上海市虹口区复兴高中2023年高三物理第一学期期末考试试题含解析

上海市虹口区复兴高中2023年高三物理第一学期期末考试试题注意事项：1．答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0．5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1、冬季奥运会中有自由式滑雪U型池比赛项目，其赛道横截面如图所示，为一半径为R、粗糙程度处处相同的半圆形赛道竖直固定放置，直径POQ水平。一质量为m的运动员（按质点处理）自P点上方高度R处由静止开始下落，恰好从P点进入赛道。运动员滑到赛道最低点N时，对赛道的压力为4mg，g为重力加速度的大小。用W表示运动员从P点运动到N点的过程中克服赛道摩擦力所做的功（不计空气阻力），则（　　）A．，运动员没能到达Q点B．，运动员能到达Q点并做斜抛运动C．，运动员恰好能到达Q点D．，运动员能到达Q点并继续竖直上升一段距离2、通过实验研究通电长直导线间的相互作用规律。如图所示，为两根平行的长直导线，通过外接直流电源分别给两导线通以相应的恒定电流。为导线所在平面内的两点。下列说法中正确的是（　　）A．两导线中的电流大小相等、方向相反时，点的磁感应强度为零B．导线电流向上、导线电流向下时，导线所受安培力向右C．点的磁感应强度一定不为零D．两导线所受安培力的大小一定相等3、2019年12月16日，第52、53颗北斗导航卫星成功发射，北斗导航卫星中包括地球同步卫星和中圆轨道卫星，它们都绕地球做圆周运动，同步卫星距地面的高度大于中圆轨道卫星距地面的高度．与同步卫星相比，下列物理量中中圆轨道卫星较小的是(　　)A．周期B．角速度C．线速度D．向心加速度4、如图所示，虚线是某静电场的一簇等势线。实线是一带电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，A、B、C为轨迹上的三点。下列判断正确的是（　　）A．轨迹在一条电场线上B．粒子带负电C．场强EAECD．粒子的电势能EPAEPC5、如图所示，内壁光滑的圆管形轨道竖直放置在光滑水平地面上，且恰好处在两固定光滑挡板M、N之间，圆轨道半径为1m，其质量为1kg，一质量也为1kg的小球（视为质点）能在管内运动，管的内径可不计。当小球运动到轨道最高点时，圆轨道对地面的压力刚好为零，取g＝10m/s2。则小球运动到最低点时对轨道的压力大小为A．70NB．50NC．30ND．10N6、为了做好疫情防控工作，小区物业利用红外测温仪对出入人员进行体温检测。红外测温仪的原理是：被测物体辐射的光线只有红外线可被捕捉，并转变成电信号。图为氢原子能级示意图，已知红外线单个光子能量的最大值为1.62eV，要使氢原子辐射出的光子可被红外测温仪捕捉，最少应给处于激发态的氢原子提供的能量为（　　）A．10.20eVB．2.89eVC．2.55eVD．1.89eV二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7、理论表明，围绕地球转动的卫星，其机械能只与卫星的质量和轨道的长轴大小有关。如图所示，A为地球，b、c为质量相同的两颗卫星围绕地球转动的轨道形状分别为圆和椭圆，两轨道共面，P为两个轨道的交点，b的半径为R，c的长轴为2R。关于这两颗卫星，下列说法正确的是（　　）A．它们的周期不同B．它们的机械能相等C．它们经过P点时的加速度不同D．它们经过P点时的速率相同8、平行金属板、与电源和滑线变阻器如图所示连接，电源的电动势为，内电阻为零；靠近金属板的处有一粒子源能够连续不断地产生质量为，电荷量，初速度为零的粒子，粒子在加速电场的作用下穿过板的小孔，紧贴板水平进入偏转电场；改变滑片的位置可改变加速电场的电压和偏转电场的电压，且所有粒子都能够从偏转电场飞出，下列说法正确的是（　　）A．粒子的竖直偏转距离与成正比B．滑片向右滑动的过程中从偏转电场飞出的粒子的偏转角逐渐减小C．飞出偏转电场的粒子的最大速率D．飞出偏转电场的粒子的最大速率9、如图所示，用橡胶锤敲击音叉，关于音叉的振动及其发出的声波，下列说法正确的有（）A．在空气中传播的声波是纵波B．声波在空气中传播的速度随波频率增大而增大C．音叉周围空间声音强弱的区域相互间隔D．换用木锤敲击，音叉发出声音的音调变高10、下列说法正确的是（　　）A．在完全失重的情况下，气体对器壁的压强为零B．某些小昆虫在水面上行走自如，是因为“液体的表面张力”，该力是分子力的宏观表现C．人对空气干爽与潮湿的感受主要取决于空气的相对湿度D．做加速运动的物体，由于速度越来越大，因此物体分子的平均动能也越来越大E.熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。11．（6分）图甲是某同学验证动能定理的实验装置。其步骤如下：A．易拉罐内盛上适量细沙，用轻绳通过滑轮连接在小车上，小车连接纸带。合理调整木板倾角，让小车沿木板匀速下滑。B．取下轻绳和易拉罐，测出易拉罐和细沙的质量m1以及小车质量m2。C．撤去细绳和易拉罐后，换一条纸带，让小车由静止释放，打出的纸带如图乙(中间部分未画出)，O为打下的第一点。己知打点计时器的打点时间间隔为T，重力加速度为g。(1)步骤C中小车所受的合外力大小为___(2)为验证从O—C过程中小车合外力做功与小车动能变化的关系，测出BD间的距离为，OC间距离为，则C点速度大小为___，需要验证的关系式为____(用所测物理量的符号表示)。12．（12分）在“研究一定质量理想气体在温度不变时，压强和体积的关系”实验中．某同学按如下步骤进行实验：①将注射器活塞移动到体积适中的V1位置，接上软管和压强传感器，通过DIS系统 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下此时的体积V1与压强p1．②用手握住注射器前端，开始缓慢推拉活塞改变气体体积．③读出注射器刻度表示的体积V，通过DIS系统记录下此时的V与压强p．④重复②③两步，记录5组数据．作p﹣图．(1)在上述步骤中，该同学对器材操作的错误是：__．因为该操作通常会影响气体的__（填写状态参量）．(2)若软管内容积不可忽略，按该同学的操作，最后拟合出的p﹣直线应是图a中的__．（填写编号）(3)由相关数学知识可知，在软管内气体体积△V不可忽略时，p﹣图象为双曲线，试用玻意耳定律分析，该双曲线的渐近线（图b中的虚线）方程是p=__．（用V1、p1、△V表示）四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。13．（10分）如图，一导热性能良好的容器由三根内径相同的竖直玻璃管构成，管内装有足够多的水银，左管上端封闭有一定质量的理想气体A，右管上端与大气相通，下管用活塞顶住。开始时左右两管的水银面恰好相平，气体A的长度为20cm，环境温度为304K。已知大气压强恒为76cmHg，现用外力缓慢向上推活塞，使气体A的长度变为19cm。（i）求此时左右两管水银面的高度差；（ii）再将活塞固定，对气体A缓慢加热，使其长度变回20cm。求此时气体A的温度。14．（16分）如图所示，一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形如图中的实线所示，此时这列波恰好传播到P点，再经过1.5s，坐标为x=8m的Q点开始起振，求：①该列波的周期T和振源O点的振动方程；②从t=0时刻到Q点第一次达到波峰时，振源O点相对平衡位置的位移y及其所经过的路程s。15．（12分）如图所示，半径为R的光滑轨道竖直放置，质量为m的球1在恒力F（力F未知，且未画出）的作用下静止在P点，OP连线与竖直方向夹角为，质量也为m的球2静止在Q点。若某时刻撤去恒力F，同时给小球1一个沿轨道切向方向的瞬时冲量I（未知），恰能使球1在轨道内侧沿逆时针方向做圆周运动且与球2发生弹性正碰。小球均可视为质点，重力加速度为g，不计空气阻力。求：(1)恒力F的最小值为多大？(2)瞬时冲量I大小为多大？(3)球2碰撞前后对轨道Q点的压力差为多大？参考答案一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1、D【解析】在点，根据牛顿第二定律有：解得：对质点从下落到点的过程运用动能定理得：解得：由于段速度大于段速度，所以段的支持力小于段的支持力，则在段克服摩擦力做功小于在段克服摩擦力做功，对段运用动能定理得：因为，可知，所以质点到达点后，继续上升一段距离，ABC错误，D正确。故选D。2、D【解析】A．两导线的电流方向相反，由安培定则知两电流在点产生的磁场方向相同，则合磁感应强度不为零，故A错误；B．N导线电流向下，由安培定则知该电流在M导线处产生垂直纸面向里的磁场。M导线电流向上，由左手定则知M导线所受安培力向左，故B错误；C．若两导线通以反向电流，由安培定则知在点产生相反方向的磁场。若M导线电流较强、N导线电流较弱，它们在点产生的磁感应强度的大小可能相等，则合磁感应强度可能为零，故C错误；D．不管两导线中电流的大小、方向如何，两导线间相互作用的安培力是一对作用力与反作用力，大小一定相等，故D正确。故选D。3、A【解析】根据卫星所受的万有引力提供向心力可知：可得同步卫星的轨道半径大于中圆轨道卫星，则中圆轨道卫星的周期小，角速度、线速度和向心加速度均大，故A正确，BCD错误。故选A。4、C【解析】A．因为电场线与等势线垂直，所以轨迹不可能在一条电场线上，故A错误；B．电场线的方向大体上由C到A，粒子受到的力的方向大概指向左上方，与电场线方向大体相同，所以粒子应该带正电，故B错误；C．AB之间的距离小于BC之间的距离，AB与BC之间的电势差相等，根据公式可知，场强EAEC，故C正确；D．因为粒子带正电，A处的电势要比C处的电势低，根据公式，所以粒子的电势能EPA＜EPC，故D错误。故选C。5、A【解析】抓住小球运动到最高点时，圆轨道对地面的压力为零，求出最高点的速度，根据动能定理求出小球在最低点的速度，从而结合牛顿第二定律求出轨道对小球的支持力，根据牛顿第三定律得出小球对圆轨道的最大压力．【详解】当小球运动到最高点时速度最小，此时圆轨道对地面的压力为零，可知小球对圆轨道的弹力等于圆轨道的重力，根据牛顿第二定律得，mg+N=m，N=mg，解得最高点的速度v1=；小球从最高点到最低点，根据动能定理得，mg⋅2R=，解得v2=；根据牛顿第二定律得，N′−mg=m，联立解得N′=7mg=70N，根据牛顿第三定律，小球对轨道的最大压力N′=7mg=70N，故A正确，BCD错误；故选：A.6、C【解析】AB．处于n=2能级的原子不能吸收10.20eV、2.89eV的能量，则选项AB错误；C．处于n=2能级的原子能吸收2.55eV的能量而跃迁到n=4的能级，然后向低能级跃迁时辐射光子，其中从n=4到n=3的跃迁辐射出的光子的能量小于1.62eV可被红外测温仪捕捉，选项C正确；D．处于n=2能级的原子能吸收1.89eV的能量而跃迁到n=3的能级，从n=3到低能级跃迁时辐射光子的能量均大于1.62eV，不能被红外测温仪捕捉，选项D错误。故选C。二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7、BD【解析】A．卫星b的轨道半径与卫星c运行轨道的半长轴大小相等，都是R，根据可知，两颗卫星运行周期相同，A错误；B．由题意可知，两颗卫星质量相同，卫星b的轨道半径与卫星c运行轨道的半长轴大小相等，故机械能相等，B正确；C．卫星经过P点时的加速度为所以加速度相同，C错误；D．因为卫星b的轨道半径与卫星c运行轨道的半长轴大小相等，且质量相等，所以两颗卫星经过P点时的势能相同，又因为B选项中两卫星的机械能相等，则动能相同，速率相同，D正确。故选BD。8、BC【解析】A．在加速电场中，由动能定理得在偏转电场中，加速度为则偏转距离为运动时间为联立上式得其中l是偏转极板的长度，d是板间距离。粒子的竖直偏转距离与成正比，故A错误；B．从偏转电场飞出的粒子的偏转角的正切值联立解得滑片向右滑动的过程中，U1增大，U2减小，可知偏转角逐渐减小，故B正确；CD．紧贴M板飞出时，电场做功最多，粒子具有最大速率。由动能定理解得故C正确，D错误。故选BC。9、AC【解析】A．根据音叉振动发出声波的原理可知，音叉振动方向与波的传播方向在同一直线上，故在空气中传播的声波是纵波，故A正确；B．声波在空气中的传播速度，与介质有关，不会随波的频率变化而变化，故B错误；C．音叉振动发音时两个叉股是两个频率相同的波源，它们产生的波发生干涉，所以音叉周围空间声音强弱的区域相互间隔，故C正确；D．音调与音叉的材料有很大关系，音叉材料没变，所以音叉发出的声音的音调没变，而换用木锤敲击时没有缓冲减震作用，音叉振幅较大，所以音叉的响度较大，故D错误。故选AC。10、BCE【解析】A．根据气体压强的微观意义，气体压强和分子数密度、分子平均动能有关，与重力无关，在完全失重的情况下，气体对器壁的压强不为零，故A错误。B．液体表面张力产生的原因是：液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层，表面层里的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大一些，分子间的相互作用表现为引力，某些小昆虫在水面上行走自如，是因为“液体的表面张力”，该力是分子力的宏观表现，故B正确。C．相对湿度：在某一温度下，水蒸汽的压强与同温度下饱和汽压的比，称为空气的相对湿度；影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素，不是空气中水蒸气的绝对数量，而是空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压的差距；水蒸气的压强离饱和汽压越远，越有利于水的蒸发，人们感觉干爽，故C正确。D．物体分子的平均动能大小仅与物体的温度有关，是一个微观的物理量，与宏观的物理量物体运动的速度无关，故D错误。E．自然界的宏观热过程都具有方向性，在任何一个自然过程中，一个孤立系统的总熵会不断增加，即一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行，故E正确。故选BCE。三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。11、（1）m1g；（2），【解析】（1）[1]小车匀速下滑时受到重力、支持力、摩擦力和轻绳的拉力，合力为零；撤去拉力后，其余力不变，故合力等于撤去轻绳的拉力，而轻绳的拉力等于易拉罐和细沙的重力，所以小车所受的合外力为m1g；（2）[2]匀变速直线运动的平均速度等于中间时刻瞬时速度，故；[3]动能增量为：，合力的功为：，需要验证的关系式为：12、用手握住注射器前端温度1P1（）【解析】(1)[1][2]在进行该实验时要保持被封闭气体的温度不变化，所以实验中，不能用手握住注射器前端，否则会使气体的温度发生变化．(2)[3]在p﹣图象中，实验中因软管的体积不可忽略，气体测出的体积要比实际体积要小，所以压强P会偏大，最后拟合出的p﹣直线应是图a中的1图线(3)[4]在软管内气体体积△V不可忽略时，被封闭气体的初状态的体积为V1+△V，压强为P1，末状态的体积为V+△V，压强为P，由等温变化有：P1（V1+△V）=P（V+△V）解得：P=P1（）当式中的V趋向于零时，有：P=P1（）即该双曲线的渐近线（图b中的虚线）方程是：P=P1（）四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。13、(i)4cm(ii)328K【解析】(i)由题意可知开始时气体A的压强等于大气压强p0，设玻璃管的横截面积为S，气体A长度为19cm时的压强为p1，根据玻意耳定律又可得(ii)设气体A长度变回20cm时的温度为T2，压强为p2，由题意可知此时左右两管液面的高度差为根据查理定律解得14、①0.5s，；②3cm，0.45m。【解析】①根据波形图可知，这列波从P点传播到Q点，传播距离，时间t=1.5s，所以波传播的速度因为波长λ=2m所以周期O点振动方程②根据波形图可知t=0时刻距离Q点最近的波峰在x=0.5m处，传播到Q点的距离需要的时间因为，即经过质点Q到达波峰，所以相对平衡位置的位移y=3cm经过的路程15、(1)；(2)；(3)5mg【解析】(1)恒力F垂直OP斜向上时，恒力F最小，此时恒力F与水平方向的夹角，则(2)球1恰运动到圆周的最高点，有球1由P点运动到最高点，根据动能定理有小球的瞬时冲量为联立解得(3)由于发生弹性碰撞，且质量相等，故二者速度交换，球2也能恰好通过最高点，对球2，碰后由最高点到Q点的过程中，据机械能守恒定律有且有联立解得碰前球2静止，故故支持力差为根据牛顿第三定律可知球2碰撞前后对轨道Q点的压力差为5mg.