河北省盐山中学2022-2023学年高三下学期期末统测物理试题
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注意事项:
1. 答题前,考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚,将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2.选择题必须使用2B铅笔填涂;非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写,字体工整、笔迹清楚。
3.请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试题卷上答题无效。
4.保持卡面清洁,不要折叠,不要弄破、弄皱,不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题:本题共6小题,每小题4分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1、如图所示,某竖直弹射装置由两根劲度系数为 k 的轻弹簧以及质量不计的底 盘构成,当质量为 m 的物体竖直射向空中时,底盘对物体的支持力为 6mg(g 为 重力加速度),已知两根弹簧与竖直方向的夹角为θ=60°,则此时每根弹簧的伸 长量为
A. B. C. D.
2、如图甲所示,单匝矩形金属线框abcd处在垂直于线框平面的匀强磁场中,线框面积,线框连接一个阻值的电阻,其余电阻不计,线框cd边位于磁场边界上。取垂直于线框平面向外为磁感应强度B的正方向,磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示。下列判断正确的是( )
A.0~0.4s内线框中感应电流沿逆时针方向
B.0.4~0.8s内线框有扩张的趋势
C.0~0.8s内线框中的电流为0.1A
D.0~0.4s内ab边所受安培力保持不变
3、我国成功地发射了北斗三号组网卫星,如图为发射卫星的示意图。先将卫星发射到半径为的圆轨道 上做匀速圆周运动,到A点时使卫星加速进入椭圆轨道,到椭圆轨道的远地点B点时,再次改变卫星的速度, 使卫星进入半径为的圆轨道做匀速圆周运动。已知卫星在椭圆轨道时距地心的距离与速度的乘积为定 值,卫星在椭圆轨道上A点时的速度为v,卫星的质量为m,地球质量为M,引力常量为G,则发动机在A点对卫星做的功与在B点对卫星做的功之差为(不计卫星的质量变化)( )
A. B.
C. D.
4、如图所示,质量为m的木块A放在斜面体B上,对B施加一水平向左的推力F,使A、B保持相对静止向左做匀速直线运动,则B对A的作用力大小为(重力加速度为g)( )
A.mg B.mgsin θ C.mgcos θ D.0
5、如图所示为某齿轮传动装置中的A、B、C三个齿轮,三个齿轮的齿数分别为 32、12、20,当齿轮绕各自的轴匀速转动时,A、B、C三个齿轮转动的角速度之比为
A.8:3:5 B.5:3:8
C.15:40:24 D.24:40:15
6、钴-60放射性的应用非常广泛,几乎遍及各行各业。在农业上,常用于辐射育种、刺激增产、辐射防治虫害和食品辐射保藏与保鲜等;在医学上,常用于癌和肿瘤的放射治疗。一个钴60原子核(Co)放出一个β粒子后衰变成一个镍核(Ni),并伴随产生了γ射线。已知钴60的半衰期为5.27年,该反应中钴核、β粒子、镍核的质量分别为m1、m2、m3。下列说法正确的是( )
A.核反应中释放的能量为(m2+m3-m1)c2
B.核反应中释放出的γ射线的穿透本领比β粒子强
C.若有16个钴60原子核,经过5.27年后只剩下8个钴60原子核
D.β粒子是钴原子核外的电子电离形成的
二、多项选择题:本题共4小题,每小题5分,共20分。在每小题给出的四个选项中,有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
7、一质点做简谐运动的图象如图所示,下列说法正确的是__________.(填正确答案标号)
A.质点振动频率是0.25 Hz
B.在10 s内质点经过的路程是20 cm
C.第4 s末质点的速度最大
D.在t=1 s和t=3 s两时刻,质点位移大小相等、方向相同
E.在t=2 s和t=4 s两时刻,质点速度大小相等、方向相同
8、两波源分别位于x=0和x=20cm处,从t=0时刻起两波源开始振动,形成沿x轴相向传播的简谐横波Ⅰ和Ⅱ,如图所示,为t=0.04s时刻两列波的图像.已知两波的振幅分别为,,质点P的平衡位置在x=1cm处,质点Q的平衡位置在x=18cm处.下列说法中正确的是___________.
A.两列波的波源起振方向相同
B.Ⅰ和Ⅱ两列波的波长之比为1:2
C.t=0.05s时,质点P向下振动,质点Q的坐标为(18cm,-3cm)
D.Ⅰ和Ⅱ两列波将在t=0.1s时相遇,之后叠加形成稳定的干涉图样
E.t=0.12s时,x=10cm处的质点位移为零但振动加强
9、如图甲所示的电路中理想变压器原、副线圈的匝数比为,电表均为理想电表,为阻值随温度升高而变小的热敏电阻,为定值电阻,若发电机向原线圈输入如图乙所示的正弦交变电流。下列说法中正确的是( )
A.输入变压器原线圈的交变电流的电压表达式为
B.时,该发电机的线圈平面位于中性面
C.温度升高时,电流表的示数变大,电压表示数变小,变压器的输入功率变大
D.温度升高时,电流表的示数变大,电压表示数变大,变压器的输入功率变大
10、关于电磁波和机械波,下列说法正确的是
A.电磁波在真空中自由传播时,其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直
B.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关
C.电磁波可以发生衍射现象和偏振现象
D.在真空中波长越短的电磁波周期越大
E.声波从空气传入水中时频率不变,波长改变
三、实验题:本题共2小题,共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处,不要求写出演算过程。
11.(6分)热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中。某种热敏电阻和金属热电阻的阻值随温度变化的关系如图甲所示。
(1)由图甲可知,在较低温度范围内,相对金属热电阻而言,该热敏电阻对温度变化的响应更________(选填“敏感”或“不敏感”)。
(2)某同学利用上述热敏电阻制作了一个简易的温控装置,实验原理如图乙所示。现欲实现衔铁在某温度时(此时热敏电阻的阻值为)被吸合,下列操作步骤正确的顺序是_______。(填写各步骤前的序号)
a.将热敏电阻接入电路
b.观察到继电器的衔铁被吸合
c.断开开关,将电阻箱从电路中移除
d.合上开关,调节滑动变阻器的阻值
e.断开开关,用电阻箱替换热敏电阻,将阻值调至
(3)若热敏电阻的阻值与温度的关系如下表所示,
/℃
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
199.5
145.4
108.1
81.8
62.9
49.1
当通过继电器的电流超过时,衔铁被吸合,加热器停止加热,实现温控。已知继电器的电阻,为使该裝置实现对30~80之间任一温度的控制,电源应选用_______,滑动变阻器应选用_______。(填选项前的字母)
A.电源(,内阻不计) B.电源(,内阻不计) C.滑动变阻器 D.滑动变阻器
12.(12分)学习牛顿第二定律后,某同学为验证“在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量成反比”的结论设计了如图所示的实验装置.装置中用不可伸长的轻绳一端连接甲车、另一端与乙车相连,轻绳跨过不计质量的光滑滑轮,且在动滑轮下端挂一重物测量知甲、乙两车(含发射器)的质量分别记为、,所挂重物的质量记为。
(1)为达到本实验目的,________平衡两车的阻力(填“需要”或“不需要”),________满足钩码的质量远小于任一小车的质量(填“需要”或“不需要”);
(2)安装调整实验器材后,同时静止释放两小车并用位移传感器记录乙两车在相同时间内,相对于其起始位置的位移分别为、,在误差允许的范围内,若等式________近似成立,则可认为“在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量成反比”(用题中字母表示)。
四、计算题:本题共2小题,共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处,要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13.(10分)如图,是游乐场的一项娱乐设备.一环形座舱装在竖直柱子上,由升降机送上几十米的高处,然后让座舱自由落下,落到一定位置时,制动系统启动,到地面时刚好停下.已知座舱开始下落的高度为H=75m,当落到离地面h=30m的位置时开始制动,座舱均匀减速.在一次娱乐中,某同学把质量m=6kg的书包放在自己的腿上.g取10m/s2,不计座舱与柱子间的摩擦力及空气阻力.
(1)当座舱落到离地面h1=60m和h2=20m的位置时,求书包对该同学腿部的压力各是多大;
(2)若环形座舱的质量M=4×103kg,求制动过程中机器输出的平均功率.
14.(16分)如图所示,一对平行光滑轨道放置在水平面上,两轨道相距L=1m,两轨道之间用电阻R=2Ω连接,有一质量m=0.5kg的导体杆静止地放在轨道上与两轨道垂直,杆及轨道的电阻皆可忽略不计,整个装置处于磁感应强度B=2T的匀强磁场中,磁场方向垂直轨道平面向上。现用水平拉力F沿轨道方向拉导体杆,使导体杆从静止开始做匀加速运动。经过位移x=0.5m后,撤去拉力,导体杆又滑行了x′=1.5m后停下。求:
(1)整个过程中通过电阻R的电荷量q;
(2)拉力的冲量大小IF;
(3)整个过程中导体杆的最大速度vm;
(4)在匀加速运动的过程中,拉力F与时间t的关系式。
15.(12分)如图所示,MN为光滑的水平面,NO是一长度s=1.25m、倾角为θ=37°的光滑斜面(斜面体固定不动),OP为一粗糙的水平面。MN、NO间及NO、OP间用一小段光滑圆弧轨道相连。一条质量为m=2kg,总长L=0.8m的均匀柔软链条开始时静止的放在MNO面上,其AB段长度为L1=0.4m。链条与OP面的摩擦系数μ=0.5。(g=10m/s2,sin37°=0.1.cos37°=0.8)现自由释放链条,求:
(1)链条的A端滑到O点时,链条的速率为多大?
(2)链条在水平面OP停下时,其C端离O点的距离为多大?
参考答案
一、单项选择题:本题共6小题,每小题4分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1、D
【解析】
对物体m,受重力和支持力,根据牛顿第二定律,有:N-mg=ma;其中:N=6mg;解得:a=5g;再对质量不计的底盘和物体m整体分析,受两个拉力和重力,根据牛顿第二定律,有:竖直方向:2Fcos60°-mg=ma;解得:F=6mg;根据胡克定律,有:,故选D。
2、C
【解析】
A.由图乙所示图线可知,0-0.4s内磁感应强度垂直于纸面向里,磁通量减小,由楞次定律可知,感应电流沿顺时针方向,故A错误。
B.由图乙所示图线可知,0.4-0.8s内穿过线框的磁通量增加,由楞次定律可知,线框有收缩的趋势,故B错误。
C.由图示图线可知,0-0.8s内的感应电动势为
线框中的电流为:
故C正确。
D.在0-0.4s内感应电流I保持不变,由图乙所示图线可知,磁感应强度B大小不断减小,由F=ILB可知,ab边所受安培力不断减小,故D错误。
故选C。
3、B
【解析】
根据万有引力提供向心力可得
解得卫星在轨道半径为的圆轨道上运动的线速度大小
同理可得在半径为的圆轨道上做圆周运动的线速度大小为
设卫星在椭圆轨道上点的速度为,根据题意有
可知在点时发动机对卫星做功
在点时发动机对卫星做的功为
因此有
故B正确,A、C、D错误;
故选B。
4、A
【解析】
A向左做匀速直线运动,则其所受合力为零,对A受力分析可知,B对A的作用力大小为mg,方向竖直向上,故A正确。
故选A。
5、C
【解析】
三个齿轮同缘转动,所以三个齿轮边缘的线速度相等,即为:
vA=vB=vC
三个齿轮的齿数分别为32、12、20,根据
得A、B、C三个齿轮转动的角速度之比为
A. 8:3:5与计算结果不符,故A错误。
B. 5:3:8与计算结果不符,故B错误。
C. 15:40:24与计算结果相符,故C正确。
D. 24:40:15与计算结果不符,故D错误。
6、B
【解析】
A.根据质能方程可知核反应中释放的能量为
A错误;
B.根据三种射线的特点与穿透性,可知射线的穿透本领比粒子强,B正确;
C.半衰期具有统计意义,对个别的原子没有意义,C错误;
D.根据衰变的本质可知,粒子是原子核内的一个中子转变为质子时产生的,D错误。
故选B。
二、多项选择题:本题共4小题,每小题5分,共20分。在每小题给出的四个选项中,有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
7、ABC
【解析】
A、振动图象表示质点在不同时刻相对平衡位置的位移,由图象可知,质点运动的周期T=4 s,其频率f==0.25 Hz,故A正确;
B、10 s内质点运动了T,其运动路程为s=×4A=×4×2 cm=20 cm,故B正确;
C、第4 s末质点在平衡位置,其速度最大,故C正确;
D、t=1 s和t=3 s两时刻,由图象可知,位移大小相等、方向相反,故D错误;
E、在t=2 s质点处于平衡位置,其速度最大,但t=2 s和t=4 s两时刻,速度方向相反,故E错误.
8、BCE
【解析】
由波形图可知,波Ⅰ传到x=4cm位置时质点的起振方向向下,则波Ⅰ振源的起振方向向下;波Ⅱ传到x=16cm位置时质点的起振方向向上,则波Ⅱ振源的起振方向向上;则两列波的波源起振方向相反,选项A错误;由波形图可知,Ⅰ和Ⅱ两列波的波长分别为2cm和4cm,则波长之比为1:2,选项B正确;波Ⅰ的周期T1=0.02s,则t=0.05s时,质点P在平衡位置向下振动;波Ⅱ的周期T2=0.04s,则t=0.05s时,质点Q在最低点,坐标为(18cm,-3cm),选项C正确;两列波的波速均为,则再经过,即在t=0.1s时刻两波相遇,因两波的频率不同,则叠加后不能形成稳定的干涉图样,选项D错误;t=0.12s时,波Ⅰ在x=10cm处的质点引起的振动为在平衡位置向下振动;波Ⅱ在x=10cm处的质点引起的振动为在平衡位置向下振动;则此质点的位移为零但振动加强,选项E正确;故选BCE.
【点睛】
本题要掌握波的独立传播原理:两列波相遇后保持原来的性质不变.理解波的叠加遵守矢量合成法则,例如本题中两列波的波峰与波峰相遇时,此处相对平衡位置的位移为;当波峰与波谷相遇时此处的位移为.
9、BC
【解析】
A.由交变电流的图像可读出电压的最大值为,周期为0.02s,则角速度为
所以输入变压器原线圈的交变电流的电压表达式为
故A错误;
B.当时,电压的瞬时值为0,所以该发电机的线圈平面位于中性面,故B正确;
CD.温度升高时,其阻值变小,副线圈中的电流变大则原线圈中电流也变大,由
可知变压器的输入功率变大,电压表读数
减小,故C正确,D错误。
故选BC。
10、ACE
【解析】
A.电磁波传播方向与电场方向、磁场方向均垂直,故A正确;
B.电磁波在真空中传播速度不变,与频率无关,故B错误;
C.衍射是一切波都具有的现象,电磁波是横波,只要是横波就能发生偏振现象,故C正确;
D.,周期与波长成正比,故D错误;
E.声波从空气传入水中时频率不变,因为波速变大,由,可知波长边长,故E正确。
故选:ACE。
三、实验题:本题共2小题,共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处,不要求写出演算过程。
11、敏感 edbca B D
【解析】
(1)[1]图甲中横轴表示温度,纵轴表示电阻,随着温度的升高,金属热电阻的阻值略微增大,而该热敏电阻的阻值明显减小,所以这种热敏电阻在较低温度范围内,相对金属热电阻而言,该热敏电阻对温度变化的响应更敏感
(2)[2]要实现衔铁在某温度时(此时热敏电阻的阻值为)被吸合,而衔铁被吸合时的电流是一定的,所以关键是找到此时滑动变阻器的阻值。实现方法是:断开开关,用电阻箱替换热敏电阻,将阻值调至,合上开关,调节滑动变阻器的阻值,观察到继电器的衔铁被吸合,则此时滑动变阻器连入电路的阻值就是衔铁在某温度(此时热敏电阻的阻值为)被吸合时滑动变阻器应连入电路的阻值,找到之后,再用热敏电阻替换掉电阻箱即可,正确顺序为edbca;
(3)[3]在30时,电源电动势的最小值
所以电源应选用,故选B;
[4]在80时,选用电源,滑动变阻器的最小阻值为
所以滑动变阻器应选用,故选D。
12、需要 不需要
【解析】
(1)[1][2].为达到本实验目的,需要平衡两车的阻力,这样才能使得小车所受细线的拉力等于小车的合外力;因两边细绳的拉力相等即可,则不需要满足钩码的质量远小于任一小车的质量;
(2)[3].两边小车所受的拉力相等,设为F,则如果满足物体的加速度与其质量成反比,则
联立可得
即若等式近似成立,则可认为“在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量成反比”
四、计算题:本题共2小题,共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处,要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13、(1)(2)1.5×116W
【解析】
本题考查物体在自由下落和减速下降过程中的受力和功率问题,需运用运动学公式、牛顿运动定律、功率等知识求解.
【详解】
(1)当座舱距地面h1=61m时,书包处于完全失重状态.故书包对该同学的压力F1=1.
座舱自由下落高度为H-h=(75-31)m=45m时,座舱开始制动,设此时的速度为v,由运动学公式得
座舱制动过程做匀减速直线运动,设其加速度大小为a,则有
联解得:a=15m/s2,方向竖直向上.
设此过程中书包受到腿的支持力为F2,根据牛顿第二定律,对书包有
代入数据可得
根据牛顿第三定律有:该同学腿部受到的压力
(2)设制动过程中座舱所受的制动力为F,经历的时间为t,
由运动学公式得:
根据牛顿第二定律,对座舱有
座舱克服制动力做功
机器输出的平均功率
联立解得P=1.5×116W
14、 (1)2C(2)4kg·m/s(3)6m/s(4)F=72t+18(N)
【解析】
(1)导体杆切割磁感线产生的感应电动势
E=
回路中电流
I=
通过电阻R的电荷量
q=IΔt=
磁通量ΔΦ=BLΔx,又Δx=x+x′
代入数据可得
q==C=2C
(2)根据动量定理
IF-F安Δt=0-0
F安=BIL,Δt为导体杆整个过程中所用时间
IF=BILΔt=BLq
所以
IF=4kg·m/s。
(3)当撤去力F后,根据楞次定律可以判断感应电流必定阻碍导体杆的相对运动,所以杆做减速运动,杆的最大速度应该为撤去外力F瞬间的速度。
撤去F之后通过电阻R的电荷量为
q2=
撤去外力F之后,以水平向右为正方向,根据动量定理,则
-BLq2=0-mvm
联立上式得导体杆的最大速度为
vm=6m/s
(4)根据受力分析可知
F-BL=ma
由运动学公式v=at,vm2=2ax
可解得
a=36m/s2
联立上式可得关系式为
F=72t+18(N)
15、 (1)3m/s;(2)0.98m。
【解析】
(1)链条的A端滑到O点的过程中,因为只有重力做功,所以机械能守恒,根据机械能守恒定律即可求得链条A端滑到O点时的速率;
(2)摩擦力随距离均匀增大,可以用平均摩擦力求摩擦力做功;从链条的A端滑到O点到最终链条停下的过程,由动能定理可求得停下时的C端距O点的距离。
【详解】
(1)链条的A端滑到O点的过程中,因为只有重力做功,所以机械能守恒。设水平面为重力势能的零点。链条开始运动时的机械能为E1,设AB段链条质量为m1=1.0kg,BC段链条质量为m2=1.0kg,则:
解得:
因为s>L,链条的A端滑到O点时,C点已在斜面上。设此时的机械能为E2,则有:
由机械能守恒定律,链条的A端滑到O点时的速率v,则有:
;
(2)链条在开始进入水平面阶段,摩擦力是变力;但摩擦力随距离均匀增大,可以用平均摩擦力求摩擦力做功,从链条的A端滑到O点到最终链条停下的过程,由动能定理:
链条在水平面OP停下时,其C端离O点的距离x,解得:
。
【点睛】
本题考查动能定理以及机械能守恒定律的应用,要注意正确分析物理过程,明确摩擦力功的计算方法,知道虽然摩擦力是变力,但由于其均匀变化,故可以利用平均值求解摩擦力的功。
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