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河北省衡水市深州于科乡中学2022-2023学年高三物理下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. 如图甲所示,匝数n1:n2=1:2的理想变压器原线圈与水平放置的间距l=1m的光滑金属导轨相连,导轨电阻不计,处于竖直向下、磁感应强度为B=1T的匀强磁场中,副线圈接有电阻值R=2Ω的电阻,与导轨接触良好的电阻r=1Ω,质量m=0.02kg的导体棒在外力F的作用下运动,其速度随时间如图乙所示(正弦图线)规律变化,则( )
A.电压表的示数为3V
B.电路中的电流方向每秒钟改变5次
C.电阻R实际消耗的功率为2W
D.在0﹣0.05s的时间内克服安培力做功0.48J
参考答案:
C
【考点】导体切割磁感线时的感应电动势;变压器的构造和原理.
【分析】导体棒的速度按正弦规律变化,故产生正弦式交变电流,由E=BLv可推导出感应电动势瞬时值的表达式,进一步求出感应电动势的最大值和有效值,根据闭合电路欧姆定律、欧姆定律、理想变压器的电压、电流关系可求出原副线圈中感应电流的有效值.根据功率的计算公式、功能关系可求得电阻R消耗的实际功率和在0﹣0.05s的时间内克服安培力做的功
【解答】解:A、由图乙可知,速度v随时间变化的周期为0.2s, rad/s,瞬时速度v与t满足关系式:,
导体棒切割磁感线产生的感应电动势V,则感应电动势的有效值,
设原、副线圈两端电压分别为U1、U2,原、副线圈中的电流分别为I1、I2
由闭合电路欧姆定律可得:U1=E﹣I1r…①
由欧姆定律可得:U2=I2R…②
由理想变压器电压关系得:…③
由理想变压器电流关系得:…④
由①②③④解得:I1=2A、I2=1A
将I1=2A代入①式得U1=1V,故A错误
B、交变电流每个周期电流方向改变2次,因为T=0.2s,所以每秒钟有5个周期,故每秒钟电流的方向改变10次,故B错误
C、电阻R实际消耗的功率P=I22R,代入数据得P=2W,故C正确
D、根据功能关系可得:在0﹣0.05s内克服安培力所做功在数值上等于电路中产生的电热Q=EIIt=0.30J,故D错误
故选:C
2. A、B两块正对的金属板竖直放置,在金属板A的内侧表面系一绝缘细线,细线下端系一带电小球(可视为点电荷)。两块金属板接在如图所示的电路中,电路中的R1为光敏电阻(其阻值随所受光照强度的增大而减小),R2为滑动变阻器,R3为定值电阻。当R2的滑片P在中间时闭合电键S,此时电流表和电压表的示数分别为I和U,带电小球静止时绝缘细线与金属板A的夹角为θ。电源电动势E和内阻r一定,下列说法中正确的是( )
A.若将R2的滑动触头P向a端移动,则θ变小
B.若将R2的滑动触头P向b端移动,则I减小,U减小
C.保持滑动触头P不动,用较强的光照射R1,则小球重新达到稳定后θ变小
D.保持滑动触头P不动,用较强的光照射R1,则U变化量的绝对值与I变化量的绝对值的比值不变
参考答案:
CD
3. 如图所示,两个固定的相同细环相距一定的距离,同轴放置,O1、O2分别为两环的圆心,两环分别带有均匀分布的等量异种电荷。一带正电的粒子(不计重力)从很远处沿轴线飞来并穿过两环。则在带电粒子运动过程中下列说法不正确的是( )
A.在O1点和O2点粒子的加速度方向均向左
B.从右侧无穷远处到O1点过程中,粒子的动能一直在减小
C.从O1到O2过程中,粒子的电势能一直在减小
D.不考虑无穷远处的场强为零的情况,则在轴线上存在两个场强为零的点,且这两个点关于O1、O2连线中点对
参考答案:
B
4. (单选题)小狗拉着雪橇在水平雪地上做匀速圆周运动,O为圆心,设小狗对雪橇的牵引力F沿水平方向,下面各图中能正确表示雪橇受到的牵引力F及摩擦力Ff的图是( )
参考答案:
C
5. (多选题)如图甲所示,在距离地面高度为h=0.80m的平台上有一轻质弹簧,其左端固定于竖直挡板上,右端与质量m=0.50kg、可看作质点的物块相接触(不粘连),OA段粗糙且长度等于弹簧原长,其余位置均无阻力作用.物块开始静止于A点,与OA段的动摩擦因数μ=0.50.现对物块施加一个水平向左的外力F,大小随位移x变化关系如图乙所示.物块向左运动x=0.40m到达B点,到达B点时速度为零,随即撤去外力F,物块在弹簧弹力作用下向右运动,从M点离开平台,落到地面上N点,取g=10m/s2,则( )
A.弹簧被压缩过程中外力F做的功为6.0 J
B.弹簧被压缩过程中具有的最大弹性势能为6.0J
C.整个运动过程中克服摩擦力做功为4.0J
D.MN的水平距离为1.6 m
参考答案:
AD
【考点】功能关系;弹性势能.
【分析】F﹣x图象与坐标轴所围的面积表示力F做的功,由几何知识求外力F做的功.根据能量守恒定律求弹簧最大的弹性势能.由W=fx求克服摩擦力做功.由能量守恒定律求出物体离开M点时的速度,由平抛运动的规律求MN的水平距离.
【解答】解:A、根据F﹣x图象与坐标轴所围的面积表示力F做的功,则弹簧被压缩过程中外力F做的功为 WF=+18×0.2=6.0J.故A正确.
B、物块向左运动的过程中,克服摩擦力做功 Wf=μmgx=0.5×0.5×10×0.4J=1.0J
根据能量守恒可知,弹簧被压缩过程中具有的最大弹性势能为 Ep=WF﹣Wf=5.0J,故B错误.
C、整个运动过程中克服摩擦力做功为 Wf总=2μmgx=2.0J.故C错误.
D、设物块离开M点时的速度为v.对整个过程,由能量守恒得: =WF﹣Wf总,解得 v=4m/s
物块离开M点后做平抛运动,则有
h=
x=vt
解得 x=1.6m.故D正确.
故选:AD
二、 填空题:本题共8小题,每小题2分,共计16分
6. 在研究平抛物体运动实验中,用一张印有小方格的纸记录轨迹,小方格的边长L=1.25cm.若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示,则小球平抛的初速度的计算式为V0=______________(用L、g表示),其值是____________.(取g=9.8米/秒2)
参考答案:
2 0.70m/s
7. 如右图所示是利用闪光照相研究平抛运动的示意图。小球A由斜槽滚下,从桌边缘水平抛出,当它恰好离开桌[边缘时,小球B也同时下落,用闪光相机拍摄的照片中B球有四个像,相邻两像间实际下落距离已在图中标出,单位cm,如图所示。两球恰在位置4相碰。则两球经过 s时间相碰, A球离开桌面时的速度 m/s。(g取10m/s2)
参考答案:
0.3 s; 1.5
8. 如图所示,两条平行金属导轨ab、cd置于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,两导轨间的距离l=0.6m,导轨间连有电阻R。金属杆MN垂直置于导轨上,且与轨道接触良好,现使金属杆MN沿两条导轨向右匀速运动,产生的感应电动势为3V。由此可知,金属杆MN滑动的速度大小为 m/s;通过电阻R的电流方向为 (填“a R c”或“c R a”)。
参考答案:
9. 在如图所示的电场中,一电荷量q=﹣1.0×10﹣8C的点电荷在A点所受电场力大小F=2.0×10﹣4 N. 则A点的电场强度的大小E= N/C; 该点电荷所受电场力F的方向为 .(填“向左”“向右”)
参考答案:
2.0×104; 向左
【考点】电场线;电场强度.
【分析】根据电场强度的定义式E=,可以直接求解.
(2)在电场中某点电场强度的方向沿该点电场线的切线方向,正电荷受力方向和电场方向一致,负电荷受力方向和电场方向相反.
【解答】解:A点电场强度的大小为:
E=N/C==2.0×104N/C
根据负电荷受力方向和电场方向相反可得:点电荷在A点所受电场力的方向向左
故答案为:2.0×104; 向左
10. 当你在商店时打工时,要把货箱搬上离地12m高的楼上,现有30个货箱,总质量为150kg,如果要求你尽可能快地将它们搬上去。你身体可以提供的功率(单位为W)与你搬货箱的质量关系如图所示,则要求最快完成这一工作,你每次应该搬 个货箱,最短工作时间为 s(忽略下楼、搬起和放下货箱等时间)。
参考答案:
3、720
11. (6分)物体以 5m/s 的初速度沿光滑斜槽向上做直线运动,经 4s 滑回原处时速度的大小仍为5m/s,则物体的速度变化为 m/s,加速度为 m/s2.(规定初速度方向为正方向)。
参考答案:
-10; -2.5
12. 如图所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图,波的传播速度v=2m/s,则:
①从这一时刻起x=4m处质点的振动方程是y= cm;
②从这一时刻起x=5m处质点在4.5s内通过的路程s= cm。
参考答案:
①(2分);②45
13. 有一个电流表G,内阻Rg=10Ω,满偏电流Ig=3mA,要把它改装成量程0 —3V的电压表,要与之___________(选填“串联”或“并联”)一个______Ω的电阻?改装后电压表的内阻是___________Ω
参考答案:
三、 实验题:本题共2小题,每小题11分,共计22分
14. 为了测量某电池的电动势 E(约为3V)和内阻 r,可供选择的器材如下:
A.电流表G1(2mA 100Ω) B.电流表G2(1mA 内阻未知)
C.电阻箱R1(0~999.9Ω) D.电阻箱R2(0~9999Ω)
E.滑动变阻器R3(0~10Ω 1A) F.滑动变阻器R4(0~1000Ω 10mA)
G.定值电阻R0(800Ω 0.1A) H.待测电池
I.导线、电键若干
(1)采用如图甲所示的电路,测定电流表G2的内阻,得到电流表G1的示数I1、电流表G2的示数I2如下表所示:根据测量数据,请在图乙坐标中描点作出I1—I2图线.由图得到电流表G2的内阻等于 Ω.
(2)在现有器材的条件下,测量该电池电动势和内阻,采用如图丙所示的电路,图中滑动变阻器①应该选用给定的器材中 ,电阻箱②选 (均填写器材代号).
(3)根据图丙所示电路,请在丁图中用笔画线代替导线,完成实物电路的连接
参考答案:
15. 如下图甲所示,用包有白纸的质量为1.00kg的圆柱棒替代纸带和重物,蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之匀速转动,使之替代打点计时器,当烧断悬挂圆柱棒的线后,圆柱棒竖直自由下落,毛笔就在圆柱棒面的纸上画出记号,如图乙所示,设毛笔接触棒时不影响棒的运动,测得记号之间的距离依次为26.0mm、50.0mm、74.0mm、98.0mm、122.0mm、146.0mm,已知电动机铭牌上标有“1200r/min”字样,由此验证机械能守恒定律,根据以上内容,可得:(1)毛笔画相邻两条线的时间间隔_____________s;
(2)根据乙图所给的数据,记号3、6之间,棒的动能的增量为_______J,重力势能的减少量为______J。(g取9.8,结果保留三位有效数字)
参考答案:
(1)0.05 (2)2.82 2.88
四、计算题:本题共3小题,共计47分
16. (14分)如图所示,A、B两球的质量均为m,其间有压缩的轻、短弹簧,弹簧处于锁定状态,两球的大小忽略,整体视为质点,该装置从半径为R的竖直光滑圆轨道左侧与圆心等高处由静止下滑,滑至最低点解除
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