2023年
天津市南仓中学2022至2023学年度第一学期
高三年级期末
（物理学科）
一、单选题（每小题题5分，共25分）
1. 某颗北斗导航卫星属于地球静止轨道卫星（即卫星相对于地面静止），则此卫星的（ ）
A. 角速度大于月球绕地球运行的角速度
B. 向心加速度大于地面的重力加速度
C. 线速度大于第一宇宙速度
D. 周期小于地球自转的周期
2. 某地突发洪涝灾害，救援人员驾驶气垫船施救，到达救援地点后，将围困在水中的群众拉上气垫船，如图所示。若在救援人员将群众拉上气垫船的过程中，气垫船中气垫内的气体视为理想气体温度不变，气垫不漏气，则在该过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 气垫内的气体内能增加
B. 外界对气垫内的气体做负功
C. 气垫内气体从外界吸收热量
D. 气垫内的气体单位时间、单位面积撞击气垫壁的分子数增加
3. “天津之眼”是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮，是天津市的地标之一、摩天轮悬挂透明座舱，乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。下列叙述正确的是（ ）
A. 在摩天轮转动的过程中，乘客机械能始终保持不变
B. 在摩天轮转动的过程中，乘客重力的功率保持不变
C. 在摩天轮转动一周的过程中，合力对乘客做功为零
D. 在最低点时，乘客所受重力大于座椅对他的支持力
4. 如图所示，电路中R1、R2均为可变电阻，电源内阻不能忽略．平行板电容器C的极板水平放置．闭合电键S，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动． 如果仅改变下列某一个条件，油滴仍能静止不动的是( )
A. 增大R1的阻值 B. 增大R２的阻值
C. 增大两板间的距离 D. 断开电键S
5. 在如图所示电路中，当变阻器的滑动头向端移动时（ ）
A. 电压表示数变大，电流表示数变小 B. 电压表示数变小，电流表示数变大
C. 电压表示数变大，电流表示数变大 D. 电压表示数变小，电流表示数变小
二、多选题（每小题5分，少选得3分，错选得0分，共15分）
6. 两个带等量正电的点电荷，固定在图中、两点，为连线的中垂线，交于点，点为上的一点。一带负电的试探电荷，从点由静止释放，只在静电力作用下运动。取无限远处的电势为零，则（ ）
A. 由向的运动是匀加速直线运动 B. 由向运动的过程电势能逐渐减小
C. 运动到点时电势能为零 D. 运动到点时的动能最大
7. 2021年5月28日，中科院合肥物质科学研究院的可控核聚变装置全超导托卡马克（EAST）缔造了新的纪录，实现了可重复的亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，向核聚变能源应用迈出重要一步。已知该装置内部发生的核反应方程为：，已知、、和的质量分别为、、和，相当于，则下列说法中正确的是（ ）
A. 该反应属于衰变
B. 该反应中生成物的总质量小于反应物的总质量
C. 该反应过程中释放的能量约为
D. 核电站产生的核能也来自于该反应方程
8. 图是某运动员脚部受伤后治疗的牵引装置示意图。轻质细绳的一端固定，绕过轻质定滑轮和轻质动滑轮后挂着一个重物，与动滑轮相连的帆布带拉着他的脚，整个装置在同一竖直平面内。则（ ）
A. 当角时，脚所受拉力等于重物的重力
B. 重物的重力不变，脚所受的拉力随角的增大而减小
C. 重物的重力不变，脚所受的拉力随角的增大而增大
D. 角不变，脚所受的拉力随重物重力的增大而减小
三、实验题（每小题6分，共12分）
9. 如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律．
对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利是______．
A.重物选用质量和密度较大的金属锤
B.两限位孔在同一竖直面内上下对正
C.精确测量出重物质量
D.用手托稳重物，接通电源后，撒手释放重物
某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50Hz的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示．纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点．重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有______．
A.OA、AD和EG的长度
B、OC、BC和CD的长度
C.BD、CF和EG的长度
D、AC、BD和EG的长度
10. 某同学测量阻值约为25kΩ的电阻Rx，现备有下列器材：
A．电流表（量程100μA，内阻约2kΩ）；
B．电流表（量程500μA，内阻约300Ω）；
C．电压表（量程15V，内阻约100kΩ）；
D．电压表（量程50V，内阻约500kΩ）；
E．直流电源（20V，允许最大电流1A）；
F．滑动变阻器（最大阻值1kΩ，额定功率1W）；
G．电键和导线若干。
电流表应选_________。电压表应_________。(填字母代号)该同学正确选择仪器后连接了以下电路，为保证实验顺利进行，并使测量误差尽量减小，实验前请你检查该电路，指出电路在接线上存在的问题：
①___________________________________；
②___________________________________。
四、解答题
11. 长为的平行金属板，板间形成匀强电场，一个带电为、质量为、不计重力的带电粒子，以初速紧贴上板垂直于电场线方向射入该电场，刚好从下板边缘射出，末速度恰与下板成30°，如图所示。求：
（1）粒子射出时的速度大小；
（2）匀强电场的场强；
（3）两板间的电势差。
12. 在第24届北京冬奥会后，全国范围内掀起了一股滑雪运动热潮。如图甲所示是一滑雪运动员滑雪的画面。运动示意图如图乙所示，斜坡AB的倾角为37°，运动员在斜坡A点从静止开始以的加速度，沿直线AB匀加速下滑，然后沿水平面BC匀减速滑行，直至停止。AB段和BC段平滑连接，运动员在BC段受到阻力为88N，两个过程滑行的总时间为12s，运动员和滑板整套装备总质量为80kg，不计空气阻力，g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求：
（1）运动员在斜坡上受到的阻力大小；
（2）运动员在这两个过程中运动的总路程。
13. 如图所示，在光滑水平面上有一固定的挡板，挡板左端固定一个轻弹簧。现有一质量M=3kg，长L=4m的小车AB（其中O为小车的中点，OA部分粗糙，OB部分光滑）,一质量为m=1kg的小物块（可视为质点）放在车的最左端。车和小物块一起以v0=4m/s的速度在水平面上向右匀速运动，车撞到挡板后瞬间速度变为零，但未与挡板粘连。已知车OB部分的长度大于弹簧的自然长度，弹簧始终处于弹性限度内，小物块与车AO部分之间的动摩擦因数为μ=0.3，重力加速度g=10m/s2。求：
（1）小物块和弹簧相互作用过程中，弹簧具有的最大弹性势能；
（2）小物块和弹簧相互作用的过程中，弹簧对小物块的冲量；
（3）小物块最终停在小车上的位置距A端多远。
2022至2023学年度第一学期
高三年级期末
（物理学科）
一、单选题（每小题题5分，共25分）
1. 某颗北斗导航卫星属于地球静止轨道卫星（即卫星相对于地面静止），则此卫星的（ ）
A. 角速度大于月球绕地球运行的角速度
B. 向心加速度大于地面的重力加速度
C. 线速度大于第一宇宙速度
D. 周期小于地球自转的周期
【答案】A
【解析】
【详解】根据万有引力提供向心力有
解得线速度为
周期为
向心加速度为
角速度为
A．轨道半径小的，角速度大，则地球静止轨道卫星的角速度大于月球绕地球运行的角速度，故A正确；
B．轨道半径小的，加速度大，则地球静止轨道卫星的向心加速度小于地面的重力加速度，故B错误；
C．第一宇宙速度是物体在近地圆轨道的运行速度，静止轨道卫星的轨道半径比地球半径大得多，所以静止轨道卫星的运行速度小于第一宇宙速度，故C错误；
D．地球的静止轨道卫星与地球相对静止，周期等于地球自转的周期，故D错误。
故选A。
2. 某地突发洪涝灾害，救援人员驾驶气垫船施救，到达救援地点后，将围困在水中的群众拉上气垫船，如图所示。若在救援人员将群众拉上气垫船的过程中，气垫船中气垫内的气体视为理想气体温度不变，气垫不漏气，则在该过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 气垫内的气体内能增加
B. 外界对气垫内的气体做负功
C. 气垫内气体从外界吸收热量
D. 气垫内的气体单位时间、单位面积撞击气垫壁的分子数增加
【答案】D
【解析】
【详解】ABC．由于该过程中气垫内的气体温度不变，因此气垫内的气体内能不变，该过程中气垫内的气体压强增大，根据玻意耳定律可知，气垫内的气体体积减小，外界对气垫内的气体做正功，结合热力学第一定律可知，该过程中气垫内的气体放热，选项ABC均错误；
D．由于温度不变，气垫内的气体分子平均动能不变，而气体压强增大，因此该过程中气垫内的气体单位时间、单位面积撞击气垫壁的分子数增加，选项D正确。
故选D。
3. “天津之眼”是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮，是天津市的地标之一、摩天轮悬挂透明座舱，乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。下列叙述正确的是（ ）
A. 在摩天轮转动的过程中，乘客机械能始终保持不变
B. 在摩天轮转动的过程中，乘客重力的功率保持不变
C. 在摩天轮转动一周的过程中，合力对乘客做功为零
D. 在最低点时，乘客所受重力大于座椅对他的支持力
【答案】C
【解析】
【详解】A．摩天轮转动过程中，乘客的动能不变，重力势能不断变化，机械能不断变化，故A错误；
B．摩天轮转动过程中，乘客重力的瞬时功率等于重力与竖直速度的乘积，竖直速度不断变化，故重力的瞬时功率不断变化，故B错误；
C．摩天轮转动一周的过程中，动能的变化量为0，根据动能定理得，合力对乘客做功等于动能的变化量，为0，故C正确；
D．在最低点，乘客的加速度竖直向上，合力向上，乘客所受重力小于座椅对他的支持力，故D错误。
故选C。
4. 如图所示，电路中R1、R2均为可变电阻，电源内阻不能忽略．平行板电容器C的极板水平放置．闭合电键S，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动． 如果仅改变下列某一个条件，油滴仍能静止不动的是( )
A. 增大R1的阻值 B. 增大R２的阻值
C. 增大两板间的距离 D. 断开电键S
【答案】B
【解析】
【详解】试题分析：以油滴为研究对象进行受力分析可知，油滴静止不动，所受电场力与重力平衡，即，现欲使油滴仍能处于平衡状态，则保证电场强度不发生变化即可，R1的电压不变即可，题中R2没有电流通过，故改变R2时对电路工作状态无影响，所以选项B正确、A错误；而增大两板间距离时，电场强度减小，油滴下落，所以选项C错误；断开电键S时，电容器与可变电阻构成闭合回路，电容器放电，油滴下落，所以选项D错误；
考点：闭合电路欧姆定律、平行板电容器
5. 在如图所示电路中，当变阻器的滑动头向端移动时（ ）
A. 电压表示数变大，电流表示数变小 B. 电压表示数变小，电流表示数变大
C. 电压表示数变大，电流表示数变大 D. 电压表示数变小，电流表示数变小
【答案】B
【解析】
【详解】根据题意可知，当变阻器的滑动头向端移动时，阻值减小，则电路中的总电阻减小，由闭合回路欧姆定律可知，总电流变大，路端电压变小，即电压表示数变小；由闭合回路欧姆定律可知，两端的电压
由于总电流变大，则变小，流过的电流变小，则通过滑动变阻器的电流变大，即电流表示数变大。
故选B。
二、多选题（每小题5分，少选得3分，错选得0分，共15分）
6. 两个带等量正电的点电荷，固定在图中、两点，为连线的中垂线，交于点，点为上的一点。一带负电的试探电荷，从点由静止释放，只在静电力作用下运动。取无限远处的电势为零，则（ ）
A. 由向的运动是匀加速直线运动 B. 由向运动的过程电势能逐渐减小
C. 运动到点时电势能为零 D. 运动到点时的动能最大
【答案】BD
【解析】
【详解】A. 两等量正电荷周围部分电场线如图所示
其中P、Q连线的中垂线MN上，从O点到无穷远的过程中电场强度先增大后减小，且方向由O点指向无穷远；故试探电荷所受的电场力是变化的，q由A向O的运动不是匀加速直线运动，故A错误；
BD．由于试探电荷带负电，可知试探电荷受到的电场力由A指向O，从A到O过程，电场力做正功，动能增大，电势能减小；试探电荷从O向N运动过程，受到的电场力由N指向O，电场力做负功，动能减小，电势能增加，故BD正确；
C．根据沿电场方向电势降低，且无限远处的电势为零，可知O点电势大于零，由于试探电荷带负电，可知试探电荷在O点的电势能小于零，故C错误。
故选BD。
7. 2021年5月28日，中科院合肥物质科学研究院的可控核聚变装置全超导托卡马克（EAST）缔造了新的纪录，实现了可重复的亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，向核聚变能源应用迈出重要一步。已知该装置内部发生的核反应方程为：，已知、、和的质量分别为、、和，相当于，则下列说法中正确的是（ ）
A. 该反应属于衰变
B. 该反应中生成物的总质量小于反应物的总质量
C. 该反应过程中释放的能量约为
D. 核电站产生的核能也来自于该反应方程
【答案】BC
【解析】
【详解】AD．该反应属于氢核聚变，核电站产生的核能来自于重核裂变，故AD错误；
BC．根据题意可知，该反应的质量亏损为
即该反应中生成物的总质量小于反应物的总质量，由爱因斯坦智能方程可得，该反应过程中释放的能量约为
故BC正确。
故选BC。
8. 图是某运动员脚部受伤后治疗的牵引装置示意图。轻质细绳的一端固定，绕过轻质定滑轮和轻质动滑轮后挂着一个重物，与动滑轮相连的帆布带拉着他的脚，整个装置在同一竖直平面内。则（ ）
A. 当角时，脚所受的拉力等于重物的重力
B. 重物的重力不变，脚所受的拉力随角的增大而减小
C. 重物的重力不变，脚所受的拉力随角的增大而增大
D. 角不变，脚所受的拉力随重物重力的增大而减小
【答案】B
【解析】
【详解】设脚受的拉力为T，由受力分析易得
A．当时
故A错误；
BC．当重物的重力不变时，脚受到的拉力随的增大而减小，故B正确，C错误；
D．角不变时，脚受到的拉力随重物的重力的增大而增大，故D错误。
故选B。
三、实验题（每小题6分，共12分）
9. 如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律．
对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是______．
A.重物选用质量和密度较大的金属锤
B.两限位孔在同一竖直面内上下对正
C.精确测量出重物的质量
D.用手托稳重物，接通电源后，撒手释放重物
某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50Hz的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示．纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点．重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有______．
A.OA、AD和EG的长度
B、OC、BC和CD的长度
C.BD、CF和EG的长度
D、AC、BD和EG的长度
【答案】 ①AB; ②. BC;
【解析】
【详解】（1）A．实验供选择的重物应该相对质量较大、体积较小的物体，这样能减少摩擦阻力的影响，从而减小实验误差，故A正确;
B．为了减小纸带与限位孔之间的摩擦图甲中两限位孔必须在同一竖直线，这样可以减小纸带与限位孔的摩擦，从而减小实验误差，故B正确;
C．因为实验中比较的是mgh与的大小关系，故m可约去，不需要测量重锤的质量，对减小实验误差没有影响，故C错误;
D．实验时，先接通打点计时器电源再放手松开纸带，对减小实验误差没有影响，故D错误.
（2）根据这段时间内的平均速度等于中时刻瞬时速度，结合动能与重力势能表达式.:
A．当知道OA、AD和EG的长度时，只有求得F点与AD的中点的瞬时速度，从而确定两者的动能变化，却无法求解重力势能的变化，故A错误；
B．当知道OC、BC和CD的长度时，同理，依据BC和CD的长度，可求得C点的瞬时速度，从而求得O到C点的动能变化，因知道OC间距，则可求得重力势能的变化，可以验证机械能守恒，故B正确；
C．当知道BD、CF和EG的长度时，依据BD和EG的长度，可分别求得C点与F点的瞬时速度，从而求得动能的变化，再由CF确定重力势能的变化，进而得以验证机械能守恒，故C正确；
D．当AC、BD和EG的长度时，依据AC和EG长度，只能求得B点与F点的瞬时速度，从而求得动能的变化，而BF间距不知道，则无法验证机械能守恒，故D错误；
10. 某同学测量阻值约为25kΩ的电阻Rx，现备有下列器材：
A．电流表（量程100μA，内阻约2kΩ）；
B．电流表（量程500μA，内阻约300Ω）；
C．电压表（量程15V，内阻约100kΩ）；
D．电压表（量程50V，内阻约500kΩ）；
E．直流电源（20V，允许最大电流1A）；
F．滑动变阻器（最大阻值1kΩ，额定功率1W）；
G．电键和导线若干。
电流表应选_________。电压表应_________。(填字母代号)该同学正确选择仪器后连接了以下电路，为保证实验顺利进行，并使测量误差尽量减小，实验前请你检查该电路，指出电路在接线上存在问题：
①___________________________________；
②___________________________________。
【答案】 ①. B ②. C ③. 电流表应采用内接的方法 ④. 滑动变阻器应采用分压器方式的接法
【解析】
【分析】电学实验选择仪器的一般步骤如下：① 根据量程选择电流表和电压表，不能超过表的量程，不能量程太大导致表的读数偏小；② 根据题中关键语句，如精确测量，从零开始连续可调等，来选择分压电路或是限流电路；分压电路滑动变阻器选择小阻值，限流电路滑动变阻器选择大阻值；③选择电流表的内外接法，一般的原则是 “大内偏大，小外偏小”；也可以根据与之间的关系来判断，当>时，采用电流表的外接法，反之选择电流表内接法。
【详解】[1]本题中，待测电阻Rx的阻值约为25kΩ，直流电源电动势为20V，经粗略计算电路中最大的电流约为
所以电流表选择B；
[2]虽然电压表C的量程不足，但是相比起来电压表D的量程超过太多，读数偏小，所以电压表选择C表。
[3][4]因待测电阻约为25kΩ，大电阻故用内接法；因是小电阻控制大电阻，若用限流式接法，控制的电压变化范围太小，则应用分压式接法。
四、解答题
11. 长为的平行金属板，板间形成匀强电场，一个带电为、质量为、不计重力的带电粒子，以初速紧贴上板垂直于电场线方向射入该电场，刚好从下板边缘射出，末速度恰与下板成30°，如图所示。求：
（1）粒子射出时速度大小；
（2）匀强电场的场强；
（3）两板间的电势差。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）由题意可知，带电粒子在垂直于电场线方向做匀速运动，由末速度恰好与下板成30°可得
得粒子末速度的大小
（2）水平方向粒子做匀速运动，有
竖直方向加速度
且
=v0tan30°
解得
（3）两板间距离
两极板间的电势差为
12. 在第24届北京冬奥会后，全国范围内掀起了一股滑雪运动热潮。如图甲所示是一滑雪运动员滑雪画面。运动示意图如图乙所示，斜坡AB的倾角为37°，运动员在斜坡A点从静止开始以的加速度，沿直线AB匀加速下滑，然后沿水平面BC匀减速滑行，直至停止。AB段和BC段平滑连接，运动员在BC段受到阻力为88N，两个过程滑行的总时间为12s，运动员和滑板整套装备总质量为80kg，不计空气阻力，g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求：
（1）运动员在斜坡上受到的阻力大小；
（2）运动员在这两个过程中运动的总路程。
【答案】（1）40N；（2）66m
【解析】
【详解】（1）运动员在斜坡AB上滑行过程，根据牛顿第二定律可得
mgsin37°-f1=ma1
解得运动员在斜坡上受到的阻力大小为
f1=40N
（2）运动员在BC段，由牛顿第二定律可得
f2=ma2
解得
a2＝1.1m/s2
两个过程滑行的总时间可表示为
解得运动员在B点的速度大小为
v=11m/s
运动员在这两个过程中运动的总路程为
解得
s=66m
13. 如图所示，在光滑水平面上有一固定的挡板，挡板左端固定一个轻弹簧。现有一质量M=3kg，长L=4m的小车AB（其中O为小车的中点，OA部分粗糙，OB部分光滑）,一质量为m=1kg的小物块（可视为质点）放在车的最左端。车和小物块一起以v0=4m/s的速度在水平面上向右匀速运动，车撞到挡板后瞬间速度变为零，但未与挡板粘连。已知车OB部分的长度大于弹簧的自然长度，弹簧始终处于弹性限度内，小物块与车AO部分之间的动摩擦因数为μ=0.3，重力加速度g=10m/s2。求：
（1）小物块和弹簧相互作用的过程中，弹簧具有的最大弹性势能；
（2）小物块和弹簧相互作用的过程中，弹簧对小物块的冲量；
（3）小物块最终停在小车上的位置距A端多远。
【答案】（1）2J（2）-4kg·m/s（3）1.5m
【解析】
【详解】（1）小物块从A到O匀减速直线，由动能定理
-μmg·=mv12-mv02
小物块压缩弹簧到最短的过程，由能量守恒知
Ep=mv12
联立解得：
v1=2m/s，Ep=2J
（2）小物块小物块和弹簧相互作用的过程，对小物块由动量定理知
I=-mv1-mv1
解得：
I=-4kg·m/s
冲量大小是4m/s，方向水平向左
（3）小物块相对小车向左滑动的过程，由于
mv12=2J＜μmg=6J
因此小物块不会从小车上滑下，最终小物块和小车具有共同速度v共，
选向左为正方向，对小物块和小车组成的系统，
由动量守恒定律知
mv1=(m+M)v共
由能量守恒知
mv12=(m+M)v共2+μmgd
代入数据解得：
v共=0.5m/s，d=0.5m
小物块最终停在小车上上的位置距A端:
xA=-d=1.5m
