2022-2023学年河北省邯郸市高三上学期期末物理试题含解析

  邯郸市2022-2023学年第一学期期末质量检测

高三物理

一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 2022年8月9日，我国首条永磁磁浮轨道交通工程试验线竣工。如图所示，“兴国号”列车在试验线上进行了测试。假设“兴国号”列车在平直的轨道上做直线运动，列车的最大速度为，列车从静止加速到最大速度所需的最短时间为5min，列车从静止加速到最大速度的过程可视为匀加速直线运动，则列车由静止开始运动10min行驶的最大距离为（    ）

A. 50km B. 75km C. 100km D. 125km

【答案】B

【解析】

【详解】根据题意可知列车从静止加速到最大速度运动的距离为

匀速运动的距离为

则列车由静止开始运动10min行驶的最大距离为

故选B。

2. 2022年7月5日和7月6日，嫦娥四号任务“玉兔二号”月球车和着陆器分别完成休眠设置，完成第44月昼工作，进入第44月夜休眠。月球车采用同位素电池为其保暖供电，是人工放射性元素，可用吸收一个中子得到。衰变时只放出射线，其半衰期为88年，则下列说法正确的是（　　）

A. 吸收一个中子得到时，还要释放一个电子

B. 衰变时放出射线的衰变方程为

C. 100个原子核经过88年后剩余50个

D. 月球昼夜温差是左右，在白天衰变速度比夜晚快

【答案】A

【解析】

【详解】A．是人工放射性元素，可用吸收一个中子得到，则根据质量数和电荷数守恒，吸收中子的核反应方程为

故A正确；

B．根据质量数和电荷数守恒，核反应方程为

故B错误；

C．半衰期具有统计规律，对大量原子核适用，对少量原子核不适用，故C错误；

D．半衰期是原子核内部自身的因素决定的，和物理、化学环境无关，故D错误。

故选A。

3. 北京时间2022年11月17日11时16分，航天员乘组成功开启“问天实验舱”气闸舱出舱舱门，航天员陈冬，蔡旭哲成功出舱，航天员刘洋在核心舱内配合支持。经过约5.5小时的出舱活动，圆满完成出舱活动期间全部既定任务。若“问天实验舱”围绕地球在做匀速圆周运动，轨道半径为r，周期为T，引力常量为G，则下列说法正确的是（    ）

A. 地球质量为

B. 若出舱活动期间蔡旭哲自由释放手中的工具，工具会立即高速离开航天员

C. 若出舱活动期间蔡旭哲的手臂支持着身体，手臂上承受很大压力

D. “问天实验舱”在圆轨道上运行的速度大于

【答案】A

【解析】

【详解】A．由万有引力提供向心力，则，解得地球质量为

故A正确；

B．若出舱活动期间蔡旭哲自由释放手中的工具，工具完全失重，与航天员相对静止，故B错误；

C．若出舱活动期间蔡旭哲的手臂支持着身体，航天员完全失重，手臂上承受压力为零，故C错误；

D．“问天实验舱”在圆轨道上运行的速度小于，故D错误。

故选A。

4. 位于在坐标原点的波源从时刻开始做简谐运动，时第一次形成如图实线所示的波形，时刻形成的部分波形如图虚线所示，则下列说法正确的是（    ）

A. 波源的起振方向沿y轴负方向 B. 波传播的速度为3m/s

C. 波源振动的周期为2s D. 时刻可能为

【答案】C

【解析】

【详解】A．将实线向右平移一个微小距离，可以看出处的质点向上振动，故波源的起振方向沿y轴正方向，故A错误；

B．波在内，传播的距离为，波传播的速度为

故B错误；

C．由图像可知，波源振动的周期为

故C正确；

D．经过时间波形如图中虚线，但波不是传播到，因为该质点振动方向沿y轴负方向，x=9m后至少还有半个波长，即至少传播到，至少传播的时间为

故D错误。

故选C。

5. 旋转餐桌上距转轴一定距离处放着盘子，盘子里放着烧饼，可简化为如图所示的模型，质量为m1的A物体放在水平转台上，质量为m2的B物体放在A物体的上面，二者距转轴的距离为r，两物体均可看成质点。若已知A与转台间的动摩擦因数为μ1，B与A间的动摩擦因数为μ2且μ1<μ2，重力加速度为g，则要使A、B物体与转台保持相对静止，则转台转动的最大角速度为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】根据牛顿第二定律，对B有

所以

对A、B整体有

所以

所以要使A、B物体与转台保持相对静止，则转台转动的最大角速度为

故选B。

6. 不可伸长的轻绳两端分别固定在两根竖直杆上的A、B两点，在轻绳上挂一件衣服，在无风的时候挂钩与衣服静止于如图所示的位置。若存在水平向右的恒定风力作用，挂钩与衣服静止于某一位置，不计挂钩与绳间的摩擦，则下列说法正确的是（　　）

A. 无风时，

B. 有风时，

C. 有风时轻绳对挂钩的合力大于无风时轻绳对挂钩的合力

D. 有风时轻绳对挂钩的合力等于无风时轻绳对挂钩的合力

【答案】C

【解析】

【详解】A．无风时，衣服受到重力和两边绳子的拉力处于平衡状态，且两绳拉力的合力等于重力，如图1所示

不计绳子的质量及绳与衣架挂钩间的摩擦，则同一条绳子拉力相等，且

得

故A错误；

B．有风后，衣服受力多了一个水平向右的风力，四力平衡，两个绳子的拉力的合力与重力、风力的合力相平衡，如图2所示的状态

因为O点为活结点，则两端的绳的拉力一定相等，由于左边绳的拉力在水平方向的分力等于此时右边绳的拉力在水平方向的分力与风力之和，即

所以可知

根据平行四边形定则可知，此时两绳拉力合力的方向偏向左上方，与重力和风力构成一个封闭的矢量直角三角形，根据直角三角形的斜边大于直角边，可知有风时轻绳对挂钩的合力大于衣服的重力，所以有风时轻绳对挂钩的合力大于无风时轻绳对挂钩的合力，故BD错误，C正确。

故选C。

7. 如图所示，直角三角形ABC的B处放有电荷量为的点电荷，A处放有电荷量为2q的点电荷，AC长为L，已知C处的电场强度方向垂直于AC向上，静电力常量为k，则（　　）

A. A处的电荷一定为正点电荷

B. 在AB线上，从A到B电势先升高后降低

C. AC和BC的夹角为60°

D. C处的电场强度大小为

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据C处电场强度的方向，A处的电荷一定为负电荷，选项A错误；

B．A处电荷为负电荷，B处电荷为正电荷，在AB线上，从A到B电势逐渐升高，选项B错误；

C．设AC和BC夹角为，根据C处的电场强度方向垂直于AC向上可得

解得

选项C错误；

D．C处的电场强度大小为

选项D正确。

故选D。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分．在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求．全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

8. 2022年2月15日，北京冬奥会单板滑雪男子大跳台决赛中，中国选手苏翊鸣最终夺冠。运动员重心的运动过程简化后如图所示，已知B、C两点间的水平距离为A、B两点间水平距离的n倍，不计空气阻力，下列说法正确的是（    ）

A. B、C两点间的竖直高度是A、B两点间竖直高度的n倍

B. B、C两点间的竖直高度是A、B两点间竖直高度的倍

C. 到达C点时竖直速度的大小是在A点时竖直速度大小的n倍

D. 到达C点时竖直速度的大小是在A点时竖直速度大小的倍

【答案】BC

【解析】

【详解】AB．从A点到B点的斜抛运动可以看作从B点到A点的平抛运动的逆过程，而B点到C点的过程也可以看作平抛运动，二者初速度大小相等，已知B、C两点间的水平距离为A、B两点间水平距离的n倍，则根据

可得，B、C两点间运动时间为A、B两点间运动时间的n倍，根据平抛运动竖直位移时间关系式可得

故A错误，B正确；

CD．根据竖直速度与时间的关系可得

故C正确，D错误。

故选BC。

9. 如图所示，截面为等腰三角形ABC的玻璃砖，顶角，由a，b两种光组成的复色光以射到AB侧面的中点D，其中a光以最小的光程射到AC面，b光平行于BC边射到AC面。已知AB长度为2L，光在真空中的传播速度为c，则下列说法正确的是（    ）

A. a光的折射率小于b光的折射率

B. a光的折射率为

C. b光在AC面可能发生全反射

D. 使a、b光分别通过同一双缝干涉装置，b光条纹间距更大

【答案】AB

【解析】

【详解】A．由题意知a、b光在玻璃砖的折射光线如图所示

在AB分界面处a光的折射角大于b光的折射角，由折射率定义式

可知a光的折射率小于b光的折射率，故A正确；

B．由图分析可知，a光在AB分界面处的折射角为

代入数据可得a光折射率为

故B正确；

C．通过图中几何条件分析可知，b光在AB分界面处的折射角与在AC分界面处的入射角相等，根据光路可逆的原理可知, b光在AC分界面处的折射角将仍为，不会发生全反射，故C错误；

D．在玻璃砖中，a光的折射率小于b光的折射率，由此可知两光的波长关系

双缝干涉装置中条纹间距

由此可知，使a、b光分别通过同一双缝干涉装置，a光条纹间距更大，故D错误。

故选AB。

10. 如图所示，左侧一单匝导电圆环半径，导电圆环与一个理想变压器的原线圈相连，导电圆环的电阻不计，圆环中有垂直于圆环平面向里的磁场，磁感应强度B的变化率为，变压器的副线圈两端与一个规格为“，”的小灯泡相连，小灯泡正常发光，则下列说法正确的是（    ）

A. 变压器原线圈上电压的最大值为 B. 副线圈上交变电流的频率为

C. 原、副线圈的匝数比为1∶300 D. 导电圆环中电流的最大值为

【答案】CD

【解析】

【详解】A．变压器原线圈上电压的最大值为

选项A错误；   

B．副线圈上交变电流的频率为

选项B错误；

C．原线圈电压有效值为

原、副线圈的匝数比为

选项C正确；

D．次级电流有效值为

则初级电流有效值

则导电圆环中电流的最大值为

选项D正确。

故选CD。

11. 如图所示，位于竖直平面内的平面直角坐标系xOy的第一象限内有一抛物线，如图中虚线所示，其方程为，虚线上方（包含虚线）存在竖直向下的匀强电场，电场强度大小为，第三象限内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。在抛物线的下方的区域有大量质量、电荷量的粒子以相同的初速度平行于x轴射入电场，最后均经过O点进入磁场，不计粒子的重力，则下列判断正确的是（    ）

A.

B. 粒子在磁场中运动的最长时间为

C. 所有的粒子出磁场的位置在y轴上的坐标都为

D. 粒子在磁场中运动的最短时间为

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．设从坐标为（x，y）处射入粒子，在电场中做类平抛运动，则

联立解得

选项A正确；

BD．粒子从O点进入磁场时，水平速度

竖直速度

则速度方向与x轴负向夹角为

则当x越大，θ角越大，在磁场中运动的时间越短；当x=0时，θ=0，在磁场中运动的时间最长，最长时间为

当x=1m时，θ=45°，此时在磁场中运动的时间最短，最短时间

选项B错误，D正确；

C．粒子进入磁场时速度

则粒子在磁场中运动的半径为

则粒子从y轴射出时出射点距离O点的距离

即所有的粒子出磁场的位置在y轴上的坐标都为，选项C正确。

故选ACD。

三、非选择题：本题共5小题，共52分。

12. 小刘同学查阅资料得知弹簧弹性势能的表达式为，其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量，他在实验室利用光电门、遮光条研究“弹簧的弹性势能与形变量之间的关系”。实验装置如图甲所示，弹簧的右端固定在长木板上，弹簧的左端放置一个小物块（与弹簧不拴接），物块的上方有一宽度为d的遮光条，O点是弹簧原长时物块所处的位置。

（1）测遮光条的宽度：用20分度的游标卡尺测量遮光条的宽度，测量结果如图乙所示，则遮光条的宽度______。

（2）平衡摩擦力：将长木板右端垫一小木块（图中未画出），在O点左侧不同位置分别放置光电门，使物块压缩弹簧到确定位置并由静止释放小物块，调整小木块位置，重复以上操作，直到小物块上的遮光条通过光电门的时间均相等。

（3）进行探究：在O点正上方固定光电门，将小物块向右推动，使弹簧压缩x1后由静止释放，小物块在弹簧的作用下被弹出，记下遮光条通过光电门的时间，小物块通过光电门的速度为______（用测量出的物理量的符号表示）。

（4）重复操作：分别再将小物块向右推动，使弹簧压缩x2、、…后由静止释放，每次压缩弹簧后均重复步骤（3），并依次记下遮光条通过光电门的时间、、…。

（5）数据处理：以弹簧的形变量x为纵坐标，遮光条通过光电门时间的倒数为横坐标作图像，若实验中得到的图线是的______（填“一条直线”或“一条曲线”），则说明弹性势能与形变量的平方成正比。

【答案】    ①. 5.80    ②.     ③. 一条直线

【解析】

【详解】（1）[1]根据游标卡尺的读数规律，该读数为

5mm+0.05×16mm=5.80mm

（3）[2]根据光电门测速原理，小物块通过光电门的速度为

（5）[3]小物块下滑过程，弹性势能转化为动能

结合上述解得

可知，若弹簧的形变量x与遮光条通过光电门时间的倒数成正比，则弹簧的形变量x的平方与成正比，即弹性势能与形变量的平方成正比，可知若图线是一条直线，则说明弹性势能与形变量的平方成正比。

13. 某同学由于手头没有电流表，设计了如图所示的电路测定电压表的内阻。实验器材如下：

A．待测电压表V，量程，内阻约为

B．电阻箱，阻值范围为

C．电阻箱，阻值范围为

D．滑动变阻器，，额定电流

E．滑动变阻器，，额定电流

F．电源E（电动势为，内阻很小）

G．导线、开关若干

（1）为完成实验，选择的滑动变阻器为__________，选择的电阻箱为__________（填器材前面的字母代号）

（2）实验步骤如下：

①闭合开关、，调节滑动变阻器R，使电压表指针指向满刻度处；

②断开开关，保持__________（填“R”或“”）不变，调节__________（填“R”或“”）使电压表指针指向满刻度的处；

③读出电阻箱的阻值为；

④断开开关、，拆下实验仪器，整理器材。

（3）电压表的内阻为__________，此实验电压表内阻的测量值与真实值相比__________（填“偏大”“偏小”或“相等”）。

【答案】    ①. D    ②. B    ③. R    ④.     ⑤.     ⑥. 偏大

【解析】

【详解】（1）[1][2]电路选用的是分压电路，所以选择阻值比较小的滑动变阻器，即D，待测电压表内阻约为，所以选择阻值为的，即B。

（2）[3] [4]借助于半偏法的思想，闭合开关两个开关，调节滑动变阻器R，使电压表指针指向满刻度处；断开开关，保持R不变，调节使电压表指针指向满刻度的处。

（3）[5][6]电压表指针指向满刻度的处，按照分压原理可知电压表的阻值是电阻箱阻值的2倍，所以电压表的电阻为，断开开关调节的过程中使得回路中电阻变大，电流变小，分压电路中的总电压变大，电阻箱两端的电压大于满刻度的导致测得的电压表电阻偏大。

14. 如图所示，两个导热良好的汽缸A和B通过一体积不计的细管相连，细管中间有一小隔板将两汽缸内的气体分开。两汽缸内的气体分别被光滑的活塞封闭，左右两边活塞上分别放有质量均为m的物块，初始时刻，两活塞距汽缸底的距离均为，右边活塞到两个卡子M、N的距离为。已知环境温度不变，不考虑活塞的厚度和重力，汽缸B中活塞的横截面积为2S，汽缸A中活塞的横截面积为S，外界大气压强为，，重力加速度为g。

（1）求初始时汽缸A及汽缸B中气体的压强；

（2）由于小隔板缓慢漏气，经过足够长的时间后，汽缸A中的活塞到达汽缸A的最底端，求此时汽缸B中气体的压强。（计算结果均用表示）

【答案】（1），；（2）

【解析】

【详解】（1）初始时，对汽缸A中活塞，根据平衡条件可得

可得

对汽缸B中活塞，根据平衡条件可得

可得汽缸B中气体的压强

（2）由于小隔板缓慢漏气，经过足够长的时间后，汽缸A中的活塞到达汽缸A的最底端，假设活塞B恰好到达MN处，根据理想气体状态方程，可得

联立求得

因为，所以活塞B能够到达MN处，且活塞B与MN挡板有力的作用，则此时汽缸B中气体的压强为。

15. 如图所示为一种磁动力传送装置的示意图，装置由两条倾斜且足够长的绝缘轨道和相邻等宽的交替磁场组成。轨道平面与水平面夹角，轨道间距，相邻磁场的方向均垂直轨道所在平面且方向相反，磁感应强度大小相等，均为，轨道上有一长度也为L、宽度与交替磁场宽度相同的金属框abcd。运送货物时将绝缘的货箱（货箱在图中未画出）固定在金属框abcd上，使所有磁场以的速度沿轨道平面向上匀速运动，从而使金属框abcd带动货箱一起运动。已知金属框与轨道间的动摩擦因数为，载货时金属框、货箱及货物的总质量为，金属框的电阻，重力加速度g取，。求：

（1）货箱由静止开始运动时的加速度；

（2）货箱稳定运行时克服金属框、货箱及货物总重力做功的功率。

【答案】（1）；（2）

【解析】

详解】（1）货箱由静止开始运动时，所有磁场沿轨道平面向上匀速运动，故金属框切割磁感线产生感应电动势

金属框中感应电流大小

金属框所受安培力大小

由牛顿第二定律

代入数据解得

（2）货箱稳定运行时，金属框以速度v沿斜面向上匀速运动，此时金属框中的感应电动势

金属框中感应电流大小

金属框所受安培力大小

再由平衡条件

解得

此时金属框克服金属框、货箱及货物总重力做功的功率

16. 如图所示，一长为L = 3.75m的绝缘长木板B静止于水平地面上，木板的右侧靠着一个带有光滑绝缘的圆弧槽C，C左侧与长木板B等高，C与B不粘连，在距离木板B的左端0.75m处到木板的右端存在宽度为d = 3m、方向竖直向上的匀强电场区域，电场强度E = 150N/C。一带电量q = －0.2C的物块A放在长木板的最左端，物块在F = 8N的水平向右恒力作用下从静止开始运动，在物块刚离开电场右边界时撤去外力F，物块滑上圆弧，A物块刚好滑到C的顶端。若A与B之间的动摩擦因数为，B与地面之间的动摩擦因数，不计C与地面间的摩擦力，A和B的质量为，C的质量为，重力加速度，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，物块A可看作质点，求：

（1）物块刚进入电场区域时的速度大小；

（2）物块刚离开电场时，C的速度大小；

（3）光滑绝缘的圆弧槽C的半径R为多大？

【答案】（1）3m/s；（2）1m/s；（3）

【解析】

【详解】（1）对物块A，由牛颀第二定律有

解得

对木板，由牛顿第二定律有

解得

则物块A未进入电场之前，木板保持静止，对物块，根据运动学公式有

解得

（2）物块进入电场后，对物块，有

解得

则物块在电场中匀速运动，根据

解得物块在电场中的运动时间为

对B和C，有

解得

C的速度

（3）物块刚离开电场时，B和C向前滑动的距离

设再经过时间，A离开B，此过程A做减速运动

B和C做匀速运动满足

解得

，（不合题意舍去）

A的末速度为

滑块A滑上C后，系统水平方向动量守恒

A和C系统机械能守恒

解得