2022-2023学年天津市宝坻一中高三（上）期末物理试卷（含答案解析）

2022-2023学年天津市宝坻一中高三（上）期末物理试卷

1.  在研究物体的“加速度、作用力和质量”三个物理量的关系时，我们用实验研究了小车“在质量一定的情况下，加速度和作用力的关系”；又研究了“在作用力一定的情况下，加速度和质量之间的关系”．这种研究物理问题的科学方法是(    )

A. 建立理想模型的方法 B. 控制变量法
C. 等效替代法 D. 类比法

2.  图甲为一列横波在时的波动图象，图乙为该波中处质点P的振动图象，下列说法正确的是(    )
 

A. 波速为 B. 波沿x轴负方向传播
C. 再过，P点的动能最小 D. 再过，P点振动路程为

3.  在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图1所示．产生的交变电动势的图象如图2所示，则(    )

A. 时线框的磁通量为零 B. 时线框平面与中性面重合
C. 线框产生的交变电动势有效值为311V D. 线框产生的交变电动势频率为

4.  如图所示，竖直放置的劲度系数为k的轻质弹簧上端与质量为m的小球连接，下端与放在水平桌面的质量为M的绝缘物块相连，小球与弹簧绝缘，带正电，电荷量为q，物块、弹簧和小球组成的系统处于静止状态，现突然加上一个竖直向上、大小为E的匀强电场，某时刻物块对水平面的压力为零，则从加上匀强电场到物块对水平面的压力为零的过程中，小球电势能改变量的大小为：(    )

A.  B.  C.  D.

5.  为了减少污染，工业废气需用静电除尘器除尘，某除尘装置如图所示，其收尘极为金属圆筒，电晕极位于圆筒中心。当两极接上高压电源时，电晕极附近会形成很强的电场使空气电离，废气中的尘埃吸附离子后在电场力的作用下向收尘极运动并沉积，以达到除尘目的。假设尘埃向收尘极运动过程中所带电荷量不变，下列判断正确的是(    )

 

A. 金属圆筒内存在匀强电场
B. 金属圆筒内越靠近收尘极电势越低
C. 带电尘埃向收尘极运动过程中电势能越来越大
D. 带电尘埃向收尘极运动过程中受到的电场力越来越小

6.  对于下列实验，说法正确的有(    )

A. 图是用油膜法测分子直径的示意图，实验中为油膜厚度近似等于油酸分子直径
B. 图是溴蒸气的扩散实验，若温度升高，则扩散的速度加快
C. 图是模拟气体压强产生的机理，说明气体压强是由气体分子对器壁碰撞产生的
D. 图是蜂蜡涂在单层云母片上受热融化的实验，说明云母的导热性能具有各向同性
E. 图是把毛细管插入水银中的实验现象，说明水银对玻璃是浸润液体
 

7.  氢原子发出a、b两种频率的单色光，相互平行地射到平板玻璃上，经平板玻璃后射出的光线分别为、，如图所示。下列说法正确的是(    )

A. 光线、仍然平行
B. 光线b进入玻璃后的传播速度大于光线a进入玻璃后的传播速度
C. 若光线a能使某金属产生光电效应，光线b也一定能使该金属产生光电效应
D. 若光线a是氢原子从能级4向能级2直接跃迁发出的光，则光线b可能是氢原子从能级3向能级2直接跃迁发出的光

8.  某国际研究小组借助于甚大望远镜观测到了如图所示的一组“双星系统”，双星绕两者连线上的某点O做匀速圆周运动，此双星系统中体积较小成员能“吸食”另一颗体积较大星体表面物质，达到质量转移的目的。假设两星体密度相当，在演变的过程中两者球心之间的距离保持不变，则在最初演变的过程中(    )

A. 它们做圆周运动的万有引力逐渐增大
B. 它们做圆周运动的角速度保持不变
C. 体积较大星体圆周运动轨迹半径变大，线速度也变大
D. 体积较大星体圆周运动轨迹半径变大，线速度变小

9.  利用如图1所示的装置可以研究自由落体运动。实验中需要调整好仪器，接通打点计时器的电源，松开纸带，使重物下落，打点计时器会在纸带上打出一系列的点。

本实验采用电火花计时器，所接电源应为电压______V、频率50Hz的交流电，打点的时间间隔是______s。
为了减小误差，重物应选______填入正确选项前的字母。
A.木块铁块塑料块
为了测得重物下落的加速度，还需要的实验器材有______填入正确选项前的字母。
A.天平秒表刻度尺
取下纸带，取其中的一段标出计数点如图2所示，测出相邻计数点间的距离分别为，，，，，，已知打点计时器的打点间隔，则重锤运动的加速度计算表达式为______，代入数据，可得加速度______。计算结果保留三位有效数字
实验中所得到的重物下落的加速度值小于我们当地的重力加速度值，而实验操作与数据处理均无错误，写出一个你认为可能引起此误差的原因：______。

10.  某同学为了测量一根铅笔芯的电阻率，设计了如图甲所示的电路测量该铅笔芯的电阻值。所用器材有电流表、、电阻箱、滑动变阻器、待测铅笔芯、电源E、开关S及导线等。操作步骤如下：调节滑动变阻器和电阻箱的阻值达到最大；闭合开关，适当调节滑动变阻器和电阻箱的阻值；记录两个电流表、的示数分别为、。
请回答以下问题：
若电流表的内阻可忽略，则电流表示数______时，电阻箱的阻值等于待测笔芯的电阻值。
用螺旋测微器测量该笔芯的直径，螺旋测微器的示数如图乙所示，该笔芯的直径为______mm。
已测得该笔芯的长度，电阻箱的读数为，根据上面测量的数据可计算出笔芯的电阻率______结果保留3位有效数字
若电流表的内阻不能忽略，仍利用中方法，则笔芯电阻的测量值______真实值填“大于”“小于”或“等于”。
 

11.  一质量为的小物块放在水平地面上的A点，距离A点5m的位置B处是一面墙，如图所示，物块以的初速度从A点沿AB方向运动，在与墙壁碰撞前瞬间的速度为，碰后以的速度反向运动直至静止。g取。
求物块与地面间的动摩擦因数；
若碰撞时间为，求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F；
求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W。

12.  如图所示，两根足够长平行金属导轨MN、PQ固定在倾角的绝缘斜面上，顶部接有一阻值的定值电阻，下端开口，轨道间距。整个装置处于磁感应强度的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上，质量的金属棒ab置于导轨上，ab在导轨之间的电阻，电路中其余电阻不计。金属棒ab由静止释放后沿导轨运动时始终垂直于导轨，且与导轨接触良好。不计空气阻力影响。已知金属棒ab与导轨间动摩擦因数，求：取。

金属棒ab沿导轨向下运动的最大速度；
金属棒ab沿导轨向下运动过程中，电阻R上的最大电功率；
若从金属棒ab开始运动至达到最大速度过程中，整个回路产生的总焦耳热为2J，流过电阻R的电荷量q。

13.  如图所示，直径分别为D和2D的同心圆处于同一竖直面内，O为圆心，GH为大圆的水平直径。两圆之间的环形区域区和小圆内部区均存在垂直圆面向里的匀强磁场。间距为d的两平行金属极板间有一匀强电场，上极板开有一小孔。一质量为m，电量为的粒子由小孔下方处静止释放，加速后粒子以竖直向上的速度v射出电场，由H点紧靠大圆内侧射入磁场。不计粒子的重力。
求极板间电场强度的大小；
若粒子运动轨迹与小圆相切，求Ⅰ区磁感应强度的大小；
若Ⅰ区、Ⅱ区磁感应强度的大小分别为、，粒子运动一段时间后再次经过H点，求这段时间粒子运动的路程。

答案和解析

1.【答案】B 

【解析】

【分析】
明确理想模型、控制变量、等效替代、类比等各种方法的应用即可正确解答本题．
在学习物理过程中掌握各种研究问题的方法是很重要的，要了解各种方法在物理中的应用．
【解答】
解：在研究物体的“加速度、作用力和质量”三个物理量的关系时，由于变量较多，因此采用了“控制变量法”进行研究，分别控制一个物理量不变，看另外两个物理量之间的关系，故ACD错误，B正确．
故选：  

2.【答案】A 

【解析】

【分析】
由波动图象读出波长，由振动图象读出周期，可求出波速；由振动图象上时刻读出P点的速度方向，在波动图象上判断传播方向，并分析后P点的动能情况；根据时间与周期的关系，求出点振动的路程．
本题关键要把握理解振动图象和波动图象的内在联系，读取基本的信息．知道质点做简谐运动时，在一个周期内通过的路程是
【解答】
A、由图知，该波的波长为，周期为，则波速，故A正确；
B、由振动图象知，时刻，P点的速度方向沿y轴正方向，则该波沿x轴正方向传播，故B错误；
C、再过时间，P点又回到平衡位置，动能最大，故C错误；
D、质点在一个周期内通过的路程是4A，则再过，P点振动路程为，故D错误．
故选：  

3.【答案】AB 

【解析】解：A、时，感应电动势最大，线框平面与中性面垂直，磁通量为零，故A正确；
B、时，感应电动势为零，说明此时线圈正经过中性面，故B正确；
C、由图2可知，根据正弦式交变电流有效值和峰值的关系可得，该交变电流的有效值为，故C错误；
D、据周期和频率的关系可得，该交变电流的频率为：，故D错误；
故选：
由图2可知任何时刻的感应电动势，根据电动势的特点，可判处金属线框所处的位置；由图象还可知电动势的峰值和周期，根据有效值和峰值的关系便可求电动势的有效值，根据周期和频率的关系可求频率．
本题考察的是有关交变电流的产生和特征的基本知识，注意会由图象得出线圈从何处开始计时，并掌握正弦交流电的最大值与有效值的关系．
 

4.【答案】D 

【解析】解：开始小球压着弹簧，则弹簧被压缩了，当加入一个竖直向上，大小为E的匀强电场后，当某时刻物块对水平面的压力为零时，弹簧对物块的拉力为Mg，所以弹簧又被物块M拉长了。
小球电势能改变等于静电力做功，由于电场力恒定，则电场力做功为：，故D正确，ABC错误；
故选：D。
在没有加入匀强电场时，小球压着弹簧，而当加入竖直向上匀强电场时，弹簧处于拉伸状态，则小球电势能的变化，即为电场力做功，由于电场力恒定，所以由电场力做功，可求出电势能的改变量．
通过电场力的有无，来抓住弹簧的状态：是压缩还是伸长；通过弹簧的长度变化，从而得出电场力做的功，进而确定电势能的改变量．注意由于电场力恒定，因此可计算出电场力做功．
 

5.【答案】D 

【解析】

【分析】
尖端电荷密度大，附近的场强强，空气越容易电离，画出金属筒和金属丝之间的电场线分布图，比较场强的大小，带负电的细颗粒物根据受力判断运动情况。
此题考查静电的应用-静电除尘，解答本题关键是要知道金属圆筒和金属丝之间的电场分布，电场强度越大的地方气体越容易电离。

【解答】

A、根据图象信息可知除尘器内电场在水平面上的分布类似于负点电荷电场，电场线方向由收尘极指向电晕极，故A错误；
B、逆电场线方向，电势变高，故越靠近收尘极，电势越高，故B错误；
C、尘埃带负电后受电场力作用向收尘极运动，电场力做正功，电势能越来越小，故C错误；
D、离电晕极越远，场强越小，尘埃带电量不变，电场力越小，故D正确，
故选：D。
 

6.【答案】ABC 

【解析】解：A、在测量油膜分子的直径时，将油分子看成球形分子，并且把油膜看成单分子油膜，此时油酸薄膜厚度等于油酸分子直径，故A正确；
B、在研究溴蒸气的扩散实验，若温度升高，则分子的运动越激烈，所以扩散的速度加快，故B正确；
C、丙图模拟气体压强产生机理的实验，说明气体压强是由气体分子频繁碰撞容器壁产生的，故C正确；
D、图丁的形状，由于是椭圆，则说明云母晶体具有各向异性，故D错误；
E、把毛细管插入跟它不浸润的液体中时，管内液面降低，则由图可知，水银对玻璃是不浸润液体，故E错误。
故选：ABC。
测算分子的直径时，必须假设的前提是将油分子看成球形分子，并且把油膜看成单分子油膜；
温度越高，分子的运动越激烈；
气体的压强是由气体分子频繁碰撞容器壁产生的；
图是椭圆，说明云母晶体具有各向异性；
知道浸润和不浸润的基本现象，会根据分子间作用力解释相关现象。
该题考查热学中的几个记忆性的知识点，对于这一类的题目，要注意多加积累，掌握应用分子动理论解释相关现象的方法。
 

7.【答案】AC 

【解析】

【分析】
作出光路图，根据光路的可逆性分析两条出射光线方向关系；两光线通过玻璃砖后侧移大小，判断折射率的大小，由公式确定光线在玻璃中传播速度的大小；根据折射率大，频率高，分析光电效应现象；由玻尔理论分析氢原子的跃迁问题。
本题主要是考查光的折射、光电效应和能级跃迁。
【解答】
A.作出光路图如图所示，

光从玻璃前表面折射角等于从后表面射出时的入射角，根据平行玻璃砖的光学特性，知a、b两束光通过平板玻璃砖后出射光线、与入射光线a、b分别平行，则光线、仍然平行，故A正确；
B.两光线通过玻璃砖后b光线的侧移较大，说明玻璃对b光线的折射率较大；由公式知，光线a在玻璃中的传播速度比光线b的大，故B错误；
C.b光线的折射率较大，a光线的折射率较小，则a光线的频率较低，b光的频率较高。根据光电效应产生的条件：入射光的频率大于金属的极限频率，可知若光线a能使某金属产生光电效应，光线b也一定能使该金属产生光电效应，故C正确；
D.根据玻尔理论可知，若光线a是氢原子从能级4向能级2直接跃迁发出的光，而光线b的光子能量大于a光子的能量，则光线b不可能是氢原子从能级3向能级2直接跃迁发出的光，故D错误。
故选：AC。  

8.【答案】ABC 

【解析】解：A、它们之间的万有引力为，根据数学知识得知，随着的增大，F先增大后减小，但由于是在演变的初期，则万有引力增大，故A正确；
B、设体积较小的星体质量为，轨道半径为，体积大的星体质量为，轨道半径为双星间的距离为转移的质量为。
对：…①
对：…②
由①②得：，总质量不变，两者距离L不变，则角速度不变，故B正确；
CD、由②得：，、L、均不变，增大，则增大，即体积较大星体圆周运动轨迹半径变大。由得线速度v也增大。故C正确、D错误。
故选：ABC。
双星绕两者连线的一点做匀速圆周运动，由相互之间万有引力提供向心力，根据万有引力定律、牛顿第二定律和向心力进行分析。
本题是双星问题，要抓住双星系统的条件：角速度与周期相同，运用牛顿第二定律采用隔离法进行研究。
 

9.【答案】  下降过程中重物受到空气阻力、纸带受到摩擦阻力等 

【解析】解：电火花打点计时器需要的电源为220V的交流电，频率为50Hz，故打点时间间隔；
为了较小阻力对实验的影响，在选择重物时要选择密度大的铁块，故AC错误，B正确；
该实验中不需要测量质量，因此不需要天平，打点计时器能记录重物运动时间，因此不需要秒表，实验中需要根据计数点之间的距离计算加速度的大小，故需要刻度尺，故AB错误，故C正确。
，，，，，
根据逐差法可得
代入数据解得
实验中重物不可避免的受到纸带与限位孔之间的摩擦力以及空气阻力的影响，因此实验中所得到的重物下落的加速度值小于当地的重力加速度值。
故答案为：；   ；   ；；；   ；下降过程中重物受到空气阻力、纸带受到摩擦阻力等。
明确电火花打点计时器的使用电压和打点周期；
在选择重物时应该选择密度大的铁块，减小下落过程受到的阻力；
解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项
根据匀变速直线运动的推论公式可以求出加速度的大小。
对于基本实验仪器，要会正确使用，了解其工作原理，为将来具体实验打好基础，对于实验装置和工作原理，我们不仅从理论上学习它，还要从实践上去了解它，自己动手去做做清楚实验中需要测量的物理量，从中知道需要的仪器和多余的仪器。知道实验实验原理，清楚实际情况下存在的误差。
 

10.【答案】；；；小于。 

【解析】解：由图示电路图可知，电阻箱与铅笔芯并联，忽略电流表内阻，当电阻箱阻值与铅笔芯电阻相等时，流过两支路的电流相等，即：，由并联电路规律可知，，则：；
由图示螺旋测微器可知，其示数为；
由电阻定律：，
解得：；
电流表的内阻不能忽略时，由于电流表与电阻箱的电阻箱之和等于待测铅笔芯的电阻，实验认为铅笔芯电阻等于电阻箱阻值，则铅笔芯电阻的测量值小于真实值。
故答案为：；；；小于。
根据并联电路特点求出两电流表示数间的关系。
螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数。
根据实验数据应用电阻定律可以求出铅笔芯的电阻率。
根据图示电路图与串联电路特点分析实验误差。
本题考查了实验数据处理，分析清楚电路结构、掌握基础知识是解题的前提与关键；应用并联电路特点与电阻定律可以解题。
 

11.【答案】解：物块从A到B过程，由动能定理得：
，
代入数据解得：；
以向右为正方向，物块碰撞墙壁过程，
由动量定理得：，
解得：，负号表示方向向左；
物块向左运动过程，由动能定理得：
；
所以克服摩擦力做功为9J。
答：物块与地面间的动摩擦因数为；
若碰撞时间为，碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F为130N；
物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W为9J。 

【解析】对物块应用动能定理可以求出动摩擦因数。
对物块应用动量定理可以求出作用力大小。
应用动能定理可以求出物块反向运动过程克服摩擦力做的功。
本题考查了求动摩擦因数、作用力、克服摩擦力做功，分析清楚物体运动过程、应用动能定理、动量定理即可正确解题。
 

12.【答案】解．金属棒静止释放后，向下运动，切割磁感线的感应电动势为
根据闭合电路欧姆定律可得，产生的感应电流为
则受到的安培力为
由于安培力与运动方向相反，则有
可知金属棒沿斜面向下做加速度减小的加速运动，当加速为零时，金属棒的速度最大，然后做匀速直线运动，故有
代入数据解得，金属棒ab沿导轨向下运动的最大速度为
由电路中的电流
可知，当金属棒达到最大速度时，电路中的电流最大，即为
故金属棒ab沿导轨向下运动过程中，电阻R上的最大电功率为
设金属棒从开始运动至达到最大速度过程中，沿导轨下滑的距离为x，根据能量守恒定律有
解得，金属棒沿导轨下滑的距离为
则流过电阻R的电荷量为
答：金属棒ab沿导轨向下运动的最大速度为；
金属棒ab沿导轨向下运动过程中，电阻R上的最大电功率为12W；
若从金属棒ab开始运动至达到最大速度过程中，整个回路产生的总焦耳热为2J，流过电阻R的电荷量q为。 

【解析】应用求解感应电动势，由欧姆定律求出感应电流，应用安培力公式求出安培力，然后由平衡条件求出导体棒的最大速度。
结合功率的公式即可得知正确结果。
应用能量守恒定律和电量公式关系求解R上产生的电量。
对于电磁感应问题研究思路常常有两条：一条从力的角度，根据牛顿第二定律或平衡条件列出方程；另一条是能量，分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题，根据动能定理、功能关系等列方程求解。
 

13.【答案】设极板间电场强度大小为E，对粒子在电场中的加速运动，由动能定理可得

解得。
设Ⅰ区内磁感应强大小为B，粒子做圆周运动的半径为R，由牛顿第二定律得

如图甲所示，粒子的运动轨迹与小圆相切有两种情况。

若粒子轨迹与小圆外切，由几何关系可得

解得。
若粒子轨迹与小圆内切，由几何关系得

解得。
设粒子在Ⅰ区和Ⅱ区做圆周运动的半径分别为、，由牛顿第二定律可得

，

代入解得，。
设粒子在Ⅰ区和Ⅱ区做圆周运动的周期分别为、，由运动学公式得

，

由题意分析，粒子两次与大圆相切的时间间隔的运动轨迹如图乙所示，

由对称性可知，Ⅰ区两段圆弧所对圆心角相同，设为，Ⅱ区内所对圆心角设为，圆弧和大圆的两个切点与圆心O连线间的夹角为，由几何关系可得。
在区域Ⅱ中恰好经过了半个圆周，故，。
粒子重复上述交替运动到H点，设粒子Ⅰ区和Ⅱ区做圆周运动的时间分别为、，可得

，

设粒子运动的路程为s，由运动学公式可得

联立解得。 

【解析】带电粒子在电场中做加速运动；根据动能定理可求得电场强度的大小；
明确两种可能的相切情况，即可求得半径；根据洛仑兹充当向心力求解磁感应强度；
分析粒子在磁场中的运动，根据运动周期明确经过的圆心角，再由圆的性质明确对应的路程。
本题考查带电粒子在磁场和电场中的运动，要注意明确洛仑兹力充当向心力的应用，同时要注意分析可能的运动过程，特别是具有对称性的性质要注意把握。