2023天津市新华中学高三上学期期末物理试题含解析

新华中学2020级高三级部综合质量练习

物理

一、单项选择题（本大题共5小题，每题4分，共20分）

1. 一个做直线运动的物体的v-t图象如图所示，由图象可知（　　）

A. 0-1.5s内物体的加速度为-4m/s2

B. 0-4s内物体的位移为12m

C. 3s末物体的运动方向发生变化

D. 3s末物体回到出发点

【答案】D

【解析】

【详解】A．由图像斜率可求得0~1.5s加速度为

故A错误；

B．v-t图象与时间轴所围面积为物体的位移，横轴上方的面积表示正方向的位移，下方的面积表示负方向的位移，总位移为上下面积的代数和，即0~4s内物体的位移为

故B错误；

C．3s末前后速度均为正值，即方向不变，故C错误；

D．3s内的位移为

物体回到出发点，故D正确。

故选D。

2. 一辆质量为m的小汽车在路面上行驶，小汽车可能遇到各种不同的路况。汽车在水平路面上行驶，汽车与路面间的最大静摩擦力为车重的0.1倍，汽车在转弯处的转弯半径为100 m，g取10 m/s2，以下说法正确的是（　　）

A. 在水平路面上行驶的汽车转弯处的向心力由重力和支持力提供

B. 汽车以恒定速率转弯时，所受合力为0

C. 在水平路面上行驶的汽车转弯处的向心力由静摩擦力提供

D. 在水平路面上行驶的汽车转弯处的速度可以达到12 m/s

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】AC．在水平路面上行驶的汽车转弯处的向心力由静摩擦力提供，选项A错误，C正确；

B．汽车以恒定速率转弯时，有向心加速度，则所受合力不为0，选项B错误；

D．当达到最大静摩擦力时

解得

v=10 m/s

选项D错误。

故选C。

3. 某次发射地球同步卫星时，该卫星先进入椭圆轨道再进入同步轨道，椭圆轨道的近地点A在近地圆轨道上，远地点B在同步轨道上，如图所示。该卫星（　　）

A. 在椭圆轨道上运行的周期小于1天

B. 在同步轨道上的角速度小于赤道上物体随地球自转的角速度

C. 在B点需要减速才能进入同步轨道

D. 在椭圆轨道上从A点运动到B点的过程中，速度增大

【答案】A

【解析】

【详解】AB．地球同步卫星运行的周期与地球自转的周期（1天）和角速度相等，故该卫星在同步轨道上的角速度等于赤道上物体随地球自转的角速度，根据开普勒第三定律可知，该卫星在椭圆轨道上运行的周期小于1天，故A正确、B错误；

C．该卫星在B点需要加速才能进入同步轨道，故C错误；

D．该卫星在椭圆轨道上从A点运动到B点的过程中，速度减小，故D错误。

故选A。

4. 如图所示，A是一质量为M的盒子，B的质量为，用细绳相连，跨过光滑的定滑轮，A置于倾角为=30°的斜面上，B悬于斜面之外，处于静止状态，现使斜面倾角逐渐增大，整个系统始终保持静止，则在增大倾角的过程中（　　）

A. A对斜面的压力增大 B. 绳子拉力保持不变

C. A所受的摩擦力增大 D. A所受的摩擦力先增大后减小

【答案】B

【解析】

【详解】A．隔离物体A，受重力、拉力支持力和静摩擦力（可能为零），根据平衡条件，在垂直斜面方向

N=Mgcosα

因α角在增大，故A对斜面的压力Mgcosα变小，故A错误；

B．对物体B分析，受重力和拉力，二力平衡，故

T=0.75Mg

保持不变，故B正确；

CD．平行斜面方向，重力的下滑分力为Mgsinα，拉力T=0.75Mg，开始时α=30°，故Mgsin30°=0.5Mg<0.75Mg，故静摩擦力平行斜面向下；α变大，则下滑分力Mgsinα变大，达到0.75Mg前，静摩擦力一直平行斜面向下，大小变小；下滑分力等于0.75Mg时，静摩擦力减小到零；下滑分力大于0.75Mg后，静摩擦力变为平行斜面向上且增加，故A所受的摩擦力先减小后增大，故CD错误。

故选B。

5. 关于生活中常见的光学现象及相关的知识，下列说法正确的是（　　）

A. 在水中，红光的传播速度小于蓝光的传播速度

B. 对于相同的障碍物，红光在水中比在空气中更容易发生明显的衍射现象

C. 太阳光通过盛满水的玻璃杯，形成彩色光谱，这是光干涉的结果

D. 在双缝干涉实验中，若仅将屏幕向双缝的位置移动，则相邻亮条纹的间距减小

【答案】D

【解析】

【详解】A．由及水对红光的折射率小于对蓝光的折射率可知，红光在水中的传播速度大于蓝光在水中的传播速度，A错误；

B．红光在水中的传播速度小于在空气中的传播速度，由可知，红光在空气中的波长比在水中的波长大，故红光在空气中更容易发生明显的衍射现象，B错误；

C．太阳光通过盛满水的玻璃杯，形成彩色光谱，这是因为盛满水的玻璃杯对不同颜色的光折射率不同，这是折射现象，C错误；

D．由可知，屏幕与双缝间的距离L减小，相邻亮条纹的间距减小，D正确。

故选D

二、不定项选择题（本大题共5小题，每小题6分，共30分，错选不得分，少选得4分）

6. 跳台滑雪是以滑雪板为工具，在专设的跳台上通过助滑坡获得速度，比跳跃距离和动作姿势的一种雪上竞技项目。在滑雪比赛中，一质量为60kg的滑雪运动员从半径为18m的四分之一圆弧轨道AB的顶端A由静止滑下，进入与圆弧轨道相切的水平轨道BC，切点为B。运动员经过B点时对轨道的压力为其所受重力的2.8倍，取重力加速度大小，则运动员在圆弧轨道下滑的过程中（　　）

A. 机械能增加了1080J B. 动能增加了1.08×104J

C. 重力势能减小了1.08×104J D. 由于摩擦损失的机械能为1080J

【答案】CD

【解析】

【详解】C．重力做功

则重力势能减小，故C正确；

B．在B点，根据牛顿第二定律可得

动能表达式

代入数据联立可得

故B错误；

AD．根据动能定理

解得摩擦力做功为

摩擦力做负功，则机械能减少，故D正确，A错误。

故选CD。

7. 有一列简谐横波的波源在O处，某时刻沿x轴正方向传播的振动形式传到20cm处，此时x轴上10cm处的质点已振动0.2s，质点P离O处80cm，如图所示，取该时刻为t＝0，下列说法正确的是（　　）

A. 质点P开始振动时的速度方向沿y轴负方向

B. 波的传播速度为1m/s

C. 经过1.5s，质点P第一次到达波峰

D. 在0～0.1s时间内，x＝10cm处的质点振动的速度逐渐增大

【答案】AC

【解析】

【分析】

【详解】A．根据题图可知，质点A起振方向向下，沿y轴负方向，各个质点的起振方向均相同，故质点P的起振方向与质点A的起振方向相同，为沿y轴负方向，A正确；

B．根据题图可知波长λ＝20cm＝0.2m，此时x轴上10cm处的质点已振动0.2s，则周期T＝0.4s，则波速

B错误；

C．质点P第一次到达波峰经过的时间

C正确；

D．在0～0.1s时间内，x＝10cm处的质点从平衡位置向波峰位置运动，速度逐渐减小，到达波峰处速度为零，D错误。

故选AC。

8. 如图（甲）为一台教用发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间的变化规律如图（乙）所示。发电机线圈的内电阻为，外接灯泡的电阻为，则（　　）

A. 电压表的示数为6V

B. 发电机的输出功率为4W

C. 在1.0×10-2s时刻，穿过线圈磁通量最大

D. 在2.0×10-2s时刻，穿过线圈的磁通量变化率最大

【答案】CD

【解析】

【详解】A．回路电流为

电压表的示数为

A错误；

B．发电机的输出功率为

B错误；

C．在1.0×10-2s时刻，电动势为零，线圈平面与磁感线垂直，穿过线圈的磁通量最大，C正确；

D．在2.0×10-2s时刻，电动势最大，根据法拉第电磁感应定律，穿过线圈的磁通量变化率最大，D正确。

故选CD。

9. 一定质量的理想气体，从状态a开始经历如图所示的状态变化过程回到原状态，则下列说法中正确的是（　　）

A. a→b的过程气体吸收热量

B. b→c的过程是等温变化

C. c→a的过程气体分子的平均动能减小

D. c状态比b状态单位时间内撞击容器壁单位面积的分子数多

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．由图像可知，a→b过程气体压强不变而体积增大，由一定质量的理想气体状态方程可知，气体温度上升；其中气体体积增大，外界对气体做负功，即

W＜0

而气体温度上升，内能增大即

由热力学第一定律，可知

所以a-→b的过程气体吸收热量，故A正确；

B．在p-V图像中，等温过程对应图像应是双曲线，故B错误；

C．由图像可知，c→a过程气体体积不变而压强减小，由一定质量的理想气体状态方程可知，气体温度降低，气体分子平均动能减小，故C正确；

D．由图像可知，c状态与b状态下的压强与体积的乘积相等，根据一定质量的理想气体状态方程可知，这两个状态下的温度相等，则c状态与b状态下气体平均动能相等，气体分子平均速率相等，而c状态比b状态的气体体积更小，所以单位时间内c状态比b状态撞击容器壁单位面积的分子数多，故D正确。

故选ACD。

10. 在近代物理发展的过程中，实验和理论相互推动，促进了人们对微观世界的认识。对下列实验描述正确的是（　　）

A. 卢瑟福通过①图所示的实验现象，发现了质子和中子

B. ②图中用紫外灯照射锌板，验电器指针带正电张开

C. ③图的理论，可以很好的解释氢原子光谱的规律

D. ④图放射源产生的三种射线中，射线3的电离本领最强

【答案】BC

【解析】

【详解】A．卢瑟福通过①图的粒子散射的实验现象，提出了原子的核式结构模型，A错误；

B．②图中用紫外灯照射锌板，锌板发生光电效应，锌板失去电子而带正电，验电器用导线连在锌板上，其指针也带正电张开，B正确；

C．氢原子的能级图可以很好的解释氢原子光谱的规律，是高激发态跃迁到n=2产生了巴尔末系可见光，C正确；

D．α射线是高速氦核流，一个α粒子带两个正电荷，根据左手定则，α射线受到的洛伦兹力向左，故1是α射线，其电离本领最强；β射线是高速电子流，带一个负电荷，根据左手定则，β射线受到的洛伦兹力向右，故3是β射线，其电离本领较强；γ射线是γ光子，是电中性的，故在磁场中不受磁场的作用力，轨迹不会发生偏转，故2是γ射线，其电离本领最弱，D错误。

故选BC。

三、实验题（本题共9分，每空3分）

11. 在“验证力的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，先用一个弹簧秤拉橡皮条的另一端到某一点并记下该点的位置；再将橡皮条的另一端系两根细绳，细绳的另一端都有绳套，用两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条。

（1）某同学认在此过程中必须注意以下几项：

A．两根细绳必须等长

B．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上

C．在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行

D．在用两个弹簧秤同时拉细绳时要注意使两个弹簧秤的读数相等

E．在用两个弹簧秤同时拉细绳时必须将橡皮条的另一端拉到用一个弹簧秤拉时记下的位置

其中正确的是___________；（填入相应的字母）

（2）在“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。

①图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向是___________。

②本实验采用的科学方法是___________

A．理想实验法    B．等效替代法    C．控制变量法    D．建立物理模型法

【答案】    ①. CE##EC    ②.     ③. B

【解析】

【详解】（1）[1]A. 细线的作用是能显示出力的方向，所以不需要等长，故A错误；

B．两细线拉橡皮条时，只要确保拉到同一点即可，不一定橡皮条要在两细线的夹角平分线上，故B错误；

C．在使用弹簧秤时要注意弹簧秤与木板平面平行，故C正确；

D．两弹簧秤示数不需要等大，只要便于作出平行四边形即可，故D错误；

E．在该实验中要求每次拉橡皮筋时要使橡皮筋形变的长度和方向都相同，即结点O的要在同一位置，这样两次的效果才等效，才符合“等效替代”法，故E正确。

故选CE。

（2）[2]F是通过作图方法得到合力的理论值，而 是通过一个弹簧秤沿AO方向拉橡皮条，使橡皮条伸长到O点，使得一个弹簧秤的拉力与两个弹簧秤的拉力效果相同，测量出的合力，故方向一定沿AO方向的是，由于误差存在F和方向并不重合；

[3]合力与分力是等效替代的关系，所以本实验采用的是等效替代法，故B正确，ACD错误。

故选B。

四、计算题（本大题共41分）

12. 如图所示，在光滑的水平面上，有一质量为m1＝3.0kg的长木板A，A的左端放着一个质量为m2＝1.0kg的小物块B（可视为质点），两者处于静止状态，小物块与木板之间的动摩擦因数=0.30，最大静摩擦力认为等于滑动摩擦力。在木板A的左端正上方有一固定点O，用长为R＝3.6m的不可伸长的轻绳将质量为m3＝2.0kg的小球C悬于点O。现将轻绳拉直使轻绳与水平方向成=30°（如图所示），由静止释放小球。此后小球C与B恰好发生弹性碰撞，碰撞过程时间极短。空气阻力不计，取g＝10m/s2。求：

（1）小球C运动到最低点时（与B碰撞前瞬间）细绳对它的拉力大小；

（2）小球C与B相碰后，B的速度大小；

（3）木板长度L至少为多大时小物块B才不会滑出木板？

【答案】（1）40N；（2）8m/s；（3）8m

【解析】

【详解】（1）小球C从开始下落到与B碰撞前瞬间，由动能定理得

解得

小球在最低点，有

解得

（2）小球C与小物块B在碰撞后，小球C速度为v1，小物块B速度为v2，由动量守恒和机械能守恒得

联立解得

（3）小物块B在木板A上滑动，小物块B和木板A组成的系统动量守恒，设B滑到木板A最右端时速度大小为v，则

小物块B在木板A上滑动的过程中，由小物块B和木板A组成的系统减小的机械能转化为内能，由功能关系得

联立以上各式并代入数据，解得

13. 两金属板MN平行放置，金属板右侧的矩形区域abcd内存在垂直纸面向里的匀强磁场，P、Q分别为ad边和bc边的中点，ab=3L，ad=2L，金属板与矩形区域的轴线PQ垂直，如图所示。质量为m、电荷量为q的粒子在M板附近自由释放，经两板间电压加速后，穿过N板上的小孔，以速度v沿轴线PQ进入磁场区域，并由b点离开磁场。不计粒子重力，求：

(1)加速电压U的大小；

(2)矩形磁场中磁感应强度的大小；

(3)若在矩形磁场右侧，分布着另一个一条边平行于ab边的矩形磁场区域efgh（未画出），粒子经过efgh偏转后恰好回到出发位置，求矩形磁场efgh的最大磁感应强度及对应的面积。（cos=0.8，sin=0.6）

【答案】(1)；(2)；(3)；

【解析】

【详解】(1)在电场中加速，由动能定理得

可得

(2)磁场中

由勾股定理

可得

可得

(3)粒子可能的轨迹如图所示，则有粒子离开abcd后，立即进入磁场efgh时，满足题目要求。设粒子在磁场efgh中运动轨迹的半径为r

可得

磁场efgh中

由公式

得

则

磁场efgh面积

可得

得