河北省行唐启明中学2022-2023学年高三下学期3月月考物理试题

学而优教有方河北行唐启明中学2022-2023学年下学期高三物理3月份月考试题单选题。（共7道，每道4分）1．中国高速铁路最高运行时速350km，被誉为中国“新四大发明”之一，几年前一位来中国旅行的瑞典人在网上发了一段视频，高速行驶的列车窗台上，放了一枚直立的硬币，如图所示。在列车行驶的过程中，硬币始终直立在列车窗台上，直到列车转弯的时候，硬币才倒下。这一视频证明了中国高铁极好的稳定性。关于这枚硬币，下列判断正确的是()A．硬币直立过程中，列车一定做匀速直线运动B．硬币直立过程中，一定只受重力和支持力，处于平衡状态C．硬币直立过程中，可能受到与列车行驶方向相同的摩擦力作用D．列车加速或减速行驶时，硬币都可能受到与列车行驶方向相同的摩擦力作用2.如图所示，工地上的建筑工人用砖夹搬运四块相同的砖，假设每块砖的质量均为m，砖与砖夹的动摩擦因数均为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当砖处于平衡状态时，右边砖夹对砖施加的水平力最小值为()A.eq\f(4mg,μ) B．eq\f(3mg,μ)C.eq\f(2mg,μ) D．eq\f(mg,μ)3.如图所示，一匀强电场的方向平行于xOy平面，O点为坐标原点，已知OM与x轴正方向夹角为θ＝60°。从原点O起沿x轴正方向每经过1m电势下降6V，沿OM方向每经过1m电势下降也为6V，图中P点坐标为(3m，eq\r(3)m)，则下列说法正确的是()A．UOP＝24VB．UOP＝24eq\r(3)VC．电场强度沿OP方向，大小为6eq\r(3)V/mD．电场强度沿y轴正方向，大小为4eq\r(3)V/m4.真空中某静电场电场线的分布如图所示，图中P、Q两点关于点电荷q1水平对称。P、Q两点电场强度的大小分别为EP、EQ，电势分别为φP、φQ。一个带电粒子沿虚线轨迹从M移动至N。以下选项正确的有()A．EQ>EPB．φQ>φPC．此带电粒子带正电，它的电势能先变大后变小D．此带电粒子带负电，它的电势能先变大后变小5．如图所示，两圆弧中的电流大小相等，电流在圆心处产生的磁场的磁感应强度大小与其半径成反比，直线电流在其延长线上的磁感应强度为零，则关于图中a、b两点(分别为各圆的圆心)的磁感应强度的大小关系和a点的磁感应强度的方向，下列说法正确的是()A．Ba<Bb，Ba垂直纸面向外B．Ba>Bb，Ba垂直纸面向外C．Ba<Bb，Ba垂直纸面向里D．Ba＝Bb，Ba垂直纸面向里6．MN、PQ为水平放置、间距为0.5m的平行导轨，左端接有如图所示的电路。电源的电动势为10V，内阻为1Ω；小灯泡L的电阻为4Ω，滑动变阻器接入电路的阻值为7Ω。将导体棒ab静置于导轨上，整个装置在匀强磁场中，磁感应强度大小为2T，方向与导体棒垂直且与水平导轨平面的夹角θ＝53°；导体棒质量为0.23kg，接入电路部分的阻值为4Ω，闭合开关S后，导体棒恰好未滑动。若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且不计导轨的电阻，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，重力加速度g取10m/s2，则()A．导体棒受到的安培力大小为1NB．流过灯泡的电流大小为1AC．若将滑动变阻器的滑片向左移动，则导体棒仍会静止D．导体棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.27.如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图像，当调整线圈转速后，其在同一磁场中匀速转动过程中所产生正弦交流电的图像如图线b所示。以下关于这两个正弦交流电的说法错误的是()A．在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零B．线圈先后两次转速之比为3∶2C．交流电a的瞬时值为u＝10sin5πt(V)D．交流电b电压的最大值为eq\f(20,3)V二、多选题（共3道，选对1项得3分，都选对德6分，多选或错选不得分）8．(多选)如图所示，M、N是组成电容器的两块水平放置的平行金属极板，M中间有一小孔。M、N分别接到电压恒定的电源上(图中未画出)。小孔正上方的A点与极板M相距h，与极板N相距3h。某时刻一质量为m、带电荷量为q的微粒从A点由静止下落，到达极板N时速度刚好为零，不计空气阻力，重力加速度为g。则()A．带电微粒在M、N两极板间往复运动B．两极板间电场强度大小为eq\f(3mg,2q)C．若将M向下平移eq\f(h,3)，微粒仍从A点由静止下落，进入电场后速度为零的位置与N的距离为eq\f(5,4)hD．若将N向上平移eq\f(h,3)，微粒仍从A由静止下落，进入电场后速度为零的位置与M的距离为eq\f(5,4)h9.(多选)如图所示，倒U形光滑导轨DABC倾斜放置，MN、QH将导轨长度均分为三等份，AB∥MN∥QH，在MNHQ中存在垂直导轨平面向下的匀强磁场(图中未画出)。一金属棒从MN上方静止释放，金属棒向下运动的过程中始终与导轨接触良好且与AB平行，不计导轨电阻，AB间电阻为R，金属棒电阻为r，I为金属棒中的电流，q为通过金属棒的电荷量，U为金属棒两端的电压，P为金属棒中的电功率，若从金属棒刚进入磁场开始计时，它在磁场中运动的过程中，下列图像中不可能正确的是()10．(多选)半径为a、右端开小口的导体圆环和长为2a的导体直杆，单位长度电阻均为R0。圆环水平固定放置，整个内部区域分布着方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。杆在圆环上以速度v平行于直径CD向右做匀速直线运动，杆始终与圆环保持良好接触，从圆环中心O开始，杆的位置由θ确定，如图所示。则()A．θ＝0时，杆产生的电动势为2BavB．θ＝eq\f(π,3)时，杆产生的电动势为eq\r(3)BavC．θ＝eq\f(π,3)时，杆受到的安培力大小为eq\f(3B2av,（5π＋3）R0)D．θ＝0时，杆受到的安培力大小为eq\f(2B2av,（π＋2）R0)三、实验题（11小题6分，12小题9分）11．研究物体做匀变速直线运动的情况可以用打点计时器，也可以用光电传感器。(1)一组同学用打点计时器研究匀变速直线运动，打点计时器使用交流电源的频率是50Hz，打点计时器在小车拖动的纸带上打下一系列点迹，以此记录小车的运动情况。①打点计时器的打点周期是________s。②图甲为某次实验打出的一条纸带，其中1、2、3、4为依次选中的计数点(各相邻计数点之间有四个点迹)。根据图中标出的数据可知，打点计时器在打出计数点3时小车的速度大小为________m/s，小车做匀加速直线运动的加速度大小为________m/s2。(2)另一组同学用如图乙所示的装置研究匀变速直线运动。滑块放置在水平气垫导轨的右侧，并通过跨过定滑轮的细线与一沙桶相连，滑块与定滑轮间的细线与气垫导轨平行。滑块上安装了宽度为3.0cm的遮光条，将滑块由静止释放，先后通过两个光电门，配套的数字计时器记录了遮光条通过第一个光电门的时间为0.015s，通过第二个光电的时间为0.010s，遮光条从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为0.250s。则滑块的加速度大小为________m/s2，若忽略偶然误差的影响，测量值与真实值相比________(选填“偏大”“偏小”或“相同”)。12、某同学想测出学校附近一工厂排出废水的电阻率，以判断废水是否达到排放标准(一般工业废水电阻率的达标值为ρ≥200Ω·m)。图甲为该同学所用盛水容器，其左、右两侧面为带有接线柱的金属薄板(电阻极小)，其余四面由绝缘材料制成，容器内部长a＝40cm，宽b＝20cm，高c＝10cm。他将水样注满容器后设计实验进行测量。(1)他用实验室中的下列器材来精确测量所取水样的电阻：A．电流表(量程5mA，电阻RA＝800Ω)B．电压表(量程15V，电阻RV约为10.0kΩ)C．滑动变阻器(0～20Ω，额定电流1A)D．电源(12V，内阻约10Ω)E．开关一只、导线若干请用笔画线代替导线帮他在图乙中完成电路连接。(2)正确连接电路后，这位同学闭合开关，测得一组U、I数据；再调节滑动变阻器，重复上述测量得出一系列数据如下表所示，请你在图丙的坐标系中作出U­I图像。U/V2.04.06.88.210.011.2I/mA0.801.602.733.384.004.45（3）由U­I图像求出待测水样的电阻为________Ω，算出所测水样的电阻率，可以判断这一水样________(选填“达标”或“不达标”)。四、计算题（13题11分，14题12分，15题16分）13．如图所示，竖直放置的汽缸，活塞横截面积为S＝0.10m2，活塞的质量忽略不计，汽缸侧壁有一个小孔与装有水银的U形玻璃管相通。开始活塞被锁定，汽缸内封闭了一段高为80cm的气柱(U形管内的气体体积不计)，此时缸内气体温度为27℃，U形管内水银面高度差h1＝15cm。已知大气压强p0＝1.0×105Pa，水银的密度ρ＝13.6×103kg/m3，重力加速度g取10m/s2。(1)让汽缸缓慢降温，直至U形管内两边水银面相平，求这时封闭气体的温度；(2)接着解除对活塞的锁定，活塞可在汽缸内无摩擦滑动，同时对汽缸缓慢加热，直至汽缸内封闭的气柱高度达到96cm，求整个过程中气体与外界交换的热量。14．如图所示，在边长为L的正方形abcd区域内存在图示方向的匀强电场，正方形的内切圆内存在垂直纸面向里的匀强磁场。现有一质量为m、带电荷量为＋q的粒子从ad边中点e以速度v0沿内切圆直径ef射入场区，粒子恰沿直线从bc边的中点f射出场区。保持粒子入射位置及速度大小、方向均不变，仅撤去磁场，粒子射出电场时速度偏向角θ0＝45°。已知tan53°＝eq\f(4,3)，不计粒子重力。(1)求仅撤去磁场时粒子在电场内运动的时间t0及电场强度E的大小；(2)若保持粒子入射位置及速度大小、方向均不变，仅撤去电场，求粒子在磁场中的运动时间。15．粗糙绝缘水平地面AP与光滑绝缘半圆弧竖直轨道PQ相切于P点，PQ右侧(含PQ)有竖直向下的匀强电场，电场强度大小为E＝eq\f(mg,q)，圆轨道半径为R，AP长度L1＝5R。A点左侧有一弹射装置，A点右侧B处静置一质量为m、带电荷量为＋q的滑块C，AB长度L2＝R，如图所示。现用此装置来弹射一质量为m的滑块D，滑块D在A点获得弹簧储存的全部弹性势能后向右运动，到达B点与C发生完全弹性碰撞(碰撞过程中C的电荷量不变)，碰撞后滑块C继续向右运动到P点进入光滑圆轨道，通过最高点Q后水平抛出，落到水平地面与地面碰撞。碰撞后，滑块C竖直速度vy立即减为0，由于摩擦作用，水平速度减小了μvy，即碰后水平速度vx＝vx0－μvy(其中vx0为碰前水平速度)。滑块C、D与地面间的动摩擦因数均为μ＝0.5，不计空气阻力，滑块都可看作质点，弹簧始终在弹性限度内，试求：(1)若滑块D获得8.5mgR的弹性势能后与C发生碰撞，求碰后瞬间滑块C的速度大小；(2)第(1)问的情境中，C继续运动到达圆轨道的最高点Q，求此时滑块C对轨道的压力大小；(3)若弹射装置弹射出滑块D后，移去弹射装置，滑块D获得速度后与C发生完全弹性碰撞，C通过圆弧轨道最高点Q后水平抛出，要使C落在滑块D右侧且不与D发生碰撞，求滑块D获得的弹性势能的范围。物理答案1、解析：C当列车匀速直线行驶时硬币立于列车窗台上，稳稳当当，说明硬币处于平衡状态，此时硬币受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力，它们是一对平衡力，当列车在加速或减速过程中，如果加速度较小，硬币会受到沿着行进方向的静摩擦力或沿行进方向相反的静摩擦力从而使硬币产生加速度，故A、B错误，C正确；列车加速时，硬币会受到与列车行驶方向相同的摩擦力，当列车减速时，硬币受到与列车行驶方向相反的摩擦力，故D错误。2、解析：C本题考查受力分析和摩擦力的计算，以四块砖为研究对象，进行受力分析。砖恰好静止不动，则砖所受到的摩擦力刚好与其重力相等，此时砖夹对砖施加的水平力最小，即Ff1＋Ff2＝4mg，又Ff1＝Ff2＝μF，联立可得F＝eq\f(2mg,μ)，即右边砖夹对砖施加的水平力最小为F＝eq\f(2mg,μ)，选项C正确。3、解析：A从原点O起沿x轴正方向每经过1m电势下降6V，沿OM方向每经过1m电势下降也为6V，所以电场方向在夹角θ的角平分线上，根据几何关系可知，OP与横轴的夹角的正切值为eq\f(\r(3),3)，所以该夹角为30°，即电场方向沿OP方向，电场强度为E＝eq\f(U,d)＝eq\f(6,1×cos\f(θ,2))V/m＝4eq\r(3)V/m，O、P间的电势差为UOP＝EdOP＝4eq\r(3)×2eq\r(3)V＝24V，故A正确。4、解析：D由题图知P点电场线密，电场强度大，则EP>EQ，故A错误；沿电场线的方向电势降低，电场线越密的电势降落越快，反之逆着电场线的方向电势升高，电场线越密的电势升高越快，则φQ<φP，故B错误；根据运动轨迹判定粒子受到斥力作用，q1为负电荷，所以此带电粒子也带负电，电势能先增大后减小，故D正确。5、解析：A本题考查磁场的叠加。圆弧中的电流在圆心处产生的磁场的磁感应强度大小与其半径成反比，可知其产生的磁感应强度大小B＝eq\f(kI,r)，而直线电流在其延长线上的磁感应强度为零，所以a点的磁感应强度大小Ba＝eq\f(kI,r)－eq\f(kI,R)，通过安培定则可判断合磁感应强度方向垂直纸面向外；b点的磁感应强度大小Bb＝eq\f(kI,r)＋eq\f(kI,R)，通过安培定则可判断合磁感应强度方向垂直纸面向里，所以Ba<Bb，故A正确。6、解析：D本题考查安培力作用下的平衡和电路的综合问题。电路的总电阻为R总＝R0＋r＋eq\f(RLR,RL＋R)＝10Ω，＋干路上的电流I＝eq\f(E,R总)＝1A，流过灯泡的电流I1＝eq\f(I,2)＝0.5A，B错误；导体棒受到的安培力F＝Beq\f(I,2)l＝0.5N，A错误；闭合开关S后，导体棒恰好未滑动，若将滑动变阻器的滑片左移，总电阻减小，电路中电流变大，流过导体棒的电流变大，则导体棒受到安培力变大，导体棒会运动，C错误；对导体棒受力分析如图所示，可得Fx＝Fsin53°，Fy＝Fcos53°，FN＝mg－Fy，Ff＝μFN，Fx＝Ff，联立解得μ＝0.2，D正确。7、解析：A由题图可知，t＝0时刻两线圈均在中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，故A错误；由题图可知Ta∶Tb＝2∶3，转速与周期成反比，则线圈先后两次转速之比为3∶2，故B正确；由题图可知，交流电a的最大值为10V，角速度为ω＝eq\f(2π,T)＝5π，所以交流电a的瞬间值为u＝10sin5πt(V)，故C正确；交流电最大值Um＝NBSω，则Uma∶Umb＝3∶2，则Umb＝eq\f(2,3)Uma＝eq\f(20,3)V，故D正确。解析：BD由于微粒在电场中和在电场外受到的力都是恒力，可知微粒将在A点和下极板之间往复运动，选项A错误；由动能定理得mg·3h－Eq·2h＝0，解得E＝eq\f(3mg,2q)，选项B正确；若将M向下平移eq\f(h,3)，则板间电场强度变为E1＝eq\f(U,\f(5,3)h)＝eq\f(3U,5h)＝eq\f(6,5)E，设当微粒速度为零时与N极板相距Δh，由动能定理得mg·(3h－Δh)－E1q·(eq\f(5h,3)－Δh)＝0，可知方程无解，选项C错误；若将N向上平移eq\f(h,3)，则板间电场强度变为E2＝eq\f(U,\f(5,3)h)＝eq\f(3U,5h)＝eq\f(6,5)E，设微粒速度为零时的位置与M极板相距Δh′，由动能定理得mg·(h＋Δh′)＝E2q·Δh′，解得Δh′＝eq\f(5,4)h，选项D正确。解析：AC本题考查金属棒在倾斜导轨上以一定速度进入匀强磁场的图像问题。如果电流减小，则表明金属棒在做减速运动，根据受力分析有BIl－mgsinα＝ma，随着电流减小，加速度减小，根据闭合电路的欧姆定律得I＝eq\f(Blv,R＋r)，则有eq\f(ΔI,Δt)＝eq\f(BlΔv,（R＋r）Δt)＝eq\f(Bla,R＋r)，随着加速度减小，I­t图像的斜率减小，A错误，符合题意；如果金属棒进入磁场时，安培力与重力沿导轨方向的分力平衡，则金属棒做匀速直线运动，其电流不变，根据q＝It可知，电荷量与时间成正比，B正确，不符合题意；如果路端电压随时间增大，则表明金属棒在做加速运动，受力分析有mgsinα－BIl＝ma，随着电压增大，电流增大，加速度减小，根据闭合电路的欧姆定律得U＝IR＝eq\f(Blv,R＋r)R，则有eq\f(ΔU,Δt)＝eq\f(BlΔv,（R＋r）Δt)R＝eq\f(BlRa,R＋r)，随着加速度减小，U­t图像的斜率减小，但是开始计时时，路端电压不为零，C错误，符合题意；如果金属棒进入磁场时，安培力与重力沿导轨方向的分力平衡，则金属棒做匀速直线运动，其电流不变，根据P＝I2r可知，金属棒的电功率不变，D正确，不符合题意。解析：ACθ＝0时，杆产生的电动势E＝Blv＝2Bav，故A正确；θ＝eq\f(π,3)时，根据几何关系得出此时杆的有效切割长度是l′＝a，所以杆产生的电动势为E′＝Bav，故B错误；θ＝eq\f(π,3)时，电路中总电阻是R总＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5,3)π＋1))aR0，I′＝eq\f(E′,R总)，杆受到的安培力大小为F′＝BI′l′＝eq\f(3B2av,（5π＋3）R0)，故C正确；θ＝0时，电路中总电阻是(2＋π)aR0，所以杆受的安培力大小F＝BIl＝B·2aeq\f(2Bav,（π＋2）aR0)＝eq\f(4B2av,（π＋2）R0)，故D错误。11、解析：(1)①交流电源的频率是50Hz，则打点计时器的打点周期T＝eq\f(1,f)＝0.02s。②由于每相邻两个计数点间还有4个点，所以相邻的计数点间的时间间隔为0.1s，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打计数点3点时小车的瞬时速度大小，v3＝eq\f(13.80－3.20,2×0.1)×10－2m/s＝0.53m/s。根据匀变速直线运动的推论公式Δx＝aT2可以求出加速度的大小，a＝eq\f(x34－x12,2t2)＝eq\f(（13.80－7.80）－3.20,2×0.12)×10－2m/s2＝1.4m/s2。(2)遮光条通过第一个光电门的速度为v1＝eq\f(0.030,0.015)m/s＝2.0m/s，遮光条通过第二个光电门的速度为v2＝eq\f(0.030,0.010)m/s＝3.0m/s，则滑块的加速度大小为a＝eq\f(v2－v1,t)＝eq\f(3.0－2.0,0.250)m/s2＝4.0m/s2。由实验原理可知，运动时间为遮光条从遮住第一个光电门的中间时刻到遮住第二个光电门的中间时刻t′＝0.250s＋eq\f(0.010,2)s－eq\f(0.015,2)s，故计算式中t偏大，所以测量值与真实值相比偏小。答案：(1)①0.02②0.531.4(2)4.0偏小12、[解析](1)由电阻定律得达标水样的电阻最小为Rx＝ρeq\f(a,bc)＝200×eq\f(0.4,0.2×0.1)Ω＝4000Ω，所以电流表应用内接法，由于滑动变阻器的总阻值为20Ω，为了方便调节，所以滑动变阻器应用分压式接法，电路图如图1所示。(2)根据U、I所测的数据作出U­I图像如图2所示。图2(3)由已知条件得U＝(R＋RA)I，根据U­I图像得R＝eq\f(ΔU,ΔI)－RA＝eq\f(11.2,4.45×10－3)Ω－800Ω≈1717Ω，由电阻定律得ρ＝eq\f(Rbc,a)＝eq\f(1717×0.2×0.1,0.4)Ω·m＝85.85Ω·m<200Ω·m，故不达标。[答案](1)见解析图1(2)见解析图2eq\a\vs4\al([创新点评])(3)1717(1650～1750均可)不达标(1)本实验测量工厂排出废水的电阻率。(2)废水盛在长方体容器中，其电阻可用电阻定律R＝ρeq\f(l,S)表示。13、解析：(1)由题意知，活塞位置不变，汽缸内气体做等容变化，由查理定律有eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)其中，p1＝p0＋ρgh1＝1.2×105Pa，p2＝p0＝1.0×105Pa，T1＝300K，解得T2＝250K。(2)接着解除对活塞的锁定，活塞可在汽缸内无摩擦滑动，即整个过程中气体压强为p0＝1.0×105Pa由盖—吕萨克定律有eq\f(V2,T2)＝eq\f(V3,T3)，解得T3＝300K因为T3＝T1＝300K，所以初状态与末状态气体内能相等，而第一个变化过程是等容变化，气体不对外做功，第二个变化过程中气体膨胀对外做功，故气体应从外界吸收热量，吸收的热量等于第二个变化过程中气体膨胀对外做的功，即Q＝p0ΔV＝1600J。答案：(1)250K(2)1600J14、解析：(1)当只有电场时，粒子在电场中做类平抛运动，设粒子出电场时沿电场方向的分速度为vy，速度偏向角的正切值tanθ0＝eq\f(vy,v0)，粒子在垂直电场方向的位移x＝v0t0，沿电场方向的位移y＝eq\f(vy,2)t0，解得x＝2y，由几何关系可知粒子一定是从c点射出电场，则粒子的水平位移x＝L，粒子在电场中的运动时间t0＝eq\f(L,v0)，粒子在电场中的加速度a＝eq\f(qE,m)，沿电场方向分速度vy＝at0，解得E＝eq\f(mv02,qL)。(2)设磁场的磁感应强度大小为B，当电场和磁场共存时粒子做直线运动，由平衡条件得qE＝qv0B，当只存在磁场