湖北省宜昌市县三斗坪高级中学2022-2023学年高三物理上学期期末试卷含解析

湖北省宜昌市县三斗坪高级中学2022-2023学年高三物理上学期期末试卷含解析 一、 选择题：本题共5小题，每小题3分，共计15分．每小题只有一个选项符合题意 1. 1932年，劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器。回旋加速器的工作原理如下图（甲）所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。A处粒子源产生的粒子，质量为m、电荷量为+q，初速度为0，在加速器中被加速，加速电压为U。加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。 （1）求粒子第1次和第2次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比； （2）求粒子从静止开始加速到出口处所需的时间t和粒子获得的最大动能Ekm； （3）近年来，大中型粒子加速器往往采用多种加速器的串接组合。例如由直线加速器做为预加速器，获得中间能量，再注入回旋加速器获得最终能量。n个长度逐个增大的金属圆筒和一个靶，它们沿轴线排列成一串，如图（乙）所示（图中只画出了六个圆筒，作为示意)。各筒相间地连接到频率为f、最大电压值为U的正弦交流电源的两端。整个装置放在高真空容器中。圆筒的两底面中心开有小孔。现有一电量为q、质量为m的正离子沿轴线射入圆筒，并将在圆筒间的缝隙处受到电场力的作用而加速（设圆筒内部没有电场）。缝隙的宽度很小，离子穿过缝隙的时间可以不计。已知离子进入第一个圆筒左端的速度为v1，且此时第一、二两个圆筒间的电势差1－2=－U。为为使打到靶上的离子获得最大能量，各个圆筒的长度应满足什么条件？并求出在这种情况下打到靶上的离子的能量。 参考答案： （1）设粒子第1次经过狭缝后的半径为r1，速度为v1，     qU=mv12      qv1B=m     （1分）                  解得：  同理，粒子第2次经过狭缝后的半径则r1:r2  =1:         （2分） （2）粒子在磁场中运动一个周期，被电场加速两次。设粒子到出口处被加速了n次，  nqU=     （2分）qvmB=m　　得vm=   （2分） 解得n=  带电粒子在磁场中运动的周期为 则粒子在磁场中运动的总时间t==  （2分）所以，粒子获得的最大动能Ekm＝＝       （2分） 2. 一带正电的微粒放在电场中，场强的大小和方向随时间变化的规律如图所示，带电微粒只在电场力的作用下由静止开始运动，则下列说法中正确的是（    ）   ① 微粒在0—1s内的加速度与1—2s内的加速度相同 ② 微粒将沿着一条直线运动 ③ 微粒做往复运动 ④ 微粒在第1s内的位移与第3s内的位移相同 A. ①③     B. ②④     C. ③④     D. ①② 参考答案： 答案：B 3. 如图，地球赤道上的山丘、近地资源卫星和同步通信卫星均在赤道平面内绕地心做匀速圆周运动.设山丘e、近地资源卫星p和同步通信卫星q的圆周运动速率依次为v1、v2、v3，向心加速度依次为a1、a2、a3，则： A.v1＞v2＞v3　　　　        　B.v1＜v3＜v2 C.a1＞a2＞a3                  D.a2＞a3＞a1 参考答案： BD 4. 水平面上A, B, C三点固定着三个电荷量为Q的正点电荷，将另一质量为m的带正电的小球(可视为点电荷)放置在0点，OABC恰构成一棱长为L的正四面体，如图所示。己知静电力常量为k,重力加速度为g，为使小球能静止在。点，小球所带的电荷量为 A  B   C   D 参考答案： 5. （单选）已知地球半径为R，质量分布均匀，匀质球壳对其内部物体的引力为零。设想在赤道正上方高h处和正下方深为h处各修建一环形真空轨道，轨道面与赤道面共面。A、B两物体分别在上述两轨道中做匀速圆周运动，轨道对它们均无作用力。则两物体的速度大小之比为（    ） A． B． C．                 D． 参考答案： D 二、 填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分 6. 某同学设计了一个探究小车的加速度a与小车所受拉力F及质量关系的实验，图中（甲）为实验装置简图。钩码的总质量为，小车和砝码的总质量为 （1）他想用钩码的重力表示小车受到的合外力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为下列说法中正确的是________（选填字母代号）. A．实验时要平衡摩擦力                     B．实验时不需要平衡摩擦力 C．钩码的重力要远小于小车和砝码的总重力    D．实验进行时应先释放小车再接通电源 （2）如图（乙）所示是某次实验中得到的一条纸带，其中A、B、C、D、E是计数点(每打5个点取一个计数点)，已知打点计时器采用的是频率为50HZ的交流电，其中L1=3.07cm, L2=12.38cm, L3=27.87cm, L4=49.62cm。则打C点时小车的速度为       m/s，小车的加速度是      m/s2。(计算结果均保留三位有效数字) （3）由于他操作不当得到的a－F关系图象如图所示， 其原因是：_______________________________________  (4)实验中要进行质量和的选取，以下最合理的一组是（     ）   A. =200, =10、15、20、25、30、40 B. =200, =20、40、60、80、100、120 C. =400, =10、15、20、25、30、40 D. =400, =20 40、60、80、100、120 参考答案： （1）AC (2分，选对一个给1分)     （2）  1.24 (2分)    6.22 (2分) （3）没有平衡摩擦力或木板的倾角过小（2分）    （4）C（2分） 7. 如图，为测量作匀加速直线运动小车的加速度，将宽度均为b的挡光片A、B固定在小车上，测得二者间距为d。  (1)当小车匀加速经过光电门时，测得两挡光片先后经过的时间和，则小车加速度                    。 (2)(多选题)为减小实验误差，可采取的方法是(        )     (A)增大两挡光片宽度          (B)减小两挡光片宽度 (C)增大两挡光片间距          (D)减小两挡光片间距   参考答案： （1）  (2)B，C  8. 如图所示为氢原子的能级图，n为量子数。在氢原子核外电子由量子数为2的轨道跃迁到量子数为3的轨道的过程中，将        （填“吸收”或“放出”）光子。若该光子恰能使某金属产生光电效应，则一群处于量子数为4的激发态的氢原子在向基态跃迁过程中，有      种频率的光子能使该金属产生光电效应。 参考答案： 吸收    5 9. （4分）细绳的一端在外力作用下从t=0时刻开始做简谐运动，激发出一列简谐横波。在细绳上选取15个点，图1为t=0时刻各点所处的位置，图2为t=T/4时刻的波形图（T为波的周期）。在图3中画出t=3T/4时刻的波形图。 参考答案： 答案：传到10号点，7号点在最高点 t=3T/4时刻的波形图如下 10. 如图为悬挂街灯的支架示意图，横梁BE质量为6kg，重心在其中点。直角杆ADC重力不计，两端用铰链连接。已知BE=3m，BC=2m，∠ACB=30°，横梁E处悬挂灯的质量为2kg，则直角杆对横梁的力矩为_______N·m，直角杆对横梁的作用力大小为_______N。（重力加速度g=l0m/s2） 参考答案： 150   150  11. 如图所示，质量为m1的滑块置于光滑水平地面上，其上有一半径为R的光滑圆弧。现将质量为m2的物体从圆弧的最高点自由释放，在物体下滑过程中m1和m2的总机械能________（选填“守恒”或“不守恒”），二者分离时m1、m2的速度大小之比为___________。 参考答案： 守恒， 12. 物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数，实验装置如图3所示，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端与电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接．打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz．开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列小点． 图3 (1)图4给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4个计时点(图中未标出)，计数点间的距离如图8所示．根据图中数据计算的加速度a＝________ m/s2．(保留三位有效数字)． 图4 (2)回答下列两个问题： ①为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有______．(填入所选物理量前的字母)  A．木板的长度l  B．木板的质量m1  C．滑块的质量m2  D．托盘和砝码的总质量m3  E．滑块运动的时间t ②测量①中所选定的物理量时需要的实验器材是______．     (3)滑块与木板间的动摩擦因数μ＝__________(用被测物理量的字母表示，重力加速度为g)．与真实值相比，测量的动摩擦因数________(填“偏大”或“偏小”)．写出支持你的看法的一个论据_______________________________________________________________． 参考答案： (1)0.496　(2)①CD　②天平 (3)　 偏大　忽略了纸带与限位孔之间的摩擦力． 13. 一列简谐横波沿+x方向传播，波长为λ，周期为T．在t=0时刻该波的波形图如图甲所示，O、a、b是波上的三个质点．则图乙可能表示　  　（选填“O”、“a”或“b”）质点的振动图象；t=时刻质点a的加速度比质点b的加速度　   　（选填“大”或“小”） 参考答案： b，小 【分析】根据振动图象读出t=0时刻质点的位移和速度方向，再确定图乙可能表示哪个质点的振动图象．根据质点的位移分析加速度的大小． 【解答】解：由图乙知，t=0时刻质点的位移 y=0，速度沿y轴正方向． 根据波形平移法知，甲图中b点的振动方向沿y轴正方向，且位移 y=0，则图乙可能表示b质点的振动图象． t=时刻质点a到平衡位置，b到波峰，由a=﹣知，a的加速度比质点b的加速度小． 故答案为：b，小． 三、 实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分 14. 用如图1所示的装置来探究小车的加速度与所受合力的关系．将装有力传感器的小车放置于水平长木板上，缓慢向小桶中加入细砂，当小车匀速运动时，记下传感器的示数F0．按住小车，小桶中增加细砂，然后释放小车，记下传感器的示数F1． （1）（单选）改变小桶中砂的重力，多次重复实验，获得多组数据，描绘小车加速度a与合力F（F=F1﹣F0）的关系图象．则得到图象是图2中的　B　 （2）同一次实验中，小车释放前传感器示数F与小车加速运动时传感器示数F1的关系是F　＞　F1（选填“＜”、“=”或“＞”）． 参考答案： 考点： 探究加速度与物体质量、物体受力的关系． 专题： 实验题；牛顿运动定律综合专题． 分析： 改变小桶中砂的重力，多次重复实验，获得多组数据，描绘小车加速度a与合力F（F=F1﹣F0）的关系图象，由于已经平衡摩擦力，所以图象应该过原点． 对小桶受力分析，根据牛顿第二定律求解． 解答： 解：（1）改变小桶中砂的重力，多次重复实验，获得多组数据，描绘小车加速度a与合力F（F=F1﹣F0）的关系图象． 由于已经平衡摩擦力，所以图象应该过原点， 故选：B． （2）对小桶受力分析，设小桶重力为mg， 木板释放前弹簧秤的示数F，所以F=mg， 设小车的重力为Mg，小车在加速运动时弹簧秤的示数F2， 根据牛顿第二定律得