2023嘉兴一中高三上学期期中考试物理含解析

嘉兴一中2022学年第一学期期中考试

高三年级物理试卷

一、选择题（本共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）

1. 当电荷在垂直于磁场方向上运动时，磁场对运动电荷的洛伦兹力F等于电荷量q、速率v、磁感应强度B三者的乘积，即F=qvB。该式中四个物理量在国际单位制中的单位依次为（　　）

A. J   C   m/s    T B. N     A    m/s    T

C. N   C   m/s   T D. N     C    m/s   Wb

2. 下列说法正确的是（　　）

A. 图甲为谷爱凌在北京冬奥会大跳台比赛获冠军，比赛中谷爱凌可视为质点

B. 图乙为神舟十三号航天员出舱，此时地球对航天员的引力大于航天员对地球的引力

C. 图丙为北京冬奥会雪橇比赛场地“雪游龙”，其全程长达1975米、垂直落差为121米。1975米指路程

D. 图丁中，高亭宇在500m短道速滑决赛中获得金牌，用时34.32s，则他在整个过程的平均速度为14.6m/s

3. 下列说法中正确的是（  ）

A. 粒子散射实验证明原子内部的正电荷是均匀分布的

B. 氢原子的发射光谱是连续谱

C. 当入射光子与晶体中的电子碰撞后，这些光子散射后的波长变小

D. 镉棒在反应堆中的作用是控制链式反应的速度

4. 潜艇从海水高密度区域驶入低密度区域，浮力锐减，称之为“掉深”。我国南海舰队的某常规型潜艇，是前世界上唯一的一艘遭遇到海底“掉深”后，还能自救脱险的潜艇，创造了世界潜艇发展史上的奇迹。如图甲所示，某总质量为3.0×106kg的潜艇，在高密度海水区域沿水平方向缓慢航行。t=0时刻，该潜艇“掉深”，在0-30s时间内潜艇竖直方向的v-t图像如图乙所示。设竖直向下为正方向，取g=10m/s2，不计水的粘滞阻力，则（　　）

A. 潜艇在“掉深”前竖直向下的速度为20m/s

B. 潜艇“掉深”后竖直向下的最大位移为100m

C. 潜艇在高密度海水区域受到的浮力为3.0×106N

D. 潜艇“掉深”后在10-30s时间内的加速度大小为1m/s2

5. 如图所示，一重力不计带电粒子以某一速度进入负点电荷形成的电场中，且只在电场力作用下依次通过、、三点，其中点是轨迹上距离负点电荷最近的点。若粒子在点和点的速率相等，则（　　）

A. 粒子在、两点时的加速度相同

B. 粒子可能带负电且做匀速圆周运动

C. 粒子在点时加速度最大、电势能最大

D. 、两点的电势差等于、两点的电势差

6. 2022年冬奥会短道速滑接力是很具观赏性的项目。比赛中“接棒”运动员在前面滑行，“交棒”运动员从后面追上，“交棒”运动员用力推前方“接棒”运动员完成接力过程。忽略运动员与冰面之间的摩擦，交接棒过程中两运动员的速度方向均在同一直线上。对两运动员交接棒的过程，下列说法正确的是（　　）

A. 两运动员组成的系统机械能守恒

B. 两运动员之间相互作用力的冲量相同

C. 两运动员组成的系统动量守恒

D. 两运动员之间相互作用力做的总功一定等于零

7. 把一根通电的硬直导线ab放在磁场中，导线所在区域的磁感线呈弧形，如图所示，导线可以在空中自由移动和转动，导线中的电流方向由a指向b。虚线框内有产生以上弧形磁感线的磁场源，磁场源都放在导线正下方且呈中间对称，则下列图中的磁场源不可能是（　　）

A. 蹄形磁铁 B. 通电螺线管

C. 条形磁铁 D. 环形电流

8. 若用如图甲所示的实验装置测量某金属的遏止电压与入射光频率v，作出如图乙所示的的图像，已知电子电荷量，则下列说法正确的是（　　）

A. 图甲中电极A连接电源的正极

B. 该实验可测得该金属的截止频率为

C. 该实验可测得普朗克常量约

D. 该实验可测得该金属的逸出功约为

9. 2020年12月17日，“嫦娥五号”从月球上取土归来，完成了中国航天史上一次壮举。探测器在月球表面完成取土任务返回地球升空时，在火箭推力作用下离开月球表面竖直向上做加速直线运动。一质量为的物体，水平放置在探测器内部的压力传感器上，当探测器上升到距月球表面高度为月球半径的时，探测器的加速度大小为，压力传感器的示数为。已知引力常量为，不计月球的自转，则月球表面的重力加速度大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

10. 如图所示，内壁光滑的绝热气缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时气缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将气缸缓慢转动过程中，缸内气体（    ）

A. 内能增加，外界对气体做正功

B. 内能减小，所有分子热运动速率都减小

C. 温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少

D. 温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加

11. 如图所示为振动手电筒的示意图，通过摇晃手电筒使磁铁与线圈发生相对运动来给储电器充电，储电器再给LED灯泡供电。一般来回摇晃手电筒的平均作用力约为2.0N，平均速度约为0.85m/s，机械能的四分之三可以转化成LED灯泡正常发光时的电能。已知LED灯泡正常发光的电压为3.1V，电流为32mA.下列说法正确的是（　　）

A. 摇晃过程线圈磁通量保持不变

B. LED灯泡的电阻约为1000Ω

C. 摇晃手电筒的机械功率约0.1W

D. 手电筒摇晃1min，灯泡约可正常发光12min

12. 如图所示，矩形线圈abcd与理想变压器组成闭合电路。两个方向均垂直纸面向里的匀强磁场以平行磁场方向且过bc轴的平面为分界线，其中bc左边磁场的磁感应强度大小为，bc右边磁场的磁感应强度大小为，且比大，线圈在这两个磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，线圈的面积为S，转动角速度为，匝数为N，线圈电阻不计。下列说法不正确的是（    ）

A. 线圈从垂直于磁场方向开始运动，在一个周期内，小灯泡的电流经历了先增大后减小，再增大最后减小四个阶段

B. 当将滑片P向上移动时，小灯泡的亮度将变暗

C. 该变压器输入电压的有效值为

D. 将小灯泡换成发光二极管，若线圈从图示位置开始运动时二极管发光，则当线圈转一周将要回到初始位置时二极管不发光

13. 如图所示，图中阴影部分为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，该材料折射率，为一半径为的圆弧，为圆弧面圆心，构成正方形，在处有一点光源，只考虑首次从圆弧全反射与折射的光线。则下列说法中正确的是（　　）

A. 从点观察，圆弧被照亮的弧长有

B. 边和边有一部分接收不到点光源经圆弧折射的光线

C. 点光源经圆弧全反射射到边，这部分长度为

D. 从点观察，看到处点光源的像比实际位置更远离面

二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题2分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得2分，选对但不全的得1分，有选错的得0分）

14. 下列说法正确的是（  ）

A. 麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在

B. 单摆做简谐运动的周期（或频率）跟振幅及摆球质量无关

C. 多普勒效应是指由于波源或观察者的运动而出现的观测频率与波源频率不同的现象

D. 火车过桥要减速，是为使驱动力频率远离桥梁的固有频率，以免发生共振损坏桥梁

15. 下列叙述中正确的是（　　）

A. 一块纯净的放射性元素的矿石，经过一个半衰期以后，它的总质量仅剩下一半

B. 根据玻尔理论，一个处于n=4能级的氢原子回到n=1能级的过程中，最多可放出3种频率不同的光子

C. 一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定小于原来重核的结合能

D. 吸收一个慢中子后，分裂成和还放出10个中子

16. 一根长20m的软绳拉直后放置在光滑水平地板上，以绳中点为坐标原点，以绳上各质点的平衡位置为x轴建立图示坐标系。两人在绳端P、Q沿y轴方向不断有节奏地抖动，形成两列振幅分别为10cm、20cm的相向传播的机械波。已知P点形成的波的传播速度为4m/s。时刻的波形如图所示。下列判断正确的有（　　）

A. 两波源的起振方向相反

B. 两列波无法形成稳定的干涉图样

C. 时，在PQ之间（不含PQ两点）绳上一共有2个质点的位移为-25cm

D. 叠加稳定后，处的质点振幅小于处质点的振幅

三、非选择题（本题共7小题，共55分）

17. 用如图1所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上，钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点，移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。

①下列实验条件必须满足的有___________。

A.小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放

B.斜槽轨道要尽量光滑些

C.斜槽轨道末端必须保持水平

D.本实验必需的器材还有刻度尺和秒表

②小方同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图2所示的“小球做平抛运动”的照片。图中每个小方格的边长为2.5cm，该小球平抛运动的初速度大小为___________m/s（g取10m/s2）（保留2位有效数字）。

18. 如图所示为“探究碰撞中不变量”的实验装置示意图。

①本实验要探究动量守恒定律，除图中已有的器材外，下列器材中还需要的是___________。

A．天平        B．刻度尺        C．圆规        D．秒表

②若入射球质量为ma，被碰球质量为mb，则ma___________mb（填“>”或“<”或“=”）。

19. 国标（GB/T）规定自来水在15 ℃时电阻率应大于13 Ω·m，某同学利用图（a）电路测量15 ℃自来水的电阻率，其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管，细管上加有阀门K以控制管内自来水的水量，玻璃管两端接有导电活塞（活塞电阻可忽略），右侧活塞固定，左侧活塞可自由移动，实验器材还有：

电源（电动势约为3 V，内阻可忽略）

电压表V1（量程为0~3 V，内阻很大）

电压表V2（量程为0~3 V，内阻很大）

定值电阻R1（阻值4 kΩ）

定值电阻R2（阻值2 kΩ）

电阻箱R最大阻值9 999.9 Ω

单刀双掷开关S，导线若干，游标卡尺，刻度尺。

实验步骤如下：

A.用游标卡尺测量并记录玻璃管内径d；

B.向玻璃管内注满自来水，确保无气泡，用刻度尺测量并记录水柱长度L；

C.把S拨到1位置，记录电压表V1示数；

D.把S拨到2位置，调整电阻箱阻值，使电压表V2示数与电压表V1示数相同，记录电阻箱的阻值R；

E.改变玻璃管内水柱长度，重复实验步骤C、D，记录每一次水柱的长度L和电阻箱的阻值R；

F.断开S，整理好器材。

（1）测玻璃管内径d时游标卡尺示数如图（b）所示，则d＝______mm。

（2）玻璃管内水柱电阻Rx的表达式为Rx＝__________（用R1、R2、R表示）。

（3）利用记录的多组水柱长度L和对应的电阻箱阻值R的数据，绘制出如图（c）所示的R－图像。可求出自来水的电阻率ρ＝________Ω·m（结果保留三位有效数字）。

（4）本实验若电压表V1内阻不是很大，则自来水电阻率测量结果将________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。

20. 近日，西双版纳“断鼻家族”十几头亚洲象北上“远足”引发人们关注。为保障人民群众生命财产安全，同时有效保护亚洲象群，当地有关部门派出无人机不间断跟踪监测，采取多种措施引导象群逐步返回普洱或西双版纳原栖息地。现要让监测所用的无人机从地面竖直起飞，最终悬停在某一高度的空中，如图所示。已知无人机质量M=1.8kg，动力系统能提供的最大升力F=28N，上升过程中能达到的最大速度为v=6m/s，竖直飞行时所受空气阻力大小恒为f=4N；固定在无人机下方铁杆上的监测摄像头，质量m=0.2kg，其所受空气阻力不计。

（1）若无人机以最大升力竖直起飞，求达到最大速度所用时间；

（2）若无人机以最大升力竖直起飞，求铁杆对摄像头的作用力大小；

（3）若无人机从地面竖直起飞，要求在t=7s内实现悬停，求其能上升的最大高度H。

21. 如图所示，水平地面上有一个固定挡板，有一轻弹簧左端固定在挡板上，有一质量m=0.2kg滑块（可视为质点）紧压弹簧但不黏连，初始时弹簧的弹性势能Ep=1.8J，AB两点的距离L=3m。距离B点右侧竖直高度差h=0.8m处有一半径均为R=0.5m光滑圆弧管道CD、DF，C、D等高，E为DF管道的最高点，FG是长度d=9.2m倾角θ=37°的粗糙直管道，在G处接一半径为R'=2.3m，圆心为O点的光滑圆弧轨道GHQ，H为最低点，Q为最高点，且∠GOH=θ=37°，各部分管道及轨道在连接处均平滑相切，已知物块与水平地面间的动摩擦因数μ=0.15，不计空气阻力，重力加速度大小g=10m/s2。现把滑块从A点由静止释放，经过B点飞出后，恰能从C点沿切线方向进入圆弧管道，滑块略小于管道内径。sin37°=0.6，cos37°=0.8求：

（1）滑块离开B点时的速度大小vB；

（2）滑块第一次到达E点时对轨道的作用力大小；

（3）要使滑块能经过G点且不脱离轨道，滑块与管道FG之间动摩擦因数µ'的取值范围。

22. 如图所示，间距为L=0.4m平行金属导轨MN和PQ水平放置，其所在区域存在磁感应强度为B1=0.5T的竖直向上的匀强磁场；轨道上cd到QN的区域表面粗糙，长度为s=0.3m，其余部分光滑。光滑导轨QED与NFC沿竖直方向平行放置，间距为L，由半径为r=m的圆弧轨道与倾角为的倾斜轨道在E、F点平滑连接组成，圆弧轨道最高点、圆心与水平轨道右端点处于同一竖直线上；倾斜轨道间有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度为B2=1.0T。质量为m1=0.2kg的金属棒ef光滑；质量为m2=0.1kg的金属棒ab粗糙，与导轨粗糙部分的动摩擦因数为，两棒粗细相同、阻值均为R=0.1Ω；倾斜轨道端点CD之间接入的电阻R0=0.3Ω；初始时刻，ab棒静止在水平导轨上，ef棒以=2m/s的初速度向右运动。若不计所有导轨的电阻，两金属棒与导轨始终保持良好接触，水平轨道与圆弧轨道交界处竖直距离恰好等于金属棒直径，忽略感应电流产生的磁场及两个磁场间的相互影响，取重力加速度g=10m/s2，、，求：

（1）两棒在水平轨道运动过程中，通过ab棒的最大电流；

（2）若两棒的距离增加x=0.5m时，ef棒恰好到达QN位置，求此时两棒的速度大小；

（3）初始时刻至ef棒恰好达到稳定状态的过程中系统产生的焦耳热。

23. 某仪器用电场和磁场来控制电子在材料表面上方的运动，如图所示，材料表面上方矩形区域充满竖直向下的匀强电场，宽为d；矩形区域充满垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，宽为s，长为；为磁场与电场之间的薄隔离层。一个电荷量为e、质量为m、初速为零的电子，从P点开始被电场加速经隔离层垂直进入磁场，电子每次穿越隔离层，运动方向不变，其动能损失是每次穿越前动能的10%。若最后电子仅能从磁场边界飞出，不计电子所受重力。

（1）求电子第一次与第二次圆周运动半径之比；

（2）若电场强度取某值时，电子第三次进入磁场后恰能垂直飞出，求电子在磁场区域中运动的时间；

（3）若仅满足电子从磁场边界飞出，求电场强度的取值范围。