安徽省滁州市定远县民族中学2022-2023学年高三物理上学期1月期末试题（Word版附解析）

定远民族中学2022-2023学年第一学期期末考试高三物理试题一、单选题（本大题共6小题，共24分。在每小题列出的选项中，选出符合题目的一项）1.如图所示，已知电场方向沿y轴正方向，场强大小为E；磁场方向沿z轴正方向，磁感应强度的大小为B；重力加速度为g．一质量为m、带电量为+q的带电微粒从原点以速度v出发．关于它在这一空间的运动的说法正确的是（）A.一定能沿x轴做匀速直线运动B.一定能沿y轴做匀速直线运动C.可能沿y轴做匀速直线运动D.可能沿z轴做匀速直线运动【答案】D【解析】【详解】A．若带电微粒沿x轴方向进入电磁场中，受到竖直向上的电场力、竖直向下的重力和竖直向下或向上的洛伦兹力，若三个力的合力为零，微粒沿x轴做匀速直线运动，若这三个力的合力不等于零，微粒不能沿x轴做匀速直线运动，A错误；BC．若带电微粒沿y轴方向进入电磁场中，受到竖直向上的电场力、竖直向下的重力和水平方向的洛伦兹力，三个力的合力不可能为零，不可能沿y轴做匀速直线运动，BC错误；D．若带电微粒沿z轴方向进入电磁场中，受到竖直向上的电场力、竖直向下的重力，不受洛伦兹力，若合力为零，粒子沿z轴做匀速直线运动，D正确。故选D。2.如图所示，将一根刨光的圆木柱固定在一个木制的圆盘底座C上，将两个内径略大于圆木柱直径、质量均为m的磁环A、B套在圆木柱上，且同名磁极相对，结果磁环A悬浮后静止。已知重力加速度为g。这时磁环B对底座C的压力FN的大小为（　　） A.FN=mgB.FN=2mgC.FN>2mgD.mg<FN<2mg【答案】B【解析】【详解】以A、B整体为研究对象，由平衡条件可知，C对B的支持力为2mg，再由牛顿第三定律知，B对C的压力大小也是2mg。故选B。3.火星表面特征非常接近地球，适合人类居住。近期，我国宇航员王跃正与俄罗斯宇航员一起进行“模拟登火星”实验活动。已知火星半径是地球半径的，质量是地球质量的，自转周期也基本相同。地球表面重力加速度是，若王跃在地面上能向上跳起的最大高度是，在忽略自转影响的条件下，下述分析不正确的是（　　）A.王跃以相同的初速度在火星上起跳时，可跳的最大高度是B.火星表面的重力加速度是C.火星的平均密度是地球平均密度的倍D.王跃在火星表面受的万有引力是在地球表面受万有引力的倍【答案】D【解析】【详解】D．根据万有引力定律得知王跃在火星表面受的万有引力是在地球表面受万有引力的倍，选项D错误，符合题意。B．根据 可得则火星表面重力加速度为，故B正确，不符合题意；C．根据可得故C正确，不符合题意；A．因为火星表面的重力加速度是地球表面重力加速度的倍，根据知火星上跳起的高度是地球上跳起高度的倍，为，故A正确，不符合题意。故选D。4.空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x变化的图像如图所示，下列说法正确的是（　　）A.O点的电势最低B.x1和x3两点的电势相等C.x2点的电势最高D.O点电势最高【答案】D【解析】【详解】由题可作出电场线如图所示 沿着电场线方向电势逐渐降低,可知O点的电势最高，x1点的电势高于x3点的电势。故选D。5.如图所示为某研究小组探究某金属材料在磁场中产生“霍尔效应”示意图。实验所用的材料为长为，高为，厚度为的长方体板。匀强磁场感应强度大小为，方向如图所示。现在沿着方向通有电流，电流强度为，在沿着轴方向上下两端测出电势差为，已知电子所带电量为。则下列说法中正确的是（　　）A.电子受到磁场力方向沿着轴负方向B.导体板受到磁场力方向沿着轴负方向C.导体板受到磁场力大小为D.导体下端电势比上端高【答案】D【解析】【详解】AD．电子定向移动形成电流，可得电子定向移动方向沿轴负方向，根据左手定则可知电子所受洛伦兹力方向沿轴正方向，电子向导体上端堆积，故导体上端电势低于下端，故A错误，D正确；BC．根据左手定则可知，通过导体板中的电流所受安培力方向沿轴正方向，且安培力的大小为，故BC错误。故选D。6.如图所示，边长为L的正方形金属线框abcd从某一高处由静止释放，在下落过程中经过一个有水平边界、宽度为L的匀强磁场区域，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，已知ab边进入磁场时线框刚好以速度v做匀速直线运动（整个下落过程中a、b始终水平），线框质量为m，电阻为R，重力加速度为g，忽略空气阻力，则下列说法中正确的是（） A.ab边进入磁场时，线框中感应电流的方向为顺时针方向B.ab边进入磁场时，ab两端的电压为C.线框进入磁场时的速度大小D.线框穿越磁场的过程中，产生的焦耳热为mgL【答案】C【解析】【详解】A．根据右手定则可知，ab边进入磁场时，线框中感应电流的方向为逆时针方向，故A错误；B．ab边进入磁场时，产生的感应电动势为则ab两端的电压为故B错误；C．ab边进入磁场时线框刚好以速度v做匀速直线运动，则有可得线框进入磁场时的速度大小D．根据条件可知线框匀速地穿越磁场，根据动能定理可得产生的焦耳热为故ABD错误，C正确。故选C。 二、多选题（本大题共4小题，共16分。全选对的得4分，选对但不全对得2分，有选错的得0分。）7.如图所示，两个大小不计质量均为m的物体A、B放置在水平地面上，一根长为L不可伸长的轻绳两端分别系在两物体上，绳恰好伸直且无拉力，在绳的中点施加一个竖直向上的拉力F，使两物体慢慢靠近，直至两物体接触，已知两物体与水平地面间的动摩擦因数均为，则在两物体靠近的过程中下列说法正确的是()A.拉力F一直增大B.物体A所受的摩擦力不变C.地面对A物体的支持力先减小后增大D.当两物体间的距离为时，绳上的拉力最小【答案】AD【解析】【详解】设某时刻与物体连接的绳子的拉力为T，与水平方向的夹角为θ，则对每个物体：水平方向Tcosθ=μFN；竖直方向Tsinθ+FN=mg，其中F=2Tsinθ；联立可得：，则随着θ增加，F变大，选项A正确；，则随着θ增加，f变小，选项B错误；则随着θ增加，FN变小，选项C错误；，对（其中），可知为，则当分母最大时，T最小，此时θ=300，可求得两物体间的距离为,选项D正确；故选AD. 点睛：此题关键是能根据正交分解法求出题中要讨论的物理量的表达式，根据三角知识进行讨论；此题对学生的数学知识要求较高.8.如图甲所示，光滑水平面上有P、Q两物块，它们在时发生碰撞，图乙是两者的位移—时间图像，已知物块P的质量为，由此可知（　　）A.碰撞前P的动量大小为B.两物块的碰撞为弹性碰撞C.物块Q质量为D.两物块碰撞过程中P对Q作用力的冲量大小是【答案】AD【解析】【详解】A．位移—时间图像的斜率表示速度，根据位移—时间图像可知，碰撞前P的速度则碰撞前P的动量为故A正确；B．根据位移—图像，碰撞后两者速度相同，说明碰撞为完全非弹性碰撞，故B错误；C．根据位移—时间图像的斜率可知，碰撞后，两者的共同速度为则由动量守恒定律有解得故C错误；D．根据动量定理，两物块碰撞过程中P对Q作用力的冲量是 故D正确。故选AD。9.如图所示，在以为圆心、为半径的圆形区域内存在着磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里的匀强磁场，、是相互垂直的两条直径。范围足够大的荧光屏与圆相切于点，一粒子源放置在点，同时在、之间发射个速率相同的同种带电粒子，粒子的质量为、电荷量为，所有粒子经磁场偏转后均可垂直打在荧光屏上，并立刻被荧光屏吸收。不考虑粒子所受重力及粒子间的相互作用，下列说法正确的是（　　）A.带电粒子的速度大小为B.粒子打在荧光屏上区域的长度为C.粒子从进入磁场到打在荧光屏上的最短时间为D.粒子对荧光屏的平均撞击力大小为【答案】AD【解析】【详解】A．所有粒子均垂直打在荧光屏上，由几何关系得粒子在磁场中的轨迹半径由洛伦兹力提供向心力得解得 正确；B．如图所示作出沿方向进入磁场粒子的运动轨迹，圆心为，从点射出磁场，打在荧光屏上的点，由几何关系可知为菱形所以作出沿方向进入磁场的粒子的运动轨迹，圆心为，从点射出磁场，打在荧光屏上的点，由几何关系可知为菱形所以则粒子打在荧光屏上的长度为B错误；C．由几何关系可得 带电粒子在磁场中运动的周期为所以粒子从进入磁场到打在荧光屏上的最短时间为C错误；D．由几何关系可得带电粒子打在荧光屏上的时间差为由动量定理得解得粒子对荧光屏的平均撞击力大小为D正确。故选AD。10.图甲为风力发电机检测电路的简易模型，在风力作用下，风叶带动与杆固连的永磁铁转动，磁铁下方的检测线圈与电压传感器相连，在某一风速时，传感器显示如图乙所示，则（　　）A.磁铁的转速为B.线圈两端电压的有效值为C.交变电压表达式为 D.由乙图可知时，穿过检测线圈的磁通量最大【答案】BC【解析】【详解】A．由图乙可知该交流电的周期为故磁体的转速为故A错误；B．通过乙图可知电压的最大值为，故有效值故B正确；C．周期故故电压的表达式为故C正确；D．由乙图可知时，穿过检测线圈的磁通量变化率最大，则磁通量为，故D错误。故选BC。三、实验题（本大题共2小题，共15分）11.某同学用如图1所示的装置验证机械能守恒定律，一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点，光电门固定在A的正下方，在钢球底部竖直地粘住一片宽度为的遮光条（质量不计）。将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间由计时器测出，取作为钢球经过A点时的速度，记录钢球每次下落的高度和计时器示数，计算并比较钢球从释放点摆至A点过程中重力势能减少量与动能增加量，就能验证机械能是否守恒。 （1）用计算钢球重力势能的减少量，式中钢球下落高度应测量释放时的钢球球心到___________之间的竖直距离。A．钢球在A点时的顶端B．钢球在A点时的球心C．钢球在A点时的底端（2）用计算钢球动能增加量，用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图2所示，其读数为______cm，某次测量中，计时器的示数为秒，则钢球的速度为_______m/s。（3）下表为该同学的实验结果：他发现表中的与之间存在差异，他认为这是由于空气阻力造成的，你是否同意他的观点？请说明理由_____________________________【答案】①.B②.1.50③.3.75④.不同意，如果差异是由于空气阻力造成的，则应小于【解析】【详解】（1）[1]用计算钢球重力势能的减少量，式中钢球下落高度应测量释放时的钢球球心到钢球在A点时的球心的高度差。 故选B。（2）[2]刻度尺的分度值为，需估读到下一位，由图可知读数为；[3]某次测量中，计时器的示数为，则钢球的速度为（3）[4]不同意；如果差异是由于空气阻力造成的，则应小于。12.利用如图1所示的电路可以测定一节干电池的电动势和内电阻。（1）现有电压表、开关和导线若干，以及下列器材：A．电流表B．电流表C．滑动变阻器D．滑动变阻器实验中电流表应选用_______，滑动变阻器应选用______。选填器材前的字母（2）图2中用笔画线代替导线，按图1将电路连线补充完整_______。（3）实验中，某同学记录的6组数据如下表所示，其中5组数据的对应点已经标在图3的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出图线_______。序号电压电流 （4）根据图3可得电池的电动势_______V，内电阻_______。（5）争论：甲同学认为若不考虑电压表和电流表内阻对实验的影响，则电压表的读数与对应的电流表的读数的比值就等于干电池的内阻乙同学认为电压表的读数变化量与相对应的电流表的读数变化量的比值的绝对值才等于电源的内阻。请判断哪位同学的观点是正确的_______。【答案】①.A②.C③.④.⑤.1.45⑥.0.83⑦.乙同学的观点正确【解析】【详解】（1）[1][2]一节干电池的电动势约，根据题给滑动变阻器规格知电流表选择为了方便实验，滑动变阻器应选择最大阻值较小的。 （2）[3]根据电路图连接实物图，滑动变阻器“一上一下”串联接入电路，电压表并联在变阻器和电流表两端，如图所示。（3）[4]描点连线，得图像如图所示。（4）[5][6]在电源的图像中，图线的纵轴截距表示电源电动势，则有图线斜率的绝对值等于电源内阻，则有（5）[7]根据闭合电路欧姆定律得，在电流变化过程中，与的变化趋势是相反的，因此是不断变化的，不可能等于电池的内阻而电流变化过程中，电动势不变，任意取两个状态，有可以解得 因此乙同学的观点正确。四、计算题（本大题共4小题，共45分）13.如图所示，竖直边界右侧离地面高处有一长为的粗糙水平绝缘平台，平台的左边缘与重合，平台右边缘A点有一质量、电荷量的带正电滑块可视为质点，以初速度向左运动，此时平台上方存在的匀强电场，电场方向与水平方向成角指向左下方，滑块与平台间的动摩擦因数。左侧竖立着一个光滑的圆轨道，为轨道圆心，为轨道最低点，与竖直夹角也为角，轨道末端S竖直。若滑块离开平台左侧后恰能沿点的切线进入圆轨道，因圆轨道非绝缘，滑块运动到圆轨道之后失去了所有的电量。整个过程滑块均可视为质点，取，，。求：（1）滑块离开绝缘平台时，摩擦力做功的功率大小；（2）滑块运动到点时，对轨道的压力；（3）滑块最终停留在点，求的距离。【答案】（1）6.8W；（2）3.9N，竖直向下；（3）0.82m【解析】【详解】（1）取向左为正方向，滑块在粗糙水平绝缘平台运动时加速度为，根据受力分析，水平方向有竖直方向有根据摩擦力公式有 根据电场力公式有滑块做匀加速直线运动，根据运动学公式有摩擦力做功的功率大小为联立上式，解得（2）滑块滑出平台后做初速度为的平抛运动至点，设其竖直位移为，圆形轨道的半径为，则根据题意可以得到数学关系滑块在点水平方向速度仍为，设其竖直方向速度为，由于滑块至点沿切线进入轨道，则有又设滑块运动到点速度为，滑块滑出平台后运动到点的过程机械能守恒，则滑块在点由重力及轨道的支持力提供向心力，则联立上式解得由牛顿第三定律可知，滑块运动到点时，对轨道的压力为，方向竖直向下； （3）滑块在圆弧轨道运动结束后又会抛至平台最左端，并且此刻其竖直方向速度刚好为零，水平方向速度大小与一致，随后在摩擦力下作匀减速运动，运动位移为后停下，则有根据动能定理有联立上式，解得14.如图所示，水平地面上有辆质量均为的手推车沿一条直线排列，相邻两手推车的间距均为，从左往右依次编号1、2、3、、，人在极短时间内给第一辆车一水平冲量使其向右运动，当车运动了距离L时与第二辆车相碰，两车以共同速度继续运动了距离时与第三辆车相碰，三车以共同速度运动后面重复。已知车在运动时受到的阻力恒为车重的倍，手推车第一次碰撞时损失的机械能，车与车之间仅在碰撞时发生相互作用，且碰撞时间极短，重力加速度大小为。（1）求人对第一辆车的冲量大小；（2）求手推车第二次碰撞时损失的机械能；（3）要使辆车能合为一体，求人对第一辆车的最小水平冲量。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）设第一次碰撞前1号车的速度大小为，碰撞后1、2号车的共同速度大小为，有解得 （2）设手推车第二次碰撞前1、2号车的共同速度大小为，碰撞后1、2、3号车的共同速度大小为，有解得（3）设第一辆车（1号车）获得的初动能为，1、2号车作用前、后的总动能分别为，2、3号车作用前、后的总动能分别为号车作用前、后的总动能分别为，则有又可得又可得又 可得又可得解得若辆车恰好能合为一体，则则解得解得．15.如图所示，一块长、质量为的木板静止在粗糙的水平地面上，质量也为的滑块放在长木板上的某一位置。时将一个方向水平向右、大小随时间均匀变化的力作用在长木板的右端，，时长木板从静止开始运动，时滑块与木板开始发生相对运动。设木板与地面间的动摩擦因数为，滑块与木板间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取。(1)求、的值；(2)若在滑块与木板相对静止且速度为时撤去力，发现此后滑块恰好不会滑出木板，求此时力 的大小及滑块的初始位置与长木板右端的距离。【答案】(1)0.2，0.1；(2)5.2N，1.08m【解析】【详解】(1)时，长木板从静止开始运动，此时力的大小为且解得时，滑块与长木板刚好发生相对滑动，此时力的大小为对滑块有对整体有解得(2)当时撤去，滑块以做匀减速运动，木板也做减速运动，设此时木板的加速度大小为，则由牛顿第二定律得解得设滑块相对木板向右运动的位移为，滑块与木板最终速度均减为零，则 解得即滑块初始位置离木板右端；设撤去力的时刻是，力的大小为，对整体分析，由动量定理得且解得16.电磁减震器是利用电磁感应原理的一种新型智能化汽车独立悬架系统。某同学也设计了一个电磁阻尼减震器，图为其简化的原理图。该减震器由绝缘滑动杆及固定在杆上的多个相互紧靠的相同矩形线圈组成，滑动杆及线圈的总质量m＝1.0kg。每个矩形线圈abcd匝数n＝100匝，电阻值，ab边长L＝20cm，bc边长d＝10cm，该减震器在光滑水平面上以初速度向右进入磁感应强度大小B＝0.1T、方向竖直向下的匀强磁场中。求：（1）刚进入磁场时减震器加速度大小；（2）第二个线圈恰好完全进入磁场时，减震器的速度大小；（3）若减震器的初速度v＝5.0m/s，则滑动杆上需安装多少个线圈才能使其完全停下来？求第1个线圈和最后1个线圈产生的热量比k？不考虑线圈个数变化对减震器总质量的影响。【答案】（1）；（2）0.2m/s；（3）96【解析】【详解】（1）减震器受到的安培力为 刚进入磁场减速瞬间减震器的加速度为（2）设向右为正方向，对减震器进行分析，由动量定理可得解得（3）由上述小题得，每一个线圈进入磁场的过程中，减震器速度减小量线圈的个数为个则需要13个线圈，只有进入磁场的线圈产生热量，线圈产生的热量等于动能的减少量。第一个线圈恰好完全进入磁场时最后一个线圈刚进入磁场时因此