山西省運城市鹽湖中學2022-2023學年高三物理期末試卷含解析

山西省運城市鹽湖中學2022-2023學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1.一矩形線圈繞垂直于勻強磁場方向、并位于線圈平面內的固定軸轉動，線圈中的感應電動勢與時間呈正弦函數(shù)關系如圖所示，此電源輸出功率是20kW，用5000V高壓輸電,輸電線總電阻是6Ω，用戶端利用n1∶n2＝22∶1的變壓器降壓，則下列說法正確的是A．交變電流的頻率為0.5HzB．交變電流的電動勢的有效值為220V

C．輸電線中電流為0.4A

D．用戶得到的電壓為226.18V參考答案：D2.CD、EF是兩條水平放置的阻值可忽略的平行光滑金屬導軌，導軌間距為L，在水平導軌的左側垂直磁感應強度方向垂直導軌平面向上的勻強磁場，磁感應強度大小為B，磁場區(qū)域的長度為d，如圖所示．導軌的右端接有一電阻R，左端與一彎曲的光滑軌道平滑連接．將一阻值也為R的導體棒從彎曲軌道上h高處由靜止釋放，導體棒最終恰好停在磁場的右邊界處．已知導體棒與水平導軌接觸良好，則下列說法中正確的是（）A．電阻R的最大電流為B．流過電阻R的電荷量為C．導體棒從進入磁場運動一半時間時速度大小為D．電阻R中產(chǎn)生的焦耳熱為參考答案：D【考點】導體切割磁感線時的感應電動勢；閉合電路的歐姆定律．【分析】金屬棒在彎曲軌道下滑時，只有重力做功，機械能守恒，由機械能守恒定律或動能定理可以求出金屬棒到達水平面時的速度，由E=BLv求出感應電動勢，然后求出感應電流；由q=可以求出流過電阻R的電荷量；克服安培力做功轉化為焦耳熱，由動能定理（或能量守恒定律）可以求出克服安培力做功，得到導體棒產(chǎn)生的焦耳熱．【解答】解：A、金屬棒下滑過程中，由機械能守恒定律得：mgh=mv2，金屬棒到達水平面時的速度v=，金屬棒到達水平面后進入磁場受到向左的安培力做減速運動，則導體棒剛到達水平面時的速度最大，所以最大感應電動勢為E=BLv，最大的感應電流為I==，故A錯誤；B、流過電阻R的電荷量q==，故B錯誤；C、導體棒進入磁場運動過程中，速度逐漸減小，故切割電動勢減小，感應電流減小，安培力減小，加速度減小，故前一半時間速度減小量大于后一半時間速度減小量，故中間時刻的速度大于，故C錯誤；D、金屬棒在整個運動過程中，由動能定理得：mgh﹣WB=0﹣0，則克服安培力做功：WB=mgh，所以整個電路中產(chǎn)生的焦耳熱為：Q=WB=mgh，克服安培力做功轉化為焦耳熱，電阻與導體棒電阻相等，通過它們的電流相等，則金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱：QR=Q=mgh，故D正確；故選：D3.在一點電荷形成的電場空間內，電勢相等的a、b、c三點分別位于正三角形的三個頂點，d為bc邊的中點，則d點的A.電勢可能比a點的高B.電勢一定與c點的相等C.場強大小可能為a點的2倍D.場強大小一定為b點的4倍參考答案：AD【分析】點電荷形成的電場是輻射狀的，正電荷向外，負電荷向內，電勢沿電場線方向逐漸降低；電場強度跟電場線的密集程度有關，電場線越密集的地方電場強度越大【詳解】AB．點電荷形成電場的等勢面是以點電荷為圓心的同心球面，即到點電荷距離相等的各點在同一等勢面上，且沿電場線方向電勢降低。由題意可知a、b、c三點與d點的電勢不相等，但因不知道點電荷為正為負，則不能明確判斷d點與a、b、c三點的電勢大小，故A對B錯；CD．由題意可知a、b、c三點的電勢相等且剛好位于正三角形的三個頂點上，d點是bc邊的中點，設d點到點電荷的距離為r,由幾何關系計算可知a、b、c三點到點電荷的距離為2r，再根據(jù)點電荷場強公式：得，故C錯D對；故選AD4.（單選）圖(甲)是小型交流發(fā)電機的示意圖,兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強磁場,為交流電流表.線圈繞垂直于磁場的水平軸OO′沿逆時針方向勻速轉動,從圖示位置開始計時,產(chǎn)生的交變電流隨時間變化的圖像如圖(乙)所示,以下判斷正確的是A.電流表的示數(shù)為10A

B.0.01s時線圈平面與磁場方向平行C.0.02s時電阻R中電流的方向自右向左D.線圈轉動的角速度為50πrad/s參考答案：B

解析：A、由題圖乙可知交流電電流的最大值是Im=10A，由于電流表的示數(shù)為有效值，故示數(shù)I==10A，故A正確；B、0.01s時線圈中的感應電流達到最大，感應電動勢最大，則穿過線圈的磁通量變化最快，磁通量為0，故線圈平面與磁場方向平行，故B正確；C、由楞次定律可判斷出0.02s時流過電阻的電流方向自左向右，選項C錯誤．D、周期T=0.02s，角速度ω==100πrad/s，故D錯誤；故選：B．5.下列說法中正確的是（）A．原子核平均結合能越大，結合得越牢固，原子核越穩(wěn)定B．由愛因斯坦質能方程可知物體的質量在一定條件下可以轉化成能量C．U哀變成Pb要經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變D．按照玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較大的軌道躍遷到半徑較小的軌道時，電子的動能增大，電勢能減小，原子的總能量減少E．在光電效應實驗中有這樣的實驗現(xiàn)象：對于某種特定頻率的光，光照強度越大，則逸出的光電子的最大初動能就越大參考答案：ACD【考點】裂變反應和聚變反應；氫原子的能級公式和躍遷．【分析】核結合能除以質量數(shù)稱為比結合能；質能方程E=mc2，可知一定質量相當于一定能量；根據(jù)電荷數(shù)守恒、質量數(shù)守恒確定α衰變和β衰變的次數(shù)；通過電子軌道半徑的變化，通過庫侖引力通過向心力，得出電子動能的變化，通過原子能量的變化得出電勢能的變化．【解答】解：A、結合能是兩個或幾個自由狀態(tài)的粒子結合在一起時釋放的能量，而比結合能是所釋放能量與質量數(shù)的比值．故A正確．B、質能方程E=mc2，說明了質量與能量可以相當，并不能相互轉．故B錯誤．C、因為β衰變的質量數(shù)不變，所以α衰變的次數(shù)n==8，在α衰變的過程中電荷數(shù)總共少16，則β衰變的次數(shù)m==6．故C正確；D、按照玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較大的軌道躍遷到半徑較小的軌道時，根據(jù)庫侖力提供向心力得：k=，可知半徑進行時，電子的速度增大，電子的動能增大；半徑減小，庫侖力做正功，電勢能減?。辉臃懦龉庾?，總能量減少．故D正確．E、根據(jù)光電效應方程可知，逸出的光電子的最大初動能與光照強度無關，與入射光的頻率有關，故E錯誤；故選：ACD．二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計16分6.某同學在做“研究勻變速直線運動”實驗中，由打點計時器得到表示小車運動過程的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計數(shù)點的時間間隔為T=0.10s，其中S1=7.05cm、S2=7.68cm、S3=8.33cm、S4=8.95cm、S5=9.61cm、S6=10.26cm，則A點處瞬時速度的大小是_______m/s，小車運動的加速度計算表達式為________________，加速度的大小是_______m/s2（計算結果保留兩位有效數(shù)字）。參考答案：0.86

0.647.某同學在研究“一定質量氣體溫度不變時壓強和體積關系”實驗中，將一氣缸如圖（甲）開口端向右水平固定放置，活塞面積為S，厚度不計，封閉氣體長度為L，大氣壓強為p0?，F(xiàn)用一水平向左的作用力緩慢推動活塞，設活塞向左移動距離為x。（1）通過力傳感器對水平推力的測定，該同學將推力F作為縱坐標，則橫坐標應該設置為____________，便可作出圖（乙）中圖像，且滿足圖線截距和斜率大小相等。圖中斜率的含義為____________（用題目中符號表示）。（2）該同學發(fā)現(xiàn)實驗時圖線（乙）中隨著F的增大，圖線呈現(xiàn)向下彎曲的趨勢。試分析原因

。（3）該同學為了研究第（2）小題中圖線呈現(xiàn)向下彎曲的趨勢的原因，作出了該過程的p-V圖像，則圖（丙）中的四條圖線（圖線①②為雙曲線）符合這一過程的是圖線____________。參考答案：（1）（2分）；p0S（2分）（2）推動活塞過程中漏氣（2分）（3）③（2分）8.將一單擺掛在測力傳感器的探頭上,用測力探頭和計算機組成的實驗裝置來測定單擺擺動過程中擺線受到的拉力(單擺擺角小于5°),計算機屏幕上得到如圖(a)所示的F-t圖象.然后使單擺保持靜止,得到如圖(b)所示的F-t圖象.那么:①(2分)此單擺的周期T為

s.②(5分)設擺球在最低點時重力勢能Ep=0,已測得當?shù)刂亓铀俣葹間,試求出此單擺擺動時的機械能E的表達式.(用字母d、l、F1、F2、F3、g中某些量表示)參考答案：.①0.8s

（2分）②擺球在最低點時根據(jù)牛頓第二定律有F1-F3=mv2/r,

（2分）

單擺的擺長r=

（1分）

擺球在擺動過程中機械能守恒,其機械能等于擺球在最低點的動能,即E=mv2/2=9.某種紫外線波長為300nm，該紫外線光子的能量為6.63×10﹣19J．金屬鎂的逸出功為5.9×10﹣19J，則讓該紫外線照射金屬鎂時逸出光電子的最大初動能為7.3×10﹣20J（普朗克常量h=6.63×10﹣34J?s，真空中的光速c=3×108m/s）參考答案：：解：光子的能量E=J根據(jù)光電效應方程Ekm=E﹣W0

代入數(shù)據(jù)得，Ekm=6.63×10﹣19J﹣5.9×10﹣19J=7.3×10﹣20J故答案為：6.63×10﹣19，7.3×10﹣2010.如圖，汽車在平直路面上勻速運動，用跨過光滑定滑輪的輕繩牽引輪船，汽車與滑輪間的繩保持水平。當牽引輪船的繩與水平方向成角時，輪船速度為v，繩的拉力對船做功的功率為P，此時繩對船的拉力為__________。若汽車還受到恒定阻力f，則汽車發(fā)動機的輸出功率為__________。參考答案：；【考點定位】功率；速度的合成與分解【名師點睛】本題重點是掌握運動的合成與分解，功率的計算。重點理解：因為繩不可伸長，沿繩方向的速度大小相等。11.

如圖所示，電阻R1=6kΩ，R2=4kΩ，兩電壓表示數(shù)均為35V，當兩電壓表位置對調后，V1表示數(shù)為30V，V2表示數(shù)為40V，則V1表的內阻Rv1＝__________,V2表的內阻Rv2＝__________.

參考答案：答案：2.4kΩ，3kΩ12.在“研究電磁感應現(xiàn)象”的實驗中，首先按右上圖接線，以查明電流表指針的偏轉方向與電流方向之間的關系．當閉合S時觀察到電流表指針向左偏,不通電時電流表指針停在正中央.然后按右下圖所示將電流表與線圈B連成一個閉合回路,將線圈A、電池、滑動變阻器和電鍵S串聯(lián)成另一個閉合電路．S閉合后，將線圈A插入線圈B的過程中,電流表的指針將

（填：左偏、右偏或者不偏）．(2)線圈A放在B中不動時,指針將

（填：左偏、右偏或者不偏）．(3)線圈A放在B中不動,將滑動變阻器的滑片P向左滑動時,電流表指針將

（填：左偏、右偏或者不偏）．(4)線圈A放在B中不動,突然斷開S.電流表指針將

（填：左偏、右偏或者不偏）．

參考答案：（1）右偏，（2）不偏，（3）右偏，（4）左偏13.為了探究加速度與力的關系，使用如圖所示的氣墊導軌裝置進行實驗．其中G1、G2為兩個光電門，它們與數(shù)字計時器相連，當滑行器通過G1、G2光電門時，光束被遮擋的時間△t1、△t2都可以被測量并記錄，滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質量為M，擋光片寬度為D，兩個光電門間距離為x，牽引砝碼的質量為m．回答下列問題：

（1）實驗開始應先調節(jié)氣墊導軌下面的

螺釘，使氣墊導軌水平，其方法是：在不掛砝

碼的情況下，將滑行器自由放在導軌上，如果

滑行器能在任意位置靜止不動，或輕輕推滑

行器后，能使滑行器________運動，說明氣墊導軌是水平的．

（2）若取M=0．4kg，改變m的值，進行多次實驗，以下m的取值最不合適的一個是

_______．

A．m1=5g

B．m2=15g

C．m3=40g

D．m4=400g

（3）在此實驗中，需要測得每一個牽引力對應的加速度，其中求得的加速度的表達式為a=____（用△t1、△t2、D、x表示）．參考答案：（1）勻速（2）D（3）（1）當滑行器獲得一個初速度時，若能保持勻速直線運動，則說明氣墊導軌是水平的，符合實驗要求。（2）牽引砝碼的重力要遠小于擋光片的重力，可使擋光片受到的合力近似等于牽引砝碼的重力來測量．最不合適的應該是D.(3)光電門測量瞬時速度是實驗中常用的方法．由于光電門的寬度d很小，所以我們用很短時間內的平均速度代替瞬時速度,又，所以。三、實驗題：本題共2小題，每小題11分，共計22分14.某實驗小組利用圖甲所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律。小鋼球由靜止釋放自由下落過程中，計時裝置測出小鋼球通過光電門時間為t，用小鋼球通過光電門的平均速度表示鋼球球心通過光電門的瞬時速度。測出剛釋放時鋼球球心到光電門間的距離為h，當?shù)氐闹亓铀俣葹間，小鋼球所受空氣阻力可忽略不計。（1）先用游標卡尺測量鋼球的直徑，讀數(shù)如圖乙所示，鋼球直徑d＝___cm。（2）要驗證小鋼球的機械能是否守恒，需要滿足的方程是___。（用題中所給字母表示）（3）實驗中小鋼球通過光電門的平均速度___（選填“大于”或“小于”）小鋼球球心通過光電門時的瞬時速度。參考答案：

(1).1.000

(2).

(3).小于【詳解】（1）根據(jù)游標卡尺的讀數(shù)規(guī)則可知（2）若減少的重力勢能等于增加的動能是，可以認為機械能守恒則有整理得：（3）在計算時把平均速度當做瞬時速度處理了，那么這個平均速度實際上等于小球過光電門時中點時刻的速度，由于小球速度越來越大，所以中間時刻在球心的下方，即小鋼球通過光電門的平均速度小于小鋼球球心通過光電門時的瞬時速度。故本題答案是：(1).1.000

(2).

(3).小于【點睛】利用光電門測速度，再根據(jù)增加的動能和減少的重力勢能的關系來驗證機械能是否守恒。15.某同學將銅片和鋅片插入水果中制成一個“水果電池”，該同學利用下列所給器材測量水果電池的電動勢E和內阻r。A.電流表（內阻，滿偏電流）B.電流表（量程20mA，內阻約2）C.滑動變阻器（）D.電阻箱（0~9999.9）E.待測水果電池（電動勢E約4V，內阻r約）F.開關S，導線若干（1）實驗中用電流表改裝成量程的電壓表，需串聯(lián)一個阻值為____的電阻；（2）用電流表和改裝成的電壓表測量水果電池的電動勢和內阻，為盡量減小實驗的誤差，請在虛線方框中畫出實驗電路圖；（3）該同學實驗中記錄的6組對應的數(shù)據(jù)如下表，試根據(jù)表中數(shù)據(jù)在下圖中描點畫出圖線；由圖線可得，水果電池的電動勢E=________V，內電阻r=___________；4.05.08.010.012.014.0U/V3.042.852.301.901.501.14（4）實驗測得的水果電池的電動勢與真實值相比，____________（選填“大于”、“小于”或“等于”）。

參考答案：（1）1985（2分）（2）如下圖所示（圖中直接畫電壓表代替和，同樣給分；電路中有錯不給分）（2分）（3）圖略（2分），（2分，填3.70V~3.95V均給分），（2分，填均給分）（4）等于（2分）四、計算題：本題共3小題，共計47分16.（12分）如圖所示，cd、fe是與水平面成θ角的光滑平行金屬導軌，導軌間的寬度為D，電阻不計．質量為m、電阻為r的金屬棒ab平行于cf且與cf相距為L，棒ab與導軌接觸良好。在導軌間存在垂直導軌平面向下的勻強磁場，磁感應強度隨時間的變化關系為B=kt(k為定值且大于零)．在cf之間連接一額定電壓為U、額定功率為P的燈泡．當棒ab保持靜止不動時，燈泡恰好正常發(fā)光。（1）求棒曲靜止不動時，k值的大小；（2）為了保持棒曲靜止，現(xiàn)給其施加了一個平行導軌的力求這個力的表達式，并分析這個力的方向。參考答案：解析：17.如圖，△OAC的三個頂點的坐標分別為O（0，0）、A（0，L）、C（L，0），在△OAC區(qū)域內有垂直于xOy平面向里的勻強磁場．在t=0時刻，同時從三角形的OA邊各處以沿y軸正向的相同速度將質量均為m，電荷量均為q的帶正電粒子射入磁場，已知在t=t0時刻從OC邊射出磁場的粒子的速度方向垂直于y軸．不計粒子重力和空氣阻力及粒子間相互作用．（1）求磁場的磁感應強度B的大??；（2）若從OA邊兩個不同位置射入磁場的粒子，先后從OC邊上的同一點P（P點圖中未標出）射出磁場，求這兩個粒子在磁場中運動的時間t1與t2之間應滿足的關系；（3）從OC邊上的同一點P射出磁場的這兩個粒子經(jīng)過P點的時間間隔與P點位置有關，若該時間間隔最大值為，求粒子進入磁場時的速度大?。畢⒖即鸢福嚎键c：帶電粒子在勻強磁場中的運動；牛頓第二定律；向心力．專題：帶電粒子在磁場中的運動專題．分析：（1）粒子垂直O(jiān)A進入磁場中，轉過90°，垂直打在y軸上，則t=t0=T，求出周期，由周期公式T=求B的大?。?）畫出兩個粒子的運動軌跡，設軌跡所對應的圓心角分別為θ1和θ2，由幾何關系有θ1=180°﹣θ2，可得到時間之和等于．（3）根據(jù)圓周運動知識知道，兩粒子在磁場中運動的時間差△t與△θ=θ2﹣θ1成正比，只要求出△θ的最大值，即可求得θ2的最大值．由△t=和已知條件△tmax=，聯(lián)立可求出θ2的最大值，再結合幾何知識求出軌跡的半徑，由牛頓第二定律，利用洛倫茲力等于向心力，列式求解速度．解答：解：（1）粒子在t0時間內，速度方向改變了90°，t=t0=T，故周期T=4t0由T=…①得B=…②（2）在同一點射出磁場的兩粒子軌跡如圖，軌跡所對應的圓心角分別為θ1和θ2，由幾何關系有：θ1=180°﹣θ2…③故t1+t2==2t0…④（3）由圓周運動知識可知，兩粒子在磁場中運動的時間差△t與△θ=θ2﹣θ1成正比，由②得：△θ=θ2﹣θ1=2θ2﹣180°…⑤根據(jù)⑤式可知θ2越大，△θ2越大，時間差△t越大由△t=…⑥由題時間間隔最大值為△tmax=…⑦又T=4t0…⑧則