2022-2023学年山西省忻州市师院附属中学高三物理下学期期末试题含解析

2022-2023学年山西省忻州市师院附属中学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）如图所示，质量为m的物体放在质量为M、倾角为θ的斜面体上，斜面体置于粗糙的水平地面上，用平行于斜面的力F拉物体m使其沿斜面向下匀速运动，M始终静止，则下列说法正确的是

(

)

A．M相对地面有向右运动的趋势

B．地面对M的摩擦力大小为Fcosθ

C．地面对M的支持力为（M+m）g

D．物体m对M的作用力的大小为mg参考答案：B解：由题意可知，物体在拉力作用下沿斜面体向下匀速运动，类似于新物理模型：放在粗糙水平面的物体，受到一向下的推力处于静止状态．如下图所示：

对其受力分析，如图：

A、斜面体受到水平向右的摩擦力，因此它有相对地面向左运动趋势，故A错误；

B、斜面体受到的摩擦力等于Fcosθ，故B正确；

C、地面对斜面体的支持力等于（M+m）g+Fsinθ故C错误；

D、物体受到重力、拉力、支持力、摩擦力，根据平衡条件，支持力和摩擦力的合力与重力和拉力的合力平衡，大于重力，即M对m的作用力大于mg，根据牛顿第三定律m对M的作用力大于mg，D错误；

故选：B．2.（单选）用轻绳系住一小球静止在光滑斜面上，如图所示。若要按力的实际作用效果来分解小球的重力，则重力的两个分力的方向分别是图中的（

）

(A)1和5

(B)2和5

(C)3和5

(D)3和2参考答案：C3.如图所示，间距为L、电阻不计的足够长平行光滑金属导轨水平放置，导轨左端用一阻值为R的电阻连接，导轨上横跨一根质量为m、电阻也为R的金属棒，金属棒与导轨接触良好。整个装置处于竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中。现使金属棒以初速度v沿导轨向右运动，若金属棒在整个运动过程中通过的电荷量为q。下列说法正确的是

A．金属棒在导轨上做匀减速运动

B．整个过程中金属棒克服安培力做功为

C．整个过程中金属棒在导轨上发生的位移为

D．整个过程中电阻R上产生的焦耳热为参考答案：D4.如图△OMN为玻璃等腰三棱镜的横截面。a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面MN，在棱镜侧面OM、ON上反射和折射的情况如图所示，由此可知（

）A．从玻璃射向空气，a光的临界角小于b光的临界角B．玻璃对a光的折射率小于玻璃对b光的折射率C．在玻璃中，a光的速度大于b光的速度D．在双缝干涉实验中，a光干涉条纹宽度小于b光干涉条纹宽度参考答案：BC5.如图所示，密闭气缸左侧底导热，其余部分绝热性能良好，隔热轻活塞K把气缸分隔成体积相等的两部分，K与气缸壁的接触是光滑的，两部分中分别盛有相同质量、相同温度且高于环境温度的同种气体a和b，气体分子之间相互作用势能可忽略，当气体a通过左侧底向外散失一定的热量后，a、b各自达到新的平衡

（

）A．a的体积减小了，压强降低了

B．b的温度降低了

C．散失热量后a的分子热运动比b的分子热运动激烈

D．a减少的内能大于b减少的内能参考答案：答案：ABD二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.图示实线是简谐横波在t1=0时刻的波形图象，虚线是t2=0.2s时刻的波形图象，试回答：若波沿x轴正方向传播，则它的最大周期为

s；若波的传播速度为55m/s，则波的传播方向是沿x轴

方向(填“正”或“负”)。参考答案：0.8负7.静电场是___________周围空间存在的一种物质；通常用___________来描述电场的能的性质。参考答案：静止电荷；电势8.在匀强电场中建立空间坐标系O﹣xyz，电场线与xOy平面平行，与xOz平面夹角37°，在xOz平面内有A、B、C三点，三点连线构成等边三角形，其中一边与Ox轴重合．已知点电荷q=﹣1.0×10﹣8C在A点所受电场力大小为1.25×10﹣5N；将其从A点移到B点过程中克服电场力做功2.0×10﹣6J，从B点移到C点其电势能减少4.0×10﹣6J，则A、B、C三点中电势最高的点是

点，等边三角形的边长为

m．（cos37°=0.8，sin37°=0.6）参考答案：C；0.4．【考点】电势差与电场强度的关系；匀强电场中电势差和电场强度的关系．【分析】根据电场力做功正负分析电势能的变化，结合推论：负电荷在电势高处电势能小，在电势低处电势能大，分析电势的高低．由电场力做功公式求等边三角形的边长．【解答】解：将负点电荷从A点移到B点过程中克服电场力做功2.0×10﹣6J，电势能增大2.0×10﹣6J，从B点移到C点其电势能减少4.0×10﹣6J，所以C点的电势能最小，由推论：负电荷在电势高处电势能小，在电势低处电势能大，则C点的电势最高．由于点电荷从B移动到C电势能变化量最大，由等边三角形的对称性可知，BC边应与x轴重合，设等边三角形的边长为L．从B点移到C点电场力做功W=4.0×10﹣6J已知点电荷q=﹣1.0×10﹣8C在A点所受电场力大小为F=1.25×10﹣5N，由W=FLcos37°得L===0.4m故答案为：C；0.4．9.如图所示，一个半径为R、透明的球体放置在水平面上，一束蓝光从A点沿水平方向射入球体后经B点射出，最后射到水平面上的C点。已知，该球体对蓝光的折射率为。则它从球面射出时的出射角

▲

。若换用一束紫光同样从A点射入该球体，则它从球体射出后落到水平面上形成的光点与C点相比，位置

▲

（填“偏左”、“偏右”或“不变”）。参考答案：由折射率的定义式可得,由几何关系可知=30°，故60°。在同种介质中，紫光的偏折程度大于蓝光，故紫光从球体射出后落到水平面上形成的光点与C点相比，位置偏左。10.下表是按照密立根的方法进行实验时得到的某金属的UC和v的的几组数据。(UC是遏制电压)UC/V0.5410.6370.7140.8090.878v/l014Hz5.6445.8886.0986.3036.501请根据上表的数据在答题纸对应的坐标中作出UC-v图象；从图象中可知这种金属的截止频率为

；已知e=1.6010-19C，用给出的数据结合图象算出普朗克常量为

。参考答案：11.如图所示，一列周期为T的横波在绳上向左传播，t=0时刻正好传到P点，则P点将向______开始运动。请在图上画出t=

T时刻该段绳上的波形图。参考答案：答案：上，12.汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗，如图所示，在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表读数为4.8A，电动机启动时电流表读数为80A，若电源电动势为12V，内阻为0.05Ω，电流表内阻不计，则车灯的电阻为______________Ω，因电动机启动，车灯的电功率的减少量为______________W。

参考答案：2.45Ω，30.3W13.（5分）如图所示是一列简谐波的一段图象，已知d点到达波峰的时间比c早1s/200，a、c两点间水平距离为3m，则该波的传播方向为

，波速为

m/s。

参考答案：

答案：向左

200三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.如图所示是用来验证动量守恒的实验装置，弹性球1用细线悬挂于O点，O点正下方桌子的边沿有一竖直立柱．实验时，调节悬点，使弹性球1静止时恰与立柱上的球2接触且两球等高．将球1拉到A点，并使之静止，同时把球2放在立柱上．释放球1，当它摆到悬点正下方时与球2发生对心碰撞．碰后球1向左最远可摆到B点，球2落到水平地面上的C点．测出有关数据即可验证1、2两球碰撞时动量守恒．现已测出A点离水平桌面的距离为a.B点离水平桌面的距离为b，C点与桌子边沿间的水平距离为c.此外：(1)还需要测量的量是________、________和________．(2)根据测量的数据，该实验中动量守恒的表达式为________.(忽略小球的大小)参考答案：(1)弹性球1、2的质量m1、m2立柱高h桌面高H(2)2m1＝2m1＋m2

15.（6分）探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，实验装置如图所示，实验主要过程如下：

（1）设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、……；

（2）分析打点计时器打出的纸带，求出小车的速度、、……；

（3）作出草图；

（4）分析图像。如果图像是一条直线，表明∝；如果不是直线，可考虑是否存在∝、∝、∝等关系。以下关于该试验的说法中有一项不正确，它是___________。A．本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、……。所采用的方法是选用同样的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致。当用1条橡皮筋进行是实验时，橡皮筋对小车做的功为W，用2条、3条、……橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、……实验时，橡皮筋对小车做的功分别是2W、3W、……。B．小车运动中会受到阻力，补偿的方法，可以使木板适当倾斜。C．某同学在一次实验中，得到一条记录纸带。纸带上打出的点，两端密、中间疏。出现这种情况的原因，可能是没有使木板倾斜或倾角太小。D．根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法，是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算。参考答案：D解析：本实验的目的是探究橡皮绳做的功与物体获得速度的关系。这个速度是指橡皮绳做功完毕时的速度，而不整个过程的平均速度，所以D选项是错误的。四、计算题：本题共3小题，共计47分16.如图所示，有一个连通的，上、下两层均与水平面平行的“U”型的光滑金属平行导轨，在导轨面上各放一根完全相同的质量为m的匀质金属杆和，开始时两根金属杆与轨道垂直，在“U”型导轨的右侧空间存在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场，杆在磁场中，杆在磁场之外。设两导轨面相距为H，平行导轨宽为，导轨足够长且电阻不计，金属杆单位长度的电阻为。现在有同样的金属杆从左侧半圆形轨道的中点从静止开始下滑，在下面与金属杆发生碰撞,设碰撞后两杆立刻粘在一起并向右运动。求：（1）回路内感应电流的最大值；（2）在整个运动过程中，感应电流最多产生的热量；（3）当杆、与杆的速度之比为3∶1时，受到的安培力大小。参考答案：⑴设杆下滑与杆碰前速度大小为，依据动能定理

解得设碰后速度大小为，依据动量守恒

解得感应电动势的最大值闭合回路的总电阻电流的最大值⑵设杆的共同速度大小为，依据动量守恒

解得依据能量关系，感应电流最多产生的热量⑶设杆速度大小为，则杆的速度大小为依据动量守恒有解得此时回路中的感应电动势感应电流杆受到的安培力17.在如图6所示的空间里，存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B＝.在竖直方向存在交替变化的匀强电场，如图7所示(竖直向上为正)，电场大小为E0＝.一倾角为θ长度足够长的光滑绝缘斜面放置在此空间．斜面上有一质量为m，带电荷量为－q的小球，从t＝0时刻由静止开始沿斜面下滑，设第5s内小球不会离开斜面，重力加速度为g.求：图6图7(1)第6s内小球离开斜面的最大距离．(2)第19s内小球未离开斜面，θ角的正切值应满足什么条件？

参考答案：(1)设第一秒内小球在斜面上运动的加速度为a，由牛顿第二定律得：(mg＋qE0)sinθ＝ma

①第一秒末的速度为：v＝at1

②在第二秒内：qE0＝mg

③所以小球将离开斜面在上方做匀速圆周运动，则由向心力公式得qvB＝m

④圆周运动的周期为：T＝＝1s

⑤由题图可知，小球在奇数秒内沿斜面做匀加速运动，在偶数秒内离开斜面做完整的圆周运动．所以，第五秒末的速度为：v5＝a(t1＋t3＋t5)＝6gsinθ

⑥小球离开斜面的最大距离为：d＝2R3

⑦由以上各式得：d＝.(2)第19秒末的速度：v19＝a(t1＋t3＋t5＋t7＋…＋t19)＝20gsinθ

⑧小球未离开斜面的条件是：qv19B≤(mg＋qE0)cosθ

⑨所以：tanθ≤.答案(1)(2)tanθ≤18.（17分）如图所示，固定在地面上的光滑圆弧轨道AB、EF，他们的圆心角均为90°，半径均为R.一质量为m、上表面长也为R的小车静止在光滑水平面CD上，小车上表面与轨道AB、EF的末端B、E相切.一质量