秦安县2022-2023学年高三下学期预测卷 物理
第I卷<选择题,共54分>
一、选择题(1-5为单选题,每题只有一个正确的选项,6-9为多选题,每题至少有两个选项正确,选全得6分,选不全得3分,选错不得分,总计54分)。
1.在物理学建立、发展的过程中,许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步,关于科学家和他们的贡献,下列说法正确的是( )
A.牛顿利用逻辑推理,使亚里士多德的物体下落的快慢由它们的重量决定的理论陷入了困境
B.伽利略巧妙地利用斜面实验来冲淡重力影响,通过逻辑推理得到了自由落体的运动规律
C.开普勒对第谷观测的行星数据进行了多年研究,得出了万有引力定律
D.卡文迪什进行了“月一地检验”,将天体间的力和地球上物体的重力统一起来
2.避雷针附近的电场分布如图所示,实线为电场线,虚线为等势面,等势面和电场线关于避雷针所在的竖直线对称分布,曲线为某带电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹,A、B、C为轨迹上的三个点,A、B是关于避雷针所在的竖直线对称的两点,C点在竖直线上,则( )
A.A、B两点的电场强度相同
B.此时避雷针的尖端聚集大量正电荷
C.粒子在A点具有的电势能比在C点的电势能大
D.粒子在A点具有的动能比在C点的动能大
3.如图所示,长木板AB倾斜放置,板而与水平方向的夹角为,从B端以大小为v0的初速度水平向左抛出一个小球,小球能打在板面上。小球做平抛运动的水平位移为x,打在板面上时速度大小为v,当变小后,让小球仍从B端以相同的初速度水平抛出,则( )
A.x变小,v变小
B.x变大,v变大
C.x不变,v不变
D.x变化不确定,v变化不确定
4.如图所示,两个相同的小球A和B,质量均为m,用长度相同的两根轻质细线把A,B两球悬挂在水平天花板上的同一点O,并用长度相同的细线连接A,B两球。在水平外力F的作用下,小球A,B均处于静止,三根细线均处于拉直状态,其中OA细线位于竖直方向。现保持小球B的位置不变,将外力F逆时针缓慢旋转90°角,已知重力加速度为g,则下列关于此过程的分析正确的是( )
细绳OA的弹力大小可能大于mg
B.细绳OB的弹力大小可能为2.5mg
C.外方F的最小值为mg
D.外力F的最小值为mg
5.近几年天文学家在“天琴座”和“天鹅座”中陆续找到了5个适合生命生存的双星系统,为人类探索地外生命提供了新的思路和方向。天文学家观测到一个双星系统中的a、b两恒星间距离为L,它们绕着二者连线上的某点做匀速圆周运动,运行周期为T,该双星系统距离其他天体很远;从漫长的宇宙演化来看,伴随着两恒星内部核聚变过程的能量释放,两恒星质量不断亏损,将导致两恒星间距离及其运动发生缓慢变化。引力常量为G,关于a、b两恒星的运动,下列说法正确的是( )
A.当前a、b两恒星的动能相等
B.当前该双星系统的总质量为
C.在将来的演化过程中,该双星系统运转的周期将逐渐减小
D.在将来的演化过程中,该双星系统的总动能将逐渐增大
6.如图甲所示,理想变压器原线圈接入图乙所示的交变电压,副线圈电路中R0为定值电阻,R是滑动变阻器。原、副线圈的匝数之比为10:1,V1和V2是理想交流电压表,示数分别用U1和U2表示;A1和A2是理想交流电流表,示数分别用I1和I2表示。则( )
A.t=0.01s时,电压表V1的示数U1此时为零
B.滑片P向下滑动过程中,I1U1的数值变大
C.滑片P向下滑动过程中,的数值变小
D.滑片P向下滑动过程中,R消耗的功率变大
7.如图所示,铁芯上有两个导线圈A和B,线圈A跟电源和开关S相连,LED(发光二极管,具有单向导电性)M和N并联后接在线圈B两端,图中所有元件均正常,则( )
S闭合瞬间,A中有感应电动势
B.S断开瞬间,A中没有感应电动势
C.S闭合瞬间,M亮一下,N不亮
D.S断开瞬间,M和N二者均不亮
8.如图所示,两根足够长光滑导轨竖直放置,导轨间距为L,底端接阻值为R的电阻。将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端,弹簧劲度系数为k,导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放,第一次达到最大速度v时,回路产生的焦耳热为Q。若金属棒和导轨接触良好,电阻均可忽略,则( )
A.金属棒和弹簧组成的系统机械能守恒
B.金属棒第一次达到最大速度时弹簧的伸长量为
C.金属棒最后静止时电阻R上产生的总热量为
D.金属棒第一次达到最大速度时弹簧的弹性势能小于
第II卷<选择题,共46分>
二、实验题(共14分)
9.(6分)在“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中,某实验小组利用智能手机中自带的定位传感器设计了如图所示的实验,手机软件中的“定位”功能可以测量手机竖直方向的位移。
(1)实验小组进行了如下主要的实验步骤,正确的顺序是____________
A.按图安装实验器材,弹簧分别与手机和上螺栓连接,手机重心和弹簧在同一竖直线;
B.重复上述操作;
C.手掌托着手机缓慢下移,当手机与手分离时,打开手机中的位移传感器软件;
D.根据钩码数量及对应手机下降高度的数值画图像;
E.在手机下方悬挂等重钩码,缓慢释放,当钩码平衡时记录下手机下降的高度x。
(2)根据表格中的数据,在答题纸图中描点作出钩码数量与手机位移图像;( )
钩码数目n 1 2 3 4 5 6
手机位移 0.49 1.01 1.51 1.99 2.39 2.51
(3)根据图像可得出弹簧弹力与弹簧伸长量的关系是________________________;
10.(8分)某实验小组为了测量一个量程为3V的电压表的内电阻RV,设计了以下实验方案,甲图为实验电路图,图中电压表为待测电压表,R为电阻箱。
(1)小明实验步骤如下:先将电阻箱电阻调至0,闭合开关S,读出此时电压表的电压U1;然后调节电阻箱的阻值至适当值,读出电阻箱阻值R和此时电压表的电压U2,忽略电源内阻,则电压表电阻的测量结果Rv=_________(用符号U1、U2和R表示);如果考虑电源内阻,则测量结果RV与真实值比较________(选填“偏大”或“偏小”)。
(2)小李实验步骤如下:闭合开关S,多次调节电阻箱,读出电阻箱阻值R及对应电压表的电压U,作出图象如图丙所示,不考虑电源内阻,从图象可知电压表内阻的测量值为___________Ω;如果已知电源内电阻为r(Ω),则电压表内阻的真实值为___________Ω。
三、计算题(总计42分)
11.(12分)如图所示,倾斜轨道AB和光滑半圆弧轨道BC固定在同一竖直平面内,两者间通过一小段长度不计的光滑弧形轨道相连,已知AB长,倾角为37°,BC弧的半径,O为圆心。两个相同的小球P和Q,质量均为,小球Q在外力胡作用下静止在A点,小球P从某一位置以的初速度水平抛出,运动到A点时,撤去对小球Q的作用力,P恰好沿斜面向下与小球Q发生弹性正碰。,,g取10m/s2。求:
(1)小球P的抛出点距A点的高度;
(2)小球P运动到圆弧轨道最低点B点时对轨道的压力是多少?;
12.(15分)如图所示,第一象限内存在水平向左的匀强电场,电场强度大小,第二象限内存在垂直纸面向里的匀强磁场,第三象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场及竖直向下的匀强电场,电场强度大小为。现有一带正电的粒子从轴上的A点以初速度垂直于轴射入电场,经轴上的P点进入第二象限。已知第二、三象限内磁感应强度的大小均为,A点的横坐标为0.5m,P点的纵坐标为1.0m,(不计粒子重力,近似取3)。求:
(1)电荷的比荷;(5分)
(2)粒子从A点出发到刚进入第三象限运动的时间;(5分)
(3)粒子运动过程中,第二次与轴负半轴的交点坐标。(5分)
13.(1)(本题5分)如图所示,F表示两分子间的作用力,表示分子间的势能,图中两条图像分别表示分子间作用力和分子势能随分子间距离变化的规律,图中是分子势能为0时对应的距离,是分子间作用力为0时对应的距离,是分子间作用力随分子间距离变化的图像最低点对应的距离,是分子间作用力及分子势能均可视为0的足够远的某一距离。下列说法正确的是( )
A.对应着分子势能的最小值
B.从到,先增大后减小
C.从到,F一直减小
D.从到,F先增大后减小,不断增大
E.在仅受分子力的情况下,若将两个相距的分子由静止释放,分子间能达到距离
(2).(本题5分)如图所示,柱形绝热气缸竖直放置,一定质量的理想气体被重力为G、横截面积为S的绝热活塞封闭在气缸内,此时活塞距气缸底部的距离为L0,气缸内气体热力学温度为T0。现通过电热丝缓慢对气缸内气体加热,通过电热丝的电流为I,电热丝电阻为R,加热时间为t,使气体热力学温度升高到2T0。已知大气压强为p0,活塞可沿气缸壁无摩擦滑动,设电热丝产生的热量全部被气体吸收,求气缸内气体热力学温度从T0升高到2T0的过程中:
(1)活塞移动的距离x;
(2)该气体增加的内能ΔU。秦安县2022-2023学年高三下学期预测卷
物理 解析
第I卷<选择题,共54分>
一、选择题(1-5为单选题,每题只有一个正确的选项,6-9为多选题,每题至少有两个选项正确,选全得6分,选不全得3分,选错不得分,总计54分)。
1.在物理学建立、发展的过程中,许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步,关于科学家和他们的贡献,下列说法正确的是( )
A.牛顿利用逻辑推理,使亚里士多德的物体下落的快慢由它们的重量决定的理论陷入了困境
B.伽利略巧妙地利用斜面实验来冲淡重力影响,通过逻辑推理得到了自由落体的运动规律
C.开普勒对第谷观测的行星数据进行了多年研究,得出了万有引力定律
D.卡文迪什进行了“月一地检验”,将天体间的力和地球上物体的重力统一起来
【答案】B
2.避雷针附近的电场分布如图所示,实线为电场线,虚线为等势面,等势面和电场线关于避雷针所在的竖直线对称分布,曲线为某带电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹,A、B、C为轨迹上的三个点,A、B是关于避雷针所在的竖直线对称的两点,C点在竖直线上,则( )
A.A、B两点的电场强度相同
B.此时避雷针的尖端聚集大量正电荷
C.粒子在A点具有的电势能比在C点的电势能大
D.粒子在A点具有的动能比在C点的动能大
【答案】D
3.如图所示,长木板AB倾斜放置,板而与水平方向的夹角为,从B端以大小为v0的初速度水平向左抛出一个小球,小球能打在板面上。小球做平抛运动的水平位移为x,打在板面上时速度大小为v,当变小后,让小球仍从B端以相同的初速度水平抛出,则( )
A.x变小,v变小
B.x变大,v变大
C.x不变,v不变
D.x变化不确定,v变化不确定
【答案】A
【解析】小球做平抛运动,在水平方向上有
在竖直方向 小球落在斜面上有 联立解得
小球做平抛运动的水平位移为
由此可知当变小后,让小球仍从B端以相同的初速度水平抛出,水平位移为x变小;打在板面上时速度大小为
由此可知当变小后,让小球仍从B端以相同的初速度水平抛出,打在板面上时速度v大小将变小。
故选A。
4.如图所示,两个相同的小球A和B,质量均为m,用长度相同的两根轻质细线把A,B两球悬挂在水平天花板上的同一点O,并用长度相同的细线连接A,B两球。在水平外力F的作用下,小球A,B均处于静止,三根细线均处于拉直状态,其中OA细线位于竖直方向。现保持小球B的位置不变,将外力F逆时针缓慢旋转90°角,已知重力加速度为g,则下列关于此过程的分析正确的是( )
细绳OA的弹力大小可能大于mg
B.细绳OB的弹力大小可能为2.5mg
C.外方F的最小值为mg
D.外力F的最小值为mg
【答案】C
【详解】A.对球A受力分析,受重力和OA绳子的拉力,根据受力平衡,绳子AB的拉力为零,绳子OA的拉力等于FOA=mg
对B球受力分析,受重力,细线OB的拉力和所求力F,根据三力平衡条件知:任意两个力的合力必定与第三个力等大、反向、共线,所以当F与OB垂直时,有最小值,如图所示
结合几何关系可得
B.对B球受力分析,受重力,细线OB的拉力和所求力F,根据动态三角形可知当F水平时,OB的拉力最大,即
5.近几年天文学家在“天琴座”和“天鹅座”中陆续找到了5个适合生命生存的双星系统,为人类探索地外生命提供了新的思路和方向。天文学家观测到一个双星系统中的a、b两恒星间距离为L,它们绕着二者连线上的某点做匀速圆周运动,运行周期为T,该双星系统距离其他天体很远;从漫长的宇宙演化来看,伴随着两恒星内部核聚变过程的能量释放,两恒星质量不断亏损,将导致两恒星间距离及其运动发生缓慢变化。引力常量为G,关于a、b两恒星的运动,下列说法正确的是( )
A.当前a、b两恒星的动能相等
B.当前该双星系统的总质量为
C.在将来的演化过程中,该双星系统运转的周期将逐渐减小
D.在将来的演化过程中,该双星系统的总动能将逐渐增大
【答案】B
【详解】A.两恒星以对方对自己的引力作为向心力,二者相等时间与共同圆心的连线转过相等的角度,角速度相等,由于半径关系和质量关系未知,无法确定二者动能是否相等,A错误;
B.根据牛顿第二定律得;;解得,B正确;
CD.两恒星质量不断亏损,二者间引力减小,两恒星逐渐远离对方,圆周运动半径变大,L变大,由B解析中公式知T变大,二者在远离过程中引力做负功,动能减小,CD错误。故选B。
6.如图甲所示,理想变压器原线圈接入图乙所示的交变电压,副线圈电路中R0为定值电阻,R是滑动变阻器。原、副线圈的匝数之比为10:1,V1和V2是理想交流电压表,示数分别用U1和U2表示;A1和A2是理想交流电流表,示数分别用I1和I2表示。则( )
A.t=0.01s时,电压表V1的示数U1此时为零
B.滑片P向下滑动过程中,I1U1的数值变大
C.滑片P向下滑动过程中,的数值变小
D.滑片P向下滑动过程中,R消耗的功率变大
【答案】 BC
7.如图所示,铁芯上有两个导线圈A和B,线圈A跟电源和开关S相连,LED(发光二极管,具有单向导电性)M和N并联后接在线圈B两端,图中所有元件均正常,则( )
S闭合瞬间,A中有感应电动势
B.S断开瞬间,A中没有感应电动势
C.S闭合瞬间,M亮一下,N不亮
D.S断开瞬间,M和N二者均不亮
【答案】 AC
8.如图所示,两根足够长光滑导轨竖直放置,导轨间距为L,底端接阻值为R的电阻。将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端,弹簧劲度系数为k,导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放,第一次达到最大速度v时,回路产生的焦耳热为Q。若金属棒和导轨接触良好,电阻均可忽略,则( )
A.金属棒和弹簧组成的系统机械能守恒
B.金属棒第一次达到最大速度时弹簧的伸长量为
C.金属棒最后静止时电阻R上产生的总热量为
D.金属棒第一次达到最大速度时弹簧的弹性势能小于
【答案】BD
【解析】A.金属棒从弹簧原长位置由静止释放后,速度逐渐增大,切割磁感线,产生感应电流,金属棒受到竖直向上的安培力,安培力做负功,故金属棒和弹簧组成的系统机械能不守恒,故A错误;
B.金属棒第一次达到最大速度时,受到重力、弹簧的弹力和安培力,处于平衡状态,则有
安培力为
导体切割磁感线,感应电动势为
根据闭合电路欧姆定律有
弹簧的弹力为
联立解得
故B正确;
C.金属棒最后静止时,安培力为零,受重力和弹簧弹力,则有
根据动能定理有
由功能关系可知回路产生的焦耳热为
联立解得
故C错误;
D.金属棒第一次达到最大速度时,由动能定理有
即
可得
第II卷<选择题,共46分>
二、实验题(共14分)
9.(6分)在“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中,某实验小组利用智能手机中自带的定位传感器设计了如图所示的实验,手机软件中的“定位”功能可以测量手机竖直方向的位移。
(1)实验小组进行了如下主要的实验步骤,正确的顺序是____________
A.按图安装实验器材,弹簧分别与手机和上螺栓连接,手机重心和弹簧在同一竖直线;
B.重复上述操作;
C.手掌托着手机缓慢下移,当手机与手分离时,打开手机中的位移传感器软件;
D.根据钩码数量及对应手机下降高度的数值画图像;
E.在手机下方悬挂等重钩码,缓慢释放,当钩码平衡时记录下手机下降的高度x。
(2)根据表格中的数据,在答题纸图中描点作出钩码数量与手机位移图像;( )
钩码数目n 1 2 3 4 5 6
手机位移 0.49 1.01 1.51 1.99 2.39 2.51
(3)根据图像可得出弹簧弹力与弹簧伸长量的关系是________________________;
【答案】 ACEBD 在弹性限度内,弹簧的弹力与伸长量成正比 9.8~10.2 无 劲度系数是通过图像斜率测得的
【详解】(1)[1]“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验步骤为:将弹簧竖直悬挂在装置上,在弹簧下端悬挂等重钩码,并记录弹簧伸长的长度,逐一添加钩码,重复实验,最后处理实验数据。本次实验中利用手机软件测量弹簧伸长的长度,故正确的实验步骤为ACEBD。
(2)[2]以x为横坐标,n为纵坐标,在坐标纸中描点画线,让多数的点分布在直线上,其余点均匀分布直线两侧,偏差太多的点舍弃,所得图像如下图
(3)[3]由图像为一过原点的直线可知,钩码数量与弹簧伸长长度成正比。又因为钩码为等重钩码,弹簧弹力等于钩码总重量,故在弹性限度内,弹簧的弹力与伸长量成正比。
10.(8分)某实验小组为了测量一个量程为3V的电压表的内电阻RV,设计了以下实验方案,甲图为实验电路图,图中电压表为待测电压表,R为电阻箱。
(1)小明实验步骤如下:先将电阻箱电阻调至0,闭合开关S,读出此时电压表的电压U1;然后调节电阻箱的阻值至适当值,读出电阻箱阻值R和此时电压表的电压U2,忽略电源内阻,则电压表电阻的测量结果Rv=_________(用符号U1、U2和R表示);如果考虑电源内阻,则测量结果RV与真实值比较________(选填“偏大”或“偏小”)。
(2)小李实验步骤如下:闭合开关S,多次调节电阻箱,读出电阻箱阻值R及对应电压表的电压U,作出图象如图丙所示,不考虑电源内阻,从图象可知电压表内阻的测量值为___________Ω;如果已知电源内电阻为r(Ω),则电压表内阻的真实值为___________Ω。
【答案】 偏大 a a-r
【解析】(1)[1]忽略电源内阻,根据图甲所示电路图,由闭合电路的欧姆定律得
由题意得E=U1
解得电压表内阻
[2]考虑电源内阻
解得
由此可知,考虑电源内阻时,电压表内阻测量值偏大。
(2)[3]不考虑电源内阻,由图甲所示电路图,根据闭合电路的欧姆定律得
整理得
由图丙所示图象可知,图象的斜率
纵轴截距
解得电压表内阻RV=a
[4]考虑电源内阻,由图甲所示电路图,根据闭合电路的欧姆定律得
整理得
由图丙所示图象可知,图象的斜率
纵轴截距
解得RV=a-r
三、计算题(总计42分)
11.(12分)如图所示,倾斜轨道AB和光滑半圆弧轨道BC固定在同一竖直平面内,两者间通过一小段长度不计的光滑弧形轨道相连,已知AB长,倾角为37°,BC弧的半径,O为圆心。两个相同的小球P和Q,质量均为,小球Q在外力胡作用下静止在A点,小球P从某一位置以的初速度水平抛出,运动到A点时,撤去对小球Q的作用力,P恰好沿斜面向下与小球Q发生弹性正碰。,,g取10m/s2。求:
(1)小球P的抛出点距A点的高度;
(2)小球P运动到圆弧轨道最低点B点时对轨道的压力是多少?;
【答案】(1)0.45m;(2)52N;
【解析】(1)根据几何关系可得
A点速度竖直方向分速度
竖直方向根据运动学公式
(2)根据动量守恒定律可得
根据机械能守恒定律
解得
设小球P从A滑到B点时由动能定理得
在B点根据牛顿第二定律
解得
结合牛顿第三定律可知小球P运动到圆弧轨道最低点B点时对轨道的压力也为52N。
12.(15分)如图所示,第一象限内存在水平向左的匀强电场,电场强度大小,第二象限内存在垂直纸面向里的匀强磁场,第三象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场及竖直向下的匀强电场,电场强度大小为。现有一带正电的粒子从轴上的A点以初速度垂直于轴射入电场,经轴上的P点进入第二象限。已知第二、三象限内磁感应强度的大小均为,A点的横坐标为0.5m,P点的纵坐标为1.0m,(不计粒子重力,近似取3)。求:
(1)电荷的比荷;(5分)
(2)粒子从A点出发到刚进入第三象限运动的时间;(5分)
(3)粒子运动过程中,第二次与轴负半轴的交点坐标。(5分)
【答案】(1);(3分)(2);(6分)(3)
【详解】(1)粒子在第一象限电场中做类平抛运动,如图所示
方向有(1分)
方向有
(1分)
联立解得
,(1分)
(2)设粒子离开电场时,速度大小为,方向与轴正方向夹角为,由几何关系得
(1分)
解得(1分)
则有(1分)
设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为,由牛顿第二定律得
解得(1分)
由几何关系可知圆心恰好落在轴上。在第二象限内转过的角度为
则粒子在磁场中的运动时间为(1分)
则粒子从A点出发到刚进入第三象限运动的时间为(1分)
(3)由解析图可知,粒子进入第三象限时的速度大小为(1分)
方向竖直向下,可在水平方向上配上水平向左的速度和水平向右的速度,使满足
可得(1分)
与的合速度大小为(1分)
与轴方向的夹角为;所以粒子进入第三象限后以做匀速圆周运动的同时以向左做匀速直线运动。设粒子做匀速圆周运动的半径为,由牛顿第二定律得 解得(1分)
由几何关系得 则有(1分)
则有粒子运动过程中,第二次与轴负半轴的交点坐标
解得(1分)
13.(1)(本题5分)如图所示,F表示两分子间的作用力,表示分子间的势能,图中两条图像分别表示分子间作用力和分子势能随分子间距离变化的规律,图中是分子势能为0时对应的距离,是分子间作用力为0时对应的距离,是分子间作用力随分子间距离变化的图像最低点对应的距离,是分子间作用力及分子势能均可视为0的足够远的某一距离。下列说法正确的是( )
A.对应着分子势能的最小值
B.从到,先增大后减小
C.从到,F一直减小
D.从到,F先增大后减小,不断增大
E.在仅受分子力的情况下,若将两个相距的分子由静止释放,分子间能达到距离
【答案】ADE
(2).(本题5分)如图所示,柱形绝热气缸竖直放置,一定质量的理想气体被重力为G、横截面积为S的绝热活塞封闭在气缸内,此时活塞距气缸底部的距离为L0,气缸内气体热力学温度为T0。现通过电热丝缓慢对气缸内气体加热,通过电热丝的电流为I,电热丝电阻为R,加热时间为t,使气体热力学温度升高到2T0。已知大气压强为p0,活塞可沿气缸壁无摩擦滑动,设电热丝产生的热量全部被气体吸收,求气缸内气体热力学温度从T0升高到2T0的过程中:
(1)活塞移动的距离x;
(2)该气体增加的内能ΔU。
【答案】(1)L0;(2)
【详解】(1)由题意可知,等压变化时有活塞移动的距离 解得
(2)设气体压强为p,由题意有 外界对气体做的功为吸收的热量为
由热力学第一定律有 解得
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