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青岛第六十三中学2022-2023学年高三上学期期末考试物理试题
第Ⅰ卷（共40分）
一、选择题（本题共12小题共40分，第1-8题为单选，每题3分，第9-12题为多选，全部选对得4分，选对而不全得2分，选错得0分）
1．重为G的两个完全相同的小球，与水平面间的动摩擦因数均为μ。竖直向上的较小的力F作用在连接两球轻绳的中点，绳间的夹角α为60°。如图所示，缓慢增大F到两球刚要运动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．地面对球的支持力变大 B．球刚开始运动时，地面对球没有支持力
C．地面对球的摩擦力变小 D．球刚开始运动时，球受到的摩擦力最大
2．电影特技中有一种叫做“快镜头”的方法，快镜头指拍摄影片或电视片时，用慢速拍摄的方法拍摄，再用正常速度放映或播放（比如2倍速度的快镜头是拍摄时每秒12张画面，播放时每秒24张画面），对于一个从静止开始做匀加速直线运动的汽车，不使用特技时，屏幕上汽车的加速度为a，汽车运动到某点时的速度为v．当使用4倍速度的“快镜头”时，屏幕上汽车的加速度和运动到同一点的速度分别为（ ）
A．8a、4v B．8a、8v C．16a、4v D．16a、8v
3．征途漫漫，星河璀璨，2021年2月10日，“天问一号”成功被火星捕获，进入环火星轨道。探测器被火星俘获后经过多次变轨才能在火星表面着陆。若探测器在半径为r的轨道1上绕火星做圆周运动，动能为，变轨到轨道2上做圆周运动后，动能增加了△E，则轨道2的半径为（ ）
A． B． C． D．
4．如图所示，空间有一正三棱锥P-ABC，D点是BC边上的中点，O点是底面ABC的中心，现在顶点P点固定一正的点电荷，则下列说法正确的是（ ）
A．A、B、C三点的电场强度相同
B．底面ABC为等势面
C．将一正的试探电荷从B点沿直线BC经过D点移到C点，静电力对该试探电荷先做负功后做正功
D．若B、C、D三点的电势为、、，则有
5．雷达是一种利用电磁波来测定物体位置和速度的设备，某防空雷达发现一架飞机正在以水平速度朝雷达正上方匀速飞来。某时刻在雷达监视屏上显示的波形如图甲所示，经过，雷达向正上方发射和接收到的波形如乙所示，已知雷达监视屏上相邻刻度线间表示的时间间隔为，电磁波的速度为，则该飞机的飞行速度大小约为（ ）
A．1200m/s B．900m/s C．600m/s D．300m/s
6．雨打芭蕉是我国古代文学中重要的抒情意象．为估算雨天院中芭蕉叶面上单位面积所承受的力，小玲同学将一圆柱形水杯置于院中，测得10分钟内杯中雨水上升了15mm，查询得知，当时雨滴落地速度约为10m/s，设雨滴撞击芭蕉后无反弹，不计雨滴重力，雨水的密度为，据此估算芭蕉叶面单位面积上的平均受力约为（ ）
A．0.25N B．0.5N C．1.5N D．2.5N
7．如图一理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻的阻值为R，滑动变阻器的最大阻值为9R，滑片初始位置在最右端。理想电压表的示数为U，理想电流表的示数为I。下列说法正确的是（ ）
A．保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，I减小，U不变
B．保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，消耗的功率减小
C．保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，I减小，U增大
D．保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，消耗的功率先增大后减小
8．由螺线管、电阻和水平放置的平行板电容器组成的电路如图（a）所示。其中，螺线管匝数为N，．横截面积为；电容器两极板间距为d，极板面积为，板间介质为空气（可视为真空，介电常数为1）。螺线管外于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小B随时间t变化的B-t图像如图（b）所示。一电荷量为q的颗粒在～时间内悬停在电容器中，重力加速度大小为g，静电力常量为k，电容器电容为。则（ ）
A．颗粒带正电 B．颗粒质量为
C．～间内，a点电势高于b点电势 D．电容器极板带电量大小为
9．如图所示为时刻某简谐横波在均匀介质传播时的图像，P质点刚好振动到波峰位置，Q点速度最大，波的前沿传到M点，已知波源的振动频率为10Hz，下列说法正确的是（ ）
A．波源的起振方向为y负方向 B．在任意1s时间内质点P通过的总路程均为8m
C．质点Q的振动方程为 D．再经过0.7s质点N第一次达到波峰
10．如图中关于磁场中的四种仪器的说法中正确的是（ ）
A．甲中回旋加速器加速带电粒子的最大动能与回旋加速器的半径有关
B．乙中不改变质谱仪各区域的电场磁场时，击中光屏同一位置的粒子比荷不相同
C．丙中自由电荷为负电荷的霍尔元件通上如图所示电流和加上如图磁场时M侧带负电荷
D．丁中长宽高分别为a、b、c的电磁流量计加上如图所示磁场，若流量Q恒定，前后两个金属侧面的电压与a、b无关
11．如图所示，倾角为30°的斜面固定在水平地面上，一轻绳绕过两个轻质滑轮连接着固定点P和物体B、两滑轮之间的轻绳始终与斜面平行，物体A、B的质量均为1kg，A与斜面间的动摩擦因数为，重力加速度大小为10，将A、B由静止释放，下列说法正确的是（ ）
A．物体A、B释放瞬间，轻绳对P点的拉力大小为6N
B．物体B下降过程中，轻绳的拉力对A和B做的总功为零
C．物体B下降过程中，B减少的机械能等于A增加的机械能
D．物体B下降2m时（此时B未落地）的速度大小为4m/s
12．如图，距地面h高处水平放置间距为L的两条光滑平行金属导轨，导轨左端接有电动势为E的电源，质量为m的金属杆静置于导轨上，与导轨垂直且电接触良好，空间有竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场．现将开关S闭合，一段时间后金属杆从导轨右端水平飞出，测得其平射程为d，下列说法正确的是（ ）
A．金属杆离开导轨后到落地前感应电动势保持不变
B．金属杆离开导轨前做匀加速直线运动
C．电源消耗的电能为
D．从闭合开关到金属杆刚要落地时，金属杆受到的冲量为
第Ⅱ卷（共60分）
二、实验题（13题6分，14题6分，共12分）
13．某物理小组的同学设计了一个粗制玩具小车通过凹形桥最低点的速度的实验。所用器材有：玩具小车、压力托盘秤、凹形桥模拟器（圆弧部分的半径为。完成下列填空：
（1）将凹形桥模拟器静置于托盘秤上，如图（a）所示，托盘秤的示数为1.00kg；
（2）将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时，托盘秤的示数如图（b）所示，该示数为 kg；
（3）将小车从凹形桥模拟器某一位置释放，小车经过最低点后滑向另一侧，此过程中托盘秤的最大示数为m：多次从同一位置释放小车，记录各次的m值如下表所示：
序号 1 2 3 4 5
m（kg） 1.80 1.75 1.85 1.75 1.90
（4）根据以上数据，可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为 N；小车通过最低点时的速度大小为 m/s。（重力加速度大小取9.80，计算结果保留2位有效数字）
14．某同学将一量程为250μA的微安表改装成量程为1.5V的电压表。先将电阻箱与该微安表串联进行改装，然后选用合适的电源E、滑动变阻器、定值电阻、开关S和标准电压表对改装后的电表进行检测，设计电路如图所示。
（1）微安表铭牌标示内阻为0.8kΩ，据此计算的阻值应为 kΩ。按照电路图连接电路，并将调为该阻值。
（2）开关闭合后，调节的滑片位置，微安表有示数，但变化不显著，故障原因可能是 。（填选项前的字母）
A．1、2间断路 B．3、4间断路 C．3、5间短路
（3）排除故障后，调节的滑片位置，当标准电压表的示数为0.60V时，微安表的示数为98μA，此时需要
（填“增大”或“减小”）的阻值，以使改装电表的量程达到预期值。
三、计算题
15．研究表明，新冠病毒耐寒不耐热，温度在超过56℃时，30分钟就可以被灭活。如图所示，含有新冠病毒的气体被轻质绝热活塞封闭在绝热汽缸下部a内，汽缸顶端有一导热阀门K，汽缸底部接有电热丝E。初始时，a缸内封闭气体的温度℃，活塞位于汽缸中央，与底部的距离，活塞和汽缸间的摩擦不计。
（1）若阀门K始终打开，电热丝通电一段时间，稳定后活塞与汽缸底部的距离，持续30分钟后，试分析说明a缸内新冠病毒能否被灭活？
（2）若将阀门K闭合，电热丝通电一段时间，当轻质绝热活塞稳定到，持续30分钟后，试分析说明a缸内新冠病毒能否被灭活？
16．（12分）
如图所示，两根直木棍AB和CD相互平行．相距6cm，斜靠在竖直墙壁上固定不动，两木棍与水平面的夹角．直径为10cm、质量为50kg的水泥圆筒从木棍的上部恰好能匀速滑下，，，．求：
（1）每根直木棍对水泥圆筒的摩擦力；
（2）水泥圆筒与直木棍的动摩擦因数；
（3）将水泥圆筒沿直木棍匀速向上运动，所需最小拉力。
17．（13分）
如图甲所示的空间直角坐标系Oxyz中，分界面P、荧光Q均与平面Oxy平行，分界面P把空间分为区域Ⅰ和区域Ⅱ两部分，分界面P与平面Oxy间的距离为L，2轴与分界面P相交于O＇区域Ⅰ空间中分布着沿y轴正方向的匀强电场，区域Ⅱ空间中分布有沿x轴正方向和z轴正方向的磁场，磁感应强度大小均为，变化规律如图乙所示。两个电荷量均为q、质量均为m的带正电粒子A、B在y轴负半轴上的两点沿z轴正方向先后射出，经过区域Ⅰ，两粒子均打到O＇点，其中粒子A到达O＇点时速度大小为，方向与z轴正方向成角；在O＇点有一特殊的粒子处理器，使A、B粒子只保留垂直z方向的速度，并且同时从O＇点射出，以粒子在O＇点射出时的时刻为时刻，再经过区域Ⅱ，其中粒子A刚好打到荧光屏Q上，粒子B在时打在荧光屏上。粒子所受重力忽略不计，不考虑场的边缘效应及相对论效应，求：
（1）区域Ⅰ内电场强度E的大小；
（2）分界面P与荧光屏Q之间的距离d：
（3）A、B粒子在y轴上出发时的坐标之比；
18．（15分）
如图，光滑绝缘水平面上静置两个质量均为m、相距为的小球A和B，A球所带电荷量为＋q，B球不带电．现在A球右侧区域的有限宽度范围内加上水平向右的匀强电场，电场强度为E，小球A在电场力作用下由静止开始运动，然后与B球发生弹性正碰，A、B碰撞过程中没有电荷转移，且碰撞过程时间极短，求：
（1）A球与B球发生第一次碰撞后B球的速度；
（2）从A球开始运动到两球在电场中发生第二次碰撞前电场力对A球所做的功；
（3）要使A、B两球只发生三次碰撞，所加电场的宽度d应满足的条件．
高三物理参考答案
1．D 2．C 3．B 4．C 5．D 6．A 7．D 8．D 9．BD 10．AD 11．ABD
12．AC
13．（6分）
（2）1.40
（4）7.9 1.4
14．（6分）
（1）5.2；
（2）A；
（3）减小
15．（1）设活塞横截面积为S，则对a缸内气体，初态，
末态，
阀门K始终打开，加热过程a缸内气体做等压变化，由盖-吕萨克定律得
解得℃
因52℃＜56℃，故a缸内新冠病毒不能被灭活。
（2）活塞绝热，则对b缸气体，温度不变，故
解得
对a缸气体压强和b缸气体压强相等，则
解得，故a缸内新冠病毒能被灭活。
16．解：
（1）从右侧视角分析，在沿斜坡方向有
解得：
（2）从BD→AC视角分析，受力示意图如图所示：
图中θ角满足
所以
由
解得：
所以动摩擦因数为
（3）从右侧视角受力分析，如图所示
因木棍提供的支持力合成为
摩擦力合成为
故两个力的合力方向固定，图中β角满足
故
17．解：
（1）粒子A在区域Ⅰ电场中做类平抛运动，沿z轴方向：
沿y轴方向：
由牛顿第二定律得：
联立解得：
（2）粒子A在区域Ⅱ磁场中的运动周期为：
粒子A从O＇点开始，自时间内做半周期的匀速圆周运动，然后继续在磁场中做半圆周的匀速圆周运动正好与Q相切形成亮点，由向心力公式可得：
由几何关系可得：
解得：
（3）在时间内，粒子B以在内做匀速圆周运动，运动时间为：
转过的角度为：打在Q上，轨道半径满足：
又
联立解得：
又
联立解得：
18．
（1）设A球与B球第一次碰撞前的速度为，碰撞后的速度分别为、
对A，根据牛顿第二定律得：
由运动学公式有：．
解得：
对于AB碰撞过程，取向右为正方向，由动量守恒定律和机械能守恒定律得：
．
解得：，
（2）设第一次碰撞到第二次碰撞前经历的时间为．有：
从A球开始运动到两球在电场中发生第二次碰撞前电场力对A球所做的功为：
解得：
（3）设第二次碰撞前A的速度为，碰撞后A、B的速度分别为、．有：
第二次碰撞过程，有：
第二次碰撞后，当A球速度等于B球速度时，A球刚好离开电场，电场区域宽度最小，有：
．
A、B两球在电场中发生第三碰撞后，当A球速度等于B球速度时，A球刚好离开电场，电场区域的宽度最大，设第三次碰撞前A球的速度为，碰撞后A、B的速度分别为、．
二、三次碰撞间经历的时间为．有：
，
第三次碰撞过程，有：
所以电场区域宽度d应满足的条件为：
解得：