山东省青岛第六十八中学2022-2023学年高三上学期期末考试物理试题（含答案）

青岛第六十八中学2022-2023学年高三上学期期末考试物理试题
本卷分第I卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分
满分100分，考试时间90分钟
一、单选题（共21分）
1．下列表达中等号左边的物理量能表示力的是（ ）
A． B．
C． D．
2．如图所示，是一质量为的盒子，B的质量为，它们间用轻绳相连，跨过光滑的定滑轮，A置于倾角为的斜面上，B悬于斜面之外，整个系统处于静止状态。现在向
A中缓慢地加入沙子，直至A将要滑动的过程中（ ）
A．绳子拉力不断增大 B．斜面所受地面的摩擦力逐渐增大
C．定滑轮所受作用力始终不变 D．A所受的摩擦力先减小后反向增大
3．如图所示，导体棒ab在匀强磁场中沿金属导轨向右加速运动，c为铜制圆线圈，线圈平面与螺线管中轴线垂直，圆心在螺线管中轴线上，则（ ）
A．导体棒ab中的电流由b流向a B．螺线管内部的磁场方向向左
C．铜制圆线圈c被螺线管吸引 D．铜制圆线圈c有收缩的趋势
4．如图所示，长度均为1m的甲、乙空心铝管竖直放置，其中乙管有一条竖直的裂缝。某同学把一块圆柱形的强磁体先后从甲、乙两管的上端由静止放人管口，磁体在甲、乙两管中运动的时间分别为3s和0.6s。磁体的直径略小于铝管的内径，不计磁体与管壁的摩擦及空气阻力。关于磁体在甲、乙两管中的运动，下列说法正确的是（ ）
A．磁体在甲管内下落的过程中，所受合外力的冲量可能为0
B．磁体在甲管中加速向下运动时，铝管对桌面的压力将逐渐增大
C．磁体在乙管内下落的过程中，乙管中没有产生感应电动势和感应电流
D．磁体在乙管内下落的过程中，其重力势能的减少量小于动能的增加量
5．有一台内阻为1Ω的发电机，给一个学校照明供电，如图所示，、分别为理想的升压变压器和降压变压器，升压变压器匝数比为1：4，降压变压器匝数比为4：1，与之间输电线的总电阻为10Ω，全校共有22个班，每班有220V；40W的电灯6盏，若保证电灯全部正常发光，则（ ）
A．输电线上的电流为8A B．发电机电动势259V
C．发电机输出功率为5280W D．输电效率是97%
6．2020年7月23日，我国首次发射火星探测器“天问一号”。地面上周期为2s的单摆经常被称为秒摆。假如某秒摆被“天问一号”探测器携带至火星表面后，周期变为3s。已知火星半径约为地球半径的二分之一，以下说法正确的是（ ）
A．若秒摆在火星表面的摆角变小，则周期也会随之变小
B．地球质量约为火星质量的4倍
C．火星的第一宇宙速度约为地球第一宇宙速度的倍
D．“天问一号”探测器刚发射离开地球表面时，此秒摆的周期大于2s
7．在如图所示的空间里，存在沿轴负方向、大小为的匀强磁场。有一质量为、电量为的带正电的粒子（重力不计），以初速度从O点沿x轴负方向运动，同时在空间加上平行于y轴的匀强交变电场，电场强度E随时间的变化如图所示（以沿y轴正向为E的正方向），则下列说法不正确的是（ ）
A．时粒子所在位置的坐标值为0
B．时粒子所在位置的坐标值为
C．粒子在运动过程中速度的最大值为
D．在0到时间内粒子运动的平均速度为
二、多选题（共25分）
8．降噪耳机的基本原理是产生一列与外界噪声相同频率的声波来抵消噪声以达到降噪的目的。假设某时刻外界噪声的波形图如图所示，耳机同时产生一声波来抵消。则以下哪列声波可以起到降噪的目的（ ）
A．
B．
C．
D．
9．如图所示为密立根油滴实验示意图。实验中要设法使带负电的油滴悬浮在电场之中。若在实验中观察到某一个带负电的油滴向下加速运动。在该油滴向下运动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．电场力做负功 B．重力和电场力的合力做正功
C．电势能逐渐减小 D．重力势能的减少量大于动能的增加量
10．图甲是一台小型发电机的结构示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势e随时间t变化的正弦规律图像如图乙所示。发电机线圈的电阻，外接灯泡的电阻为10Ω。则（ ）
A．在t=0.01s时刻，穿过线圈的磁通量最大
B．理想电压表的示数为6V
C．灯泡消耗的电功率为2.5W
D．线圈转动产生电动势的表达式
11．如图所示，两个完全相同的金属带电小球A和B，小球B固定在绝缘地板上，小球A在小球B的正上方高度为H处由静止释放，与小球B发生碰撞后回弹的最大高度为h。假设碰撞前后速度大小不变，空气阻力不计，小球的半径，则下列说法正确的是（ ）
A．若小球A和B带等量同种电荷，则
B．若小球A和B带等量异种电荷，则
C．若小球A和B带不等量同种电荷，则
D．若小球A和B带不等量异种电荷，则
12．如图，MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨，其间距为L，导轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，二者平滑链接，右端接一个阻值为R的定值电阻。平直部分导轨左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。质量为m、电阻为2R的金属棒从高为h处静止释放，到达磁场右边界处恰好停止。已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为，金属棒与导轨间接触良好。则金属棒穿过磁场区域的过程中（ ）
A．流过定值电阻的电流方向是：
B．通过金属棒的电荷量为
C．金属棒克服安培力所做的功为
D．电阻产生的焦耳热为
三、实验题（13题8分，14题6分）
13．某物理兴趣小组计划用实验室提供的下列器材较准确地测量一节干电池的电动势E和内阻r。
A．电流表：，内阻2.00Ω
B．电压表：，内阻约为3kΩ
C．滑动变阻器：，额定电流1A
D．滑动变阻器：，额定电流1A
E.开关与导线若干
F.待测干电池一节
（1）在上述器材中，为了操作方便且较准确地进行测量，滑动变阻器应选________。（填写器材前的字母代号）
（2）实验电路图应选择图中的________。（填“甲”或“乙”）
（3）根据实验中电流表和电压表的示数得到如图丙所示的图像，则干电池的电动势E=________V，内阻r=________Ω。（结果均保留2位有效数字）
14．Phyphox软件是专门针对智能手机开发的开展物理实验的软件，可以很好地助力同学们开展居家实验，从而成为居家实验中最常用的手机软件之一。某同学在智能手机上安装Phyphox软件后，设计实验测量氢气球所受的浮力以及运动中气球所受阻力大小与速率的关系。实验步骤如下：
①测量出手机和气球的总质量，；
②如图所示，该同学用细线将手机悬吊在氢气球的下方，由静止释放，氢气球将在空中向上运动，记录氢气球上升过程中多个位置的加速度a和速率v数据；
位置 1 2 3 4 5 6 7 8
速度/m·s-1 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
加速度/m·s-2 8.90 7.99 7.09 6.19 3.29 4.38 3.48 2.58
③根据表中的测量数据，在坐标纸上描出了各个点，做出图像如图所示。
（1）从图像可以确定氢气球运动所受阻力f大小与__________（选填v、、、）成正比；
（2）根据得到的图像可得到氢气球所受的浮力大小为______N；由图像计算出图线斜率大小为，阻力f大小与上升速率v的关系式为：_______（用题中测得的物理量符号表示）。
四、解答题（15题6分、16题8分、17题12分、18题14分）
15．两列简谐横波分别沿轴正方向和负方向传播，两波源分别位于和处，两列波的波速均为0.4m/s，波源的振幅均为2cm。图为0时刻两列波的图像，此刻平衡位置在和的P、Q两质点刚开始振动。质点M的平衡位置处于处。
（1）求两列波相遇的时刻。
（2）求1.5s后质点M运动的路程。
16．如图甲所示，质量为m的物块以一定的初速度通过水平地面上的A点，随后冲上倾角为37°、足够长的固定斜面（水平地面与斜面连接处平滑连接），物块沿斜面向上滑动过程的速度-时间图像如图乙所示，最终物块滑回水平地面并停在A点。物块与水平地面及斜面之间的动摩擦因数相同，物块可视为质点。，，重力加速度。求：
（1）物块返回斜面底端时的速度大小；
（2）物块第一次通过A点时的速度的大小。
17．在光滑、绝缘的水平桌面上，有一个边长为正方形区域MNPQ，半径的圆形磁场区与MN，MQ边均相切，磁感应强度大小，方向垂直于水平面向上（俯视图如图）。圆形区域之外有水平向左的匀强电场，场强大小，两个大小相同的金属小球a，b均视为质点。小球a的质量，电量，不带电的小球b质量，静止在圆周上D点，A、C、D三点共线，小球a从A点正对圆心C射入，已知小球a在磁场中做匀速圆周运动的半径也为R，一段时间后a与b发生弹性碰撞，碰后两者电量平分，忽略两球之间的库仑力及小球重力，取。
（1）求小球a射入磁场时的速度大小v；
（2）求小球a从射入磁场到与小球b相碰所经历的时间t（结果保留3位有效数字）；
（3）小球b离开正方形区域时的出射点与D点之间的距离s（结果可保留根式）。
18．如图所示，与是固定在水平面上的两光滑平行导轨，间距为，区域内存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场，磁感应强度。与也是固定在水平面上的两光滑平行导轨，间距为，并用导线与与相连接，区域内存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度。在区域放置导体棒G，其质量、电阻、长度，在区域内放置导体棒H，其质量、电阻、长度。刚开始时两棒都与导轨垂直放置，且H棒被锁定，两个区域导轨都足够长且棒始终与导轨接触良好。
（1）要想使G棒在水平向右的外力作用下做初速度为零、匀加速直线运动，请写出力F与时间t的关系式；
（2）若在G棒上施加水平向右的F=5N的外力，在作用t=5s后达到最大速度，求此过程中G棒的位移；
（3）若G棒在水平向右的外力F作用下做初速度为零、加速度为匀加速直线运动，运动t=6s后将力F撤去，同时将导体棒H解锁，求从撤去外力到导体棒H获得最大速度的过程中H棒产生热量；
（4）若开始时H棒即解除锁定，G棒一直在外力F作用下向右做匀加速直线运动，求电路稳定后两棒的速度满足的关系式。
参考答案：
1．A 2．C 3．D 4．B 5．B 6．C
【详解】A．由题意及单摆周期公式可得
可知，周期与摆角大小无关，故A错误；
B．由题意可得
由单摆周期公式可得
由万有引力定理可得
由题意可得
解得
故B错误；
C．由万有引力定律可得
故C正确；
D．探测器刚发射离开地球表面时处于超重状态，重力加速度g变大，由
可得，周期变小，即秒摆的周期小于2s，故D错误。
故选C。
7．C
【详解】对粒子受力分析可知，粒子受到垂直于轴的洛伦兹力和平行于轴的电场力作用，所以粒子在垂直于轴方向上做圆周运动，平行于轴方向上做匀加速直线运动和匀减速直线运动。在垂直于轴方向上有
解得
粒子做圆周运动的周期为
A．当时，粒子运动四周，回到了坐标值为0处，故粒子所在位置的坐标值为0，故A正确，不符合题意；
B．当时，粒子运动一周半，坐标值为，即，故B正确，不符合题意；
C．粒子在平行于轴方向上有
解得
在0~0.5T和0.5T~T内，电场力方向相反，粒子先加速再减速，在时，沿轴正向速度达到最大，为
此时，粒子在运动过程中速度最大，最大值为
故C错误，符合题意；
D．在0到2T时间内粒子在垂直于轴方向转了四周，回到了，处的位置，故只需要考虑轴方向的位移，粒子位移为
则粒子运动的平均速度为
故D正确，不符合题意。
故选C。
8．AC
【详解】由波的叠加原理可知，两列波的频率相同，相位相反，振动会减弱。两列波的频率相同，相位相同，振动会加强。
故选AC。
9．ABD
【详解】AC．带负电的油滴受向上的电场力，向下加速运动，则电场力做负功，电势能变大，故A正确，C错误；
B．油滴向下做加速运动，则重力和电场力的合力向下，则合力做正功，故B正确；
D．根据能量关系可知，重力势能的减少量等于电势能增加量与动能的增加量之和，故重力势能的减少量大于动能的增加量，故D正确。
故选ABD。
10．AC
【详解】A．在t=0.01s时刻，电动势为0，则线圈位于中性面，穿过线圈的磁通量最大，故A正确；
D．由题图乙可知，电动势的最大值为
周期为
则电动势的瞬时值表达式为
故D错误；
B．理想电压表的示数为交流电的有效值，并且测量外电路电压，所以
故B错误；
C．灯泡消耗的电功率为
故C正确。
故选AC。
11．ACD
【详解】A．若小球A和B带等量同种电荷，弹性碰撞前后电荷没有发生转移，由机械能守恒，可得
故A正确；
B．若小球A和B带等量异种电荷，下落时电场力做正功，弹性碰撞后电荷中和，全过程除重力外，电场力做正功，机械能增大，故有
故B错误；
C．若小球A和B带不等量同种电荷，碰撞后电量平分，相同距离时电场力比下落时大，即上升时电场力做的正功比下落时做的负功多，全过程机械能增大
故C正确；
D．若小球A和B带不等量异种电荷，碰撞后电量先中和再平分，下落时和上升时电场力均做正功，机械能增大
故D正确；
故选ACD。
12．BD
【详解】A．由右手定则可知：金属棒向右切割磁感线时，在闭合回路中产生逆时针方向的感应电流，即通过定值电阻的电流方向是从Q到N，故A错误；
B．根据电磁感应定律有
由欧姆定律可知
根据公式
联立解得
故B正确；
C．根据动能定理有
解得
则金属棒克服安培力所做的功为，故C错误；
D．根据功能关系可知：
则电阻产生的焦耳热为
故D正确。
故选BD。
13．C 乙 1.5 0.50
【详解】（1）[1]根据闭合电路欧姆定律，如果选用滑动变阻器，则电路的最小电流为
可以满足实验要求，如果选用滑动变阻器，其阻值太大，使用起来不方便，故选C。
（2）[2]因为电流表的内阻已知，把它连在干路中，看作是电源内阻，在求出电源内阻与电流表阻值之和后，再减去电流表的阻值即可得到电源阻值，这样可以避免系统误差，故选乙图。
（3）[3]由闭合电路欧姆定律可知
图线与纵轴的截距为，则电源的电动势
[4]根据图线斜率的绝对值物理意义，知
解得
14． 3.919
【详解】（1）[1]由图可知，随着速度增大，气球的加速度越来越小，这是因为速度增大，气球所受的空气阻力也变大，从而使加速度变小；由牛顿第二定律可得
由图可知，加速度a与v为一次函数，结合上述分析可知，气球所受阻力f与v成正比。
（2）[2]由图像结合上述分析可得
根据图中数据可得
解得
[3]由题意及图像可得
由上述分析可得
即
15．（1）；（2）12cm
【详解】（1）两列波在处相遇，则相遇的时刻
（2）由题意
左侧波传到M点需要的时间
右侧波传到M点
在0~0.25s，M点不动；
在0.25s~1.25s，左侧波传到M，M点通过的路程
在1.25s~1.5s，左右两侧波传到M，M点振动加强，则经过0.25s通过的路程
M点通过的总路程
16．（1）；（2）
【详解】（1）由图乙可知物块沿斜面向上滑动过程的加速度为
对物块沿斜面向上滑动过程，由牛顿运动定律得
代入数据，解得
由图知物块上滑时初速度为，物块沿斜面向上滑动的位移，即
物块从最高点下滑至斜面底端时的速度为，由动能定理得
代入数据解得
（2）设物块离开斜面底端在水平面上滑行到A点的位移为x，由动能定理得
而第一次经过A点到斜面低端，由动能定理可得
代入数据，解得，
17．（1）2m/s；（2）0.714s；（3）
【详解】（1）小球的轨迹如图所示
才能与小球相撞，故小球在磁场中做圆周运动的半径
在磁场中
代入题中相关数据，解得
（2）小球在磁场中的运动时间
在电场中
联立，代入相关数据可得，小球a射入磁场到与小球b相碰撞经历的时间为
（3）小球a与小球b发生弹性碰撞有
解得，
因碰后两球电量平分，两球的速度方向均与电场方向垂直，故均做类平抛运动，则小球b沿电场方向有
代入数据求得
则小球到达边界时，小球沿电场方向的位移大小为
求得
此时小球垂直电场方向的位移大小为
因为
所以b小球将从MN上飞出电场，此时小球b离开正方形区域时的出射点与D点之间的距离
18．（1）；（2）10m；（3）24J；（4）
【详解】（1）要使导体棒G做匀加速直线运动，设加速度为a，则可得
又知
由牛顿第二定律可得
可得
（2）设最大速度为，当速度最大时，拉力F与安培力相等
则最大电动势为
最大电流为
解得
设在运动过程中平均电流为，对这一过程由动量定理可得
又知
由以上各式联立得
（3）导体棒H解锁时G棒速度
当导体棒H获得最大速度时，电路中电动势为零，则此时
两棒组成系统动量守恒
电路中产生热量
H棒产生热量
由以上各式可得
（4）当电路稳定时，电路中电流恒定，则电动势恒定，安培力恒定，两棒的加速度相同。
对G棒
解得.