2022-2023学年山西省太原市高三上学期期末测试物理试题含解析

太原市2022-2023学年高三上学期期末测试物理试题

（考试时间：上午8∶00—9∶30）

说明：本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。考试时间90分钟，满分100分。

第Ⅰ卷（选择题，共48分）

一、单项选择题：本题包含8小题，每小题4分，共32分。请将正确选项填入第Ⅱ卷前的答题栏内。

1. 如图为避雷针周围等势面的分布情况，对于其中的M、N、P三点，有（　　）

A. M、N两点的电场强度相同 B. P点的电势比M点的电势高

C. P点电场强度的值大于N点电场强度的值 D. 电子在P点的电势能大于在M点的电势能

【答案】D

【解析】

【详解】A．由于等势面和电场线垂直，可知M、N两点电场强度方向不同，A错误；

B．P点电势为6kV，M点的电势为8kV，因此P点的电势比M点的电势低，B错误；

C．等差等势面越密集的地方，电场强度越大，可知N点电场强度的值大于P点电场强度的值，C错误；

D．根据

由于电子带负电，在电势越低的地方电势能越大，因此电子在P点的电势能大于在M点的电势能，D正确。

故选D。

2. 有四个万向轮的行李箱a竖立放置在高铁中，与前、后两个行李箱间有间隙。从t=0开始，高铁的位移s与时间t的关系如图所示，其中t1～t2间的图线是直线。以下判断正确的是（　　）

A. 0～t1内，a会受到前方行李箱的作用力

B. t1～t2内，a会受到后方行李箱的作用力

C. t2～t3内，a会受到前方行李箱的作用力

D. t2～t3内，a同前、后两个行李箱间均无作用力

【答案】C

【解析】

【详解】A．由于s-t图象的斜率表示速度，由图可知在0～t1时间内速度增加，即高铁向前做加速运动，加速度方向向前，有四个万向轮的行李箱a若要随高铁一起向前加速，根据牛顿第二定律可知行李箱a水平方向必定受到后方行李箱的作用力，故A错误；
B．在t1～t2时间内，s-t图象的斜率保持不变，所以高铁的速度不变，即高铁做匀速直线运动，处于平衡状态，则行李箱a也处于平衡状态，前与后都不受力，故B错误；
CD．在t2～t3时间内，s-t图象的斜率变小，所以高铁的速度减小，即高铁向前做减速运动，加速度方向向后，行李箱a随高铁向前做减速运动，则必定会受到前方行李箱的作用力，故C正确，D错误。
故选C。

3. 电子秤主要部件是平行板电容器，其电路如图所示。称重时，把物体放到电子秤的水平面板上，在压力作用下会导致电容器上层膜片电极下移。则放上物体后（　　）

A. 膜片移动的过程中，R两端的电压始终为0 B. 膜片下移过程中，电流表G有从b到a的电流

C. 电容器两极板间的电势差变大 D. 电容器两极板间的电场强度变小

【答案】B

【解析】

【详解】放上物体后，电容器上层膜片电极下移，两极板间的距离d减小，根据电容器的定义式

可知电容增大，稳定后两极板间的电压U保持不变，根据

可得稳定后电容器内部的电场强度增大，又根据

可知电容器的带电量增多，因此在膜片下移过程中，电流表G有从b到a的电流，R两端的电压也不为零。

故选B。

4. 一定质量的理想气体从状态a开始，经、、三个过程后回到状态a，其图像如图所示。已知三个状态的坐标分别为、、。以下判断正确的是（　　）

A. ，气体对外做的功小于气体从外界吸收的热量

B. 及，气体均向外界放出热量

C. 气体对外做的功小于对外界做的功

D. 中，气体从外接吸收的热量大于对外做的总功

【答案】A

【解析】

【详解】A．，根据可知，气体温度升高，内能增加，体积变大，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，且气体对外做的功小于气体从外界吸收的热量，选项A正确；

B．气体从外界吸收热量；，气体体积变大，对外做功；温度降低，内能减小，则不能确定吸热还是放热，选项B错误；

C．根据W=p∆V可知，p-V图像与坐标轴围成的面积等于气体做功的大小，可知气体对外做的功等于对外界做的功，选项C错误；

D．中，气体回到原来的状态，则内能不变，则气体从外接吸收的热量等于对外做的总功，选项D错误。

故选A。

5. 如图所示，洗衣机的圆形滚筒可绕水平轴沿逆时针方向转动。用该洗衣机对衣物进行脱水，当湿衣服贴着滚筒内壁随滚筒一起做匀速圆周运动时，下列分析正确的是（　　）

A. 当衣服到达最高点时，水最容易脱离衣服

B. 当衣服到达最右侧的位置向上运动时，衣服可能不受摩擦力的作用

C. 当衣服到达最低点时，衣服受到的合力最大

D. 衣服到达最低点时受到的弹力一定大于在其他位置受到的弹力

【答案】D

【解析】

【详解】A．水最容易脱离衣服时，必定是水对筒壁的压力最大时，当衣服转动最低点时，支持力减去重力提供向心力，此时水对筒壁的压力最大，水最容易脱离衣服，A错误；

B．当衣服到达最右侧的位置向上运动时，由于加速度指向圆心，在竖直方向上所受合力为零，因此受到向上的摩擦力与重力平衡，B错误；

C．由于衣服做匀速圆周运动，在任何位置处所受的合力都指向圆心且大小相等，C错误；

D．衣服到达最低点，弹力减去重力等于向心力，而在下半个圆周运动过程中，弹力减去重力沿半径方向的分力等于向心力，在上半个圆周运动过程中，弹力加上重力沿半径方向的分力等于向心力，因此在做低点弹力最大，D正确。

故选D。

6. 如图为光电管的示意图。若用波长为的单色光照射该光电管时，两板间可产生的最大电压为1.7V。取，则下列判断正确的是（　　）

A. 该光电管K极的逸出功约为1.43eV

B. 逸出光电子的最大初动能约为1.25eV

C. 仅改变该单色光的强度，两板间的电压可能大于1.7V

D. 若改用波长更长单色光照射，两板间的电压可能大于1.7V

【答案】A

【解析】

【详解】A．该光电管K极逸出功大约为

A正确；

B．逸出光电子的最大初动能

B错误；

C．当光照强度增大时，极板间的电压不变，C错误；

D．改用波长更长的光照射，频率变小，光子能量变小，逸出功不变，光电子的最大初动能变小，两极板间的最大电压变小，D错误。

故选A。

7. 如图所示，三根均匀带电的等长绝缘细棒组成一正三角形ABC，其中AC边上的细棒带负电、其余两细棒带等量的正电荷，此时三角形中心O点的电场强度为、电势为（无穷远处电势为零）。若撤去细棒AB，其余两边的电荷分布不变，则O点的电场强度E和电势分别为（　　）

A. ， B. ，

C. ，0 D. ，

【答案】C

【解析】

【详解】根据对称性，AB棒在O点产生的电场沿OC方向，同理BC棒在O点产生的电场沿OA方向，由于AC棒带负电荷，在O点产生的电场沿垂直于AC斜向上，每根棒在O点产生的电场强度大小相等，设为E1，根据矢量叠加原理

O点的合场强

如果撤去细棒AB，则O点的场强由BC棒和AC棒产生的场强叠加，为

电势为标量，如果撤去细棒AB，设BC棒在O点产生的电势为，则AC棒在O点产生的电势必然为，因此O点的合电势一定0。

故选C。

8. 如图是密里根油滴实验的原理示意图。两个水平放置的平行金属极板相距为d，上极板中央开有一小孔，初始时均不带电。现通过小孔喷入小油滴，测得半径为r的小油滴A（视为球体）在t时间内匀速下落了h。这时给两极板加上电压（上极板接电源正极），适当调节电压，发现经过一段时间后，油滴A向上匀速运动，在t时间内同样上升了h，此时两板间的电压为U。已知油滴的密度为，运动中受到的空气阻力大小恒为（k为比例系数，v为运动速率），则（　　）

A. 比例系数

B. 油滴的电荷量为

C. 油滴由向下变为向上过程中，受到的电场力恒为

D. 油滴匀速上升的过程中，电场力对油滴做功的功率为

【答案】B

【解析】

【详解】A．匀速下落的过程中，根据平衡条件可知

①

而

②

③

④

由①②③④联立解得

A错误；

B．由于匀速上升，则

⑤

而

⑥

由②③④⑤⑥联立解得油滴带电量的大小

加上电压后，电容器上极板带正电，油滴向上运动可知油滴带负电荷，B正确；

C．油滴由向下变为向上的过程中，受到的电场力

C错误；

D．油滴匀速上升的过程中，电场力对油滴做功的功率

D错误。

故选B。

二、多项选择题：本题包含4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，至少有两个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。请将正确选项填入第Ⅱ卷前的答题栏内。

9. 如图所示，矩形abcd中，，电荷量为的点电荷固定在a点。下列说法正确的是（　　）

A. 沿bcd从b点到d点，电势先升高后降低

B. 沿bcd从b点到d点，电场强度的大小逐渐增大

C. 负试探电荷在cd上任意一点的电势能总大于在d点的电势能

D. 将正试探电荷从b点沿bcd移动到d点，电场力做的总功小于0

【答案】CD

【解析】

【详解】A．根据正点电荷产生的电场分布特征可知，离a点越近，电势越高，因此沿bcd从b点到d点，电势先降低后升高，故A错误；

B．根据正点电荷产生的电场分布特征可知，离a点越近，电场强度越大，因此沿bcd从b点到d点，电场强度的大小先减小后增大，故B错误；

C．由前面分析可知， cd上任意一点的电势总小于在d点的电势，根据

可知，负试探电荷在cd上任意一点的电势能总大于在d点的电势能，故C正确；

D．由前面分析可知，b点的电势小于d点，正试探电荷在b点的电势能小于d点的电势能，结合功能关系可知，此过程中电场力做的总功小于0，故D正确。

故选CD。

10. 关于太阳、地球以及月球的一些信息如下表

根据以上信息，我们能估算出的物理量有（　　）

A. 太阳的质量 B. 地球的质量 C. 月球的质量 D. 地球同步卫星的轨道高度

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．根据地球到太阳的距离r和地球绕太阳的周期T（一年约为365天），根据

可计算处太阳的质量，A正确；

B．根据月球到地球的距离和月球绕地球的周期（一个月约为30天），根据

可计算出地球的质量，B正确；

C．由于题目中没给出以月球为中心天体的卫星运动情况，也没有给出月球表面的重力加速度，因此无法求出月球的质量，C错误；

D．地球质量已经求出，再利用同步卫星绕地球的运动周期（等于地球自转的周期）和地球半径，根据

可求出地球同步卫星的轨道高度h，D正确。

故选ABD。

11. 如图所示，同种材料制成的倾斜粗糙轨道MO和ON底端平滑对接于O，固定在同一竖直平面内，与水平面间的夹角分别为和，。现将一小滑块从M端由静止释放，小滑块沿轨道可上升到ON上的P点，。不计小滑块经过O点的时间和速率变化，以a，E分别表示小滑块沿轨道运动的加速度大小和机械能，t表示时间，x为路程。则在小滑块由M端释放至第一次上升到ON上至P点的过程中，下列图像可能正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】AC

【解析】

【详解】AB. 小滑块在MO上下滑时，受力如图所示

可知小滑块做匀加速直线运动，设最低点的速度为v，根据匀变速直线运动规律有

小滑块在ON上向上滑时，受力如图所示

可知小滑块做匀减速直线运动，根据匀变速直线运动规律有

，可知

故A正确，B错误；

CD. 根据能量守恒可知小滑块在OM上下滑时

小滑块在ON上向上滑时

可知

可知在OM段图像斜率小于ON段斜率，故C正确，D错误。

故选AC。

12. 如图所示，空间有竖直向上的匀强电场E。将一质量为m的带电小球从斜面上的A点以速率水平向左抛出，小球落到斜面上的B点。若撤去电场，将该小球以的速率从A点水平向左抛出，小球恰好落到AB的中点。不计空气阻力，下列说法中正确的是（　　）

A. 小球的电荷量为

B. 小球的电荷量为

C. 前、后两次小球落到斜面上时的动能之比为

D. 前、后两次小球落到斜面上时的动能之比为

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．根据平抛运动的规律可知，第一次抛出后落到B点时

根据牛顿第二定律

第二次抛出后落到斜面中点时

解得

A正确，B错误；

CD．第一次落到B点时

落到B点时的动能

第二次落到斜面中点时

落到斜面中点时的动能

因此可得

C错误，D正确。

故选AD。

第Ⅱ卷（非选择题，共52分）

三、实验题：本题包含2小题，共14分。请将正解答案填在题中横线上或按要求作答。

13. 某同学用图甲的装置验证机械能守恒定律。大小相同的两小球P、Q分别固定在轻杆两端，轻杆可绕固定于中点O的光滑水平轴在竖直面内转动，O点正下方有一光电计时器，小球通过计时器时其球心恰好与光电门等高。已知小球的直径为d，两球球心间的距离为L，P球质量是Q球质量的2倍，重力加速度为g。现将轻杆拉至水平位置并由静止释放，当P球第一次通过光电门时，计时器显示的遮光时间为。回答下列问题：

（1）用游标卡尺测量d时如图乙所示，则______cm；

（2）小球P经过光电门时速度的表达式为______（用已知和测得量的符号表示）；

（3）若此过程中P、Q构成的系统机械能守恒，则需要验证的关系式为______（用已知和测得量的符号表示）。

【答案】    ①. 0.960    ②.     ③.

【解析】

【详解】（1）[1]20分度游标卡尺的精确值为0.05mm，由图乙可得

（2）[2]小球P经过光电门时速度

（3）[3]根据机械能守恒可知

整理得

14. 通过查阅资料，实验小组得知总容量为的汽车动力电池是采用数千节磷酸铁锂电池组合而成，其中每节电池的电动势在3.6~4.2V之间。为探究该电池的特性，小组购得一节相同的电池，通过实验测量其电动势E和内电阻r。

实验主要器材有：定值电阻（），电流表A（0~0.5A，内阻未知），电阻箱R（）。实验主要操作如下：（计算结果均保留两位小数）

（1）先用欧姆表测量电流表A的内阻。如图甲所示，已知欧姆表内部电源的电动势为3.0V，表盘中央刻线示数为“15”。欧姆表选取“”挡位时，发现欧姆表示数很小无法准确读数，而此时电流表的示数为0.19A，可知电流表的内阻______；

（2）之后，再用图乙的电路测量E和r。闭合开关，调节电阻箱，读出多组电阻箱的示数R和对应电流表的示数I，根据记录的数据，作出图像如图丙所示。则可求得该电池的电动势______V，内电阻______；

（3）以上实验产生误差的原因可能是____________（答出一条即可）。

【答案】    ①. 0.79    ②. 4.00    ③. 0.05    ④. 电表读数存在偶然误差；根据实验数据作图时描点连线存在误差；测量电流表内阻时测量不准等（答出一条即可）

【解析】

【详解】（1）[1] 欧姆表选取“”挡位时，表盘中央刻线示数为“15”，根据欧姆表原理可知此时欧姆表内部电阻为15Ω，此时电流表的示数为0.19A，根据闭合电路欧姆定律有

可知电流表的内阻

（2）[2][3]对乙图的电路，根据闭合电路欧姆定律有

可得

结合图像及前面数据解得

（3）[4] 实验产生误差原因可能是电表读数存在偶然误差；根据实验数据作图时描点连线存在误差；测量电流表内阻时测量不准等。

四、计算题：本题包含4小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

15. 2022年11月3日，“中国空间站”梦天实验舱顺利完成转位，标志着中国空间站“T”字基本构型在轨组装完成。已知“中国空间站”在距地面高度为H的圆形轨道运行。若地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，不考虑地球的自转。

（1）求“中国空间站”做圆周运动的周期。

（2）若实验舱转位过程的时间为t，求空间站在该段时间通过的路程。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）设“中国空间站”的质量为m，地球的质量为M，“中国空间站”运动的周期为T则

设地球表面物体的质量为，则

联立解得

（2）“中国空间站”速度的大小为v，“中国空间站”在该段时间运行的路程为s

而

联立解得

16. 某滑雪场滑道的示意图如图所示，质量为60kg的运动员（含装备）从助滑道的A点由静止开始自由滑下，到达B点时沿与水平方向成的方向离开跳台，恰沿与竖直方向成角的方向落在下方雪道上的C点。已知A、B两点的高度差为48m，B、C两点的高度差为35m，将运动员视为质点，取，，忽略空气阻力的作用。求：

（1）运动员到达B点速度的大小；

（2）运动员从A点滑到B点的过程中损失的机械能。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）设运动员离开跳台时速度大小为，沿水平方向分速度的大小为，有

设运动员落在C点时速度的大小为，沿水平方向分速度的大小为，有

，

又

解得

（2）运动员从A点滑到B点过程中克服阻力做的功为，损失的机械能为

又

解得

17. 如图所示，光滑绝缘的圆弧轨道ABCD，AC、BD为直径，固定在竖直平面内，其圆心为O、轨道半径为R，下端与水平绝缘轨道相切与A点，整个轨道处于水平向右的匀强电场中。若将一质量为m、电荷量为q的带正电的小滑块，从水平轨道上与A点距离为R的P点由静止释放，滑块恰好能滑到与O等高的B点；若将小滑块从水平轨道上的Q点（未画出）由静止释放，滑块恰能沿圆轨道做圆周运动。已知滑块与水平轨道间的动摩擦因数为0.5，滑块运动过程中的电荷量保持不变，重力加速度为g。求：

（1）电场强度的大小；

（2）滑块离开D点时速度大小及QA间的距离。

【答案】（1）；（2），

【解析】

【详解】（1）设电场强度的大小为E，滑块从P运动到B点的过程中，根据动能定理

解得

（2）滑块恰好能沿圆轨道运动时，设运动到轨道上H点（在CD之间）速度最小（设为），此时重力和电场力的合力恰好提供向心力，设合力与重力方向间的夹角为，则

在该点时，根据牛顿第二定律

设滑块离开D点时速度的大小为，滑块由H至D的过程中

解得

设QA两点间的距离为，滑块由Q至H的过程中

解得

18. 如图所示，长、高的小车静止在光滑水平地面上，小车右端与固定薄挡板（高度略低于小车）的距离为。现有一滑块（可视为质点）以的初速滑上小车左端，小车到达挡板处时与挡板碰撞并立即被粘在挡板上停止运动，滑块则继续运动后从小车的右端水平飞出。已知滑块的质量为小车质量的2倍，滑块与小车上表面的动摩擦因数，不计空气阻力，取。求：

（1）小车经多长时间与挡板相碰；

（2）滑块落地点与挡板的距离。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）设滑块和小车的质量分别为m和M，滑块在小车上滑动时，滑块的加速度大小为，小车的加速度大小为，根据牛顿第二定律，对滑块有

解得

对小车有

解得

以向右为正方向，设经时间滑块与小车达到共同速度，则

联立解得

设共速后小车又运动与挡板相碰，共速时小车右端距离挡板为x2，则

（2）在内，设滑块运动的位移是，则有

滑块与小车达到共同速度时，设滑块到小车右端距离为，则

滑块与小车以共同速度向右运动后，小车与挡板碰撞瞬间被粘在挡板上，小车速度瞬间为零，滑块以在小车上表面向右做匀减速运动，设滑块到达小车右端时的速度为

设滑块离开小车后在空中运动的时间为，滑块落地点与挡板的距离为

解得