2022-2023学年湖南省常德市安乡县第四中学高三物理期末试题含解析

2022-2023学年湖南省常德市安乡县第四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.（多选题）“磁单极子”是指只有S极或只有N极的磁性物质，其磁感线分布类似于点电荷的电场分布．假设地面附近空中有一N极磁单极子，在竖直平面内的磁感线如图所示，一质量为m、电荷量为q的带正电粒子正在该磁单极子上方附近做速度大小为v、半径为R的匀速圆周运动，其轨迹如虚线所示，轨迹平面为水平面，若不考虑地磁场的影响，重力加速度大小为g，则下列说法正确的是（）A．粒子受到的洛伦兹力与所在处的磁感线方向垂直且斜向上B．从轨迹上方朝下看，该粒子沿顺时针方向运动C．该粒子受到的洛伦兹力全部提供做匀速圆周运动的向心力D．该粒子所在处磁感应强度大小为参考答案：ABD【考点】带电粒子在混合场中的运动；洛仑兹力．【分析】这是一道关于“磁单极子”的信息题，“磁单极子”是指只有S极或只有N极的磁性物质，其磁感线分布类似于点电荷的电场线分布．问题是带电粒子在“磁单极子”的磁场中做匀速圆周运动衍生出求B、向心力等问题．由于受到两个力的作用，所以从竖直和水平两个方向去考虑．【解答】解：A、C、粒子做匀速圆周运动，可知粒子受到的洛伦兹力与所在处的磁感线方向垂直且斜向上，只是其水平分量提供向心力，或者说是洛仑兹力与重力的合力提供向心力．故A正确，C错误；B、粒子带正电，根据由左手定则：手心向下，大拇指指圆心，这样四指方向就是运动的方向，可知从轨迹上方朝下看，该粒子沿顺时针方向运动，故B正确．D、由洛仑兹力与重力的合力提供做匀速圆周运动向心力，结合勾股定理，有，得该粒子所在处磁感应强度大小=，故D正确．故选：ABD2.如图所示，在一粗糙水平面上有两个质量分别为m1和m2的木块1和2，中间用一原长为L，劲度系数为k的轻弹簧连接起来，木块与地面间的滑动摩擦因数均为μ．现用一水平力向右拉木块2，当两木块一起匀速运动时两木块之间的距离是（）A．

B．

C．D．参考答案：A3.下列说法正确的是（）A．气体放出热量，其分子的平均动能不一定减小B．布朗运动是液体分子的永不停息的无规则运动C．没有摩擦的理想热机可以把吸收的能量全部转化为机械能D．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距的减小而增大E．一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子之间的势能增加参考答案：ADE【考点】热力学第一定律；分子间的相互作用力．【分析】温度是分子的平均动能的标志；固体小颗粒做布朗运动说明了液体分子不停的做无规则运动．根据热力第二定律分析热机的效率；当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距的减小而增大；一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，其内能增加，分子之间的势能增加．【解答】解：A、做功和热传递都可以改变物体的内能，气体放出热量，若同时外界对气体做功，温度不一定降低，则分子的平均动能不一定减小，故A正确．B、固体小颗粒做布朗运动是由于液体分子对小颗粒的碰撞的作用力不平衡引起的，布朗运动说明了液体分子不停的做无规则运动，故B错误．C、没有摩擦的理想热机，根据热力第二定律可知吸收的能量也不可能全部转化为机械能，故C错误．D、当分子力表现为斥力时，分子力随分子间距的减小而增大；由于分子力做负功，分子势能也增大，故D正确．E、一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，其内能增加，但分子的平均动能没有增加，所以是分子之间的势能增加．故E正确．故选：ADE4.用如图所示装置做“研究有固定转动轴物体的平衡条件”的实验，力矩盘上各同心圆的间距相等。（1）（多选题）用细线悬挂钩码前，下列措施中哪些是必要的（A）判断力矩盘是否处在竖直平面；（B）判断横杆MN是否严格保持水平；（C）判断力矩盘与转轴间的摩擦是否足够小；（D）判断力矩盘的重心是否位于盘中心。（2）在力矩盘上A、B、C三点分别用细线悬挂钩码后，力矩盘平衡，如图所示，已知每个钩码所受重力为1N，则此时弹簧秤示数应为________N。（3）若实验前，弹簧秤已有0.2N的示数，实验时忘记对弹簧秤进行调零，则完成实验后测量出的顺时针力矩与逆时针力矩相比，会出现M顺______M逆（选填“＞”、“＝”或“＜”）。参考答案：ACD（4分）

3N（1分）

＜（1分）5.一个物体沿直线运动，描绘出物体的﹣t图象如图所示，则下列判断正确的是（）A．物体做匀速直线运动 B．物体做变加速直线运动C．物体的初速度大小为﹣1m/s D．物体的加速度大小为1m/s2参考答案：D【考点】匀变速直线运动的图像；匀变速直线运动的速度与时间的关系．【分析】根据数学知识写出x与t的关系式，再求出v与t的关系，从而判断物体的运动性质和加速度．【解答】解：由数学知识可得：=（0.5t+0.5）m/s，则得：x=0.5t2+0.5t由匀变速直线运动的位移公式x=v0t+可知物体做匀加速直线运动，初速度为v0=0.5m/s，物体的加速度大小为1m/s2．故ABC错误，D正确．故选：D．二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.如图1所示，寒假前，某同学利用DIS系统对封闭在注射器内的一定质量的气体作了两次等温过程的研究．第一次是在室温下通过推、拉活塞改变气体体积，并记录体积和相应的压强；第二次在较高温度环境下重复这一过程．（1）结束操作后，该同学绘制了这两个等温过程的p﹣1/V关系图线，如图．则反映气体在第二次实验中的p﹣1/V关系图线的是1（选填“1”或“2”）；（2）该同学是通过开启室内暖风空调实现环境温度升高的．在这一过程中，注射器水平地放置在桌面上，活塞可以自由伸缩，管内的气体经历了一个等压（选填“等压”“等温”或“等容”）的变化过程．参考答案：考点：理想气体的状态方程；热力学第一定律．专题：理想气体状态方程专题．分析：（1）由图看出p﹣图象是过原点的倾斜直线，斜率一定，根据数学知识研究出斜率等于pV，即可根据气态方程分析．（2）注射器水平地放置在桌面上，以活塞为研究对象，受力分析，根据平衡条件列方程，进而分析作何种变化．解答：解：（1）由图2看出p﹣图象是过原点的倾斜直线，其斜率等于pV，斜率不变，则pV不变，根据气态方程=c，可知气体的温度不变，均作等温变化．由气态方程得知T与pV正比，即T与图线的斜率成正比，所以可知反映气体在第二次实验中的p﹣关系图线的是1．（2）注射器水平地放置在桌面上，设注射器内的压强为P，大气压强为P0，活塞横截面积为S，活塞移动过程中速度缓慢，认为活塞处于平衡状态，则：PS=P0S即P=P0可知，管内的气体压强等于大气压，保持不变，所以管内气体经历了一个等压变化．故答案为：（1）1；（2）等压．点评：对于气体的图象，往往要研究其斜率、面积等方面的数学意义，来分析其物理意义．确定封闭气体压强时通常是以封闭气体的活塞为研究对象受力分析通过平衡条件列方程来确定．7.静电除尘器示意如右图所示，其由金属管A和悬在管中的金属丝B组成。A和B分别接到高压电源正极和负极，A、B之间有很强的电场，B附近的气体分子被电离成为电子和正离子，粉尘吸附电子后被吸附到_______（填A或B）上，最后在重力作用下落入下面的漏斗中，排出的烟就成为清洁的了。已知每千克煤粉会吸附nmol电子，每昼夜能除mkg煤粉，设电子电量为e，阿伏加德罗常数为NA，一昼夜时间为t，则高压电源的电流强度为_______。参考答案：A

2emnNA/t

8.如图，S1、S2是两个相干波源，它们振动同步且振幅相同。实线和虚线分别表示某一时刻两列波的波峰和波谷。a、b、c、d四点中振动减弱的点为

，经四分之一周期，不在平衡位置的点为

。参考答案：a,d

9.一列简谐波在t=0.8s时的图象如图甲所示，其x=0处质点的振动图象如图乙所示，由图象可知：简谐波沿x轴

▲

方向传播（填“正”或“负”），波速为

▲

m／s，t=10.0s时刻，x=4m处质点的位移是

▲

m．参考答案：负（1分）

5（2分）

-0.0510.某同学想利用DIS测电风扇的转速和叶片长度，他设计的实验装置如图甲所示.该同学先在每一叶片边缘粘上一小条长为△l的反光材料，当叶片转到某一位置时，光传感器就可接收到反光材料反射的激光束，并在计箅机屏幕上显示出矩形波，如图乙所示.已知屏幕横向每大格表示的时间为5.00×10-3s.则电风扇匀速转动的周期为________s;若用游标卡尺测得△l的长度如图丙所示，则叶片长度为________m.参考答案：4.2×10-2；0.23：图忆中光强-时间图象周期为1.4×10-2s，电风扇匀速转动的周期T＝3×1.4×10-2s。游标卡尺测得△l的长度为35.1mm，反光时间为1.0×10-2s,电风扇叶片顶端线速度υ=35.1m/s，由υ=解得叶片长度L=0.23m11.如图所示，两端开口、粗细均匀的足够长玻璃管插在大水银槽中，管的顶部有一定长度的水银．两段空气柱被封闭在左右两侧的竖直管中．开启顶部连通左右水银的阀门，右侧空气柱长为L0，右侧空气柱底部水银面比槽中水银面高出h，右侧空气柱顶部水银面比左侧空气柱顶部水银面低h．（i）试根据上述条件推测左侧空气柱的长度为

，左侧空气柱底部水银面与槽中水银面的高度差为

：（ii）若初始状态温度为T0，大气压强为P0，关闭阀门A，则当温度升至

时，右侧气柱底部水银面与水银槽中的水银面相平？（不考虑水银柱下降对大水银槽中液面高度的影响，大气压强保持不变）．参考答案：（1）L0，2h；（2）【考点】理想气体的状态方程．【分析】（1）分别以两部分气体为研究对象，求出两部分气体压强，然后由几何关系求出右管内气柱的长度．（2）以左管内气体为研究对象，列出初末的状态，由理想气体状态方程可以求出空气柱的长度．【解答】解：（1）根据连通器的原理以及液体产生的压强可知，右侧的气体的压强：P1=P0﹣h则左侧气体的压强：P2=P1﹣h=P0﹣2h所以左侧空气柱底部水银面与槽中水银面的高度差为是2h．左侧空气柱的长度：L2=L0+h+h﹣2h=L0（2）关闭阀门A，温度升高的过程中，右侧的空气柱的压强增大，体积增大，由图可知，右侧气柱底部水银面与水银槽中的水银面相平时的空气柱的长度：L1=L0+h压强：P1′=P0设空气柱的横截面积是S，由理想气体的状态方程得：得：T1=故答案为：（1）L0，2h；（2）12.地球的半径约为R=6400千米，A、B两颗人造地球卫星沿圆轨道绕地球运行，它们离地球表面的高度分别为hA=3600千米，hB=1700千米，那末A、B两颗卫星的运行速率之比VA:VB=____________，运行周期之比TA:TB=____________。参考答案：、13.（选修3—5）如图质量均为m的两个完全相同的弹性小球A、B放在光滑水平面上，A球以初速v0与静止的小球B发生正碰，碰撞时间为t，则撞击结束后两球速度分别是vA=______、vB=_______；撞击过程中A球受到的平均冲击力为_________。

参考答案：答案：0、

v0、

mv0/t

三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.螺线管通电后，小磁针静止时指向如图所示，请在图中标出通电螺线管的N、S极，并标出电源的正、负极。参考答案：N、S极1分电源+、-极15.“水立方”国家游泳中心是北京为2008年夏季奥运会修建的主游泳馆．水立方游泳馆共有8条泳道的国际标准比赛用游泳池，游泳池长50m、宽25m、水深3m．设水的摩尔质量为M＝1.8×10-2kg／mol，试估算该游泳池中水分子数．参考答案：1.3×1032个解：游泳池中水的质量为m，阿伏加德罗常数为，游泳池中水的总体积为。则游泳池中水的物质的量为；所含的水分子数为个四、计算题：本题共3小题，共计47分16.(12分)如图所示，一端封闭、粗细均匀的薄壁玻璃管开口向下坚直插在装有水银的水银槽内，管内封闭有一定质量的空气，水银槽的截面积上下相同，是玻璃管截面积的5倍。开始时管内空气长度为6cm，管内外水银面高度差为50cm。将玻璃管沿竖直方向缓慢上移(管口末离开槽中水银)，使管内外水银面高度差变成60cm。(大气压相当于75cmHg)，求：(1)此时管内空气柱的长度；(2)水银槽内水银面下降的高度。参考答案：解析：（1）玻璃管内的空气作等温变化

①

②

③

（2）设水银槽内水银面下降，水银体积不变

④

⑤