河南省许平汝名校2023-2024学年高三（上）期末物理试卷（含答案）

2023-2024学年河南省许平汝名校高三（上）期末物理试卷
一、单选题：本大题共5小题，共30分。
1.光刻机是生产芯片的核心设备，为了提高分辨率，目前世界上生产的光刻机主要利用紫外线作为光源，已知紫外线的光子能量范围为。如图所示为氢原子的能级图。现有一群处于能级的氢原子向低能级跃迁向外辐射光子，则下列说法正确的是( )
A. 辐射的光子中有种不同频率的紫外线
B. 辐射的光子中有种不同频率的紫外线
C. 紫外线从真空进入某种液体后，光子能量减小
D. 紫外线从真空进入某种液体后，波长更短，分辨率更高
2.如图所示，橡皮筋一端连接在天花板上，另一端连接在滑轮上，与竖直方向夹角为；绕过滑轮的轻绳一端悬挂一重物，另一端施加水平力，物块保持静止，现保持大小不变，使其在竖直面内沿逆时针方向缓慢转过，不计滑轮质量及一切摩擦，橡皮筋始终在弹性限度内，此过程中，下列说法正确的是( )
A. 变小，橡皮筋长度变短 B. 变小，橡皮筋长度变长
C. 变大，橡皮筋长度变短 D. 变大，橡皮筋长度变长
3.位于坐标原点的质点在时刻从平衡位置开始振动，时刻振动刚好传播到处，如图所示，此时质点处平衡位置，则下列说法正确的是( )
A. 质点起振方向为轴负方向
B. 质点的平衡位置坐标为
C. 质点比质点振动超前
D. 内，质点运动的路程为
4.年月日，我国在文昌航天发射场使用长征七号运载火箭，成功将通信技术试验卫星十号发射升空，发射任务获得圆满成功，该卫星是地球静止轨道卫星。已知地球表面的重力加速度为，地球半径为，该卫星轨道离地高度为，引力常量为，忽略地球自转的影响。则下列说法正确的是( )
A. 该卫星相对于地面静止，始终处于平衡状态
B. 所有轨道在赤道平面内、运行周期等于地球自转周期的卫星都相对于地面静止
C. 所有地球静止轨道卫星的运行周期、轨道高度、向心力都相同
D. 该卫星在轨运行的周期为
5.如图所示，质量为、电阻为、边长为的正方形金属线框放在光滑绝缘水平面上，宽度为的有界匀强磁场垂直于水平面向下，磁感应强度大小为，给线框一初速度使其向右进入磁场，一段时间后边离开磁场。线框运动过程中边始终与磁场边界平行，下列说法正确的是( )
A. 线框刚进磁场时的加速度大小为
B. 线框的初速度大小满足
C. 线框进、出磁场过程，克服安培力做功相同
D. 线框进、出磁场过程，安培力的冲量相同
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
6.如图所示，绝缘圆环固定在竖直面内，圆环上均匀分布着正电荷。为圆心，是圆环竖直直径上一点，轴过圆心且垂直圆环面，是轴上靠近点的一点，将一个带正电的粒子分别从、两点由静止释放，不计粒子重力，则下列说法正确的是( )
A. 粒子在点由静止释放，一定沿直线运动到点
B. 粒子在点由静止释放，运动过程中电势能越来越小
C. 粒子在点由静止释放，运动过程中电势能越来越小
D. 粒子在点由静止释放，运动过程中加速度越来越小
7.如图所示，倾角为的光滑斜面体固定在水平面上，一轻弹簧放在斜面上，下端固定，弹簧处于自然伸长状态。质量之比为：的物块、用平行斜面的轻杆连接并从斜面上由静止释放，在物块接触弹簧并压缩弹簧到最低点的过程中弹簧始终在弹性限度内，下列说法正确的是( )
A. 物块的加速度先减小后增大
B. 杆对物块的作用力先增大后减小
C. 任一时刻，弹簧对的作用力与轻杆对的作用力大小之比为：
D. 物块克服弹簧弹力做功与轻杆对物块做功之比为：
8.如图所示的电路中，变压器为理想变压器，，，，为定值电阻，变压器原、副线圈的匝数比为：，电路输入正弦交流电，若四个电阻消耗的功率相同，则四个电阻的大小关系正确的是( )
A. B. C. D.
三、实验题：本大题共2小题，共15分。
9.某同学用如图甲所示装置做“探究弹簧的弹力与伸长量之间的关系”实验。
在实验装置中，弹簧悬挂，刻度尺保持竖直，为了便于直接读出弹簧的长度，刻度尺的零刻度应与弹簧的______填“上端”或“下端”对齐；不挂钩码时指针所指刻度尺的位置如图乙所示，则弹簧的原长 ______。
悬挂钩码并改变钩码的个数，算出每次悬挂钩码的重力作为弹簧的弹力，根据弹簧的长度结合原长算出每次弹簧的伸长量，根据记录的多组数据及，在直角坐标系中描点作出的图像如图丙所示，根据图像求得弹簧的劲度系数为 ______。保留位有效数字。
换一个弹簧重新实验，同样作出图像，发现图像末端出现了弯曲，其原因是______。
10.某实验小组要描绘一个标有“”的小灯泡的伏安特性曲线，实验室供选择的器材如下：
A.电压表量程，内阻约为
B.直流电源电动势，内阻不计
C.电流表量程，内阻约为
D.电流表量程，内阻约为
E.滑动变阻器阻值
F.滑动变阻器阻值
G.开关，导线若干
为了使调节方便，测量的准确度较高，应选用电流表为______填“”或“”；滑动变阻器应选用______填“”或“”，根据选用的器材连接了部分电路，如图甲所示，请用笔画线代替导线将电路连接完整。
闭合开关前，将滑动变阻器的滑片移到最______填“左”或“右”端，闭合开关后，调节滑动变阻器，测得多组电压表和电流表的示数、，作出的图像如图乙所示，由图像可知，小灯泡灯丝电阻随温度的升高而______填“增大”“减小”或“不变”；当小灯泡两端所加电压为时，其灯丝电阻值约为______。
由于电表内阻的影响，实验测得的关系图线要比实际的关系图线位置偏______填“高”或“低”。
小灯泡的电功率和电阻随电压变化的图像可能分别是图中的______。
四、计算题：本大题共3小题，共47分。
11.如图所示，开口向上的绝热汽缸竖直放置，汽缸壁内有卡环，质量为、横截面积为的绝热活塞静止在缸内，距缸底的高度为，离卡环的距离为，活塞下方密封有一定质量的温度为的理想气体。活塞与汽缸内壁无摩擦且不漏气。外界大气压强为，重力加速度为，现用电热丝体积忽略不计缓慢加热汽缸中的气体。求：
当活塞刚好到卡环处时，缸内气体的温度；
若气体温度每升高，气体内能就增加，则当活塞对卡环的压力大小等于时，电热丝放出的热量。
12.如图所示，质量为、半径为的四分之一光滑圆弧体锁定在光滑水平面上，圆弧面的最低点与光滑水平面相切，一质量为的小球以一定的初速度向右冲上圆弧面，恰好能到圆弧面的最高点，不计小球的大小，重力加速度为。现解除圆弧体的锁定，小球仍以原来的速度向右冲上圆弧面，求：
小球在圆弧面上上升的最大高度；
小球在沿圆弧面向上运动的过程中和向下运动的过程中对圆弧体做功之比。
13.如图所示，竖直面内间距为的水平虚线、间有水平向里的匀强磁场，下方有水平向外的匀强磁场Ⅱ，两磁场的磁感应强度大小相同，下方有方向竖直向下的匀强电场，从同一竖直面内距上方高度为的点，水平向右抛出一个质量为、电荷量大小为的带负电小球，小球从点进入下方的电、磁场中，、两点的水平距离为，匀强电场的场强大小为，重力加速度为，不计空气阻力及小球大小。求：
小球从点抛出时的初速度大小；
要使小球不进入磁场Ⅱ，匀强磁场的磁感应强度大小应满足什么条件；
若小球第一次在磁场中运动的偏向角为，进入磁场Ⅱ中运动到某位置时撤去磁场Ⅱ，此后小球第二次在磁场中的运动轨迹恰好与相切，则撤去磁场Ⅱ时小球的位置离的距离为多少。
1.【答案】
2.【答案】
3.【答案】
4.【答案】
5.【答案】
6.【答案】
7.【答案】
8.【答案】
9.【答案】上端 超出了弹簧的弹性限度
10.【答案】 左 增大 高
11.【答案】解：当活塞刚好到卡环处时，设缸内气体的温度为，气体发生等压变化，则
解得
开始时，缸内气体压强为
当活塞对卡环的压力大小等于时，缸内气体压强为
设此时缸内气体温度为，根据理想气体状态方程
解得
根据热力学第一定律，电热丝放出的热量
答：当活塞刚好到卡环处时，缸内气体的温度为；
若气体温度每升高，气体内能就增加，则当活塞对卡环的压力大小等于时，电热丝放出的热量为。
12.【答案】解：当圆弧体锁定在光滑水平面上时，选择最低点为零势能面，根据机械能守恒定律可得：
解除锁定后，圆弧体和小球在水平方向上动量守恒，设共同运动的速度为，选择水平向右的方向为正方向，则：
解得小球达到最高点时二者的共同速度大小为：
根据能量守恒定律可得：
解得：；
设小球离开圆弧面时，小球的速度大小为，圆弧体的速度大小为，取向右为正方向，水平方向根据动量守恒定律可得：
根据机械能守恒定律可得：
联立解得：，
根据动能定理可得：，
联立解得：：：。
答：小球在圆弧面上上升的最大高度为；
小球在沿圆弧面向上运动的过程中和向下运动的过程中对圆弧体做功之比为：。
13.【答案】解：小球在上方做平抛运动，则有：
，，
联立可得：；
设小球进磁场Ⅰ时的速度大小为，根据动能定理可得：
，
其中：，
联立可得：，
设小球进磁场Ⅰ时速度方向与水平方向夹角为，则：，
解得：，
设粒子刚好不进入磁场Ⅱ时，在磁场中Ⅰ做圆周运动的半径为，根据题意可得如图：
由几何关系可得：，
解得：，
由题知，，则进入磁场后，小球所受合力即洛伦兹力，
根据牛顿第二定律得：，
解得：，
则要使小球不进入磁场Ⅱ，匀强磁场的磁感应强度应满足：
；
设小球在磁场Ⅰ中做圆周运动的半径为，根据题意有：，
解得：，
根据题意及几何关系可知，小球进磁场Ⅱ时，速度与水平方向的夹角为，小球在磁场Ⅱ中运动时间，撤去磁场Ⅱ，小球做匀速直线运动，设此时小球运动的速度与水平方向的夹角为，可得如图：
由几何关系可得：
解得：，
设撤去磁场Ⅱ时，小球的位置离的距离为，根据几何关系有：
；
答：小球从点抛出时的初速度大小为；
要使小球不进入磁场Ⅱ，匀强磁场的磁感应强度大小应满足的条件条件是：；
若小球第一次在磁场中运动的偏向角为，进入磁场Ⅱ中运动到某位置时撤去磁场Ⅱ，此后小球第二次在磁场中的运动轨迹恰好与相切，则撤去磁场Ⅱ时小球的位置离的距离为。
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