2022-2023學年北京海淀區(qū)清華園興起中學高三物理上學期期末試題含解析

2022-2023學年北京海淀區(qū)清華園興起中學高三物理上學期期末試題含解析一、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）質量為2kg的物體靜止在足夠大的水平面上，物體與地面間的動摩擦因數為0．2，最大靜摩擦力和滑動摩擦力大小視為相等。從t=0時刻開始，物體受到方向不變、大小呈周期性變化的水平拉力F的作用，F隨時間t的變化規(guī)律如圖所示。重力加速度g取10m/s2，則物體在t=0到t=12s這段時間內的位移大小為（

）A．18m

B．54mC．72m

D．198m參考答案：B2.（多選）某家用桶裝純凈水手壓式飲水器如圖，在手連續(xù)穩(wěn)定的按壓下，出水速度為v，供水系統的效率為η，現測量出桶底到出水管之間的高度差H，出水口傾斜，其離出水管的高度差可忽略，出水口的橫截面積為S，水的密度為ρ，重力加速度為g，則下列說法正確的是（）A．出水口單位時間內的出水體積Q=vSB．出水口所出水落地時的速度C．出水后，手連續(xù)穩(wěn)定按壓的功率為+D．手按壓輸入的功率等于單位時間內所出水的動能和重力勢能之和參考答案：【考點】：功率、平均功率和瞬時功率；功能關系．【分析】：出水口的體積V=Sl，再除以時間即為位時間內的出水體積，水從出水平流出后做平拋運動，根據高度求出落地時豎直方向的速度，再根據幾何關系求出出水口所出水落地時的速度，在時間t內，流過出水口的水的質量m=ρSvt，手連續(xù)穩(wěn)定按壓使水具有初動能和重力勢能，根據勢能和動能的表達式及供水系統的效率求出手連續(xù)穩(wěn)定按壓做的功，再根據求解功率即可．：解：A、出水口的體積V=Sl，則單位時間內的出水體積Q=，故A正確；B、水從出水平流出后做平拋運動，則落地時速度方向速度，所以出水口所出水落地時的速度v==，故B錯誤；C、手連續(xù)穩(wěn)定按壓使水具有初動能和重力勢能，在時間t內，流過出水口的水的質量m=ρSvt，則出水口的水具有的機械能E=，而供水系統的效率為η，所以手連續(xù)穩(wěn)定按壓做的功為W=，則功率P=，故C正確；D、手按壓輸入的功率等于單位時間內所出水的動能和重力勢能之和除以供水系統的效率η，故D錯誤；故選：AC【點評】：解答本題要知道水從出水平流出后做平拋運動，根據平拋運動的基本規(guī)律求解，注意手連續(xù)穩(wěn)定按壓時做水做的功沒有全部轉化為水的機械能，注意供水系統的效率，難度適中．3.（單選）如圖，豎直向上的勻強電場中，絕緣輕質彈簧豎直立于水平地面上，上面放一質量為m的帶正電小球，小球與彈簧不連接，施加外力F將小球向下壓至某位置靜止?，F撤去F，小球從靜止開始運動到離開彈簧的過程中，重力、電場力對小球所做的功分別為W1和W2，小球離開彈簧時速度為，不計空氣阻力，則上述過程中（

）A．小球與彈簧組成的系統機械能守恒B．小球的重力勢能增加C．小球的機械能增加D．小球的電勢能增加參考答案：B4.一物塊放在水平面上，在水平拉力F作用下做直線運動，運動的v－t圖象如圖所示，則有關該力F的功率P－t圖象可能是(

)參考答案：BC5.兩根通電直導線M、N都垂直紙面固定放置，通過它們的電流方向如圖2所示，線圈L的平面跟紙面平行，現將線圈從位置A沿M、N連線中垂線迅速平移到位置B，則在平移過程中，線圈中的感應電流()．圖2A．沿順時針方向，且越來越小B．沿逆時針方向，且越來越大C．始終為零D．先順時針，后逆時針參考答案：C二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計16分6.如圖所示，有兩根長均為L、質量均為m的細導體棒a、b，其中a被水平放置在傾角為45°的絕緣光滑斜面上，b被水平固定在斜面的右側，且與a在同一水平面上，a、b相互平行．當兩細棒中均通以大小為I的同向電流時，a恰能在斜面上保持靜止．則b的電流在a處產生的磁場的磁感應強度B的大小為，若使b豎直向下移動一小段距離，則a將沿斜面下移（選填“沿斜面上移”、“沿斜面下移”或“仍保持靜止”）．參考答案：考點：安培力；共點力平衡的條件及其應用．分析：通電導線在磁場中的受到安培力作用，由公式F=BIL求出安培力大小，由左手定則來確定安培力的方向，并根據受力平衡來確定b的電流在a處產生的磁場的磁感應強度大小與方向，判斷受力即可．解答：解：當導體a處于勻強磁場的磁感應強度B的方向豎直向上，則水平向右的安培力、支持力與重力，處于平衡狀態(tài)，因夾角為45°，則大小B=當b豎直向下移動，導體棒間的安培力減小，根據受力平衡條件，當a受力的安培力方向順時針轉動時，只有大小變大才能保持平衡，而安培力在減小，因此不能保持靜止，將沿斜面下移；故答案為：

沿斜面下移點評：學會區(qū)分左手定則與右手螺旋定則，前者是判定安培力的方向，而后者是電流周圍磁場的方向，并學會受力分析，同時掌握力的合成與分解的法則．7.如圖（a）所示，為某磁敏電阻在室溫下的電阻－磁感應強度特性曲線，測試時，磁敏電阻的軸向方向與磁場方向相同。（1）試結合圖（a）簡要回答，磁感應強度B在0～0.2T和0.4～1.0T范圍內磁敏電阻的阻值隨磁場變化的特點：_______________________________________________________________________________________________________________________________________。（2）某同學想利用磁敏電阻圖（a）所示特性曲線測試某長直導線產生的磁場，設計電路如圖（b）所示，磁敏電阻與電鍵、電源和靈敏電流表連接，長直導線與圖示電路共面并通以圖示電流，請指出本實驗裝置的錯誤之處_______________________________________。若裝置調整正確后再進行測量，電路中所用干電池的電動勢為1.5V，不計電池、電流表的內阻，試寫出磁敏電阻所在磁場的磁感應強度B從0.4T至1.2T的變化過程中，通過磁敏電阻的電流強度IA隨磁感應強度B變化的關系式：______________________。參考答案：（1）磁感應強度B在0～0.2T，磁敏電阻隨磁場非線性增大，0.4～1.0T范圍內磁敏電阻的阻值隨磁場線性增大（2分）

（2）磁敏電阻的軸向方向與磁場方向不相同（2分）

I=（2分）8.2009年諾貝爾物理學獎得主威拉德·博伊爾和喬治·史密斯主要成就是發(fā)明了電荷耦合器件（CCD）圖像傳感器。他們的發(fā)明利用了愛因斯坦的光電效應原理。如圖所示電路可研究光電效應規(guī)律。圖中標有A和K的為光電管，其中K為陰極，A為陽級。理想電流計可檢測通過光電管的電流，理想電壓表用來指示光電管兩端的電壓。現接通電源，用光子能量為10.5eV的光照射陰極K，電流計中有示數，若將滑動變阻器的滑片P緩慢向右滑動，電流計的讀數逐漸減小，當滑至某一位置時電流計的讀數恰好為零，讀出此時電壓表的示數為6.0V；現保持滑片P位置不變，光電管陰極材料的逸出功為________，若增大入射光的強度，電流計的讀數________（填“為零”或“不為零”）。參考答案：4.5eV

為零9.（1）如圖所示，質量為m的小鐵塊A以水平速度v0沖上質量為M、長為L、置于光滑水平面C上的木板B，正好不從木板上掉下.已知A、B間的動摩擦因數為μ，此時長木板對地位移為s，則這一過程中木板增加的動能

；小鐵塊減少的動能

；系統產生的熱量

（2）一個電量為q=+10—5C的電荷從電場中的A點移動B點，克服電場力做功0。006J，則A、B兩點的電勢差為

V，若選A點電勢能為零，則B點電勢為_________V，電荷在B點電勢能為_________J（3）質量為2t的貨車在水平路面上以額定功率2×105W啟動，阻力為車重的0.1倍，由靜止開始行駛100m完成啟動達到最大速度，則該汽車行駛的最大速度為

,啟動時間為

（4）①在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，有如下可供選擇的實驗器材：鐵架臺、打點計時器以及復寫紙、紙帶、低壓直流電源、天平、秒表、導線、電鍵．其中不必要的器材是________________，缺少的器材是

②在用打點計時器驗證機械能守恒定律的實驗中，質量m＝1.00kg的重物自由下落，打點計時器在紙帶上打出一系列點．如圖所示為選取的一條符合實驗要求的紙帶，O為第一個點，A、B、C為從合適位置開始選取的三個連續(xù)點(其他點未畫出)．已知打點計時器每隔0.02s打一次點，當地的重力加速度g＝9.80m/s2.那么：i）紙帶的________端(選填“左”或“右”)與重物相連；ii）根據圖上所得的數據，應取圖中O點和________點來驗證機械能守恒定律參考答案：(1)、、(2)-600、600、0.006(3)100m/s、51s(4)

（1）根據動能定理，對A、B單獨分析，再對系統分析即可解答。（2）,克服電場力做功，即電場力做負功，代入已知數據即可解答。（3），代入已知數據即可解答。（4）正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發(fā)進行分析所測數據，如何測量計算，會起到事半功倍的效果．重物下落時做勻加速運動，故紙帶上的點應越來越遠，根據這個關系判斷那一端連接重物．驗證機械能守恒時，我們驗證的是減少的重力勢能△Ep=mgh和增加的動能△Ek=mv2之間的關系，所以我們要選擇能夠測h和v的數據．10.N(N>1)個電荷量均為q(q>0)的小球，均勻分布在半徑為R的圓周上，示意如圖，若移去位于圓周上P點的一個小球，則圓心O點處的電場強度大小為________，方向__________。(已知靜電力常量為k)參考答案：大小為，方向沿OP指向P點

11.在如右圖所示的邏輯電路中，當A端輸入電信號為“1”，B端輸入電信號為“1”時，在C端和D端輸出的電信號分別為_____和______。參考答案：、0，0

12.如圖所示，三段不可伸長的細繩OA、OB、OC,能承受的最大拉力相同，它們共同懸掛一重物，其中OB是水平的，A端、B端固定.若逐漸增加C端所掛物體的質量，則最先斷的繩________.參考答案：OA13.如圖14-1所示，是在高速公路上用的超聲波測速儀測量車速的示意圖，測速儀發(fā)出并接收超聲波脈沖信號，根據發(fā)出和接收到的信號間的時間差，測出被測物體的速度．圖7中p1、p2是測速儀發(fā)出的超聲波信號，n1、n2分別是p1、p2由汽車反射回來的信號．設測速儀勻速掃描，p1、p2之間的時間間隔Δt＝1.0s，超聲波在空氣中傳播的速度是v＝340m/s，若汽車是勻速行駛的，則根據圖14-2可知，汽車在接收到p1、p2兩個信號之間的時間內前進的距離是______m，汽車的速度是________m/s.參考答案：1717.9解析測速儀勻速掃描，p1、p2之間的時間間隔為1.0s，由題圖可知p1、p2之間有30小格，故每一小格對應的時間間隔t0＝＝s，p1、n1間有12個小格，說明p1、n1之間的間隔t1＝12t0＝12×s＝0.4s．同理p2、n2之間的間隔t2＝0.3s.因而汽車接收到p1、p2兩個信號時離測速儀的距離分別為x1＝v·，x2＝v·.汽車這段時間內前進的距離為x＝x1－x2＝v()＝17m.汽車在接收到p1、p2兩個信號的時刻應分別對應于題圖中p1、n1之間的中點和p2、n2之間的中點，其間共有28.5個小格，故接收到p1、p2兩個信號的時間間隔t＝28.5t0＝0.95s，所以汽車速度為v車＝≈17.9m/s.三、實驗題：本題共2小題，每小題11分，共計22分14.某同學設計圖甲所示實驗驗證物塊A、B組成的系統機械能守恒．物塊B裝有一寬度很小的擋光片，測得擋光片寬度為d，A和B（含擋光片）的質量分別為m1和m2．系統由靜止釋放，當擋光片通過光電門（固定光電門的裝置未畫出）時，可通過計算機系統記錄擋光時間△t．改變擋光片到光電門的距離h，重復實驗，采集多組數據（A未碰到滑輪）．（1）若某次記錄的擋光時間為△t1則擋光片到達光電門處時B的速度大小為

．（2）該同學設想：若根據采集到的數據能得到圖乙所示的直線，就能說明物塊A、B組成的系統機械能守恒，按照這個設想，圖線的縱坐標可以是

（選填“△t”、“△t2”、“”或“”），若得到該圖線的斜率為k，則可計算重力加速度的大小為

（用k、d、m1和m2表示）

（3）在實際運動過程中系統動能的增加量△EK小于系統勢能的減少量△Ep，指出產生這個系統誤差除空氣阻力外的兩個原因：

；

．參考答案：15.實驗室中有一靈敏電流計，其滿偏電流1＝100A，為了將其改裝成量程為3V的電壓表，現備有如下器材測量靈敏電流計的內阻RgA.待測靈敏電流計G

B.電阻箱R(0-999.9Ω)

C.電源E1＝1.5VD.電源E2=3.0V

E.電源E3＝4.5V

F.滑動變阻器R1(0-20kΩ)C.滑動變阻器R2(0-40kΩ)

H.滑動變阻器R3(0-10Ω)

I.校準電壓表V0(0-3V)J.開關兩只及導線若干，實驗步驟如下①按如圖所示電路圖連接好電路②斷開開關S2，閉合開關S1，調節(jié)滑動變阻器，使電流表滿偏③保持滑動變阻器阻值不變，閉合開關S2，調節(jié)電阻箱R使電流表半偏(1)了減小測量誤差，電源應選______(填E1、E2、E3)，滑動變阻器應選_______(填R1、R2、R3)。(2)若步驟③中電阻箱讀數R＝180.02，則電流計Rg＝_____(3)現要將靈敏電流計改裝為量程3V的電壓表，應串聯電阻R＝______(4)請在方框中畫出改裝后電壓表V的校準電路，并在圖中標明所選器材參考答案：(1).

(2).

(3).

(4).【詳解】（1）本實驗中R越大，相對誤差越小，故滑動變阻器選R2，再根據滿偏電流及所列的器材的規(guī)格來選擇電源，當電流表滿偏時，，所以電源選3V的E2；（如果選E3，則要使滑動變阻器提供45KΩ的電阻，但器材中沒有）（2）當R遠大于Rg時，可認為回路中電流不變，則有，（3）此時：，伏特表內阻，應串聯的電阻；（4）校表電路中的如圖選E2，可能路電壓小于3V，不能保證3V的電壓校對，故電源應選E3，滑動變阻器應選R3，校準電路如圖所示：四、計算題：本題共3小題，共計47分16.從坐標原點O產生的簡諧橫波分別沿x軸正方向和負方向傳播，t=0時刻波的圖象如圖所示，此時波剛好傳播到M點，x=1m的質點P的位移為10cm，再經⊿t=0.1s，質點P第一次回到平衡位置。(i)求波源的探動周期。(ii)從t=0時刻起經多長時間位于x=－81m處的質點N(圖中未畫出)第一次到達波峰位置?并求出在此過程中質點P運動的路程。參考答案：（1）1.2s（2）5.2m17.（12分）如圖（a）所示，ABCD是一個T型支架，已知整個支架的質量為m1＝5kg，重心在BD上、離B點0.2m的O點處，BD＝0.6m，D點通過鉸鏈連接在水平地面上，ABC部分成為一斜面，與水平地面間的夾角為37°，且AB＝BC，AC^BD?，F有一質量為m2＝10kg的鋼塊以v0＝4m/s的初速度滑上ABC斜面，鋼塊與斜面間的動摩擦因數為μ＝0.25。問：T型支架會不會繞D點轉動？

某同學的解題思路如下：可以先算出鋼塊靜止在ABC上恰好使支架轉動的位置，如圖（b）所示。根據支架受力情況寫出此時力矩平衡的式子：MN＝Mf＋MG，可根據該式子求出該位置到C點的距離s1；（MN、Mf、MG分別是鋼塊對斜面的壓力的力矩、摩擦力的力矩以及T型支架自身重力的力矩，其中N＝m2gcos37°，f＝m2gsin37°。）然后算出鋼塊以4m/s的速度在斜面上最多能滑行的距離s2；比較這兩個距