2023年河北省承德市西庙宫中学高三物理上学期期末试题含解析

2023年河北省承德市西庙宫中学高三物理上学期期末试题含解析 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. 在物理学发展过程中，许多科学家做出了突出贡献．下列说法正确的是    A．伽利略用理想斜面实验推翻了亚里士多德关于力和运动的理论  B．卡文迪许通过扭秤实验测出了引力常量  C．密立根发现了电荷之间的相互作用，并通过油滴实验测定了元电荷的电量  D．胡克发现了弹簧的弹力与弹簧的伸长量（或压缩量）成正比的关系 参考答案： ABD 2. 如图所示，一木块在光滑水平面上受到一个恒力F作用而运动，前方 固定一个轻质弹簧，当木块接触弹簧后，下列判断正确的是          A．将立即做匀减速直线运动          B．将立即做变减速直线运动          C．在弹簧弹力大小等于恒力F时，木块的速度最大          D．在弹簧处于最大压缩量时，木块的加速度为零 参考答案： C 3. （多选）如图所示是一辆汽车和一辆摩托车同时同地沿同一方向做直线运动的v﹣t图象，则由图象可知（　　） 　 A． 40s末汽车在摩托车之前 B． 20s末汽车运动方向发生改变 　 C． 60s内两车相遇两次 D． 60s末汽车回到出发点 参考答案： 解：A、由图看出，t=40s时摩托车图线的“面积”小于汽车图线的“面积”，则摩托车的位移小于汽车的位移，两者又是从同一位置出发的，则40s末汽车在甲摩托车之前．故A正确． B、根据图象看出，汽车的速度一直都为正值，说明一直沿正方向向前运动．故B错误． C、两车从同一地点沿同一方向做直线运动，从图象看出，20s末和60s末两图线的“面积”相等，说明两物体的位移相等，两物体相遇．故C正确． D、60s末乙物体位移最大，没有回到出发点．故D错误． 故选：AC 4. （单选）如图甲所示，两平行金属板MN、PQ的板长和板间距离相等，板间存在如图乙所示的随时间周期性变化的电场，电场方向与两板垂直，不计重力的带电粒子沿板间中线垂直电场方向源源不断地射入电场，粒子射入电场时的初速度为v0，初动能均为Ek．已知t=0时刻射入电场的粒子刚好沿上板右边缘垂直电场方向射出电场．则（　　） 　 A． 不同时刻射入电场的粒子，射出电场时的速度方向可能不同 　 B． t=0之后射入电场的粒子有可能会打到极板上 　 C． 所有粒子在经过电场过程中最大动能都不可能超过2Ek 　 D． 若入射速度加倍成2v0，则粒子从电场出射时的侧向位移与v0相比必定减半 参考答案： 考点： 带电粒子在匀强电场中的运动．. 专题： 带电粒子在电场中的运动专题． 分析： 粒子在平行极板方向不受电场力，做匀速直线运动；t=0时刻射入电场的带电粒子沿板间中线垂直电场方向射入电场，沿上板右边缘垂直电场方向射出电场，竖直方向分速度变化量为零，根据动量定理，竖直方向电场力的冲量的矢量和为零． 解答： 解：A、B、D、粒子在平行极板方向不受电场力，做匀速直线运动，故所有粒子的运动时间相同；t=0时刻射入电场的带电粒子沿板间中线垂直电场方向射入电场，沿上板右边缘垂直电场方向射出电场，说明竖直方向分速度变化量为零，根据动量定理，竖直方向电场力的冲量的矢量和为零，故运动时间为周期的整数倍；故所有粒子最终都垂直电场方向射出电场；由于t=0时刻射入的粒子始终做单向直线运动，竖直方向的分位移最大，故所有粒子最终都不会打到极板上，故AB错误； C、t=0时刻射入的粒子竖直方向的分位移最大，为； 根据分位移公式，有： 由于L=d 故：vym=v0 故最大动能EK′=m（v02+v2ym）=2EK，故C正确； D、若入射速度加倍成2v0，则粒子从电场出射时间减半的侧向位移与时间的平方成正比，侧向位移与原v0相比必变成原来的四分之一，故D错误； 故选：C． 点评： 本题关键根据正交分解法判断粒子的运动，明确所有粒子的运动时间相等，t=0时刻射入的粒子竖直方向的分位移最大，然后根据分运动公式列式求解，不难． 5. （多选）如图所示，水平放置的充电的平行金属板相距为d，其间形成匀强电场。一带正电油滴从下极板边缘射入，并沿直线从上极板边缘射出，油滴的质量为m，带电量为q，则         A. 油滴的加速度为零          B. 油滴的电势能增加了mgd C. 两极板的电势差为mgd/q      D. 场强的方向竖直向上 参考答案： ACD 二、 填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分 6. 某同学利用数码相机研究竖直上抛小球的运动情况。数码相机每隔0．05 s 拍照一次，图7 是小球上升过程的照片，图中所标数据为实际距离，则：    （1）图中t5时刻小球的速度v5＝________m/s。    （2）小球上升过程中的加速度a ＝________m/s2。    （3）t6时刻后小球还能上升的高度h = ________m。 参考答案： 见解析 （1）频闪仪每隔T=0.05s闪光一次，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，得：v5=m/s=4.08m/s. （2）根据匀变速直线运动的推论公式可以求出加速度，即：a=-10m/s2 （3）=0.64m. 7. （6分）(选修3-4)如图所示，一列简谐横波沿+x方向传播．已知在t=0时，波传播到x轴上的B质点，在它左边的A质点位于负最大位移处；在t=0.6s时，质点A第二次出现在正的最大位移处．     ①这列简谐波的周期是　　　　　s，波速是　　　　m/s．     ②t=0.6 s时，质点D已运动的路程是　　　　m． 参考答案： 答案： 0.4，5，0.1 8. 小杨同学用如图所示的实验装置“探究小车动能变化与合外力做功的关系”，图中A为小车，连接在小车后面的纸带穿过电火花打点计时器B的限位孔，它们均置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上，C为弹簧测力计，假设绳与滑轮之间的摩擦以及纸带穿过计时器时受到的摩擦均不计，实验时，先接通电源再松开小车，计时器在纸带上留下一系列点。 计数点 s/cm Δv2/m2s-2 O / / A 1.60 0.04 B 3.60 0.09 C 6.00 0.15 D 7.00 0.19 E 9.20 0.23           （1）该同学在一条比较理想的纸带上，依次选取O、A、B、C、D、E共6个计数点，分别测量后5个计数点与计数点O之间的距离，并计算了它们与O点之间的速度平方差（注：），填入下表：          请以 纵坐标，以s为横坐标作出图像；若测出小车质量为0.2kg，结合图像可求得小车所受合外力的大小为       N。（结果保留两位有效数字） （2）该同学通过计算发现小车所受合外力小于测力计读数，明显超出实验误差的正常范围，你认为主要原因是            。 参考答案： （1）如右图 ，0.25  （2）长木板对小车存在摩擦力 9. 如图所示，垂直纸面向里的磁感应强度为B的有界方形匀强磁场区域，有一个由均匀导线制成的单匝矩形线框abcd，线框以恒定的速度v沿垂直磁场边界方向运动，运动中线框dc边始终与磁场右边界平行，线框边长ad＝l，cd＝2l，线框导线的总电阻为R，则线框离开磁场的过程中流过线框截面的电量为_____，线框产生的热量可能为_______。 参考答案：     或 10. 如图为频率f=1Hz的波源产生的横波，图中虚线左侧为A介质，右侧为B介质。其中x=14m处的质点振动方向向上。则该波在A、B两种介质中传播的速度之比vA：vB=      。若图示时刻为0时刻，则经0．75 s处于x=6m的质点位移为       cm。           参考答案：   2∶3（2分）    5（ 11. 某发电厂用2.2KV的电压将电能输出到远处的用户，后改为用22KV的电压，在既有输电线路上输送同样的电功率。前后两种输电方式消耗在输电线上的电功率之比为__________。要将2.2KV的电压升高到22KV，若变压器原线圈的匝数为180匝，则副线圈的匝数应该是________匝。 参考答案： 答案：100；1800 解析：由于电线的电阻不变，相同的功率，以不同的电压输送时，输送电流也不同。设输送功率为P，则有，而在电线上损耗功率为，所以有损失的功率与输送电压的平方成反比，两种输电方式的输送电压之比为，所以损失功率之比为，即前后两种输电方式消耗在输电线上的电功率之比为100。理想变压器没有能量损失，原副线圈的电压比等于匝数比。所以副线圈的匝数为原线圈匝数的10倍，等于1800匝。 12. 如图所示，一根长L的光滑绝缘细直杆MN，竖直固定在场强为E与水平方向成θ角的倾斜向上的匀强电场中。杆的下端M固定一个带正电小球A，电荷量Q；另一带正电小球B质量为m、电荷量为q，穿在杆上可自由滑动。现将小球B从杆的上端N静止释放，静电力常量为k。小球B可静止的位置距M端的高度h为_______________。 参考答案： 答案： 13. 电容器作为储能器件，在生产生活中有广泛的应用。对给定电容值为C的电容器充电，无论采用何种充电方式，其两极间的电势差u随电荷量q的变化图像都相同。 （1）请在图1中画出上述u–q图像。类比直线运动中由v–t图像求位移方法，求两极间电压为U时电容器所储存的电能Ep。 （           ） ______ （2）在如图2所示的充电电路中，R表示电阻，E表示电源（忽略内阻）。通过改变电路中元件的参数对同一电容器进行两次充电，对应的q–t曲线如图3中①②所示。 a．①②两条曲线不同是______（选填E或R）的改变造成的； b．电容器有时需要快速充电，有时需要均匀充电。依据a中的结论，说明实现这两种充电方式的途径。 __________________ （3）设想使用理想的“恒流源”替换（2）中电源对电容器充电，可实现电容器电荷量随时间均匀增加。请思考使用“恒流源”和（2）中电源对电容器的充电过程，填写下表（选填“增大”、“减小”或“不变”）。   “恒流源” （2）中电源 电源两端电压 ____ ____ 通过电源的电流 ____ ____   参考答案：     (1).     (2).     (3). R    (4). 要快速度充电时，只要减小图2中的电阻R；要均匀充电时，只要适当增大图2中的电阻R即可    (5). 增大    (6). 不变    (7). 不变    (8). 减小 【详解】由电容器电容定义式得到图象，类比图象求位移求解电量，由图3斜率解决两种充电方式不同的原因和方法；根据电容器充电过程中电容器两极板相当于电源解答 (1)由电容器电容定义式可得：，整理得：，所以图象应为过原点的倾斜直线，如图： 由题可知，两极间电压为U时电容器所储存的电能即为图线与横轴所围面积，即，当两极间电压为U时，电荷量为，所以； (2)a.由于电源内阻不计，当电容器充满电后电容器两端电压即电源的电动势，电容器最终的电量为：，由图可知，两种充电方式最终的电量相同，只是时间不同，所以①②曲线不同是R造成的； b.由图3可知，要快速度充电时，只要减小图2中的电阻R，要均匀充电时，只要适当增大图2中的电阻R即可； (3)在电容器充电过程中在电容器的左极板带正电，右极板带负电，相当于另一电源，且充电过程中电量越来越大，回路中的总电动势减小，当电容器两端电压与电源电动势相等时，充电结束，所以换成“恒流源”时，为了保证电流不变，所以“恒流源两端电压要增大，通过电源的电流不变，在(2)电源的