山西省大同市黑龍河中學(xué)2022-2023學(xué)年高三物理期末試卷含解析

山西省大同市黑龍河中學(xué)2022-2023學(xué)年高三物理期末試卷含解析一、選擇題：本題共5小題，每小題3分，共計(jì)15分．每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意1.同步衛(wèi)星A的運(yùn)行速率為v1，向心加速度為a1，運(yùn)行的周期為T(mén)1；放在地球赤道上的物體B隨地球自轉(zhuǎn)的線速度為v2，向心加速度為a2，運(yùn)行的周期為T(mén)2；在赤道平面上空做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的近地衛(wèi)星C的速率為v3，向心加速度為a3，運(yùn)行的周期為T(mén)3．第一宇宙速度為v，則下列說(shuō)法中正確的是（）A．T1＞T2＞T3 B．v3＞v2＞v1 C．a(chǎn)3＞a1＞a2 D．v=v2．參考答案：C【考點(diǎn)】同步衛(wèi)星．【分析】題中涉及三個(gè)物體：地球同步衛(wèi)星1、地球赤道上有一隨地球的自轉(zhuǎn)而做圓周運(yùn)動(dòng)物體2、繞地球表面附近做圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星3，同步衛(wèi)星與物體2周期相同，物體2與人造衛(wèi)星3轉(zhuǎn)動(dòng)半徑相同，同步衛(wèi)星1與人造衛(wèi)星3，都是萬(wàn)有引力提供向心力；分三種類(lèi)型進(jìn)行比較分析即可．【解答】解：A、同步衛(wèi)星與地球自轉(zhuǎn)同步，所以T1=T2．根據(jù)開(kāi)普勒第三定律得衛(wèi)星軌道半徑越大，周期越大，故T1＞T3．故A錯(cuò)誤．B、同步衛(wèi)星與物體2周期相同，根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)公式v=，所以v1＞v2，故B錯(cuò)誤．C、同步衛(wèi)星與物體2周期相同，根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)公式a=得a1＞a2，同步衛(wèi)星1與人造衛(wèi)星3，都是萬(wàn)有引力提供向心力，所以a=，由于r1＞r3，由牛頓第二定律，可知a3＞a1．故C正確．D、第一宇宙速度是近地的環(huán)繞速度，所以v3=v，而v3＞v1＞v2，故D錯(cuò)誤．故選：C．2.（單選）如圖所示，足夠長(zhǎng)的水平傳送帶以速度v沿順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)，傳送帶的右端與光滑曲面的底部平滑連接，曲面上的A點(diǎn)距離底部的高度h=0.45m。一小物體從A點(diǎn)靜止滑下，再滑上傳送帶，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間又返回曲面。g取10m/s2，則下列說(shuō)法正確的是A.若v=1m/s，則小物塊能回到A點(diǎn)B.若v=2m/s，則小物塊能回到A點(diǎn)C.若v=5m/s，則小物塊能回到A點(diǎn)D.無(wú)論v等于多少，小物塊都不能回到A點(diǎn)參考答案：C3.如圖所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)的硬桿A一端固定一個(gè)質(zhì)量為m的小球B，另一端固定在水平轉(zhuǎn)軸O上，硬桿繞轉(zhuǎn)軸O在豎直平面內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)。在硬桿與水平方向的夾角α從90°減小到0°的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（

）（A）小球B受到硬桿A的作用力方向始終沿桿（B）小球B受到的合力方向始終沿桿（C）小球B受到硬桿A的作用力逐漸減?。―）小球B受到硬桿A的作用力對(duì)小球做負(fù)功參考答案：D4.如圖是遠(yuǎn)距離輸電的示意圖，則電壓U1、U2、U3、U4之間的關(guān)系是A．U1＞U2B．U2＞U3C．U3＞U4D．U3=U1+U2參考答案：BC5.（多選）如圖甲所示，理想變壓器、副線圈的匝數(shù)之比為4∶1。原線圈接入交流電源，其電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間呈正弦函數(shù)關(guān)系如圖乙所示，副線圈接R=10Ω的負(fù)載電阻。下述結(jié)論正確的是：甲

乙A．交變電源的表達(dá)式為 B．副線圈中電壓表的示數(shù)為5VC．原線圈中電流表的示數(shù)為 D．原線圈的輸入功率為參考答案：答案：AB：見(jiàn)乙圖可得出方程交變電源的表達(dá)式為，A正確；原線圈的電壓U1為20V，副線圈的電壓U2：U1=4：l，U2=5V，B正確；副線圈的電流為I2=0.5A，原線圈的電流I1：I2=1:4，I1=0.125A，C錯(cuò)誤；功率為P=U1I1=20×0.125=2.5W，D錯(cuò)誤。二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計(jì)16分6.如圖所示，在一個(gè)質(zhì)量為M、橫截面積為S的圓柱形導(dǎo)熱氣缸中，用活塞封閉了一部分空氣，氣體的體積為，活塞與氣缸壁間密封且光滑，一彈簧秤連接在活塞上，將整個(gè)氣缸懸吊在天花板上．當(dāng)外界氣溫升高（大氣壓保持為）時(shí)，則彈簧秤的示數(shù)

▲

（填“變大”、“變小”或“不變”），如在該過(guò)程中氣體從外界吸收的熱量為，且氣體的體積的變化量為，則氣體的內(nèi)能增加量為

▲

．參考答案：不變

（2分）

7.1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)質(zhì)子．科學(xué)研究表明其核反應(yīng)過(guò)程是：α粒子轟擊靜止的氮核后形成了不穩(wěn)定的復(fù)核，復(fù)核發(fā)生衰變放出質(zhì)子，變成氧核．設(shè)α粒子質(zhì)量為m1，初速度為v0，氮核質(zhì)量為m2，質(zhì)子質(zhì)量為m0,氧核的質(zhì)量為m3，不考慮相對(duì)論效應(yīng)．α粒子轟擊氮核形成不穩(wěn)定復(fù)核的瞬間，復(fù)核的速度大小為

，此過(guò)程中釋放的核能為_(kāi)_______________________________．參考答案：

8.盧瑟福用a粒子轟擊氮核時(shí)發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子.完成其核反應(yīng)方程：N+He→

.參考答案：O+H解析：由核反應(yīng)方程滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，核反應(yīng)方程為N+He→O+H。9.如圖所示，一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為nl和n2，當(dāng)負(fù)載電阻R中流過(guò)的電流為I時(shí)，原線圈中流過(guò)的電流為

；現(xiàn)減小負(fù)載電阻R的阻值，則變壓器的輸入功率將

（填“增大”、“減小”或“不變”）。參考答案：答案：增大解析：由變壓器的電流比可知，，故，由題意知原線圈的電壓不變，由P2＝和P1＝P2可知，R減小時(shí)，則P1＝P2均增大。10.長(zhǎng)度為L(zhǎng)=0.5m的輕質(zhì)細(xì)桿，一端有一質(zhì)量為m=3kg的小球，小球以O(shè)點(diǎn)為圓心在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)速率為2m／s時(shí)，小球受到細(xì)桿的

力（填拉或支持），大小為

N，g取10m／s。參考答案：支持力，611.已知地球的質(zhì)量為M，萬(wàn)有引力恒量為G，地球半徑為R．用以上各量表示，在地球表面附近運(yùn)行的人造地球衛(wèi)星的第一宇宙速度v=．參考答案：解：設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量是m，地球的第一宇宙速度是v，由牛頓第二定律可得：G=m，解得：v=；故答案為：．12.如圖所示,A、B兩物體相距S=5m時(shí)，A正以vA=4m/s的速度向右作勻速直線運(yùn)動(dòng)，而物體B此時(shí)速度vB=10m/s，隨即向右作勻減速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小a=2m/s2，由圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，則A追上B需要的時(shí)間是________s，在追上之前，兩者之間的最大距離是________m。參考答案：答案：5

1413.如圖所示，金屬棒AB的電阻R=2.0Ω，在拉力F=2N的水平力作用下以速度v=0.2m/s沿金屬棒導(dǎo)軌勻速滑動(dòng)，磁場(chǎng)方向與金屬導(dǎo)軌所在平面垂直，設(shè)電流表與導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，且金屬棒在滑動(dòng)過(guò)程中80%的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能，那么電流表讀數(shù)為

。參考答案：

答案：0.4A三、簡(jiǎn)答題：本題共2小題，每小題11分，共計(jì)22分14.“水立方”國(guó)家游泳中心是北京為2008年夏季奧運(yùn)會(huì)修建的主游泳館．水立方游泳館共有8條泳道的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)比賽用游泳池，游泳池長(zhǎng)50m、寬25m、水深3m．設(shè)水的摩爾質(zhì)量為M＝1.8×10-2kg／mol，試估算該游泳池中水分子數(shù)．參考答案：1.3×1032個(gè)解：游泳池中水的質(zhì)量為m，阿伏加德羅常數(shù)為，游泳池中水的總體積為。則游泳池中水的物質(zhì)的量為；所含的水分子數(shù)為個(gè)15.如圖所示，在滑雪運(yùn)動(dòng)中一滑雪運(yùn)動(dòng)員，從傾角θ為37°的斜坡頂端平臺(tái)上以某一水平初速度垂直于平臺(tái)邊飛出平臺(tái)，從飛出到落至斜坡上的時(shí)間為1.5s，斜坡足夠長(zhǎng)，不計(jì)空氣阻力，若g取10m/s2，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8．求：(1)運(yùn)動(dòng)員在斜坡上的落點(diǎn)到斜坡頂點(diǎn)(即飛出點(diǎn))間的距離；(2)運(yùn)動(dòng)員從斜坡頂端水平飛出時(shí)的初速度v0大小.參考答案：18.75m

試題分析：（1）根據(jù)位移時(shí)間公式求出下落的高度，結(jié)合平行四邊形定則求出落點(diǎn)和斜坡頂點(diǎn)間的距離。（2）根據(jù)水平位移和時(shí)間求出初速度的大小。（1）平拋運(yùn)動(dòng)下落的高度為：則落點(diǎn)與斜坡頂點(diǎn)間的距離為：（2）平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為：【點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵知道平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向和豎直方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和數(shù)學(xué)公式進(jìn)行求解，并且要知道斜面的傾角是與位移有關(guān)，還是與速度有關(guān)。四、計(jì)算題：本題共3小題，共計(jì)47分16.如圖20所示，一工件置于水平地面上，其AB段為一半徑R＝1.0m的光滑圓弧軌道，BC段為一長(zhǎng)度L＝0.5m的粗糙水平軌道，二者相切于B點(diǎn)，整個(gè)軌道位于同一豎直平面內(nèi)，P點(diǎn)為圓弧軌道上的一個(gè)確定點(diǎn)．一可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊，其質(zhì)量m＝0.2kg，與BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1＝0.4。工件質(zhì)量M＝0.8kg，與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2＝0.1．（取g＝10m/s2）（1）若工件固定,將物塊由P點(diǎn)無(wú)初速度釋放,滑到C點(diǎn)時(shí)恰好靜止,求P、C兩點(diǎn)間的高度差。（2）若將一水平恒力F作用于工件，使物塊在P點(diǎn)與工件保持相對(duì)靜止，一起向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，求F的大小。參考答案：（1）物塊從P點(diǎn)下滑經(jīng)B點(diǎn)至C點(diǎn)的整個(gè)過(guò)程，根據(jù)動(dòng)能定理得mgh－μ1mgL＝0① ---------------------ks5u-----------------------2分代入數(shù)據(jù)得h＝0.2m②-------------------------------------------------------------2分（2）設(shè)物塊的加速度大小為a，P點(diǎn)與圓心的連線與豎直方向間的夾角為θ，由幾何關(guān)系可得③ ---------------------------------------1分根據(jù)牛頓第二定律，對(duì)物塊有mgtanθ＝ma④--------------------------------1分對(duì)工件和物塊整體有F－μ2（M+m）g＝（M+m）a⑤----------------------2分聯(lián)立②③④⑤式，代入數(shù)據(jù)得F＝8.5N⑥------17.如圖所示，第三象限內(nèi)存在互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向向里，大小為B0，勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)為E。第二象限的某個(gè)矩形區(qū)域內(nèi)，有方向垂直紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的下邊界與x軸重合。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子，以某一速度從M點(diǎn)進(jìn)入第三象限，沿與y軸正方向成600的直線運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)，在P點(diǎn)進(jìn)入第二象限的磁場(chǎng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后粒子垂直y軸上的N點(diǎn)通過(guò)y軸，N點(diǎn)到原點(diǎn)距離為L(zhǎng)。忽略粒子的重力影響。求：（1）請(qǐng)分析勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向并求出粒子的運(yùn)動(dòng)速度。（6分）（2）矩形有界磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小。（9分）（3）矩形有界磁場(chǎng)的最小面積。（4分）（要求有必要的文字?jǐn)⑹龊蛙壽E圖）參考答案：解析：（1）由于不計(jì)重力，粒子在第三象限內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)只受電場(chǎng)力和洛倫茲力，它的運(yùn)動(dòng)為勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)左手定則帶正電的粒子受洛倫茲力方向垂直MP斜向下，電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡斜向上，與y軸正方向成300角。

2分由平衡條件有：

2分

所以

2分（2）粒子在第二象限運(yùn)動(dòng)軌跡如圖。

2分由幾何關(guān)系得

2分根據(jù)牛頓第二定律有

2分解得

3分（3）有界磁場(chǎng)的最小面積

4分18.如圖所示，兩根間距為L(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌MN和PQ，電阻不計(jì)，左端彎曲部分光滑，水平部分導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，水平導(dǎo)軌左端有寬度為d、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)Ⅰ，右端有另一磁場(chǎng)Ⅱ，其寬度也為d，但方向豎直向下，兩磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B0，相隔的距離也為d。有兩根質(zhì)量為m、電阻均為R的金屬棒a和b與導(dǎo)軌垂直放置，b棒置于磁場(chǎng)Ⅱ中點(diǎn)C、D處．現(xiàn)將a棒從彎曲導(dǎo)軌上某一高處由靜止釋放并沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)下去。（1）當(dāng)a棒在磁場(chǎng)Ⅰ中運(yùn)動(dòng)時(shí)，若要使b棒在導(dǎo)軌上保持靜止，則a棒剛釋放時(shí)的高度應(yīng)小于某一值h0，求h0的大小；（2）若將a棒從彎曲導(dǎo)軌上高度為h（h＜h0）處由靜止釋放，a棒恰好能運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)Ⅱ的左邊界處停止，求a棒克服安培力所做的功及a棒穿過(guò)磁場(chǎng)Ⅰ所用的時(shí)間；（3）若將a棒仍從彎曲導(dǎo)軌上高度為h（h＜h0）處由靜止釋放，為使a棒通過(guò)磁場(chǎng)Ⅰ時(shí)恰好無(wú)感應(yīng)電流，可讓磁場(chǎng)Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間而變化，將a棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ的時(shí)刻記為t＝0，此時(shí)磁場(chǎng)Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0，試求出在a棒通過(guò)磁場(chǎng)Ⅰ的這段時(shí)間里，磁場(chǎng)Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的關(guān)系式。參考答案：(1)因?yàn)閍棒進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ后做減速運(yùn)動(dòng)，所以只要?jiǎng)傔M(jìn)入時(shí)b棒不動(dòng)，b就可以靜止不動(dòng)對(duì)a棒：由機(jī)械能守恒：mgh0＝mv

對(duì)回路：ε＝BLv0，I＝對(duì)b棒：BIL＝μmg

聯(lián)立解得：h0＝.(2)由全過(guò)程能量守恒與轉(zhuǎn)化規(guī)律：mgh＝μmg2d＋W克A

解得：W克A＝mgh－μmg2d(3