2023天津宁河区芦台一中高三上学期期末物理试题含解析

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一、单选题
1. 如图所示，一轻质晒衣架静置于水平地面上，水平横杆与四根相同的斜杆垂直，两斜杆夹角，一重为的物体悬挂在横杆中点，则每根斜杆受到地面的（ ）
A. 作用力为B. 作用力为
C. 摩擦力为D. 摩擦力为
【答案】B
【解析】
【详解】设斜杆的弹力大小为，以水平横杆和重物为整体，竖直方向根据受力平衡可得
解得
以其中一斜杆为研究对象，其受力如图所示
可知每根斜杆受到地面的作用力应与平衡，即大小为，每根斜杆受到地面的摩擦力为
B正确，ACD错误；
故选B。
2. 如图所示，绷紧的水平传送带始终以恒定速率v1运行。初速度大小为v2的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带。若从小物块滑上传送带开始计时，小物块在传送带上运动的v—t图像（以地面为参考系）如图乙所示。已知v2>v1，则（ ）
A. 时刻，小物块离A处的距离达到最大
B. 时刻，小物块相对传送带滑动的距离达到最大
C. 0~时间内，小物块始终受到大小不变的摩擦力作用
D. 0~时间内，小物块受到的摩擦力方向先向右后向左
【答案】C
【解析】
【详解】A．由v-t图像得到，小物块在t1时刻速度为零，下一刻开始向右运动，所以t1时刻小物块离A处最远，故A错误；
B．t2时刻，小物块第一次与传送带相对静止，之前始终相对传送带向左运动，所以此刻小物块相对传送带滑动的距离达到最大，故B错误；
CD．0~t2时刻，小物块相对传送带向左运动，始终受到向右的滑动摩擦力
滑动摩擦力的大小和方向都不变，故C正确，D错误。
故选C。
3. 2022年11月29日23时41分，我国成功发射了“神舟十五号”载人飞船，实现了我国航天技术的又一突破，为了拍摄飞船的外部影像，航天员在太空释放了一个伴飞小卫星，通过一个“弹簧”装置给伴飞小卫星一个速度增量，小卫星的速度比“神舟十五号”飞船快，两者之间会先越来越远，直到保持在一个大致距离上，伴飞小卫星是一个边长为40cm的立方体，大概有一颗篮球大小，伴飞小卫星虽然小，但它具有姿态的调整、测控、数据传输等功能，将飞船的运动轨道近似为圆形，忽略飞船与伴飞小卫星之间的万有引力，则伴飞小卫星在远离飞船的过程中（ ）
A. 速度增大B. 加速度减小
C. 受地球万有引力增大D. 机械能增大
【答案】B
【解析】
【详解】A．小卫星的速度比“神舟十五号”飞船快，万有引力不足以提供向心力而做离心运动，轨道半径变大，万有引力做负功，引力势能增大，动能减小，速度减小，故A错误；
B．由
可得
轨道半径变大，加速度变小，故B正确；
C．万有引力
轨道半径变大，万有引力变小，故C错误；
D．伴飞小卫星在远离飞船的过程中，只有万有引力做功，机械能守恒，故D错误。
故选B。
4. 如图所示，虚线A、B、C、D是某匀强电场中的4个平行且等距的等势面，两等势面间的距离为2cm，其中等势面C的电势为0，一电子仅在静电力的作用下运动，经过A、D等势面时的动能分别为28eV和10eV，则下列说法正确的是
A. 等势面D的电势为6V
B. 该匀强电场的电场强度为3V/m，方向水平向右
C. 该电子不可能到达电势为－12V的等势面
D. 该电子运动到某一位置，其电势能变为8eV时，它的动能为8eV
【答案】D
【解析】
【分析】根据动能定理，结合电势差等于电势之差，及能量守恒定律，及只有电场力做功，导致动能与电势能相互转化，从而即可一一求解．
【详解】因电子只在静电力的作用下运动，经过A、D等势面点的动能分别为28eV和10eV，根据动能定理，则有：-e（φA-φD）=（10-28）eV，解得：φA-φD=18V，又φC=0，可解得：φD=-6V，故A错误；电场强度，方向向右；选项B错误； 因只有电场力做功，动能与电势能之和保持不变，总能量为10eV+(-6V)(-e)= 16eV，则在－12V的等势面上动能为16eV -(-12V)(-e)= 4eV，即可能到达电势为－12V的等势面，选项C错误；因电子总能量为16eV，则该电子运动到某一位置，其电势能变为8eV时，它的动能为8eV，故D正确；故选D．
【点睛】此题关键是知道粒子在电场中只有电场力做功时电势能和动能之和守恒；会用能量守恒关系分析各个选项．
5. 如图所示的电路中，R1、R2、R3为定值电阻，R4是滑动变阻器，平行板电容器的电容为C，电源电动势为E，内阻不计。当开关K闭合且电路稳定时，下列说法正确的是（ ）
A. 增大电容器两极板正对面积，电容器极板上的电荷量增大
B. 减小电容器两极板间的距离，电容器两极板间的电压增大
C. 减小R4接入电路的阻值，电容器两极板间的电压将会减小
D. 断开开关K瞬间，滑动变阻器R4中有方向从左向右的电流
【答案】A
【解析】
【详解】B．当开关K闭合且电路稳定，外电路等效为三个电阻串联，电容器两极板间的电压恒定，增大或减小电容器两极板间的距离，不影响电容器两极板间的电压，故B错误；
A．由
可知，增大电容器两极板正对面积，电容C增大，由
可知电容器极板上的电荷量增大，故A正确；
C．增大或减小接入电路的阻值，不影响稳定后两极板间的电压，故C错误；
D．电容器的左极板带正电，右极板带负电，断开开关K瞬间，电容器相当于电源，左极板为正极，右极板为负极，和、、构成闭合回路，故滑动变阻器中有方向从右向左的电流，故D错误。
故选A。
二、多选题
6. 如图所示，弹簧的一端固定在竖直墙上，质量为m的光滑弧形槽静止在光滑水平面上，底部与水平面接触处平滑。一个质量也为m的小球从槽上高h处由静止开始自由下滑，下列判断正确的是（ ）
A. 在下滑过程中，小球和槽之间的相互作用力对槽不做功
B. 在下滑过程中，小球和槽组成的系统水平方向动量守恒
C. 被弹簧反弹后，小球和槽都做速率不变的直线运动
D. 被弹簧反弹后，小球能回到槽上高h处
【答案】BC
【解析】
【详解】B．在下滑过程中，小球和槽组成系统在水平方向所受外力的矢量和为零，系统在水平方向动量守恒，故B正确；
D．小球与槽组成的系统水平方向动量守恒，球与槽的质量相等，小球沿槽下滑，球与槽分离后，小球与槽的速度大小相等，小球被弹簧反弹后与槽的速度相等，故小球不能滑到槽上，故D错误。
C．小球被弹簧反弹后，小球和槽在水平方向不受外力作用，故小球和槽都做匀速运动，故C正确；
A．在下滑过程中，小球和槽之间的相互作用力对槽做功，故A错误；
故选BC。
7. 如图，一根不可伸长绝缘的细线一端固定于O点，另一端系一带电小球，置于水平向右的匀强电场中，现把细线水平拉直，小球从A点由静止释放，经最低点B后，小球摆到C点时速度为0，则( )
A. 小球在B点时速度最大
B. 小球从A点到B点的过程中，机械能一直在减少
C. 小球在B点时的绳子拉力最大
D. 从B点到C点的过程中小球的电势能一直增加
【答案】BD
【解析】
【分析】首先要判断出小球运动的等效最低点，然后根据动能减小判断电场力做功的正负，从而知道带电的正负，利用电场力做功与电势能的变化关系判断电势能的变化．
【详解】A、C、小球受到电场力与重力、绳子的拉力的作用，在复合场中做类单摆运动，当重力与电场力的合力与绳子的拉力在同一条直线上时（在角AOC角平分线上），小球处于等效最低点，此时小球的速度最大，对绳子的拉力最大．故A错误，C错误；
B、从A到B的过程中电场力对小球做负功，小球的机械能减小．故B正确；
D、从B到C的过程中克服电场力做功，小球的电势能一直增大，D正确；
故选BD
【点睛】本题是复合场在的等效最低点的问题，带电物体在电场中圆周运动问题，利用等效最低点的特点与电场力做功与电势能和动能的变化关系判断是常用的解题方法．
8. 图为网上热卖的弹力软轴乒乓球训练器，弹力轴上端固定一乒乓球，下端固定在吸盘上。开始时弹力轴竖直，乒乓球处于静止状态，且到水平地面的距离为。现让一小孩快速挥拍水平击球，球恰好能触到地面（此时球的速度为。已知小孩击球过程中球拍对球做功为，乒乓球的质量为，不计空气阻力，弹力轴不弯曲时的弹性势能为零，重力加速度为，则（ ）
A. 球触地时弹力轴的弹性势能为
B. 球触地时弹力轴的弹性势能为
C. 球返回到初始位置时速度大小为
D. 球返回到初始位置时速度大小为
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．从小孩击球到球触地的过程，根据动能定理得
得
则球触地时弹力轴的弹性势能为
故A正确，B错误；
CD．对于球返回过程，根据动能定理得
解得球返回到初始位置时速度大小为
故C正确，D错误。
故选AC。
9. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据处理、误差分析等。例如：
（1）实验仪器。在“练习使用多用表”实验时，
①某同学用多用表的电阻“10”档测定值电阻阻值，表盘的示数如图所示，则该阻值R______。
②如果是用直流10mA挡测量电流，则读数为______mA。
（2）在“多用电表的使用”实验中，某同学进行了如下操作和思考。利用多用电表测量未知电阻。用电阻挡“100”测量时发现指针示数如图所示，为了得到比较准确的测量结果，下列选项中合理的步骤为（ ）（填写选项前的字母）；
A.将选择开关旋转到电阻挡“1k”的位置
B.将选择开关旋转到电阻挡“10”的位置
C.将两表笔分别与被测电阻的两根引线相接完成测量
D.将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮使指针指向“0”
【答案】 ①. 180Ω ②. 4.40 ③. BDC
【解析】
【详解】（1）[1]用电阻挡“×10”测量，则读数为
R=18×10Ω=180Ω
[2]用直流10mA挡测量电流，则读数4.40mA。
（2）[3]若他用电阻挡“×100”测量时发现指针偏转角度过大，说明倍率挡选择过高，应该选择更低的倍率挡，然后再次调零后再进行测量，则为了得到比较准确的测量结果，合理的操作步骤为BDC。
10. 某同学设计了如图甲所示的装置来验证机械能守恒定律。左侧铁架台的横杆上固定有一个拉力传感器，将小球（可视为质点）用不可伸长的细线悬挂在传感器上。右侧有两个竖直杆固定在底座上，杆上分别装有可沿竖直杆移动的刻度尺和激光笔，激光笔水平放置。实验步骤如下：
①使小球自由静止在最低点，调整激光笔的高度，使水平细激光束与小球的底部保持相平，记录此时拉力传感器的示数；
②调节刻度尺的高度，使零刻线与细激光束保持相平，并固定刻度尺；
③将激光笔上移，使水平细激光束经过细线的悬点O，读取刻度尺读数即为细线的长度L；
④将激光笔移动到与高度差为的位置Q处（如图甲中所示），把小球拉至该处，并使小球的底部与水平细激光束保持相平。释放小球，读出小球下摆过程中拉力传感器最大示数T；
⑤改变激光笔的高度，重复步骤④；
⑥整理器材；
（1）若选取题中的、L及步骤④中的一组数据h和T，进行验证机械能守恒定律，若传感器最大示数T满足T＝______（用、L、h表示）时，则可验证小球从初始位置摆至点的过程中机械能守恒定律成立。
（2）该同学采用图像法处理数据。多次实验得出多组T和h的数据，在坐标纸上描点连线做出T－h图像如图乙所示。理论上图乙中的a和b数值满足a＝______b（填上合适的数字）关系时，则可验证小球下摆过程中机械能守恒定律成立。
（3）由于小球运动中受到空气阻力等因素影响，造成小球下摆过程中机械能会有损耗。若图乙中a＝2.9N，b＝1.0N，根据图乙可知，小球自处由静止释放，至下摆到最低点的过程中，损耗的机械能占初态机械能的______%（取点为重力势能零势点）。
【答案】 ①. ②. 3 ③. 5
【解析】
【详解】（1）以点为重力势能零势能点，初态小球的机械能为重力势能
点处的机械能为动能
在最低点由牛顿第二定律可得
又，
联立可得
（2）若机械能守恒，则
即
联立得
联立解得
当时
当时
联立解得
（3）由a＝2.9N，b＝1.0N，得
小球自h处由静止释放时的机械能为
在最低点时
即
最低点时的机械能
得损耗的机械能占初态机械能的百分比为
11. 如图所示，粗糙水平地面上，有一长木板A，质量为mA=4kg，与地面间的动摩擦因数为µ1=0.3。在其左端有一个物块B，质量为mB=6kg，物块B与长木板A之间的动摩擦因数为µ2=0.6。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2，用一水平向右的恒力作用在物块B上。当F大于45N时，两者发生相对滑动。求
（1）当F为40N时，A、B之间的摩擦力为多大？
（2）当F为50N时，物块B运动到木板A右端用时2.4s，求长木板A的长度。
【答案】（1）34N；（2）2.4m
【解析】
【详解】（1）F大于45N时，两者发生相对滑动，小于等于45N，两者相对静止，之间的摩擦力为静摩擦；当F=40N，整体受力分析
解得
a=1m/s2
对B受力分析
F-f静=mBa
解得
f静=34N
（2）当F=50N，两者发生相对滑动，A、B之间为滑动摩擦力，此时A的加速为
解得
B的加速度为
根据位移关系
即
解得
L=2.4m
12. 如图所示，在足够长的光滑水平轨道上静止三个小木块A、B、C，质量分别为mA=1kg，mB=1kg，mC=2kg，其中B与C用一个轻弹簧固定连接，开始时整个装置处于静止状态；A和B之间有少许塑胶炸药，现在引爆塑胶炸药，若炸药爆炸产生的能量有E=9J转化为A和B的动能，A和B分开后，立刻取走A。求
（1）弹簧弹性势能的最大值。
（2）弹簧再次恢复原长时，B的速度。
【答案】（1）3J；（2）2m/s
【解析】
【详解】（1）塑胶炸药爆炸瞬间取A和B为研究对象，假设爆炸后瞬间A、B的速度大小分别为、，取向右为正方向，由动量守恒
爆炸产生能量有9J转化为A、B的动能
解得
取BC和弹簧为研究系统，当弹簧第一次被压缩到最短时B、C达到共同速度，此时弹簧的弹性势能最大，设为，由动量守恒
由能量守恒定律
解得
（2）设B、C之间弹簧第一次恢复到原长时B、C的速度分别为和，则由动量守恒和能量守恒，有
解得
13. 回旋加速器是高能物理中的重要仪器，其结构示意图如图甲所示：置于真空中的两个D形金属盒半径均为R，磁感应强度为B。的匀强磁场与盒面垂直，两盒间距很小，它们之间有一定的电势差，A处粒子源产生质量为m、电荷量为＋q的粒子在加速器交流电源产生的周期性变化的电场中由静止开始被加速，并垂直于磁场方向进入磁场。加速电压u随时间的变化关系图像如图乙所示，其中忽略带电粒子在电场中运动的时间，不考虑相对论效应和变化电场对磁场分布的影响。
（1）判断粒子在图甲磁场中回旋的方向（“顺时针”或“逆时针”）；
（2）求粒子离开加速器时获得的最大动能Ek；
（3）调节交流电的电压，先、后两次的电压大小比为1：2，则粒子在加速器中的运动时间之比为多少？
（4）实际使用中，磁感应强度B会出现波动，若在时粒子第一次被加速，要实现连续n次加速，求B可波动的最大范围。
【答案】（1）逆时针；（2）；（3）；（4），
【解析】
【详解】（1）根据左手定则可以判断，在磁场中回旋的方向为逆时针
（2）圆周运动的最大半径为R
可得
（3）设加速n次，由
可得
由
可得
（4）设磁感应强度偏小时为，圆周运动的周期为
，，
设磁感应强度偏大时为，圆周运动周期为
，，
可得
，、3……