2022-2023学年河南省商丘市太平乡第三中学高三物理期末试卷含解析

2022-2023学年河南省商丘市太平乡第三中学高三物理期末试卷含解析一、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.如图，P为处于水平面内的转盘，可绕竖直转轴OO′转动，长度为l的缆绳一端悬挂在转盘边缘，另一端栓接一质量为m的小球，转盘静止时缆绳与转轴间的距离为d，现让转盘由静止逐渐加速转动，经过一段时间后小球与转盘一起做匀速圆周运动，且缆绳与转轴在同一竖直面内，此时缆绳与竖直方向的夹角为θ，不计空气阻力以及缆绳重力，重力加速度为g，下列判断正确的是（）A．小球与转盘一起做匀速圆周运动时，小球受到缆绳的拉力大小为mgcosθB．小球从静止到做匀速圆周运动的过程中，缆绳对小球做的功为mgdtanθC．小球从静止到做匀速圆周运动的过程中，重力对小球做的功为﹣mgl（1﹣cosθ）D．如果圆盘稳定转动时的角速度不变，换一个质量更大的小球随其转动，稳定时缆绳与竖直方向的夹角变小参考答案：C【考点】动能定理的应用；向心力．【分析】质点与转盘一起做匀速圆周运动时，由重力和绳子拉力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律求小球受到缆绳的拉力和小球的速度，再根据动能定理研究质点从静止到做匀速圆周运动的过程中，得到绳子对小球做的功．由角速度的表达式分析缆绳与竖直方向的夹角θ与小球质量的关系．【解答】解：A、小球与转盘一起做匀速圆周运动时，由重力和绳子的拉力的合力提供质点圆周运动的向心力，如图，则小球受到缆绳的拉力大小为T=，故A错误．BC、设小球做匀速圆周运动时速度大小为v，则有

mgtanθ=m对于小球从静止到做匀速圆周运动的过程中，重力做功为﹣mgl（1﹣cosθ），设绳子拉力做功为W，则根据动能定理得：

W﹣mgl（1﹣cosθ）=联立①②得：W=mg（d+lsinθ）tanθ+mgl（1﹣cosθ）．故B错误，C正确．D、由v=ω（d+lsinθ）及mgtanθ=m得ω=，可知，ω与小球的质量无关，所以如果圆盘稳定转动时的角速度不变，换一个质量更大的小球随其转动，稳定时缆绳与竖直方向的夹角θ不变，故D错误．故选：C2.一滑块以初速度v0从固定斜面底端上滑（斜面足够长），则该滑块的速度-时间图像不可能是

A

B

C

D参考答案：C．中档：对斜面上物体的受力分析，并判断物理的运动情况。考查：推理能力。根据具体问题，运用物理规律和数学方法确定物理量之间的定量关系，通过运算、估算，进行论证和判断，并能把推理过程和结果正确地表达出来。3.（单选）如图所示，固定在水平地面上的光滑斜面顶端有一轻弹簧，其上端固定，一质量为m的小球向右滑行并冲上斜面。设小球在斜面最低点A的速度为v，将弹簧压缩至最短时小球位于C点，C点距地面高度为h，不计小球与弹簧碰撞过程中的能量损失，则小球在C点时弹簧的弹性势能为A.mgh一ｍｖ２ B.mgh＋ｍｖ２C.ｍｖ２一

mgh

D.mgh参考答案：C4.（单选）如图所示，A为带正电的点电荷，电量为Q，中间竖直放置一无限大的金属板，B为质量为m、电量为+q的小球，用绝缘丝线悬挂于O点，平衡时丝线与竖直方向的夹角为θ，且A、B二个小球在同一水平面上，间距为L，则金属板上的感应电荷在小球B处产生的电场强度大小E为（）A．

B．C．

D．参考答案：C解析：静电平衡时，金属板的感应电荷在B处产生的电场强度方向向右．

以小球为研究对象，分析受力情况：重力、点电荷对小球的静电力F、感应电荷的静电力qE和细线的拉力，如图．根据共点力平衡条件：

F+qE=Tsinθ，mg=Tcosθ

又根据库仑定律得：F=，联立得，故ＡＢＤ错误，Ｃ正确．5.设地球同步卫星离地面的距离为R，运行速率为v，加速度为a，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a０，第一宇宙速度为v０，地球半径为R0．则以下关系式正确的是（

）A.

B.

C.

D.

参考答案：C二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.某同学用DIS系统在实验室做“单摆的周期T与摆长L的关系”实验，通过计算机描绘出两次实验中的单摆的振动图像，由图可知，两次实验中单摆的频率之比=

▲

；两单摆摆长之比▲

．参考答案：4:3

（2分）；

9:167.一小球在桌面上做匀加速直线运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下小球运动过程中在每次曝光时的位置，并将小球的位置编号，得到的照片如图所示．由于底片保管不当，其中位置4处被污损．若已知摄影机连续两次曝光的时间间隔均为1s，则利用该照片可求出：小球运动的加速度约为________m/s2.位置4对应的速度为________m/s，能求出4的具体位置吗？________.求解方法是：____________________(不要求计算，但要说明过程)．参考答案：3.0×10－2(2.8×10－2～3.1×10－2均可)9×10－2能利用(x５－x4)－(x4－x３)＝aT2可以求出位置4的具体位置(其他方法合理均可)

8.如图所示，在带电量为Q的点电荷B的电场中，质量为m、带电量为q的负点电荷A仅在电场力作用下以速度v绕B沿顺时针方向作匀速圆周运动，则B带_____（选填“正”或“负”）电，电荷A作圆周运动的半径r=__________。（静电力常量为k）参考答案：答案：正，9.如图所示的单摆，摆球a向右摆动到最低点时，恰好与一沿水平方向向左运动的粘性小球b发生碰撞，并粘接在一起，且摆动平面不变。已知碰撞前a球摆动的最高点与最低点的高度差为h，偏角θ较小，摆动的周期为T，a球质量是b球质量的4倍，碰撞前a球在最低点的速度是b球速度的一半。则碰撞后，摆动的周期为________T，摆球的最高点与最低点的高度差为_______h。参考答案：A.1

0.16

B.

10.19世纪和20世纪之交，经典物理已达到了完整、成熟的阶段，但“在物理学晴朗天空的远处还有两朵小小的、令人不安的乌云”，人们发现了经典物理学也有无法解释的实验事实，“两朵乌云”是指

（填“宏观问题”或“微观问题”）与

（填“高速问题”或“低速问题”）。参考答案：微观问题

高速问题11.（4分）在光滑的水平面上有甲、乙两个物体发生正碰，已知甲的质量为1kg，乙的质量为3kg，碰前碰后的位移时间图像如图所示，碰后乙的图像没画，则碰后乙的速度大小为

m/s，碰撞前后乙的速度方向

（填“变”、“不变”）参考答案：

0.1

不变12.有一直角架AOB，AO水平放置，表面粗糙。OB竖直向下，表面光滑。AO上套有一个小环P，OB上套有一个小环Q，两环质量均为m，两环间由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连，并在某一位置平衡（如图13）。现将P环向左移一小段距离，两环再次达到平衡，移动后和移动前比较，AO杆对P环的支持力N；细绳的拉力T

。

参考答案：不变，变大13.(7分)利用如图装置可测量大气压强和容器的容积。步骤如下：①将倒U形玻璃管A的一端通过橡胶软管与直玻璃管B连接，并注入适量的水，另一端插入橡皮塞，然后塞住烧瓶口，并在A上标注此时水面的位置K；再将一活塞置于10ml位置的针筒插入烧瓶，使活塞缓慢推移至0刻度位置；上下移动B，保持A中的水面位于K处，测得此时水面的高度差为17.1cm。②拔出橡皮塞，将针筒活塞置于0ml位置，使烧瓶与大气相通后再次塞住瓶口；然后将活塞抽拔至10ml位置，上下移动B，使A中的水面仍位于K，测得此时玻璃管中水面的高度差为16.8cm。(玻璃管A内气体体积忽略不计，ρ＝1.0×103kg/m3，取g＝10m/s2)(1)若用V0表示烧瓶容积，p0表示大气压强，△V示针筒内气体的体积，△p1、△p2表示上述步骤①、②中烧瓶内外气体压强差大小，则步骤①、②中，气体满足的方程分别为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。(2)由实验数据得烧瓶容积V0＝＿＿＿＿＿ml，大气压强p0＝＿＿＿＿Pa。(3)(单选题)倒U形玻璃管A内气体的存在(A)仅对容积的测量结果有影响(B)仅对压强的测量结果有影响(C)对二者的测量结果均有影响(D)对二者的测量结果均无影响参考答案：（1）p0(V0+△V)=(p0+△p1)V0;

p0V0=(p0-△p2)(V0+△V);（2）560

9.58×104（3）C（1）对于步骤①，根据玻意耳定律可得p0(V0+△V)=(p0+△p1)V0;对于步骤②，根据玻意耳定律可得p0V0=(p0-△p2)(V0+△V);（2）联立解得V0＝△V=56×10ml=560ml；p0＝△p1=56×0.171×1.0×103×10Pa=9.58×104Pa。（3）倒U形玻璃管A内气体的存在对二者的测量结果均有影响，选项C正确。

三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.（简答）如图所示，在水平地面上固定一倾角θ=37°、表面光滑的斜面，物体A以初速度v1沿斜面上滑，同时在物体A的正上方，有一物体B以初速度v2=2.4m/s水平抛出，当A上滑到最高点时，恰好被B物体击中．A、B均可看作质点，sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g=10m/s2．求：（1）物体A上滑时的初速度v1；（2）物体A、B间初始位置的高度差h．参考答案：（1）物体A上滑时的初速度v1是6m/s．（2）物体A、B间初始位置的高度差h是6.8m．解：（1）物体A上滑过程中，由牛顿第二定律得：mgsinθ=ma设物体A滑到最高点所用时间为t，由运动学公式：0=v1﹣at物体B做平抛运动，如图所示，由几何关系可得：水平位移x=；其水平方向做匀速直线运动，则x=v2t联立可得：v1=6m/s（2）物体B在竖直方向做自由落体运动，则hB=物体A在竖直方向：hA=如图所示，由几何关系可得：h=hA+hB联立得：h=6.8m答：（1）物体A上滑时的初速度v1是6m/s．（2）物体A、B间初始位置的高度差h是6.8m．15.如图所示，质量均为m=1kg的A、B两物体通过劲度系数为k=100N/m的轻质弹簧拴接在一起，物体A处于静止状态。在A的正上方h高处有一质量为的小球C，由静止释放，当C与A发生弹性碰撞后立刻取走小球C，h至少多大，碰后物体B有可能被拉离地面？参考答案：h≥0.45m设C与A碰前C的速度为v0，C与A碰后C的速度为v1，A的速度为v2，开始时弹簧的压缩量为H。对C机械能守恒：

C与A弹性碰撞：对C与A组成的系统动量守恒：

动能不变：

解得：

开始时弹簧的压缩量为：

碰后物体B被拉离地面有弹簧伸长量为：

则A将上升2H，弹簧弹性势能不变，机械能守恒：

联立以上各式代入数据得：

四、计算题：本题共3小题，共计47分16.如图所示，水平光滑地面上依次放置着质量m＝0.08kg的10块完全相同长直木板。一质量M=1.0kg大小可忽略的小铜块以初速度v0=6.0m/s从长木板左侧滑上木板，当铜块滑离第一块木板时，速度大小为v1=4.0m/s。铜块最终停在第二块木板上。(g=10m/s2,结果保留两位有效数字）求：参考答案：17.如图所示，水平面上有一个高为d的木块，木块与水平面间的动摩擦因数为μ=0.1．由均匀金属材料制成的边长为2d、有一定电阻的正方形单匝线框，竖直固定在木块上表面，它们的总质量为m．在木块右侧有两处相邻的边长均为2d的正方形区域，正方形底边离水平面高度为2d．两区域各有一水平方向的匀强磁场穿过，其中一个方向垂直于纸面向里，另一个方向垂直于纸面向外，区域Ⅱ中的磁感应强度为区域Ⅰ中的3倍．木块在水平外力作用下匀速通过这两个磁场区域．已知当线框右边MN刚进入Ⅰ区时，外力大小恰好为F0=mg，此时M点电势高于N点，M、N两点电势差UMN=U．试求：（1）区域Ⅰ中磁感应强度的方向怎样？（2）线框右边MN在Ⅰ区运动过程中通过线框任一横截面的电量q．（3）MN刚到达Ⅱ区正中间时，拉力的大小F．（4）MN在Ⅱ区运动过程中拉力做的功W．参考答案：解：（1）由题，当线框右边MN刚进入Ⅰ区时，M点电势高于N点，说明MN中感应电流方向由N到M，由右手定则判断知，磁感应强度的方向向外．（2）设线框的总电阻为R，磁场Ⅰ区的磁感强度为B，线框右边MN在Ⅰ区运动过程中有一半长度切割磁感线产生感应电动势，有

I==，U=I?R=线框右边MN在Ⅰ区运动过程中，木块与线框受力平衡，有

F0﹣FA﹣μmg=0得FA=BId=mg﹣0.1mg=mg通过线框任一横截面的电量q为q=It，其中t=，得I=联立以上各式，解得q=（3）MN刚到达Ⅱ区正中间时，流过线框的电流为

I′===4I线框左、右两条边均受到向左的安培力作用，总的安培力大小为

FA′=BI′d+3BI′d=16FA=mg由于线框上边各有一半处在磁场Ⅰ区、Ⅱ区中，所以分别受到向上与向下的安培力作用，此时木块受到的支持力N为

N=mg+3BI′d﹣BI′d=mg+8FA=mg木块与线框组成的系统受力平衡，因此拉力F