）四、计算题：本题共3小题，共计47分16.（12分）如图所示，cd、fe是与水平面成θ角的光滑平行金属导轨，导轨间的宽度为D，电阻不计．质量为m、电阻为r的金属棒ab平行于cf且与cf相距为L，棒ab与导轨接触良好。在导轨间存在垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度随时间的变化关系为B=kt(k为定值且大于零)．在cf之间连接一额定电压为U、额定功率为P的灯泡．当棒ab保持静止不动时，灯泡恰好正常发光。（1）求棒曲静止不动时，k值的大小；（2）为了保持棒曲静止，现给其施加了一个平行导轨的力求这个力的表达式，并分析这个力的方向。参考答案：解析：17.如图，△OAC的三个顶点的坐标分别为O（0，0）、A（0，L）、C（L，0），在△OAC区域内有垂直于xOy平面向里的匀强磁场．在t=0时刻，同时从三角形的OA边各处以沿y轴正向的相同速度将质量均为m，电荷量均为q的带正电粒子射入磁场，已知在t=t0时刻从OC边射出磁场的粒子的速度方向垂直于y轴．不计粒子重力和空气阻力及粒子间相互作用．（1）求磁场的磁感应强度B的大小；（2）若从OA边两个不同位置射入磁场的粒子，先后从OC边上的同一点P（P点图中未标出）射出磁场，求这两个粒子在磁场中运动的时间t1与t2之间应满足的关系；（3）从OC边上的同一点P射出磁场的这两个粒子经过P点的时间间隔与P点位置有关，若该时间间隔最大值为，求粒子进入磁场时的速度大小．参考答案：考点：带电粒子在匀强磁场中的运动；牛顿第二定律；向心力．专题：带电粒子在磁场中的运动专题．分析：（1）粒子垂直OA进入磁场中，转过90°，垂直打在y轴上，则t=t0=T，求出周期，由周期公式T=求B的大小．（2）画出两个粒子的运动轨迹，设轨迹所对应的圆心角分别为θ1和θ2，由几何关系有θ1=180°﹣θ2，可得到时间之和等于．（3）根据圆周运动知识知道，两粒子在磁场中运动的时间差△t与△θ=θ2﹣θ1成正比，只要求出△θ的最大值，即可求得θ2的最大值．由△t=和已知条件△tmax=，联立可求出θ2的最大值，再结合几何知识求出轨迹的半径，由牛顿第二定律，利用洛伦兹力等于向心力，列式求解速度．解答：解：（1）粒子在t0时间内，速度方向改变了90°，t=t0=T，故周期T=4t0由T=…①得B=…②（2）在同一点射出磁场的两粒子轨迹如图，轨迹所对应的圆心角分别为θ1和θ2，由几何关系有：θ1=180°﹣θ2…③故t1+t2==2t0…④（3）由圆周运动知识可知，两粒子在磁场中运动的时间差△t与△θ=θ2﹣θ1成正比，由②得：△θ=θ2﹣θ1=2θ2﹣180°…⑤根据⑤式可知θ2越大，△θ2越大，时间差△t越大由△t=…⑥由题时间间隔最大值为△tmax=…⑦又T=4t0…⑧则