安徽省滁州市定远县民族中学2022-2023学年高三上学期期末考试物理试题（Word版含答案）

定远县民族中学2022-2023学年高三上学期期末考试
物理试题
一、单选题（本大题共6小题，共24分。在每小题列出的选项中，选出符合题目的一项）
1. 如图所示，已知电场方向沿轴正方向，场强大小为；磁场方向沿轴正方向，磁感应强度的大小为；重力加速度为一质量为、带电量为的带电微粒从原点以速度出发．关于它在这一空间的运动的说法正确的是( )
A. 一定能沿轴做匀速直线运动 B. 一定能沿轴做匀速直线运动
C. 可能沿轴做匀速直线运动 D. 可能沿轴做匀速直线运动
2. 如图所示，将一根刨光的圆木柱固定在一个木制的圆盘底座上，将两个内径略大于圆木柱直径、质量均为的磁环、套在圆木柱上，且同名磁极相对，结果磁环悬浮在的上方。已知重力加速度为这时磁环对底座的压力的大小为( )
A. B.
C. D.
3. 火星表面特征非常接近地球，适合人类居住．近期，我国宇航员王跃正与俄罗斯宇航员一起进行“模拟登火星”实验活动．已知火星半径是地球半径的，质量是地球质量的，自转周期也基本相同．地球表面重力加速度是，若王跃在地面上能向上跳起的最大高度是，在忽略自转影响的条件下，下述分析不正确的是( )
A. 王跃以相同的初速度在火星上起跳时，可跳的最大高度是
B. 火星表面的重力加速度是
C. 火星的平均密度是地球平均密度的倍
D. 王跃在火星表面受的万有引力是在地球表面受万有引力的倍
4. 空间有一沿轴对称分布的电场，其电场强度随变化的图像如图所示，下列说法正确的是( )
A. 点的电势最低 B. 和两点的电势相等
C. 点的电势最高 D. 点电势最高
5. 如图所示为某研究小组探究某金属材料在磁场中产生“霍尔效应”示意图。实验所用的材料为长为，高为，厚度为的长方体板。匀强磁场感应强度大小为，方向如图所示。现在沿着方向通有电流，电流强度为，在沿着轴方向上下两端测出电势差为，已知电子所带电量为。则下列说法中正确的是( )
A. 电子受到磁场力方向沿着轴负方向 B. 导体板受到磁场力方向沿着轴负方向
C. 导体板受到磁场力大小为 D. 导体下端电势比上端高
6. 如图所示，边长为的正方形金属线框从某一高处由静止释放，在下落过程中经过一个有水平边界、宽度为的匀强磁场区域，磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里，已知边进入磁场时线框刚好以速度做匀速直线运动整个下落过程中、始终水平，线框质量为，电阻为，重力加速度为，忽略空气阻力，则下列说法中正确的是( )
A. 边进入磁场时，线框中感应电流的方向为顺时针方向
B. 边进入磁场时，两端的电压为
C. 线框进入磁场时的速度大小
D. 线框穿越磁场的过程中，产生的焦耳热为
二、多选题（本大题共4小题，共16分。全选对的得4分，选对但不全对得2分，有选错的得0分。）
7. 如图所示，两个大小不计，质量均为的物体、放置在水平地面上，一根长为不可伸长的轻绳两端分别系在两物体上，绳恰好伸直且无拉力，在绳的中点施加一个竖直向上的拉力，使两物体慢慢靠近，直至两物体接触，已知两物体与水平地 面间的动摩擦因数均为，物体的大小远小于绳的长度，则在两物体靠近过程中下列说法正确的是( )
A. 拉力一直增大
B. 物体所受的摩擦力不变
C. 地面对物体的支持力先减小后增大
D. 当两物体间的距离为时，绳的拉力最小
8. 如图甲所示，光滑水平面上有、两物块，它们在时发生碰撞，图乙是两者的位移时间图像，已知物块的质量为，由此可知 ( )
A. 碰撞前的动量大小为
B. 两物块的碰撞为弹性碰撞
C. 物块的质量为
D. 两物块碰撞过程中对作用力的冲量大小是
9. 如图所示，在以为圆心、为半径的圆形区域内存在着磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里的匀强磁场，、是相互垂直的两条直径。范围足够大的荧光屏与圆相切于点，一粒子源放置在点，同时在、之间发射个速率相同的同种带电粒子，粒子的质量为、电荷量为，所有粒子经磁场偏转后均可垂直打在荧光屏上，并立刻被荧光屏吸收。不考虑粒子所受重力及粒子间的相互作用，下列说法正确的是（ ）
A. 带电粒子的速度大小为
B. 粒子打在荧光屏上区域的长度为
C. 粒子从进入磁场到打在荧光屏上的最短时间为
D. 粒子对荧光屏的平均撞击力大小为
10. 图甲为风力发电机检测电路的简易模型，在风力作用下，风叶带动与杆固连的永磁铁转动，磁铁下方的检测线圈与电压传感器相连，在某一风速时，传感器显示如图乙所示，则（ ）
A. 磁铁的转速为
B. 线圈两端电压的有效值为
C. 交变电压的表达式为
D. 由乙图可知时，穿过检测线圈的磁通量最大
三、实验题（本大题共2小题，共15分）
11. 某同学用如图所示的装置验证机械能守恒定律，一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于点，光电门固定在的正下方，在钢球底部竖直地粘住一片宽度为的遮光条质量不计。将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间由计时器测出，取作为钢球经过点时的速度，记录钢球每次下落的高度和计时器示数，计算并比较钢球从释放点摆至点过程中重力势能减少量与动能增加量，就能验证机械能是否守恒。
用计算钢球重力势能的减少量，式中钢球下落高度应测量释放时的钢球球心到___________之间的竖直距离。
钢球在点时的顶端 钢球在点时的球心 钢球在点时的底端
用计算钢球动能增加量，用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图所示，其读数为______，某次测量中，计时器的示数为秒，则钢球的速度为_______
下表为该同学的实验结果：
他发现表中的与之间存在差异，他认为这是由于空气阻力造成的，你是否同意他的观点请说明理由_____________________________
12. 利用如图所示的电路可以测定一节干电池的电动势和内电阻。
现有电压表、开关和导线若干，以及下列器材：
A.电流表
B.电流表
C.滑动变阻器
D.滑动变阻器∽
实验中电流表应选用 ，滑动变阻器应选用 。选填器材前的字母
在图中用笔画线代替导线，按图将电路连线补充完整。
实验中，某同学记录的组数据如下表所示，其中组数据的对应点已经标在图的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出图线。
序号
电压
电流
根据图可得电池的电动势 ，内电阻 。
争论：甲同学认为若不考虑电压表和电流表内阻对实验的影响，则电压表的读数与对应的电流表的读数的比值就等于干电池的内阻乙同学认为电压表的读数变化量与相对应的电流表的读数变化量的比值的绝对值才等于电源的内阻。请判断哪位同学的观点是正确的 。
四、计算题（本大题共4小题，共45分）
13. （10分） 如图所示，竖直边界右侧离地面高处有一长为的粗糙水平绝缘平台，平台的左边缘与重合，平台右边缘点有一质量、电荷量的带正电滑块可视为质点，以初速度向左运动，此时平台上方存在的匀强电场，电场方向与水平方向成角指向左下方，滑块与平台间的动摩擦因数。左侧竖立着一个光滑的圆轨道，为轨道圆心，为轨道最低点，与竖直夹角也为角，轨道末端竖直。若滑块离开平台左侧后恰能沿点的切线进入圆轨道，因圆轨道非绝缘，滑块运动到圆轨道之后失去了所有的电量。整个过程滑块均可视为质点，取，，。求：
滑块离开绝缘平台时，摩擦力做功的功率大小；
滑块运动到点时，对轨道的压力；
滑块最终停留在点，求的距离。
14. （10分）如图所示，水平地面上有辆质量均为的手推车沿一条直线排列，相邻两手推车的间距均为，从左往右依次编号、、、、。人在极短时间内给第一辆车一水平冲量使其向右运动，当车运动了距离时与第二辆车相碰，两车以共同速度继续运动了距离时与第三辆车相碰，三车以共同速度运动后面重复。已知车在运动时受到的阻力恒为车重的倍，手推车第一次碰撞时损失的机械能，车与车之间仅在碰撞时发生相互作用，且碰撞时间极短，重力加速度大小为，。
求人对第一辆车的冲量大小；
求手推车第二次碰撞时损失的机械能；
要使辆车能合为一体，求人对第一辆车的最小水平冲量。
15. （12分） 如图所示，一块长、质量为的木板静止在粗糙的水平地面上，质量也为的滑块放在长木板上的某一位置。时将一个方向水平向右、大小随时间均匀变化的力作用在长木板的右端，，时长木板从静止开始运动，时滑块与木板开始发生相对运动。设木板与地面间的动摩擦因数为，滑块与木板间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取。
求、的值；
若在滑块与木板相对静止且速度为时撤去力，发现此后滑块恰好不会滑出木板，求此时力的大小及滑块的初始位置与长木板右端的距离。
16. （13分）电磁减震器是利用电磁感应原理的一种新型智能化汽车独立悬架系统。某同学也设计了一个电磁阻尼减震器，图为其简化的原理图。该减震器由绝缘滑动杆及固定在杆上的多个相互紧靠的相同矩形线圈组成，滑动杆及线圈的总质量。每个矩形线圈匝数匝，电阻值，边长，边长，该减震器在光滑水平面上以初速度向右进入磁感应强度大小、方向竖直向下的匀强磁场中。求：
刚进入磁场时减震器的加速度大小
第二个线圈恰好完全进入磁场时，减震器的速度大小
若减震器的初速度，则滑动杆上需安装多少个线圈才能使其完全停下来求第个线圈和最后个线圈产生的热量比不考虑线圈个数变化对减震器总质量的影响。
答案和解析
1. 【解析】A、若带电微粒沿轴方向进入电磁场中，受到竖直向上的电场力、竖直向下的重力和竖直向下或向上的洛伦兹力，三个力的合力可能为零，微粒可能沿轴做匀速运动，故错误； 、若带电微粒沿轴方向进入电磁场中，受到竖直向上的电场力、竖直向下的重力和水平方向的洛伦兹力，三个力的合力不可能为零，不可能沿轴做匀速运动，故BC错误； 、若带电微粒沿轴方向进入电磁场中，受到竖直向上的电场力、竖直向下的重力，不受洛伦兹力，三个力的合力可能为零，则可能沿轴做匀速运动，故D正确； 故选D。
2. 【解析】以、整体为研究对象，由平衡条件可知，对的支持力为，再由牛顿第三定律，对的压力大小也是，项正确。
3. 【解析】B.根据万有引力定律得，知王跃在火星表面受的万有引力是在地球表面受万有引力的倍．则火星表面重力加速度为故B正确，D错误。
C.根据万有引力提供向心力，得，知火星的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的倍．故C正确；
A.因为火星表面的重力加速度是地球表面重力加速度的倍，根据，知火星上跳起的高度是地球上跳起高度的倍，为故A正确．
本题选择错误的，故选：
4. 【解析】
作出电场线如图所示，沿着电场线方向电势逐渐降低，可知点的电势最高，点的电势高于点的电势，选项A、B错误，D正确
C.沿着电场线方向电势逐渐降低，故点的电势不是最高的，选项C错误。
5. 【解析】根据左手定则可知，通过导体板中的电流所受安培力方向沿轴正方向，且安培力的大小为，故BC错误；
电子定向移动形成电流，可得电子定向移动方向沿轴负方向，根据左手定则可知电子所受洛伦兹力方向沿轴正方向，电子向导体上端堆积，故导体上端电势低于下端，故A错误，D正确。
故选D。
6. 【解析】A.由楞次定律知，线框进入磁场时感应电流的方向为逆时针方向，故A错误；
线框进入磁场时刚好做匀速直线运动，有
感应电动势
感应电流
安培力 ，两端的电压
联立解得：，，故B错误，C正确；
D.线框穿越磁场的过程中，一直做匀速直线运动。由能量转化和守恒定律知，系统减小的重力势能转化为内能，所以：，故D错误。
7. 【解析】A.设两根绳子之间的夹角为，对结点受力分析如图甲所示，由平衡条件得：，再对任一物体如物体受力分析，如图乙所示，物体刚好滑动的临界条件是：，又：，联立解得：，当两个物体逐渐靠近的过程中，角逐渐减小，拉力增大，故A正确；
D.设绳子与地面夹角为时绳子拉力最小，根据平衡条件可得：，解得：，令，可得，则：，可知当时，即时，有最小值，此时两物体间的距离为：，故D正确；
B.由于绳子拉力先变小再变大，所以摩擦力，一直增大，所以摩擦力一定是变力，故B错误；
C.以整体为研究对象，拉力一直增大，竖直方向受力平衡，则地面对两个物体的支持力一直减小，故C错误。故选AD。
8. 【解析】A.根据位移时间图像可知，碰撞前的速度，碰撞前的动量为，故A正确；
B.根据位移图像，碰撞后两者速度相同，说明碰撞为完全非弹性碰撞，故B错误；
C.碰撞后，两者的共同速度为，由动量守恒定律，解得，故C错误；
D.根据动量定理，两物块碰撞过程中对作用力的冲量是，故D正确。
故选AD。
9. 【解析】所有粒子均垂直打在荧光屏上，由几何关系得粒子在磁场中的轨迹半径，由洛伦兹力提供向心力得，解得，项正确。如图所示，
作出沿方向进入磁场的粒子的运动轨迹，圆心为，从点射出磁场，打在荧光屏上的点，由几何关系可知为菱形，，所以；作出沿方向进入磁场的粒子的运动轨迹，圆心为，从点射出磁场，打在荧光屏上的点，由几何关系可知为菱形，，所以，则粒子打在荧光屏上的长度为，项错误。
由几何关系可得，带电粒子在磁场中运动的周期为，所以粒子从进入磁场到打在荧光屏上的最短时间为，项错误。
由几何关系可得，带电粒子打在荧光屏上的时间差为，由动量定理得，解得粒子对荧光屏的平均撞击力大小为，项正确。
10. 【解析】A.电流的周期为，故磁体的转速为，故A错误；
B.通过乙图可知电压的最大值为，故有效值，故B正确；
C.周期，故，故电压的表达式为，故C正确；
D.由乙图可知时，穿过检测线圈的磁通量变化率最大，则磁通量为，故 D错误。故选BC。
11. ； ； 不同意，如果差异是由于空气阻力造成的，则应小于
【解析】小球下落的高度是初末位置球心之间的高度差；故AC错误，B正确；故选B；
刻度尺读数的方法，需估读一位，所以读数为；某次测量中，计时器的示数为，则钢球的速度为：；
不同意；如果差异是由于空气阻力造成的，则应小于
故答案为： ； ； 不同意，如果差异是由于空气阻力造成的，则应小于
12. ；；如图所示：；
如图：；
；； 乙同学的观点正确。
【解析】一节干电池的电动势约，根据题给滑动变阻器规格知电流表选择为了方便实验，滑动变阻器应选择最大阻值较小的。
根据电路图连接实物图，滑动变阻器“一上一下”串联接入电路，电压表并联在变阻器和电流表两端，如图所示。
描点连线，得图像如图所示。
在电源的图像中，图线的纵轴截距表示电源电动势，则有，图线斜率的绝对值等于电源内阻，则有。
根据闭合电路欧姆定律得，在电流变化过程中，与的变化趋势是相反的，因此是不断变化的，不可能等于电池的内阻而电流变化过程中，电动势不变，任意取两个状态，有，，，，可以解得，因此乙同学的观点正确。

13.（1）
取向左为正方向，滑块在粗糙水平绝缘平台运动时加速度为，根据受力分析，水平方向有：

竖直方向有：
根据摩擦力公式有：
根据电场力公式有：
滑块做匀加速直线运动，根据运动学公式有：
摩擦力做功的功率大小为：
联立上式，解得：，。
（2），竖直向下
滑块滑出平台后作初速度为的平抛运动至点，设其竖直位移为，圆形轨道的半径为
则根据题意可以得到数学关系：
滑块在点水平方向速度仍为，设其竖直方向速度为，由于滑块至点沿切线进入轨道，则有：
又：
设滑块运动到点速度为，滑块滑出平台后运动到点的过程机械能守恒，则：
滑块在点由重力及轨道的支持力提供向心力，则：
联立上式解得：
由牛顿第三定律可知，滑块运动到点时，对轨道的压力为，方向竖直向下。
（3）
滑块在圆弧轨道运动结束后又会抛至平台最左端，并且此刻其竖直方向速度刚好为零，水平方向速度大小与一致，随后在摩擦力下作匀减速运动，运动位移为后停下，则有：
根据动能定理有：
联立上式，解得：。
14.解：设第一次碰撞前号车的速度大小为，碰撞后、号车的共同速度大小为，有
，
，
，
解得，，。
设手推车第二次碰撞前、号车的共同速度大小为，碰撞后、、号车的共同速度大小为，有
，
，
，
解得。
设第一辆车号车获得的初动能为，、号车作用前、后的总动能分别为，，
、号车作用前、后的总动能分别为、，，、号车作用前、后的总动能分别为、，
则有
，又，可得，
，又，可得，
，又，可得，
，又，可得
解得
若辆车恰好能合为一体，则，
则，
解得，
，
解得。
15.解： 时，长木板从静止时开始运动，此时，
且，
解得
时，滑块与长木板刚好发生相对滑动，此时，
对滑块：，
对整体：，
解得；
当时撤去后，滑块以做减速运动，
木板也做减速运动，对木板：，
解得，
滑块相对木板向右运动的位移为，则，
解得，即小滑块初位置离木板右端；
设在时刻撤去力，
对整体，根据动量定理有： ，
且，解得另一解，不合题意，舍去。
16.解：减震器受到的安培力为
刚进入磁场减速瞬间减震器的加速度为
设向右为正方向，对减震器进行分析，由动量定理可得
由上述小题得，每一个线圈进入磁场的过程中，减震器速度减小量
线圈的个数为
则需要个线圈
只有进入磁场的线圈产生热量，线圈产生的热量等于动能的减少量。
第一个线圈恰好完全进入磁场时，
最后一个线圈刚进入磁场时，
因此