2022-2023学年山西省吕梁市兴县第二中学高三物理期末试题含解析

2022-2023学年山西省吕梁市兴县第二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.（单选）物体在于其初速度v0始终共线的合力F的作用下运动．取v0方向为正，合力F随时间t的变化情况如图所示，则在0﹣t1这段时间内（）A．物体的加速度先减小后增大，速度也是先减小后增大B．物体的加速度先增大后减小，速度也是先增大后减小C．物体的加速度先减小后增大，速度一直增大D．物体的加速度先减小后增大，速度一直减小参考答案：考点：牛顿第二定律；加速度．专题：牛顿运动定律综合专题．分析：根据物体所受的合力确定加速度的变化，结合加速度方向与速度方向的关系判断速度的变化．解答：解：物体所受的合力先减小后增大，根据牛顿第二定律知，物体的加速度先减小后增大；由于0﹣t1这段时间内加速度方向不变，加速度方向始终与速度方向相同，知速度一直增大．故C正确，A、B、D错误．故选：C．点评：解决本题的关键知道加速度方向与合力的方向相同，当加速度方向与速度方向相同，做加速运动，当加速度方向与速度方向相反，做减速运动．2.（多选）如图，取一块长为L的表面粗糙的木板，第一次将其左端垫高，让一小物块从板左端的A点以初速度v0沿板下滑，滑到板右端的B点时速度为v1；第二次保持板右端位置不变，将板放置水平，让同样的小物块从A点正下方的C点也以初速度v0向右滑动，滑到B点时的速度为v2．下列说法正确的是（）A．v1一定大于v0B．v1一定大于v2C．第一次的加速度可能比第二次的加速度小D．两个过程中物体损失的机械能相同参考答案：考点：功能关系；牛顿第二定律．分析：根据对物体的受力分析，结合牛顿第二定律分析物体的加速度；根据功的计算方法计算重力、摩擦力对物体的做功的情况．解答：解：A、物体A向下滑动的过程中受到重力、支持力和摩擦力的作用，若重力向下的分力大于摩擦力，则物体A做加速运动，若重力向下的分力小于摩擦力，则物体A做减速运动．故A错误；B、D、设木板长L，斜面的倾角为θ时，A受到滑动摩擦力：f1=μmgcosθ，摩擦力做功：W1=f1L=μmgcosθ?L．B受到的摩擦力做功：W2=μmg?L＞W1．两次摩擦力做的功不相等，所以两个过程中物体损失的机械能不相同；第一次摩擦力做的功少，而且有重力做正功，所以由动能定理可知第一次的动能一定比第二次的动能大，v1一定大于v2．故B正确，D错误．C、体A向下滑动的过程中受到重力、支持力和摩擦力的作用，若重力向下的分力大于摩擦力则：，B运动的过程中，所以第一次的加速度可能比第二次的加速度小．故C正确．故选：BC点评：该题中可知物体在滑动的过程中各个力做功的情况以及能量的转化与转移关系，其中两次过程中摩擦力不相等，是摩擦力做功不相等的原因．3.如图甲所示小物块静止在倾角θ=37°的粗糙斜面上。现对物块施加一个沿斜面向下的推力F，力F的大小随时间t的变化情况如图乙所示，物块的速率v随时间t的变化规律如图丙所示，sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g取10m/s，下列说法正确的是A.物块质量为1kgB.物块与斜面间的动摩擦因数为0.7C.0～3s时间内力F做功的平均功率为0.32WD.0～3s时间内物块克服摩擦力做的功为5.12J参考答案：AD试题分析：对物块受力分析，如图所示。由图2、图3可知，当力F1=0．8N时，物块加速下滑，加速度，当力F2=0．4N时，物块匀速下滑，根据牛顿第二定律有：，，解得物块质量m=1kg，摩擦力f=6．4N，故A正确；摩擦力，动摩擦因数，故B错误；由图3图象与横轴形成的面积可知，0-3s时间内物块位移x=0．8m，速度从0增加到，物体克服摩擦力做功，故D正确；根据动能定理有：，力F做功，平均功率，故C错误。考点：牛顿第二定律，动能定理，平均功率。4.在平静的水面上激起一列水波，使水面上漂浮的小树叶在3.0s内完成了6次全振动。当某小树叶开始第10次振动时，沿水波传播的方向与该小树叶相距1.8m、浮在水面的另一小树叶刚好开始振动，则

A．水波的频率是2.0Hz

B．水波的波长为0.40m

C．水波的传播速度为0.20m/sD．若振源振动的频率变小，则同样条件下波传播到1.8m远处树叶位置所用时间将变短参考答案：A5.（多选）下列说法正确的是

A．气体对外做功，其内能一定减小B．热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体C．能量耗散说明能量不会凭空产生，但可以凭空消失D．单晶体具有规则的几何外形，物理性质具有各向异性参考答案：BD二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.新发现的双子星系统“开普勒-47”有一对互相围绕运行的恒星，运行周期为T，其中一颗大恒星的质量为M，另一颗小恒星只有大恒星质量的三分之一。已知引力常量为G。大、小两颗恒星的转动半径之比为_____________，两颗恒星相距______________。参考答案：1:3，7.在研究电磁感应现象实验中(1)下图给出了可供使用的实验器材，某同学选择了带铁芯的原副线圈和滑动变阻器，还需选择的器材有：

。

(2)（多选）下面四幅图中，“＋”和“－”分别表示灵敏电流计的正、负接线柱。已知电流从正接线柱流入灵敏电流计时，指针向正接线柱一侧偏转，电流从负接线柱流入时，指针向负接线柱一侧偏转。图中给出了条形磁铁运动的方向、指针偏转方向或螺线管的绕线方向，以下判断正确的是_________。A．甲图中电流计的指针偏转方向向右B．乙图中螺线管内部的磁场方向向下C．丙图中条形磁铁的向下运动D．丁图中螺线管的绕线方向从上往下看为顺时针方向参考答案：（1）电源、开关、灵敏电流计

；（2）ABD

；8.小胡同学在学习了圆周运动的知识后，设计了一个课题，名称为：快速测量自行车的骑行速度。他的设想是：通过计算踏脚板转动的角速度，推算自行车的骑行速度。如上图所示是自行车的传动示意图，其中Ⅰ是大齿轮，Ⅱ是小齿轮，Ⅲ是后轮。当大齿轮Ⅰ（脚踏板）的转速通过测量为n（r/s）时，则大齿轮的角速度是

rad/s。若要知道在这种情况下自行车前进的速度，除需要测量大齿轮Ⅰ的半径r1，小齿轮Ⅱ的半径r2外，还需要测量的物理量是

。用上述物理量推导出自行车前进速度的表达式为：

。参考答案：2πn,

车轮半径r3,2πn根据角速度ω=2πn得：大齿轮的角速度ω=2πn。踏脚板与大齿轮共轴，所以角速度相等，小齿轮与大齿轮通过链条链接，所以线速度相等，设小齿轮的角速度为ω′，测量出自行车后轮的半径r3，根据v=r3ω′

得：v=2πn9.(4分)质量为1×10-2kg的氢气球，受到浮力的大小为0.12N，距天花板距离为4m。今沿水平方向以3m/s速度拍出（不计空气阻力），当它到达天花板时，水平位移是

，速度的大小为

（g取10m/s2）。

参考答案：

答案：6m；5m/s10.描述简谐运动特征的公式是x＝．自由下落的篮球缓地面反弹后上升又落下。若不考虑空气阻力及在地面反弹时的能量损失，此运动(填“是”或“不是”)简谐运动．参考答案：x=Asinωt

不是简谐运动的位移随时间的关系遵从正弦函数规律，其运动表达式为：x=Asinωt，篮球的运动位移随时间的变化不遵从正弦函数的规律，所以不是简谐运动。11.自行车的设计蕴含了许多物理知识，利用所学知识完成下表自行车的设计目的（从物理知识角度）车架用铝合金、钛合金代替钢架减轻车重车胎变宽

自行车后轮外胎上的花纹

参考答案：减小压强（提高稳定性）；增大摩擦（防止打滑；排水）解析：车胎变宽能够增大轮胎与地面的接触面积，提高稳定性，减小压强，有利于行车安全；自行车后轮外胎上的花纹，增大摩擦，防止打滑。12.1,3,5

某探究学习小组的同学欲以右图装置中的滑块为对象验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙、垫块。当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态。若你是小组中的一位成员，要完成该项实验，则：（1）你认为还需要的实验器材有

、

。(两个)（2）实验时为了保证滑块（质量为M）受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量m应满足的实验条件是

，实验时首先要做的步骤是

。（3）在（2）的基础上，某同学用天平称量滑块的质量M。往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m。让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2（v1<v2）。则对滑块，本实验最终要验证的数学表达式为

（用题中的字母表示）

。（4）要探究滑块与沙及沙桶组成的系统机械能是否守恒，如果实验时所用滑块质量为M，沙及沙桶总质量为m，让沙桶带动滑块在水平气垫导轨上加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2（v1<v2）。则最终需验证的数学表达式为

（用题中的字母表示）

。参考答案：（1）____天平______(2分)

______刻度尺____

(2分)

（2）_____m<<M___(2分)

平衡摩擦力_____(2分)（3）(3分)

（4）(3分)13.如图，ABCD是一个正方形的匀强磁场区域，经相等加速电压加速后的甲、乙两种带电粒子分别从A、D射入磁场，均从C点射出，已知。则它们的速率

▲

，它们通过该磁场所用时间

▲

。参考答案：

【答案】三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.内表面只反射而不吸收光的圆筒内有一半径为R的黑球，距球心为2R处有一点光源S，球心O和光源S皆在圆筒轴线上，如图所示．若使点光源向右半边发出的光最后全被黑球吸收，则筒的内半径r最大为多少？参考答案：自S作球的切线S?，并画出S经管壁反射形成的虚像点，及由画出球面的切线N，如图1所示，由图可看出，只要和之间有一夹角，则筒壁对从S向右的光线的反射光线就有一部分进入球的右方，不会完全落在球上被吸收．由图可看出，如果r的大小恰能使与重合，如图2，则r?就是题所要求的筒的内半径的最大值．这时SM与MN的交点到球心的距离MO就是所要求的筒的半径r．由图2可得??????????

（1）由几何关系可知

（2）由（1）、（2）式得

（3）15.（4分）试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小。参考答案：粒子的动量，物质波的波长由，知，则。解析：物质波的的波长为，要比较波长需要将中子和电子的动量用动能表示出来即，因为，所以，故。四、计算题：本题共3小题，共计47分16.（计算）（2013?郑州二模）两束平行的细激光束，垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆玻璃上，如图所示．已知其中一条光线沿直线穿过玻璃，它的入射点是O；另一条光线的入射点为A，穿过玻璃后两条光线交于P点．已知玻璃截面的圆半径为R，OA=，玻璃材料的折射率为，求OP的长度．参考答案：OP的长度为R．光的折射专题解：作出光路如图所示，在半圆面上的入射点为B，入射角设为i，折射角设为r．则n=且sini==联立解得，r=60°由几何关系知∠BOP=∠POB=30°OP=2Rcos30°=R答：OP的长度为R．17.如图，足够长斜面倾角θ=30°，斜面上OA段光滑，A点下方粗糙且μ=．水平面上足够长OB段粗糙且μ2=0.5，B点右侧水平面光滑．OB之间有与水平方向β（β已知）斜向右上方的匀强电场E=×105V/m．可视为质点的小物体C、D质量分别为mC=4kg，mD=1kg，D带电q=+1×10﹣4C，用轻质细线通过光滑滑轮连在一起，分别放在斜面及水平面上的P和Q点由静止释放，B、Q间距离d=1m，A、P间距离为2d，细绳与滑轮之间的摩擦不计．（sinβ=，cosβ=，g=10m/s2），求：（1）物体C第一次运动到A点时的重力的功率；（2）物块D运动过程中电势能变化量的最大值；（3）物体C第一次经过A到第二次经过A的时间t．参考答案：解：（1）对D进入电场的过程受力分析可得：qEsinβ=1×10﹣4××105×N=10N，mDg=10N，可知qEsinβ=mDg，所以N=0，D在OB段不受摩擦力．设C物块到A点速度为v0，由题知释放后C物将沿斜面下滑，C物从P到A过程，对C、D系统由动能定理：mCg?2dsinθ﹣qEcosβd=

①代入数据解得：v0=2m/s物体C第一次运动到A点时的重力的功率P=mCgsin30°v0=4×10×0.5×2W=40W（2）由题意，C经过A点后将减速下滑至速度为0后又加速上滑，设其加速度大小为a1，向下运动的时间为t1，发生的位移为x1．对物体C：

mCgsinθ﹣T1﹣μmCgcosθ=﹣mCa1，②对物体D：T1﹣qEcosβ=﹣mDa1，③联立解得：a1=﹣=3m/s2；则

t1==

④

x1==m=m

⑤D从开始运动到最左端过程中：W电=﹣qEcosβ?（x1+d）=﹣1×10﹣4××105××（+1）=﹣50J

⑥所以电势能变化量的最大值为﹣50J．（3）设物体C后再加速上滑到A的过程中