2023年北京房山区第二职业中学高三物理下学期期末试题含解析

2023年北京房山区第二职业中学高三物理下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. （单选）如图所示，细绳的一段固定在O点，另一端悬挂质量为m的小球A，为使细绳与竖直方向夹角为30°，小球A处于静止状态，对小球施加的最小外力等于（　　） 　 A． mg B． mg C． mg D． mg 参考答案： 考点： 共点力平衡的条件及其应用；力的合成与分解的运用．. 专题： 共点力作用下物体平衡专题． 分析： 小球A处于静止，受力平衡，分析受力情况，用作图法得出对小球施加的力最小的条件，再由平衡条件求出力的最小值． 解答： 解：以小球为研究对象，分析受力，作出力图如图，根据作图法分析得到，当小球施加的力F与细绳垂直时，所用的力最小．根据平衡条件得 F的最小值为Fmin=Gsin30°=mg； 故选：A． 点评： 本题物体平衡中极值问题，关键是确定极值条件，本题采用图解法得到力最小的条件，也可以运用数学函数法求解极值． 2. 如图，直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线，M、N、P、Q是它们的交点，四点处的电势分别为φM、φN、φP、φQ。一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等，则 A.直线a位于某一等势面内，φM＞φQ B.直线c位于某一等势面内，φM＞φN C.若电子由M点运动到Q点，电场力做正功 D.若电子由P点运动到Q点，电场力做负功 参考答案： B 试题分析：电子带负电荷，从M到N和P做功相等，说明电势差相等，即N和P的电势相等，匀强电场中等势线为平行的直线，所以NP和MQ分别是两条等势线，从M到N，电场力对负电荷做负功，说明MQ为高电势，NP为低电势。所以直线c位于某一等势线内，但是φM=φN，选项A错，B对。若电子从M点运动到Q点，初末位置电势相等，电场力不做功，选项C错。电子作为负电荷从P到Q即从低电势到高电势，电场力做正功，电势能减少，选项D错。 考点：静电场 3. (单选)质量为2 kg的小车以2 m／s的速度沿光滑的水平面向右运动，若将质量为0 .5 kg的砂袋以3 m／s的水平速度迎面扔上小车，则砂袋与小车一起运动的速度的大小和    方向是______+_____。(填选项前的字母) A．1.0 m／s，向右  B．1.0 m／s，向左  C．2.2 m／s，向右  D．2.2 m／s，向左 参考答案： A 4. 一定量的理想气体从状态a开始,经历三个过程:从a到b,b到c,c到a回到原状态,其中V-T图像如图所示。用pa、Pb、pc分别表示状态a、b、c的压强,下列说法正确的是_____ A. pa＜pc=pb B. 由a到b的过程中,气体一定吸热 C. 由b到c的过程中,气体放出的热量一定等于外界对气体做的功 D. 由b到c的过程中,每一个气体分子的速率都减小 E. 由c到a的过程中,气体分子的平均动能不变 参考答案： ABE 【详解】A、设a状态的压强为Pa，则由理想气体的状态方程可知：，所以：Pb＝3Pa，同理：：得Pc＝3Pa，所以：pc＝pb＞pa．故A正确； B、过程ab中气体的体积不变，没有做功；温度升高，内能增大，所以气体一定吸热。故B正确； C、由图象可知，bc过程气体压强不变，温度降低，由盖吕萨克定律可知，其体积减小，外界对气体做功，W＞0，气体温度降低，内能减少，△U＜0，由热力学第一定律可知，气体要放出热量，过程bc中气体放出的热量一定大于外界对气体做的功，故C错误； D、温度是分子的平均动能的标志，是大量分子运动的统计规律，对单个的分子没有意义，所以过程bc中气体的温度降低，分子的平均动能减小，并不是每一个分子的速率都减小。故D错误； E、由图可知过程ca中气体等温膨胀，温度不变，由c到a的过程中气体分子的平均动能不变，故E正确。 5. 在如图所示的电路中，理想变压器原副线圈的匝数比为2∶1，四个灯泡完全相同，其额定电压为U，若已知灯泡L3和L4恰能正常工作，那么  A．L1和L2都能正常工作 B．L1和L2都不能正常工作 C．交流电源电压为2U D．交流电源电压为4U 参考答案： AD 二、 填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分 6. (5分)如图所示，用水平力F拉静放在光滑水平地面A处的物体，到达B处时物体的速度大小为v，此时若改用方向相反，大小为8F的力作用在物体上，使物体能回到A处，则物体回到B处时的速度大小为      ，回到A处时的速度大小为            。     参考答案：     答案：v、3v  7. 某实验小组设计了下面的实验电路测量电池的电动势和内电阻，闭合开关S，调整电阻箱的阻值R，读出电压表相应示数U，测出多组数据，利用测的数据做出如右下图像。则电池的电动势为           ，内电阻为        。电动势的测量值与真实值相比         （填“偏大”、“偏小”或“相等”） 参考答案： 2V，0.2Ω，偏小。 只用电压表和变阻箱测电动势和内电阻的方法叫“伏欧法”，若用图象解题时，基本思路是：用学过的物理定律列出表达式，再结合数学知识整理出有关一次函数式y=kx+b的形式，再求出k和b即可． 由闭合电路欧姆定律得可整理为，由上式知若图象为线性关系，对照数学一次函数y=kx+b，则横轴应取，纵轴应取，由图象纵轴截距为0.5，即E=2V，斜率k==0.1，可得r=0.2Ω. 本题中R无穷大时，电压表的示数近似等于电源的电动势。由于电源内阻不为0，故电压表的示数小于电源电动势的真实值。 8. 如图所示，一列简谐横波在均匀介质中沿x轴负方向传播，波速为4m/s，则质点P此时刻的振动方向沿y轴　正　（填“正”或“负”）方向．经过△t=3s．质点Q通过的路程是　0.6　m． 参考答案： 【考点】： 横波的图象；波长、频率和波速的关系． 【专题】： 振动图像与波动图像专题． 【分析】： 由质点带动法判断质点P此刻的振动方向．由图象读出振幅和波长，可以求出波的周期，根据时间△t=3s与时间的关系，求解Q通过的路程． ： 解：简谐横波在均匀介质中沿x轴负方向传播，由质点带动法知质点P此时刻的振动方向沿y轴正方向． 由图象知振幅 A=5cm=0.05m，波长 λ=4m，则波的周期T==s=1s． 经过△t=3s，质点Q运动了3个周期，每个周期运动了4A的路程，所以共运动的路程是S=12A=12×0.05cm=0.6m． 故答案为：正，0.6． 9. 如图所示，实线为电场线，虚线为等势面。且AB＝BC，电场中A、B、C三点的场强分别为EA、EB、EC，AB、BC间的电势差分别为UAB、UBC，则EA、EB、EC大小关 系为               ；UAB、UBC大小关系为              (按从大到小的顺序排列)。 参考答案： ．EC >EB >EA     UAB BC 10. 如图所示， A、B两物体通过一根跨过定滑轮的轻绳相连放在水平面上。现物体A以v1的速度向右运动，当绳被拉成如图与水平夹角分别为、时，物体B的速度ｖ2=　　　　　　 参考答案： 11. 在质量为M的电动机飞轮上，固定着一个质量为m的重物，重物到轴的距离为R，如图所示，为了使电动机不从地面上跳起，电动机飞轮转动的最大角速度不能超过 __________ 。 参考答案：   12. 图为包含某逻辑电路的一个简单电路图，L为小灯泡。光照射电阻Rˊ时，其阻值将变得远小于R。该逻辑电路是         门电路（填“与”、“或”或“非”）。当电阻Rˊ受到光照时，小灯泡L 将        （填“发光”或“不发光”）。 参考答案： 答案：与，发光 解析：当电阻Rˊ受到光照时，非门输入低电压，输出高电压，故灯泡将发光。 13. 新发现的双子星系统“开普勒-47”有一对互相围绕运行的恒星，运行周期为T，其中一颗大恒星的质量为M，另一颗小恒星只有大恒星质量的三分之一。已知引力常量为G。大、小两颗恒星的转动半径之比为_____________，两颗恒星相距______________。 参考答案： 1:3，  三、 实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分 14. 某实验小组利用如下图甲所示的实验装置来探究当合外力一定时，物体运动的加速度与其质量之间的关系． 由图中刻度尺读出两个光电门中心之间的距离x，由下图乙中游标卡尺测得遮光条的宽度d＝________cm.该实验小组在做实验时，将滑块从上图甲所示位置由静止释放，由数字计时器可以读出遮光条通过光电门1的时间Δt1，遮光条通过光电门2的时间Δt2，则滑块的加速度的表达式a＝________   .(以上表达式均用字母表示) 参考答案： 0.52　  　 15. 用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种。重锤从高处由静止开始落下，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。 （1）下面列举出了该实验的几个操作步骤： A．按照图示的装置安装器件； B．将打点计时器接到电源的直流输出端上； C．用天平测量出重锤的质量； D．释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带； E．测量打出的纸带上某些点之间的距离； F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能。 指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤,并简述理由。 ____________________________________________________。 （2）利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值。如图所示，根据打出的纸带，选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距离起始点O的距离为s0，A、C两点间的距离为s1，C、E两点间的距离为s2，使用交流电的频率为f，则根据这些条件计算重锤下落的加速度a的表达式为：a＝___________________。 参考答案： （1）步骤B是错误的，应该接到电源的交流输出端；（3分） 步骤C不必要，因为根据测量原理，重锤的动能和势能中都包含了质量m，可以约去；（3分） 步骤D是错误的，应该先接通电源，待打点稳定后再释放纸带。（3分）    （2）设打点周期为T，则 四、计算题：本题共3小题，共计47分 16. 有一种“双聚焦分析器”质谱仪，工作原理如图所示。其中加速电场的电压为U，静电分析器中有会聚电场，即与圆心O1等距的各点电场强度大小相同，方向沿径向指向圆心O1。磁分析器中以O2为圆心、圆心角为90o的扇形区域内，分布着方向垂直于纸面的匀强磁场，其左边界与静电分析器的右边界平行。由离子源发出一个质量为m、电荷量为q的正离子(初速度为零，重力不计)，经加速电场加速后，从M点沿垂直于该点的场强方向进入静电分析器，在静电分析器中，离子沿半径为R的四分之一圆弧轨道做匀速圆周运动，并从N点射出静电分析器。而后离子由P点垂直于磁分析器的左边界且垂直于磁场方向射入磁分析器中，最后离子垂直于磁分析器下边界从Q点射出，并进入收集器。测量出Q点与圆心O2的距离为d。位于Q点正下方的收集器入口离Q点的距离为0.5d。  (题中的U、m、q、R、d都为已知量) (1)求静电分析器中离子运动轨迹处电场强度E的大小； (2)求磁分析器中磁场的磁感应强度B的大小和方向； (3)现将离子换成质量为4m，电荷量仍为q的另一种正离子，其它条件不变。磁分析器空间足够大，离子不会从圆弧边界射出，收集器的位置可以沿水平方向左右移动，要使此时射出磁分析器的离子仍能进入收集器，求收集器水平