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2022-2023学年黑龙江省大庆实验中学高三上学期期中 物理（解析版）
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这是一份2022-2023学年黑龙江省大庆实验中学高三上学期期中 物理（解析版），共35页。试卷主要包含了满分110分，考试时间90分钟，8天，若有4个氡原子核，经过7等内容，欢迎下载使用。
大庆实验中学实验一部2020级高（三）上学期11月份期中物理学科试题
2022.11.03——2022.11.04
说明：1.请将答案填涂在答题卡的指定区域内。
2.满分110分，考试时间90分钟。
一、选择题（本题功13小题，每题4分，共52分。在每题给出的选项中，第1~8题只有一个选项符合题目要求，第9~13题有多项符合题目要求。全部选对得4分，选对但没选全得2分，有错误选项的不给分）
1. 下列说法中正确的是（ ）
A. 天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转
B. 康普顿效应表明光具有粒子性，即光子不仅具有能量还具有动量
C. 按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能增加，原子总能量减少
D. 氡的半衰期为3.8天，若有4个氡原子核，经过7.6天就只剩下1个
2. 一可视为质点的小球在水平面上由静止开始做匀加速直线运动，经过时间t，通过与出发点相距x1的A点，再经过时间t，到达与出发点相距x2的B点，则小球通过A点的瞬时速度不能表示为（ ）
A. B. C. D.
3. 如图，水平横杆上套有圆环A，圆环A通过轻绳与重物B相连，轻绳绕过固定在横杆下光滑的定滑轮，轻绳通过光滑动滑轮挂着物体C，并在某一位置达到平衡，现将圆环A缓慢向右移动一段距离，系统仍保持静止，则下列说法正确的是（ ）
A. A环所受摩擦力大小不变 B. 横杆对环的支持力变大
C. AC段绳与横杆的夹角变小 D. 物体C的高度不变
4. 2021年1月，“天通一号”03星发射成功。发射过程简化如图所示：火箭先把卫星送上轨道1（椭圆轨道，P、Q是远地点和近地点）后火箭脱离；卫星再变轨，到轨道2（圆轨道）；卫星最后变轨到轨道3（同步圆轨道）。轨道1、2相切与P点，轨道2、3相交于M、N两点。忽略卫星质量变化。（ ）
A. 卫星在三个轨道上机械能E3>E2>E1
B. 卫星在三个轨道上的周期T3>T2>T1
C. 卫星在轨道1上的Q点线速度大于轨道3的线速度
D. 卫星由轨道1变轨至轨道2，必须在P点朝速度同方向喷气
5. 一定质量的理想气体，从初状态A经状态B、C、D再回到状态A，其体积V与温度T的关系如图所示。图中TA、VA和TD为已知量，则下列说法正确的是（ ）
A. 从A到B的过程中，气体向外放热
B. 从B到C的过程中，气体吸热
C. 从D到A的过程中，单位时间撞击到单位面积器壁上的分子数增多
D. 气体在状态D时的体积
6. 一质量为m的小球置于半径为R的光滑竖直轨道最低点A处，B为轨道最高点，C、D为圆的水平直径两端点。轻质弹簧的一端固定在圆心O点，另一端与小球拴接，已知弹簧的劲度系数，原长为L=2R，弹簧始终处于弹性限度内，若给小球一水平初速度υ0，已知重力加速度为g，则（ ）
A. 小球到达最高点时的速度不可以为零
B. 若，则小球会在B、D间脱离圆轨道
C. 若小球能做完整的圆周运动，υ0至少为
D. 只要小球能做完整的圆周运动，则小球与轨道间最大压力与最小压力之差恒为6mg
7. 如图，风力推动风力发电机的三个叶片转动，叶片带动转子（磁极）转动，在定子（线圈）中产生电流，实现风向电能的转化。已知叶片长为r，风速为v，空气密度为ρ，流到叶片旋转形成的圆面的空气中约有速度减速为0，有原速度穿过，如果不考虑其他能量损耗，下列说法正确的是（ ）
A. 空气对风力发电机一个叶片的平均作用力约为
B. 空气对风力发电机一个叶片的平均作用力约为
C. 一台风力发电机的发电功率约为
D. 一台风力发电机的发电功率约为
8. 某学习小组通过质量为m的电动玩具小车在水平面上的运动来研究功率问题。小车刚达到额定功率开始计时，且此后小车功率不变，小车的v—t图像如图甲所示，t0时刻小车的速度达到最大速度的，小车速度由v0增加到最大值过程小车的牵引力与速度的关系图像如图乙所示，且F-v图线是双曲线的一部分，运动过程中小车所受阻力恒定，下列说法正确的是（ ）
A. 小车的额定功率为
B. 小车所受阻力为
C. 小车速度达到最大速度的一半时，加速度大小为
D. 0-t0时间内，小车运动的位移大小为
9. 如图所示，图甲、图乙分别是等量负点电荷和等量异种点电荷组成的两个独立的带电系统，O为电荷连线和中垂线的交点，M、N是连线上关于O点对称的两点，、q是中垂线关于O点对称的两点，则下列说法中不正确的是（ ）
A. 图甲中的M点和N点场强相同，图乙中的M点和N点场强也相同
B. 图甲中的M点场强大于P点场强，图乙中的M点场强小于P点场强
C. 若一质子仅受电场力作用，可以在图甲中做匀速圆周运动经过和q
D. 若一质子仅受电场力作用，可以在图乙中做匀速圆周运动经过p和q
10. 如图所示是沿x轴传播的一列简谐横波，实线是在t=0时刻的波形图，虚线是在t=0.2s时刻的波形图。已知该波的波速是0.8m/s，则下列说法正确的是（ ）
A. 这列波沿x轴负方向传播
B. t=0时，x=4cm处的质点速度沿y轴正方向
C. 0-0.2s内，x=4cm处的质点振动方向改变了3次
D. t=0.2s时，x=4cm处的质点加速度方向沿y轴负方向
11. 大小相同的三个小球（可视为质点）a、b、c静止在光滑水平面上，依次相距l等距离排列成一条直线，在c右侧距c为l处有一竖直墙，墙面垂直小球连线，如图所示。小球a的质量为2m，b、c的质量均为m。某时刻给a一沿连线向右的初动量p，忽略空气阻力、碰撞中的动能损失和碰撞时间。下列判断正确的是（ ）
A. c第一次被碰后瞬间的动能为
B. c第一次被碰后瞬间的动能为
C. a与b第二次碰撞处距竖直墙的距离为
D. a与b第二次碰撞处距竖直墙的距离为
12. 如图所示，可视为质点的两个小球A、B穿在固定且足够长的粗糙水平细杆上，A、B与细杆的动摩擦因数μA=μB=。不可伸长的轻绳跨过光滑轻质滑轮与A、B连接，用外力F拉动滑轮，使A、B沿杆一起匀速移动，轻绳两端分别与杆的夹角=，β=，则mA：mB等于（ ）
A. 2： B. 1： C. ：1 D. ：5
13. 在某高空杂技类节目现场的下方放置一弹簧垫．此弹簧垫可视为质量为m的木板与两相同直立轻弹簧的上端连接，弹簧下端固定在水平地面上，静止时弹簧的压缩量为h，如图所示．某同学为了测试弹簧垫的性能，将一质量为0.5m的小物体从距木板上方6h的O点由静止释放，物体打在木板上并立刻与木板一起向下运动，但不粘连，到达最低点后又向上运动，它们恰能回到A点，此时弹簧恰好无形变．整个过程忽略空气阻力，则下列说法正确的是
A. 整个过程中，物体和两弹簧组成的系统机械能守恒
B. 物体与木板一起向下运动过程中的速度先增大后减小
C. 物体打在木板上之前，两弹簧的弹性势能总和为0.5mgh
D. 若另一质量为m的物体仍从O点由静止释放，此物体第一次离开木板时的速度大小为
二、实验题（本题共14分）
14. 在做“研究匀变速直线运动”实验时，某同学得到一条用打点计时器打出的纸带，如图所示。各个计数点已经在纸带上标出，图中每相邻两个计数点间还有4个点没有标出。打点计时器接在频率的交流电源上。
（1）该实验是否需要平衡摩擦力，是否需要满足钩码的质量远远小于木块的质量______。
A.需要，需要
B.不需要，需要
C.需要，不需要
D.不需要，不需要
（2）物体加速度________________。（用给定字母表示）
（3）如果交变电流频率，但当时做实验的同学并不知道，那么测得的加速度值与真实值相比______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
15. 某物理兴趣小组设计了如图甲所示的实验装置。在足够大的水平平台上的A点设置一个光电门。其右侧可看作光滑，左侧为粗糙水平面。当地重力加速度大小为g。采用的实验步骤如下：
A.在小滑块a上固定一个宽度为d的窄挡光片
B.用天平分别测出小滑块a（含挡光片）和小球b的质量、；
C.在a和b间用细线连接，中间夹一被压缩了的请短弹簧，静止放置在平台上；
D.细线烧断后，a、b瞬间被弹开，向相反方向运动；
E.记录滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间t；
F.小球b从平台边缘飞出后，落在水平地面的B点，用刻度尺测出平台距水平地面的高度h及平台边缘铅垂线与B点之间的水平距离s；
G.改变弹簧压缩量，进行多次测量
（1）用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，则挡光片的宽度为_______mm。
（2）针对该时间装置和实验结果，同学们做了充分的讨论。讨论结果如下：
①该实验要验证“动量守恒定律”，则只需验证_______________________（用上述实验所涉及物理量的字母表示）；
②若该实验的目的是求弹簧的最大弹性势能，则弹簧的弹性势能为__________（用上述实验所涉及物理量的字母表示）；
③改变弹簧压缩量，用刻度尺测量出小滑块每次停止位置到光电门的距离xa，该实验小组得到与的关系图像如图所示，图线的斜率为k，则平台上A点左侧与滑块a之间的动摩擦因数大小为________（用上述实验数据字母表示）。
三、计算题（大题共44分，写出必要的文字说明和重要的演算步骤，只写结果不得分）
16. 如图所示，距小滑轮O正下方l处的B点用绝缘底座固定一带电荷量为+q的小球1，绝缘轻质弹性绳一端悬挂在定滑轮O正上方处的D点，另一端与质量为m的带电小球2连接，发现小球2恰好在A位置平衡，已知OA长为l，与竖直方向的夹角为60°。由于弹性绳的绝缘效果不是很好，小球2缓慢漏电，一段时间后，当滑轮下方的弹性绳与竖直方向夹角为30°时，小球2恰好在AB连线上的C位置处平衡。已知静电力常量为k，重力加速度为g，弹性绳弹力满足胡克定律，求：
（1）小球2在C位置时所带电荷量；
（2）弹性绳原长。
17. 如图所示，平静湖面岸边的垂钓者，眼睛恰好位于岸边P点正上方0.9m的高度处，水面与P点等高，浮标Q离P点1.2m远，鱼饵灯M在浮标正前方1.8m处的水下，垂钓者发现鱼饵灯刚好被浮标挡住，已知水的折射率，求：
①鱼饵灯离水面的深度；
②若鱼饵灯缓慢竖直上浮，当它离水面多深时，鱼饵灯发出的光恰好无法从水面PQ间射出。
18. 如图所示，光滑水平面上放置一质量M=2kg、由两种不同材料连接成一体的薄板A，其右段长度l1=0.2m且表面光滑，左段表面粗糙。在A最右端分放有可视为质点的物块B，其质量m=1kg。B与A左段间动摩擦因数为μ=0.4.在薄板右侧足够远处固定一个半径为R=0.08m的光滑半圆轨道。开始时AB均静止，现对A施加水平向右的恒力F，待B脱离A后将A取走，B向右刚好运动到圆轨道的最高点，已知从A开始运动到B脱离A总共经历0.7s的时间，重力加速度g=10m/s2，求：
（1）B脱离A时的速度；
（2）恒力F的大小；
（3）l2的长度。
19. 如图所示，在光滑水平面上，质量为m=4kg的物块左侧压缩一个劲度系数为k=32N/m的轻质弹簧，弹簧与物块未拴接．物块与左侧竖直墙壁用细线拴接，使物块静止在O点，在水平面A点与一顺时针匀速转动且倾角θ=37°的传送带平滑连接，已知xOA=0.25m，传送带顶端为B点，LAB=2m，物块与传送带间动摩擦因数μ=0.5．现剪断细线同时给物块施加一个初始时刻为零的变力F，使物块从O点到B点做加速度大小恒定的加速运动．物块运动到A点时弹簧恰好恢复原长，运动到B点时撤去力F，物块沿平行AB方向抛出，C为运动的最高点．传送带转轮半径远小于LAB，不计空气阻力，已知重力加速度g=10m/s2．
(1)求物块从B点运动到C点，竖直位移与水平位移的比值；
(2)若传送带速度大小为5m/s，求物块与传送带间由于摩擦产生的热量；
(3)若传送带匀速顺时针转动速度大小为v，且v的取值范围为2m/sv3m/s，物块由O点到B点的过程中力F做的功与传送带速度大小v的函数关系．
大庆实验中学实验一部2020级高（三）上学期11月份期中考试
物理学科试题
2022.11.03——2022.11.04
说明：1.请将答案填涂在答题卡的指定区域内。
2.满分110分，考试时间90分钟。
一、选择题（本题功13小题，每题4分，共52分。在每题给出的选项中，第1~8题只有一个选项符合题目要求，第9~13题有多项符合题目要求。全部选对得4分，选对但没选全得2分，有错误选项的不给分）
1. 下列说法中正确的是（ ）
A. 天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转
B. 康普顿效应表明光具有粒子性，即光子不仅具有能量还具有动量
C. 按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能增加，原子总能量减少
D. 氡的半衰期为3.8天，若有4个氡原子核，经过7.6天就只剩下1个
【答案】B
【解析】
【详解】A．天然放射现象中产生的射线不能在电场或磁场中发生偏转，A错误；
B．康普顿效应表明光具有粒子性，即光子不仅具有能量还具有动量，B正确；
C．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减少，原子总能量增加，C错误；
D．半衰期是对大量原子核在衰变时的统计规律，只适用于大量原子核的衰变,对少数原子核不适用，D错误；
故选B。
2. 一可视为质点的小球在水平面上由静止开始做匀加速直线运动，经过时间t，通过与出发点相距x1的A点，再经过时间t，到达与出发点相距x2的B点，则小球通过A点的瞬时速度不能表示为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】AB．因为初速度为零的匀加速直线运动，在t内和2t内的位移之比为1:4，则x2=4x1，则A点的速度为
故AB不符合题意；
CD．根据匀变速直线运动满足
x2−x1−x1＝at2
加速度为
则A点的速度
故D不符合题意，C符合题意。
故选C。
3. 如图，水平横杆上套有圆环A，圆环A通过轻绳与重物B相连，轻绳绕过固定在横杆下光滑的定滑轮，轻绳通过光滑动滑轮挂着物体C，并在某一位置达到平衡，现将圆环A缓慢向右移动一段距离，系统仍保持静止，则下列说法正确的是（ ）
A. A环所受摩擦力大小不变 B. 横杆对环的支持力变大
C. AC段绳与横杆的夹角变小 D. 物体C的高度不变
【答案】A
【解析】
【详解】圆环A缓慢向右移动一段距离，重物C受重力和两侧绳子的拉力，始终平衡，拉力和重力大小都不变，根据平衡条件，动滑轮两侧绳子夹角保持不变，滑轮的运动情况如图所示
所以重物C必定下降，重物B上升，栓接A的轻绳与水平方向夹角不变，杆对环的支持力也一定不变，A环所受摩擦力大小不变，故A正确，BCD错误。
故选A。
4. 2021年1月，“天通一号”03星发射成功。发射过程简化如图所示：火箭先把卫星送上轨道1（椭圆轨道，P、Q是远地点和近地点）后火箭脱离；卫星再变轨，到轨道2（圆轨道）；卫星最后变轨到轨道3（同步圆轨道）。轨道1、2相切与P点，轨道2、3相交于M、N两点。忽略卫星质量变化。（ ）
A. 卫星在三个轨道上机械能E3>E2>E1
B. 卫星在三个轨道上周期T3>T2>T1
C. 卫星在轨道1上的Q点线速度大于轨道3的线速度
D. 卫星由轨道1变轨至轨道2，必须在P点朝速度同方向喷气
【答案】C
【解析】
【详解】A．由轨道1变至轨道2，离心运动，卫星在P点向后喷气，机械能增大，而在轨道2、3上，高度相同，根据
可知，速度大小相同，动能相同，则机械能相同，故
故A错误；
B．根据开普勒第三定律
可知，卫星在三个轨道上周期
故B错误；
C．若经过Q点做圆轨道，则在轨道1上Q点的线速度大于对应圆轨道的线速度，根据
可知Q点对应圆轨道的线速度大于圆轨道2的线速度，圆轨道2的线速度等于圆轨道3的线速度，故轨道1在Q点的线速度大于轨道3的线速度，故C正确。
D．由轨道1变至轨道2，离心运动，卫星在P点向运动的反方向喷气，故D错误；
故选C。
5. 一定质量的理想气体，从初状态A经状态B、C、D再回到状态A，其体积V与温度T的关系如图所示。图中TA、VA和TD为已知量，则下列说法正确的是（ ）
A. 从A到B的过程中，气体向外放热
B. 从B到C的过程中，气体吸热
C. 从D到A的过程中，单位时间撞击到单位面积器壁上的分子数增多
D. 气体在状态D时的体积
【答案】D
【解析】
【详解】A．从A到B的过程中体积不变做功为零，温度升高，气体内能增大，由公式
可知，气体从外界吸热，A错误；
B．从B到C的过程中，温度不变，气体内能不变，体积减小外界对气体做正功，由公式
可知，气体向外放热，B错误；
C．从D到A的过程中，压强不变气体温度升高体积增大，单位时间撞击到单位面积器壁上的分子数减少，C错误；
D．从D到A的过程中压强不变，由公式
解得
D正确；
故选D。
6. 一质量为m的小球置于半径为R的光滑竖直轨道最低点A处，B为轨道最高点，C、D为圆的水平直径两端点。轻质弹簧的一端固定在圆心O点，另一端与小球拴接，已知弹簧的劲度系数，原长为L=2R，弹簧始终处于弹性限度内，若给小球一水平初速度υ0，已知重力加速度为g，则（ ）
A. 小球到达最高点时的速度不可以为零
B. 若，则小球会在B、D间脱离圆轨道
C. 若小球能做完整的圆周运动，υ0至少为
D. 只要小球能做完整的圆周运动，则小球与轨道间最大压力与最小压力之差恒为6mg
【答案】D
【解析】
【详解】A．小球到达最高点时的速度可以为零，此时重力和弹簧对小球的弹力恰好平衡。
C．小球在运动过程中只有重力做功，弹簧弹力和轨道的支持力不做功，机械能守恒，当运动到最高点速度为零，在最低点的速度最小，有
解得
所以只要
小球就能做完整的圆周运动。C错误；
B．当运动到C点速度为零时，最低点速度为，由机械能守恒定律得
得
所以当时，小球会在C、B间脱离圆轨道。B错误；
D．在最低点时，设小球受到的支持力为N，有
解得
运动到最高点时受到轨道的支持力最小，设为N′，设此时的速度为v，由机械能守恒有
此时合外力提供向心力，有
联立解得
解得压力差为
D正确。
故选D。
7. 如图，风力推动风力发电机的三个叶片转动，叶片带动转子（磁极）转动，在定子（线圈）中产生电流，实现风向电能的转化。已知叶片长为r，风速为v，空气密度为ρ，流到叶片旋转形成的圆面的空气中约有速度减速为0，有原速度穿过，如果不考虑其他能量损耗，下列说法正确的是（ ）
A. 空气对风力发电机一个叶片的平均作用力约为
B. 空气对风力发电机一个叶片的平均作用力约为
C. 一台风力发电机的发电功率约为
D. 一台风力发电机的发电功率约为
【答案】A
【解析】
【详解】CD．发电机叶片形成面积为
经过时间t，这段时间内形成风柱的长度为
风柱的体积为
空气中约有速度减速为0，有穿过，则与叶片发生相互作用风柱的质量为
由动能定理，风力在这一段位移过程中做的功为
一台风力发电机获得的风能的功率为
则CD错误；
AB．对与叶片发生相互作用的空气柱为研究对象，规定空气流动的方向为正方向，由动量定理得
代入数据得
根据牛顿第三定律得，空气对一台风力发电机的平均作用力为
一台风力发电机有三个叶片，所以空气对风力发电机的一个叶片的作用力约为
选项A正确，B错误；
故选A。
8. 某学习小组通过质量为m的电动玩具小车在水平面上的运动来研究功率问题。小车刚达到额定功率开始计时，且此后小车功率不变，小车的v—t图像如图甲所示，t0时刻小车的速度达到最大速度的，小车速度由v0增加到最大值过程小车的牵引力与速度的关系图像如图乙所示，且F-v图线是双曲线的一部分，运动过程中小车所受阻力恒定，下列说法正确的是（ ）
A. 小车的额定功率为
B. 小车所受阻力为
C. 小车速度达到最大速度的一半时，加速度大小为
D. 0-t0时间内，小车运动的位移大小为
【答案】D
【解析】
【详解】A．计时开始后小车一直以额定功率运动
分析图象可知，在时
则小车的额定功率
故A错误；
B．当小车以最大速度匀速运动时
且阻力为
选项B错误；
C．由于
代入
解得
速度为时，小车的牵引力
由牛顿第二定律知此时小车的加速度大小
故C错误；
D．设小车在时间内的位移大小为，根据动能定理有
将、代入
解得
故D正确。
故选D。
9. 如图所示，图甲、图乙分别是等量负点电荷和等量异种点电荷组成的两个独立的带电系统，O为电荷连线和中垂线的交点，M、N是连线上关于O点对称的两点，、q是中垂线关于O点对称的两点，则下列说法中不正确的是（ ）
A. 图甲中的M点和N点场强相同，图乙中的M点和N点场强也相同
B. 图甲中的M点场强大于P点场强，图乙中的M点场强小于P点场强
C. 若一质子仅受电场力作用，可以在图甲中做匀速圆周运动经过和q
D. 若一质子仅受电场力作用，可以在图乙中做匀速圆周运动经过p和q
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．等量负电荷的电场线如图所示
等量异种电荷的电场线如图所示
可知图甲中的M点和N点场强大小相等，方向不同，图乙中的M点和N点场强相同，故A错误；
B．甲图中两等量同种点电荷连线上的中点位置O电场强度最小，中垂线上位置O向上下两侧电场强度分布先增大后减小，故无法确定M与P的场强大小关系；乙图中两等量异种点电荷连线上的中点位置O电场强度最小，中垂线上位置O，电场强度最大，故图乙中的M点场强大于P点场强，故B错误；
C．以为圆心，为半径上的电场强度大小相等，方向均指向，若一质子仅受电场力作用，所受的电场力大小相等，方向指向，给该质子适当的速度，可以使其在垂直于纸面内以O点为圆心，以Op为半径做匀速圆周运动，C正确；
D．根据质子的受力情况和匀速圆周运动中合外力的特点可知，在题图乙中质子不可能做匀速圆周运动经过p和q，故D错误。
本题选不正确项，故选ABD。
10. 如图所示是沿x轴传播的一列简谐横波，实线是在t=0时刻的波形图，虚线是在t=0.2s时刻的波形图。已知该波的波速是0.8m/s，则下列说法正确的是（ ）
A. 这列波沿x轴负方向传播
B. t=0时，x=4cm处的质点速度沿y轴正方向
C. 0-0.2s内，x=4cm处的质点振动方向改变了3次
D. t=0.2s时，x=4cm处的质点加速度方向沿y轴负方向
【答案】AC
【解析】
【详解】A．从题图中可以看出波长是12cm，已知波速为
则周期为
因为
根据波形平移法可知，该波沿x轴负方向传播，A正确；
B．由于该波沿x轴负方向传播，t=0时刻，x=4cm处的质点的速度沿y轴负方向，B错误；
C．0~0.2s内，x=4cm处的质点振动了 ，振动方向改变了3次，C正确；
D．t=0.2s时，x=4cm处的质点位移沿y轴负方向，故加速度方向沿y轴正方向，D错误。
故选AC。
11. 大小相同的三个小球（可视为质点）a、b、c静止在光滑水平面上，依次相距l等距离排列成一条直线，在c右侧距c为l处有一竖直墙，墙面垂直小球连线，如图所示。小球a的质量为2m，b、c的质量均为m。某时刻给a一沿连线向右的初动量p，忽略空气阻力、碰撞中的动能损失和碰撞时间。下列判断正确的是（ ）
A. c第一次被碰后瞬间的动能为
B. c第一次被碰后瞬间的动能为
C. a与b第二次碰撞处距竖直墙的距离为
D. a与b第二次碰撞处距竖直墙的距离为
【答案】AC
【解析】
【详解】a球与b球发生弹性碰撞，设a球碰前的初速度为v0，碰后a、b的速度为、，取向右为正，由动量守恒定律和能量守恒定律有
其中，解得
，
b球以速度v2与静止的c球发生弹性碰撞，设碰后的速度为、，根据等质量的两个球发生动静弹性碰撞，会出现速度交换，故有
，
AB．c第一次被碰后瞬间的动能为
故A正确，B错误；
CD．设a与b第二次碰撞的位置距离c停的位置为，两次碰撞的时间间隔为t，b球以v2向右运动l与c碰撞，c以一样的速度v4运动2l的距离返回与b弹碰，b再次获得v4向左运动直到与a第二次碰撞，有
对a球在相同的时间内有
联立可得，故a与b第二次碰撞处距竖直墙的距离为
故C正确，D错误。
故选AC。
12. 如图所示，可视为质点的两个小球A、B穿在固定且足够长的粗糙水平细杆上，A、B与细杆的动摩擦因数μA=μB=。不可伸长的轻绳跨过光滑轻质滑轮与A、B连接，用外力F拉动滑轮，使A、B沿杆一起匀速移动，轻绳两端分别与杆的夹角=，β=，则mA：mB等于（ ）
A. 2： B. 1： C. ：1 D. ：5
【答案】CD
【解析】
【详解】由于为同一绳子，则绳子中张力大小相等，且连接B绳中张力沿竖直方向的分力较大，当此分力小于B球的重力时受力分析如图1所示，对A由平衡条件可得
且，同理对B由平衡条件得
且,联立解得
连接B绳中张力沿竖直方向的分力大于B球的重力有，受力如图2所示，对A由平衡条件可得
且，同理对B由平衡条件得
且,联立解得
故CD正确，AB错误。
故选CD。
13. 在某高空杂技类节目现场的下方放置一弹簧垫．此弹簧垫可视为质量为m的木板与两相同直立轻弹簧的上端连接，弹簧下端固定在水平地面上，静止时弹簧的压缩量为h，如图所示．某同学为了测试弹簧垫的性能，将一质量为0.5m的小物体从距木板上方6h的O点由静止释放，物体打在木板上并立刻与木板一起向下运动，但不粘连，到达最低点后又向上运动，它们恰能回到A点，此时弹簧恰好无形变．整个过程忽略空气阻力，则下列说法正确的是
A. 整个过程中，物体和两弹簧组成的系统机械能守恒
B. 物体与木板一起向下运动过程中的速度先增大后减小
C. 物体打在木板上之前，两弹簧的弹性势能总和为0.5mgh
D. 若另一质量为m的物体仍从O点由静止释放，此物体第一次离开木板时的速度大小为
【答案】BCD
【解析】
【详解】A、物体碰木板一起运动的过程中，相当于发生完全非弹性碰撞机械能会发生损失，系统的机械能不守恒；而一起和弹簧作用的过程系统只受重力和弹力，系统机械能守恒，则A项错误．B、物体与木板一起运动开始时，重力大于弹力加速度向下，往下加速速度增大，后压缩的弹力逐渐增大超过重力，加速度向上，要向下减速到零，故向下运动的过程速度先增大后减小，B项正确．C、物体m下落过程由动能定理，得，碰撞过程，可得，此后一起向下运动再向上到A点，由系统的机械能守恒定律有，解得，故C正确；D、另一质量为m的物体从O点释放，机械能较大，故经历下落和碰撞再上升的过程，能经过A点速度不为零而再上升，此时弹簧是原长，故A点之后木板和弹簧分离，得；碰撞过程得，，解得：，则D项正确．故选BCD.
【点睛】此题涉及的物理过程有三个，用到的物理规律和公式有三个，它将动量守恒和机械能守恒完美地统一在一起，交替使用．
二、实验题（本题共14分）
14. 在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打出的纸带，如图所示。各个计数点已经在纸带上标出，图中每相邻两个计数点间还有4个点没有标出。打点计时器接在频率的交流电源上。
（1）该实验是否需要平衡摩擦力，是否需要满足钩码的质量远远小于木块的质量______。
A.需要，需要
B.不需要，需要
C.需要，不需要
D.不需要，不需要
（2）物体的加速度________________。（用给定字母表示）
（3）如果交变电流的频率，但当时做实验的同学并不知道，那么测得的加速度值与真实值相比______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【答案】 ①. D ②. ③. 偏小
【解析】
【详解】（1）[1]实验是研究匀变速直线运动的规律，即只需要测出木块运动的加速度和速度，而不需要测出合力的大小，故不需要平衡摩擦力，也不需要满足钩码的质量远远小于木块的质量。
故选D。
（2）[2]每相邻两个计数点间还有4个点没有标出，则
物体的加速度为
（3）[3]根据公式可知
由于
则测量频率偏小，所求的加速度偏小。
15. 某物理兴趣小组设计了如图甲所示的实验装置。在足够大的水平平台上的A点设置一个光电门。其右侧可看作光滑，左侧为粗糙水平面。当地重力加速度大小为g。采用的实验步骤如下：
A.在小滑块a上固定一个宽度为d的窄挡光片
B.用天平分别测出小滑块a（含挡光片）和小球b的质量、；
C.在a和b间用细线连接，中间夹一被压缩了的请短弹簧，静止放置在平台上；
D.细线烧断后，a、b瞬间被弹开，向相反方向运动；
E.记录滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间t；
F.小球b从平台边缘飞出后，落在水平地面的B点，用刻度尺测出平台距水平地面的高度h及平台边缘铅垂线与B点之间的水平距离s；
G.改变弹簧压缩量，进行多次测量。
（1）用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，则挡光片的宽度为_______mm。
（2）针对该时间装置和实验结果，同学们做了充分的讨论。讨论结果如下：
①该实验要验证“动量守恒定律”，则只需验证_______________________（用上述实验所涉及物理量的字母表示）；
②若该实验的目的是求弹簧的最大弹性势能，则弹簧的弹性势能为__________（用上述实验所涉及物理量的字母表示）；
③改变弹簧压缩量，用刻度尺测量出小滑块每次停止位置到光电门的距离xa，该实验小组得到与的关系图像如图所示，图线的斜率为k，则平台上A点左侧与滑块a之间的动摩擦因数大小为________（用上述实验数据字母表示）。
【答案】 ①. 2.550 ②. ③. ④.
【解析】
【详解】（1）[1]螺旋测微器的读数即挡光片的宽度
（2）①[2]应该验证
而a球通过光电门可求
而b球离开平台后做平抛运动，根据
整理可得
因此动量守恒定律的表达式为
②[3]弹性势能大小为
代入数据整理得
③[4]根据动能定理可得
而
联立整理得
由题可得
可得动摩擦因数
三、计算题（大题共44分，写出必要的文字说明和重要的演算步骤，只写结果不得分）
16. 如图所示，距小滑轮O正下方l处的B点用绝缘底座固定一带电荷量为+q的小球1，绝缘轻质弹性绳一端悬挂在定滑轮O正上方处的D点，另一端与质量为m的带电小球2连接，发现小球2恰好在A位置平衡，已知OA长为l，与竖直方向的夹角为60°。由于弹性绳的绝缘效果不是很好，小球2缓慢漏电，一段时间后，当滑轮下方的弹性绳与竖直方向夹角为30°时，小球2恰好在AB连线上的C位置处平衡。已知静电力常量为k，重力加速度为g，弹性绳弹力满足胡克定律，求：
（1）小球2在C位置时所带电荷量；
（2）弹性绳原长。
【答案】（1） ；（2）
【解析】
【详解】（1）小球在C点时，受力分析如图：
由几何关系可得
根据库仑定律得
解得
（2）小球2在A位置时，弹性绳的长度
小球2在C位置时，弹性绳的长度
小球2在A位置时，受到的重力、电场力和绳子的拉力，三个力之间的夹角互为120°，所以三个力的大小相等，即
设弹性绳的劲度系数为k，则
解得弹性绳原长
17. 如图所示，平静湖面岸边的垂钓者，眼睛恰好位于岸边P点正上方0.9m的高度处，水面与P点等高，浮标Q离P点1.2m远，鱼饵灯M在浮标正前方1.8m处的水下，垂钓者发现鱼饵灯刚好被浮标挡住，已知水的折射率，求：
①鱼饵灯离水面的深度；
②若鱼饵灯缓慢竖直上浮，当它离水面多深时，鱼饵灯发出的光恰好无法从水面PQ间射出。
【答案】①；②
【解析】
【详解】（1）设入射角、折射角分别为i、r，设鱼饵灯离水面的深度为h2，则有
sini
sinr
根据光的折射定律可知
n
联立并代入数据得
h2＝2.4 m
（2）当鱼饵灯离水面深度为h3时，水面PQ间恰好无光射出，此时鱼饵灯与浮标的连线和竖直方向夹角恰好为临界角C，则有
sinC
由
sinC
得
h3 m≈1.60 m
18. 如图所示，光滑水平面上放置一质量M=2kg、由两种不同材料连接成一体的薄板A，其右段长度l1=0.2m且表面光滑，左段表面粗糙。在A最右端分放有可视为质点的物块B，其质量m=1kg。B与A左段间动摩擦因数为μ=0.4.在薄板右侧足够远处固定一个半径为R=0.08m的光滑半圆轨道。开始时AB均静止，现对A施加水平向右的恒力F，待B脱离A后将A取走，B向右刚好运动到圆轨道的最高点，已知从A开始运动到B脱离A总共经历0.7s的时间，重力加速度g=10m/s2，求：
（1）B脱离A时的速度；
（2）恒力F的大小；
（3）l2的长度。
【答案】（1）2m/s；（2）20N；（3）1.5m
【解析】
【详解】（1）B脱离A后，B向右刚好运动到圆轨道的最高点，则由动能定理
在最高点时
解得B脱离A时的速度
v=2m/s
（2）（3）B在A上光滑部分滑动时的加速度
当B滑离A的光滑部分时
此时A的速度
B的速度仍为零；B在A上粗糙部分滑动时的加速度
A的加速度
当B滑离A的粗糙部分时
当B滑离A的粗糙部分时速度
其中
vB=v=2m/s
t1+t2=07s
联立解得
F=20N
l2=1.5m
19. 如图所示，在光滑水平面上，质量为m=4kg的物块左侧压缩一个劲度系数为k=32N/m的轻质弹簧，弹簧与物块未拴接．物块与左侧竖直墙壁用细线拴接，使物块静止在O点，在水平面A点与一顺时针匀速转动且倾角θ=37°的传送带平滑连接，已知xOA=0.25m，传送带顶端为B点，LAB=2m，物块与传送带间动摩擦因数μ=0.5．现剪断细线同时给物块施加一个初始时刻为零的变力F，使物块从O点到B点做加速度大小恒定的加速运动．物块运动到A点时弹簧恰好恢复原长，运动到B点时撤去力F，物块沿平行AB方向抛出，C为运动的最高点．传送带转轮半径远小于LAB，不计空气阻力，已知重力加速度g=10m/s2．
(1)求物块从B点运动到C点，竖直位移与水平位移的比值；
(2)若传送带速度大小为5m/s，求物块与传送带间由于摩擦产生的热量；
(3)若传送带匀速顺时针转动的速度大小为v，且v的取值范围为2m/sv3m/s，物块由O点到B点的过程中力F做的功与传送带速度大小v的函数关系．
【答案】（1）；（2）=48J；（3）
【解析】
【详解】（1）设物块从B运动到C的时间为t，BC的竖直距离
BC的水平距离为
解得
（2）在初始位置
，m/s2
得
=1m/s
得
=3m/s
物块从A到B运动时间为t,
得t=1s
物块与传送带间摩擦产生的热量
得：=48J
（3）物块在水平面上，
力F随位移x线性变化
J
若传送带速度2m/s
，
大庆实验中学实验一部2020级高（三）上学期11月份期中物理学科试题
2022.11.03——2022.11.04
说明：1.请将答案填涂在答题卡的指定区域内。
2.满分110分，考试时间90分钟。
一、选择题（本题功13小题，每题4分，共52分。在每题给出的选项中，第1~8题只有一个选项符合题目要求，第9~13题有多项符合题目要求。全部选对得4分，选对但没选全得2分，有错误选项的不给分）
1. 下列说法中正确的是（ ）
A. 天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转
B. 康普顿效应表明光具有粒子性，即光子不仅具有能量还具有动量
C. 按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能增加，原子总能量减少
D. 氡的半衰期为3.8天，若有4个氡原子核，经过7.6天就只剩下1个
2. 一可视为质点的小球在水平面上由静止开始做匀加速直线运动，经过时间t，通过与出发点相距x1的A点，再经过时间t，到达与出发点相距x2的B点，则小球通过A点的瞬时速度不能表示为（ ）
A. B. C. D.
3. 如图，水平横杆上套有圆环A，圆环A通过轻绳与重物B相连，轻绳绕过固定在横杆下光滑的定滑轮，轻绳通过光滑动滑轮挂着物体C，并在某一位置达到平衡，现将圆环A缓慢向右移动一段距离，系统仍保持静止，则下列说法正确的是（ ）
A. A环所受摩擦力大小不变 B. 横杆对环的支持力变大
C. AC段绳与横杆的夹角变小 D. 物体C的高度不变
4. 2021年1月，“天通一号”03星发射成功。发射过程简化如图所示：火箭先把卫星送上轨道1（椭圆轨道，P、Q是远地点和近地点）后火箭脱离；卫星再变轨，到轨道2（圆轨道）；卫星最后变轨到轨道3（同步圆轨道）。轨道1、2相切与P点，轨道2、3相交于M、N两点。忽略卫星质量变化。（ ）
A. 卫星在三个轨道上机械能E3>E2>E1
B. 卫星在三个轨道上的周期T3>T2>T1
C. 卫星在轨道1上的Q点线速度大于轨道3的线速度
D. 卫星由轨道1变轨至轨道2，必须在P点朝速度同方向喷气
5. 一定质量的理想气体，从初状态A经状态B、C、D再回到状态A，其体积V与温度T的关系如图所示。图中TA、VA和TD为已知量，则下列说法正确的是（ ）
A. 从A到B的过程中，气体向外放热
B. 从B到C的过程中，气体吸热
C. 从D到A的过程中，单位时间撞击到单位面积器壁上的分子数增多
D. 气体在状态D时的体积
6. 一质量为m的小球置于半径为R的光滑竖直轨道最低点A处，B为轨道最高点，C、D为圆的水平直径两端点。轻质弹簧的一端固定在圆心O点，另一端与小球拴接，已知弹簧的劲度系数，原长为L=2R，弹簧始终处于弹性限度内，若给小球一水平初速度υ0，已知重力加速度为g，则（ ）
A. 小球到达最高点时的速度不可以为零
B. 若，则小球会在B、D间脱离圆轨道
C. 若小球能做完整的圆周运动，υ0至少为
D. 只要小球能做完整的圆周运动，则小球与轨道间最大压力与最小压力之差恒为6mg
7. 如图，风力推动风力发电机的三个叶片转动，叶片带动转子（磁极）转动，在定子（线圈）中产生电流，实现风向电能的转化。已知叶片长为r，风速为v，空气密度为ρ，流到叶片旋转形成的圆面的空气中约有速度减速为0，有原速度穿过，如果不考虑其他能量损耗，下列说法正确的是（ ）
A. 空气对风力发电机一个叶片的平均作用力约为
B. 空气对风力发电机一个叶片的平均作用力约为
C. 一台风力发电机的发电功率约为
D. 一台风力发电机的发电功率约为
8. 某学习小组通过质量为m的电动玩具小车在水平面上的运动来研究功率问题。小车刚达到额定功率开始计时，且此后小车功率不变，小车的v—t图像如图甲所示，t0时刻小车的速度达到最大速度的，小车速度由v0增加到最大值过程小车的牵引力与速度的关系图像如图乙所示，且F-v图线是双曲线的一部分，运动过程中小车所受阻力恒定，下列说法正确的是（ ）
A. 小车的额定功率为
B. 小车所受阻力为
C. 小车速度达到最大速度的一半时，加速度大小为
D. 0-t0时间内，小车运动的位移大小为
9. 如图所示，图甲、图乙分别是等量负点电荷和等量异种点电荷组成的两个独立的带电系统，O为电荷连线和中垂线的交点，M、N是连线上关于O点对称的两点，、q是中垂线关于O点对称的两点，则下列说法中不正确的是（ ）
A. 图甲中的M点和N点场强相同，图乙中的M点和N点场强也相同
B. 图甲中的M点场强大于P点场强，图乙中的M点场强小于P点场强
C. 若一质子仅受电场力作用，可以在图甲中做匀速圆周运动经过和q
D. 若一质子仅受电场力作用，可以在图乙中做匀速圆周运动经过p和q
10. 如图所示是沿x轴传播的一列简谐横波，实线是在t=0时刻的波形图，虚线是在t=0.2s时刻的波形图。已知该波的波速是0.8m/s，则下列说法正确的是（ ）
A. 这列波沿x轴负方向传播
B. t=0时，x=4cm处的质点速度沿y轴正方向
C. 0-0.2s内，x=4cm处的质点振动方向改变了3次
D. t=0.2s时，x=4cm处的质点加速度方向沿y轴负方向
11. 大小相同的三个小球（可视为质点）a、b、c静止在光滑水平面上，依次相距l等距离排列成一条直线，在c右侧距c为l处有一竖直墙，墙面垂直小球连线，如图所示。小球a的质量为2m，b、c的质量均为m。某时刻给a一沿连线向右的初动量p，忽略空气阻力、碰撞中的动能损失和碰撞时间。下列判断正确的是（ ）
A. c第一次被碰后瞬间的动能为
B. c第一次被碰后瞬间的动能为
C. a与b第二次碰撞处距竖直墙的距离为
D. a与b第二次碰撞处距竖直墙的距离为
12. 如图所示，可视为质点的两个小球A、B穿在固定且足够长的粗糙水平细杆上，A、B与细杆的动摩擦因数μA=μB=。不可伸长的轻绳跨过光滑轻质滑轮与A、B连接，用外力F拉动滑轮，使A、B沿杆一起匀速移动，轻绳两端分别与杆的夹角=，β=，则mA：mB等于（ ）
A. 2： B. 1： C. ：1 D. ：5
13. 在某高空杂技类节目现场的下方放置一弹簧垫．此弹簧垫可视为质量为m的木板与两相同直立轻弹簧的上端连接，弹簧下端固定在水平地面上，静止时弹簧的压缩量为h，如图所示．某同学为了测试弹簧垫的性能，将一质量为0.5m的小物体从距木板上方6h的O点由静止释放，物体打在木板上并立刻与木板一起向下运动，但不粘连，到达最低点后又向上运动，它们恰能回到A点，此时弹簧恰好无形变．整个过程忽略空气阻力，则下列说法正确的是
A. 整个过程中，物体和两弹簧组成的系统机械能守恒
B. 物体与木板一起向下运动过程中的速度先增大后减小
C. 物体打在木板上之前，两弹簧的弹性势能总和为0.5mgh
D. 若另一质量为m的物体仍从O点由静止释放，此物体第一次离开木板时的速度大小为
二、实验题（本题共14分）
14. 在做“研究匀变速直线运动”实验时，某同学得到一条用打点计时器打出的纸带，如图所示。各个计数点已经在纸带上标出，图中每相邻两个计数点间还有4个点没有标出。打点计时器接在频率的交流电源上。
（1）该实验是否需要平衡摩擦力，是否需要满足钩码的质量远远小于木块的质量______。
A.需要，需要
B.不需要，需要
C.需要，不需要
D.不需要，不需要
（2）物体加速度________________。（用给定字母表示）
（3）如果交变电流频率，但当时做实验的同学并不知道，那么测得的加速度值与真实值相比______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
15. 某物理兴趣小组设计了如图甲所示的实验装置。在足够大的水平平台上的A点设置一个光电门。其右侧可看作光滑，左侧为粗糙水平面。当地重力加速度大小为g。采用的实验步骤如下：
A.在小滑块a上固定一个宽度为d的窄挡光片
B.用天平分别测出小滑块a（含挡光片）和小球b的质量、；
C.在a和b间用细线连接，中间夹一被压缩了的请短弹簧，静止放置在平台上；
D.细线烧断后，a、b瞬间被弹开，向相反方向运动；
E.记录滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间t；
F.小球b从平台边缘飞出后，落在水平地面的B点，用刻度尺测出平台距水平地面的高度h及平台边缘铅垂线与B点之间的水平距离s；
G.改变弹簧压缩量，进行多次测量
（1）用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，则挡光片的宽度为_______mm。
（2）针对该时间装置和实验结果，同学们做了充分的讨论。讨论结果如下：
①该实验要验证“动量守恒定律”，则只需验证_______________________（用上述实验所涉及物理量的字母表示）；
②若该实验的目的是求弹簧的最大弹性势能，则弹簧的弹性势能为__________（用上述实验所涉及物理量的字母表示）；
③改变弹簧压缩量，用刻度尺测量出小滑块每次停止位置到光电门的距离xa，该实验小组得到与的关系图像如图所示，图线的斜率为k，则平台上A点左侧与滑块a之间的动摩擦因数大小为________（用上述实验数据字母表示）。
三、计算题（大题共44分，写出必要的文字说明和重要的演算步骤，只写结果不得分）
16. 如图所示，距小滑轮O正下方l处的B点用绝缘底座固定一带电荷量为+q的小球1，绝缘轻质弹性绳一端悬挂在定滑轮O正上方处的D点，另一端与质量为m的带电小球2连接，发现小球2恰好在A位置平衡，已知OA长为l，与竖直方向的夹角为60°。由于弹性绳的绝缘效果不是很好，小球2缓慢漏电，一段时间后，当滑轮下方的弹性绳与竖直方向夹角为30°时，小球2恰好在AB连线上的C位置处平衡。已知静电力常量为k，重力加速度为g，弹性绳弹力满足胡克定律，求：
（1）小球2在C位置时所带电荷量；
（2）弹性绳原长。
17. 如图所示，平静湖面岸边的垂钓者，眼睛恰好位于岸边P点正上方0.9m的高度处，水面与P点等高，浮标Q离P点1.2m远，鱼饵灯M在浮标正前方1.8m处的水下，垂钓者发现鱼饵灯刚好被浮标挡住，已知水的折射率，求：
①鱼饵灯离水面的深度；
②若鱼饵灯缓慢竖直上浮，当它离水面多深时，鱼饵灯发出的光恰好无法从水面PQ间射出。
18. 如图所示，光滑水平面上放置一质量M=2kg、由两种不同材料连接成一体的薄板A，其右段长度l1=0.2m且表面光滑，左段表面粗糙。在A最右端分放有可视为质点的物块B，其质量m=1kg。B与A左段间动摩擦因数为μ=0.4.在薄板右侧足够远处固定一个半径为R=0.08m的光滑半圆轨道。开始时AB均静止，现对A施加水平向右的恒力F，待B脱离A后将A取走，B向右刚好运动到圆轨道的最高点，已知从A开始运动到B脱离A总共经历0.7s的时间，重力加速度g=10m/s2，求：
（1）B脱离A时的速度；
（2）恒力F的大小；
（3）l2的长度。
19. 如图所示，在光滑水平面上，质量为m=4kg的物块左侧压缩一个劲度系数为k=32N/m的轻质弹簧，弹簧与物块未拴接．物块与左侧竖直墙壁用细线拴接，使物块静止在O点，在水平面A点与一顺时针匀速转动且倾角θ=37°的传送带平滑连接，已知xOA=0.25m，传送带顶端为B点，LAB=2m，物块与传送带间动摩擦因数μ=0.5．现剪断细线同时给物块施加一个初始时刻为零的变力F，使物块从O点到B点做加速度大小恒定的加速运动．物块运动到A点时弹簧恰好恢复原长，运动到B点时撤去力F，物块沿平行AB方向抛出，C为运动的最高点．传送带转轮半径远小于LAB，不计空气阻力，已知重力加速度g=10m/s2．
(1)求物块从B点运动到C点，竖直位移与水平位移的比值；
(2)若传送带速度大小为5m/s，求物块与传送带间由于摩擦产生的热量；
(3)若传送带匀速顺时针转动速度大小为v，且v的取值范围为2m/sv3m/s，物块由O点到B点的过程中力F做的功与传送带速度大小v的函数关系．
大庆实验中学实验一部2020级高（三）上学期11月份期中考试
物理学科试题
2022.11.03——2022.11.04
说明：1.请将答案填涂在答题卡的指定区域内。
2.满分110分，考试时间90分钟。
一、选择题（本题功13小题，每题4分，共52分。在每题给出的选项中，第1~8题只有一个选项符合题目要求，第9~13题有多项符合题目要求。全部选对得4分，选对但没选全得2分，有错误选项的不给分）
1. 下列说法中正确的是（ ）
A. 天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转
B. 康普顿效应表明光具有粒子性，即光子不仅具有能量还具有动量
C. 按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能增加，原子总能量减少
D. 氡的半衰期为3.8天，若有4个氡原子核，经过7.6天就只剩下1个
【答案】B
【解析】
【详解】A．天然放射现象中产生的射线不能在电场或磁场中发生偏转，A错误；
B．康普顿效应表明光具有粒子性，即光子不仅具有能量还具有动量，B正确；
C．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减少，原子总能量增加，C错误；
D．半衰期是对大量原子核在衰变时的统计规律，只适用于大量原子核的衰变,对少数原子核不适用，D错误；
故选B。
2. 一可视为质点的小球在水平面上由静止开始做匀加速直线运动，经过时间t，通过与出发点相距x1的A点，再经过时间t，到达与出发点相距x2的B点，则小球通过A点的瞬时速度不能表示为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】AB．因为初速度为零的匀加速直线运动，在t内和2t内的位移之比为1:4，则x2=4x1，则A点的速度为
故AB不符合题意；
CD．根据匀变速直线运动满足
x2−x1−x1＝at2
加速度为
则A点的速度
故D不符合题意，C符合题意。
故选C。
3. 如图，水平横杆上套有圆环A，圆环A通过轻绳与重物B相连，轻绳绕过固定在横杆下光滑的定滑轮，轻绳通过光滑动滑轮挂着物体C，并在某一位置达到平衡，现将圆环A缓慢向右移动一段距离，系统仍保持静止，则下列说法正确的是（ ）
A. A环所受摩擦力大小不变 B. 横杆对环的支持力变大
C. AC段绳与横杆的夹角变小 D. 物体C的高度不变
【答案】A
【解析】
【详解】圆环A缓慢向右移动一段距离，重物C受重力和两侧绳子的拉力，始终平衡，拉力和重力大小都不变，根据平衡条件，动滑轮两侧绳子夹角保持不变，滑轮的运动情况如图所示
所以重物C必定下降，重物B上升，栓接A的轻绳与水平方向夹角不变，杆对环的支持力也一定不变，A环所受摩擦力大小不变，故A正确，BCD错误。
故选A。
4. 2021年1月，“天通一号”03星发射成功。发射过程简化如图所示：火箭先把卫星送上轨道1（椭圆轨道，P、Q是远地点和近地点）后火箭脱离；卫星再变轨，到轨道2（圆轨道）；卫星最后变轨到轨道3（同步圆轨道）。轨道1、2相切与P点，轨道2、3相交于M、N两点。忽略卫星质量变化。（ ）
A. 卫星在三个轨道上机械能E3>E2>E1
B. 卫星在三个轨道上周期T3>T2>T1
C. 卫星在轨道1上的Q点线速度大于轨道3的线速度
D. 卫星由轨道1变轨至轨道2，必须在P点朝速度同方向喷气
【答案】C
【解析】
【详解】A．由轨道1变至轨道2，离心运动，卫星在P点向后喷气，机械能增大，而在轨道2、3上，高度相同，根据
可知，速度大小相同，动能相同，则机械能相同，故
故A错误；
B．根据开普勒第三定律
可知，卫星在三个轨道上周期
故B错误；
C．若经过Q点做圆轨道，则在轨道1上Q点的线速度大于对应圆轨道的线速度，根据
可知Q点对应圆轨道的线速度大于圆轨道2的线速度，圆轨道2的线速度等于圆轨道3的线速度，故轨道1在Q点的线速度大于轨道3的线速度，故C正确。
D．由轨道1变至轨道2，离心运动，卫星在P点向运动的反方向喷气，故D错误；
故选C。
5. 一定质量的理想气体，从初状态A经状态B、C、D再回到状态A，其体积V与温度T的关系如图所示。图中TA、VA和TD为已知量，则下列说法正确的是（ ）
A. 从A到B的过程中，气体向外放热
B. 从B到C的过程中，气体吸热
C. 从D到A的过程中，单位时间撞击到单位面积器壁上的分子数增多
D. 气体在状态D时的体积
【答案】D
【解析】
【详解】A．从A到B的过程中体积不变做功为零，温度升高，气体内能增大，由公式
可知，气体从外界吸热，A错误；
B．从B到C的过程中，温度不变，气体内能不变，体积减小外界对气体做正功，由公式
可知，气体向外放热，B错误；
C．从D到A的过程中，压强不变气体温度升高体积增大，单位时间撞击到单位面积器壁上的分子数减少，C错误；
D．从D到A的过程中压强不变，由公式
解得
D正确；
故选D。
6. 一质量为m的小球置于半径为R的光滑竖直轨道最低点A处，B为轨道最高点，C、D为圆的水平直径两端点。轻质弹簧的一端固定在圆心O点，另一端与小球拴接，已知弹簧的劲度系数，原长为L=2R，弹簧始终处于弹性限度内，若给小球一水平初速度υ0，已知重力加速度为g，则（ ）
A. 小球到达最高点时的速度不可以为零
B. 若，则小球会在B、D间脱离圆轨道
C. 若小球能做完整的圆周运动，υ0至少为
D. 只要小球能做完整的圆周运动，则小球与轨道间最大压力与最小压力之差恒为6mg
【答案】D
【解析】
【详解】A．小球到达最高点时的速度可以为零，此时重力和弹簧对小球的弹力恰好平衡。
C．小球在运动过程中只有重力做功，弹簧弹力和轨道的支持力不做功，机械能守恒，当运动到最高点速度为零，在最低点的速度最小，有
解得
所以只要
小球就能做完整的圆周运动。C错误；
B．当运动到C点速度为零时，最低点速度为，由机械能守恒定律得
得
所以当时，小球会在C、B间脱离圆轨道。B错误；
D．在最低点时，设小球受到的支持力为N，有
解得
运动到最高点时受到轨道的支持力最小，设为N′，设此时的速度为v，由机械能守恒有
此时合外力提供向心力，有
联立解得
解得压力差为
D正确。
故选D。
7. 如图，风力推动风力发电机的三个叶片转动，叶片带动转子（磁极）转动，在定子（线圈）中产生电流，实现风向电能的转化。已知叶片长为r，风速为v，空气密度为ρ，流到叶片旋转形成的圆面的空气中约有速度减速为0，有原速度穿过，如果不考虑其他能量损耗，下列说法正确的是（ ）
A. 空气对风力发电机一个叶片的平均作用力约为
B. 空气对风力发电机一个叶片的平均作用力约为
C. 一台风力发电机的发电功率约为
D. 一台风力发电机的发电功率约为
【答案】A
【解析】
【详解】CD．发电机叶片形成面积为
经过时间t，这段时间内形成风柱的长度为
风柱的体积为
空气中约有速度减速为0，有穿过，则与叶片发生相互作用风柱的质量为
由动能定理，风力在这一段位移过程中做的功为
一台风力发电机获得的风能的功率为
则CD错误；
AB．对与叶片发生相互作用的空气柱为研究对象，规定空气流动的方向为正方向，由动量定理得
代入数据得
根据牛顿第三定律得，空气对一台风力发电机的平均作用力为
一台风力发电机有三个叶片，所以空气对风力发电机的一个叶片的作用力约为
选项A正确，B错误；
故选A。
8. 某学习小组通过质量为m的电动玩具小车在水平面上的运动来研究功率问题。小车刚达到额定功率开始计时，且此后小车功率不变，小车的v—t图像如图甲所示，t0时刻小车的速度达到最大速度的，小车速度由v0增加到最大值过程小车的牵引力与速度的关系图像如图乙所示，且F-v图线是双曲线的一部分，运动过程中小车所受阻力恒定，下列说法正确的是（ ）
A. 小车的额定功率为
B. 小车所受阻力为
C. 小车速度达到最大速度的一半时，加速度大小为
D. 0-t0时间内，小车运动的位移大小为
【答案】D
【解析】
【详解】A．计时开始后小车一直以额定功率运动
分析图象可知，在时
则小车的额定功率
故A错误；
B．当小车以最大速度匀速运动时
且阻力为
选项B错误；
C．由于
代入
解得
速度为时，小车的牵引力
由牛顿第二定律知此时小车的加速度大小
故C错误；
D．设小车在时间内的位移大小为，根据动能定理有
将、代入
解得
故D正确。
故选D。
9. 如图所示，图甲、图乙分别是等量负点电荷和等量异种点电荷组成的两个独立的带电系统，O为电荷连线和中垂线的交点，M、N是连线上关于O点对称的两点，、q是中垂线关于O点对称的两点，则下列说法中不正确的是（ ）
A. 图甲中的M点和N点场强相同，图乙中的M点和N点场强也相同
B. 图甲中的M点场强大于P点场强，图乙中的M点场强小于P点场强
C. 若一质子仅受电场力作用，可以在图甲中做匀速圆周运动经过和q
D. 若一质子仅受电场力作用，可以在图乙中做匀速圆周运动经过p和q
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．等量负电荷的电场线如图所示
等量异种电荷的电场线如图所示
可知图甲中的M点和N点场强大小相等，方向不同，图乙中的M点和N点场强相同，故A错误；
B．甲图中两等量同种点电荷连线上的中点位置O电场强度最小，中垂线上位置O向上下两侧电场强度分布先增大后减小，故无法确定M与P的场强大小关系；乙图中两等量异种点电荷连线上的中点位置O电场强度最小，中垂线上位置O，电场强度最大，故图乙中的M点场强大于P点场强，故B错误；
C．以为圆心，为半径上的电场强度大小相等，方向均指向，若一质子仅受电场力作用，所受的电场力大小相等，方向指向，给该质子适当的速度，可以使其在垂直于纸面内以O点为圆心，以Op为半径做匀速圆周运动，C正确；
D．根据质子的受力情况和匀速圆周运动中合外力的特点可知，在题图乙中质子不可能做匀速圆周运动经过p和q，故D错误。
本题选不正确项，故选ABD。
10. 如图所示是沿x轴传播的一列简谐横波，实线是在t=0时刻的波形图，虚线是在t=0.2s时刻的波形图。已知该波的波速是0.8m/s，则下列说法正确的是（ ）
A. 这列波沿x轴负方向传播
B. t=0时，x=4cm处的质点速度沿y轴正方向
C. 0-0.2s内，x=4cm处的质点振动方向改变了3次
D. t=0.2s时，x=4cm处的质点加速度方向沿y轴负方向
【答案】AC
【解析】
【详解】A．从题图中可以看出波长是12cm，已知波速为
则周期为
因为
根据波形平移法可知，该波沿x轴负方向传播，A正确；
B．由于该波沿x轴负方向传播，t=0时刻，x=4cm处的质点的速度沿y轴负方向，B错误；
C．0~0.2s内，x=4cm处的质点振动了 ，振动方向改变了3次，C正确；
D．t=0.2s时，x=4cm处的质点位移沿y轴负方向，故加速度方向沿y轴正方向，D错误。
故选AC。
11. 大小相同的三个小球（可视为质点）a、b、c静止在光滑水平面上，依次相距l等距离排列成一条直线，在c右侧距c为l处有一竖直墙，墙面垂直小球连线，如图所示。小球a的质量为2m，b、c的质量均为m。某时刻给a一沿连线向右的初动量p，忽略空气阻力、碰撞中的动能损失和碰撞时间。下列判断正确的是（ ）
A. c第一次被碰后瞬间的动能为
B. c第一次被碰后瞬间的动能为
C. a与b第二次碰撞处距竖直墙的距离为
D. a与b第二次碰撞处距竖直墙的距离为
【答案】AC
【解析】
【详解】a球与b球发生弹性碰撞，设a球碰前的初速度为v0，碰后a、b的速度为、，取向右为正，由动量守恒定律和能量守恒定律有
其中，解得
，
b球以速度v2与静止的c球发生弹性碰撞，设碰后的速度为、，根据等质量的两个球发生动静弹性碰撞，会出现速度交换，故有
，
AB．c第一次被碰后瞬间的动能为
故A正确，B错误；
CD．设a与b第二次碰撞的位置距离c停的位置为，两次碰撞的时间间隔为t，b球以v2向右运动l与c碰撞，c以一样的速度v4运动2l的距离返回与b弹碰，b再次获得v4向左运动直到与a第二次碰撞，有
对a球在相同的时间内有
联立可得，故a与b第二次碰撞处距竖直墙的距离为
故C正确，D错误。
故选AC。
12. 如图所示，可视为质点的两个小球A、B穿在固定且足够长的粗糙水平细杆上，A、B与细杆的动摩擦因数μA=μB=。不可伸长的轻绳跨过光滑轻质滑轮与A、B连接，用外力F拉动滑轮，使A、B沿杆一起匀速移动，轻绳两端分别与杆的夹角=，β=，则mA：mB等于（ ）
A. 2： B. 1： C. ：1 D. ：5
【答案】CD
【解析】
【详解】由于为同一绳子，则绳子中张力大小相等，且连接B绳中张力沿竖直方向的分力较大，当此分力小于B球的重力时受力分析如图1所示，对A由平衡条件可得
且，同理对B由平衡条件得
且,联立解得
连接B绳中张力沿竖直方向的分力大于B球的重力有，受力如图2所示，对A由平衡条件可得
且，同理对B由平衡条件得
且,联立解得
故CD正确，AB错误。
故选CD。
13. 在某高空杂技类节目现场的下方放置一弹簧垫．此弹簧垫可视为质量为m的木板与两相同直立轻弹簧的上端连接，弹簧下端固定在水平地面上，静止时弹簧的压缩量为h，如图所示．某同学为了测试弹簧垫的性能，将一质量为0.5m的小物体从距木板上方6h的O点由静止释放，物体打在木板上并立刻与木板一起向下运动，但不粘连，到达最低点后又向上运动，它们恰能回到A点，此时弹簧恰好无形变．整个过程忽略空气阻力，则下列说法正确的是
A. 整个过程中，物体和两弹簧组成的系统机械能守恒
B. 物体与木板一起向下运动过程中的速度先增大后减小
C. 物体打在木板上之前，两弹簧的弹性势能总和为0.5mgh
D. 若另一质量为m的物体仍从O点由静止释放，此物体第一次离开木板时的速度大小为
【答案】BCD
【解析】
【详解】A、物体碰木板一起运动的过程中，相当于发生完全非弹性碰撞机械能会发生损失，系统的机械能不守恒；而一起和弹簧作用的过程系统只受重力和弹力，系统机械能守恒，则A项错误．B、物体与木板一起运动开始时，重力大于弹力加速度向下，往下加速速度增大，后压缩的弹力逐渐增大超过重力，加速度向上，要向下减速到零，故向下运动的过程速度先增大后减小，B项正确．C、物体m下落过程由动能定理，得，碰撞过程，可得，此后一起向下运动再向上到A点，由系统的机械能守恒定律有，解得，故C正确；D、另一质量为m的物体从O点释放，机械能较大，故经历下落和碰撞再上升的过程，能经过A点速度不为零而再上升，此时弹簧是原长，故A点之后木板和弹簧分离，得；碰撞过程得，，解得：，则D项正确．故选BCD.
【点睛】此题涉及的物理过程有三个，用到的物理规律和公式有三个，它将动量守恒和机械能守恒完美地统一在一起，交替使用．
二、实验题（本题共14分）
14. 在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打出的纸带，如图所示。各个计数点已经在纸带上标出，图中每相邻两个计数点间还有4个点没有标出。打点计时器接在频率的交流电源上。
（1）该实验是否需要平衡摩擦力，是否需要满足钩码的质量远远小于木块的质量______。
A.需要，需要
B.不需要，需要
C.需要，不需要
D.不需要，不需要
（2）物体的加速度________________。（用给定字母表示）
（3）如果交变电流的频率，但当时做实验的同学并不知道，那么测得的加速度值与真实值相比______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【答案】 ①. D ②. ③. 偏小
【解析】
【详解】（1）[1]实验是研究匀变速直线运动的规律，即只需要测出木块运动的加速度和速度，而不需要测出合力的大小，故不需要平衡摩擦力，也不需要满足钩码的质量远远小于木块的质量。
故选D。
（2）[2]每相邻两个计数点间还有4个点没有标出，则
物体的加速度为
（3）[3]根据公式可知
由于
则测量频率偏小，所求的加速度偏小。
15. 某物理兴趣小组设计了如图甲所示的实验装置。在足够大的水平平台上的A点设置一个光电门。其右侧可看作光滑，左侧为粗糙水平面。当地重力加速度大小为g。采用的实验步骤如下：
A.在小滑块a上固定一个宽度为d的窄挡光片
B.用天平分别测出小滑块a（含挡光片）和小球b的质量、；
C.在a和b间用细线连接，中间夹一被压缩了的请短弹簧，静止放置在平台上；
D.细线烧断后，a、b瞬间被弹开，向相反方向运动；
E.记录滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间t；
F.小球b从平台边缘飞出后，落在水平地面的B点，用刻度尺测出平台距水平地面的高度h及平台边缘铅垂线与B点之间的水平距离s；
G.改变弹簧压缩量，进行多次测量。
（1）用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，则挡光片的宽度为_______mm。
（2）针对该时间装置和实验结果，同学们做了充分的讨论。讨论结果如下：
①该实验要验证“动量守恒定律”，则只需验证_______________________（用上述实验所涉及物理量的字母表示）；
②若该实验的目的是求弹簧的最大弹性势能，则弹簧的弹性势能为__________（用上述实验所涉及物理量的字母表示）；
③改变弹簧压缩量，用刻度尺测量出小滑块每次停止位置到光电门的距离xa，该实验小组得到与的关系图像如图所示，图线的斜率为k，则平台上A点左侧与滑块a之间的动摩擦因数大小为________（用上述实验数据字母表示）。
【答案】 ①. 2.550 ②. ③. ④.
【解析】
【详解】（1）[1]螺旋测微器的读数即挡光片的宽度
（2）①[2]应该验证
而a球通过光电门可求
而b球离开平台后做平抛运动，根据
整理可得
因此动量守恒定律的表达式为
②[3]弹性势能大小为
代入数据整理得
③[4]根据动能定理可得
而
联立整理得
由题可得
可得动摩擦因数
三、计算题（大题共44分，写出必要的文字说明和重要的演算步骤，只写结果不得分）
16. 如图所示，距小滑轮O正下方l处的B点用绝缘底座固定一带电荷量为+q的小球1，绝缘轻质弹性绳一端悬挂在定滑轮O正上方处的D点，另一端与质量为m的带电小球2连接，发现小球2恰好在A位置平衡，已知OA长为l，与竖直方向的夹角为60°。由于弹性绳的绝缘效果不是很好，小球2缓慢漏电，一段时间后，当滑轮下方的弹性绳与竖直方向夹角为30°时，小球2恰好在AB连线上的C位置处平衡。已知静电力常量为k，重力加速度为g，弹性绳弹力满足胡克定律，求：
（1）小球2在C位置时所带电荷量；
（2）弹性绳原长。
【答案】（1） ；（2）
【解析】
【详解】（1）小球在C点时，受力分析如图：
由几何关系可得
根据库仑定律得
解得
（2）小球2在A位置时，弹性绳的长度
小球2在C位置时，弹性绳的长度
小球2在A位置时，受到的重力、电场力和绳子的拉力，三个力之间的夹角互为120°，所以三个力的大小相等，即
设弹性绳的劲度系数为k，则
解得弹性绳原长
17. 如图所示，平静湖面岸边的垂钓者，眼睛恰好位于岸边P点正上方0.9m的高度处，水面与P点等高，浮标Q离P点1.2m远，鱼饵灯M在浮标正前方1.8m处的水下，垂钓者发现鱼饵灯刚好被浮标挡住，已知水的折射率，求：
①鱼饵灯离水面的深度；
②若鱼饵灯缓慢竖直上浮，当它离水面多深时，鱼饵灯发出的光恰好无法从水面PQ间射出。
【答案】①；②
【解析】
【详解】（1）设入射角、折射角分别为i、r，设鱼饵灯离水面的深度为h2，则有
sini
sinr
根据光的折射定律可知
n
联立并代入数据得
h2＝2.4 m
（2）当鱼饵灯离水面深度为h3时，水面PQ间恰好无光射出，此时鱼饵灯与浮标的连线和竖直方向夹角恰好为临界角C，则有
sinC
由
sinC
得
h3 m≈1.60 m
18. 如图所示，光滑水平面上放置一质量M=2kg、由两种不同材料连接成一体的薄板A，其右段长度l1=0.2m且表面光滑，左段表面粗糙。在A最右端分放有可视为质点的物块B，其质量m=1kg。B与A左段间动摩擦因数为μ=0.4.在薄板右侧足够远处固定一个半径为R=0.08m的光滑半圆轨道。开始时AB均静止，现对A施加水平向右的恒力F，待B脱离A后将A取走，B向右刚好运动到圆轨道的最高点，已知从A开始运动到B脱离A总共经历0.7s的时间，重力加速度g=10m/s2，求：
（1）B脱离A时的速度；
（2）恒力F的大小；
（3）l2的长度。
【答案】（1）2m/s；（2）20N；（3）1.5m
【解析】
【详解】（1）B脱离A后，B向右刚好运动到圆轨道的最高点，则由动能定理
在最高点时
解得B脱离A时的速度
v=2m/s
（2）（3）B在A上光滑部分滑动时的加速度
当B滑离A的光滑部分时
此时A的速度
B的速度仍为零；B在A上粗糙部分滑动时的加速度
A的加速度
当B滑离A的粗糙部分时
当B滑离A的粗糙部分时速度
其中
vB=v=2m/s
t1+t2=07s
联立解得
F=20N
l2=1.5m
19. 如图所示，在光滑水平面上，质量为m=4kg的物块左侧压缩一个劲度系数为k=32N/m的轻质弹簧，弹簧与物块未拴接．物块与左侧竖直墙壁用细线拴接，使物块静止在O点，在水平面A点与一顺时针匀速转动且倾角θ=37°的传送带平滑连接，已知xOA=0.25m，传送带顶端为B点，LAB=2m，物块与传送带间动摩擦因数μ=0.5．现剪断细线同时给物块施加一个初始时刻为零的变力F，使物块从O点到B点做加速度大小恒定的加速运动．物块运动到A点时弹簧恰好恢复原长，运动到B点时撤去力F，物块沿平行AB方向抛出，C为运动的最高点．传送带转轮半径远小于LAB，不计空气阻力，已知重力加速度g=10m/s2．
(1)求物块从B点运动到C点，竖直位移与水平位移的比值；
(2)若传送带速度大小为5m/s，求物块与传送带间由于摩擦产生的热量；
(3)若传送带匀速顺时针转动的速度大小为v，且v的取值范围为2m/sv3m/s，物块由O点到B点的过程中力F做的功与传送带速度大小v的函数关系．
【答案】（1）；（2）=48J；（3）
【解析】
【详解】（1）设物块从B运动到C的时间为t，BC的竖直距离
BC的水平距离为
解得
（2）在初始位置
，m/s2
得
=1m/s
得
=3m/s
物块从A到B运动时间为t,
得t=1s
物块与传送带间摩擦产生的热量
得：=48J
（3）物块在水平面上，
力F随位移x线性变化
J
若传送带速度2m/s
，
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