湖北省武汉市黄陂区第四中学2022-2023学年高三物理下学期期末试题含解析
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. 2011年11月1日发射“神州八号”飞船并与“天宫一号”实现对接,这在我国航天史上具有划时代意义.假设“神州八号”飞船从椭圆轨道近地点到达椭圆轨道的远地点进行变轨,此后它的运行轨道变成圆形轨道,如图所示.则“神州八号”飞船( )
A.在由椭圆轨道变成圆形轨道过程中机械能不变
B.在由椭圆轨道变成圆形轨道过程中动能减小
C.在点的机械能等于沿椭圆轨道运动时过点的机械能
D.在点的加速度比点的加速度大
参考答案:
2. (单选)水平面上A、 B、C三点固定着三个电荷量均为Q的正点电荷,将另一质量为m的带正电的小球(可视为点电荷)放置在O点,OABC恰构成一棱长为L的正四面体,如图所示。已知静电力常量为k,重力加速度为g,为使小球能静止在O点,小球所带的电荷量为( )
参考答案:
A
3. (多选)“嫦娥三号”探月工程在2013年下半年完成.假设月球半径为R,月球表面的重力加速度为g0.飞船沿距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ运动,到达轨道的A点,点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ,到达轨道Ⅱ的近月点B再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动.下列判断正确的是( )
A.
飞船在轨道Ⅲ上的运行速率v=
B.
飞船在轨道Ⅰ绕月球运动一周所需的时间为2π
C.
飞船在A点点火变轨后,动能增大
D.
飞船在Ⅱ轨道上由A点运动到B点的过程中,动能增大
参考答案:
考点:
人造卫星的加速度、周期和轨道的关系..
专题:
人造卫星问题.
分析:
飞船做圆周运动,根据万有引力等于向心力,列出等式表示出线速度和周期,再根据万有引力等于重力求解.
根据牛顿第二定律比较经过A点的加速度大小.从轨道Ⅱ上A点进入轨道Ⅰ需加速,使得万有引力等于向心力.
在轨道Ⅱ上运行时,根据万有引力做功情况判断A、B两点的速度大小.
解答:
解:A、设月球的质量为M,飞船的质量为m,飞船绕月运动速度为v,由万有引力提供向心力:,
r=4R,
又:GM=g0R2,
解得:v=,故A错误.
B、根据万有引力提供向心力,
得T=2π,
又根据月球表面物体万有引力等于重力得:GM=g0R2,
所以飞船在轨道Ⅰ绕月球运动一周所需的时间为T=2π,故B错误.
C、飞船在A点处点火时,是通过向行进方向喷火,做减速运动,向心进入椭圆轨道,所以点火瞬间是动能减小的,故C错误.
D、飞船在Ⅱ轨道上由A点运动到B点的过程中,万有引力做正功,动能增大,故D正确.
故选:D.
点评:
主要考查圆周运动中各种向心力公式的变换.要能根据万有引力提供向心力,选择恰当的向心力的表达式.
4. (多选题)在离地面h=15m高处,以v0=10m/s的速度同时竖直向上与向下抛出甲、乙两小球,不计空气阻力,小球落地后就不再弹起,重力加速度g=10m/s2,下列说法正确的是( )
A.两小球落地时的速度相等
B.两小球落地的时间差为3s
C.乙球落地时甲球恰好运动到最高位置
D.t=2s时,两小球相距15m
参考答案:
ACD
【考点】竖直上抛运动.
【分析】甲球做竖直上抛运动,乙球做竖直下抛运动,根据机械能守恒定律求落地时速率关系.由位移公式求落地时间.根据乙球的运动时间,分析甲球的位置.并由位移公式求出t=2s时两者间的距离.
【解答】解:A、甲、乙两小球抛出时速率相等,机械能相等.由于不计空气阻力,所以两球运动过程中机械能都守恒,则落地时机械能也相等,落地时的速度必定相等,故A正确.
B、落地时,对于甲球,取竖直向上为正方向,有:﹣h=v0t甲﹣
解得:t甲=3s
对于乙球,有:h=v0t乙+
解得:t乙=1s,所以两小球落地的时间差为2s,故B错误.
C、甲球上升的时间为:t===1s=t乙,所以乙球落地时甲球恰好运动到最高点,故C正确.
D、t=2s时,甲球的位移为:x甲=v0t﹣=10×2﹣5×22=0,乙球已落地并不再弹起,所以t=2s时,两小球相距15m,故D正确.
故选:ACD
5. (单选题)如图所示,在一个向右匀速行驶的车厢内有一高h的货架,货架边缘有一小球,当车突然加速行驶时,小球从货架边缘脱落,若小球下落过程中未与车厢的后壁相碰,则以地面为参考系,则小球将做( )
A.自由落体运动
B.水平向右的平抛运动
C.水平向左的平抛运动
D向左下方的直线运动
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. (单选)某同学做了一个小实验:先把空的烧瓶放到冰箱冷冻,一小时后取出烧瓶,并迅速把一个气球紧密地套在瓶颈上,然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里,气球逐渐膨胀起来,如图所示.这是因为烧瓶里的气体吸收了水的__________,温度__________,体积__________.
参考答案:
7. 某放射性元素原子核X有N个核子,发生一次α衰变和一次β衰变后,变成Y核,衰变后Y核的核子数为__________,若该放射性元素经过时间T,还剩下没有衰变,则它的半衰期为____________
参考答案:
N-4
8. (5分)如图所示,用水平力F拉静放在光滑水平地面A处的物体,到达B处时物体的速度大小为v,此时若改用方向相反,大小为8F的力作用在物体上,使物体能回到A处,则物体回到B处时的速度大小为 ,回到A处时的速度大小为 。
参考答案:
答案:v、3v
9. 铀核()衰变为铅核()的过程中,要经过 次α衰变和 次β衰变
参考答案:
8 6
10. (5分)一探照灯照射在云层底面上,这底面是与地面平行的平面,如图所示,云层底面高h,探照灯以角速度ω在竖直平面内匀速转动,当光束转过与竖直线夹角为θ时,此刻云层底面上光点的移动速度等于 。
参考答案:
答案:hω/cos2θ
11. 一定质量的理想气体,状态从A→B→C→D→A的变化过程可用如图所示的p-V的图描述,图中p1、p2、V1、V2和V3为已知量。
(1)气体状态从A到B是______过程(填“等容”、“等压”或“等温”);
(2)状态从B到C的变化过程中,气体的温度______(填“升高”、“不变”或“降低”);
(3)状态从C 到D的变化过程中,气体______(填“吸热”或“放热”);
(4)状态从A→B→C→D的变化过程中,气体对外界所做的总功为________。
参考答案:
(1)等压 (2)降低 (3)放热 (4)p1(V3-V1)-p2(V3-V2)
12. 水平放置相互靠近的带电平板上极板带正电,下极板带负电,两极板间电势差为U,一束射线沿两板中央轴线射入,结果发现荧光屏MN位于轴线上方的某处出现亮点,由此可判断组成该射线的粒子所带的电是______电(填“正”或“负”);若每个粒子所带电量的大小为q,则打到荧光屏上粒子的动能增量最大值为___________(粒子重力不计).
参考答案:
答案:负 uq/2
13.
(3分)如图所示,在光滑的水平支撑面上,有A、B两个小球。A球动量为10kg·m/s,B球动量为12kg·m/s。A球追上B球并相碰,碰撞后,A球动量变为8kg·m/s,方向没变,则A、B两球质量的比值为 。
参考答案:
答案:
三、 实验题:本题共2小题,每小题11分,共计22分
14. 某校两个课外活动小组分别用以下两种方法来验证机械能守恒定律。请阅读下列两段材料,完成后面问题。
第1小组:利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律。图所示所标数据为实际距离,t0时刻刚好对应抛出点,该小组同学通过计算得到不同时刻的速度和速度的平方值如下表,当他们要计算重力势能的改变量时,发现不知道当地重力加速度,请你根据实验数据,按照下列要求计算出重力加速度。
时刻
t1
t2
t3
t4
t5
速度v(m/s)
4.52
4.04
3.56
3.08
2.60
v2(m2/s2)
20.43
16.32
12.67
9.49
6.76
(1)在所给的坐标纸上作出v2—h图象;
(2)分析说明,图象斜率的绝对值表示的物理意义是:
_____________________________________________________________________;
(3)由图象求得的重力加速度g=______m/s2(结果保留三位有效数字)。
第2小组:DIS实验是利用现代信息技术进行的实验。“用DIS研究机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示,小组同学在实验中利用小铁球从很光洁的曲面上滚下,选择DIS以图象方式显示实验的结果,所显示的图象如图乙所示。图象的横轴表示小球距d点(最低点)的高度h,纵轴表示小铁球的重力势能EP、动能Ek或机械能E。试回答下列问题:
(1)图乙的图象中,表示小球的重力势能EP、动能Ek、机械能E随小球距d点的高度h变化关系的图线分别是___________(按顺序填写相应图线所对应的文字);
(2)根据图乙所示的实验图象,可以得出的结论是:_____________________________。
参考答案:
第1小组:(1)如图所示(2分);
(2)重力加速度的两倍(或2g) (2分);
(3)9.85 (2分)。
第2小组:(1)乙、丙、甲(2分);
(2)忽略阻力作用,小球下落过程机械能守恒(2分)。
15. 在“验证力的平行四边形定则”的实验中,PO为橡皮筋,OA、OB为带有绳套的两细绳。①对下列操作和实验现象的叙述正确的是________
A.两细绳的夹角要尽可能地大
B.必须测出两细绳的长度,以便画出力的图示
C.有可能两弹簧测力计的拉力都比橡皮筋的拉力大
D.换用一根弹簧测力计后只需把橡皮筋拉伸到相同长度即可
在某次实验中,用两弹簧秤拉绳使橡皮筋的一端拉伸到O点,在保持O点位置不变的情况下,下列操作可能实现的有_______
A.保持OA、OB两细线的方向不变,改变两弹簧秤拉力的大小
B.保持OA的方向及A弹簧秤的示数不变,改变B弹簧秤的拉力大小及方向
C.保持弹簧秤A的示数不变,使弹簧秤B的示数减小
D.保持OB细线的方向不变,使弹簧秤A的示数减小
参考答案:
①C ②CD
A项夹角太大误差较大;B项不必要,只需记录细绳的方向、O点位置和弹簧测力计的示数即可;两弹簧测力计的拉力的合力与橡皮筋的拉力大小相等,两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大.故C正确;两次拉橡皮筋时,为了使两次达到效果相同,橡皮筋结点必须拉到同一位置O,故D错误。
利用共点力动态平衡,控制两个力的合力不变,从而可得答案CD正确。
四、计算题:本题共3小题,共计47分
16. 如图所示,倾角为0二37°的足够长的固定斜面上,有一个n=5匝、质量M=1 kg、总电阻R=0.1Ω的矩形线框abcd,ab边长l1=1 m,bc边长l2=0.6 m。将线框置于斜面底端,使cd边恰好与斜面底端平齐,在斜面上的矩形区域cdef内有垂直于导轨平面向上的匀强磁场,磁感应强度B=O.1 T,ef//cd,cd与ef的距离l2 =0.6 m。
现通过位于斜