山东省菏泽市2023届高三物理上学期期末联考试卷（Word版附答案）

2022-2023学年度第一学期期末考试高三物理试题注意事项：1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间90分钟。2.答题前，考生务必将姓名、班级等个人信息填写在答题卡指定位置。3.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答。超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。一、单选题：本题共8小题，每小题3分，共24分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合要求的。1.光导纤维是光纤通讯中信号传播的载体，其内芯和涂层的材料不同。如图所示，一束单色光沿一定角度从一端射入内芯，会在内芯沿着锯齿形路线传播。下列说法正确的是（）A.涂层的折射率比内芯的折射率大B.光在内芯与涂层的界面上发生全反射C.光的频率越大，其在内芯中传播的速度越大D.仅增大光的频率，光束可能会从内芯进入涂层【答案】B【解析】【详解】A．发生全反射的条件是从光密介质射向光疏介质，所以涂层的折射率比内芯的折射率小，A错误；B．涂层的折射率比内芯的折射率小，光在内芯与涂层的界面上发生全反射，所有的光都反射回内芯，B正确；C．根据折射率与光速的关系 可知光的频率越大，其在内芯中传播的速度越小，C错误；D．发生全反射的条件是从光密介质射向光疏介质，且入射角大于临界角；仅增大光的频率，光的折射率会变大，根据可知临界角会变小，光束更不可能从内芯进入涂层，D错误。故选B。2.质量相同的两个小球分别与轻质弹簧甲、乙组成弹簧振子，让两弹簧振子各自在水平面内做简谐运动，某时刻开始计时，两者的振动图像如图所示。已知弹簧振子的振动周期，其中m为振子质量、k为弹簧劲度系数，下列说法正确的是（  ）A.弹簧劲度系数甲比乙大B.弹簧劲度系数甲比乙小C.t=0.1s时，甲弹簧对小球的作用力大于乙弹簧对小球的作用力D.时，两振子的回复力大小相等【答案】D【解析】【详解】AB．根据题意，两个小球质量相同，由图知，甲、乙周期相同，由知，弹簧劲度系数甲等于乙，故AB错误； C．t=0.1s时，甲处于平衡位置，回复力为零，乙处于负的最大位移处，回复力最大，则甲弹簧对小球的作用力小于乙弹簧对小球的作用力，故C错误；D．对甲有对乙有时两弹簧形变量大小相等，弹力大小相等，则两振子的回复力大小相等，故D正确。故选D。3.如图所示是研究光的双缝干涉的示意图，和为挡板上的两条狭缝，O为、连线中垂线与光屏的交点，当频率为Hz的单色光垂直射向挡板时，光屏上P处是O上方的第2条暗条纹的中心。已知真空中光速，则、到P点的距离之差为（）A.B.C.D.【答案】C【解析】 【详解】由解得光波长当光程差是半波长的3倍时，出现第二条暗纹，则、到P点的距离之差为故选C。4.某型号新能源汽车在一次测试中从静止开始沿直线运动，其位移x与时间t图像为如图所示的一条过原点的抛物线，为图像上一点，虚线PQ与图像相切于P点，与t轴相交于。时间内车的平均速度记作，时间内车的平均速度记作，下列说法正确的是（）A.时刻小车的速度大小为B.小车加速度大小为C.D.【答案】D【解析】【详解】A．图线切线的斜率等于速度，则时刻小车的速度大小为 选项A错误；B．车的初速度为零，根据可得小车加速度大小为选项B错误；CD．因为联立可得则t0为的中间时刻，则时间内车的位移等于时间内车的位移的3倍，根据可知时间内车的平均速度等于时间内车的平均速度的3倍，即故选项C错误，D正确。故选D。5.如图所示，质量为60kg的滑雪运动员从O点由静止沿坡道下滑，从坡道末端M点水平飞出，落到与水平地面夹角为的斜坡上N点。已知O、M的高度差h=6m，运动员从O到M用时2s，从M到N用时1.5s，重力加速度大小取，， ，不计空气阻力，则从O到M的过程中运动员克服摩擦阻力做功的平均功率为（）A.300WB.400WC.600WD.800W【答案】A【解析】【详解】运动员从M到N的过程做平抛运动，则有解得从O到M的过程，由动能定理得解得克服摩擦阻力做的功为从O到M用时，则克服摩擦阻力做功的平均功率为故选A。6.如图甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数分别为、，为一热敏电阻，其阻值随着温度的升高而减小，灯泡L的额定功率为6W，不计导线电阻，电流表和电压表均为理想电表。当原线圈输入如图乙所示的电压且环境温度为时，电流表示数为0.05A，电压表示数为10V，L正常发光，以下说法正确的是（） A.B.时阻值为20ΩC.若环境温度升高，电压表示数变小D.若环境温度升高，变压器输入功率变小【答案】B【解析】【详解】A．由图乙可知，原线圈输入电压为；电压表示数为10V，则副线圈输出电压为，所以原、副线圈匝数比为故A错误；B．电流表示数为，灯泡L的功率为，变压器输入功率等于输出功率，则有解得故B正确；C．副线圈输出电压由原线圈输入电压和原副线圈匝数比决定，所以环境温度升高时，不变，则电压表示数不变，故C错误；D．环境温度升高，减小，而不变，则灯泡仍正常发光，所以有 可知变压器输入功率变大，故D错误。故选B。7.如图所示，光滑细圆环固定在竖直平面内，O为其圆心、P为其最高点。轻弹簧a一端定在P点，另一端与套在环上的质量为m的小球甲相连，轻弹簧b一端连接甲，另一端与套在环上的质量也为m的小球乙连接，系统处于静止状态时，两弹簧长度均与圆环半径相等。则a、b两弹簧对甲拉力大小之比为（）A.B.C.2：1D.1：1【答案】C【解析】【详解】对甲乙两球受力分析如图由几何关系可知，圆环对甲的支持力N以及弹簧a对甲的拉力的方向与竖直方向夹角均为60°，则两力大小相等，即Fa=N，且弹簧b在竖直方向，则对甲球对乙球，圆环对小球乙的弹力为零，则解得 故选C。8.如图所示，a、b、c三点位于空中同一竖直线上且b为ac中点，小球甲、乙完全相同，甲从a由静止释放的同时，乙从b以速度竖直向上抛出，两球在ab中点发生弹性碰撞。已知重力加速度大小为g，则甲、乙经过c点的时间差为（）A.B.C.D.【答案】B【解析】【详解】从开始到两球在ab中点发生弹性碰撞，对甲、乙分别有，，解得，，，两球发生弹性碰撞，则有解得 ，两球碰后运动到c点过程中，对甲、乙分别有，解得甲、乙经过c点的时间差为故选B。二、多选题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中有多项符合要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9.北京时间2022年11月30日，“神舟十五号”载人飞船与“天和”核心舱成功对接，6名宇航员“胜利会师”。如图所示，对接前，飞船沿圆轨道I运行，核心舱在距地面约400km高度的轨道II运行。飞船从I加速到达II轨道与核心舱完成对接，对接后共同沿轨道II运行。下面说法正确的是（）A.对接前，飞船与地心的连线和核心舱与地心的连线在相同时间内扫过的面积相同B.对接后航天员处于完全失重状态C.对接后飞船的运行速度小于7.9km/sD.飞船对接前机械能大于对接后机械能【答案】BC【解析】【详解】A．对接前，飞船和和核心舱在不同的轨道上，所以它们与地心的连线在相同时间内扫过的面积不相同，故A错误；B．对接后航天员随飞船及核心舱一起在万有引力作用下做匀速圆周运动，航天员仅受到地球的引力作用，处于完全失重状态，故B正确；C．飞船绕地做匀速圆周运动时，有 可得当r等于地球半径时，运行速度为7.9km/s，与核心舱对接后，r大于地球半径，所以运行速度小于7.9km/s，故C正确；D．飞船从I到II轨道需要加速，所以机械能增加，则飞船对接前机械能小于对接后机械能，故D错误。故选BC。10.介质中一列简谐横波沿x轴传播，传播速度为10m/s。某时刻开始计时，介质中P质点的振动图像如图甲所示，t=0.47s时介质中的部分波形如图乙所示，则（）A.该波沿x轴正方向传播B.P振动频率为12.5HzC.P平衡位置的坐标x=0.15mD.再经过0.25s，P通过的路程为68cm【答案】AD【解析】【详解】B．由图乙可知，波长为由于波速为v=10m/s，所以波的周期为则P振动频率为 故B错误；AC．由图甲可知，计时开始时，P处于平衡位置且向下振动。t=0.47s时P位置如图乙所示，由于可知t=0.47s时，P由图乙中所示位置向下振动，可知波沿x轴正方向传播；在t=0.47s后的0.01s内，波传播的距离为在t=0.47s时，位置坐标x=0的质点在平衡位置，在时，P在平衡位置，所以P平衡位置的坐标为故A正确，C错误；D．P的振动方程为可得在t=0.47s时，P偏离平衡位置的位移为再经过0.25s，P偏离平衡位置的位移为由于所以再经过0.25s，P通过的路程为故D正确。故选AD。11.真空中，点电荷a、b分别位于x轴上的处的P点和处的Q点，它们之间连线上电场强度E随位置x变化的图像如图所示。一带正电的检验电荷由处的M点由静止释放后能通过处的N点。不计检验电荷的重力，O为坐标原点，以下判断正确 的是（）A.a、b均带正电B.a电荷量大于b电荷量C.x轴上从P至Q电势先降低再升高D.M、O间的电势差大于O、N间的电势差【答案】BD【解析】【详解】A．由图像可知，从P到Q电场强度方向不变，带正电的检验电荷从M点由静止释放后能通过N点，说明a带正电、b带负电，故A错误；B．a带正电、b带负电，合场强最小时，a、b在该点产生场强相等，设合场强最小时横坐标为x，则有，可知故B正确；C．从P到Q电场强度方向不变，从正电荷指向负电荷，沿着电场线的方向电势降低，可知x轴上从P至Q电势逐渐降低，故C错误；D．M、O间的平均电场强度大于O、N间的平均电场强度，M、O间距离和O、N间距离相等，根据可知M、O间的电势差大于O、N间的电势差，故D正确。故选BD。 12.如图所示，光滑平行金属导轨由左侧弧形轨道与右侧水平轨道平滑连接而成，导轨间距均为L。左侧轨道上端连接有阻值为R的电阻。水平轨道间有连续相邻、宽均为d的区域I、II、III，区域边界与水平导轨垂直。I、III区域存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B；II区域存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为2B。质量为m、长度为L、电阻为R的金属棒从左侧轨道上h高处由静止释放，金属棒最终停在III区域右边界上。不计金属导轨电阻，金属棒与导轨接触良好，重力加速度大小为g，则金属棒（　　）A.穿过区域I过程，通过R的电荷量为B.刚进入区域III时受到的安培力大小为C.穿过区域I与II过程，R上产生的焦耳热之比为11:24D.穿过区域I与III过程，克服安培力做功之比为5:1【答案】AC【解析】【详解】A．穿过区域I过程，根据，解得A正确；B．金属棒下滑至最低点过程有穿过区域I过程，根据动量定理有 穿过区域II过程，根据，解得穿过区域II过程，根据动量定理有解得穿过区域III过程，根据，解得穿过区域III过程，根据动量定理有结合上述可知刚进入区域III时有，解得B错误； C．根据上述解得，，结合上述，穿过区域I过程，R上产生的焦耳热结合上述，穿过区域II过程，R上产生的焦耳热解得C正确；D．根据动能定理可知，穿过区域I与III过程，克服安培力做功之比为D错误。故选AC。三、非选择题：本题共6小题，共60分。13.某小组用如图甲所示的装置测量重力加速度，实验过程如下：①用游标卡尺测出小球直径d，测量结果如图乙所示；②将铁架台竖直架稳，将电磁铁和与光电计时器相连的光电门自上而下依次固定，调节电磁铁的位置，使小钢球由静止释放后球心恰好能通过光电门中心；③将毫米刻度尺竖直固定在铁架台上，使被磁铁吸住小球球心与刻度尺0刻度恰好对齐，读取并记录光电门中心对应的刻度尺读数l；④断开电磁铁电源，小球下落，读取光电计时器记录下的挡光时间t；⑤调整光电门高度重复实验。 请回答下列问题：（1）小球直径d=_________cm；（2）当地的重力加速度大小g=_________（用实验中所测物理量字母表示）；（3）若实验中操作不当，导致小球下落过程球心并没有通过光电门中心，光电计时器仍记录下了挡光时间，则该操作会导致测得的重力加速度值_________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。【答案】①.1.050②.③.偏大【解析】【详解】（1）[1]游标卡尺为20分度，精度为0.05mm，故根据游标卡尺的读法可知小球直径为（2）[2]根据匀变速运动的速度位移关系可知解得（3）[3]小球下落过程球心并没有通过光电门中心，光电计时器仍记录下了挡光时间，挡光的距离小于小球直径，挡光时间小于，故该操作会导致测得的重力加速度值偏大。14.某实验小组测量一电池的电动势E和内阻r，可选择的器材有：A．待测电池E（电动势约为1.5V，内阻约为2Ω） B．滑动变阻器，最大阻值20Ω；C．滑动变阻器，最大阻值；D．电阻箱，最大阻值99999.9Ω；E．电流表（量程为0.6A，内阻为0.3Ω）F．电流表（量程为，内阻为800Ω）G．开关、导线若干该小组设计了如图甲所示的电路图，请回答下列问题：（1）滑动变阻器应选_________（填“”或“”）。（2）开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于_________端（填“左”或“右”）。（3）根据图甲用笔画线代替导线将图乙中的实物连接。__（4）电阻箱连入电路的阻值如图丙所示。保持电阻箱连入电路的阻值不变，调节滑动变阻器，读出A1、A2的示数、。根据实验数据作出图像如图丁所示。由图像可得电源电动势_________V（保留2位小数）；内阻_________Ω（保留1位小数） 【答案】①.②.右③.④.1.56⑤.1.3【解析】【详解】（1）[1]实验电路采用的是分压法，则滑动变阻器阻值应该尽量选用小电阻，则符合实验要求。（2）[2]由于外电路电路采用是分压法，为保护电路中电流表不被烧毁，应该尽量使得电路中支路电流较小，则与该支路并联部分滑动变阻器阻值应该较小，分得的电压较小，故滑片应置于右端，此时干路中的电流表电流未超过量程，不受影响。（3）[3]按照电路图中的连线方式，将实物图连接如下：（4）[4]由闭合电路欧姆定律有化简可得 则由图像可得时代入数据解得又由图像斜率可得代入数据解得15.两块完全相同的玻璃砖放置在水平桌面上，俯视图如图所示，AB、AC两个光学面互相垂直，虚线为两玻璃砖的对称轴。一细束单色光从EF中点水平入射，入射角，沿虚线垂直桌面放一遮光板（遮光板下沿位于A点），从GH面恰好观察不到光束射出。已知玻璃砖截面为矩形，长AB=L、宽BF=d，单色光在该玻璃中的折射率，真空中光速为c，求：（1）光束穿过左侧玻璃砖所用时间t；（2）遮光板上沿到A点的距离l。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）设光在EF介面上折射角为r，由折射定律得光由EF面至AB面传播距离 光在玻璃中的传播速度光束穿过玻璃砖所用时间联立以上各式代入数据解得（2）不放遮光板时光束传播光路图如图所示从EF面恰好观察不到有光束射出，则遮光板上沿应位于D点，由几何关系可得即16.如图所示，AB面光滑、倾角的斜面体固定在水平桌面上，桌面右侧与光滑半圆形轨道CD相切于C点，圆弧轨道的半径。物块甲、乙用跨过轻质定滑轮的轻绳连接，开始时乙被按在桌面上，甲位于斜面顶端A点，滑轮左侧轻绳竖直、右侧轻绳与AB平行；现释放乙，当甲滑至AB中点时轻绳断开，甲恰好能通过圆形轨道的最高点D。已知AB长L=1m，桌面BC段长，甲质量M=1.4kg、乙质量m=0.1kg，甲从斜面滑上桌面时速度大小不变，重力加速度大小取，不计空气阻力。求：（1）甲到达斜面底端时重力的瞬时功率；（2）甲与桌面间的动摩擦因数。 【答案】（1）21W；（2）【解析】【详解】（1）设轻绳断开时甲速度的大小为，根据机械能守恒设甲到达斜面底端时的速度大小为，根据动能定理重力的瞬时功率解得P=21W（2）设甲到达C时的速度大小为，根据动能定理由C到D过程，由动能定理得设甲到达D时的速度大小为，根据牛顿运动定律解得17.如图所示，截面半径为l的圆柱形空腔位于三维坐标系Oxyz中，分为I、II、III三个区域。 的I区域内有沿y轴正方向的匀强磁场；的II区域内有沿y轴正方向的匀强电场；III区域内同时存在沿z轴正方向的匀强电场和匀强磁场，电场强度与II区域相等。现有一带电粒子从点，以大小为的速度垂直磁场进入I区域，经点沿着z轴进入II区域，然后经过点进入III区域，粒子恰好未从圆柱腔的侧面射出，最终从右边界上点离开区域III。已知粒子的质量为m，电荷量为+q，不计粒子重力，求：（1）I区域磁感应强度的大小B；（2）II区域电场强度的大小E；（3）III区域沿z轴的宽度L。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）I区域内粒子在xOz平面内做匀速圆周运动，轨迹如图由几何关系得 由牛顿第二定律得解得（2）II区域内粒子在yOz平面内做类平抛运动，z轴方向y轴方向联立解得（3）进入Ⅲ区域后做螺旋线运动，粒子在M点沿y轴方向的分速度为解得粒子在xOy平面内做圆周运动，轨迹如图由几何关系可知 可解得则粒子在xOy平面内做圆周运动的周期设由M到N时间为t2，由于M、N两点y坐标相同，则有粒子沿z轴的正方向做初速度为的匀加速直线运动，由运动学公式得代入数据解得18.足够长的斜面体固定在水平面上，其斜面与水平面夹角为θ。物块P置于斜面上，向下推动P使其沿斜面下滑，撤去推力后P沿斜面匀速下滑。将P重新静置于斜面上，如图所示，表面光滑的物块Q自距P为l0处无初速释放，并与P发生弹性正碰，碰撞时间极短。已知P、Q质量均为m，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。求：（1）P与斜面间的滑动摩擦因数；（2）Q释放后经多长时间与P发生第1次碰撞；（3）Q与P第2次碰撞后P的速度大小；（4）从Q释放到与P发生第n次碰撞经历的时间和碰撞点到释放点的距离。【答案】（1）tanθ；（2）；（3）；（4），(2n2-2n+1)l0 【解析】【详解】（1）P能沿斜面匀速下滑，则解得（2）设Q下滑的加速度为a，由牛顿第二定律经t1发生第1次碰撞，由匀变速直线运动规律解得（3）Q与P第1次碰撞前的速度解得Q、P第1次碰后速度分别为vQ1、vP1，碰撞过程动量守恒碰撞过程机械能守恒解得即碰撞过程交换速度。碰后Q做初速度为零的匀加速运动，加速度仍为a，碰后物块P匀速下滑，设再经时间t2，发生第2次碰撞 第2次碰前物块Q的速度根据弹性正碰可得，碰撞过程Q、P交换速度，则碰后Q、P的速度分别为vQ2、vP2（4）设再经t3发生第3次碰撞，同理可得第三次碰前Q的速度大小为碰后Q的初速度大小P匀速运动速度大小经t4第4次碰撞P匀速运动速度大小综上分析可得，第n-1次碰撞到第n次碰撞用时则从释放到第n次碰撞用时物体第1次、第2次、第3次、…第n-1次碰撞后运动位移分别为x1、x2、x3、…xn-1 第n次碰撞点到Q释放点距离为解得