山西省臨汾市南莊鄉(xiāng)中學(xué)2023年高三物理期末試卷含解析

山西省臨汾市南莊鄉(xiāng)中學(xué)2023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.（單選）如圖1所示，質(zhì)量為M的半球形容器靜止在水平桌面上，質(zhì)量為m的木塊靜止在容器內(nèi)P點，O點為容器的球心，已知OP與水平方向的夾角為α。下列結(jié)論正確的是A．木塊受到的摩擦力大小是mgsinαB．木塊對容器的壓力大小是mgcosαC．桌面對容器的摩擦力大小是mgsinαcosαD．桌面對容器的支持力大小是(M+m)g參考答案：D2.請用學(xué)過的物理知識判斷，下列說法正確的是（）A．物體的加速度大小不能瞬間改變，但加速度的方向可以瞬間發(fā)生變化B．安培力是大量運動電荷所受洛侖茲力的宏觀表現(xiàn)C．做圓周運動的物體受到的合外力一定指向圓心D．牛頓第一、二、三定律都可以用實驗的方式加以驗證參考答案：B【考點】安培力；加速度；牛頓運動定律的綜合應(yīng)用；洛侖茲力．【分析】根據(jù)加速度的大小方向都可以瞬間改變，安培力與洛倫茲力的關(guān)系，圓周運動包含勻速圓周運動和非勻變速圓周運動，牛頓第一定律不能通過實驗驗證進行判斷．【解答】解：A、加速度的大小方向都可以瞬間改變，A錯誤；B、安培力是通電導(dǎo)體在磁場中受到的力，洛倫茲力是運動電荷在磁場中受到的力，而電荷的定向移動就能形成電流，因此安培力是大量運動電荷所受洛侖茲力的宏觀表現(xiàn)，而且安培力和洛倫茲力的方向都是通過左手定則判斷，B正確；C、做勻速圓周運動的物體受到的合外力才一定指向圓心，如果是非勻變速圓周運動，受到的合外力就不指向圓心，C錯誤；D、牛頓第一定律不能用實驗驗證，因為找不到物體不受力作用的實驗條件，D錯誤；故選：B3.（單選）K－介子衰變的方程為：K－→π－＋π0，其中K－介子和π－介子帶負(fù)的元電荷e，π0介子不帶電。一個K－介子沿垂直于磁場的方向射入勻強磁場中，其軌跡為圓弧AP，衰變后產(chǎn)生的π－介子的軌跡為圓弧PB，兩軌跡在P點相切，它們的半徑RK-與Rπ-之比為2:1。π0介子的軌跡未畫出。由此可知π－的動量大小與π0的動量大小之比為（

）A．1:1

B．1:2

C．1:3

D．1:6參考答案：C4.圖為某沿x軸方向傳播的簡諧橫波在t=0時刻的波形圖，a、b、c、d是橫波上的四個質(zhì)點；圖2是橫波上質(zhì)點d的振動圖象，則下列說法正確的是_________。A.t=0時質(zhì)點a的速度大小比質(zhì)點c的大B.t=0時質(zhì)點a的加速度大小比質(zhì)點c的大C.從t=0時刻開始質(zhì)點b比質(zhì)點c后到平衡位置D.0~0.5s時間內(nèi)質(zhì)點b的路程比質(zhì)點a的路程大E.0~3s時間內(nèi)質(zhì)點a、b的振動路程均為30cm參考答案：BDE;在簡諧橫波中，質(zhì)點離平衡位置越遠，速度越小，加速度越大；故由圖1可知：t=0時質(zhì)點a的速度比質(zhì)點c的小，加速度比質(zhì)點c的大，故A錯誤，B正確;根據(jù)圖2可得：t=0時，質(zhì)點d沿y軸負(fù)方向運動，故由圖1可得：波沿x軸正方向傳播；那么，t=0時，質(zhì)點b沿y軸負(fù)方向運動，質(zhì)點c沿y軸正方向運動，所以，質(zhì)點b比質(zhì)點c先回到平衡位置，故C錯誤；由圖2可得：周期T=2s；0～0.5s（T）時間內(nèi)質(zhì)點b的平均速率比質(zhì)點a的大，質(zhì)點b的振動路程比質(zhì)點a的大，故D正確；3s＝T，由質(zhì)點半個周期的路程恒為2A可得：質(zhì)點a、b的振動路程均為6A=30cm，故E正確。故選BDE。【點睛】在求解機械振動的問題中，一般根據(jù)振動圖象得到周期及質(zhì)點的振動方向，進而根據(jù)波動圖象得到傳播方向和波長，然后求解波速；最后在根據(jù)距離和波速求得任一質(zhì)點的振動狀態(tài)。5.某同學(xué)設(shè)計了一個探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m關(guān)系的實驗，圖（a）為實驗裝置簡圖。（交流電的頻率為50Hz）（1）若取小車質(zhì)量M＝0.4kg，改變砂桶和砂的質(zhì)量m的值，進行多次實驗，以下m的值不合適的是

.A．m1＝5g

B．m2＝1kg

C．m3＝10g

D．m4＝400g（2）為了用細(xì)線的拉力表示小車受到的合外力，實驗操作時必須首先

.該操作是否成功判斷的依據(jù)是

.參考答案：BD平衡摩擦力不掛沙桶時紙帶的點跡是均勻的（輕推小車后，小車能保持勻速直線運動）二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計16分6.某實驗小組設(shè)計了如圖甲所示的實驗裝置，通過改變重物的質(zhì)量來探究滑塊運動的加速度和所受拉力F的關(guān)系。他們在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實驗，得到了兩條一F圖線，如圖乙所示。

（1）圖線①是軌道處于

（填“水平”或“傾斜”）情況下得到的實驗結(jié)果；（2）圖線①、②的傾斜程度（斜率）一樣，說明了什么問題?

（填選項前的字母）

A．滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量在兩種情況下是一樣的

B．滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量在兩種情況下是不一樣的C．滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量在兩種情況下是否一樣不能確定參考答案：（1）

傾斜

；

（2）

A

7.某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗證“動能定理”，他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置，另外他們還找到了打點計時器所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊、細(xì)沙．當(dāng)滑塊連接上紙帶，用細(xì)線通過滑輪掛上空的小沙桶時，釋放小桶，滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)．若你是小組中的一位成員，要完成該項實驗，則：（1）你認(rèn)為還需要的實驗器材有

（2）實驗時為了保證滑塊受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等，沙和沙桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的實驗條件是

，實驗時為保證細(xì)線拉力為木塊的合外力首先要做的步驟

（3）在（2）的基礎(chǔ)上，某同學(xué)用天平稱量滑塊的質(zhì)量M.往沙桶中裝入適量的細(xì)沙，用天平稱出此時沙和沙桶的總質(zhì)量m.讓沙桶帶動滑塊加速運動，用打點計時器記錄其運動情況，在打點計時器打出的紙帶上取兩點，測出這兩點的間距L和這兩點的速度大小v1與v2（v1＜v2）。則本實驗最終要驗證的數(shù)學(xué)表達式為

（用題中的字母表示實驗中測量得到的物理量）.參考答案：（1）天平，刻度尺（2分）（2）沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于滑塊的質(zhì)量（2分），平衡摩擦力（2分）（3）（3分）（1）實驗要驗證動能增加量和總功是否相等，故需要求出總功和動能，故還要天平和刻度尺；故答案為：刻度尺、天平；

（2）沙和沙桶加速下滑，處于失重狀態(tài)，其對細(xì)線的拉力小于重力，設(shè)拉力為T，根據(jù)牛頓第二定律，有

對沙和沙桶，有mg-T=ma

對小車，有T=Ma

解得故當(dāng)M＞＞m時，有T≈mg

小車下滑時受到重力、細(xì)線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應(yīng)該用重力的下滑分量來平衡摩擦力，故可以將長木板的一端墊高；

故答案為：沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于滑塊的質(zhì)量，平衡摩擦力；

（3）總功為：mgL，動能增加量為：故答案為：mgL=8.汽車的速度計顯示的是

的大小。（填“瞬時速度”或“平均速度”）參考答案：瞬時速度9.在空中某固定點，懸掛一根均勻繩子，然后讓其做自由落體運動。若此繩經(jīng)過懸點正下方H=20m處某點A共用時間1s(從繩下端抵達A至上端離開A)，則該繩全長為

m。參考答案：1510.如圖所示,MN表示兩個等勢面,一個負(fù)電荷在M面上的D點具有電勢能為+2.4×10-3J,在N等勢面上的F點具有的電勢能為+0.8×10-3J,如果將這個負(fù)電荷從C點移到E點電場力做功是_________J。______等勢面電勢高;電場線AB的方向是_______指向__________參考答案：

(1).

(2).N

(3).B

(4).A由C移到E時，電場力做功W=-△EP=2.4×10-3-0.8×10-3=1.6×10-3J；

由M到N電場力做正功，由于移動的為負(fù)電荷，故說明M的電勢低；N的電勢高；

電場線高電勢指向低電勢，故由B指向A；【點睛】本題考查電場力做功與電勢能的關(guān)系，要注意明確電場力做功一定等于電勢能的改變量．負(fù)電荷在高電勢處電勢能要小；電場線總是由高電勢指向低電勢．11.如圖為懸掛街燈的支架示意圖，橫梁BE質(zhì)量為6kg，重心在其中點。直角桿ADC重力不計，兩端用鉸鏈連接。已知BE＝3m，BC＝2m，∠ACB＝30°，橫梁E處懸掛燈的質(zhì)量為2kg，則直角桿對橫梁的力矩為

N·m，直角桿對橫梁的作用力大小為_______N。參考答案：150，150

12.（實驗）在研究勻變速直線運動的實驗中，小明正常進行操作，打出的一條紙帶只有三個連續(xù)的清晰點，標(biāo)記為0、1、2，已知打點頻率為50Hz，則紙帶的加速度為

；而P點是紙帶上一個污點，小明想算出P點的速度，你認(rèn)為小明的想法能否實現(xiàn)？若你認(rèn)為小能實現(xiàn)，請說明理南；若實現(xiàn)請算出P點的速度：

．（如圖是小明用刻度尺測量紙帶時的示意圖）參考答案：5m/s2；0.95m/s解析：根據(jù)刻度尺可知：0-1的距離x1=8cm，1-2的距離x2=18-8=10cm，物體做勻變速直線運動，因此有：△x=aT2，得：a==5m/s2

根據(jù)勻加速直線運動相鄰的相等時間內(nèi)的位移之差是一個定值△x=0.2cm，則打第3個點的位置為x3=1.8+1.2=3cm，

打第4個點的位置為x4=3+1.4=4.4cm，

打第5個點的位置為x5=4.4+1.6=6cm，

打第6個點的位置為x5=6+1.8=7.8cm，

由圖可知，P點的位置為7.8cm，所以P點就是打的第6個點．

物體做勻變速直線運動，根據(jù)時間中點的瞬時速度等于該過程的平均速度有：v1==0.45m/s；則vP=v1+5Ta=0.45+5×0.02×5=0.95m/s13.在地球大氣層上界，垂直于太陽光方向上的每秒種內(nèi)每平方米上接受的太陽輻射能叫做太陽常數(shù)，其值為J/m2．S。太陽到地球大氣層上界的距離取為m，那么太陽能的輻射功率用上述字母可表示為

，其值為

W（結(jié)果取2位有效數(shù)字）。參考答案：

答案：三、簡答題：本題共2小題，每小題11分，共計22分14.如圖為一塊直角三棱鏡，頂角A為30°．一束激光沿平行于BC邊的方向射向直角邊AB，并從AC邊射出，出射光線與AC邊夾角也為30°．則該激光在棱鏡中的傳播速度為多少？(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)參考答案：1.7×108m/s解：光路圖如圖：

由幾何關(guān)系得：α=∠A=30°，β=90°-30°=60°

折射率

激光在棱鏡中傳播速【點睛】幾何光學(xué)要正確作出光路圖，由幾何知識找出入射角和折射角是關(guān)鍵．知道光速和折射率的關(guān)系.15.（選修3—3（含2—2））（7分）如圖所示是一定質(zhì)量的氣體從狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B到狀態(tài)C的p－T圖象，已知氣體在狀態(tài)B時的體積是8L，求氣體在狀態(tài)A和狀態(tài)C的體積分別是多大？并判斷氣體從狀態(tài)B到狀態(tài)C過程是吸熱還是放熱？參考答案：解析：由圖可知：從A到B是一個等溫過程，根據(jù)玻意耳定律可得：……(2分)

代入數(shù)據(jù)解得：……………(1分)

從B到C是一個等容過程，

……………(1分)

【或由，代入數(shù)據(jù)解得：】

由圖可知氣體從B到C過程為等容變化、溫度升高，……(1分)故氣體內(nèi)能增大，……(1分)由熱力學(xué)第一定律可得該過程氣體吸熱?！?1分)四、計算題：本題共3小題，共計47分16.如圖所示，帶電平行金屬板PQ和MN之間的距離為d；兩金屬板之間有垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B．如圖建立坐標(biāo)系，x軸平行于金屬板，與金屬板中心線重合，y軸垂直于金屬板．區(qū)域I的左邊界在y軸，右邊界與區(qū)域II的左邊界重合，且與y軸平行；區(qū)域II的左、右邊界平行．在區(qū)域I和區(qū)域II內(nèi)分別存在勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小均為B，區(qū)域I內(nèi)的磁場垂直于Oxy平面向外，區(qū)域II內(nèi)的磁場垂直于Oxy平面向里．一電子沿著x軸正向以速度v0射入平行板之間，在平行板間恰好沿著x軸正向做直線運動，并先后通過區(qū)域I和II．已知電子電量為e，質(zhì)量為m，區(qū)域I和區(qū)域II沿x軸方向?qū)挾染鶠椋挥嬰娮又亓Γ?）求兩金屬板之間電勢差U；（2）求電子從區(qū)域II右邊界射出時，射出點的縱坐標(biāo)y；（3）撤除區(qū)域I中的磁場而在其中加上沿x軸正向的勻強電場，使得該電子剛好不能從區(qū)域II的右邊界飛出．求電子兩次經(jīng)過y軸的時間間隔t．參考答案：（1）兩金屬板之間電勢差U為Bv0d；（2）電子從區(qū)域II右邊界射出時，射出點的縱坐標(biāo)y為；（3）電子兩次經(jīng)過y軸的時間間隔為．：解：（1）電子在平行板間做直線運動，電場力與洛倫茲力平衡，由平衡條件得：eE=ev0B…①電場強度：E=…②由①②兩式聯(lián)立解得：U=Bv0d；（2）如右圖所示，電子進入?yún)^(qū)域I做勻速圓周運動，向上偏轉(zhuǎn)，洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得：ev0B=m…③設(shè)電子在區(qū)域I中沿著y軸偏轉(zhuǎn)距離為y0，區(qū)域I的寬度為b（b=）由數(shù)學(xué)知識得：（R﹣y0）2+b2=R2…④由③④式聯(lián)立解得：y0=因為電子在兩個磁場中有相同的偏轉(zhuǎn)量，故電子從區(qū)域II射出點的縱坐標(biāo)為：y=2y0=（3）電子剛好不能從區(qū)域II的右邊界飛出，說明電子在區(qū)域II中做勻速圓周運動的軌跡恰好與區(qū)域II的右邊界相切，圓半徑恰好與區(qū)域II寬度相同．電子運動軌跡如下圖所示．設(shè)電子進入?yún)^(qū)域II時的速度為v，由牛頓第二定律得：evB=m…⑤由人r=b得：v=電子通過區(qū)域I的過程中，向右做勻變速直線運動，此過程中平均速度為：=電子通過區(qū)域I的時間：t1=（b為區(qū)域I的寬度）…⑥解得：t1=2（2﹣3）電子在區(qū)域II中運動了半個圓周，設(shè)電子做圓周運動的周期為T，由牛頓第二定律得：evB=m…⑦v=…⑧電子在區(qū)域II中運動的時間：t2==…⑨由⑦⑧⑨式解得：t2=電子反向通過區(qū)域I的時間仍為t1，電子兩次經(jīng)過y軸的時間間隔：t=2t1+t2=（8﹣12+π）答：（1）兩金屬板之間電勢差U為Bv0d；（2）電子從區(qū)域II右邊界射出時，射出點的縱坐標(biāo)y為；（3）電子兩次經(jīng)過y軸的時間間隔為．17.拋體運動在各類體育運動項目中很常見，如乒乓球運動.現(xiàn)討論乒乓球發(fā)球問題，設(shè)球臺長2L、網(wǎng)高h，乒乓球反彈前后水平分速度不變，豎直分速度大小不變、方向相反，且不考慮乒乓球的旋轉(zhuǎn)和空氣阻力.(設(shè)重力加速度為g)(1)若球在球臺邊緣O點正上方高度為h1處以速度v1水平發(fā)出，落在球臺的P1點(如圖實線所示)，求P1點距O點的距離x1.

(2)若球在O點正上方某高度處以速度v2水平發(fā)出，恰好在最高點時越過球