安徽省滁州市定远县育才学校2022-2023学年高三上学期1月期末考试物理试题（Word版含答案）

定远县育才学校2022-2023学年高三上学期1月期末考试
物理
一、单选题（本大题共6小题，每小题4分，共24分）
如图所示，从倾角为斜面底端点斜向上抛出一个与水平面夹角为、大小的小球，已知重力加速度，，，空气阻力忽略不计，则小球落到斜面上的点距点的距离为( )
A. B. C. D.
某科研单位设计了一空间飞行器，飞行器从地面起飞时，发动机提供的动力方向与水平方向夹角，使飞行器恰好沿与水平方向成角的直线斜向右上方由静止开始匀加速飞行，如图所示．经时间后，将动力的方向沿逆时针旋转同时适当调节其大小．使飞行器依然可以沿原方向匀减速飞行，飞行器所受空气阻力不计，下列说法中正确的是( )
A. 加速时动力的大小等于
B. 加速与减速时的加速度大小之比为
C. 减速飞行时间后速度减为零
D. 加速过程发生的位移与减速到零的过程发生的位移大小之比为
“嫦娥四号”探测器于年月日由长征三号乙运载火箭发射升空，经过了天飞行之后，于年月日成功着陆月球背面，通过“鹊桥”中继星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图，揭开了古老月背的神秘面纱。如图所示为“嫦娥四号”飞行轨道示意图。下列说法正确的是( )
A. “嫦娥四号”探测器在与火箭分离前始终处于失重状态
B. “嫦娥四号”探测器在月球附近降轨前后，机械能增大
C. “嫦娥四号”探测器由地球飞向近月轨道过程中，引力势能先减小后增大
D. 不通过“鹊桥”中继星，在月球背面的着陆器无法将信息直接传回地球
如图甲所示，一物块从固定斜面的底端沿斜面方向冲上斜面，物块的动能随距斜面底端高度 的变化关系如图乙所示，已知斜面的倾角为，重力加速度大小为，取物块在斜面底端时的重力势能为零，下列说法正确的是( )
A. 物块的质量为
B. 物块与斜面间的动摩擦因数为
C. 上滑过程中，物块动能等于重力势能时，到斜面底端的高度为
D. 下滑过程中，物块动能等于重力势能时，物块的动能大小为
如图所示，电荷量为的点电荷与均匀带电薄板相距，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心，图中，点的电场强度为零。下列说法正确的是( )
A. 薄板带负电，电子在点所具有的电势能一定为零
B. ，两点间的电势差与，两点间的电势差相等
C. 电子在点所具有的电势能小于在点所具有的电势能
D. 带电薄板产生的电场在图中点的电场强度为
电动势为、内阻为的电源与可变电阻、、及一平行板电容器连成如图所示的电路。当开关闭合后，两平行金属板、间有一带电液滴恰好处于静止状态。下列说法正确的是( )
A. 将的滑片向右移动一小段距离，带电液滴将向下运动
B. 将的滑片向右移动一小段距离，电容器两极板的电荷量将增加
C. 增大电容器两板间的距离，电容器两极板的电荷量将增加
D. 减小的阻值，两端的电压的变化量小于两端的电压的变化量
二、多选题（本大题共4小题，共16分。选对但不全对得2分，选错得0分。）
在如图甲所示的电路中，电源的图象如图乙中的图线所示，定值电阻的图象如图乙中的图线所示，滑动变阻器的总电阻为，下列说法正确的是( )
A. 定值电阻的阻值为 B. 电源的内阻为
C. 当时电源输出的功率最大 D. 在时电源输出的功率最大
如图所示，劲度系数为的轻弹簧下端固定于倾角为的光滑斜面底端，上端连接质量为的物块，同时与和斜面平行的轻绳相连，轻绳跨过固定在斜面顶端点的定滑轮与套在光滑竖直固定杆上的物块连接，图中、两点等高，其间距当整个系统静止时，在点静止不动，、间距离，此时轻绳中张力大小为现将从杆上点上方处的点由静止释放，从点到点过程中绳子一直存在张力，不计滑轮大小及摩擦．，，，下列说法正确的是( )
A. 的质量为 B. 的质量为
C. 到达时的速度大小为 D. 到达时的速度大小为
如图所示，在粗糙水平桌面上，长为的细绳一端系一质量为的小球，手握住细绳另一端点在水平面上做匀速圆周运动，小球也随手的运动做匀速圆周运动。细绳始终与桌面保持水平，点做圆周运动的半径为，小球与桌面的动摩擦因数为，。当细绳与点做圆周运动的轨迹相切时，则下列说法正确的是( )
A. 小球做圆周运动的向心力大小为 B. 点做圆周运动的角速度为
C. 小球做圆周运动的线速度为 D. 手在运动一周的过程中做的功为
如图所示，三条长直导线、、都通以垂直纸面的电流，其中、两根导线中电流方向垂直纸面向外。点与、、三条导线距离相等，且处于。现在点垂直纸面放置一小段通电导线，电流方向垂直纸面向里，导线受力方向如图所示。则可以判断( )
A. 点处的磁感应强度的方向与相同
B. 长导线中的电流方向垂直纸面向外
C. 长导线中电流小于中电流
D. 长导线中电流小于中电流，合安培力的两种分析思路
三、实验题（本大题共2小题，共15分）
某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置进行验证动量守恒定律的实验。光滑的水平平台上的点放置一个光电门。实验步骤如下：
A.在小滑块上固定一个宽度为的窄挡光片；
B.用天平分别测得小滑块含挡光片和小球的质量为、；
C.将和间用细线连接，中间夹一被压缩了的水平轻短弹簧，静止放置在平台上；
D.细线烧断后，、被弹开，向相反方向运动；
E.记录滑块离开弹簧后通过光电门时挡光片的遮光时间；
F.小球离开弹簧后从平台边缘飞出，落在水平地面的点，测出平台距水平地面的高度及点与平台边缘铅垂线之间的水平距离；
G.改变弹簧压缩量，进行多次实验。
用螺旋测微器测量遮光条的宽度，如图乙所示，则遮光条的宽度为________；
若在误差允许范围内，满足__________，则、与弹簧作用过程中系统动量守恒。用上述实验所涉及物理量的字母表示，重力加速度为
某同学测定电源电动势和内阻，所使用的器材有：待测干电池一节内阻很小、电流表量程，内阻小于、电流表量程，内阻未知、电阻箱、滑动变阻器、单刀双掷开关、单刀单掷开关各一个，导线若干．
该同学按图甲所示电路连接进行实验操作．请在图丙虚线框内补全与图甲对应的电路图．
测电流表的内阻：
闭合开关，将开关与接通，通过调节电阻箱和滑动变阻器，读取电流表的示数为、电流表的示数为、电阻箱的示数为，则电流表的内阻________．
测电源的电动势和内阻：
断开开关，调节电阻箱，将开关接________选填“”或“”，记录电阻箱的阻值和电流表的示数；断开开关，开关所接位置不变，多次调节电阻箱重新实验，并记录多组电阻箱的阻值和电流表的示数．
数据处理：
图乙是由实验数据绘出的图象，由此求出干电池的电动势________、内阻________计算结果保留两位有效数字．
如果电流表的电阻未知，本实验________选填“能”或“不能”测出该电源的电动势．
四、计算题（本大题共4小题，共45分）
在日常生活和生产中，常用传送带运送物体。如图所示，一水平传送带以的速度匀速运动，现把小物块可视为质点无初速地轻放在传送带的左端处，经过一段时间，小物块到达传送带的右端处。、间距离，小物块与传送带间的动摩擦因数，取重力加速度。
求小物块从运动到所用的时间
请你设计方案，使小物块在传送带上从运动到所用的时间缩短，并通过计算确定方案中所涉及物理量的数值。设计一种方案即可
在如下图甲所示的平面直角坐标系内，有三个不同的静电场。第一象限内有由位于原点，电荷量为的点电荷产生的电场仅分布在第一象限内；第二象限内有沿轴正方向的匀强电场；第四象限内有电场强度按图乙所示规律变化、方向平行轴的电场，电场以沿轴正方向为正方向，变化周期。一质量为、电荷量为的离子重力不计从点由静止释放，进入第一象限后恰能绕点做圆周运动。以离子经过轴时为计时起点，已知静电力常量为，求：
离子刚进入第四象限时的速度大小及第二象限匀强电场的电场强度大小。
当时，离子的速度大小。
当时，离子的坐标。
如图所示，一根劲度系数为的轻质弹簧竖直放置，上、下两端各固定质量均为的物体和均视为质点，物体置于水平地面上，整个装置处于静止状态。一个质量的小球从物体正上方距其高度处由静止自由下落，与物体发生碰撞碰撞时间极短，碰后和粘在一起共同运动，不计空气阻力，重力加速度为。
求碰撞后瞬间与的共同速度大小
当地面对物体的弹力恰好为零时，求和的共同速度大小
若换成另一个质量的小球从物体正上方某一高度由静止自由下落，与物体发生弹性碰撞碰撞时间极短，碰撞后物体到达最高点时，地面对物体的弹力恰好为零。求开始下落时距离的高度。上述过程中和只碰撞一次
如图所示，一足够长的水平传送带以的速度向右传送，与倾角为的斜面的底端平滑连接，将一质量的小物块从点静止释放．已知、的距离，物块与斜面、传送带间的动摩擦因数均为，取，，求：
小物块第一次滑过点时的速度大小；
小物块第一次在传送带上往返运动的时间；
物块第一次从点冲上传送带到沿传送带运动到最远处的过程中，电动机因传送物块多做的功；
从释放到最终停止运动，小物块在斜面上运动的总路程．
答案和解析
1. 【解析】小球做斜抛运动，以小球抛出点为坐标原点，在沿斜面方向和垂直于斜面方向建立坐标系，将小球的运动分解到沿斜面方向和垂直于斜面方向，如图所示：
初速度方向与轴正方向夹角为
沿斜面方向做匀减速直线运动，加速度大小为，初速度为
垂直于斜面方向做匀变速直线运动，加速度大小为，初速度为
小球落到斜面上时，沿轴方向的运动位移为，根据匀变速直线运动位移时间公式得：
代入数据解得：
小球落到斜面上的点距点的距离即为小球沿斜面方向的位移，根据匀变速直线运动位移时间公式得：小球沿斜面方向的位移为：
代入数据解得：
故A正确、BCD错误；故选：。
2. 【解析】A.起飞时，飞行器受推力和重力，两力的合力与水平方向成角斜向上，设动力为，合力为，如第一个图所示：
在中，由几何关系得：，，故A错误；
B.由牛顿第二定律得加速时飞行器的加速度为：，
推力方向逆时针旋转，合力的方向与水平方向成斜向下，推力跟合力垂直，如第二个图所示，
此时合力大小为：
动力大小：
飞行器的加速度大小为：
加速与减速时的加速度大小之比为：：，故B正确；
C.设时刻的速率为，由静止开始匀加速飞行，经时间后减速，减速到最高点的时间设为，则，解得，故C错误；
D.加速过程发生的位移，减速到零的过程发生的位移大小，减速过程发生的位移大小之比为：：：，故D错误。故选：。
3. 【解析】A、发射过程中，加速上升，处于超重状态，故A错误；
B、“嫦娥四号”探测器在月球附近降轨时，需点火减速，故其机械能减小，故B错误；
C、“嫦娥四号”探测器飞向近月轨道过程中，万有引力先做负功，再做正功，所以引力势能先增大后减小，故C错误；
D、因月球绕地球公转与自转的周期相同，人类在地球上看到的月球只有一面始终面对地球，月球背面发出的信息，不借助卫星，信息将无法直接传回地球，故D正确。故选：。
4. 【解析】物块从底端上滑到最高点的过程，由动能定理可知，从最高点滑回斜面底端的过程由动能定理可知，
联立解得，，故AB错误；
C.物块从斜面底端上滑高度为 时的动能为，物块具有的重力势能为，当时，解得，故C正确；
D.物块从最高点下滑到高度为时的动能为，物块具有的重力势能为，当时，解得，，故D错误。故选C。
5. 【解析】A、正电荷在点激发的电场强度方向向左，点的电场强度为零，根据电场的矢量合成，薄板在点激发的电场强度方向向右，指向薄板，知薄板带负电，但零电势点是人为规定的，故电子在点所具有的电势能不一定为零，故A错误；
B、如果没有正电荷，、两点间的电势差与、两点间的电势差相等，现在有正电荷，空间电场线等势面分布不在对称，、两点间的电势差与、两点间的电势差不相等，故B错误；
C、如果没有正电荷，电子在点所具有的电势能等于在点所具有的电势能，现在叠加正电荷的电场，电子由到电场力做正功，电势能减小，故电子在点所具有的电势能小于在点所具有的电势能，故C正确；
D、在点形成的电场强度的大小为：，方向向左；因点场强为零，故薄板在点的场强方向向右，大小也为；由对称性可知，薄板在点的场强也为，方向向左，故D错误；
故选：。
6. 【解析】A.将的滑片向右移动一小段距离，电容器两端电压与两端电压相等，保持不变，故液滴受到的电场力不变，那么，液滴受力不变，仍保持静止，故A错误；
B.将的滑片向右移动一小段距离，那么，接入电路的电阻增大，故电流减小，所以，两端电压减小，即电容器两极板电压减小，故电荷量减小，故B错误；
C.增大电容器两板间的距离，电容器两极板的电压不变，电容器电容减小，那么，电荷量减小，故C错误；
D.减小的阻值，电路电阻减小，电流增大，故内压降增大，则两端的电压的变化量与内电压的变化量之和等于两端的电压的变化量，所以，两端的电压的变化量小于两端的电压的变化量，故D正确。故选D。
7. 【解析】、由定值电阻的图象，结合欧姆定律知其阻值：，故A错误；
B、由电源的图象知电源的电动势，内阻，故B正确；
、根据输出功率最大的特点可知，当，即时，电源输出的功率最大，故C错误，D正确。故选：。
8.
【解析】、当整个系统静止时，对进行受力分析，在竖直方向上根据平衡条件可得：，解得：，故A正确，B错误；
、根据题意可知，当分别位于点和点时，弹簧的形变量不变，因此物体从到的过程中，弹簧的弹性势能保持不变，设到达时的速度为，的速度大小为，速度关系如图所示：
则有：
根据能量守恒定律可得：
解得：，故C错误，D正确。故选：。
9. 【解析】A、根据图由几何关系可知，小球做圆周运动的半径，， 。对小球受力分析，小球在水平面受到拉力和摩擦力，拉力和摩擦力的合力提供向心力，，向心力，联立解得：向心力，故A错误；
B、小球做圆周运动的角速度为，则，解得，小球的角速度和手转动的角速度相等，所以点做圆周运动的角速度为，故B正确；
C、小球做圆周运动的线速度为，故C正确；
D、对小球由动能定理，得 解得：，故D正确故选BCD。
10. 【解析】由安培力方向特点可知，安培力的方向与点处的磁感应强度的方向一定垂直，A错误；由同向电流相互吸引，异向电流相互排斥可知、对处电流的安培力、的方向如图所示，要保证处电流所受的安培力如图中方向，对处电流的安培力方向必定沿方向。由此可判断长导线中的电流方向垂直纸面向外，由平行四边形定则可知，，中的电流小于中电流，、选项正确，选项错误。
11.；
【解析】螺旋测微器的读数是由固定刻度与可动刻度示数的和，所以遮光条的宽度；
烧断细线后，被弹簧弹开，获得的动量与获得的动量大小相等方向相反，而通过光电门的速度，动量，做平抛运动，速度 弹开后的动量。
故答案为：；。
12.（1）如图所示：
（2）
（3）
（4）
（5）能
13.小物块放到传送带上后，开始做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律有：
代入数据解得：小物块做匀加速直线运动的时间为：，加速位移为：，
因为，所以小物块运动后开始做匀速直线运动，有：
小物块从运动到所用的时间为：．
小物块从运动到的时间为：
改变小物块与传送带间的动摩擦因数，其它物理量不变．
设小物块与传送带间的动摩擦因数为，在小物块做匀加速直线运动的过程中，根据牛顿第二定律有：
小物块做匀加速直线运动，有：，
它做匀速直线运动的距离为：，又因为2
代入数据联立解得：
当小物块与传送带间的动摩擦因数为时，符合设计要求．
14.设离子刚进入第四象限的速度为，在第一象限内离子做匀速圆周运动，有，解得；
在第二象限内，由动能定理得，解得；
离子进入第四象限后做类平抛运动，在时，沿轴方向上有
此时，离子的速度；
离子在第四象限中运动时，沿轴负方向做匀速直线运动，沿轴正方向离子在前半个周期做匀加速运动，后半个周期做匀减速运动，直到速度减为，轨迹如图所示。
每半个周期离子沿轴正方向前进的距离
时，离子到轴的距离

每半个周期离子沿轴负方向运动的距离
时，离子到轴的距离
故当时离子的坐标为 。

15.自由下落的过程，由机械能守恒定律得：
，
得：，
与碰撞过程，取竖直向下为正方向，由动量守恒定律得：
。
结合
可得；
开始时静止，则对有，得弹簧的压缩量为：
当地面对物体的弹力恰好为零时，对有，得弹簧的伸长量为：
可见，，两个状态弹簧的弹性势能相等，从与碰撞后瞬间到地面对物体的弹力恰好为零的过程，由系统的机械能守恒得：

联立解得和的共同速度大小为：；
碰撞后物体达到最高点时，地面对物体的弹力恰好为零，弹簧的伸长量仍为：。
设与碰后瞬间的速度为，由与弹簧组成的系统机械能守恒得：

与碰撞过程，取竖直向下为正方向，由动量守恒定律得：
由机械能守恒定律得：
对下落的过程，由机械能守恒定律得：
结合
联立以上各式解得：。
16.小物块从点到第一次到达点的过程，由动能定理得

解得：
小物块在传送带上的加速度大小
小物块在传送带上向左做匀减速直线运动，所用时间为
向左运动的最大位移为
然后小物块向右做匀加速直线运动，设小物块与传送带共速需要的时间为，则
解得：
向右匀加速运动的位移
接下来小物块与传送带一起匀速运动到点，匀速运动的时间为
故小物块第一次在传送带上往返运动的时间
物块第一次从点冲上传送带到沿传送带运动到最远处的过程中，小物块与传送带间相对位移大小为

因摩擦产生的热量为
解得：
电动机因传送物块多做的功为
解得：
设从释放到最终停止运动，小物块在斜面上运动的总路程为。
经过多次往返后，小物块最终停在斜面底端。
除第一次返回斜面外，其余每次在传送带上往返运动时过程都具有对称性，从第一次返回斜面到最终停止运动，根据功能可得

解得：
答：小物块第一次滑过点时的速度大小为。
小物块第一次在传送带上往返运动的时间为；
物块第一次从点冲上传送带到沿传送带运动到最远处的过程中，电动机因传送物块多做的功为；
从释放到最终停止运动，小物块在斜面上运动的总路程为．