2022-2023学年河北省武邑中学高三上学期期末物理试题含解析

  河北武邑中学2022—2023学年高三年级上学期

期末考试物理试题

第Ⅰ卷

一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。

1. 小物块以一定初速度滑上光滑固定斜面，沿斜面向上依次有A、B、C三点，物块在AB间的平均速度为BC间平均速度的4倍，到达C点时速度为0，则AC:BC为（　　）

A. 3:1 B. 7:1 C. 5:1 D. 9:1

【答案】D

【解析】

【详解】设小物块在A点速度为，B点的速度为，可得

解得

根据

可得

则

故选D。

2. 图甲为杂技表演的安全网示意图，网绳的结构为正方格形，O、a、b、c、d…等为网绳的结点。安全网水平张紧后，若质量为m的运动员从高处落下，并恰好落在O点上。该处下凹至最低点时，网绳dOe、bOg均成90°向上的张角，如图乙所示，此时O点受到的向下的冲击力大小为F，则这时O点周围每根网绳承受的力的大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】由作用力与反作用力可知，O点对杂技演员的作用力大小为F，方向竖直向上。因为dOe、bOg均成90°向上的张角，网绳dOe、bOg的弹力大小相等，假设网绳的张力为T，由几何关系得

解得，这时O点周围每根网绳承受的力的大小为

故选A。

3. 如图所示，某大型快递物流公司使用电动传输机进行货物运送，现将一箱子放置在倾斜的传送带上，与传送带一起斜向上匀速运动。若突然停电，传送带减速直至停止的整个过程中箱子与传送带始终保持相对静止，则下列说法正确的是（    ）

A. 斜向上匀速运动时，箱子只受重力与支持力作用

B. 斜向上匀速运动时，箱子受到的静摩擦力沿传送带向下

C. 斜向上减速运动时，箱子受到的静摩擦力一定沿传送带向下

D. 斜向上减速运动时，箱子受到的静摩擦力可能沿传送带向上

【答案】D

【解析】

【详解】AB．斜向上匀速运动时，根据受力平衡可知，箱子受重力、支持力和沿传送带向上的静摩擦力作用，故AB错误；

CD．斜向上减速运动时，设传送带倾角为，箱子的质量为，加速度大小为，根据牛顿第二定律可知

若，则箱子受到的静摩擦力为零；若，则箱子受到的静摩擦力沿传送带向下；若，则箱子受到的静摩擦力沿传送带向上；故C错误，D正确。

故选D。

4. 如图所示，是武昌洪山广场转盘T字路口，框中标识的这辆汽车正在沿水平弯道向左前方减速行驶，其运动可视作圆周运动，行驶过程中车辆未发生打滑。司机（坐在前排左边）和车上四名乘客始终与汽车保持相对静止。下列说法正确的是（　　）

A. 司机和乘客们一定具有相同的线速度

B. 副驾驶座上乘客的向心加速度大于司机的向心加速度

C. 汽车所受的合力一定指向圆弧轨迹的圆心

D. 汽车对乘客的作用力与汽车运动方向相反

【答案】B

【解析】

【详解】AB．司机和乘客转动角速度相等，副驾驶座上乘客和司机离圆心的距离不相等，由可知，线速度不相等，由可知，副驾驶座上乘客的向心加速度大于司机的向心加速度，故A错误，B正确；

C．汽车做变速圆周运动，汽车所受的合力一定不指向圆弧轨迹的圆心，故C错误；

D．根据题意可知，在竖直方向上，乘客受汽车的支持力，由于乘客随汽车做减速圆周运动，则水平方向上，汽车对乘客的作用力可分解为一个指向圆心的分力提供向心力，一个与运动方向的分力使乘客做减速运动，则汽车对乘客的作用力不肯能与汽车运动方向相反，故D错误。

故选B。

5. 2022年11月1日，梦天实验舱与“天宫”空间站在轨完成交会对接，目前已与天和核心舱、问天实验舱形成新的空间站“T”字基本构型组合体。已知组合体的运行轨道距地面高度为h（约为400km），地球视为理想球体且半径为R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，下列说法正确的是（　　）

A. 组合体运行周期T为

B. 地球的密度可表示为

C. 组合体轨道处的重力加速度为

D. 组合体的运行速度介于和之间

【答案】B

【解析】

【详解】根据题意，由万有引力等于重力有

A．根据万有引力提供向心力有

解得

故A错误；

B．有上述分析可知，地球质量为

地球的体积为

则地球密度为

故B正确；

C．根据万有引力提供向心力有

解得

故C错误；

D．卫星围绕地球做圆周运动最大速度为，则组合体的运行速度小于，故D错误。

故选B

6. 如图，匀强电场中的点A、B、C、D、E、F、G、H为立方体的8个顶点，已知G、F、D点的电势分别为7V、3V、4V，则A点的电势为（　　）

A. 0V B. 1V C. 2V D. 3V

【答案】A

【解析】

【详解】由于电场为匀强电场，边与边平行且相等，则有

即有

解得

故选A。

7. 蹦极是一项刺激的户外冒险挑战活动，蹦极者站在高塔顶端，将一端固定的弹性长绳绑在踝关节处。然后双臂伸开，双腿并拢，头朝下跳离高塔，设弹性绳的原长为L，蹦极者下落第一个时动量的增加量为，下落第4个时动量的增加量为，蹦极者离开塔顶时的速度为零，不计空气阻力，则等于（　　）

A. 1 B.  C. 4 D.

【答案】D

【解析】

【详解】蹦极者下落第一个时，据速度位移关系公式得

解得

故此刻蹦极者第一阶段的动量为

同理可得，下落三个时的动量为

下落四个时的动量为

所以

故解得

故选D。
 

二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

8. 关于下列三幅图的说法正确的是（　　）

A. 图甲是速度选择器示意图，由图无法判断出带电粒子的电性，不计重力的粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是

B. 图乙是磁流体发电机结构示意图，由图可以判断出极板是发电机的正极，且增大磁感应强度可以增大电路中的电流

C. 图丙是质谱仪结构示意图，若图中磁场方向垂直于纸面向外，则该束带电粒子带正电

D. 图丙是质谱仪结构示意图，打在底片上的位置越靠近狭缝说明粒子的比荷越大

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．图甲是速度选择器示意图，电场方向与磁场方向垂直，带电粒子进入复合场沿直线匀速运动，便可以飞出，粒子受电场力和洛仑兹力，二力平衡，即

解得

不管粒子带正电还是带负电都可以匀速直线通过，所以无法判断粒子的电性，故A正确；

B．图乙是磁流体发电机结构示意图，由图可以根据左手定则可判断出正离子向下偏转，所以极板是发电机的负极，故B错误；

C．图丙是质谱仪结构示意图，若图中磁场方向垂直于纸面向外，根据左手定则可判断该束带电粒子带正电，故C正确；

D．图丙是质谱仪结构示意图，在电场中

在偏转磁场中，由牛顿第二定律得

解得

可知打在底片上的位置越靠近狭缝说明粒子的比荷越大，故D正确。

故选ACD。

9. 如图所示为两个量程的电压表原理图，定值电阻R1＝2.95×104Ω，R2＝1.2×105Ω，灵敏电流计内阻Rg＝500Ω，满偏电流Ig＝100μA，下列关于电压表量程的说法正确的是（　　）

A. 当使用O、A两接线柱时，量程为4V B. 当使用O、A两接线柱时，量程为3V

C. 当使用O、B两接线柱时，量程为15V D. 当使用O、B两接线柱时，量程为30V

【答案】BC

【解析】

【详解】AB．当使用O、A两接线柱时，量程为

故A错误，B正确；

CD．当使用O、B两接线柱时，量程为

故C正确，D错误。

故选BC。

【点睛】掌握电表改装原理，当改装后电表达到最大量程时，原电表也达到最大量程。

10. 如图所示，在直角坐标xOy平面内，有一半径为R的圆形匀强磁场区域，磁感应强度的大小为B，方向垂直于纸面向里，边界与x、y轴分别相切于a、b两点，ac为直径。一质量为m，电荷量为q的带电粒子从b点以某一初速度v0（v0大小未知）沿平行于x轴正方向进入磁场区域，从a点垂直于x轴离开磁场，不计粒子重力。下列判断正确的是（　　）

A. 该粒子速度为

B. 该粒子从b点运动到a点的时间为

C. 以从b点沿各个方向垂直进入磁场的该种粒子从边界出射的最远点恰为a点

D. 以从b点沿各个方向垂直进入磁场的该种粒子在磁场中运动的最长时间是

【答案】ACD

【解析】

【详解】AB．粒子从b点以某一初速度沿平行于x轴正方向进入磁场区域，从a点垂直于轴离开磁场，如图所示

由洛伦兹力提供向心力可得

由几何关系可得

联立解得

该粒子从b点运动到a点的时间为

故A正确，B错误；

C．以从b点沿各个方向垂直进入磁场，粒子在磁场中的半径为

该种粒子从边界出射的最远点与入射点的距离为粒子轨迹圆的直径，如图所示

由几何关系可知

可知该种粒子从边界出射的最远点恰为a点，故C正确；

D．以从b点沿各个方向垂直进入磁场，粒子在磁场中的半径为

当该粒子在磁场中运动轨迹对应的弦长最大时，轨迹对应的圆心角最大，粒子在磁场中运动的时间最长，如图所示

由几何关系可知，最大圆心角为，则最长时间为

故D正确。

故选ACD。

第Ⅱ卷

三、实验题：共14分。

11. 在一次课外活动中，某物理兴趣小组为了测量电池的电动势和内阻设计了如图（a）所示的两个电路，并在实验室寻找到了下列器材：

待测电源（电动势约3V，内阻较小）

电压表V1（量程0 ∼ 15V，内阻约）；

电压表V2（量程0 ∼ 3V，内阻约）

电流表A（量程0 ∼ 0.6 A，内阻等于）；

滑动变阻器R（阻值范围，额定电流2 A）； 导线、开关若干。

（1）某同学想要尽量准确测量该电池的电动势和内阻。电压表应选用________，电路应选择________（选填“A”或“B”）进行测量。

（2）选择合适的电路以及器材后进行了测量，得到的一条实验数据拟合线如图（?）所示，则该电池的电动势E =_________V（保留3位有效数字），内阻r =________（保留2位有效数字）。

【答案】    ①. V2    ②. B    ③. 1.46    ④. 0.64

【解析】

【详解】（1）[1]电源电动势约3V，电压表应选用V2。

[2]因电源的内阻较小，所以对电源来说电流表应采取外接法，因此电路应选择B进行测量。

（2）[3]由闭合电路欧姆定律得

可得

由U-I图线可知：电源电动势

 [4]电源内阻

12. 如图所示为“探究加速度与物体所受合外力关系”的实验装置图。图中小车A的质量为M，连接在小车后的纸带穿过电火花打点计时器B，它们均置于水平放置一端带有定滑轮且足够长的木板上，重物P的质量为m，C为测力传感器，实验时改变P的质量，可以读出测力器不同读数F，不计绳与滑轮的摩擦。

（1）实验过程中，______（填“需要”或“不需要”）满足。

（2）接通打点计时器的电源，然后释放小车，得到如图乙所示的纸带。已知打点计时器打点的周期T=0.02s，其中A、B、C、D、E每相邻两个计数点之间还有4个点没有标出，根据纸带提供的数据，算得小车加速度的大小为______。（计算结果保留两位有效数字）

（3）某同学将长木板左端适当垫高，其目的是为了平衡摩擦力，但他把长木板的左端垫得高度不足，使得倾角过小。用a表示小车的加速度，F表示细线作用于小车的拉力。则他绘出的a－F关系图像是______。

【答案】    ①. 不需要    ②. 0.60    ③. D

【解析】

【详解】（1）[1] 由于拉力的大小可以直接用测力计测出，故不需要。

（2）[2] 根据

结合逐差法可得，小车加速度的表达式为

带入数据得小车加速度的大小为

（3）[3] 由于木板的右端垫得高度不足，倾角过小，则拉力的一部分需要抵消摩擦力，即要有一定的力才有加速度。

故选D

四、解答题，共40分。

13. 如图所示，半径为的圆形区域与y轴相切，内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，y轴右侧为匀强电场，场强为E，方向与之间夹斜向左下方。一带正电的粒子从圆弧顶点P平行于纸面进入磁场，已知粒子的质量为m，电荷量为q，粒子重力不计。则：

（1）若粒子对准圆心射入，且速率为，求它在磁场中运动的时间；

（2）求（1）中的粒子两次经过y轴时位置间的距离和离开电场时速度的大小。

【答案】（1）；（2）；

【解析】

【详解】（1）设带电粒子进入磁场中做匀速圆周运动的轨道半径为r1，由牛顿第二定律得

其中

带电粒子在磁场中运动的轨道半径为

其运动轨迹如图所示

从图中几何条件分析可知

轨迹所对的圆心角为60°，可知粒子运动周期为

粒子在磁场中的运动时间为

（2）粒子进入电场区域做类平抛运动，轨迹如图所示

设两次经过y轴的位置O'K间的距离为L，则有

联立解得

从O'至K由动能定理得

解得

14. 某同学练习控制一质量为2kg的无人机垂直升降，运动过程中受到的空气阻力大小恒为4N，方向与运动方向相反，无人机能够获得的最大升力为36N。某次飞行练习，无人机从地面上由静止开始以最大升力竖直向上起飞，4s后无人机出现故障突然失去升力，排除故障后无人机重新获得最大升力，当无人机停止下落时离地面的高度为27m。已知重力加速度g=10m/s2。求：

（1）突然失去升力时距离地面的高度；

（2）无人机上升的最大高度；

（3）该同学排除故障所用的时间。

【答案】（1）48m；（2）72m；（3）4.5s

【解析】

【分析】

【详解】（1）对无人机受力分析可知无人机在加速起飞阶段有

无人机在有升力阶段上升的高度

解得

（2）失去升力时的速度为

无人机在失去升力向上减速阶段有

此阶段所用时间

无人机上升的最大高度

（3）无人机在失去升力下落阶段有

此时的速度

无人机在恢复升力后减速下落阶段有

无人机发生的总位移

该同学排除故障所用时间

15. 如图所示,在某竖直平面内，光滑曲面AB与水平面BC平滑连接于B点，BC右端连接内壁光滑、半径的四分之一细圆管CD，管口D端正下方直立一根劲度系数的轻弹簧，弹簧一端固定，另一端恰好与管口D端平齐。一个质量为1kg的小球放在曲面AB上，现从距BC的高度处静止释放小球，它与BC间的动摩擦因数，小球进入管口C端时，它对上管壁有的作用力，通过CD后，在压缩弹簧过程中小球速度最大时弹簧的弹性势能。重力加速度g取。求:

（1）小球在C处受到的向心力大小;

（2）在压缩弹簧过程中小球的最大动能;

（3）小球最终停止的位置。

【答案】（1）35N；（2）6J；（3）停在BC上距离C端0.3 m处（或距离B端0.2m处）

【解析】

【详解】（1）小球进入管口C端时，它对圆管上管壁有大小为的作用力，对小球由牛顿第二定律有

解得

（2）在压缩弹簧过程中，速度最大时合力为零。设此时小球离D端的距离为，则有

解得

在C点，由

解得

由能量守恒定律有

解得

（3）小球从A点运动到C点过程，由动能定理得

解得B、C间距离

小球与弹簧作用后返回C处动能不变，小球的动能最终消耗在与BC水平面相互作用的过程中。设小球在BC上运动的总路程为，由能量守恒定律有

解得

故最终小球在BC上距离C为

或距离B端为

处停下。