2022-2023学年安徽省合肥市第五十二中学高三物理期末试题含解析

2022-2023学年安徽省合肥市第五十二中学高三物理期末试题含解析 一、 选择题：本题共5小题，每小题3分，共计15分．每小题只有一个选项符合题意 1. （多选题）如图a所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t=0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复．通过安装在弹簧下端的压力传感器，得到弹簧弹力F随时间t变化的图象如图b所示，若图象中的坐标值都为已知量，重力加速度为g，则（　　） A．t1时刻小球具有最大速度 B．t2时刻小球的速度大小为零 C．可以计算出小球自由下落的高度 D．整个运动过程中，小球的机械能守恒 参考答案： BC 【考点】功能关系；动能和势能的相互转化． 【分析】小球先自由下落，与弹簧接触后，弹簧被压缩，在下降的过程中，弹力不断变大，当弹力小于重力时，物体加速下降，合力变小，加速度变小，故小球做加速度减小的加速运动；当加速度减为零时，速度达到最大；之后物体由于惯性继续下降，弹力变得大于重力，合力变为向上且不断变大，加速度向上且不断变大，故小球做加速度不断增大的减速运动；同理，上升过程，先做加速度不断减小的加速运动，当加速度减为零时，速度达到最大，之后做加速度不断增大的减速运动，直到小球离开弹簧为止．对于小球和弹簧组成的系统机械能守恒． 【解答】解：A、t1时刻小球刚与弹簧接触，当弹簧弹力与重力平衡时速度最大，故A错误； B、t2时刻小球受到的弹力最大，处于最低点，速度为零，故B正确； C、t3到t4时刻，小球做竖直上抛运动，根据竖直上抛运动的对称性可以求出小球自由下落的高度，故C正确； D、小球运动的整个过程中球与弹簧系统机械能守恒，小球的机械能不守恒，故D错误； 故选：BC 2. 如图所示，钢铁构件A、B叠放在卡车的水平底板上，卡车底板和B间动摩擦因数为μ1，A、B间动摩擦因数为μ2，μ1＞μ2，卡车刹车的最大加速度为a，a＞μ1g，可以认为最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等．卡车沿平直公路行驶途中遇到紧急情况时，要求其刹车后在s0距离内能安全停下，则卡车行驶的速度不能超过（　　） A． B． C． D． 参考答案： C 【考点】牛顿第二定律；匀变速直线运动的位移与时间的关系． 【分析】对物体受力分析，由牛顿第二定律求出加速度，然后求出最大加速度，再结合运动学的公式即可求出最大速度． 【解答】解：设A、B的质量为m，以最大加速度运动时，A与B保持相对静止，由牛顿第二定律得：f1=ma1≤=μ2mg， 解得：a1≤μ2g， 同理，可知B的最大加速度：a2≤μ1g 由于μ1＞μ2，则a1＜a2≤μ1g＜a 可知要求其刹车后在s0距离内能安全停下，则车的最大加速度等于a1． 所以车的最大速度：vm= 故ABD错误，C正确 故选：C 3. 如图甲所示，竖直放置的长直导线MN通有图示方向的恒定电流I，有一闭合矩形金属框abcd与导线在同一平面内，在金属框内部通有如图乙所示的变化磁场（规定垂直于纸面向里为磁场的正方向），下列说法正确的是 A．0~t1时间内，MN与ab相斥 B．t2~t3时间内，MN与ab相吸 C．t1时刻MN与ab作用力最小 D．t2时刻MN与ab作用力最小 参考答案：     答案：C 4. 图甲是回旋加速器的示意图，其核心部分是两个“D”形金属盒，在加速带电粒子时，两金属 盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连.带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的 变化规律如图乙所示，若忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列说法中正确的是 A. 在图中应有 B. 高频电源的变化周期应该等于 C. 要使粒子获得的最大动能增大，可以增大“D”形盒的半径 D. 在磁感应强度B、“D”形盒半径尺、粒子的质量m及其电荷量q不变的情况下，粒子的加 速次数越多，粒子的最大动能一定越大 参考答案： AC 5. 如图1－4所示，EOF和E′O′F′为空间一匀强磁场的边界，其中EO∥E′O′，FO∥F′O′，且EO⊥OF；OO′为∠EOF的角平分线，OO′间的距离为l；磁场方向垂直于纸面向里．一边长为l的正方形导线框沿O′O方向匀速通过磁场，t＝0时刻恰好位于图示位置．规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正，则感应电流i与时间t的关系图线可能正确的是(　　) 图1－5 参考答案： B 二、 填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分 6. 质量分别为60kg和70kg的甲、乙两人，分别同时从原来静止在光滑水平面上的小车两端.以3m/s的水平初速度沿相反方向跳到地面上。若小车的质量为20kg，则当两人跳离小车后，小车的运动速度大小为______________m/s，方向与______________（选填“甲”、“乙”）的初速度方向相同。 参考答案： 1.5m/s，甲 7. (选修模块3－5) （4分）氢原子的能级如图所示，当氢原子从n=4向n=2的能级跃迁时，辐射的光子照射在某金属上，刚好能发生光电效应，则该金属的逸出功为    eV。现有一群处于n=5的能级的氢原子向低能级跃迁，在辐射出的各种频率的光子中，能使该金属发生光电效应的频率共有      种。         参考答案：     答案：2.55 （2分） 6（2分） 8. 如图所示，在河岸上利用定滑轮拉绳使小船靠岸，拉绳速度为v，当船头绳长方向与水平方向夹角为θ时，船的速度为       。     参考答案： 9. 下图为接在50Hz低压交流电源上的打点计时器，在纸带做匀加速直线运动时打出的一条纸带，图中所示的是每打5个点所取的记数点，但第3个记数点没有画出。由图数据可求得： （1）该物体的加速度为      m/s2， .com （2）第3个记数点与第2个记数点的距离约为     cm， （3）打第2个计数点时该物体的速度为     m/s。 参考答案： (1)0.74 (2)4.36 (3)0.399 （1）设1、2间的位移为x1，2、3间的位移为x2，3、4间的位移为x3，4、5间的位移为x4；因为周期为T=0.02s，且每打5个点取一个记数点，所以每两个点之间的时间间隔T=0.1s；由匀变速直线运动的推论xm-xn=(m-n)at2得： x4-x1=3at2带入数据得： （5.84-3.62）×10-2=a×0.12 解得：a=0.74m/s2． （2）第3个记数点与第2个记数点的距离即为x2，由匀变速直线运动的推论：x2-x1=at2得： x2=x1+at2带入数据得： x2=3.62×10-2+0.74×0.12=0.0436m 即为：4.36cm． （3）由中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度可知=0.399m/s. 10. 如图，框架ABC由三根长度均为l、质量均为m的均匀细棒组成，A端用光滑铰链铰接在墙壁上．现用竖直方向的力F作用在C端，使AB边处于竖直方向且保持平衡，则力F的大小为　mg　．若在C点施加的作用力改为大小为1.5mg、方向始终垂直于AC边的力F′，使框架从图示位置开始逆时针转动，运动过程中当框架具有最大动能时，力F′所做的功为　0.25πmgl　． 参考答案： 考点： 功的计算；共点力平衡的条件及其应用．版权所有 专题： 功的计算专题． 分析： 框架ABC保持平衡，则重力的力矩应等于F的力矩，根据力矩平衡列式即可求解，力F的大小；使框架从图示位置开始逆时针转动，运动过程中当F′的力矩等于重力力矩时，动能最大，求出AC边转过的角度，力F′做的功等于力乘以弧长． 解答： 解：对框架ABC受力分析，其整体重心在O点，由数学知识可知，OD=， 框架ABC保持平衡，则重力的力矩应等于F的力矩，根据力矩平衡得： F?CD=3mg?OD 解得：F=mg 使框架从图示位置开始逆时针转动，运动过程中当F′的力矩等于重力力矩时，动能最大， 则有：F′l=3mg?L 解得：L=， 即重心位置距离墙壁的距离为时，动能最大，根据几何关系可知，转过的圆心角为：θ= 此过程中力F′做的功为： W=F′lθ=1.5mgl×=0.25πmgl 故答案为：mg，0.25πmgl 点评： 本题主要考查了力矩平衡公式的直接应用，知道运动过程中当F′的力矩等于重力力矩时，动能最大，力F′始终与AC垂直，则F′做的功等于力乘以弧长，难度适中． 11. 平抛运动可看成是水平方向的          运动和竖直方向的         运动的合运动 参考答案： 匀速直线运动，自由落体运动 12. 为了用弹簧测力计测定两木块A和B间的动摩擦因数μ，甲、乙两同学分别设计了如图所示的实验方案。 （1）为了用某一弹簧测力计的示数表示A和B之间的滑动摩擦力大小，你认为方案   更易于操作，简述理由                                              。 （2）若A和B的重力分别为100N和150N，当甲中A被拉动时，弹簧测力计a示数为60N，b示数为110N，则A、B间的动摩擦因数为       。 参考答案： （1）甲；因为甲方案拉木块时不需要匀速拉动, （2）0.4 13. 特种兵过山谷的一种方法可化简为如右图所示的模型：将一根长为2d、不可伸长的细绳的两端固定在相距为d的A、B两等高处，悬绳上有小滑轮P，战士们相互配合，可沿着细绳滑到对面。开始时，战士甲拉住滑轮，质量为m的战士乙吊在滑轮上，处于静止状态，AP竖直，则此时甲对滑轮的水平拉力为____________；若甲将滑轮由静止释放，则乙在滑动中速度的最大值为____________。（不计滑轮与绳的质量，不计滑轮的大小及摩擦）    参考答案： 三、 实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分 14. 某探究学习小组验证动能定理的实验装置如图甲所示。 ① 实验时首先要平衡摩擦力：取下沙桶，把木板不带滑轮的一端垫高，轻推小车，让小车 ________（选填“拖着”或“不拖着”）纸带运动。 ② 打点计时器使用频率为50 Hz的交流电，记录小车运动的纸带如图乙所示。在纸带上相邻两计数点之间还有四个点未画出。本实验需根据此纸带计算_________（选填“速度”、“加速度”）的值，其中小车通过计数点“B”时，该值＝______（计算结果保留两位有效数字）。 ③ 若实验室没有沙桶只有钩码，每个钩码质量m=50g，小车总质量M=200g，用该实验装置验证动能定理，则需验证重力对钩码所做的功是否等于____________（选填“小车”或“小车和钩码”）动能的增量。 参考答案： ①拖着      ②速度     0.13m/s   ③小车和钩码 15. 某同学用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一薄的金属圆片的直径和厚 度。读出图中的示数。该金属圆片的直径的测量值为　　　cm。 厚度的测量值为　　　mm。   参考答案： （1）1.240;1.682（每空2分） 四、计算题：本题共3小题，共计47分 16. （20分）如图所示，半球体的质量为M，静止在光滑水平面上，现有一质量为m的小球，水平射向半球体，碰后小球被竖直弹起，碰撞过程中无机械能损失，碰后小球弹起的高度为h，试求： （1）碰撞过程中小球受到的竖直冲量的大小。 （2）碰撞后半球体的速度的大小。 参考答案： 解析： （1）设小球碰撞后速度为Vy      （2分）          （2分） 小球受到的竖直冲量Iy为    （4分） 方向向上。 （2）设碰撞前小球的速度为V0，碰撞后半球体的速度为V。      （8分） 得：       （4分） 17. 小明站在水平地面上，