山西省太原市2023届高三年级上册期末考试物理试卷(含答案)

山西省太原市2023届高三上学期期末考试物理试卷

学校：姓名：班级：考号：

一、单选题

1、如图为避雷针周围等势面的分布情况，对于其中的M、N、P三点，有（）

AM、N两点的电场强度相同

B.P点的电势比M点的电势高

C.P点电场强度的值大于N点电场强度的值

D.电子在P点的电势能大于在M点的电势能

2、有四个万向轮的行李箱。竖立放置在高铁中，与前、后两个行李箱间有间隙。从

，=0开始，高铁的位移s与时间，的关系如图所示，其中4~，2间的图线是直线。以下

判断正确的是（）

A.0~4内，。会受到前方行李箱的作用力

B4~f2内，a会受到后方行李箱的作用力

C/~f3内，。会受到前方行李箱的作用力

内，。同前、后两个行李箱间均无作用力

3、电子秤主要部件是平行板电容器，其电路如图所示。称重时，把物体放到电子秤的

水平面板上，在压力作用下会导致电容器上层膜片电极下移。则放上物体后（）

A.膜片移动的过程中，A两端的电压始终为0

B.膜片下移过程中，电流表G有从人到。的电流

C.电容器两极板间的电势差变大

D.电容器两极板间的电场强度变小

4、一定质量的理想气体从状态。开始，经af8、brc、c-。三个过程后回到状态

a,其p-V图象如图所示。已知三个状态的坐标分别为a（匕,%）、/2%,24））、

43%,为）。以下判断正确的是（）

A.arb,气体对外做的功小于气体从外界吸收的热量

B.arb及bTc,气体均向外界放出热量

C.a—b,气体对外做的功小于匕fc对外界做的功

D.af8fcfa中，气体从外接吸收的热量大于对外做的总功

5、如图所示，洗衣机的圆形滚筒可绕水平轴沿逆时针方向转动。用该洗衣机对衣物进

行脱水，当湿衣服贴着滚筒内壁随滚筒一起做匀速圆周运动时，下列分析正确的是（）

A.当衣服到达最高点时，水最容易脱离衣服

B.当衣服到达最右侧的位置向上运动时，衣服可能不受摩擦力的作用

C.当衣服到达最低点时，衣服受到的合力最大

D.衣服到达最低点时受到的弹力一定大于在其他位置受到的弹力

6、如图为光电管的示意图。若用波长为4xl（y7m的单色光照射该光电管时，两板间可

产生的最大电压为1.7V。取加=1.25x10"eV-m,则下列判断正确的是（）

方

A.该光电管K极的逸出功约为L43eV

B.逸出光电子的最大初动能约为1.25eV

C.仅改变该单色光的强度，两板间的电压可能大于L7V

D.若改用波长更长的单色光照射，两板间的电压可能大于1.7V

7、如图所示，三根均匀带电的等长绝缘细棒组成一正三角形ABC,其中AC边上的细

棒带负电、其余两细棒带等量的正电荷，此时三角形中心。点的电场强度为线、电势

为外（无穷远处电势为零）。若撤去细棒A8,其余两边的电荷分布不变，则。点的

电场强度E和电势8分别为（）

C.立E。,0D2。

2°2

8、如图是密里根油滴实验的原理示意图。两个水平放置的平行金属极板相距为土上

极板中央开有一小孔，初始时均不带电。现通过小孔喷入小油滴，测得半径为r的小

油滴A（视为球体）在，时间内匀速下落了这时给两极板加上电压（上极板接电源

正极），适当调节电压，发现经过一段时间后，油滴A向上匀速运动，在，时间内同

样上升了/?,此时两板间的电压为U。已知油滴的密度为p,运动中受到的空气阻力大

小恒为/=（%为比例系数，u为运动速率），则（）

小孔

9A

d.U

A.比例系数4=也迦

3/1

B.油滴的电荷量为一8">酎

3U

C.油滴由向下变为向上的过程中，受到的电场力恒为皿丝

3

D.油滴匀速上升的过程中，电场力对油滴做功的功率为皿逊

3t

二、多选题

9、如图所示，矩形出7cd中，ab>be,电荷量为q（q>0）的点电荷固定在a点。下列

说法正确的是（）

A.沿bed从b点到d点、,电势先升高后降低

B.沿bed从b点到d点,电场强度的大小逐渐增大

C.负试探电荷在cd上任意一点的电势能总大于在d点的电势能

D.将正试探电荷从b点沿bed移动到"点，电场力做的总功小于0

10、关于太阳、地球以及月球的一些信息如下表：

一年约为365天地球半径约为6400km,自转周期为一天

一个月约为30天，一天约24小时太阳与地球间的距离约1.5亿公里

引力常量为G地球与月球的距离约为地球半径的60倍

根据以上信息，我们能估算出的物理量有（）

A.太阳的质量B.地球的质量

C.月球的质量D.地球同步卫星的轨道高度

11、如图所示，同种材料制成的倾斜粗糙轨道M。和ON底端平滑对接于O,固定在

同一竖直平面内，与水平面间的夹角分别为a和夕，a>/3,现将一小滑块从M端由

静止释放，小滑块沿轨道可上升到ON上的P点，OP>OMo不计小滑块经过。点的

时间和速率变化，以a,E分别表示小滑块沿轨道运动的加速度大小和机械能，，表示

时间，x为路程。则在小滑块由M端释放至第一次上升到。N上至P点的过程中，下

列图象可能正确的是（）

M，N

12、如图所示，空间有竖直向上的匀强电场及将一质量为机的带电小球从斜面上的

A点以速率%水平向左抛出，小球落到斜面上的8点。若撤去电场，将该小球以年的

速率从A点水平向左抛出，小球恰好落到的中点。不计空气阻力，下列说法中正

确的是（）

A.小球的电荷量为螫

E

B.小球的电荷量为超

2E

C.前、后两次小球落到斜面上时的动能之比为2:1

D.前、后两次小球落到斜面上时的动能之比为4:1

三、实验题

13、某同学用图甲的装置验证机械能守恒定律。大小相同的两小球P、。分别固定在

轻杆两端，轻杆可绕固定于中点。的光滑水平轴在竖直面内转动，。点正下方有一光

电计时器，小球通过计时器时其球心恰好与光电门等高。已知小球的直径为d,两球

球心间的距离为LP球质量是。球质量的2倍，重力加速度为g。现将轻杆拉至水平

位置并由静止释放，当尸球第一次通过光电门时，计时器显示的遮光时间为加。回答

下列问题：

123

6i光电门01020

图甲图乙

（1）用游标卡尺测量d时如图乙所示，则4=cm；

（2）小球P经过光电门时速度的表达式为丫=（用已知和测得量的符号表

示）；

（3）若此过程中P、。构成的系统机械能守恒，则需要验证的关系式为（用己

知和测得量的符号表示）。

14、通过查阅资料，实验小组得知总容量为75kW-h的汽车动力电池是采用数千节磷

酸铁锂电池组合而成，其中每节电池的电动势在3.6~4.2V之间。为探究该电池的特

性，小组购得一节相同的电池，通过实验测量其电动势E和内电阻

实验主要器材有：定值电阻凡（7.16Q）,电流表A（0-0.5A,内阻4未知），电阻

箱R（0-99.99Q）o实验主要操作如下：（计算结果均保留两位小数）

（1）先用欧姆表测量电流表A的内阻。如图甲所示，已知欧姆表内部电源的电动势

为3.0V,表盘中央刻线示数为“15”。欧姆表选取“xl”挡位时，发现欧姆表示数很

小无法准确读数，而此时电流表的示数为0.19A,可知电流表的内阻埠=C；

（2）之后，再用图乙的电路测量E和闭合开关，调节电阻箱，读出多组电阻箱的

示数R和对应电流表的示数/,根据记录的数据，作出图象如图丙所示。则可求

1

得该电池的电动势£=V,内电阻r=Q。

（3）以上实验产生误差的原因可能是（答出一条即可）。

四、计算题

15、2022年11月3日，“中国空间站”梦天实验舱顺利完成转位，标志着中国空间站

“T”字基本构型在轨组装完成。已知“中国空间站”在距地面高度为”的圆形轨道

运行。若地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,引力常量为G,不考虑地球的自

转。

(1)求“中国空间站”做圆周运动的周期。

(2)若实验舱转位过程的时间为3求空间站在该段时间通过的路程。

16、某滑雪场滑道的示意图如图所示，质量为60kg的运动员(含装备)从助滑道的A

点由静止开始自由滑下，到达8点时沿与水平方向成6=37。的方向离开跳台，恰沿与

竖直方向成8=37。角的方向落在下方雪道上的C点。已知A、8两点的高度差为

48m,B、。两点的高度差为35m,将运动员视为质点，取$山37。=0.6,g=10m/s2,

忽略空气阻力的作用。求：

(1)运动员到达B点速度的大小；

(2)运动员从A点滑到B点的过程中损失的机械能。

17、如图所示，光滑绝缘的士圆弧轨道ABC。，AC、BD为直径,固定在竖直平面

4

内，其圆心为。、轨道半径为R,下端与水平绝缘轨道相切于A点，整个轨道处于水

平向右的匀强电场中。若将一质量为加、电荷量为q的带正电的小滑块，从水平轨道

上与A点距离为R的P点由静止释放，滑块恰好能滑到与。等高的8点；若将小滑块

从水平轨道上的Q点(未画出)由静止释放，滑块恰能沿圆轨道做圆周运动。已知滑

块与水平轨道间的动摩擦因数为0.5,滑块运动过程中的电荷量保持不变，重力加速度

为go求：

(1)电场强度的大小；

(2)滑块离开。点时速度的大小及QA间的距离。

18、如图所示，长^=4.0m、高/i=0.8m的小车静止在光滑水平地面上，小车右端与

固定薄挡板(高度略低于小车)的距离为4=3.0m。现有一滑块(可视为质点)以

%=6m/s的初速滑上小车左端，小车到达挡板处时与挡板碰撞并立即被粘在挡板上停

止运动，滑块则继续运动后从小车的右端水平飞出。已知滑块的质量为小车质量的2

倍，滑块与小车上表面的动摩擦因数〃=02,不计空气阻力，取g=10m/s2。求：

(1)小车经多长时间与挡板相碰;

(2)滑块落地点与挡板的距离。

参考答案

1、答案：D

解析：A.由于等势面和电场线垂直，可知M、N两点电场强度方向不同，A错误；

B.P点电势为6kV,M点的电势为8kV,因此P点的电势比M点的电势低，B错误；

C.等差等势面越密集的地方，电场强度越大，可知N点电场强度的值大于尸点电场强

度的值，C错误；

D.根据Ep=oq,由于电子带负电，在电势越低的地方电势能越大，因此电子在P点的

电势能大于在M点的电势能，D正确。

故选D。

2、答案：C

Ac

解析：根据ST图象的斜率==丫可判断，0~4内高铁向前加速，行李箱受到向前的

支持力，后方行李箱向前推a,A错误；内，高铁匀速，。同前、后两个行李箱

间均无作用力，B错误；内，高铁向前减速，受到向后的支持力，。会受到前方

行李箱向后的作用力，C正确，D错误。

3、答案：B

解析：AB、放上物体后，电容器上层膜片电极下移，两极板间的距离4减小，根据电

容器的定义式。=导，可知电容器的电容将增大，又根据C=g可知电容器的带电

量增多，因此在膜片下移过程中，电流表G有从人到。的电流，则R两端的电压不为

零，故A错误，B正确；

CD、稳定后电容器两极板间的电压不变，根据公式七=与，可得稳定后电容器内部的

a

电场强度增大，故CD错误；

故选：Bo

4、答案：A

解析：A.arb,根据华=C可知，气体温度升高，内能增加，体积变大，气体对外

做功，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，且气体对外做的功小于气体

从外界吸收的热量，选项A正确；

B.a-匕气体从外界吸收热量；b-c,气体体积变大，对外做功；温度降低，内能减

小，则不能确定吸热还是放热，选项B错误；

C.根据卬=/必丫可知，P-V图象与坐标轴围成的面积等于气体做功的大小，可知

af匕气体对外做的功等于匕->c对外界做的功，选项C错误；

cfa中，气体回到原来的状态，则内能不变，则气体从外接吸收的热量等

于对外做的总功，选项D错误。

故选Ao

5、答案：D

解析：A、水最容易脱离衣服时，必定是水对筒壁的压力最大时，当衣服转到最低点

22

时，由牛顿第二定律得：N[-mg=m匚,解得：N]=mg+m—,此时水对筒壁的压

rr

力最大，水最容易脱离衣服，故A错误；

B、当衣服到达最右侧的位置向上运动时，加速度指向圆心，在竖直方向上所受合力

为零，因此衣服受到向上的摩擦力与重力平衡，故B错误；

C、由于衣服做匀速圆周运动，在任何位置处所受的合力都指向圆心且大小相等，故C

错误；

D、衣服到达最低点，弹力减去重力等于向心力，而在下半个圆周运动过程中，弹力

减去重力沿半径方向的分力等于向心力，在上半个圆周运动过程中，弹力加上重力沿

半径方向的分力等于向心力，因此在最低点弹力最大，故D正确。

6、答案：A

解析：根据爱因斯坦光电效应方程线=回-叱,，*=与，当板间反向电压达到最大

/L

。时，具有最大初动能的光电子恰好不能打到另一板，由动能定理有-eU=0-纥，可

^Wn=--eU=JeV-1.7eV=1.425eV,该光电管K极的逸出功约为

°24xl0-7

1.43eV,逸出光电子的最大初动能约为1.7eV,A正确，B错误；仅改变该单色光的强

度，由以上分析可知，两板间的电压不变，等于1.7V,C错误；若改用波长更长的单

色光照射，则频率更小，光子能量更小，光电子最大初动能更小，则两板间的电压小

于L7V,D错误。

7、答案：C

解析：根据对称性，A3棒在。点产生的电场沿OC方向，同理8c棒在。点产生的电

场沿0A方向，由于AC棒带负电荷，在。点产生的电场沿垂直于AC斜向上，每根棒

在。点产生的电场强度大小相等，设为用,根据矢量叠加原理

。点的合场强心=2g,如果撤去细棒A8,则。点的场强由8C棒和AC棒产生的场

强叠加，为E；=6&=.EO,电势为标量，如果撤去细棒A8,设3C棒在。点产生

的电势为例，则AC棒在O点产生的电势必然为-外，因此。点的合电势一定0。

故选C。

8、答案：B

解析：A.匀速下落的过程中，根据平衡条件可知

/=〃?g①

而/=々rv②

//„

y=一③

t

m=gnrp④

由①②③④联立解得

k=4兀/pgr

-3h

A错误；

B.由于匀速上升，则

/+mg=Eq⑤

而石=二⑥

d

由②③④⑤⑥联立解得油滴带电量的大小

_8/pgd

"3U

加上电压后，电容器上极板带正电，油滴向上运动可知油滴带负电荷，B正确;

C.油滴由向下变为向上的过程中，受到的电场力

门口uSnrpg

F=Eq=-jq=―/一

a3

C错误；

D.油滴匀速上升的过程中，电场力对油滴做功的功率

p=Fv=8#Pgh

3t

D错误。

故选Bo

9、答案：CD

解析：A.根据正点电荷产生的电场分布特征可知，离a点越近，电势越高，因此沿

bed从匕点到d点,电势先降低后升高，故A错误；

B.根据正点电荷产生的电场分布特征可知，离。点越近，电场强度越大，因此沿历d

从人点到d点，电场强度的大小先减小后增大，故B错误；

C.由前面分析可知，cd上任意一点的电势总小于在4点的电势，根据综=的可知，负

试探电荷在cd上任意一点的电势能总大于在4点的电势能，故C正确；

D.由前面分析可知，8点的电势小于d点，正试探电荷在8点的电势能小于d点的电势

能，结合功能关系可知，此过程中电场力做的总功小于0,故D正确。

故选CDo

10、答案：ABD

解析：A.根据地球到太阳的距离r和地球绕太阳的周期T（一年约为365天），根据

竺”=加强「，可计算出太阳的质量，A正确；

rT

B.根据月球到地球的距离,和月球绕地球的周期r（一个月约为30天），根据

丝丝=机驾/,可计算出地球的质量，由于地球半径已知，由夕可知能算出地

rTV

球的密度，B正确；

C.由于题目中没给出以月球为中心天体的卫星运动情况，也没有给出月球表面的重力

加速度，因此无法求出月球的质量，C错误；

D.地球质量已经求出，再利用同步卫星绕地球的运动周期（等于地球自转的周期）和

地球半径，根据孚£=，"普(R+〃)，可求出地球同步卫星的轨道高度〃，D正

(R+〃)/转

确。

故选ABDo

11、答案：AC

解析：小滑块在M、P点速度为零，设在。点时速度大小为％由

片=244/。,£=24%户,可得6>4,A正确,B错误；机械能减小的原因是摩擦力做负

功，E-x图象斜率表示合外力，则在M。段、ON段的斜率大小分别为〃，咫cosa、

/.imgcos/?,«>/?,jumgcosa</.imgcos4,C正确,D错误。

12、答案：AD

解析：AB.根据平抛运动的规律可知，第一次抛出后落到8点时

,12

F'

根据牛顿第二定律

mg+Eq-tna

第二次抛出后落到斜面中点时

解得q=W

E

A正确，B错误；

CD.第一次落到8点时

12

2Gl

tana=

2%

落到3点时的动能

—mvj^4tan2(7+1

第二次落到斜面中点时

12

2gt2Vv2

tanez=----=

〜，%

22

落到斜面中点时的动能

因此可得

AL=4

%1

C错误，D正确。

故选ADo

13、答案：(1)0.960(2)A(3)gL=3(4J

解析：(1)游标卡尺的分度值为0.05mm,不需要估读，则由图乙可得：

d=9mm+0.05x12mm=9.60mm=0.960cm；

(2)在极短时间内，小球的瞬时速度等于该过程的平均速度，则小球尸经过光电门时

速度为：v=

△t

]f]/J\2

(3)根据机械能守恒可知2mgxz=mgxz+彳x(2m+m>2,整理得弘=3—。

222

14、答案：(1)0.79

(2)4.00；0.05

(3)电表读数存在偶然误差、根据实验数据作图时，描点连线存在误差、测量电流表

内阻时测量不准等

解析：(1)欧姆表选取“xl”挡位时，表盘中央刻线示数为“15”，根据欧姆表原理可知

此时欧姆表内部电阻为15Q,此时电流表的示数为0.19A,根据闭合电路欧姆定律有

后=/(凡+4),可知电流表的内阻4=/一与、产0.79Q；

(2)对乙图的电路，根据闭合电路欧姆定律有E=/(《+4+H+r),可得

■1=1.1+凡+4结合图象及前面数据解得£=4.00V,r=0.05Qo

IEE

（3）实验产生误差的原因可能是电表读数存在偶然误差，根据实验数据作图时描点连

线存在误差；测量电流表内阻时测量不准等。

网ij⑵

15、答案:（1）Rtg

RgR+H

解析：（1）设“中国空间站”的质量为〃?，地球的质量为M,“中国空间站”运动的

周期为T

Mmf，,、4兀2

-------------=tn(R+H)「-

G(R+H?7T2

设地球表面物体的质量为加

Mm

G——=mg

R2

2兀(R+H)[R+H

解得:T=

(2)“中国空间站”速度的大小为v,“中国空间站”在该段时间运行的路程为s

2兀(R+〃)

v=--------------

s=vt

解得：S=Rf.g

R+H

16、答案:(1)30m/s(2)1800J

解析：（1）设运动员离开跳台时速度大小为以，沿水平方向分速度的大小为z

%=%cose

设运动员落在C点时速度的大小为七，沿水平方向分速度的大小为心

%=%sine

VBx-VCx

1,12,

-mVc--mVB=mghBC

解得：/=30m/s

（2）运动员从A