北京延庆县姚家营中学2022-2023学年高三物理上学期期末试卷含解析

北京延庆县姚家营中学2022-2023学年高三物理上学期期末试卷含解析一、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.如图甲所示，一轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，在竖直平面内做半径为R的圆周运动。小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为N，小球在最高点的速度大小为v，N－图像如乙图所示。下列说法正确的是（

）A．当地的重力加速度大小为

B．小球的质量为C．时，杆对小球弹力方向向上

D．若，则杆对小球弹力大小为参考答案：B2.图1所示为一列简谐横波在t＝20秒时的波形图，图2是这列波中P点的振动图线，那么该波的传播速度和传播方向是A．v＝25cm/s，向左传播

B．v＝50cm/s，向左传播C．v＝25cm/s，向右传播

D．v＝50cm/s，向右传播

参考答案：

答案：B3.如图所示，质量相同的三个小球均可视为质点，处于同一水平面上．A球以初速度v0竖直上抛，B球以与水平面成θ角、大小也是v0的初速度斜向右上抛出，C球沿倾角为θ的足够长斜面以初速度v0上滑．上述运动过程中均不计空气阻力和一切摩擦，以下关于三个小球上升的最大高度的比较正确的是

B．

C．

D．

参考答案：D4.下列说法正确的是：A．牛顿认为质量一定的物体其加速度与物体受到的合外力成正比B.亚里士多德认为轻重物体下落快慢相同C.笛卡尔的理想斜面实验说明了力不是维持物体运动的原因D.伽利略认为如果完全排除空气的阻力，所有物体将下落的同样快参考答案：AD5.如图甲所示，一物块在粗糙斜面上，在平行斜面向上的外力F作用下，斜面和物块始终处于静止状态，当F按图乙所示规律变化时，关于物块与斜面间摩擦力的大小变化的说法中正确的是A．一定增大

B．一定一直减小C．可能先减小后增大

D．可能一直减小参考答案：C二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.如图是实验中得到的一条纸带．已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，当地的重力加速度g=9.80m/s2，测得所用重物的质量为1.00kg，纸带上第0、1两点间距离接近2mm，A、B、C、D是连续打出的四个点，它们到O点的距离如图所示，则由图4中数据可知，重物由O点运动到B点，重力势能的减少量等于

J，动能的增加量等于

J（取三位有效数字）．动能增加量小于重力势能的减少量的原因主要是

．参考答案：6.886.81

存在摩擦阻力做负功．【考点】验证机械能守恒定律．【分析】根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的瞬时速度，从而得出动能的增加量，根据下降的高度求出重力势能的减小量．【解答】解：B点的瞬时速度m/s=3.69m/s，则动能的增加量=6.81J，重力势能的减小量△Ep=mgh=1×9.80×0.7776J=6.88J．动能的增加量小于重力势能的减小量，主要原因是存在摩擦阻力做负功．故答案为：6.886.81

存在摩擦阻力做负功．7.一个质量为70kg的人在电梯中用体重计称量，当电梯以4m/s2向下加速运动时，读数为

N，当电梯以4m/s2向下减速运动时，读数为

N。参考答案：420

9808.长L=0.5m的轻绳悬挂一质量m=0.2kg的小球（可看成质点），开始时绳竖直，小球与一倾角θ=45°的质量M=1kg的静止三角形物块刚好接触，如图所示，不计所有的摩擦。若用水平推力使斜面体缓慢地向左移动，直至轻绳与斜面平行，在此过程中推力F______（选填“增大”、“减小”、“不变”、“先增大后减小”或“先减小后增大”）；若用水平恒力F向左推动三角形物块，当轻绳与斜面平行时小球的速度大小为v=0.2m/s，重力加速度g=10m/s2，则此过程中推力F做的功为_______J。参考答案：增大

0.3379.图是某一半导体器件的U-I图，将该器件与标有“9V，18W”的用电器串联后接入电动势为12V的电源两端，用电器恰能正常工作，此时电源的输出功率是___________W；若将该器件与一个阻值为1.33的电阻串联后接在此电源两端，则该器件消耗的电功率约为__________W。

参考答案：答案：20、1510.如图所示，一束β粒子自下而上进入一垂直纸面的匀强磁场后发生偏转，则磁场方向向

，进入磁场后，β粒子的动能

（填“增加”、“减少”或“不变”）。参考答案：答案：里不变解析：由图可知，β粒子（带负电）进入磁场时所受洛伦兹力方向水平向右，根据左手定则可以判断磁场方向向里。由于β粒子在磁场中运动，洛伦兹力不做功，所以β粒子的动能不变。11.太空宇航员的航天服能保持与外界绝热，为宇航员提供适宜的环境。若在地面上航天服内气体的压强为p0，体积为2L，温度为T0，到达太空后由于外部气压降低，航天服急剧膨胀，内部气体体积增大为4L。所研究气体视为理想气体,则宇航员由地面到太空的过程中，若不采取任何措施，航天服内气体内能

（选填“增大”、“减小”或“不变”）。为使航天服内气体保持恒温，应给内部气体

（选填“制冷”或“加热”）。参考答案：减小

；

加热12.某同学利用验证牛顿第二定律的实验装置来验证动能定理。在一端带滑轮的长木板上固定放置两个光电门，其中光电门乙固定在靠近滑轮处，光电门甲的位置可移动。与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间。改变光电门甲的位置进行多次测量，每次都使小车上的遮光片从紧靠光电门甲处由静止开始运动，用米尺测量甲、乙之间的距离s，并记下相应的时间t。测得小车的质量为M，钩码的质量为m，并满足M远远大于m。则：外力对小车做功为W=

，小车动能的增量为△EK=

。（用题中的字母表示）为减小实验误差，你认为实验操作之前必须进行的操作是：

。参考答案：13.激光在真空中传播速度为c，进入某种均匀介质时，传播速度变为真空中的，则激光在此均匀介质中的波长变为在真空中波长的__________倍；某激光光源的发光功率为P，该激光进入上述介质时由于反射，入射能量减少了10%，该激光在这种介质中形成的光束横截面积为S，若已知单个光子能量为E0，则在垂直于光束传播方向的截面内，单位时间内通过单位面积的光子个数为__________。

参考答案：，

三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.（09年大连24中质检）（选修3—3）（5分）在图所示的气缸中封闭着温度为100℃的理想气体．一重物用绳索经滑轮与缸中活塞相连接．重物和活塞均处于平衡状态，这时活塞离缸底的高度为20cm．如果缸内气体变为0℃，问：

①重物是上升还是下降？说明理由。②这时重物将从原处移动多少厘米？（设活塞与气缸壁问无摩擦）（结果保留一位小数）参考答案：

解析：

①缸内气体温度降低，压强减小，故活塞下移，重物上升。（2分）

②分析可知缸内气体作等压变化，设活塞截面积为S㎝2，气体初态体积V1=20S㎝3，温度T1=373K，末态温度T2=273K，体积设为V2=hS㎝3（h为活塞到缸底的距离）

据

（1分）

可得h=14.6㎝

则重物上升高度

（1分）15.（10分）在其他能源中，核能具有能量密度大，地区适应性强的优势，在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能。核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能。(1)核反应方程式，是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n为中子，X为待求粒子，为X的个数，则X为________，=__________，以、分别表示、、核的质量，，分别表示中子、质子的质量，c为光的真空中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能（2）有一座发电能力为的核电站，核能转化为电能的效率为。假定反应堆中发生的裂变反应全是本题(1)中的核反应，已知每次核反应过程中放出的核能，核的质量，求每年(1年=3.15×107s)消耗的的质量。参考答案：解析：(1)

(2)反应堆每年提供的核能

①其中T表示1年的时间以M表示每年消耗的的质量，得：

②解得:代入数据得：M=1.10×103（kg）

③四、计算题：本题共3小题，共计47分16.有一种被称为直视分光镜的光谱学仪器。所有光学元件均放在一直长圆筒内。筒内有：三个焦距分别为、和的透镜,,，；观察屏P，它是一块带有刻度的玻璃片；由三块形状相同的等腰棱镜构成的

图1分光元件（如图1所示），棱镜分别用折射率不同的玻璃制成，两侧棱镜的质料相同，中间棱镜则与它们不同，棱镜底面与圆筒轴平行。圆筒的一端有一与圆筒轴垂直的狭缝，它与圆筒轴的交点为S，缝平行于棱镜的底面．当有狭缝的一端对准筒外的光源时，位于圆筒另一端的人眼可观察到屏上的光谱。

已知：当光源是钠光源时，它的黄色谱线（波长为589.3nm，称为D线）位于圆筒轴与观察屏相交处。制作棱镜所用的玻璃，一种为冕牌玻璃，它对钠D线的折射率＝1.5170;另一种为火石玻璃，它对钠D线的折射率=1.7200。

1.试在图2中绘出圆筒内诸光学元件相对位置的示意图并说出各元件的作用。2.试论证三块棱镜各应由何种玻璃制成并求出三棱镜的顶角的数值。

图2参考答案：圆筒内光学元件的相对位置如图1所示．各元件的作用如下：狭缝S：光源的光由此进入分光镜，观察到的谱线就是狭缝的像．透镜L1：与狭缝的距离为f1，使由狭缝射来的光束经L1后成为与圆筒轴平行的平行光束．分光棱镜：使由L1射来的平行光束中频率不同的单色光经棱镜后成为沿不同方向出射的平行光束．透镜L2：使各种单色平行光束经L2成像在它的焦平面上，形成狭缝的像（即光谱线）．观察屏P：位于L2焦平面上，光源的谱线即在此屏上．透镜L3：与P的距离f3，是人眼观察光谱线所用的放大镜（目镜）．2．已知钠黄光的谱线位于P的中央，S的像位于L2的焦点上，由此可知，对分光棱镜系统来说，钠黄光的入射光束和出射光束都与轴平行，由于棱镜系统是左右对称，因此钠黄光在棱镜内的光路应该是左右对称的，在中间棱镜中的光路应该与轴平行，分光元件中的光路图如图2所示，左半部的光路如图3．用i1、r1、i2、r2分别表示两次折射时的入射角和折射角，用n1、n2分别表示两块棱镜对D线的折射率，由图3可以看出，在两棱镜界面上发生折射时，，表明，即中间的棱镜应用折射率较大的火石玻璃制成，两侧棱镜用冕牌玻璃制成，故有=1.5170，=1.7200．由几何关系可得

（1）

（2）由折射定律可得

（3）

（4）从以上各式中消去、、和得

（5）

解（5）式得

（6）以，代入，得

17.某工厂生产流水线示意图如图所示，半径R=1m的水平圆盘边缘E点固定一小桶。在圆盘直径DE正上方平行放置的水平传送带沿顺时针方向匀速转动，传送带右端C点与圆盘圆心O在同一竖直线上，竖直高度h=1.25mo

AB为一个与CO在同一竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道，半径r=0.45m，且与水平传送带相切于B点。一质量m=0.2kg的滑块(可视为质点)从A点由静止释放,滑块与传送带间的动摩擦因数=0.2,当滑块到达B点时，圆盘从图示位置以一定的角速度绕通过圆心O的竖直轴匀速转动，滑块到达C点时恰与传送带同速并水平抛出，刚好落人圆盘边缘的小捅内。取g=10m/s2，求:(1)滑块到达圆弧轨道B点时对轨道的压力NB;(2)传送带BC部分的长度L;(3)圆盘转动的角速度应满足的条件。参考答案：

18.如图所示，A、B、C、D为固定于竖直平面内的闭合绝缘轨道，AB段、CD段均为半径R＝1.6m的半圆，BC、AD段水平，AD=BC=8m。B、C之间的区域存在水平向右的有界匀强电场，场强E＝5×105V/m。质量为m=4×10-3kg、带电量q=+1×10-8C的小环套在轨道上。小环与轨道AD段的动摩擦因数为，与轨道其余部分的摩擦忽略不计。现使小环在D点获得沿轨道向左的初速度v0=4m/s，且在沿轨道AD段运动过程中始终受到方向竖直向上、大小随速度变化的力F（变化关系如图2）作用，小环第一次到A点时对半圆轨道刚好无压力。不计小环大小，g取10m/s2。求