2022-2023学年黑龙江省大庆铁人中学高三上学期期末阶段考试物理试题含解析

  铁人中学2020级高三上学期期末阶段考试

物理试题

一、选择题（单选题8道题，每道题4分，多选题9-12题，每道题5分，选不全3分）

1. 在平直公路上行驶的a车和b车，其位置-时间图像分别为图中直线a和曲线b，已知b车的加速度恒定且，t=3s时直线a和曲线b刚好相切。下列说法正确的是（　　）

A. a车的速度大小为 B. t=0时，a车和b车的距离为7m

C. t=2s时，a车在b车前方1m处 D. 0-2s内，b车比a车多行驶6m

【答案】C

【解析】

【详解】A．图像的斜率代表速度，所以a车的速度大小为

故A错误；

B．t=3s时直线a和曲线b刚好相切，速度相等，所以b的初速度为

解得

所以0-3s，b的位移为

所以初始时，b的位置坐标

t=0时，a车和b车的距离为

故B错误；

CD．t=2s时，b的速度

0-2s的位移

a的位移

所以b车比a车多行驶8m，t=2s时，a车在b车前方

故C正确D错误。

故选C。

2. 如图所示，斜面放置于粗糙水平地面上，物块A通过跨过光滑定滑轮的轻质细绳与物块B连接，系统处于静止状态，现对B施加一水平力F使B缓慢地运动，使绳子偏离竖直方向一个角度（A与斜面均保持静止），在此过程中（   ）

A. 斜面对物块A的摩擦力一直增大

B. 绳对滑轮的作用力不变

C. 地面对斜面的摩擦力一直增大

D. 地面对斜面的支持力一直增大

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】CD．取物块B为研究对象，分析其受力情况，设细绳与竖直方向夹角为α，据平衡条件可得

F=mgtanα

在物块B缓慢拉高的过程中，α增大，则水平力F增大，绳子拉力T增大，对A、B两物块及斜面体这个整体，可认为始终处于平衡状态，则地面对斜面体的摩擦力与水平力F相等，故一定增大，但是因为整体竖直方向并没有其他力，故斜面体所受地面的支持力等于系统的重力，始终不变，C正确，D错误；

A．在这个过程中尽管绳子拉力T增大，但是由于原来物块A所受斜面体的静摩擦力方向未知，，故物块A所受斜面体的摩擦力变化情况无法确定，A错误；

B．设滑轮两侧绳的拉力间夹角为，滑轮受到的作用力为

由于拉力T增大，夹角也增大，故绳对滑轮的作用力的大小变化无法确定，B错误。

故选C。

3. 如图空间存在水平方向的匀强电场（场强大小处处相等，方向处处相同），某同学用绝缘细线将质量为、带电荷量为的金属球悬于点，稳定后，细线与竖直方向的夹角。现用个与完全相同的不带电金属球同时与球接触后移开，球再次稳定后，细线与竖直方向的夹角变为，则的值为（　　）

A. 1 B. 2 C. 3 D. 4

【答案】B

【解析】

【详解】根据题意，对小球受力分析，如图所示

由平衡条件可得

用个与完全相同的不带电金属球同时与球接触后移开，A球的带电量为，对小球受力分析，如图所示

由平衡条件可得

联立解得

故选B。

4. 如图所示，置于竖直面内的光滑细圆环半径为，质量为的小球套在环上，一原长为的轻弹簧一端系于球上，另一端系于圆环最低点，圆环绕竖直直径转动，重力加速度为。若角速度由零开始缓慢增大，下列说法正确的是（　　）

A. 当时，小球仅受两个力的作用

B. 当时，弹簧恰好处于原长状态

C. 当时，弹簧一定处于压缩状态

D. 当足够大时，小球能够到达与圆心等高的位置

【答案】B

【解析】

【详解】若弹簧恰好处于原长，小球只受两个力的作用，图所示，由几何关系可知

θ=60°

此时由向心力公式

解得

故B正确，A错误。

C．当时，小球将做向上移动，弹簧一定处于伸长状态，故C错误；

D．假设当足够大时，小球能够到达与圆心等高的位置做圆周运动，此时弹簧处于伸长状态，弹力斜向左下，圆环的弹力在水平方向，小球在竖直方向的合力不为0，小球就不能在水平面做圆周运动，与假设矛盾。所以当足够大时，小球都不能够到达与圆心等高的位置，故D错误。

故选B。

5. 我国计划2030年左右进行载人登月计划，载人登月计划的核心技术是“绕、落、回”，先绕月球运行，然后软着陆到月球表面，最后从月球表面返回地球。已知月球的质量只有地球质量的，月球半径为地球半径的，地球表面的重力加速度为，引力常量为。下列说法正确的是（　　）

A. 月球表面的重力加速度约为6g

B. 登月火箭的发射速度应大于

C. 飞船从高轨道变轨到低轨道时，机械能增大

D. 若知道飞船近月环绕的周期，就可以求出月球的密度

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据

可得

可得

故A错误；

B．11.2km/s是第二宇宙速度，是火箭脱离地球束缚的速度。而登月火箭的发射并没有脱离地球，所以登月火箭的发射速度应该小于11.2km/s，故B错误；

C．飞船从高轨道变轨到低轨道时，在变轨点需要减速，即在该位置，飞船的动能变小，引力势能不变，所以飞船从高轨道变轨到低轨道，机械能变小，故C错误；

D．根据

可得

故月球密度

故D正确。

故选D。

6. 如图所示，工厂利用皮带传输机把货物从地面运送到高出水平地面的C平台上，C平台离地面的高度一定。运输机的皮带以一定的速度v顺时针转动且不打滑。将货物轻轻地放在A处，货物随皮带到达平台。 货物在皮带上相对滑动时，会留下一定长度的痕迹。已知所有货物与皮带间的动摩擦因数为μ。若皮带的倾角θ、运行速度v和货物质量m都可以改变，始终满足。可以认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力（　　）

A. 当速度v一定时，角θ越大，运送时间越短

B. 当倾角θ一定时，改变速度v，运送时间不变

C. 当倾角θ和速度v一定时，货物质量m越大，皮带上留下的痕迹越长

D. 当倾角θ和速度v一定时，货物质量m越大，皮带上摩擦产生的热越多

【答案】D

【解析】

【详解】A．开始时对货物受力分析，根据牛顿第二定律得

根据运动学公式得货物加速到与传送带速度相等所需的时间

货物加速过程的位移

货物加速到与传送带的速度相等时，因为，货物将做匀速运动，根据运动学公式得货物匀速运动的时间

因此货物从底端运送到顶端的时间

当速度一定时，越大，加速度越小，运送的时间越长，故A错误；

B．当一定时，加速度一定，速度不同，运送时间不同，故B错误；

C．货物相对传送带运动的位移

和一定，加速度一定，速度一定，由得货物的加速时间一定，货物相对传送带的位移一定，C错误；

D．摩擦产生的热量为

当倾角和速度一定时，货物质量越大，摩擦产生的热越多，D正确。

故选D。

7. 在x轴上有两点电荷和，如图所示为x轴上各点电势随x变化的关系，则以下说法正确的是（　　）

A. 与为等量异种电荷

B. A点电场强度与C点的电场强度方向相反

C. 将一负点电荷从A点移动至C点，电场力先减小后增大

D. 将一负点电荷从A点移动至C点，电场力先做负功后做正功

【答案】C

【解析】

【详解】A．由图像可知，沿x轴正方向电势逐渐降低，B点电势为零，所以带正电，带负电。且B距距离大于距的距离，由，所以知＞，故A错误；

B．-x图像的斜率表示电场强度E，有图像可知，A点电场强度与C点的电场强度方向相同。故B错误；

C．将一负点电荷从A点移动至C点，根据图像可知，图像切线的斜率先减小后增大，即从A点至C点的电场强度先减小后增大，根据

可知，电场力先减小后增大。故C正确；

D．将一负点电荷从A点移动至C点，根据

可知，从A点到C点的过程中，电势能始终逐渐增大，电场力始终做负功。故D错误。

故选C

【点睛】-x图像的斜率表示电场强度。根据两点电荷连线的电势高低的变化情况判断两电荷的电性及电荷量的关系。根据电势能的变化情况判断电场力做功的正负。

8. 如图所示的电路中，电源电动势E、内电阻为r，水平放置的平行板电容器与二极管D连接，在两板间一带电液滴M恰好处于静止状态；灯L的电阻保持不变且等于R，r=R1= R2=R，若R2的滑片P向上滑动时，下列判断正确的是（  ）

A. 液滴M将向下加速运动

B. 灯泡L变亮

C. 电源输出的功率减小

D. 通过R1的电流减小

【答案】C

【解析】

【详解】BD．R2的滑片P向上滑动时，阻值减小，回路总电阻减小，总电流增大，流过R1的电流增大，路端电压减小，灯泡L支路电流减小，灯泡L变暗，BD错误；

A．R1两端的电压增大，R2两端的电压减小，但由于二极管的单向导电性，无法放电，电容器的电量保持不变，两板间的电场强度保持不变，液滴M将保持静止，A错误；

C．当外电阻等于内阻时电源输出功率最大，因外电路总电阻小于内阻，现外电路电阻减小，电源输出的功率减小，C正确。

故选C。

9. 一轻质弹簧两端分别连着木块A和B，静止于光滑的水平面上。木块A被水平飞行的初速度为v0的子弹射中并镶嵌在其中，已知木块B的质量为m，A的质量是B的，子弹的质量是B的，则（   ）

A. 子弹击中木块A后，与A的共同速度为

B. 子弹击中木块A后，与A的共同速度为v0

C. 弹簧压缩到最短时的弹性势能为

D. 弹簧压缩到最短时的弹性势能为

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．子弹射入A的过程时间极短，根据动量守恒定律可得

解得

A正确，B错误；

CD．对子弹、滑块A、B和弹簧组成的系统，A、B速度相等时弹簧被压缩到最短。压编弹簧最短时，A与B具有共同的速度，根据动量守恒定律有

此时弹簧的弹性势能为E，由能量守恒定律得

解得

C正确，D错误。

故选AC。

10. 如图所示，电源电动势、内阻，电动机的内阻，闭合开关后，标有“”的灯泡恰能正常发光，则（　　）

A. 图中理想电流表示数为

B. 电源的输出功率为

C. 内电动机产生的热量为

D. 电动机的机械功率为

【答案】BC

【解析】

【详解】A．标有“”的灯泡恰能正常发光，则外电路并联部分的电压为8V，由闭合电路的欧姆定律有

即干路电流为2A，理想电流表的示数为2A，故A错误；

B．电源的输出功率为

故B正确；

D．正常发光的灯泡电流为

故流过电动机的电流为

则电动机的机械功率为

故D错误；

C．内电动机产生的热量为

故C正确。

故选BC。

11. 实验室常用的电流表是磁电式仪表，其结构示意图如图甲所示，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀地辐向分布，如图乙所示．当线圈通以如图乙所示的电流时（a端电流方向为垂直纸面向外），下列说法不正确（  ）

A. 根据指针偏转角度的大小，可以知道被测电流的大小

B. 线圈在转动过程中，它的磁通量在发生变化

C. 线圈中电流增大时，螺旋弹簧被扭紧，阻碍线圈转动

D. 当线圈转到如图乙所示的位置时，安培力的作用使线圈沿逆时针方向转动

【答案】BD

【解析】

【详解】A．线圈在磁场中由于受安培力而发生转动，电流越大则指针偏角越大，故根据指针偏转角度的大小，可以知道被测电流的大小，故A正确；

B．由磁场的分布特点可知线圈中的磁通量始终不变，故B错误；

C．当通电后，处于磁场中的线圈受到安培力作用，使其转动，螺旋弹簧被扭动，则受到弹簧的阻力，从而阻碍线圈转动，最终使指针静止，故C正确；

D．由左手定则可知，a端线圈受力向上，b端受力向下，故安培力使线圈沿顺时针方向转动，故D错误.

本题选错误的，故选BD.

12. 应用霍尔效应可以测量车轮的转动角速度，如图所示为轮速传感器的原理示意图，假设齿轮为五齿结构，且均匀分布，当齿轮凸起部分靠近磁体时，磁体与齿轮间的磁场增强，凹陷部分靠近磁体时，磁体与齿轮间的磁场减弱。工作时，通过霍尔元件上下两面通入电流，前后两面连接控制电路。下列说法正确的是（　　）

A. 若霍尔元件内部是通过负电荷导电的，则前表面比后表面的电势低

B. 增大通过霍尔元件的电流，可以使控制电路监测到的电压变大

C. 控制电路接收到的电压升高，说明齿轮的凹陷部分在靠近霍尔元件

D. 若控制电路接收到的信号电压变化周期为，则车轮的角速度为

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．因为霍尔元件通过负电荷导电，磁场方向由N极指向齿轮，电流竖直向下，由左手定则可知电子移动到前表面，所以前表面的电势低，故A正确；

B．根据霍尔元件原理，洛仑兹力和电场力平衡，则

解得

增大电流，则v增大，可知电压增大，故B正确；

C．当电压升高时，说明磁场增强，齿轮的凸起部分在靠近霍尔元件，故C错误；

D．根据题意可知，转过相邻齿所用时间为T，则转一周的时间为5T，则

故D正确。

故选ABD。

二、实验题（13题10分、14题6分，实验题总分16分）

13. 色环电阻是在电阻表面涂上一定颜色的色环来代表这个电阻的阻值，不同颜色代表的数字如图甲。四环电阻的第一环以及第二环分别表示电阻阻值的第一位和第二位有效值，第3环表示倍率，也就是第二位有效值后面零的个数，第四环表示阻值的误差。

（1）某同学找来一个四环电阻，发现第一色环颜色模糊无法辨别。于是用欧姆表粗测电阻的阻值，进而判断第一色环的颜色。该同学将选择开关置于“”挡位测量待测电阻的阻值，发现指针偏转角度很大。于是，该同学重新正确调整了倍率，再次测量，指针偏转位置如图丙所示。

图中指针位置的读数为______；由此可以推断第一色环的颜色为______色。

（2）为了较准确测量的阻值，有以下一些器材可供选择。

电流表（量程，内阻约）；

电流表（量程，内阻约）；

电压表V（量程，内阻很大）；

电源E（电动势约为3V，内阻约为）；

定值电阻R（15Ω，允许通过的最大电流为）；

滑动变阻器（，允许通过的最大电流为）；

滑动变阻器（，允许通过的最大电流为）；

单刀单掷开关S一个，导线若干。

试验时要求测量范围尽可能大，测量结果尽可能准确。

①电流表应选______，滑动变阻器应选______。（填器材的元件符号）

②请在下方的线框内画出测量电阻的实验电路图_____。（电路图中要标清楚器材元件符号）

③按照上述实验原理操作，获取多组数据后作出电压表示数U和电流表示数I的关系图像如图丁所示。由图可知待测电阻的阻值______。（结果保留1位小数）

【答案】    ①.     ②. 棕    ③.     ④.     ⑤.     ⑥.

【解析】

【详解】（1）[1][2]用“×10”挡位测量待测电阻的阻值，发现指针偏转角度很大，应该换用小倍率“×1”挡位测量，因此图中指针位置所示读数为17.0Ω，推算出第一色环颜色为棕色。

（2）①[3]由于电源电动势为3V，通过被测电阻最大电流为

远远小于电流表的量程，所以选择电流表，但的量程又偏小，所以把定值电阻R和被测电阻串联的整体作为被测对象，这样通过被测电阻的最大电流为

正好和搭配。

[4]题中要求测量范围尽可能大，所以滑动变阻器采取分压式接法，优先选择阻值小，本题选择滑动变阻器。

②[5]待测电阻与电流表内阻相差不大，为减小误差电流表选择外接法，电路图如图所示

③[6]根据图像可知

解得

14. 某实验小组利用如图所示装置验证系统机械能守恒。跨过定滑轮的轻绳一端系着物块A，另一端穿过中心带有小孔的金属圆片C与物块B相连，A和B质量均为M，C的质量为m。铁架台上固定一圆环，圆环处在B的正下方。开始时，C与圆环间的高度为h，A、B、C由静止开始运动，当B穿过圆环时，C被搁置在圆环上。在铁架台、处分别固定两个光电门，、之间的距离为d，由数字计时器测出B从运动到所用的时间为t，已知重力加速度为g。

（1）B穿过圆环后可以视为做______直线运动；

（2）为了验证系统机械能守恒，该系统应选择______（选填“A和B”或“A、B和C”），则只需等式_______________________________________成立，即可验证系统机械能守恒。（用题中所测物理量的符号表示）

【答案】    ①. 匀速    ②. A、B和C    ③.

【解析】

【详解】（1）[1]物块B刚穿过圆环后，C被搁置在圆环上，由于A和B质量均为M，所以做匀速直线运动。

（2）[2] [3] 为了验证系统机械能守恒，选择从静止开始到B刚穿过圆环的过程，需要选取A、B和C组成的系统，从静止开始，物块B下落h时系统重力势能的减小量为

系统动能增加量

则要验证的关系式为

三、计算题（15题10分、16题15分，17题17分）

15. 如图所示，一质量M=4kg的小车静置于光滑水平地面上，左侧用固定在地面上的销钉挡住．小车上表面由光滑圆弧轨道BC和水平粗糙轨道CD组成，BC与CD相切于C， BC所对圆心角θ＝37°，CD长L＝3m．质量m=1kg的小物块从某一高度处的A点以v0＝4m/s的速度水平抛出，恰好沿切线方向自B点进入圆弧轨道，滑到D点时刚好与小车达到共同速度v=1.2m/s．取g＝10m/s2，sin37°=0.6，忽略空气阻力．

（1）求A、B间的水平距离x；

（2）求小物块从C滑到D所用时间t0；

（3）若在小物块抛出时拔掉销钉，求小车向左运动到最大位移年时滑块离小车左端的水平距离．

【答案】（1）1.2m（2）1s    （3）3.73m

【解析】

【详解】（1）由平抛运动的规律得：

tanθ=           

x= v0t           

得：x=1.2m       

(2)物块在小车上CD段滑动过程中，由动量守恒定律得：mv1=(M+m) v       

由功能关系得：fL=mv12－（M＋m）v2

对物块，由动量定理得：－ft0=m v－m v1

得：t0=1s

（3）有销钉时：mgH＋mv02＝mv12

由几何关系得：H－gt2=R(1－cosθ)   

B、C间的水平距离：xBC=Rsinθ   

μmgL=mv12－（M＋m）v2

若拔掉销钉，小车向左运动达最大位移时，速度为0，此时物块速度为4m/s

由能量守恒：mgH=μmg(Δx-xBC)

得：Δx=3.73m

16. 电磁阻尼技术经常用于列车刹车过程，某同学设计了如图装置研究电磁阻尼，某光滑金属导轨由水平平行轨道和竖直四分之一圆轨道组成，水平平行轨道、相距，轨道左端用阻值的电阻相连。水平轨道的某区域内有方向竖直向上、磁感应强度大小的匀强磁场。现有一根质量、电阻的金属杆以的初速度沿水平导轨从左端冲入磁场，离开磁场后沿竖直圆轨道上升的最大高度，设金属杆与轨道接触良好，并始终与导轨垂直，导轨电阻忽略不计，且不考虑返回情况，重力加速度取。求：

（1）金属杆刚进入磁场时，通过金属杆的电流大小和方向；

（2）整个过程电阻上产生的焦耳热；

（3）磁场区域的长度。

【答案】（1）1A，方向从沿杆流向；（2）1.4J；（3）1m

【解析】

【详解】（1）导体棒刚进入磁场时，切割磁感线产生的电动势

感应电流

由右手定则知感应电流方向从沿杆流向；

（2）导体棒整个运动过程，根据能量守恒定律

解得

电阻产生的焦耳热

（3）设通过磁场时的电量为，在磁场中运动的距离为，刚离开磁场时的速度为，离开磁场运动到最高点的过程中，根据动能定理

解得

在磁场中的运动过程，根据动量定理

又因为

解得

17. 如图所示，在平面直角坐标系xOy的第二、第三象限内有一垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场区域△ABC，A点坐标为（0，3a），C点坐标为（0，﹣3a），B点坐标为(，-3a）．在直角坐标系xOy的第一象限内，加上方向沿y轴正方向、场强大小为E=Bv0的匀强电场，在x=3a处垂直于x轴放置一平面荧光屏，其与x轴的交点为Q．粒子束以相同的速度v0由O、C间的各位置垂直y轴射入，已知从y轴上y=﹣2a的点射入磁场的粒子在磁场中的轨迹恰好经过O点．忽略粒子间的相互作用，不计粒子的重力．

（1）求粒子的比荷；

（2）求粒子束射入电场纵坐标范围；

（3）从什么位置射入磁场的粒子打到荧光屏上距Q点最远？求出最远距离．

【答案】(1)(2)0≤y≤2a　(3)，

【解析】

【详解】(1)由题意可知， 粒子在磁场中的轨迹半径为r＝a　

由牛顿第二定律得

Bqv0＝m

故粒子的比荷

(2)能进入电场中且离O点上方最远的粒子在磁场中的运动轨迹恰好与AB边相切，设粒子运动轨迹的圆心为O′点，如图所示．

由几何关系知

O′A＝r· ＝2a　

则

OO′＝OA－O′A＝a　

即粒子离开磁场进入电场时，离O点上方最远距离为

OD＝ym＝2a　

所以粒子束从y轴射入电场的范围为0≤y≤2a　

(3)假设粒子没有射出电场就打到荧光屏上，有

3a＝v0·t0　

，

所以，粒子应射出电场后打到荧光屏上　

粒子在电场中做类平抛运动，设粒子在电场中的运动时间为t，竖直方向位移为y，水平方向位移为x，则

水平方向有

x＝v0·t　

竖直方向有

代入数据得

x＝ 　

设粒子最终打在荧光屏上的点距Q点为H，粒子射出电场时与x轴的夹角为θ，则　

有

H＝(3a－x)·tan θ＝

当时，即y＝a时，H有最大值

由于a<2a，所以H的最大值Hmax＝a，粒子射入磁场的位置为

y＝a－2a＝－a