2022-2023学年山西省朔州市沙城实验中学高三物理期末试题含解析

2022-2023学年山西省朔州市沙城实验中学高三物理期末试题含解析一、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.（多选题）如图所示，在水平向右的匀强电场中以竖直和水平方向建立直角坐标系，一带负电的油滴从坐标原点以初速度v0向第一象限某方向抛出，当油滴运动到最高点A（图中未画出）时速度为vt，试从做功与能量转化角度分析此过程，下列说法正确的是（）A．若vt＞v0，则重力和电场力都对油滴做正功引起油滴动能增大B．若vt＞v0，则油滴电势能的改变量大于油滴重力势能的改变量C．若vt=v0，则A点可能位于第一象限D．若vt=v0，则A点一定位于第二象限参考答案：BD【考点】带电粒子在匀强电场中的运动．【分析】负电荷所受力的方向与电场强度方向相反，所以该电荷受水平向左的电场力和竖直向下的重力，根据功能关系即可求解．【解答】解：A、若vt＞v0，根据动能定理得：＞O该电荷受电场力水平向左，所以当油滴运动到最高点A的过程中，重力做负功，则电场力力必定做正功，且电场力做的功比重力做的功多，而电场力做油滴做的功等于电势能的变化量，重力对油滴做的功等于重力势能的变化量，所以油滴电势能的改变量大于油滴重力势能的改变量，故A错误，B正确；C、若vt=v0，根据动能定理得：=O，重力做负功，则电场力力必定做正功，且两者相等，故A点一定位于第二象限，故C错误，D正确．故选BD2.假设地球是一半径为R、质量分布均匀的球体．一矿井深度为d.已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零．矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为()A．1－B．1＋C.2D.2参考答案：A3.为了安全，汽车在行驶途中，车与车之间必须保持一定的距离，这是因为从驾驶员看见某一情况到采取制动动作的反应时间里，汽车仍然要通过一段距离，这个距离称为反应距离，而从采取制动动作到汽车停止运动通过的距离称为制动距离，表中是在不同速度下的反应距离和制动距离的部分数据，根据分析计算，表中未给出的数据x、y应是

）速度m/s反应距离m制动距离m10122015X452024Y2530125

A．x=18，y=80

B．x=18，y=90

C．x=20，y'=100

D．x=20，y=105参考答案：A4.1kw·h电能可以做很多事。请估算1kw·h的电能全部用来托起一位普遍高中生，使他提升的高度最接近（

）

A．2m

B．20m

C．700m

D．70000m参考答案：答案：D5.“5·12”汶川大地震发生后，山东省某公司向灾区北川捐赠一批柴油发电机．该柴油发电机说明书的部分内容如下表所示．现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电，发电机到安置区的距离是400m，输电线路中的火线和零线均为GBCZ60型单股铜导线，该型导线单位长度的电阻为2.5×10－4Ω/m.安置区家用电器的总功率为44kW，当这些家用电器都正常工作时，下列说法中正确的是型

号AED6500S最大输出功率60kW输出电压范围220V～300VA．输电线路中的电流为20AB．输电线路损失的电功率为8000WC．发电机实际输出电压是300VD．如果该柴油发电机发的电是正弦交流电，则输出电压最大值是300V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.某研究性学习小组为“探究加速度与力、质量的关系”独力设计了如图甲所示的实验装置。已知小车质量为m1，砝码和盘的质量为m2，交流电的频率为50Hz，除了装置图中所给的器材外，另外备有复写纸、电键及导线若干。（1）除了上面涉及的实验器材外，本次实验还缺少的器材有

。（2）保持m1不变，改变m2的大小，小明同学根据实验数据作出了加速度a随拉力F的变化图象如图乙所示，该图线不通过坐标原点，最可能的原因是：

。（3）如图丙所示为某次实验得到的一条纸带，相邻计数点间还有四个点没有画出。AB、CD计数点之间的距离已测出，由于疏漏B、C两计数点之间的距离忘记了标注，根据纸带上现有的数据情况，可计算出小车运动的加速度为

m/s2（结果保留两位有效数字）（4）在探究加速度与力的关系实验中，要尽可能保证a-F图象是一条直线，需要控制的条件是_________________________________________。参考答案：（1）交流电源（或答学生电源）和刻度尺（2分）（2）没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够（2分）（3）0.52（3分）（4）小车质量m1远大于砝码和盘的质量m2（或答m1>>m2）解析：（1）打点计时器需要交流电源，所以需要交流电源，纸带上计数点间距离需要测量，还缺少刻度尺。（2）由图象可知，当施加一定外力时，小车的加速度还为零，则外力与小车受到的摩擦力平衡。（3）根据匀变速运动的规律可得，x3-x1=2aT2，解得，a=0.52m/s2。（4）小车质量m1远大于砝码和盘的质量m2时，绳中拉力近似等于小车所受合外力（或答m1>>m2）7.图示电路中，电表视为理想表。当S断开时，电压表示数为12V，当S闭合后，电压表示数为11.2V，电流表示数为0.2A，则电源电动势为

，内电阻为

。

参考答案：

答案：12V、

4W8.为了探究加速度与力的关系，某同学设计了如图所示的实验装置，带滑轮的长木板水平放置，板上有两个光电门相距为d，滑块通过细线与重物相连，细线的拉力F大小等于力传感器的示数．让滑块从光电门1由静止释放，记下滑到光电门2的时间t，改变重物质量来改变细绳拉力大小，重复以上操作5次，得到下列表格中5组数据．（1）若测得两光电门之间距离为d=0．5m，运动时间t=0．5s，则a=

☆

m/s2；（2）依据表中数据在坐标纸上画出a-F图象．（3）由图象可得滑块质量m=

☆

kg，滑块和轨道间的动摩擦因数=☆

．g=10m／s2）参考答案：9.因为手边没有天平,小王同学思考如何利用一已知劲度系数为k的弹簧和长度测量工具来粗测一小球的质量,他从资料上查得弹簧的弹性势能(其中x为弹簧形变量)后,设计了如下实验:将弹簧一端固定在水平桌面上,另一端紧靠小球,弹簧原长时小球恰好在桌边,然后压缩弹簧并测得压缩量x,释放弹簧,小球飞出后落在水平地面上,测出桌高h以及落点到桌边沿的水平距离s．(1)小球质量的表达式为:

．（4分）(2)如果桌面摩擦是本次实验误差的主要因素,那么小球质量的测量值将

（4分）(填“偏大”、“偏小”或“准确”)．参考答案：⑴；⑵偏大10.A、B为相同大小的量正三角形板块，如图所示铰接于M、N、P三处并静止．M、N分别在竖直墙壁上和水平天花板上，A板较厚，质量分布均匀，重力为G．B板较薄，重力不计．三角形的两条边均水平．那么，A板对铰链P的作用力的方向为沿NP方向；作用力的大小为G．参考答案：考点：共点力平衡的条件及其应用；物体的弹性和弹力．专题：共点力作用下物体平衡专题．分析：对B分析可知B受拉力的方向，对A分析找出力臂由力矩平衡可求得作用力的大小．解答：解：因B的重力不计，B的重力对平衡没有影响，故对B平衡起作用的只有N和P点，故可将B可以作二力杆处理，则板A对P的拉力应沿NP方向；对A分析，A受重力和P点的拉力而关于支点M平衡，设边长为L，由几何关系可知，重力的力臂为L1=L，P点的拉力的力矩为L2=L；则由力矩平衡可知，GL1=FL2，即G?L=F?L解得F=G由牛顿第三定律可知A板对铰链P的作用力的大小为F′=F=G故答案为：沿NP方向，G．点评：本题关键在于理解B不计重力的含义，将B板等效为二力杆．运用力矩平衡条件解决此类问题．11.如图，质量为20kg的物体，在水平面上向右运动，物体与水平面接触处的摩擦系数是0．2与此同时物体还受到一个水平向左大小为5N的推力作用，则物体的加速度是

；方向

参考答案：12.2．爱因斯坦在现代物理学领域作出了很多重要贡献，试举出其中两项：

；

．参考答案：相对论；光的量子性13.（00年吉、苏、浙）（16分）如图所示，厚度为h，宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的均匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A/之间会产生电热差，这种现象称为霍尔效应，实验表明，当磁场不太强时，电热差U、电流I和B的关系为：，式中的比例系数K称为霍尔系数。霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛仑兹力运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场，横向电场对电子施加与洛仓兹力方向相反的静电力，当静电力与洛仑兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差。设电流I是由电子和定向流动形成的，电子的平均定向速度为v，电量为e回答下列问题：（1）达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势_____下侧面A的电势（填高于、低于或等于）（2）电子所受的洛仑兹力的大小为______。（3）当导体板上下两侧之间的电差为U时，电子所受静电力的大小为_____。（4）由静电力和洛仑兹力平衡的条件，证明霍尔系数为其中h代表导体板单位体积中电子的个数。参考答案：答案：（1）低于；（2）；（3）（4）电子受到横向静电力与洛仑兹力的作用，两力平衡，有得：U=hvB

通过导体的电流密度I=nev·d·h

由

，有

得

三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.）某校两个课外活动小组分别用以下两种方法来验证机械能守恒定律。请阅读下列两段材料，完成后面问题。第1小组：利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律。图所示所标数据为实际距离，t0时刻刚好对应抛出点，该小组同学通过计算得到不同时刻的速度和速度的平方值如下表，当他们要计算重力势能的改变量时，发现不知道当地重力加速度，请你根据实验数据，按照下列要求计算出重力加速度。时刻t1t2t3t4t5速度v(m/s)4.524.043.563.082.60v2(m2/s2)20.4316.3212.679.496.76（1）在所给的坐标纸上作出v2—h图象；（2）分析说明，图象斜率的绝对值表示的物理意义是：__________________________________________________________________________；（3）由图象求得的重力加速度是______m/s2（结果保留三位有效数字）。第2小组：DIS实验是利用现代信息技术进行的实验。“用DIS研究机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示，小组同学在实验中利用小铁球从很光洁的曲面上滚下，选择DIS以图象方式显示实验的结果，所显示的图象如图乙所示。图象的横轴表示小球距d点（最低点）的高度h，纵轴表示小铁球的重力势能EP、动能Ek或机械能E。试回答下列问题：（1）图乙的图象中，表示小球的重力势能EP、动能Ek、机械能E随小球距d点的高度h变化关系的图线分别是___________（按顺序填写相应图线所对应的文字）；（2）根据图乙所示的实验图象，可以得出的结论是：_____________________________。参考答案：第1小组：（1）图示（2分）；（说明：不用刻度尺，随手画的不给分）（2）重力加速度的二倍（或2g）（2分）；（3）9.41~9.85（2分）。（说明：填9.8不给分)第2小组：（1）乙、丙、甲（2分）；（2）忽略阻力作用，小球下落过程机械能守恒（2分）。15.某学习小组在进行“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”实验时，装置如图所示。(1)除桌面上的实验器材外，还准备了电磁打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸片和纸带，要完成该实验，还需要的实验器材有_______和________。(2)实验时保持钩码质量m不变，探究小车加速度a与小车(包括车中砝码)质量M的关系，以下做法正确的是________。A．平衡摩擦力时，应将长木板带有滑轮的一端适当垫高B．平衡摩擦力时，应将钩码用细绳通过定滑轮系在小车上C．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力D．实验时，先释放小车，再接通打点计时器电源(3)当M与m的大小关系满足____________时，可以认为绳对小车的拉力大小等于钩码的重力。参考答案：(1)天平

刻度尺

(2)C(3)M>>m（1）本试验中要通过纸带求解加速度，所以需要刻度尺测量长度，要研究质量与加速度的关系，需要测量小车质量，所以需要天平；（2）A、平衡摩擦力时，应将长木板不带定滑轮的一端适当垫高，故A错误；B、平衡摩擦力时，应将绳从小车上拿去，轻轻推动小车，是小车沿木板运动，通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动，故B错误；C、每次改变小车的质量时，小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力，故C正确；D、实验时，应先放开小车，再接通打点计时器电源，由于小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理，故D错误；故选C；（3）根据牛顿第二定律得：对m：、对M：解得：，当M＞＞m时，即小车的质量远大于砝码和盘的总质量，绳子的拉力近似等于砝码和盘的总重力。四、计算题：本题共3小题，共计47分16.(12分)如图所示，足够长的平行金属导轨MN、PQ平行放置，间距为L，与水平面成θ角，导轨与固定电阻R1和R2相连，且R1=R2=R。R1支路串联开关S，原来S闭合，匀强磁场垂直导轨平面斜向上。有一质量为m的导体棒ab与导轨垂直放置，接触面粗糙且始终接触良好，导体棒的有效电阻也为R。现让导体棒从静止释放沿导轨下滑，当导体棒运动达到稳定状态时速率为υ，此时整个电路消耗的电功率为重力功率的。重力加速度为g，导轨电阻不计。试求：(1)在上述稳定状态时，导体棒中的电流I，以及磁感应强度B的大小；(2)当断开开关s后，导体棒ab所能达到的最大速率υ`是υ的多少倍?

参考答案：解析：(1)当导体棒以速率υ匀速下滑时

电路中的总电阻

①(1分)

感应电动势

E=BLυ②(1分)

导体棒中的电流

③(1分)

总电功率

④(1分)

重力功率

⑤(1分)

根据题意有

⑥

由①②③④⑤⑥解得：⑦(1分)

⑧(1分)

(2)由S断开前的情况可知：⑨(1分)

S断开后，当导体棒以速率υ`匀速下滑时

总电阻

⑩(1分)

导体棒中的电流

⑾(1分)

由导体棒受力平衡有

⑿(1分)

由⑧⑨⑩⑾⑿求得：

⒀(1分)17.一半径为的光滑圆环固定在竖直平面内，环上套两个中央有孔的小球A和B，A、B间由原长为的轻弹簧连接，它们处于如图位置时恰好能保持静止状态，此时B球与环心等高，AB与水平成30°夹角。已知B球质量为，求A球质量和弹簧的劲度系数。参考答案：18.如图所示，倾角θ=37°的光滑且足够长的斜面固定在水平面上，在斜面顶端固定一个轮半径和质量不计的光滑定滑轮D，质量均为m=1kg的物体A和B用一劲度系数k=240N/m的轻弹簧连接，物体B被位于斜面底端且垂直于斜面的挡板P挡住．用一不可伸长的轻绳使物体A跨过定滑轮与质量为M的小环C连接，小环C穿过竖直固定的光滑均匀细杆，当整个系统静止时，环C位于Q处，绳与细杆的夹角α=53°，且物体B对挡板P的压力恰好为零．图中SD水平且长度为d=0.2m，位置R与位置Q关于位置S对称，轻弹簧和定滑轮右侧的绳均与斜面平行．现让环C从位置R由静止释放，sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2．求：（1）小环C的质量M；（2）小环C通过位置S时的动能Ek及环从位置R运动到位置S的过程中轻绳对环做的功WT；（3）小环C运动到位置Q的速率v．参考答案：解：（1）先以AB组成的整体为研究对象，AB系统受到重力．支持力和绳子的拉力处于平衡状态，则绳子的拉力为：T=2mgsinθ=2×10×sin37°