陕西省渭南市2023-2024学年高三上学期期中考试物理试卷（含答案）

这是一份陕西省渭南市2023-2024学年高三上学期期中考试物理试卷（含答案），共9页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1. 如图所示，倾角为α的粗糙斜面固定在水平地面上，一质量为M的物块放在斜面上，并与质量为m的小球通过跨过定滑轮且不可伸长的轻绳连接，当滑轮右侧悬挂小球的轻绳呈竖直状态时，M与斜面之间恰好没有摩擦力，现给小球施加一个向右且与水平方向成 角的力F，使小球缓慢地运动，直至悬挂小球的轻绳呈水平状态，在小球移动的过程中轻绳一直处于拉伸状态，M始终保持静止，不计滑轮处的摩擦。下列说法正确的是（ ）
A. 拉力F先增大后减小
B. 拉力F先减小后增大
C. 斜面对M的摩擦力一直减小
D. 斜面对M的摩擦力先增大后减小，然后再增大
2. 为了探测引力波，“天琴计划”预计发射地球卫星P，其轨道半径约为地球半径的16倍；另一地球卫星Q的轨道半径约为地球半径的4倍。P与Q的周期之比约为( )
A. 2∶1 B. 4∶1 C. 8∶1 D. 16∶1
3. 如图所示，粗糙程度处处相同的水平桌面上有一长为L的轻质细杆，一端可绕竖直光滑轴O转动，另一端与质量为m的小木块相连。木块以水平初速度v0出发，恰好能完成一个完整的圆周运动。在运动过程中，木块所受摩擦力的大小为( )
A. B. C. D.
4. 一物体从t＝0时刻开始沿直线运动，运动时间为t时，对应的位移为x，规定向右为正方向，其－t图像如图所示，则下列说法正确的是( )
t＝0时，物体的初速度大小为3 m/s
B. 物体的加速度大小为3 m/s2
C. 0～2 s内物体的位移为6 m
D. 3 s末物体位于出发点左侧9 m处
5. 如图所示，匀强电场中有一个以O为圆心、半径为R的圆，电场方向与圆所在平面平行，圆上有三点A、B、C，其中A与C的连线为直径，∠A=30°.有两个完全相同的带正电粒子，带电荷量均为q(q>0)，以相同的初动能Ek从A点先后沿不同方向抛出，它们分别运动到B、C两点.若粒子运动到B、C两点时的动能分别为EkB=2Ek、EkC=3Ek，不计粒子的重力和粒子间的相互作用，则匀强电场的场强大小为( )
A. B. C. D.
6. 一额定电压U额=150 V的电动机接在电压U1=5 V的直流电源上时未转动，测得此时流过电动机的电流I1=0.5 A．现将该电动机接入如图所示的电路，用以提升质量m=50 kg的重物.当电源供电电压恒为U2=200 V时，电动机正常工作.保护电阻R=10 Ω，不计一切摩擦，g取10 m/s2.电动机正常工作时，下列说法正确的是( )
A. 电动机线圈的直流电阻r=30 Ω
B. 电动机的铭牌应标有“150 V，10 A”字样
C. 重物匀速上升的速度大小v=2 m/s
D. 若重物被匀速提升h=60 m的高度，则整个电路消耗的电能为E总=6×104 J
7. 为了测量列车运行的速度和加速度的大小，可采用如图甲所示的装置，它由一块安装在列车车头底部的强磁体和埋设在轨道地面的一组线圈及电流测量记录仪组成(测量记录仪未画出)。当列车经过线圈上方时，线圈中产生的电流被记录下来，P、Q为接测量仪器的端口，若俯视轨道平面磁场垂直地面向下(如图乙所示)。则在列车经过测量线圈的过程中，流经线圈的电流方向( )
A. 始终沿逆时针方向B. 先沿逆时针，再沿顺时针方向
C. 先沿顺时针，再沿逆时针方向D. 始终沿顺时针方向
8. 如图所示，无限长光滑平行导轨与地面夹角为θ，导轨宽度为L。一质量为m、长为L的导体棒ab垂直于导轨水平放置，与导轨构成一闭合回路，空间内存在大小为B、方向垂直于导轨向上的匀强磁场，已知导体棒电阻为R，导轨电阻不计，现将导体棒由静止释放，导体棒与导轨始终接触良好，最终稳定下滑。以下说法不正确的是( )
A. 导体棒中的电流方向从b到a
B. 导体棒先加速运动，后匀速下滑
C. 导体棒稳定时的速率为
D. 导体棒达到稳定速度后，继续下落高度h的过程中，导体棒上产生的焦耳热小于mgh
9. 荷兰某研究所推出了2023年让志愿者登陆火星、建立人类聚居地的计划。登陆火星需经历如图所示的变轨过程，已知引力常量为G，则下列说法正确的是( )
A. 飞船在轨道上运动时，运行的周期TⅢ>TⅡ>TⅠ
B. 飞船在轨道Ⅰ上的机械能大于在轨道Ⅱ上的机械能
C. 飞船在P点从轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅰ，需要在P点朝速度方向的反方向喷气
D. 若轨道Ⅰ贴近火星表面，已知飞船在轨道Ⅰ上运动的角速度，可以推知火星的密度
10. 图甲为远距离输电示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶100，降压变压器原、副线圈匝数比为100∶1，远距离输电线的总电阻为100 Ω。若升压变压器的输入电压如图乙所示，输入功率为750 kW。下列说法正确的是( )
A. 用户端交变电流的频率为50 Hz
B. 用户端电压为250 V
C. 输电线中的电流为30 A
D. 输电线路损耗的功率为180 kW
11. 2021年12月15日秦山核电站迎来了安全发电30周年，核电站累计发电约6.9×1011 kW·h，相当于减排二氧化碳六亿多吨．为了提高能源利用率，核电站还将利用冷却水给周围居民供热．下列说法正确的是( )
A. 秦山核电站利用的是核聚变释放的能量
B. 秦山核电站发电使原子核亏损的质量约为27.6 kg
C. 核电站反应堆中需要用镉棒控制链式反应的速度
D. 反应堆中存在U＋n→Ba＋Kr＋3n的核反应
12. 如图所示，B、M、N分别为竖直光滑圆轨道上的三个点，B点和圆心O等高，M点与O点在同一竖直线上，N点和圆心O的连线与竖直方向的夹角为α＝45°。现从B点的正上方某处A点由静止释放一个质量为m的小球，经圆轨道飞出后沿水平方向通过与O点等高的C点，已知圆轨道半径为R，重力加速度为g，不计空气阻力，则以下结论正确的是( )
A. A、B两点间的高度差为R
B. C到N的水平距离为2R
C. 小球在M点对轨道的压力大小为(3＋)mg
D. 小球从N点运动到C点的时间为
二、实验题（共2小题）
13. 某实验小组利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻，实验器材如下：
干电池一节(电动势约为1.5 V，内阻约为0.5 Ω)；
电压表V(量程为0～3 V，内阻约为3 kΩ)；
电流表A(量程为0～0.6 A，内阻约为0.2 Ω)；
滑动变阻器(最大阻值为20 Ω)；
开关、导线若干．
(1)实验电路图选择________(选填“甲”或“乙”)．
(2)用笔画线代替导线，将图中的器材连成实验电路．
(3)完成实验后，某同学利用图像分析由电表内阻引起的实验误差．在下图中，实线是根据实验数据描点作图得到的U－I图像；虚线是该电源真实的路端电压U随真实的干路电流I变化的U－I图像．本次实验分析误差的U－I图像是________．
(4)为减小电表内阻引起的实验误差，在电表量程不变的情况下，可以采取的措施是________．
A．换用内阻更小的电流表
B．换用内阻更大的电流表
C．换用内阻更小的电压表
D．换用内阻更大的电压表
14. 某实验小组的同学制作了一个弹簧弹射装置，轻弹簧两端各放一个金属小球(小球与弹簧不连接)，压缩弹簧并锁定，然后将锁定的弹簧和两个小球组成的系统放在内壁光滑的金属管中(管径略大于两球直径)，金属管水平固定在离地面一定高度处，如图所示。解除弹簧锁定，则这两个金属小球可以同时沿同一直线向相反方向弹射。现要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能，并探究弹射过程所遵循的规律，实验小组配有足够的基本测量工具，并按下述步骤进行实验：
①用天平测出两球质量分别为m1、m2；
②用刻度尺测出两管口离地面的高度均为h；
③解除弹簧锁定弹出两球，记录下两球在水平地面上的落点M、N。
根据该小组同学的实验，回答下列问题：
(1)要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能，还需要测量的物理量有________。
A．弹簧的压缩量Δx
B．两球落地点M、N到对应管口P、Q的水平距离x1、x2
C．小球直径
D．两球从弹出到落地的时间t1、t2
(2)根据测量结果，可得弹性势能的表达式为______________________。
(3)如果满足关系式______________，则说明弹射过程中系统动量守恒。(用测得的物理量表示)
二、计算题（共3小题）
15. 如图1所示为地铁的包裹安检装置，其传送包裹部分可简化为如图2所示的传送带示意图。若安检时某乘客将可视为质点的包裹静止放在传送装置的最左端，传送装置始终以v0＝0.5m/s的速度顺时针匀速运动，包裹与传送装置间的动摩擦因数为μ＝0.05，传送装置全长l＝2m，包裹传送到最右端时乘客才能将其拿走，重力加速度g＝10m/s2。
(1)求当包裹与传送装置相对静止时，包裹相对于传送装置运动的距离；
(2)若乘客将包裹放在传送装置上后，立即以v＝1 m/s的速度匀速从传送装置最左端走到传送装置的最右端，求乘客要想拿到包裹，需要在传送装置最右端等待的时间。
16. 如图所示，在xOy平面内，第二象限有与x轴负方向成θ＝30°角的匀强电场，电场强度为E，第一象限有垂直于xOy平面向里的匀强磁场。现有一质量为m、电荷量为－q(q>0)的粒子，从x轴上P点垂直x轴以初速度v0射入电场，并在电场中做变速运动，速度最小时，恰好经过y轴上的Q点(图中未画出)，之后进入磁场，并恰好没有从x轴离开磁场。粒子重力不计，求：
(1)粒子经过Q点时速度；
(2)磁感应强度B的大小；
(3)粒子从P点开始运动到第二次经过y轴所经历的时间。
17. 如图甲所示，长为4 m的水平轨道AB与半径为R＝0.3 m的竖直半圆弧轨道BC在B处相连接．有一质量为1 kg的滑块(大小不计)从A处由静止开始受水平向右的力F作用，F的大小随位移变化的关系如图乙所示．滑块与AB间的动摩擦因数μ＝0.1，与BC间的动摩擦因数未知，取g＝10 m/s2.
(1) 求滑块在水平轨道AB上运动2 m时的速度v大小．
(2) 求滑块到达B处时的速度vB大小．
(3) 若到达B点时撤去力F，滑块沿半圆弧轨道内侧上滑，并恰好到达最高点C，求滑块在半圆弧轨道上克服摩擦力所做的功Wf.
答案（物理）
一、选择题（共12小题，每小题4分，共48分，少选得2分，错选的0分）
2.C3.B 2.C 3.B 4. D 5.D 6.D 7. B 8. D 9. AD 10. AC 11. CD 12.AC
二、实验题（共2小题，共16分）
13.(1)甲（2分） (2)根据电路图得实物连接图如图所示；（4分）
(3)A（2分）(4)D（2分）
14. (1)B（2分） (2)Ep＝＋（3分）(3)m1x1＝m2x2（3分）
三、计算题（本题共3小题，15题12分，16题16分，17题8分，共计36分）
15. （12分）解：(1)设包裹的质量为m，包裹加速阶段的加速度大小为a，则由牛顿第二定律可得μmg＝ma，解得a＝0.（2分）
包裹加速到v0所用的时间为t1＝，解得t1＝（1分）
t1时间内包裹的位移大小为x1＝，解得x1＝（1分）
t1时间内传送装置的位移大小为x2＝v0t1
解得x2＝（1分）
故包裹相对于传送装置运动的距离为Δx＝x2－x1＝（2分）
(2)包裹在传送装置上匀速运动的时间为t2＝，解得t2＝（1分）
乘客从传送装置的最左端走到最右端所用的时间为t3＝
解得t3＝2s （2分）
故乘客需要在传送装置最右端等待的时间为Δt＝t1＋t2－t3＝（2分）
16.（16分）解：(1)将速度v0沿电场力的方向和垂直于电场力的方向分解，当沿电场力方向速度为零时，速度最小，由速度的合成与分解得：vQ＝v0cs θ⇒vQ＝v0，与y轴正方向夹角为30°。（3分）
(2)粒子在电场中的加速度a＝（1分）
沿y轴方向的加速度大小为ay＝sin θ（1分）
粒子从P到Q点的时间t1＝（1分）
OQ的距离为y＝v0t1－ayt＝（1分）
粒子恰好不从x轴离开磁场，轨迹与x轴相切，做圆周运动的半径为r
由几何关系得r＋rsin θ＝y
可得r＝（2分）
由向心力公式qvQB＝（1分）
解得B＝。（1分）
(3)设粒子做匀速圆周运动的周期为T，则T＝＝（2分）
粒子在磁场中运动的时间t2＝（1分）
所以总时间为t＝t1＋t2＝。（2分）
17. （8分）解：(1) 在前2 m内F1x－μmgx＝mv2
解得v＝6 （2分）
(2) 对滑块从A到B的过程，由动能定理得
F1x1＋F3x3－μmgx＝mv
解得vB＝4 （3分）
(3) 当滑块恰好能到达最高点C时，有mg＝（1分）
对滑块从B到C的过程，由动能定理得
－Wf－mg·2R＝mv－mv
联立解得Wf＝0.5 （2分）