2022-2023學年湖南省常德市安鄉縣第四中學高三物理期末試題含解析

2022-2023學年湖南省常德市安鄉縣第四中學高三物理期末試題含解析一、選擇題：本題共5小題，每小題3分，共計15分．每小題只有一個選項符合題意1.（多選題）“磁單極子”是指只有S極或只有N極的磁性物質，其磁感線分布類似于點電荷的電場分布．假設地面附近空中有一N極磁單極子，在豎直平面內的磁感線如圖所示，一質量為m、電荷量為q的帶正電粒子正在該磁單極子上方附近做速度大小為v、半徑為R的勻速圓周運動，其軌跡如虛線所示，軌跡平面為水平面，若不考慮地磁場的影響，重力加速度大小為g，則下列說法正確的是（）A．粒子受到的洛倫茲力與所在處的磁感線方向垂直且斜向上B．從軌跡上方朝下看，該粒子沿順時針方向運動C．該粒子受到的洛倫茲力全部提供做勻速圓周運動的向心力D．該粒子所在處磁感應強度大小為參考答案：ABD【考點】帶電粒子在混合場中的運動；洛侖茲力．【分析】這是一道關于“磁單極子”的信息題，“磁單極子”是指只有S極或只有N極的磁性物質，其磁感線分布類似于點電荷的電場線分布．問題是帶電粒子在“磁單極子”的磁場中做勻速圓周運動衍生出求B、向心力等問題．由于受到兩個力的作用，所以從豎直和水平兩個方向去考慮．【解答】解：A、C、粒子做勻速圓周運動，可知粒子受到的洛倫茲力與所在處的磁感線方向垂直且斜向上，只是其水平分量提供向心力，或者說是洛侖茲力與重力的合力提供向心力．故A正確，C錯誤；B、粒子帶正電，根據由左手定則：手心向下，大拇指指圓心，這樣四指方向就是運動的方向，可知從軌跡上方朝下看，該粒子沿順時針方向運動，故B正確．D、由洛侖茲力與重力的合力提供做勻速圓周運動向心力，結合勾股定理，有，得該粒子所在處磁感應強度大小=，故D正確．故選：ABD2.如圖所示，在一粗糙水平面上有兩個質量分別為m1和m2的木塊1和2，中間用一原長為L，勁度系數為k的輕彈簧連接起來，木塊與地面間的滑動摩擦因數均為μ．現用一水平力向右拉木塊2，當兩木塊一起勻速運動時兩木塊之間的距離是（）A．

B．

C．D．參考答案：A3.下列說法正確的是（）A．氣體放出熱量，其分子的平均動能不一定減小B．布朗運動是液體分子的永不停息的無規則運動C．沒有摩擦的理想熱機可以把吸收的能量全部轉化為機械能D．當分子力表現為斥力時，分子力和分子勢能總是隨分子間距的減小而增大E．一定量100℃的水變成100℃的水蒸氣，其分子之間的勢能增加參考答案：ADE【考點】熱力學第一定律；分子間的相互作用力．【分析】溫度是分子的平均動能的標志；固體小顆粒做布朗運動說明了液體分子不停的做無規則運動．根據熱力第二定律分析熱機的效率；當分子力表現為斥力時，分子力和分子勢能總是隨分子間距的減小而增大；一定量100℃的水變成100℃的水蒸氣，其內能增加，分子之間的勢能增加．【解答】解：A、做功和熱傳遞都可以改變物體的內能，氣體放出熱量，若同時外界對氣體做功，溫度不一定降低，則分子的平均動能不一定減小，故A正確．B、固體小顆粒做布朗運動是由于液體分子對小顆粒的碰撞的作用力不平衡引起的，布朗運動說明了液體分子不停的做無規則運動，故B錯誤．C、沒有摩擦的理想熱機，根據熱力第二定律可知吸收的能量也不可能全部轉化為機械能，故C錯誤．D、當分子力表現為斥力時，分子力隨分子間距的減小而增大；由于分子力做負功，分子勢能也增大，故D正確．E、一定量100℃的水變成100℃的水蒸氣，其內能增加，但分子的平均動能沒有增加，所以是分子之間的勢能增加．故E正確．故選：ADE4.用如圖所示裝置做“研究有固定轉動軸物體的平衡條件”的實驗，力矩盤上各同心圓的間距相等。（1）（多選題）用細線懸掛鉤碼前，下列措施中哪些是必要的（A）判斷力矩盤是否處在豎直平面；（B）判斷橫桿MN是否嚴格保持水平；（C）判斷力矩盤與轉軸間的摩擦是否足夠小；（D）判斷力矩盤的重心是否位于盤中心。（2）在力矩盤上A、B、C三點分別用細線懸掛鉤碼后，力矩盤平衡，如圖所示，已知每個鉤碼所受重力為1N，則此時彈簧秤示數應為________N。（3）若實驗前，彈簧秤已有0.2N的示數，實驗時忘記對彈簧秤進行調零，則完成實驗后測量出的順時針力矩與逆時針力矩相比，會出現M順______M逆（選填“＞”、“＝”或“＜”）。參考答案：ACD（4分）

3N（1分）

＜（1分）5.一個物體沿直線運動，描繪出物體的﹣t圖象如圖所示，則下列判斷正確的是（）A．物體做勻速直線運動 B．物體做變加速直線運動C．物體的初速度大小為﹣1m/s D．物體的加速度大小為1m/s2參考答案：D【考點】勻變速直線運動的圖像；勻變速直線運動的速度與時間的關系．【分析】根據數學知識寫出x與t的關系式，再求出v與t的關系，從而判斷物體的運動性質和加速度．【解答】解：由數學知識可得：=（0.5t+0.5）m/s，則得：x=0.5t2+0.5t由勻變速直線運動的位移公式x=v0t+可知物體做勻加速直線運動，初速度為v0=0.5m/s，物體的加速度大小為1m/s2．故ABC錯誤，D正確．故選：D．二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計16分6.如圖1所示，寒假前，某同學利用DIS系統對封閉在注射器內的一定質量的氣體作了兩次等溫過程的研究．第一次是在室溫下通過推、拉活塞改變氣體體積，并記錄體積和相應的壓強；第二次在較高溫度環境下重復這一過程．（1）結束操作后，該同學繪制了這兩個等溫過程的p﹣1/V關系圖線，如圖．則反映氣體在第二次實驗中的p﹣1/V關系圖線的是1（選填“1”或“2”）；（2）該同學是通過開啟室內暖風空調實現環境溫度升高的．在這一過程中，注射器水平地放置在桌面上，活塞可以自由伸縮，管內的氣體經歷了一個等壓（選填“等壓”“等溫”或“等容”）的變化過程．參考答案：考點：理想氣體的狀態方程；熱力學第一定律．專題：理想氣體狀態方程專題．分析：（1）由圖看出p﹣圖象是過原點的傾斜直線，斜率一定，根據數學知識研究出斜率等于pV，即可根據氣態方程分析．（2）注射器水平地放置在桌面上，以活塞為研究對象，受力分析，根據平衡條件列方程，進而分析作何種變化．解答：解：（1）由圖2看出p﹣圖象是過原點的傾斜直線，其斜率等于pV，斜率不變，則pV不變，根據氣態方程=c，可知氣體的溫度不變，均作等溫變化．由氣態方程得知T與pV正比，即T與圖線的斜率成正比，所以可知反映氣體在第二次實驗中的p﹣關系圖線的是1．（2）注射器水平地放置在桌面上，設注射器內的壓強為P，大氣壓強為P0，活塞橫截面積為S，活塞移動過程中速度緩慢，認為活塞處于平衡狀態，則：PS=P0S即P=P0可知，管內的氣體壓強等于大氣壓，保持不變，所以管內氣體經歷了一個等壓變化．故答案為：（1）1；（2）等壓．點評：對于氣體的圖象，往往要研究其斜率、面積等方面的數學意義，來分析其物理意義．確定封閉氣體壓強時通常是以封閉氣體的活塞為研究對象受力分析通過平衡條件列方程來確定．7.靜電除塵器示意如右圖所示，其由金屬管A和懸在管中的金屬絲B組成。A和B分別接到高壓電源正極和負極，A、B之間有很強的電場，B附近的氣體分子被電離成為電子和正離子，粉塵吸附電子后被吸附到_______（填A或B）上，最后在重力作用下落入下面的漏斗中，排出的煙就成為清潔的了。已知每千克煤粉會吸附nmol電子，每晝夜能除mkg煤粉，設電子電量為e，阿伏加德羅常數為NA，一晝夜時間為t，則高壓電源的電流強度為_______。參考答案：A

2emnNA/t

8.如圖，S1、S2是兩個相干波源，它們振動同步且振幅相同。實線和虛線分別表示某一時刻兩列波的波峰和波谷。a、b、c、d四點中振動減弱的點為

，經四分之一周期，不在平衡位置的點為

。參考答案：a,d

9.一列簡諧波在t=0.8s時的圖象如圖甲所示，其x=0處質點的振動圖象如圖乙所示，由圖象可知：簡諧波沿x軸

▲

方向傳播（填“正”或“負”），波速為

▲

m／s，t=10.0s時刻，x=4m處質點的位移是

▲

m．參考答案：負（1分）

5（2分）

-0.0510.某同學想利用DIS測電風扇的轉速和葉片長度，他設計的實驗裝置如圖甲所示.該同學先在每一葉片邊緣粘上一小條長為△l的反光材料，當葉片轉到某一位置時，光傳感器就可接收到反光材料反射的激光束，并在計箅機屏幕上顯示出矩形波，如圖乙所示.已知屏幕橫向每大格表示的時間為5.00×10-3s.則電風扇勻速轉動的周期為________s;若用游標卡尺測得△l的長度如圖丙所示，則葉片長度為________m.參考答案：4.2×10-2；0.23：圖憶中光強-時間圖象周期為1.4×10-2s，電風扇勻速轉動的周期T＝3×1.4×10-2s。游標卡尺測得△l的長度為35.1mm，反光時間為1.0×10-2s,電風扇葉片頂端線速度υ=35.1m/s，由υ=解得葉片長度L=0.23m11.如圖所示，兩端開口、粗細均勻的足夠長玻璃管插在大水銀槽中，管的頂部有一定長度的水銀．兩段空氣柱被封閉在左右兩側的豎直管中．開啟頂部連通左右水銀的閥門，右側空氣柱長為L0，右側空氣柱底部水銀面比槽中水銀面高出h，右側空氣柱頂部水銀面比左側空氣柱頂部水銀面低h．（i）試根據上述條件推測左側空氣柱的長度為

，左側空氣柱底部水銀面與槽中水銀面的高度差為

：（ii）若初始狀態溫度為T0，大氣壓強為P0，關閉閥門A，則當溫度升至

時，右側氣柱底部水銀面與水銀槽中的水銀面相平？（不考慮水銀柱下降對大水銀槽中液面高度的影響，大氣壓強保持不變）．參考答案：（1）L0，2h；（2）【考點】理想氣體的狀態方程．【分析】（1）分別以兩部分氣體為研究對象，求出兩部分氣體壓強，然后由幾何關系求出右管內氣柱的長度．（2）以左管內氣體為研究對象，列出初末的狀態，由理想氣體狀態方程可以求出空氣柱的長度．【解答】解：（1）根據連通器的原理以及液體產生的壓強可知，右側的氣體的壓強：P1=P0﹣h則左側氣體的壓強：P2=P1﹣h=P0﹣2h所以左側空氣柱底部水銀面與槽中水銀面的高度差為是2h．左側空氣柱的長度：L2=L0+h+h﹣2h=L0（2）關閉閥門A，溫度升高的過程中，右側的空氣柱的壓強增大，體積增大，由圖可知，右側氣柱底部水銀面與水銀槽中的水銀面相平時的空氣柱的長度：L1=L0+h壓強：P1′=P0設空氣柱的橫截面積是S，由理想氣體的狀態方程得：得：T1=故答案為：（1）L0，2h；（2）12.地球的半徑約為R=6400千米，A、B兩顆人造地球衛星沿圓軌道繞地球運行，它們離地球表面的高度分別為hA=3600千米，hB=1700千米，那末A、B兩顆衛星的運行速率之比VA:VB=____________，運行周期之比TA:TB=____________。參考答案：、13.（選修3—5）如圖質量均為m的兩個完全相同的彈性小球A、B放在光滑水平面上，A球以初速v0與靜止的小球B發生正碰，碰撞時間為t，則撞擊結束后兩球速度分別是vA=______、vB=_______；撞擊過程中A球受到的平均沖擊力為_________。

參考答案：答案：0、

v0、

mv0/t

三、簡答題：本題共2小題，每小題11分，共計22分14.螺線管通電后，小磁針靜止時指向如圖所示，請在圖中標出通電螺線管的N、S極，并標出電源的正、負極。參考答案：N、S極1分電源+、-極15.“水立方”國家游泳中心是北京為2008年夏季奧運會修建的主游泳館．水立方游泳館共有8條泳道的國際標準比賽用游泳池，游泳池長50m、寬25m、水深3m．設水的摩爾質量為M＝1.8×10-2kg／mol，試估算該游泳池中水分子數．參考答案：1.3×1032個解：游泳池中水的質量為m，阿伏加德羅常數為，游泳池中水的總體積為。則游泳池中水的物質的量為；所含的水分子數為個四、計算題：本題共3小題，共計47分16.(12分)如圖所示，一端封閉、粗細均勻的薄壁玻璃管開口向下堅直插在裝有水銀的水銀槽內，管內封閉有一定質量的空氣，水銀槽的截面積上下相同，是玻璃管截面積的5倍。開始時管內空氣長度為6cm，管內外水銀面高度差為50cm。將玻璃管沿豎直方向緩慢上移(管口末離開槽中水銀)，使管內外水銀面高度差變成60cm。(大氣壓相當于75cmHg)，求：(1)此時管內空氣柱的長度；(2)水銀槽內水銀面下降的高度。參考答案：解析：（1）玻璃管內的空氣作等溫變化

①

②

③

（2）設水銀槽內水銀面下降，水銀體積不變

④

⑤