2022年湖南省株洲市先锋高级中学高三物理上学期期末试题含解析

2022年湖南省株洲市先锋高级中学高三物理上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.在稳定轨道上的空间站中，物体处于完全失重状态．有如图（4）所示的装置，半径分别为r和R（R>r）的甲、乙两个光滑的圆形轨道安置在同一竖直平面上，轨道之间有一条水平轨道CD相通，宇航员让一小球以一定的速度先滑上甲轨道，通过粗糙的CD段，又滑上乙轨道，最后离开两圆轨道，那么下列说法正确的是：A．小球在CD间由于摩擦力而做减速运动B．小球经过甲轨道最高点时比经过乙轨道最高点时速度大C．如果减少小球的初速度，小球有可能不能到达乙轨道的最高点D．小球经过甲轨道最高点时对轨道的压力大于经过乙轨道最高点时对轨道的压力参考答案：D2.如图3所示，在光滑水平面上的直线MN左侧有垂直于纸面向里的匀强磁场，右侧是无磁场空间。将两个大小相同的铜质矩形闭合线框由图示位置以同样的速度v向右完全拉出匀强磁场。已知制作这两只线框的铜质导线的横截面积之比是1:2.则拉出过程中下列说法中正确的是

（

）

A．所用拉力大小之比为2:1

B．通过导线某一横截面的电荷量之比是1:1

C．拉力做功之比是1:4

D．线框中产生的电热之比为1:2参考答案：D3.关于物理学研究方法，以下说法正确的是（ ）A.在用实验探究加速度、力和质量三者之间的关系时，采用控制变量法B.伽利略用来研究力和运动关系的斜面实验是一个理想实验C.物理学中的“质点”、“点电荷”等都是理想模型D.物理中所有公式都是用比值定义法定义的参考答案：ABC4.(多选题)如图6所示，ABCD为固定的水平光滑矩形金属导轨，AB间距离为L，左右两端均接有阻值为R的电阻，处在方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，质量为m、长为L的导体棒MN放在导轨上，甲、乙两根相同的轻质弹簧一端均与MN棒中点固定连接，另一端均被固定，MN棒始终与导轨垂直并保持良好接触，导轨与MN棒的电阻均忽略不计.初始时刻，两弹簧恰好处于自然长度，MN棒具有水平向左的初速度v0，经过一段时间，MN棒第一次运动至最右端，这一过程中AB间电阻R上产生的焦耳热为Q，则（

）A.初始时刻棒受到安培力大小为B.从初始时刻至棒第一次到达最左端的过程中，整个回路产生焦耳热为C.当棒再次回到初始位置时，AB间电阻R的功率为D.当棒第一次到达最右端时，甲弹簧具有的弹性势能为mv20-Q参考答案：AD5.下列选项中，属于对过程建立物理模型的是

（

）（A）质点

（B）简谐运动

（C）点电荷

（D）理想气体参考答案：B二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.在共点力合成的实验中，根据实验数据画出力的

图示，如图所示．图上标出了F1、F2、F、F′'四个力，其中

（填上述字母）不是由弹簧秤直接测得的．若F与F′

的

_基本相等，

_基本相同，说明共点

力合成的平行四边行定则得到了验证．参考答案：7.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.如图所示，AB两端接直流稳压电源，UAB＝100V，R0＝40W，滑动变阻器总电阻R＝20W，当滑动片处于变阻器中点时，C、D两端电压UCD为___________V，通过电阻R0的电流为_____________A。

参考答案：答案：80，2解析：当滑动片处于变阻器中点时，可以将变阻器分成两个电阻，，电路如图，则与串联，再与并联。根据部分电路欧姆定律，有，。代入数据可得，。9.如图所示，在O点处放置一个正电荷．在过O点的竖直平面内的A点，自由释放一个带正电的小球，小球的质量为m、电荷量为q．小球落下的轨迹如图中虚线所示，它与以O为圆心、R为半径的圆（如图中实线所示）相交于B、C两点，O、C在同一水平线上，∠BOC=30°，A距离OC的竖直高度为h．若小球通过B点的速度为v，则小球通过C点的速度大小为，小球由A到C电场力做功为mv2+mg﹣mgh．参考答案：解：小球从A点到C点的过程中，电场力总体上做的是负功，重力做正功，由动能定理可以知道电荷在C点的大小是，C、D、小球由A点到C点机械能的损失就是除了重力以外的其他力做的功，即电场力做的功．由动能定理得mgh+W电=则：W电==mv2+mg﹣mgh故答案为：，mv2+mg﹣mgh10.两块相同的竖直木板A、B间有质量均为m的四块相同的木块，用两个大小均为F的水平力压木板，使木板均处于平衡，如图所示.设所有接触面间的动摩擦因数均为μ.则第2块对第3块的摩擦力大小为

参考答案：：011.如图，光滑轻杆AB、BC通过A、B、C三点的铰接连接，与水平地面形成一个在竖直平面内三角形，AB杆长为．BC杆与水平面成角，AB杆与水平面成角。一个质量为m的小球穿在BC杆上，并静止在底端C处。现对小球施加一个水平向左mg的恒力，当小球运动到CB杆的中点时，它的速度大小为

，小球沿CB杆向上运动过程中AB杆对B处铰链的作用力随时间t的变化关系式为．

参考答案：,12.

一个细口瓶，开口向上放置，容积为2.0升，在温度0oC、一个标准大气压的环境里，瓶内气体的分子数为

个；当环境温度高20oC时，热力学温度升高

K。（只要求2位有效数字，阿伏伽德罗常数N=6.0×1023mol-1）参考答案：

答案：5.4×1022、2013.某同学在学习了DIS实验后，设计了一个测物体瞬时速度的实验，其装置如图甲所示。在小车上固定挡光片（宽度为Δs），在倾斜导轨的A处放置光电门。让小车从P点静止下滑，再利用光电门记录下挡光片经过A点所经历的时间Δt。接下来，改用不同宽度的挡光片重复上述实验，最后运用公式计算出不同宽度的挡光片从A点开始在各自Δs区域内的，并作出图像。

（1）当光电门传感器A、B之间无挡光物体时，电路

；当A、B之间有物体挡光时，电路

。（填“断开”或“接通”）（2）（多选）该同学测出4组数据，其中第3组数据发生了明显的偏差，如图乙所示。造成偏差的可能原因是

（

）A.小车从图甲中P点上方静止下滑

B.小车从图甲中P点下方静止下滑C.小车从图甲中P点静止下滑

D.小车从图丙中P点静止下滑（3）另一位同学测出如下图所示的6组数据，根据图线，可知小车的加速度大小约为

m/s2，挡光片经过A点时的瞬间速度大小约为

m/s。参考答案：（1）断开，接通

（各1分）

（2）AD

（2分）

（3）0.6—0.8，0.54—0.56

三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.（4分）如图所示，螺旋测微器的示数为

mm，游标卡尺的示数为

mm．参考答案：答案：6.122～6.125，10.5015.用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源，有交流（频率为50Hz）和直流两种输出．重锤从高处由静止开始落下，拖动纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。①一同学按如下步骤进行实验：A．用天平测量出重锤的质量；B．按图示的装置安装器件；C．将打点计时器接到电源的直流输出端上；D．先接通电源，后释放悬挂纸带的夹子，打出一条纸带；E．换用纸带，重复步骤D；F．选取合适的纸带；G．测量所选纸带上某些点之间的距离；H．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能。指出其中没有必要进行的步骤是；操作不恰当的步骤是

。②利用这个装置也可以测量重锤的加速度数值。这位同学打出的纸带如图所示，A点为打下的第一个点，0、1、2、3、4、5、6为连续的计数点，现测得s1、s2、s3、s4、s5、s6分别为4.03cm、4.42cm、4.80cm、5.18cm、5.57cm、5.95cm，请你根据这条纸带推算此落体过程的加速度a为

m/s2。(保留三位有效数字)③某同学根据第②问求得的加速度数值计算重力势能的变化量ΔEP

，验证机械能守恒定律定律。试分析其合理性。

。参考答案：(1)A，C（4分）

（2）9.58（4分）（3）不合理．由于阻力的存在，第（2）问中求得的结果不是当地的重力加速度，不能用它来计算重力势能的改变量．四、计算题：本题共3小题，共计47分16.如图所示，两金属杆AB和CD长均为L，电阻均为R，质量分别为3m和m。用两根质量和电阻均可忽略的不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路，并悬挂在水平、光滑、不导电的圆棒两侧。在金属杆AB下方有高度为H的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与回路平面垂直，此时，CD处于磁场中。现从静止开始释放金属杆AB，经过一段时间，AB即将进入磁场的上边界时，其加速度为零，此时金属杆CD尚未离开磁场，这一过程中杆AB产生的焦耳热为Q。则（1）AB棒即将进入磁场的上边界时的速度v1多大？（2）此过程中金属杆CD移动的距离h和通过导线截面的电量q分别是多少？（3）通过计算说明金属杆AB在磁场中可能具有的速度大小v2在什么范围内；参考答案：（1）AB棒达到磁场边界时，加速度为零，系统处于平衡状态，对AB棒 （1分）对CD棒 （1分）又 （2分）解得 (1分)（2）（2分） (1分) (2分)（3）AB杆与CD杆均在磁场中运动，直到达到匀速，此时系统处于平衡状态，对AB棒 （1分）对CD棒 （1分）又 （2分）解得 （1分）所以 (2分)17.如图所示，水平桌面上有一轻弹簧，左端固定在A点，弹簧处于自然状态时其右端位于B点。水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道MNP，其形状为半径R=0.8m的圆环剪去了左上角135°的圆弧，MN为其竖直直径，P点到桌面的竖直距离也是R。用质量m1=0.4kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点，释放后弹簧恢复原长时物块恰停止在B点。用同种材料、质量为m2=0.2kg的物块将弹簧也缓慢压缩到C点释放，物块过B点后其位移与时间的关系为，物块从桌面右边缘D点飞离桌面后，由P点沿圆轨道切线落入圆轨道。g=10m/s2，求：（1）BP间的水平距离；（2）判断m2能否沿圆轨道到达M点；（3）物块将弹簧缓慢压缩到C点时弹性势能EP；（4）释放后m2运动过程中克服摩擦力做的功。参考答案：见解析（1）设物块由D点以初速度做平抛，落到P点时其竖直速度为vy,有

且

解得

设平抛运动时间为t，水平位移为x1，有

解得

由题意可知小球过B点后做初速度为减速到vD,BD间位移为x2，有：

所以BP水平间距为

=4.1m

（2）若物块能沿轨道到达M点，其速度为，有

解得

<

即物块不能到达M点（3）设弹簧长为AC时的弹性势能为EP，物块与桌面间的动摩擦因数为μ

释放

释放

解得

J

（4）设在桌面上运动过程中克服摩擦力做功为Wf，有

解得