2022_2023学年江苏省镇江市高三（上）期末物理试卷（含解析）

2022~2023学年江苏省镇江市高三（上）期末物理试卷
注意事项:
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在试卷上无效。
3.考试结束后，本试卷和答题卡一并交回。
第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）
1. 地铁使人们出行更便捷，地铁进站时刹车做匀减速直线运动直到停止，等乘客下车和上车后又重新启动做匀加速直线运动直到恢复原来的速度继续匀速前进，则从刹车到继续匀速行驶这段过程中，速度随位移变化的关系图像正确的是( )
A. B.
C. D.
2. 如图所示，在粗糙的水平地面上放着一左侧截面是半圆的柱状物体，在与竖直墙之间放置一光滑小球，整个装置处于静止状态。现用水平力推动缓慢向左移动一小段距离后，它们仍处于静止状态，在此过程中，下列判断正确的是( )
A. 小球对物体的压力逐渐减小 B. 墙面对小球的支持力先增大后减小
C. 地面对物体的摩擦力逐渐增大 D. 水平力逐渐增大
3. “嫦娥四号”月球探测器成功在月球背面软着陆，这是人类首次成功登陆月球背面。如图所示，假设“嫦娥四号”在半径为的圆形轨道Ⅰ上绕月球运行，周期为。某时刻“嫦娥四号”在点变轨进入椭圆轨道Ⅱ，在月球表面的点贴近月球表面飞行，、、三点在一条直线上。已知月球的半径为，引力常量为，则( )
A. 在轨道Ⅱ上和两点的加速度之比为
B. 在轨道Ⅱ上和两点的线速度之比为
C. 从点运动到点的时间为
D. 月球的平均密度为
4. 如图所示，一个“”形弹弓顶部跨度为，两根相同的橡皮条自由长度均为，在两橡皮条的末端用一块软羊皮长度不计做成裹片。若橡皮条的弹力与形变量的关系满足胡克定律，且劲度系数为，发射弹丸时每根橡皮条的最大长度为弹性限度内，则发射过程中裹片对弹丸的最大作用力为( )
A. B. C. D.
5. 小华利用如图所示的装置测量某单色光的波长。实验中，小华想增加从目镜中观察到的条纹数量，可( )
A. 将透镜向单缝靠近
B. 使用间距更大的双缝
C. 将单缝向靠近双缝的方向移动
D. 将毛玻璃向远离双缝的方向移动
6. 如图，是一直角三棱镜的横截面，长，长。一细光束沿平行于边的方向从边入射后直接射到边，恰好在边发生全反射，则棱镜的折射率为( )
A. B. C. D.
7. 渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位。某渔船发出的一列沿轴传播的超声波在时的波动图像如图甲所示，图乙为质点的振动图像，则( )
A. 该波沿轴正方向传播
B. 若遇到的障碍物，该波能发生明显的衍射现象
C. 该波的传播速率为
D. 经过，质点沿波的传播方向移动
8. 如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与物块连接在一起，处于压缩状态，由静止释放后沿斜面向上运动到最大位移时，立即将物块轻放在右侧，A、由静止开始一起沿斜面向下运动，下滑过程中A、始终不分离，当回到初始位置时速度为零，A、与斜面间的动摩擦因数相同、弹簧未超过弹性限度，则( )
A. 当上滑到最大位移的一半时，的加速度方向沿斜面向下
B. 上滑时、弹簧的弹力方向不发生变化
C. 下滑时，对的压力先减小后增大
D. 整个过程中A、克服摩擦力所做的总功大于的重力势能减小量
9. 如图所示，足够长的木板静止于光滑水平面上，小滑块位于木板的最右端，木板与小滑块之间的动摩擦因数，木板与小滑块质量相等，均为，用大小为、方向水平向右的恒力拉动木板加速运动后将其撤去，系统逐渐达到稳定状态，已知重力加速度取，下列说法错误的是( )
A. 木板与小滑块所组成的系统的动量增加量等于拉力的冲量
B. 拉力做功为
C. 小滑块的最大速度为
D. 整个过程中，系统因摩擦而产生的热量为
10. 如图所示，质量分别为和的物体、在光滑水平地面上，左端有一轻弹簧且处于静止状态。现以速度向右运动，则、相互作用的整个过程中( )
A. 的动量最小值为 B. 的动量变化量为
C. 弹簧弹性势能的最大值为 D. 的动能最大值为
第II卷（非选择题）
二、实验题（本大题共1小题，共9.0分）
11. 在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，请按照题目要求回答下列问题：
图中甲、乙两图都是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是________填“甲”或“乙”．
将下表中的光学元件放在图丙所示的光具座上组装成用双缝干涉测量光的波长的实验装置，并用此装置测量红光的波长．
元件代号
元件名称 光屏 双缝 白光光源 单缝 透红光的滤光片
将白光光源放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，从左至右，表示各光学元件的排列顺序应为________；填写元件代号
已知该装置中双缝间距，双缝到光屏的距离，在光屏上得到的干涉图样如图所示，分划板中心刻线在图中位置时游标卡尺如图所示，则其示数为________；在位置时游标卡尺如图所示．由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为________此空保留位有效数字．
三、计算题（本大题共4小题，共40.0分）
12. 如图甲，在“雪如意”国家跳台滑雪中心举行的北京冬奥会跳台滑雪比赛是一项“勇敢者的游戏”，穿着专用滑雪板的运动员在助滑道上获得一定速度后从跳台飞出，身体前倾与滑雪板尽量平行，在空中飞行一段距离后落在倾斜的雪道上，其过程可简化为图乙。现有某运动员从跳台处沿水平方向飞出，在雪道处着落，测得间的距离，倾斜的雪道与水平方向的夹角，不计空气阻力，重力加速度，，。求：
运动员在空中飞行的时间；
运动员在处的起跳速度大小；
运动员在空中离倾斜雪道的最大距离。
13. 利用云室可以知道带电粒子的性质，如图所示，云室中存在磁感应强度大小为的匀强磁场，一个质量为、速度为的电中性粒子在点分裂成带等量异号电荷的粒子和，、在磁场中的径迹是两条相切的圆弧，相同时间内的径迹长度之比，半径之比，不计重力及粒子间的相互作用力，求：
粒子、的质量之比；
粒子的动量大小。
14. 如图所示的离心装置中，光滑水平轻杆固定在竖直转轴的点，小圆环和轻质弹簧套在轻杆上，长为的细线和弹簧两端分别固定于和，质量为的小球固定在细线的中点，装置静止时，细线与竖直方向的夹角为，现将装置由静止缓慢加速转动，当细线与竖直方向的夹角增大到时，、间细线的拉力恰好减小到零，弹簧弹力与静止时大小相等、方向相反，重力加速度为，取，，求：
装置静止时，弹簧弹力的大小；
环的质量；
上述过程中装置对、所做的总功。
15. 空间存在两个垂直于平面的匀强磁场，轴为两磁场的边界，磁感应强度分别为、。甲、乙两种比荷不同的粒子同时从原点沿轴正向射入磁场，速度均为。甲第次、第次经过轴的位置分别为、，其轨迹如图所示。甲经过时，乙也恰好同时经过该点。已知甲的质量为，电荷量为。不考虑粒子间的相互作用和重力影响。求：
到的距离；
甲两次经过点的时间间隔；
乙的比荷可能的最小值。
答案和解析
1.【答案】
【解析】由匀变速直线运动规律
可得
则匀减速阶段，为负值，则图像应为开口向下的二次函数图像如图，则图像应为速度减小而斜率逐渐增大的曲线；
匀加速阶段，为正值，图像应为开口向上的二次函数图像如图，则图像应为速度增大而斜率逐渐减小的曲线。
故选C。
2.【答案】
【解析】对球受力分析，当推动缓慢向左移动一小段距离后，与竖直方向的夹角变小，整个过程动态变化如下图所示
由图可知，减小，根据牛顿第三定律，则小球对物体的压力逐渐减小；也减小，则墙面对小球的支持力一直减小，综上所述，A正确，B错误；
C.以整体为研究对象，竖直方向受力平衡，则地面对的支持力等于总重力，根据牛顿第三定律可得，对地面的压力不变，则地面对物体的摩擦力也不变，C错误；
D.整体水平方向受力平衡，根据平衡条件有
由于摩擦力不变，逐渐减小，则逐渐减小，D错误。
故选A。
3.【答案】
【解析】解：、在轨道上，对“嫦娥四号”根据牛顿第二定律有，
解得在轨道Ⅱ上和两点的加速度之比为：，
根据开普勒第二定律，
在轨道Ⅱ上和两点的线速度之比为：；
故AB错误；
C、椭圆轨道的半长轴，设“嫦娥四号”在椭圆轨道上的运行周期为，由开普勒第三定律得
，
“嫦娥四号”从运动到的时间为
，
可得：
，
故C正确；
D、设月球质量为，“嫦娥四号”质量为，根据
，
可得
，
月球的体积为
，
又，
联立解得：
，
故D错误。
故选：。
椭圆轨道上、两点为运行中的速度最小点和最大点，根据万有引力提供向心力列式可得向心力和线速度之比；椭圆轨道根据开普勒第三定律求运行时间；由万有引力定律和密度公式求月球密度。
解决本题关键是对于椭圆轨道的处理，只有在、两点时万有引力全部提供做椭圆运动向心力，根据开普勒第三定律求运行时间。
4.【答案】
【解析】根据胡克定律知，每根橡皮条的弹力
设此时两根橡皮条与合力的夹角为，根据几何关系知
根据平行四边形定则知，弹丸被发射过程中所受的最大弹力
故选B。
5.【答案】
【解析】增加从目镜中观察到的条纹数量，则需要减小条纹的宽度，根据相邻亮条纹间的距离为
可得，增大双缝间距离或者减小毛玻璃与双缝的距离，均可达到目的，将透镜向单缝靠近或者将单缝向靠近双缝的方向移动都不可以。故ACD错误；B正确。
故选B。
6.【答案】
【解析】光路图如图所示：
由几何关系可知
根据折射定律有
又因为
联立解得
故C正确，ABD错误。
故选C。
7.【答案】
【解析】A.由图乙知时，质点经平衡位置沿轴负方向运动，根据图甲结合“逆向波形法”可判断知该列波沿轴负方向传播，故A错误；
B.由图甲知，该列波波长为，而的障碍物尺寸比波长小，故该波能发生明显的衍射现象，故B正确；
C.由图乙知，该波周期为，则波的传播速率为，故C错误；
D.质点只在平衡位置附近振动，不会随波迁移，故D错误。
故选B。
8.【答案】
【解析】
【分析】
根据牛顿第二定律分析加速度及力的情况，根据能量守恒及功能关系分析能量的变化。
本题主要考查整体法与隔离法解决动力学问题、能量守恒定律、功能关系。
【解答】
B.由于、在下滑过程中不分离，设在最高点的弹力为，方向沿斜面向下为正方向，斜面倾角为，之间的弹力为，动摩擦因数为，刚下滑时根据牛顿第二定律对有：
对有：
联立可得：
由于对的弹力方向沿斜面向上，故可知在最高点的方向沿斜面向上；由于在最开始弹簧弹力也是沿斜面向上的，弹簧一直处于压缩状态，所以上滑时、弹簧的弹力方向一直沿斜面向上，不发生变化，故B正确；
A.设弹簧原长在点，刚开始运动时距离点为，运动到最高点时距离点为；下滑过程不分离，则弹簧一直处于压缩状态，上滑过程根据能量守恒定律可得：
化简得：
当位移为最大位移的一半时有：
代入值可知，即此时加速度为，故A错误；
C.根据的分析可知：
再结合选项的可知下滑过程中向上且逐渐变大，则下滑过程逐渐变大，根据牛顿第三定律可知对的压力逐渐变大，故C错误；
D.整个过程中弹力做的功为，重力做的功为，当回到初始位置时速度为零，根据功能关系可知整个过程中A、克服摩擦力所做的总功等于的重力势能减小量，故D错误。
故选：。

9.【答案】
【解析】A.对系统由动量定理
即木板与小滑块组成的系统的动量增量一定等于拉力的冲量，故A不符合题意；
B.若木板与小滑块相对静止一起加速运动，对根据牛顿第二定律，有
对根据牛顿第二定律，有
联立解得保持相对静止的最大外力为
而拉力为，大于，故二者发生相对滑动，对木板由牛顿第二定律
解得
内木板的位移
拉力做功，故B符合题意；
C.二者共速时，小滑块的速度最大，根据动量定理
代入数据解得，故C不符合题意；
D.整个过程中，对系统由能量守恒可知
代入数据解得，故D不符合题意。
故选B。
10.【答案】
【解析】当弹簧被压缩最短时，、速度相等，设为，以向右为正方向，由动量守恒定律得
解得
设弹簧恢复原长时、的速度大小分别为、，以向右为正方向，由动量守恒定律得
由机械能守恒定律得
解得，
负号表示速度方向向左，从撞上弹簧到分离过程，先向右做减速运动直到速度减为零，然后向左做加速运动，整个过程一直做加速运动，由此可知，的最小速度为零，的动量最小值为，则、相互作用的整个过程中，以向右为正方向，的动量变化量为
负号表示动量方向向左，故AB错误；
C.当弹簧被压缩最短时，、速度相等时弹簧的弹性势能最大，系统的动能最小，根据系统的机械能守恒得
故C错误；
D.由上分析可知，当、分离时，的速度有最大值，且为
此时的动能为
故D正确。
故选D。
11.【答案】甲；
；
；
【解析】题图甲中的条纹间距和亮度相同，是干涉图样，题图乙中的条纹中央亮纹最宽，是衍射图样；
光源发出的白光，各种频率都有，加上透红光的滤光片后通过的只有红光了，变成单色光，加上单缝和双缝后，就得到两列频率相同、步调一致的相干光，最后放置光屏，干涉条纹呈现在光屏上，所以顺序为；
由题图可知，游标卡尺是分度的卡尺，其精确度为，由游标卡尺可读出，主尺读数为，可动部分第三个刻度与主尺对齐，所以位置的示数为
位置的示数为，所以题图中、之间的距离为
则相邻亮条纹的间距为
根据公式可得波长为 ．
12.【答案】运动员飞离点后做平抛运动，竖直方向上满足
解得；
运动员飞离点后做平抛运动，水平方向上满足
解得；
在垂直于斜面向上的方向上，物体做初速度不为零的匀减速运动，初速度为
加速度为
则当垂直于斜面的速度为零时，运动员在空中离倾斜雪道的距离最大，最大距离为。

【解析】本题考查平抛运动与斜面相结合问题，关键是掌握平抛运动的基本规律，本题难点是运动员在空中运动的速度与斜面平行时距离斜面最远，将平抛运动沿平行斜面和垂直斜面方向分解后，根据分运动特点处理。
13.【答案】分裂后带电粒子在磁场中偏转做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则有
解得：
由题干知半径之比，故
因为相同时间内的径迹长度之比，则分裂后粒子在磁场中的速度为：
联立解得：；
中性粒子在点分裂成带等量异号电荷的粒子和，分裂过程中，没有外力作用，动量守恒，根据动量守恒定律：
因为分裂后动量关系为，联立解得。

【解析】带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力；粒子分裂过程系统动量守恒，应用动量守恒定律与牛顿第二定律即可解题。
14.【答案】装置静止时，设、的张力分别为、，受力平衡
受力平衡
解得；
设装置转动的角速度为，对：
对：
解得：；
上升的高度，、的动能分别为；
根据能量守恒定律可知
解得。
【解析】对、受力分析，根据平衡条件求解弹簧弹力的大小 ；
根据圆周运动的规律结合几何关系求解环 的质量 ；
根据功能关系求解装置对 、 所做的总功。
本题的关键是正确受力分析，了解向心力的来源，会正确对力进行分解，然后结合牛顿第二定律与功能关系进行分析求解。
15.【答案】带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，由得，
，
、的距离为：；
由可知，完成一周期运动上升的距离为，粒子再次经过，经过个周期，
所以，再次经过点的时间为
由匀速圆周运动的规律得，
绕一周的时间为
所以，再次经过点的时间为
两次经过点的时间间隔为；
由洛伦兹力提供向心力，由得，，
完成一周期运动上升的距离
若乙粒子从第一象限进入第二象限的过程中与甲粒子在点相遇，则，
结合以上式子，无解。
若乙粒子从第二象限进入第一象限的过程中与甲离子在点相遇，则，
计算可得
由于甲乙粒子比荷不同，则时，乙的比荷最小，为。
【解析】本题主要是考查带电粒子在磁场中的运动，关键是分析清楚粒子的运动过程，根据洛伦兹力提供向心力求解半径，再根据几何关系求解未知量；根据周期公式结合轨迹对应的圆心角求时间。
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