2022-2023学年陕西省西安市铁一中学高三上学期1月期末考试物理试题含解析

 西安市铁一中学2022-2023学年上学期期末

高三物理

注意事项：

1.答题时，务必将自己的姓名、班级、准考证号填写在答题卡规定的位置上。

2.答选择题时，用2B铅笔将答题卡上对应的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。

3.答非选择题时，必须使用0.5毫米黑色黑色签字笔把答案写在答题卡规定的位置上。答案如需改正，请先划掉原来的答案，再写上新答案，不准使用涂改液、胶带纸、修正带。

4.考试结束后，只将答题卡交回。

1．如图是研究光电效应的实验装置，用一定频率的光照射阴极K，当滑片P处于图示位置时，电流表的示数不为零，为使电流表示数减小，下列办法可行的是(　　)

A．将滑片P向右移动 B．减小入射光的强度

C．换用电动势更大的电源 D．将电源的正、负极对调

2．如图甲所示，一维坐标系中有一质点静止于x轴上的某位置(图中未画出)，从t=0时刻开始，质点在外力作用下沿x轴正方向做匀变速直线运动，其位置坐标与速率平方关系的图象如图乙所示。下列说法正确的是（　　）

A．物块运动的加速度大小为1m/s2

B．t=4s时物块位于x=2m处

C．前2s时间内物块的位移大小为2m

D．2~4s时间内物块的平均速度大小为3m/s

3．如图所示，倾斜直杆的左端固定在地面上，与水平面成θ角，杆上穿有质量为m的小球a和轻质环b，两者通过一条细绳跨过定滑轮相连接。当a、b静止时，Oa段绳与杆的夹角也为，不计一切摩擦，重力加速度为g。全科免费下载公众号《高中僧课堂》则下列说法正确的是（　　）

A．b受杆的弹力方向垂直杆向上

B．b受到杆的弹力大小为

C．绳对a的拉力大小为

D．杆对a的支持力大小为

4．做以下各种运动的物体，受到合外力为零的是（　　）

A．在空中匀速降落的空降兵 B．在秋千上做机械振动的小孩

C．在空中被水平抛出后的小球 D．摩天轮上做匀速圆周运动的游客

5．2019年7月25日13时00分，双曲线一号遥一运载火箭首飞成功，将两颗卫星精确送入距地面高300km的圆轨道，实现了中国民营商业航空首次成功发射并高精度入轨。若不计卫星间的相互引力，以下关于这两颗卫星的说法正确的是（　　）

A．这两颗卫星所受到的地球的万有引力相同

B．这两颗卫星在同一圆轨道上相对静止运行

C．这两颗卫星的运行速度比第一宇宙速度大

D．发射这两颗卫星时，运载火箭的发射速度大于第一宇宙速度

6．如图所示，△ABC为正三角形，在A、B两点放有两点电荷，结果C点的合场强大小为E，方向垂直于CB边斜向上，CD是AB边的垂线，D是垂足，则下列说法正确的是（　　）

A．A 为正电荷，B为负电荷，A点电荷的电荷量是B点电荷量的2倍

B．若撤去A点的电荷，则C点的电场强度大小为E

C．C点电势高于D点电势，若取无穷远处电势为零，则C点的电势为正

D．将一正点电荷从D点沿直线移到C点，电势能一直减小

7．质量M=1kg的重物B和质量m=0.3kg的小圆环A用细绳跨过一光滑滑轮轴连接，A端绳与轮连接，B端绳与轴相连接，不计轮轴的质量，轮与轴有相同的角速度且轮和轴的直径之比为2︰1。重物B放置在倾角为固定在水平地面的斜面上，轻绳平行于斜面，B与斜面间的动摩擦因数μ=，圆环A套在竖直固定的光滑直杆上，滑轮轴中心与直杆的距离为L=4m。现将圆环A从与滑轮轴上表面等高处a静止释放，当下降H=3m到达b位置时，圆环的速度达到最大值，已知直杆和斜面足够长，不计空气阻力，取g=10m/s2。下列判断正确的是

A．圆环A到达b位置时，A、B组成的系统机械能减少了2.5J

B．圆环A速度最大时，环A与重物B的速度之比为5︰3

C．圆环A能下降的最大距离为Hm=7.5m

D．圆环A下降过程，作用在重物B上的拉力始终大于10N

8．如图所示，两个线圈套在同一个闭合铁芯上，线圈的绕向在图中已经标出。左线圈连着平行导轨P和Q，导轨电阻不计，导轨足够长。金属棒ab垂直导轨放置并接触良好，金属棒处在垂直于纸面向外的匀强磁场中，右侧线圈连接着一个电阻很小的灵敏电流计。下列说法正确的是（　　）

A．当金属棒ab向右匀速运动时，a点电势高于b点，电流计指针偏转后示数不变

B．当金属棒ab向右匀速运动时，b点电势高于a点，电流计指针不偏转

C．当金属棒ab向右匀加速运动时，b点电势高于a点，电流计指针偏转后示数不变

D．当金属棒ab向左加速运动时，a点电势高于b点，c点电势高于d点

9．如图所示，U形汽缸固定在水平地面上，用重力不计的活塞封闭一定质量的气体，已知汽缸不漏气，活塞移动过程中与汽缸内壁无摩擦。初始时，活塞紧压小挡板，封闭气体体积为，外界大气压强为p０。现缓慢升高汽缸内气体的温度，则下列关于汽缸内气体的压强p、体积V和热力学温度T的图像可能正确的是（　　）

A． B．

C． D．

E．

10．一持续传播了较长时间的简谐波在 t=3s 时的波形图如图。已知波上x=1.0m 的 P 点振动周期为 2s，t=0s 时位于平衡位置且向上运动。则（    ）

A．波沿 x 轴负方向传播

B．波速为2m/s

C．x=0 处的质点在t=3s时的纵坐标2.5cm

D．x=0 处的质点在t=2.5s时的运动方向沿y轴正方向

E．在 0到 3s 时间内 P 质点通过的路程为 30m

三、综合题：52分

11．某同学用如图1所示装置验证机械能守恒定律，悬线下吊着磁铁A，磁铁的磁性较强，A下吸着一个小球C，不计球的大小，B是固定挡板，测出静止时球离地面的高度，悬点O到球的距离L，将球拉离竖直位置到某一位置，悬线拉直，用米尺测出这时球与尺的接触点离天花板的高度，释放小球，让小球与磁铁一起做圆周运动，到最低点时磁铁与挡板碰撞后小球由于惯性继续向前运动做平抛运动，测出小球做平抛运动的水平位移x，当地的重力加速度为g。

(1)磁铁与挡板碰撞前的一瞬间速度的大小为_____；

(2)要验证机械能守恒，只要验证等式_____成立即可；

(3)若实验测得重力势能的减少量大于动能的增加量，导致误差的原因可能有（写出两个原因即可）___________、_________________；

(4)改变小球开始释放的高度，记录多组释放点距天花板的高度和小球做平抛运动水平位移，建立坐标系，在坐标纸上描点作图，如图2所示，也可验证机械能守恒定律，则应做出的是_____图像（填选项前的符号）。

A．        B．        C．        D．

12．寒假期间，学校课题研究小组为了撰写关于未知材料电阻率的实践报告，设计了一个测量电阻率被测电阻丝的阻值约为25Ω）的实验方案，可提供的器材有：

A．电流表G，内阻Ω，满偏电流

B．电流表A，内阻约为0.2Ω，量程为

C．螺旋测微器

D．电阻箱（Ω，0.5A）

E.滑动变阻器R（5Ω，1A）

F.干电池组（3V，0.05Ω）

G.一个开关和导线若干

他进行了以下操作：

(1)用螺旋测微器测量电阻丝的直径，其示数部分如图甲所示，则该次测量测得直径=_____ mm；

（2）把电流表G与电阻箱串联改装成电压表使用，最大测量电压为3V，则电阻箱的阻值应调为 ______Ω；

（3）请用改造完的电压表设计一个测量电阻率的实验电路，根据提供的器材和实验需要，请将图乙中电路图补画完整_______；

13．如图所示，abc是光滑的轨道，其中ab是水平的，bc为与ab相切的位于竖直平面内的半圆轨道，其半径R＝0.30m，质量kg的小球A静止在轨道上，另一质量m2＝0.60kg的小球B以水平速度v0＝m/s与小球A正碰．已知相碰后小球A经过半圆的最高点c落至轨道上距b点为R处，重力加速度g取10m/s2，求：

（1）碰撞结束时，小球A和B的速度大小；

（2）试论证小球B是否能沿着半圆轨道到达c点。

14．如图所示，平行金属板M、N间存在匀强电场和垂直纸面向里、磁感应强度为的匀强磁场；在xOy直角坐标平面内，第一象限有沿轴负方向场强为E的匀强电场，第四象限有垂直坐标平面向里，磁感应强度为B的匀强磁场。一质量为m、电量为q的正离子（不计重力）以水平向右、大小为的初速度沿平行于金属板方向射入两板间并做匀速直线运动。从P点垂直轴进入第一象限，经过x轴上的A点射出电场，进入磁场。已知离子过A点时的速度方向与x轴成角。求：

（1）金属板M、N间的电场强度；

（2）离子第一次离开第四象限磁场区域的位置C（图中未画出）与坐标原点的距离OC；

（3）若已知，只有在第四象限磁场反向且大小变化，其它条件均不变，要使正离子无法运动到第二象限，则磁感应强度B大小应满足什么条件？

15．如图所示，一气缸内由光滑的活塞封闭着一定量的理想气体，气缸(足够长)开口竖直向下．活塞下挂一个沙桶，活塞和沙桶的总质量为m，平衡时活塞离底部的距离为h．现往沙桶内缓慢加入沙子，装满沙桶时活塞离底部的距离高为H、已知气缸壁的导热性能良好，活塞的横截面积为S，在缸内可自由滑动且不漏气；大气压强为p0，环境温度不变，重力加速度为g．求

①装入沙桶沙子的质量△m；

②若因外界环境温度降低，活塞又回到离底部距离为h处，且内能减小了△E，则此过程需要向外界放出热量Q．

16．图中半圆为一半圆柱玻璃砖的截面，O为其圆心。一束平行的细激光束在纸面内垂直MN入射到璃砖上。其中入射点分别为A和O的两条光线穿过玻璃砖后，它们的出射光线交于P点，且两条出射光线的夹角为15°。已知圆的半径为R，光在真空中传播速度为c。，

（1）求该玻璃砖的折射率：

（2）求从A点入射的光线在玻璃砖内传播的时间：

（3）已知图中宽度为x区域内的入射光线能从玻璃砖全部射出，求宽度x。

参考答案

1．B

（1）光照强度不变的情况下，饱和光电流不变，与光电管所加正向电压U的大小无关，故滑片P向右移动，光电流的大小不变．故A错误；

（2）减小入射光的强度，导致光子数目减小，则电流表的示数会减小．故B正确；

（3）若换用电动势更大的电源，与（1）结果一致，并不会改变光照强度，则电流表示数不变，C错误．

（4）把电源的正、负极对调，光照情况不变，反向电压会阻碍光电子的移动，可能导致光电流减小，也可能不变，故D错误．

光电管两端的电压为正向电压，电压的增大不会影响饱和电流大小；若是反向电压，则电压的变化，会影响饱和电流大小，同时依据光的强度影响光电流的大小，入射光的频率影响光电子的最大初动能，即可求解．

2．B

A．由

整理得

结合图像可知，物体做匀加速直线运动

故A错误；

B．由

当时，解得

故B正确；

C．由

将代入，解得

故C错误；

D．匀加速直线运动的平均速度等于中间时刻的速度，根据

解得

故D错误。

故选B。

3．B

A．对球受力分析可知，受到重力、绳子的拉力、杆的支持力而平轻质环不考虑重力，则可认为绳的拉力和杆的弹力二力平方向垂直杆向下，故A错误。

B．以球为研究对象，则绳的拉力

则

故B正确。

CD．根据正弦定理得

解得

故CD错误。

故选B。

4．A

A．空降兵在空中匀速降落，即匀速直线运动，处于平衡状态，因此合外力为零，故A正确；

B．在小孩荡秋千时，随着小孩荡秋千的高度的变化，绳对小孩的拉力的方向会改变，不处于平衡状态，因此合外力不可能为零，故B错误；

C．平抛运动有由重力提供的竖直向下的加速度，不处于平衡状态，因此合外力不为零，故C错误；

D．在摩天轮上的游客做匀速圆周运动，合外力一直指向圆心，即合外力方向会改变，因此不可能为零，故D错误。

故选A。

5．BD

A.两颗卫星受到地球的万有引力大小为，由于两颗卫星的质量未知，故地球对卫星的万有引力大小关系无法确定，故A错误；

B.两颗卫星在同一圆轨道运行时运动半径相同，根据可知，卫星具有相同的角速度和周期，故二者的运动是相对静止的，故B正确；

C.由于第一宇宙速度是卫星绕地球做圆周运动时的最大环绕速度，同时也是卫星发射的最小速度，这两颗卫星的运行轨道为半径大于地球半径的圆轨道，故其在轨运行速度小于第一宇宙速度，但其发射速度要大于第一宇宙速度，故C错误，D正确；

故选BD。

6．ABD

A．由于C点的场强是由A、B两点的点电荷产生的场强叠加而成，根据平行四边形定则和点电荷场强的特点可知，如图所示，可以判断EA背离A点，EB指向B点，所以A点为正电荷，B点为负电荷，A，B点电荷在C点产生的场强大小分别为

EA＝E

EB＝E

设三角形的边长为L，由点电荷的场强公式可知

EA＝k

EB＝k

则

qA＝2qB

A正确；

B．若撤去A点的电荷，则C点的电场强度大小为

EB＝E

B正确；

C．设qB＝﹣q，qA＝+2q，将A点的电荷看成两个+q电荷的叠加，则其中一半与B点的电荷是等量异种电荷，还剩一半是正点电荷，因为等量异种电荷中垂线是等势线，延伸到无穷远，由题意可知，中垂线上的电势就相当于A点剩下的+q在中垂线上的电势，为正，且离A点越近，电势越高，C错误；

D．同理，正电荷在中垂线上从D点向C点运动时，相当于只有A点剩下的+q对其做正功，电势能一直减小，D正确。

故选ABD。

7．AC

A．由题可知圆环A到达b位置时，重物B沿斜面的运动的位移为

A、B组成的系统机械能减少了

故选项A正确；

B．轮与轴有相同的角速度且轮和轴的直径之比为2:1，圆环A速度最大时，环A沿绳方向的分速度与重物B的速度之比为

因为H=3m，L=4m，所以此时绳与水平方向的夹角为，把环A的速度沿绳和垂直于绳方向分解，则环A沿绳方向的分速度

解得

故选项B错误；

C．圆环A能下降的最大距离为，重物B沿斜面的运动的位移为

根据能量守恒可知

解得圆环A能下降的最大距离为，故选项C正确；

Ｄ．圆环A先向下做加速运动，后做减速运动，所以重物B也是先加速后减速，而重物B受到的重力、支持力和摩擦力都保持不变，绳子对B的拉力

即

所以绳子对B的拉力先大于10N后小于10N，故选项D错误；

故选AC。

8．BC

AB．当金属棒向右匀速运动切割磁感线时，由右手定则判断电流方向由a到b，根据电流从电源（金属棒ab相当于电源）正极流出沿外电路回到电源负极的特点，可以判断，当金属棒ab向右匀速运动时，由知，金属棒ab的感应电动势恒定，则左侧线圈中的感应电流也恒定，所以穿过右线圈的磁通量保持不变，右侧线圈不产生感应电流，电流计指针不偏转，故A错误，B正确；

C．当金属棒ab向右做匀加速运动时，由右手定则可推断，又由

可知金属棒ab导体两端的E均匀增大，那么左边电路中的感应电流也均匀增大，可判断它在铁芯中的磁感线方向为顺时针方向，并且磁场均匀增强，均匀增大的磁场产生恒定的电场，所以在右侧线圈中产生恒定的电流，故C正确；

D．当金属棒ab向左加速运动时，根据右手定则可判断，可判断它在铁芯中的磁感线方向为逆时针方向，并且磁场不断增强，由楞次定律，则右边回路中的感应电流方向由d点经电流计到c点，所以，故D错误。

故选BC。

9．BDE

当缓慢升高缸内气体温度时，气体先发生等容变化，根据查理定律，缸内气体的压强p与热力学温度T成正比，在图像中，图线是过原点的倾斜的直线，在图像中，图线是平行于T轴的直线，在图像中，图线是平行于p轴的直线。

当活塞开始离开小挡板（小挡板的重力不计），缸内气体的压强等于外界的大气压，气体发生等压膨胀，在中，图线是平行于T轴的直线；在图像中，图线是过原点的倾斜的直线，在图像中，图线是平行于V轴的直线。

故选BDE。

10．ACD

A．P 点振动周期为 2s，即波源振动周期为 2s，P 点在时位于平衡位置且向上运动，则时P 点位于平衡位置向下运动，结合时波形图，根据“同侧法”可以判断波沿 x 轴负方向传播，A正确；

B．波源振动周期为 2s，由波形图可知，波长为，则波速为

B错误；

C．简谐波在 t=3s 时的波形图为

x=0 处的质点在t=3s时的纵坐标为

C正确；

D．波在内向负方向传播的距离为

即x=0 处的质点在t=2.5s时的运动情况与处的质点在t=3s时的运动情况相同，结合时波形图，根据“同侧法”可以判处的质点在t=3s时运动方向沿y轴正方向，即x=0 处的质点在t=2.5s时的运动方向沿y轴正方向，D正确；

E．0到 3s 所用时间为，P 点从平衡位置开始运动的路程为

E错误。

故选ACD。

11．               受到空气阻力     磁铁对小球的引力使平抛的初速度比小球到挡板时的速度小     D

(1)[1]由平抛运动的知识可知，平抛运动的时间为

磁铁与挡板相碰的一瞬间的速度为

(2)[2]要验证机械能守恒，即验证

整理得

(3)[3] [4]若实验测得重力势能的减少量大于动能的增加量，导致误差的可能原因有：受到空气阻力；磁铁对小球的引力使平抛的初速度比小球到挡板时的速度小；小球在平抛过程中有一部机械能转化成小球转动的动能。

(4)[5]由要验证的关系式

可知，图像应是

的图像，故D正确。

12．     0.267     880    

(1) [1]直径d=0.01mm×26.7=0.267mm；

(2)[2]把电流表G与电阻箱串联改装成电压表使用，最大测量电压为3V，则电阻箱的阻值应调为

(3)[3]改装后的电压表的内阻是已知的，则要采用电流表外接电路，滑动变阻器要用分压电路，则电路如图

13．（1）；；（2）见解析

（1）分别以v1和v2表示小球A和B碰后的速度，v3表示小球A在半圆最高点的速度，则对A由平抛运动规律有

解得

对A运用机械能守恒定律得

以A和B为系统，碰撞前后动量守恒

联立解得

（2）小球B刚能沿着半圆轨道上升到最高点的条件是在最高点弹力为零、重力作为向心力，故有

由机械能守恒定律有

解得

大于，可知小球B不能达到半圆轨道的最高点。

14．（1）；（2）；（3） 或

（1）由题意可知正离子在M、N间受力平衡，即

解得

（2）作出正离子的运动轨迹如图所示。

正离子在第一象限中做类平抛运动，其加速度大小为

设正离子经过A点时的速度大小为v，根据速度的合成与分解有

解得

则正离子经过A点时的竖直分速度大小为

正离子从P点到A点的运动时间为

所以

设正离子在磁场中做匀速圆周运动的半径为R，根据牛顿第二定律有

解得

根据几何关系可得

所以

（3）假设当磁感应强度大小为B1时，正离子的运动轨迹恰好与y轴相切，如图所示，根据几何关系可知正离子再次进入第一象限时速度方向与x轴夹角为45°，且大小仍为v，此后正离子将做类斜抛运动，根据类斜抛运动的对称性可知其在第一象限中运动的水平位移大小为2OA，所以正离子将从A点右侧再次进入第四象限做匀速圆周运动，由此可推知正离子将在第一和第四象限内往复运动，一定不会运动至第二象限，设此时正离子做匀速圆周运动的半径为，根据几何关系可得

根据牛顿第二定律有

解得

当B＞B1时，正离子运动半径减小，结合上述分析可知仍将在第一和第四象限内做往复运动，无法运动至第二象限。所以正离子在没有进入第三象限的情况下无法运动至第二象限时磁感应强度大小应满足的条件是

假设当磁感应强度大小为B2时，正离子刚好垂直于y轴进入第三象限，如图所示。这种情况显然正离子也不会运动至第二象限。设此时正离子做匀速圆周运动的半径为，根据几何关系可得

根据牛顿第二定律有

解得

当B＜B2时，正离子运动半径增大，进入第三象限时速度方向与y轴负方向成锐角，不可能进入第二象限。所以正离子在进入第三象限的情况下无法运动至第二象限时磁感应强度大小应满足的条件是

15．① ②

【分析】根据平衡条件求出沙桶未装沙子时气缸内气体压强和当沙桶装满沙子时气缸内气体压强，由玻意耳定律列式装入沙桶沙子的质量；气体温度降低过程中，求出外界对气体做功，根据热力学第一定律求出此过程需要向外界放出热量；

解:①根据题意知，沙桶装满沙子的过程，缸内气体的温度保持不变，此过程为等温变化

沙桶未装沙子时，气缸内气体压强为，体积为

以活塞为研究对象得：

当沙桶装满沙子时，气缸内气体压强为，体积为

以活塞为研究对象得：

由玻意耳定律得：

联立以上各式解得

②气体温度降低过程中，外界对气体做功为：

根据热力学第一定律有：

则需要向外界放出的热量为：

16．（1）；（2）（3）

（1）由几何关系可知，射到B点的光线的入射角

θ1=30°

折射角为

θ2=45°

则折射率

（2）光线在玻璃中的传播速度

从A点入射的光线在玻璃砖内传播的时间

（3）宽度为x的光的上下边缘的光均恰能发生全反射，则

则