2022-2023学年陕西省西北工业大学附属中学第二学期期末考试高三物理试题试卷

这是一份2022-2023学年陕西省西北工业大学附属中学第二学期期末考试高三物理试题试卷，共16页。试卷主要包含了进入匀强磁场等内容，欢迎下载使用。
2022-2023学年陕西省西北工业大学附属中学第二学期期末考试高三物理试题试卷
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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、如图所示，物体m与斜面体M一起静止在水平面上。若将斜面的倾角θ稍微增大一些，且物体m仍静止在斜面上，则

A．斜面体对物体的支持力不变
B．斜面体对物体的摩擦力变大
C．水平面与斜面体间的摩擦力变大
D．水平面与斜面体间的摩擦力变小
2、如图所示，由粗细均匀的金属导线围成的一个正六边形线框abcdef，它的六个顶点均位于一个半径为R的圆形区域的边界上，be为圆形区域的一条直径，be上方和下方分别存在大小均为B且方向相反的匀强磁场，磁场方向垂直于圆形区域。现给线框接入从a点流入、从f点流出的大小为I的恒定电流，则金属线框受到的安培力的大小为

A． B． C．BIR D．0
3、如图所示，是半圆弧，为圆心，为半圆弧的最高点，，、、处各有一垂直纸面的通电直导线，电流大小均为，长度均为，和处通电直导线的电流方向垂直纸面向外，处通电直导线的电流方向垂直纸面向里，三根通电直导线在点处产生的磁感应强度大小均为，则处的磁感应强度大小为（　　）

A． B． C． D．0
4、中澳美“科瓦里-2019”特种兵联合演练于8月28日至9月4日在澳大利亚举行，中国空军空降兵部队首次派员参加，演习中一名特种兵从空中静止的直升飞机上，抓住一根竖直悬绳由静止开始下滑，运动的速度随时间变化的规律如图所示，时刻特种兵着地，下列说法正确的是（　　）

A．在～时间内，平均速度
B．特种兵在0～时间内处于超重状态，～时间内处于失重状态
C．在～间内特种兵所受阻力越来越大
D．若第一个特种兵开始减速时第二个特种兵立即以同样的方式下滑，则他们在悬绳上的距离先减小后增大
5、篮球运动深受同学们喜爱。打篮球时，某同学伸出双手接传来的篮球，双手随篮球迅速收缩至胸前，如图所示。他这样做的效果是（ ）

A．减小篮球对手的冲击力
B．减小篮球的动量变化量
C．减小篮球的动能变化量
D．减小篮球对手的冲量
6、如图甲所示，倾角θ＝30°的足够长固定光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉着质量m＝1 kg的物体沿斜面向上运动。已知物体在t＝1 s到t＝3 s这段时间的v－t图象如图乙所示，弹簧的劲度系数k＝200 N/m，重力加速度g取10 m/s2。则在该段时间内(　　)

A．物体的加速度大小为2 m/s2 B．弹簧的伸长量为3 cm
C．弹簧的弹力做功为30 J D．物体的重力势能增加36 J
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，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、如图所示为粗细均匀的裸铜导线制成的半径为r的圆环，PQ为圆环的直径，其左侧上方的圆面积内存在垂直圆环所在平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，圆环的电阻为2R。一根长度为2r、电阻为R的均匀金属棒MN以圆环的圆心O点为旋转中心，紧贴着网环以角速度ω沿顺时针方向匀速转动，转动过程中金属棒与圆环始终接触良好，开始时MN与PQ重合（　　）

A．金属棒中感应电动势的最大值为
B．时间内通过金属棒MN的横截面电荷量为
C．金属棒中电流的有效值是
D．金属棒旋转一周电路中产生的热量为
8、如图所示，在同一软铁芯上绕有两个独立的线圈甲与乙，甲线圈连接电池、滑动变阻器、电阻。乙线圈中接有电容器，向左移动滑动变阻器的滑片，使甲线圈中的电流均匀变化。已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，下列说法正确的是（　　）

A．电容器的上极板带正电
B．电容器的上极板带负电
C．电容器所带的电荷量恒定
D．电容器所带的电荷量增大
9、如图所示，轻弹簧一端与不可伸长的轻绳OC、DC连接于C（两绳另一端均固定），弹簧另一端连接质量为m的小球。地面上竖直固定一半径为R、内壁光滑的开缝圆弧管道AB，A点位于O点正下方且与C点等高，管道圆心与C点重合。现将小球置于管道内A点由静止释放，已知轻绳DC水平，当小球沿圆弧管道运动到B点时恰好对管道壁无弹力，管道与弹簧间的摩擦不计，重力加速度为g。则小球从A运动到B的过程中（　　）

A．弹簧一直处于伸长状态
B．小球的机械能不守恒
C．小球在B点的动能为mgR
D．轻绳OC的拉力不断增大
10、一质量为m的物体静止在光滑水平面上，现对其施加两个水平作用力，两个力随时间变化的图象如图所示，由图象可知在t2时刻物体的（ ）

A．加速度大小为
B．速度大小为
C．动量大小为
D．动能大小为
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11．（6分）如图所示，某同学在做“研究匀变速直线运动”的实验中，由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰的纸带，纸带上:两相邻计数点间有四个点没画出来．已知打点计时器打点周期,其中前,完成以下问题:

(1)打下A点时速度大小是___ m/s．
(2)若某同学甲实验时只测暈了纸带中x3、x4的值，则小车运动的加速度计算表达式为____________ (用x3、x4及T表示)．
(3)某同学乙根据学过的知识，算出了几个计数点的瞬时速度，建立坐标系，画出的v-t图像如图所示，请你根据图像得出小车运动的加速度为__________m/s2,由图可知，从开始计时的0.3s内，小车通过的位移大小为_______ m．
12．（12分）（1）用游标卡尺测量小球的直径如图甲、乙所示．测量方法正确的是_____（选填“甲”或“乙”）．

（2）用螺旋测微器测量金属丝的直径，此示数为_______mm．

（3）在“用打点计时器测速度”的实验中，交流电源频率为50Hz，打出一段纸带如图所示．纸带经过2号计数点时，测得的瞬时速度v=____m/s．
四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13．（10分） “801所”设计的磁聚焦式霍尔推进器可作为太空飞船的发动机，其原理如下：系统捕获宇宙中大量存在的等离子体(由电量相同的正、负离子组成)经系统处理后，从下方以恒定速率v1向上射入有磁感应强度为B1、垂直纸面向里的匀强磁场区域Ⅰ内．当栅极MN、PQ间形成稳定的电场后，自动关闭区域Ⅰ系统(关闭粒子进入通道、撤去磁场B1)．区域Ⅱ内有磁感应强度大小为B2、垂直纸面向外的匀强磁场，磁场右边界是直径为D、与上下极板相切的半圆(圆与下板相切于极板中央A)．放在A处的放射源能够向各个方向均匀发射速度大小相等的氙原子核，氙原子核经过该区域后形成宽度为D的平行氙粒子束，经过栅极MN、PQ之间的电场加速后从PQ喷出，在加速氙原子核的过程中探测器获得反向推力(不计氙原子核、等离子体的重力，不计粒子之间相互作用于相对论效应)．已知极板长RM=2D，栅极MN和PQ间距为d，氙原子核的质量为m、电荷量为q，求：

(1)氙原子核在A处的速度大小v2；
(2)氙原子核从PQ喷出时的速度大小v3；
(3)因区域Ⅱ内磁场发生器故障，导致区域Ⅱ中磁感应强度减半并分布在整个区域Ⅱ中，求能进入区域Ⅰ的氙原子核占A处发射粒子总数的百分比．
14．（16分）如图为一由透明介质制成的截面为圆的柱体，放在水平面上，其中点为圆心，该圆的半径为，一点光源发出一细光束，该光束平行水平面射到透明介质上的点，该光束经透明介质折射后射到水平面上的Q点。已知，，光在空气中的速度为。求：

①透明介质的折射率应为多少？
②该光束由点到点的时间为多少？
15．（12分）如图所示，在平面第一象限内存在沿y轴负向的匀强电场，在第四象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场。一质量为m、带电荷量为+q的粒子从y轴上P点以初速度v0沿轴正向射入匀强电场，经过轴上Q点（图中未画出）进入匀强磁场。已知OP=L，匀强电场的电场强度，匀强磁场的磁感应强度，不计粒子重力。求：
（1）粒子到达Q点的速度的大小v以及速度与轴正方向间的夹角；
（2）粒子从第四象限离开磁场的纵坐标。




参考答案

一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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、B
【解析】
A、物体m静止不动，受力平衡．可对物体受力分析，正交分解重力G得：
斜面体对物体的支持力N=mgcos
斜面体对物体的摩擦力f=mgsin
比较可知稍微增大一些，N变小，f变大，故A错误、B正确．
C、对于水平面对斜面的力，最好采用整体法，对m和M整体进行受力分析：
整体受重力和水平面的支持力，因为整体处于静止也就是平衡状态，所以地面对斜面体的摩擦力始终为零，水平面对斜面体间的支持力不变．故C错误、D错误．
故选：B．
2、A
【解析】
根据串并联电路的特点可知线框流过af边的电流：

流过abcdef边的电流：

de、ab边受到的安培力等大同向，斜向左下方，同理bc、ef边受到的安培力等大同向，斜向右下方，则de、ab、bc、ef边所受的安培力合力为：

方向向下；cd边受到的安培力：

方向向下，；af边受到的安培力：

方向向上，所以线框受到的合力：

A正确，BCD错误。
故选A。
3、C
【解析】
根据右手螺旋定则画出A、C、D各通电直导线在O处产生的磁感应强度，如图所示。将分解到水平和竖直两个方向上，并分别在两个方向合成，则水平方向的合矢量

竖直方向的合矢量

所以O点处的磁感应强度大小


故选C。
4、C
【解析】
A．在t1-t2时间内，若特种兵做匀减速直线运动，由v1减速到v2，则平均速度为，根据图线与时间轴围成的面积表示位移可知，特种兵的位移大于匀减速直线运动的位移，则平均速度，故A错误；
B．0-t1时间内，由图线可知，图线的斜率大于零，则加速度方向竖直向下，发生失重；在t1-t2时间内，图线的切线的斜率小于零，则加速度方向竖直向上，发生超重；故B错误；
C．在t1-t2时间内，根据牛顿第二定律可知
f-mg=ma
解得
f=mg+ma
因为曲线的斜率变大，则加速度a增大，则特种兵所受悬绳的阻力增大，故C正确；
D．若第一个特种兵开始减速时，第二个特种兵立即以同样的方式下滑，由于第一个特种兵的速度先大于第二个特种兵的速度，然后又小于第二个特种兵的速度，所以空中的距离先增大后减小，故D错误；
故选C。
5、A
【解析】
ABD．先伸出两臂迎接，手接触到球后，两臂随球引至胸前，这样可以增加球与手接触的时间，根据动量定理得

解得:

当时间增大时，球动量的变化率减小，作用力就减小，而冲量和动量的变化量都不变，所以A正确，BD错误。
C．速度由v减小到0，动能的变化量是不变的，故C错误。
故选A。
6、B
【解析】
A.根据速度图象的斜率表示加速度可知，物体的加速度大小为
a＝＝1 m/s2
选项A错误；
B.对斜面上的物体受力分析，受到竖直向下的重力mg、斜面的支持力和轻弹簧的弹力F，由牛顿第二定律，
F－mgsin 30°＝ma
解得F＝6 N。由胡克定律F＝kx可得弹簧的伸长量x＝3 cm，选项B正确；
CD.在t＝1 s到t＝3 s这段时间内，物体动能增大
ΔEk＝ ＝6 J
根据速度—时间图象面积等于位移，可知物体向上运动位移x＝6 m，物体重力势能增加
ΔEp＝mgxsin 30°＝30 J
根据功能关系可知，弹簧弹力做功
W＝ΔEk＋ΔEp＝36 J
选项C、D错误。

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，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、BD
【解析】
A．只有当MO、NO分别切割磁感线时，环中才有电流。MO、NO中感应电动势

故A错误；
B．金属棒中有电流时，电流为

半个周期内通过金属棒MN的电荷量

故B正确；
C．在一个周期内，只有半个周期的时间内金属棒中才有电流，即

所以金属棒中电流的有效值

故C错误；
D．依题意的

即

故D正确。
故选BD。
8、BC
【解析】
AB．电池电路的电流如图所示，在铁芯中产生向下的磁场。向左移动滑片，滑动变阻器有效电阻减小，由欧姆定律知电路电流增大。由题意知电流均匀增大，则该磁场均匀增强。应用楞次定律知乙线圈的感应电流如图所示，则电容器的上极板带负电，故A错误，B正确；

CD．穿过乙线圈的磁通量均匀增加，由电磁感应定律知

该值恒定。由电路规律知电容器的板间电压，则电容器两极板间电压恒定，则电容器所带电荷量

恒定，故C正确，D错误。
故选BC。
9、ACD
【解析】
AB．当小球沿圆弧管道运动到B点时恰好对管道壁无弹力，则小球在B点由弹簧的拉力和重力提供向心力，即弹簧处于伸长状态，从A到B的过程弹簧的形变量没有变，故小球的机械能不变，选项A正确，B错误；
C．从A到B的过程弹簧的形变量没有变，小球在B点的动能等于小球在A点的重力势能为mgR，选项C正确；
D．设OC与OA的夹角为θ，CA与水平夹角为α，C点受力平衡，则竖直方向上有

解得

从A到B的过程中，θ和弹簧的弹力FAC不变，α不断增大，故OC的拉力不断增大，D正确。
故选ACD。
10、AD
【解析】
A．由图像可知：在t2时刻物体的加速度由牛顿第二定律可得加速度大小

故A正确；
BCD．由动量定理和图像面积可得

则

根据动量和动能的关系得

故BC错误，D正确。
故选AD。

三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11、0.864 1.0 0.12
【解析】
（1）[1].相邻两计数点间还有4个打点未画出，所以相邻的计数点之间的时间间隔为t=0.1s；根据平均速度等于中时刻的瞬时速度，则有：

（2）[2].根据运动学公式得：
△x=at2
解得：
．
（3）[3].v-t图象中图象的斜率表示加速度，故

[4].图象与时间轴围成的面积表示位移，则可知位移大小

12、甲 6.700 0.36
【解析】
(1)让球直径卡在两外测量爪之间，测量方法正确的是甲．
(2) 螺旋测微器示数
(3)根据匀变速直线运动的推论可得纸带经过2号计数点时瞬时速度为：。

四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13、（1） （2） （3）
【解析】
（1）离子在磁场中做匀速圆周运动时：
根据题意，在A处发射速度相等，方向不同的氙原子核后，形成宽度为D的平行氙原子核束，即
则：
（2）等离子体由下方进入区域I后，在洛伦兹力的作用下偏转，当粒子受到的电场力等于洛伦兹力时，形成稳定的匀强电场，设等离子体的电荷量为 ，则
即
氙原子核经过区域I加速后，离开PQ的速度大小为 ，根据动能定理可知：

其中电压
联立可得
（3）根据题意，当区域Ⅱ中的磁场变为之后，根据可知，

①根据示意图可知，沿着AF方向射入的氙原子核，恰好能够从M点沿着轨迹1进入区域I，而沿着AF左侧射入的粒子将被上极板RM挡住而无法进入区域I．
该轨迹的圆心O1，正好在N点，，所以根据几何关系关系可知，此时；
②根据示意图可知，沿着AG方向射入的氙原子核，恰好从下极板N点沿着轨迹2进入区域I，而沿着AG右侧射入的粒子将被下极板SN挡住而无法进入区域I．
，所以此时入射角度．
根据上述分析可知，只有这个范围内射入的粒子还能进入区域I．该区域的粒子占A处总粒子束的比例为
14、① ②
【解析】
①光线沿直线第一次到达圆弧面点的入射角。由几何关系得：
，所以折射角为

玻璃的折射率
②光在玻璃中传播的速度
光在玻璃内从到的距离
光在玻璃内传播的时间：
间的距离
光从N传播到的时间为
解得：
15、（1）；45°；（2）。
【解析】
（1）带电粒子在电场中偏转，y轴方向上
根据牛顿第二定律有：
qE=ma


则粒子到达Q点的速度大小

夹角θ=45°
（2）进入磁场时，Q点的横坐标

粒子进入磁场后，由牛顿第二定律

综上可知粒子在磁场中做匀速圆周运动的圆心在y轴上处，
故粒子离开磁场的纵坐标