2022-2023学年天津市咸水沽一中高三（上）期末物理试卷（含答案解析）

2022-2023学年天津市咸水沽一中高三（上）期末物理试卷

1.  牛顿是经典力学的奠基人，牛顿三定律是物理学乃至自然科学中第一个完整的理论体系，它把天地间万物的机械运动规律概括在一个严密的统一理论之中，这是人类认识自然的历史中第一次理论大综合。牛顿力学是经典物理学和天文学的基础，也是现代工程力学及与之有关的工程技术的理论基础。下列说法正确的是(    )

A. 牛顿通过理想斜面实验得出力是改变物体运动状态的原因
B. 牛顿第一定律又被称为惯性定律，物体的速度越大，惯性越大
C. 伽利略和笛卡尔的思想观点对牛顿第一定律的建立做出了基础性的贡献
D. 牛顿第三定律指出先有作用力，后有反作用力

2.  如图所示，重为G的物体静止在倾角为的粗糙斜面体上，现使斜面体向右做匀速直线运动，通过的位移为x，物体相对斜面体一直保持静止，则在这个过程中(    )

A. 弹力对物体做功为 B. 静摩擦力对物体做功为
C. 重力对物体做功为Gx D. 合力对物体做功为0

3.  一列简谐横波沿x轴正方向传播，时刻的波形如图中实线所示，时刻的波形如图中虚线所示。波源不在坐标原点O，P是传播介质中离坐标原点处的一个质点。则以下说法正确的是(    )

 

A. 质点P的振幅为
B. 波的频率可能为
C. 波的传播速度可能为
D. 在时刻与P相距5 m处的质点一定沿x轴正方向运动

4.  2020年3月27日记者从中国科学院国家天文台获悉，经过近两年观测研究，天文学家通过俗称“中国天眼”的500米口径地面射电望远镜，在武仙座球状星团中发现一个脉冲双星系统．如图所示双星系统由两颗恒星组成，两恒性在万有引力的作用下，分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动．下列说法正确的是(    )

A. 一定小于
B. 轨道半径为的星球线速度更大
C. 若双星的质量一定，双星间距离越大，其转动周期越大
D. 只要测得双星之间的距离L和双星周期T，即可计算出某一颗星的质量

5.  笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件。当显示屏开启时磁体远离霍尔元件，电脑正常工作；当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，电脑进入休眠状态。如图，一块宽为a、长为c的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，通入方向向右的电流时，电子的定向移动速度为v。当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中，于是元件的前、后表面间出现电压U，以此控制屏幕的熄灭。则元件的(    )
 

A. 前表面的电势比后表面的低 B. 前、后表面间的电压U与v无关
C. 前、后表面间的电压U与c成正比 D. 自由电子受到的洛伦兹力大小为

6.  对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是(    )

A. 若气体不和外界进行热传递，则气体内能一定不变
B. 若气体内能增大，则分子的平均动能一定增大
C. 若气体发生等温膨胀，则气体对外做功和吸收的热量数值相等
D. 若气体温度升高，体积不变，则单位时间内气体对容器壁的某侧面冲量增大
E. 在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零

7.  如图，一理想变压器原副线圈匝数之比为4：1，原线圈两端接入一正弦交流电源；副线圈电路中R为负载电阻，交流电压表和交流电流表都是理想电表．下列结论正确的是(    )

A. 若电压表读数为6V，则输入电压的最大值为
B. 若输入电压不变，副线圈匝数增加到原来的2倍，则电流表的读数减小到原来的一半
C. 若输入电压不变，负载电阻的阻值增加到原来的2倍，则输入功率也增加到原来的2倍
D. 若保持负载电阻的阻值不变．输入电压增加到原来的2倍，则输出功率增加到原来的4倍

8.  光的干涉现象在技术中有许多应用。如图甲所示是利用光的干涉检查某精密光学平面的平整度，下列说法正确的是(    )
 

A. 图甲中上板是标准样板，下板是待检查的光学元件
B. 若换用频率更大的单色光，其他条件不变，则图乙中的干涉条纹变宽
C. 若出现图丙中弯曲的干涉条纹，说明被检查的平面在此处出现了凹陷
D. 用单色光垂直照射图丁中的牛顿环，得到的条纹是随离圆心的距离增加而逐渐变宽的同心圆环

9.  甲、乙两同学均设计了测动摩擦因数的实验。已知重力加速度为g。

甲同学所设计的实验装置如图甲所示。其中A为一质量为M的长直木板，B为木板上放置的质量为m的物块，C为物块右端连接的一轻质弹簧测力计。实验时用力将A从B的下方抽出，通过C的读数F即可测出动摩擦因数。则该设计能测出______填“A与B”或“A与地面”之间的动摩擦因数，其表达式为______。
乙同学的设计如图乙所示。他在一端带有定滑轮的长木板上固定有A、B两个光电门，与光电门相连的计时器可以显示带有遮光片的物块在其间的运动时间，与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力计能显示挂钩处所受的拉力。实验时，多次改变砂桶中砂的质量，每次都让物块从靠近光电门A处由静止开始运动，读出多组测力计示数F及对应的物块在两光电门之间的运动时间t。
下列操作对本实验是必要的是______。
A.用天平测出砂桶含砂的总质量
B.确保砂桶含砂总质量远大于物块的质量
C.两光电门的距离尽可能的远一点
在坐标系中作出的图线如图丙所示，图线的斜率为k，与纵轴的截距为b，与横轴的截距为c。因为乙同学无法测出物块质量，故该同学为达成实验目的还应该测出的物理量为______写明物理量名称及对应字母。根据该测量物理量及图线信息可知物块与木板之间的动摩擦因数表达式为______。

10.  某同学为了测量一根铅笔芯的电阻率，设计了如图甲所示的电路测量该铅笔芯的电阻值。所用器材有电流表、、电阻箱、滑动变阻器、待测铅笔芯、电源E、开关S及导线等。操作步骤如下：调节滑动变阻器和电阻箱的阻值达到最大；闭合开关，适当调节滑动变阻器和电阻箱的阻值；记录两个电流表、的示数分别为、。
请回答以下问题：
若电流表的内阻可忽略，则电流表示数______时，电阻箱的阻值等于待测笔芯的电阻值。
用螺旋测微器测量该笔芯的直径，螺旋测微器的示数如图乙所示，该笔芯的直径为______mm。
已测得该笔芯的长度，电阻箱的读数为，根据上面测量的数据可计算出笔芯的电阻率______结果保留3位有效数字
若电流表的内阻不能忽略，仍利用中方法，则笔芯电阻的测量值______真实值填“大于”“小于”或“等于”。
 

11.  如图所示，一个质量的小球以某一初速度从P点水平抛出，恰好从光滑圆弧ABC的A点的切线方向进入圆弧不计空气阻力，进入圆弧时无机械能损失。已知圆弧的半径，，小球到达A点时的速度取求：
小球做平抛运动的初速度；
点与A点的水平距离x；
小球到达圆弧最低点B时对轨道的压力。

12.  如图所示，电阻为的正方形单匝线圈abcd的边长为，bc边与匀强磁场边缘重合。磁场的宽度等于线圈的边长，磁感应强度大小为在水平拉力作用下，线圈以的速度向右穿过磁场区域。求线圈在上述过程中
感应电动势的大小E；
所受拉力的大小F；
感应电流产生的热量Q。

13.  光滑绝缘水平桌面上，以O点为坐标原点建立一直角坐标系水平面内，如图所示，在的区域内存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小，光滑绝缘圆弧形薄挡板CD与y轴相切于O点，其半径为、圆心角为且关于x轴对称。一个质量为、电荷量的弹性小球P从y轴上的a点垂直y轴进入第Ⅰ象限且恰好无碰撞地从C点进入圆弧挡板内侧。
判断小球P的电性；
若，求a点纵坐标及小球P运动到O点时对挡板的压力大小；
改变弹性小球的入射位置和初速度的方向，在第Ⅰ象限的挡板端点C内侧处放一质量为M且不带电的绝缘小球Q，两球发生弹性正碰后恰好在挡板的另一端点D再次发生正碰，碰撞时间极短，则两球质量之比与k的关系和弹性小球P进入磁场时的初速度大小与k的关系分别是什么？

答案和解析

1.【答案】C 

【解析】解：A、伽利略通过理想斜面实验得出力是改变物体运动状态的原因，故A错误；
B、惯性是物体的固有属性，惯性大小与物体的质量有关，质量越大，惯性越大，与物体运动的速度无关，故B错误；
C、根据物理学史可知，伽利略和笛卡尔的思想观点对牛顿第一定律的建立做出了基础性的贡献，故C正确；
D、由牛顿第三定律可知，作用力与反作用力大小相等，方向相反，作用力与反作用力总是同时出现，故D错误。
故选：C。
本题考查了学生对作用力与反作用力、惯性和影响惯性大小的因素，属于基础题目．
 

2.【答案】D 

【解析】解：ABC、分析物体的受力情况：重力mg、弹力N和摩擦力f，
如图所示：
根据平衡条件，有：，
重力与位移垂直，做功为零；
摩擦力f与位移的夹角为，所以摩擦力对物体m做功为：
斜面对物体的弹力做功为：
，故ABC错误；
D、因物体做匀速运动，根据动能定理可知，合外力做功为零，故D正确．
故选：
分析物体的受力情况，根据力与位移的夹角，判断力做功的正负．物体匀速运动时，合力为零，合力对物体m做功为零．根据功的公式求出摩擦力和重力做功．
本题关键先根据平衡条件求解出弹力和摩擦力，然后结合恒力做功表达式列式求解，同时注意掌握动能定理的正确应用，从而直接判断合外力的功．
 

3.【答案】C 

【解析】

【分析】
质点P的振幅由图直接读出。简谐横波沿x轴正方向传播，根据波形的平移法得到波的周期可能值，求出频率的可能值和速度的可能值。根据时间与周期的关系，确定质点的速度方向。
本题运用波形的平移法分析时间与周期的关系，确定波的周期，是经常采用的方法。关键要理解波的周期性。
【解答】
A.振幅等于质点离开平衡位置的最大距离，由图知，质点P的振幅为，故A错误；
B.波沿x轴正方向传播，则，周期为，频率为，…，所以波的频率可能为，，不可能为故B错误；
C.波速为，当时，，故C正确；
D.波沿x轴正方向传播，在时刻与P相隔5m处的质点与P点相距1m的质点振动情况完全相同，距P为5m处的质点只在平衡位置附近振动，不会沿x轴传播，故D错误。
故选C。  

4.【答案】C 

【解析】解：AB、双星的周期相等，两星质量分别为和，都绕连线上O点作周期为T的圆周运动，星球1和星球2到O的距离分别为和，由万有引力定律提供向心力，对于：，对于：，根据题图可知，则有一定大于，根据可知轨道半径为的星球线速度更大，故AB错误；
CD、由几何关系知：，联立解得：，若双星的质量一定，双星间距离越大，其转动周期越大，只已知双星之间的距离L和双星周期T，无法计算某一颗星的质量，故C正确，D错误。
故选：C。
双星系统中，两颗星球绕同一点做匀速圆周运动，且两者始终与圆心共线，相同时间内转过相同的角度，即角速度相等，则周期也相等。但两者做匀速圆周运动的半径不相等。
处理双星问题必须注意两点：
两颗星球运行的角速度、周期相等；
轨道半径不等于引力距离。
 

5.【答案】D 

【解析】解：A、电流方向向右，电子向左定向移动，根据左手定则判断可知，电子所受的洛伦兹力方向向里，则后表面积累了电子，前表面的电势比后表面的电势高，故A错误；
BC、由电子受力平衡可得，解得，所以前、后表面间的电压U与v成正比，前、后表面间的电压U与c无关，故BC错误；
D、稳定时自由电子受力平衡，受到的洛伦兹力等于电场力，即，故D正确；
故选：D。
金属导体是自由电子导电，电流方向向右，则电子向左定向移动，在磁场中受到洛伦兹力发生偏转，根据左手定则判断电子所受的洛伦兹力方向，判断哪个表面聚集电子，再确定前后表面电势的高低；根据洛伦兹力等于电场力分析解答。
本题现象称为霍耳效应，易错点在于利用左手定则判断电荷的移动，从而判断后面的电势高。
 

6.【答案】BCD 

【解析】解：A、若气体不和外界进行热传递，根据热力学第一定律公式，气体的内能也可能改变，故A错误；
B、对于一定质量的理想气体，分子数一定，理想气体分子间距大，无分子势能，若气体内能增大，说明分子热运动的平均动能增大，故B正确；
C、若气体发生等温膨胀，内能不变，对外做功，根据热力学第一定律公式，说明气体对外做功和吸收的热量数值相等，故C正确；
D、若气体温度升高，体积不变，根据理想气体状态方程，压强增加；
分子数密度不变，分子热运动的平均动能增加，故单位时间内气体对容器壁的某侧面冲量增大，故D正确；
E、气体对容器壁的压强是分子对容器壁的碰撞产生的，与气体的重力无关，故在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强不变，故E错误；
故选：BCD。
温度是分子平均动能的标志。一定质量的理想气体的内能，只跟温度有关。温度改变时，其内能一定改变。改变内能有两种方式：做功和热传递，根据热力学第一定律进行分析。可根据理想气体状态方程分析气体压强如何变化。
本题考查气体压强的微观意义、温度的微观意义、热力学第一定律、理想气体状态方程等，知识点多，难度小，关键是记住基础知识。
 

7.【答案】AD 

【解析】解：A、若电压表读数为6V，由   可得则输入电压为是有效值，根据正弦交流电
     有效值与最大值的关系可得因此其最大值为，A正确；
   B、若输入电压不变，副线圈匝数增加到原来的2倍，由   可得输出电压也增加到原来的2倍，
        由 电流表示数也应增加到原来的2倍，B错误；
  C、若输入电压不变，负载电阻的阻值增加到原来的2倍，由 输出电流减小到原来的一半，输入功率
    即也减小到原来的一半，C错误；
 D、若保持负载电阻的阻值不变。输入电压增加到原来的2倍，输出电压增大到原来的2倍，则由可知
     输出功率增加到原来的4倍，D正确。
故选：AD。
电压表读数6V为有效值，由   可得输入电压的有效值为24V，根据正弦交流电有效值与最大值的关系可得输入电压的最大值输入功率随输出功率而变化，输出功率变大则输入功率变大．若输入电压不变，副线圈匝数增加到原来的2倍，得输出电压也增加到原来的2倍，由 电流表示数也应增加到原来的2倍，若输入电压不变，负载电阻的阻值增加到原来的2倍，由 输出电流减小到原来的一半，输入功率即也减小到原来的一半．
只有理解交流电压表和交流电流表读数为有效值，电压电流与匝数比的关系，并熟练掌握电功率的计算公式，才能顺利解决这类问题．
 

8.【答案】AC 

【解析】解：A、图甲中上板是标准样板，下板是待检测的光学元件，故A正确；
B、相邻亮条纹之间，空气膜的厚度差等于半个波长，若换用频率更大、波长更小的单色光，其它条件不变，则图中的干涉条纹变密，故B错误；
C、弯曲的条纹对应的被检查平面右边的空气膜厚度与末弯处平面的空气膜厚度相同，可知，对应的位置是凹陷的，故C正确；
D、空气膜的上下两个表面反射的两列光波发生干涉，依据光程差是光的半个波长的偶数倍即为亮条纹，是光的半个波长的奇数倍即为暗条纹，因凸透镜压在平面玻璃上，空气薄膜不等间距，可以看到内疏外密的明暗相间的圆环状条纹，故D错误。
故选：AC。
依据光程差是光的半个波长的偶数倍为亮条纹，奇数倍为暗条纹；当两反射光的路程差即膜厚度的2倍是半波长的偶数倍，出现亮条纹，是半波长的奇数倍，出现暗条纹，可知薄膜干涉是等厚干涉，即亮条纹处空气膜的厚度相同。
解决本题的关键知道薄膜干涉形成的条纹是膜的上下表面的反射光干涉产生的，以及知道空气薄膜或肥皂薄膜干涉均是一种等厚干涉。
 

9.【答案】A与  C 光电门A、B之间的距离 

【解析】解：当A达到稳定状态时B处于静止状态，弹簧测力计的读数F与B所受的滑动摩擦力f大小相等，B对木块A的压力大小等于B的重力mg，由得，，由从Q上读取，则可求得为A与B之间的动摩擦因数；
小车由静止开始做匀加速运动，根据匀加速直线运动位移时间公式得：
，
解得：
根据牛顿第二定律得
对于沙和沙桶，
则：
则图线的斜率为：，纵轴的截距为；
k与摩擦力是否存在无关，小车与长木板间的摩擦因数：；
根据公式可知，本实验中不需要测出砂桶的质量；同时本实验结果与质量无关，故不需要确保砂桶含砂总质量远大于物块的质量；但为了减小实验误差，应让两光电门的距离稍大一些。
故答案为：与B，；；光电门A、B之间的距离x；。
用力将A从B的下方抽出达到稳定状态时，B所受的滑动摩擦力与弹簧测力计的拉力平衡．滑动摩擦力，N等于B的重力，f由弹簧测力计Q读出，从而可测得动摩擦因数．
小车从靠近甲光电门处由静止开始做匀加速运动，位移位移一定，找出a与t的关系，以及斜率k、截距b的意义，然后即可求出动摩擦因数的表达式。
本题关键要理解掌握光电门测量速度的原理，注意根据牛顿第二定律以及运动学公式列式结合图象进行分析，注意明确图象截距的意义是解题的关键。
 

10.【答案】；；；小于。 

【解析】解：由图示电路图可知，电阻箱与铅笔芯并联，忽略电流表内阻，当电阻箱阻值与铅笔芯电阻相等时，流过两支路的电流相等，即：，由并联电路规律可知，，则：；
由图示螺旋测微器可知，其示数为；
由电阻定律：，
解得：；
电流表的内阻不能忽略时，由于电流表与电阻箱的电阻箱之和等于待测铅笔芯的电阻，实验认为铅笔芯电阻等于电阻箱阻值，则铅笔芯电阻的测量值小于真实值。
故答案为：；；；小于。
根据并联电路特点求出两电流表示数间的关系。
螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数。
根据实验数据应用电阻定律可以求出铅笔芯的电阻率。
根据图示电路图与串联电路特点分析实验误差。
本题考查了实验数据处理，分析清楚电路结构、掌握基础知识是解题的前提与关键；应用并联电路特点与电阻定律可以解题。
 

11.【答案】解：小球恰好从光滑圆弧ABC的A点的切线方向进入圆弧，如图所示：

根据速度关系
解得
由于
根据平抛运动规律有：

联立解得
到B应用动能定理
在B点应用牛顿第二定律
根据牛顿第三定律得，压力为，方向竖直向下
答：小球做平抛运动的初速度为；
点与A点的水平距离为；
小球到达圆弧最低点B时对轨道的压力为44N，方向竖直向下。 

【解析】恰好从光滑圆弧ABC的A点的切线方向进入圆弧，说明A点的速度方向与水平方向的夹角为，这样可以求出初速度；
平抛运动水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，根据平抛运动的基本规律求出P点与A点的水平距离；
选择从A到B的运动过程，运用动能定理求出B点速度，根据牛顿第二定律求出小球在B点时对轨道的压力。
本题是平抛运动和圆周运动相结合的典型题目，除了运用平抛运动和圆周运动的基本公式外，求速度的问题，动能定理不失为一种好的方法。
 

12.【答案】解：根据导体切割磁感应线产生的感应电动势计算公式可得：
；
根据闭合电路的欧姆定律可得感应电流为：
拉力的大小等于安培力，即：
解得：
根据功能关系可知，产生的焦耳热等于克服安培力做的功，即等于拉力F做的功，所以有：
代入数据得： 

【解析】根据导体切割磁感应线产生的感应电动势计算公式求解感应电动势；
根据闭合电路的欧姆定律、安培力的计算公式结合平衡条件求解拉力大小；
根据功能关系求解感应电流产生的热量Q。
本题主要是考查电磁感应与力、能量的结合，根据平衡条件列出方程求解拉力，分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题，根据功能关系列方程求解产生的热；第二问也可以根据焦耳定律求解。
 

13.【答案】解：由题意知，小球P从a点进入磁场时受到的洛伦兹力沿方向，由左手定则可知，小球P带负电；
若，则，小球的运动轨迹如图所示：

根据几何关系有=，解得
则a点纵坐标
带电小球到达挡板前，根据洛伦兹力提供向心力有
解得：
进入挡板后做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有：
解得：，由牛顿第三定律可得小球对挡板压力为；
、Q两小球第一次发生碰撞时，取P的初速度方向为正方向，根据动量守恒定律有：，
根据机械能守恒定律有：，
要使小球在挡板另一端发生正碰，则弹性小球P正碰之后的轨道半径为，且==
联立解得：= 
由以上分析可知，碰后小球P的速度大小，
联立解得。
答：小球P带负电；
若，则a点纵坐标及小球P运动到O点时对挡板的压力大小为；
两球质量之比与k的关系为= ，弹性小球P进入磁场时的初速度大小与k的关系为。 

【解析】由左手定则判断小球的电性；
若画出小球的运动轨迹，根据几何关系求解半径和a点纵坐标，根据洛伦兹力提供向心力求解速度大小，根据牛顿第二定律、牛顿第三定律可得小球对挡板压力大小；
、Q两小球第一次发生碰撞时，根据动量守恒定律、机械能守恒定律列方程，要使小球在挡板另一端发生正碰，则弹性小球P正碰之后的轨道半径为，由此得到质量之比和弹性小球P进入磁场时的初速度大小与k的关系。
对于带电粒子在磁场中的运动情况分析，一般是确定圆心位置，根据几何关系求半径，结合洛伦兹力提供向心力求解未知量。