黑龙江省海伦市2022-2023学年高三上学期期中联考物理试题（Word版含答案）

海伦市2022-2023学年高三上学期期中联考
物 理
考生注意：
1．本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间90分钟。
2．答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3．者生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
4．本卷命题范围：前面联考内容（约40%），磁场、电磁感应，交流电（约60%）。
一、选择题；本题共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分．
1．如图所示，一闭合导体圆环先水平固定在a处，条形磁铁由圆环上方的P处从静止开始下落并从圆环中心穿过．再将圆环水平固定在b处，仍让该磁铁在P处由静止下落从圆环中心穿过．磁铁下落过程保持竖直且N极朝下．不计空气阻力，下列说法正确的是
A．磁铁在整个下落过程中，俯视，圆环中电流始终沿逆时针方向
B．磁铁在整个下落过程中，俯视，圆环中电流先沿顺时针后沿逆时针方向
C．圆环在b处感应电流最大值比在a处感应电流最大值大
D．磁铁穿过圆环的过程中，圆环在a处时磁通量的变化量小于圆环在b处时磁通量的变化量
2．蹦极是一项广受年轻人喜爱的极限运动，如图所示为蹦极爱好者将一端固定的弹性长绳绑在课关节处，从几十米高处跳下，若蹦极爱好者质量为60kg，弹性绳绷紧后至蹦极爱好者运动至最低点所用时间为1s，弹性绳的平均作用力为1800N，重力加速度g取10，则弹性绳原长为
A．25m B．20m C．18m D．16m
3．足球运动员在球场上进行足球训练，甲、乙两运动员分别将A、B球从地面同时踢起，结果两球在上升过程中在空中相遇，若两球的质量相等，不计空气阻力，忽略球的大小，则下列说法正确的是
A．两球的运动轨迹一定在同一竖直平面内 B．两球相遇时，速度大小一定相等
C．两球相遇时的机械能一定相等 D．两球相遇时克服重力做功的功率一定相等
4．如图甲所示，边长为10cm的100匝正方形线框在匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴匀速转动，线框中的磁通量随时间变化的规律如图乙所示，则下列说法正确的是
A．时刻，线圈中的电流方向发生改变 B．匀强磁场的磁感应强度大小为0.04T
C．线框转动的角速度为 D．线框中感应电动势的最大值为4π V
5．如图所示，虚线MN左侧有垂直水平面向上的匀强磁场，右侧有垂直水平面向下的匀强磁场，两磁场的磁感应强度大小均为B，半径为r、电阻为R的金属圆环在水平面上向右运动穿过MN，在如图所示状态时，线框的速度大小为，此时金属圆环受到的安培力大小为
A． B． C． D．
6．如图所示，两个等量正点电荷分别固定在空间P、Q两点，O是两点电荷连线的中点，a、b是两点电荷连线的垂直平分线上两点，c、d是两点电荷连线上的两点，a、b、c、d四点到O点的距离相等，将一个带负电的粒子在a点由静止释放，粒子可以沿直线运动到b点，将该粒子从c点以一定的初速度向右射出，粒子也能沿直线运动到d点，不计粒子的重力，则下列说法正确的是
A．粒子从a运动到b，加速度一定先减小后增大
B．粒子从c运动到d，电势能一定先减小后增大
C．粒子在a点的电势能一定比在c点电势能大。
D．粒子从a运动到O电势能变化量绝对值一定比粒子从c到O电势能变化量绝对值大
7．如图所示，绕过定滑轮的轻绳一端固定在竖直墙上，站在地面上的人用手拉着绳的另一端，定滑轮下吊着一个小球，处于静止状态，保持B点高度不变，在人缓慢向左移动一小段距离的过程中
A．绳上张力变大 B．人对地面的压力变大
C．地面对人的摩擦力变大 D．滑轮受到绳的作用力变大
8．如图所示，abcdef为金属线框，线框由7段长均为L、中阻均为R的金属棒组成，线框右侧有一宽度为L的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，让线框匀速通过磁场，线框运动过程中，af边始终与磁场边界平行，线框平面始终与磁场垂直，则下列判断正确的是
A．af边穿过磁场的过程中，通过be、cd边截面的电量之比为1：1
B．af边穿过磁场的过程中，be、cd边产生的焦耳热之比为9：1
C．be边穿过磁场的过程中，通过be、cd边截面的电量之比为2：1
D．be边穿过磁场的过程中，be、cd边产生的焦耳热之比为1：1
9．如图所示为回旋加速器的示意图，两个靠得很近的D形金属盒处在与盒面垂直的匀强磁场中，一氘核从加速器的A处由静止开始加速，运动一段时间后从加速器出口C处射出．已知D型盒的半径为R，高频交变电源的电压为U、频率为f，氘核质量为m．下列说法正确的是
A．核在D形盒中运动时间与加速电压U无关
B．氘核的最大动能为
C．氘核第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为2：1
D．若要加速粒子，交流电的频率f不需要改变
10．在如图所示的电路中，变压器为理想变压器，定值电阻，滑片P上方原线圈匝数与下方原线圈数之比为1：3，S为单刀双掷开关，在c、d端输入正弦交流电，S合向a，消耗的功率之比为1：8，则
A．S合向a，、两端的电压之比为1：4
B．S合向a，、两端的电压之比为1：2
C．S合向a与S合向b，两端的电压之比为22：27
D．S合向a与S合向b，两端的电压之比为22：25
二、实验题：本题共2小题，共15分．
11．（6分）
某同学用如图甲所示装置做“探究加速度与力关系”实验．小车的质量为M，当地重力加速度为g．
（1）按实验要求进行正确操作，某次实验得到的纸带如图乙所示，图中A、B、C为三个相邻的计数点，若相邻计数点间的时间间隔为T，A、B间的距离为、A、C间的距离为，则小车的加速度为a＝ ．
（2）改变挂盘中砝码的质量重复实验，得到多组挂盘中砝码的质量m及对应的小车加速度a，若挂盘的质量为，以为纵轴为横轴图像，若图像是一条倾斜直线，则图像在纵轴上的截距为 ，图像的斜率为 ，则表明小车的加速度与合外力成正比．
12．（9分）
要研究额定电压为3V的发光二极管正向导电时的伏安特性曲线．除了已有的发光二极管，在实验室又找到如下实验器材：
A．恒压直流电源（4～6V）
B．电压表V（量程0～4V，内阻约3kΩ）
C．电流表（量程0～0.6A，内阻约0.1Ω）
D．电流表（量程0～30mA，内阻约1.0Ω）
E．滑动变阻器（最大阻值10kΩ）
F．滑动变阻器（最大阻值10Ω）
G．开关、导线若干
（1）用欧姆表粗测二极管正向导通电阻，如图甲，选择开关为“×10”挡，则测得二极管的电阻为 Ω．
（2）为了更加准确的描绘发光二极管的伏安特性曲线，电流表应选择 ；滑动变阻器应选择 （填写器材前面的字母代号）．请在图乙方框内画出实验电路图．
（3）实验得到的伏安特性曲线如图丙所示，要设计一个由这种型号的发光二极管组成的灯带，电动替为4V，内阻为1Ω的直流电源给灯带供电，这条灯带需 （填“串”或“并”）联 个这种型号的发光二极管，可使灯带达到理想的使用效果．
三、计算题：本题共4小题，共45分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．
13．（10分）
如图所示，小球B和小球C静止在光滑水平面上，轻弹簧一端固定在B球上，另一端与C球接触但未拴接，弹簧处于自然伸长状态，小球A从光滑圆弧面上距水平地而高h处由静止滑下，圆弧面与水平地面平滑连接，A球与B球发生弹性正碱，并在磁撞后立即将A球拿走．已知小球A的质量为m，小球B的质量为3m，重力加速度为g，求：
（1）A球和B球碰撞后瞬间，B球的速度大小
（2）要使C球能获得最大动能，C球的质量应为多少．
14．（10分）
2022年6月17日，经中央军委批准，我国第三艘航空母舰命名为“中国人民解放军海军福建舰”．福建舰是我国完全自主设计建造的第一艘弹射型航空母舰，采用平直通长飞行甲板，配置电磁弹射和阻拦装置，满载排水量8万余吨．舰载作战飞机沿平直跑道起飞过程分为两个阶段：第一阶段是电磁弹射，电磁弹射区的长度为80m，弹射原理如图乙所示，飞机钩在滑杆上，储能装置通过导轨和滑杆放电，产生强电流恒为4000A，导轨激发的磁场在两导轨间近似为匀强磁场，磁感应强度B＝10T，在磁场力和飞机发动机推力作用下，滑杆和飞机从静止开始向右加速，在导轨末端飞机与滑杆脱离，导轨间距为3m；第二阶段在飞机发动机推力的作用下匀加速直线运动达到起飞速度．已知飞机离舰起飞速度为100m/s，航空母舰的跑道总长为180m，舰载机总质量为kg，起飞过程中发动机的推力恒定，弹射过程中及飞机发动机推力下的加速过程，舰载机所受阻力恒为飞机发动机推力的20%，求：
（1）电磁弹射过程电磁推力做的功
（2）飞机发动机推力的大小；
（3）电磁弹射过程，飞机获得的加速度．
15．（12分）
如图所示，间距为的长直平行导轨水平固定，垂直于导轨的虚线MN右侧导轨处在垂直导轨平面向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为，质量均为的金属棒a、b垂直放在导轨上，a、b与导轨间的动摩擦因数均为0.2，开始时a到MN距离4m，b到MN距离2.5m，现给a施加水平向右的恒定拉力，当a刚要进磁场时，将拉力F从a上撤去并立即加在b上，经t＝0.5s两棒速度相等．已知a、b接入电路的电阻均为1Ω，在运动过程中不会发生碰撞，不计导轨的电阻，重力加速度g取10，求：
（1）金属棒a刚进磁场时的速度大小；
（2）经，a、b速度相等时，拉力F的功率；
（3）两金属棒在磁场中运动过程中，两金属棒间的最短距离。
16．（13分）
如图所示，在平面直角坐标系xOy的y轴和虚线之间有垂直于坐标平面向里的匀强磁场区Ⅰ，在虚线右侧有垂直于坐标平面向外的匀强磁场区Ⅱ，在y轴左侧有沿x轴正方向的匀强电场，一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子从点以初速度沿y轴负方向射出，该粒子恰好从原点O射出电场进入磁场区Ⅰ，第一次在磁场区Ⅰ中的运动轨迹与相切，不计粒子重力．求：
（1）匀强电场的电场强度大小；
（2）粒子第4次经过y轴的位置坐标；
（3）仅改变磁场区Ⅰ的磁感应强度大小，使粒子第一次在磁场区Ⅰ中运动时，从O点进入磁场区Ⅰ，从点离开磁场区Ⅰ，要使粒子能经过点（图中未标出），磁场区Ⅱ的磁感应强度大小．
海伦市2022-2023学年高三上学期期中联考
物理
参考答案、提示及评分细则
1．C
根据楞次定律，在整个下落过程中，磁铁在圆环上方运动时俯视，圆环中电流先沿逆时针方向；磁铁在圆环下方运动时，圆环中电流沿顺时针方向，A、B错误；圆环在a处时磁铁穿过圆环的最大速度比穿过圆环在b处时小，但是两种情况下穿过圆环的磁通变化量相等，因此，圆环在b处时磁铁穿过圆环中磁通量变化率最大值比在a处时大，圆环在b处感应电流最大值比在a处感应电流最大值大，C正确，D错误．
2．B
设弹性绳原长为L，由题意根据动量定理，，解得，根据运动学公式有，，解得，B正确．
3．D
两球的运动轨迹不一定在同一竖直面内，A错误；两球在相同时间内上升相同的高度，说明两球在竖直方向的初速度相等，相遇时竖直方向分速度相等，但速度不一定相等，机械能不一定相等，B、C错误；由，可知，D正确．
4．D
s时刻，是线框平面与中性面垂直的位置，不是电流方向改变的位置，A错误；由，解得，B错误；线框转动的角速度，C错误；线框中感应电动势的最大值，D正确．
5．A
如图所示状态时，圆环中感应电动势，回路中的电流，金属线框受到的安培力，A正确．
6．C
粒子从a运动到b，加速度可能是先增大后减小两增大再减小，A错误；粒子从c运动到d，由于电势先降低后升高，因此负电荷的电势能先增大后减小，B错误；由于c点比O点电势高，O点比a点电势高，因此负电荷在a点的电势能一定比在c点电势能大，C正确；若c点靠近点电荷P，则c、O间的电势差会大于a、O间的电势差，D错误．
7．AC
滑轮两边绳上的力大小相等，人缓慢向左移动一小段距离的过程，滑轮两边绳的夹角变大，因此绳上的张力变大，A正确；由于绳上张力在竖直方向分力不变，因此人对地面的压力不变，B错误；地面对人的摩擦力大小等于绳的张力的水平分力，绳的张力的水平分力变大，C正确；滑轮受到绳的作用力与重力等大反向，D错误．
8．BC
af边穿过磁场的过程中，通过be、cd边的电流之比为3：1，则通过be、cd边截面的电量之比为3：1，be、cd边产生的焦耳热之比为9：1，A错误，B正确；be边穿过磁场的过程中，通过be、cd边的电流之比为2：1，则通过be、cd边截面的电量之比为2：1，be、cd边产生的焦耳热之比为4：1，C正确，D错误．
9．BD
由于氘核最终获得的总动能不变，做圆周运动周期不变，加速电压U越大，加速次数越少，氘核在D形盒中运动时间越短，A错误；氘核最大速度，则获得的最大动能为，B正确；根据，以及，可得，即氘核第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为，C错误；根据，又粒子与氘核的比荷相同，粒子与氘核在磁场中运动的周期相同，又，粒子与氘核在磁场中运动的频率相同，若要加速粒子，则交流电的频率f不用改变，D正确．
10．AC
由可知，S合向a，、两端的电压之比为1：4，A正确，B错误；由，通过、的电流之比为1：2，根据变流比可知，S合向a时，原、副线圈的匝数之比为2：1，设c、d端输入电压为U，S合向a时，设中的电流为，则，S合向b时，设中电流为，此时原副线圈匝数比为3：2，则，得到，因此S合向a与S合向b，两端的电压之比为22：27，C正确：D错误．
11．（1） （2） （每空2分）
解析：
（1）利用逐差法可知，根据图乙数据带入解得．
（2）如果小车的加速度与合外力成正比，则，同样，对于砝码和砝码盘，，得到，因此作图像，如果图像是一条倾斜直线，图像在纵轴上的截距为，图像的斜率为，则表明小车的加速度与合外力成正比．
12．（1）140 （2）DF 见解析（每空2分） （3）并 50（每空1分）
解析：
（1）欧姆表的选择开关为×10档，示数为“14.0Ω”，故读数为；
（2）为了更加准确的描绘发光二极管的伏安特性曲线，根据欧姆定律，最大电流为，电流表应选择；为了方便调节电路，滑动变阻器应选择；要测量发光二极管的伏安特性曲线，电压必须从零开始调节，所以滑动变阻器采用分压接法；由于电流表内阻远小于二极管电阻，所以采用电流表内接法，电路如图所示．
（3）该型号二极管在3V电压下能够稳定发光，电动势为4V，内阻为1Ω的直流电源，电路中的电流为，由图像可知，电压为3V时，二极管中电流为20mA，故应采用并联接法，二极管个数为个．
13．解：
（1）设球A与B第一次碰撞前的速度大小为，根据机械能守恒有
解得
设碰撞后，A球的速度大小为，B球的速度大小为，根据动量守恒有
根据能量守恒有
解得
（2）设C球的质量为，要使C球具有最大动能，则B、C通过弹簧作用，将C球弹离时，B球的速度为零，设C球获得的速度大小为，根据动量守恒有
根据能量守恒有
解得，
14．解：
（1）由题意可知，电磁推力大小
电磁推力做功
（2）设飞机常规推动力的大小为，对整个过程根据动能定理有
解得
（3）弹射过程，根据牛顿第二定律
解得
15．解：
（1）设金属棒a刚要进磁场时的速度大小为，根据动能定理
解得
（2）当a进入磁场后，两棒组成的系统合外力为零，经两棒的共同速度为，据动量守恒定律有
解得
则此时拉力F的功率为
（3）当金属棒速度相等时距离最小，对金属棒a研究，根据动量定理有
由欧姆定律
根据法拉第电磁感应定律
解得
则两金属棒间的最短距离
16．解：
（1）由题意知，粒子在电场中做类平抛运动，则
根据牛顿第二定律
解得
（2）设粒子从O点进入磁场区Ⅰ时速度大小为v，
根据动能定理
解得
可知，粒子进磁场区Ⅰ时速度方向与x轴正方向夹角为45°．运动轨迹如图甲所示．
设粒子在磁场区Ⅰ中做圆周运动的半径为r，
根据几何关系
解得
甲粒子第二次经过y轴的位置A点离O点的距离
粒子第二次进入电场从A到过程是P到O的逆运动过程，从到B与从P到O运动相同．
所以，位置B离O点的距离
则粒子第4次经过y轴C点的纵坐标为
所以，C点的坐标为
（3）经过分析，粒子能到达N点有三种情况
第一种运动轨迹如图乙所示，粒子从M点进入磁场区Ⅱ，若偏转后直接到达N点，设粒子在磁场区Ⅱ中做圆周运动的半径，根据几何关系
解得
设磁场区Ⅱ的磁感应强度大小为，据牛顿第二定律有
解得
第二种运动轨迹如图内所示，粒子经磁场区Ⅱ偏转后再进入磁场区Ⅰ、电场，再回到磁场区Ⅰ到达N点，根据运动对称性知AN间距离为2L，则MA间距离为L，设粒子在磁场区Ⅱ中做圆周运动的半径，
根据几何关系
解得
设磁场区Ⅱ的磁感应强度大小为，据牛顿第二定律有
解得
第三种运动轨迹如图丁所示，粒子经磁场区Ⅱ偏转后再进入磁场区Ⅰ，电场、再回到磁场区Ⅰ，再进入磁场区Ⅱ偏转后到达N点，根据运动对称性知AD间距离为2L，则MA间距离等于DN间距离为，设粒子在磁场区Ⅱ中做圆周运动的半径，
根据几何关系
解得
设磁场区Ⅱ的磁感应强度大小为，据牛顿第二定律有
解得