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15分．每小題只有一個選項符合題意1.同步衛(wèi)星A的運行速率為v1，向心加速度為a1，運行的周期為T1；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，運行的周期為T2；在赤道平面上空做勻速圓周運動的近地衛(wèi)星C的速率為v3，向心加速度為a3，運行的周期為T3．第一宇宙速度為v，則下列說法中正確的是（）A．T1＞T2＞T3 B．v3＞v2＞v1 C．a(chǎn)3＞a1＞a2 D．v=v2．參考答案：C【考點】同步衛(wèi)星．【分析】題中涉及三個物體：地球同步衛(wèi)星1、地球赤道上有一隨地球的自轉(zhuǎn)而做圓周運動物體2、繞地球表面附近做圓周運動的人造衛(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)動半徑相同，同步衛(wèi)星1與人造衛(wèi)星3，都是萬有引力提供向心力；分三種類型進行比較分析即可．【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錯誤．B、同步衛(wèi)星與物體2周期相同，根據(jù)圓周運動公式v=，所以v1＞v2，故B錯誤．C、同步衛(wèi)星與物體2周期相同，根據(jù)圓周運動公式a=得a1＞a2，同步衛(wèi)星1與人造衛(wèi)星3，都是萬有引力提供向心力，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錯誤．故選：C．2.（單選）如圖所示，足夠長的水平傳送帶以速度v沿順時針方向運動，傳送帶的右端與光滑曲面的底部平滑連接，曲面上的A點距離底部的高度h=0.45m。一小物體從A點靜止滑下，再滑上傳送帶，經(jīng)過一段時間又返回曲面。g取10m/s2，則下列說法正確的是A.若v=1m/s，則小物塊能回到A點B.若v=2m/s，則小物塊能回到A點C.若v=5m/s，則小物塊能回到A點D.無論v等于多少，小物塊都不能回到A點參考答案：C3.如圖所示，長為L的硬桿A一端固定一個質(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。在硬桿與水平方向的夾角α從90°減小到0°的過程中，下列說法正確的是（

）（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的作用力對小球做負功參考答案：D4.如圖是遠距離輸電的示意圖，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，其電動勢與時間呈正弦函數(shù)關(guān)系如圖乙所示，副線圈接R=10Ω的負載電阻。下述結(jié)論正確的是：甲

乙A．交變電源的表達式為 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：見乙圖可得出方程交變電源的表達式為，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錯誤；功率為P=U1I1=20×0.125=2.5W，D錯誤。二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計16分6.如圖所示，在一個質(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，將整個氣缸懸吊在天花板上．當(dāng)外界氣溫升高（大氣壓保持為）時，則彈簧秤的示數(shù)

▲

（填“變大”、“變小”或“不變”），如在該過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

，此過程中釋放的核能為________________________________．參考答案：

8.盧瑟福用a粒子轟擊氮核時發(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)負載電阻R中流過的電流為I時，原線圈中流過的電流為

；現(xiàn)減小負載電阻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，則P1＝P2均增大。10.長度為L=0.5m的輕質(zhì)細桿，一端有一質(zhì)量為m=3kg的小球，小球以O(shè)點為圓心在豎直面內(nèi)做圓周運動，當(dāng)小球通過最高點時速率為2m／s時，小球受到細桿的

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，A正以vA=4m/s的速度向右作勻速直線運動，而物體B此時速度vB=10m/s，隨即向右作勻減速直線運動，加速度大小a=2m/s2，由圖示位置開始計時，則A追上B需要的時間是________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，磁場方向與金屬導(dǎo)軌所在平面垂直，設(shè)電流表與導(dǎo)軌的電阻不計，且金屬棒在滑動過程中80%的機械能轉(zhuǎn)化成電能，那么電流表讀數(shù)為

。參考答案：

答案：0.4A三、簡答題：本題共2小題，每小題11分，共計22分14.“水立方”國家游泳中心是北京為2008年夏季奧運會修建的主游泳館．水立方游泳館共有8條泳道的國際標準比賽用游泳池，游泳池長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15.如圖所示，在滑雪運動中一滑雪運動員，從傾角θ為37°的斜坡頂端平臺上以某一水平初速度垂直于平臺邊飛出平臺，從飛出到落至斜坡上的時間為1.5s，斜坡足夠長，不計空氣阻力，若g取10m/s2，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8．求：(1)運動員在斜坡上的落點到斜坡頂點(即飛出點)間的距離；(2)運動員從斜坡頂端水平飛出時的初速度v0大小.參考答案：18.75m

試題分析：（1）根據(jù)位移時間公式求出下落的高度，結(jié)合平行四邊形定則求出落點和斜坡頂點間的距離。（2）根據(jù)水平位移和時間求出初速度的大小。（1）平拋運動下落的高度為：則落點與斜坡頂點間的距離為：（2）平拋運動的初速度為：【點睛】解決本題的關(guān)鍵知道平拋運動在水平方向和豎直方向上的運動規(guī)律，結(jié)合運動學(xué)公式和數(shù)學(xué)公式進行求解，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、計算題：本題共3小題，共計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段為一長度L＝0.5m的粗糙水平軌道，二者相切于B點，整個軌道位于同一豎直平面內(nèi)，P點為圓弧軌道上的一個確定點．一可視為質(zhì)點的物塊，其質(zhì)量m＝0.2kg，與BC間的動摩擦因數(shù)μ1＝0.4。工件質(zhì)量M＝0.8kg，與地面間的動摩擦因數(shù)μ2＝0.1．（取g＝10m/s2）（1）若工件固定,將物塊由P點無初速度釋放,滑到C點時恰好靜止,求P、C兩點間的高度差。（2）若將一水平恒力F作用于工件，使物塊在P點與工件保持相對靜止，一起向左做勻加速直線運動，求F的大小。參考答案：（1）物塊從P點下滑經(jīng)B點至C點的整個過程，根據(jù)動能定理得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，對物塊有mgtanθ＝ma④--------------------------------1分對工件和物塊整體有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電場和勻強磁場，勻強磁場方向向里，大小為B0，勻強電場場強為E。第二象限的某個矩形區(qū)域內(nèi)，有方向垂直紙面向內(nèi)的勻強磁場，磁場的下邊界與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點進入第三象限，沿與y軸正方向成600的直線運動到P點，在P點進入第二象限的磁場，經(jīng)過一段時間后粒子垂直y軸上的N點通過y軸，N點到原點距離為L。忽略粒子的重力影響。求：（1）請分析勻強電場的場強方向并求出粒子的運動速度。（6分）（2）矩形有界磁場的磁感應(yīng)強度B的大小。（9分）（3）矩形有界磁場的最小面積。（4分）（要求有必要的文字敘述和軌跡圖）參考答案：解析：（1）由于不計重力，粒子在第三象限內(nèi)運動時只受電場力和洛倫茲力，它的運動為勻速直線運動，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）粒子在第二象限運動軌跡如圖。

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）有界磁場的最小面積

4分18.如圖所示，兩根間距為L的金屬導(dǎo)軌MN和PQ，電阻不計，左端彎曲部分光滑，水平部分導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒間的滑動摩擦因數(shù)為μ，水平導(dǎo)軌左端有寬度為d、方向豎直向上的勻強磁場Ⅰ，右端有另一磁場Ⅱ，其寬度也為d，但方向豎直向下，兩磁場的磁感應(yīng)強度大小均為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Ⅱ中點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)軌運動下去。（1）當(dāng)a棒在磁場Ⅰ中運動時，若要使b棒在導(dǎo)軌上保持靜止，則a棒剛釋放時的高度應(yīng)小于某一值h0，求h0的大?。唬?）若將a棒從彎曲導(dǎo)軌上高度為h（h＜h0）處由靜止釋放，a棒恰好能運動到磁場Ⅱ的左邊界處停止，求a棒克服安培力所做的功及a棒穿過磁場Ⅰ所用的時間；（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棒通過磁場Ⅰ時恰好無感應(yīng)電流，可讓磁場Ⅱ的磁感應(yīng)強度隨時間而變化，將a棒剛進入磁場Ⅰ的時刻記為t＝0，此時磁場Ⅱ的磁感應(yīng)強度為B0，試求出在a棒通過磁場Ⅰ的這段時間里，磁場Ⅱ的磁感應(yīng)強度隨時間變化的關(guān)系式。參考答案：(1)因為a棒進入磁場Ⅰ后做減速運動，所以只要剛進入時b棒不動，b就可以靜止不動對a棒：由機械能守恒：mgh0＝mv

對回路：ε＝BLv0，I＝對b棒：BIL＝μmg

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

解得：W克A＝mgh－μmg2d(3