黑龙江省哈尔滨市东方红中学2022-2023高三上学期期中物理试题（含解析）

哈尔滨市东方红中学2022-2023高三上学期期中物理试题（含解析）
一、单选题
1．以下说法正确的是（ ）
A．黑体辐射的强度与频率的关系:随着温度的升高,各种频率的辐射强度都增加,辐射强度极大值向频率较低的方向移动
B．结合能越大,原子核结构一定越稳定
C．光子不仅具有能量,而且也具有动量
D．不同频率的光照射处于基态的氢原子时都可以被氢原子吸收
2．小球由静止开始运动，在第1s内通过的位移为1m，在第2s内通过的位移为2m，在第3s内通过的位移为3m，在第4s内通过的位移为4m，下列描述正确的是（　　）
A．小球在这4s内的平均速度是2.5m/s
B．小球在3s末的瞬时速度是3m/s
C．小球在前3s内的平均速度是3m/s
D．小球在做匀加速直线运动
3．如图所示，放在地面的大球不动，它的正上方有一个定滑轮，轻绳绕过定滑轮，与光滑小球相连，当用力F拉动轻绳，使小球沿大球表面，从图示位置缓慢上滑到大球最高点过程中，下列说法正确的是：
A．小球受到的合力变大．
B．地面对大球的摩擦力变大．
C．小球受到的支持力不变，拉力F变小
D．拉力F不变，小球受到的支持力变小．
4．2019年2月14日，中国科学技术大学潘建伟教授领衔的“墨子号”量子科学实验卫星科研团队被授予 “2018年度克利夫兰奖”，以表彰该团队实现千公里级的星地双向量子纠缠分发．已知“墨子号”卫星最后定轨在离地面500km的圆轨道上，地球的半径为6400km，同步卫星距离地面的高度约为36000km，G= 6. 67xlO-1lN．m2/kg2，地球表面的重力加速度g=9. 8m/s2，忽略地球自转．下列说法正确的是
A．“墨子号”卫星的线速度小于地球同步通信卫星的线速度
B．“墨子号”卫星的向心加速度与地面的重力加速度相同
C．由以上数据不能算出地球的质量
D．由以上数据可以算出“墨子号”环绕地球运行的线速度大小
5．封闭在汽缸内一定质量的理想气体由状态A经B，C，D，再回到状态A，其体积V与热力学温度T的关系如图所示，O，A，D三点在同一直线上，BC垂直于T轴。下列说法正确的是（　　）
A．由状态A变化到状态B过程中，气体放出热量
B．由状态B变化到状态C过程中，气体放出热量
C．由状态D变化到状态A过程中，气体放出热量
D．A状态时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比D状态时少
6．如图所示，将一个小球从A点以速度水平抛出，小球垂直落在倾角为的斜面上P点，若将小球抛出点移到图中的B点速度以水平抛出后小球垂直落在斜面上的Q点（图中未标出），下列说法正确的是（　　）
A．Q点在斜面上P点下方 B．Q点在斜面上可能与P点重合
C．水平初速度一定大于 D．两次小球落在斜面上动能可能相等
7．中国一些道路建设很有特色，某地段建成螺旋式立交桥，如图所示。现有某汽车沿某段标准螺旋道路保持速率不变上行，关于该车在这段道路运动的说法正确的是（ ）
A．汽车牵引力是恒力 B．汽车做匀变速运动
C．汽车做匀速圆周运动 D．汽车运行功率恒定
8．下表是一辆电动自行车的部分技术指标，其中额定车速是指电动车满载情况下在平直道路上以额定功率匀速行驶的速度。若该车满载时在平直道路上以额定功率行驶，且所受阻力大小恒定。（g取）根据表中数据，下列说法正确的是（　　）
额定车速 车质量 载重 电源 电源输出电压 充电时间 额定输出功率 电动机额定工作电压和电流
A．该过程中，自行车电动机的热功率是
B．该过程中，自行车所受阻力是车重（包括载重）的倍
C．该车所配电动机的内阻是
D．该过程中，当车速为时，加速度为
二、多选题
9．A、B在两个等量异种点电荷连线的中垂线上，且到连线上中点O的距离相等，如图所示，则（ ）
A．A、B连线上的任意两点的电势差为零
B．同一电荷在A的电势能比B点的电势能大
C．把正电荷从A点沿直线移动到B点，电场力先减小后增大
D．A、B两点的电场强度相同
10．如图为一列传播速率v=8m/s的简谐横波在t=0时刻的波形图，P是平衡位置为x1=3.5 m处的质点，Q是平衡位置为x2=26 m处的质点，此时质点P正做减速运动,则
A．该波沿x轴负方向传播
B．t=2.5s时，Q质点开始振动
C．Q质点的起振方向沿y轴正向
D．t=2.7s时质点Q向y轴正方向加速运动
E．1s内质点P通过的路程为40 cm
11．如图所示为某探究活动小组设计的节能运动系统。斜面轨道倾角为30°，质量为M的木箱与轨道的动摩擦因数为，木箱在轨道A端时，自动装货装置将质量为m的货物装入木箱，然后木箱载着货物沿轨道无初速度滑下，在轻弹簧被压缩至最短时，自动卸货装置立刻将货物卸下，然后木箱恰好被弹回到轨道A端，重复上述过程。下列选项正确的是（　　）
A．m=3M
B．m=2M
C．木箱不与弹簧接触时，上滑过程的运动时间大于下滑过程的运动时间
D．若货物的质量减少，则木箱一定不能回到A处
12．如图所示，质量为m的小球用一根细线和一根轻弹簧悬挂起来，小球静止时，细线水平，弹簧与竖直方向成角，重力加速度为g。现将细线剪断，则下列判断正确的是（　　）
A．剪断细线前，细线中张力大小为
B．剪断细线前，细线中张力大小为
C．剪断细线瞬间，小球的加速度大小为
D．剪断细线瞬间，小球的加速度大小为
13．如图所示，质量为m的小球甲固定在轻弹簧上，轻弹簧固定在水平面上，小球甲和轻弹簧套在一竖直固定的光滑杆上，小球甲和质量为4m的物体乙用跨过光滑定滑轮的不可伸长的轻绳连接。初始时，用手托住物体乙，使轻绳刚好伸直且绳上拉力为零，此时，连接小球甲和定滑轮之间的轻绳与水平方向的夹角为，且小球甲静止于M点，现将物体乙由静止释放，经过一段时间后小球甲运动到N点，ON水平，且小球在M、N两点时弹簧的弹力大小相等。已知重力加速度为g，，，弹簧始终处于弹性限度内。下列说法正确的是（　　）
A．弹簧的劲度系数
B．小球甲运动到N点时的速度大小为
C．小球甲由M点运动到N点的过程中，小球甲和物体乙的机械能之和先减小后增大
D．在小球甲由M点运动到N点的过程中，物体乙重力的瞬时功率先增大后减小
三、实验题
14．某同学在“测定匀变速直线运动的加速度”的试验中：
（l）电磁打点计时器使用工作电压为___________的交流电．
（2）操作时，安装好装置后，拉住纸带，将小车移动到靠近打点计时器处，应先___________________，再________________．
（3）选择一条比较理想的纸带，舍掉开头比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个开始点，并把每打五个点的时间作为时间单位．在选好的开始点下面记作，往后第六个点作为计数点，依次标出计数点、、、、，并测算出相邻两点间的距离、、、、、，利用公式__________ .
15．某同学用图甲所示装置通过M、N两弹性小球的碰撞来验证动量守恒定律，图甲中A是斜槽导轨，固定在水平桌面上，斜面BF顶端B点与斜槽导轨的水平末端相接。实验时先使M球从斜槽上某一固定位置静止释放，落到斜面上时记录纸上留下痕迹，重复上述操作10次，得到M球的10个落点痕迹，如图乙所示，刻度尺贴近斜面且零刻度线与B点对齐。再把N球放在斜槽导轨水平末端，让M球仍从原位置静止释放，和N球碰撞后两球分别在斜面记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次。（不考虑小球对斜面的二次碰撞）
（1）为了更精确地做好该实验，对两个碰撞小球的要求是M球的半径______N球的半径，M球的质量______N球的质量（填“小于”“等于”或“大于”）。
（2）由图乙可得M球不与N球碰撞时在斜面上的平均落点位置到B点的距离为______cm。
（3）若利用天平测出M球的质量，N球的质量，利用刻度尺测量平均落点位置C、D、E到B的距离分别为、、，由上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是______（用所给物理量的字母表示）。如果两球碰撞为弹性碰撞，还需要验证______（用所给物理量的字母表示）。
四、解答题
16．如图所示，质量为的物体A经一轻质弹簧与下方地面上的质量为的物体B相连，弹簧的劲度系数为k，A、B都处于静止状态．一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮，一端连物体A，另一端连一轻挂钩．开始时各段绳都处于伸直状态，A上方的一段绳沿竖直方向．现在挂钩上挂一质量为的物体C并从静止状态释放，已知它恰好能使B离开地面但不继续上升．已知重力加速度为．试求
（1）物体C下降的最大距离；
（2）物体C下降的速度最大时，地面对B的支持力多大？
17．半径为R的半球形介质截面如图所示，O为圆心，同一频率的单色光a、b相互平行，从不同位置进入介质，光线a在O点恰好产生全反射．光线b的入射角为45°，求：
（ⅰ）介质的折射率；
（ⅱ）光线a、b的射出点O与O′之间的距离．
18．有一项“快乐向前冲”的游戏可简化如下：如图所示，滑板长L=2m，起点A到终点线B的距离s=4m。开始滑板静止，右端与A平齐，滑板左端放一可视为质点的滑块，对滑块施加一水平向右的恒力F使滑板前进.滑板右端到达B处冲线，游戏结束.已知滑块与滑板间动摩擦因数=0.4，地面视为光滑，滑块质量m1=2kg，滑板质量m2=1kg，重力加速度g取10m/s2，求：
（1）滑板由A滑到B的最短时间；
（2）为使滑板能以最短时间到达B，水平恒力F的取值范围。
19．弹跳杆运动是一项广受青少年欢迎的运动。某种弹跳杆的结构如图甲所示，一根弹簧套在T型跳杆上，弹簧的下端固定在跳杆的底部，上端固定在一个套在跳杆上的脚踏板底部。一质量为5m的小孩站在该种弹跳杆的脚踏板上，当他和跳杆处于竖直静止状态时，弹簧的压缩量为x0。从此刻起小孩做了一系列预备动作，使弹簧达到最大压缩量5×0，如图乙（a）所示；此后他开始进入正式的运动阶段。在正式运动阶段，小孩先保持稳定姿态竖直上升，在弹簧恢复原长时，小孩抓住跳杆，使得他和弹跳杆瞬间达到共同速度，如图乙（b）所示；紧接着他保持稳定姿态竖直上升到最大高度，如图乙（c）所示；然后自由下落。跳杆下端触地（不反弹）的同时小孩采取动作，使弹簧最大压缩量再次达到5×0；此后又保持稳定姿态竖直上升，……，重复上述过程。小孩运动的全过程中弹簧始终处于弹性限度内（弹簧弹性势能满足），k为弹簧劲度系数，x为弹簧形变量）。已知跳杆的质量为m，重力加速度为g。空气阻力、弹簧和脚踏板的质量、以及弹簧和脚踏板与跳杆间的摩擦均可忽略不计。
(1)求弹跳杆中弹簧的劲度系数k和压缩量为5×0时小孩加速度大小？
(2)求在图乙所示的过程中，小孩在上升阶段的最大速率？
(3)求在图乙所示的过程中，弹跳杆下端离地的最大高度？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加，另一方面辐射强度的极大值向波长较短、频率较高的方向移动，故A错误；比结合能越大，原子核结构一定越稳定，故B错误；康普顿效应深入地揭示了光的粒子性，遵守能量守恒和动量守恒，它表明光子不仅具有能量而且具有动量，故C正确；当吸收的光子能量等于两能级间的能级差，才能被氢原子吸收，所以不同频率的光照射处于基态的氢原子时，只有某些频率的光可以被氢原子吸收，故D错误．所以C正确，ABD错误．
2．A
【详解】A、内的位移为，平均速度是，故A正确；
B、因只告诉了一段时间内的位移，故不能确定物体的瞬时速度，故B错误；
C、小球在前内的平均速率是，故C错误；
D、物体沿直线运动，位移随时间均匀变化，但无法确定速度是否均匀变化，所以该运动不一定是匀加速直线运动，故D错误．
点睛：平均速度等于位移与所用时间的比值，平均速率是路程与时间的比值．根据匀变速直线运动的特点分析物体运动速度．
3．C
【分析】将小球的重力mg按效果进行分解，根据三角形相似法分析N、F的变化．
【详解】A.使小球沿大球表面缓慢上滑到大球最高点时，小球受到的合力始终为零，选项A错误．
B.将小球的重力mg分解如图，
由三角形相似得：，地面对大球的摩擦力等于N的水平分量，由于小球向上运动时N不变，水平分量减小，则地面对大球的摩擦力减小，选项B错误．
CD.由可得：当从最低点缓缓拉上半球顶端的过程中，L减小，则F减小，R不变，故N不变，故选项C正确，D错误；
故选C．
【点睛】本题是平衡问题中动态变化分析问题，在小球移动过程N与F不垂直，运用三角形相似法分析，作为一种典型方法要学会应用．
4．D
【详解】根据可知，“墨子号”卫星的线速度大于地球同步通信卫星的线速度，选项A错误；根据可知“墨予号”卫星的向心加速度小于地面的重力加速度，选项B错误；根据知道同步卫星的周期T=24h，半径r=h+R可求解地球的质量，选项C错误；根据，由C可知可算得地球的质量M以及卫星的轨道半径r′=R+h′可求解“墨子号”环绕地球运行的线速度大小，选项D正确；故选D.
5．C
【详解】A．由状态A变化到状态B过程中，气体体积不变，气体不做功
气体温度升高，内能增加
根据热力学第一定律
可得
气体吸收热量，A错误；
B．由状态B变化到状态C过程中，温度不变，内能不变
气体体积增加，气体对外做正功
根据热力学第一定律
可得
气体吸收热量，B错误；
C．由状态D变化到状态A过程中，气体体积减小，气体对外做负功
气体温度降低，内能减少
根据热力学第一定律
可得
气体放出热量，C正确；
D．由状态D变化到状态A过程中，气体体积与温度的比值保持不变，根据理想气体状态方程
可得
可知由状态D变化到状态A过程中，气体属于等压变化，状态D与状态A的压强相等，而状态D下气体温度高，气体分子平均动能大，所以D状态时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比A状态时少，D错误。
故选C。
6．C
【详解】AB．小球两次都垂直打在斜面上，则小球末速度方向与初速度之间夹角不变，即平抛运动位移角不变，根据图示，第一次平抛运动位移，平行于第二次平抛运动位移，如图所示
Q点在斜面上P点上方，A、B错误；
C．小球两次都垂直打在斜面上，则小球末速度方向与竖直分速度之间有
带入可得
因，则
C正确；
D．小球从A到P重力做功，小球的动能增加，得
小球从B到Q，重力做功，小球的动能增加，得
因为，，则
所以
D错误；
故选C。
7．D
【详解】A．该车做曲线运动牵引力的方向变化，牵引力不是恒力，故A错误；
B．该车运动过程所受合力方向变化，合力不是恒力，汽车所做运动不是匀变速运动，故B错误；
C．汽车所做运动不是同一平面内的圆周运动，故C错误；
D．汽车运动过程中牵引力大小和速率保持不变，汽车运行功率恒定，故D正确。
故选D。
8．D
【详解】A．自行车的功率为
输出功率为180W，则热功率为
故A错误；
C．根据
解得电动机的内阻
故C错误；
B．自行车的最大速度即额定速度为
由公式
得
则有
即该过程中，自行车所受阻力是车重（包括载重）的倍，故B错误；
D．该过程中，当车速为时，牵引力为
根据牛顿第二定律
解得加速度
故D正确。
故选D。
9．AD
【详解】AB．在A、B连线上，电场方向水平向右， A、B连线为一条等势线，所以A、B连线上的任意两点的电势差为零，同一电荷在A点的电势能等于在B点的电势能，故A正确，B错误；
CD．A、B连线上电场强度从O点向两边递减，根据对称性可得A、B两点的电场强度相同，所以把正电荷从A点沿直线移动到B点，电场力先增大后减小，故C错误，D正确。
故选AD。
10．BCE
【详解】由质点P正做减速运动可知，t=0时刻P正向下运动，据质点振动方向和波的传播方向的关系可知该波沿x轴正方向传播，故A错误．波传到Q点所用的时间，则t=2.5s时，Q质点开始振动，选项B正确；因t=0时刻，x=6m处的质点向上振动，可知Q质点的起振方向沿y轴正向，选项C正确；由题图可读出波长 λ=4m，则该波的周期，经过2.5s时间，Q点开始向上振动，则t=2.7s时Q点已经振动了0.2s，此时Q点正在由最高点向下振动，选项D错误；1s=2T，即两个周期内，质点P通过的路程为振幅的8倍，即40cm，故E正确．故选BCE．
点睛：本题中根据质点的振动方向判断波的传播方向，可采用波形的平移法和质点的振动法等等方法，知道质点开始起振的方向都和振源起振的方向相同；质点在一个完整周期内通过的路程一定是4A．
11．AD
【详解】AB．设木箱与货物下滑的距离为l，根据能量守恒定律有
（M＋m）glsin 30°-μ（M＋m）glcos 30°=Mgl·sin 30°＋μMglcos 30°
得
m=3M
A正确，B错误；
C．受力分析可知，下滑时加速度大小为
a1=gsin 30°-μgcos 30°
上滑时加速度大小为
a2=gsin 30°＋μgcos 30°
可得
a2>a1
根据l=at2知，l大小相等，则上滑过程的运动时间小于下滑过程的运动时间，C错误；
D．根据
（M＋m）gl·sin 30°-μ（M＋m）glcos 30°=Mglsin 30°＋μMgl·cos 30°
木箱恰好被弹回轨道A端，如果货物的质量减少，等号前边一定小于后边，即轻弹簧被压缩至最短时的弹性势能小于木箱回到A处所需的能量，则木箱一定不能回到A处，D正确。
故选AD。
12．AD
【详解】AB．剪断细线前，小球静止时受到细线的拉力T、弹簧的弹力F和重力，竖直方向上有
水平方向上有
联立可得
剪断细线前，细线中张力大小为，故A正确；B错误；
CD．剪断细线瞬间，小球收到的弹簧的弹力和重力不变，细线上张力瞬间消失，由受力平衡推论可知此时的合力
根据牛顿第二定律有
则小球的加速度大小为
故C错误；D正确。
故选AD。
13．ABD
【详解】A．由题意可知，弹簧的原长位置在MN的中点，则在M点时
解得
选项A正确；
B．小球甲运动到N点时乙的速度为零，弹簧的弹性势能与在M点相等，则由能量关系
解得甲到N点速度
选项B正确；
C．小球甲由M点运动到N点的过程中，小球甲和物体乙以及弹簧系统机械能守恒，因弹性势能先减小后增加，可知甲乙的机械能之和先增大后减小，选项C错误；
D．在小球甲由M点运动到N点的过程中，物体乙的速度先增加后减小，根据
P=4mgv
可知物体乙重力的瞬时功率先增大后减小，选项D正确。
故选ABD。
14． ； 接通电源； 释放纸带；
【详解】(1) 电磁打点计时器使用的交流电源，电火花打点计时器使用的交流电源，故填；
(2) 在使用打点计时器时，要先接通电源，再释放纸带，故填“接通电源、释放纸带”；
(3) 利用逐差法可以得到计算的式子为
15． 等于 大于 54.2（53.5~54.5范围内均可）
【详解】（1）[1]为使两小球进行对心碰撞，对两个碰撞小球的要求是M球的半径等于N球的半径；
[2]为使碰撞后M球不被弹回，碰撞后两球都做平抛运动，M球的质量大于N球的质量。
（2）[3]画一个尽可能小的圆将所有落点圈住，圆心即为平均落点，由图乙平均落点位置到B点的距离为54.2cm。
（3）[4]设斜面倾角为θ，则平均落点位置C、D、E到B的水平距离分别为
，，
时间分别为
，，
则水平速度分别为
动量守恒，则有
则有
整理可得，验证动量守恒定律得表达式是
[5]如果两球碰撞为弹性碰撞，则机械能也守恒，还需验证
速度代入，整理得
16．（1）；（2）
【详解】（1）开始时，A、B静止，设弹簧压缩量为x1，由平衡条件得：
挂C并释放后，C向下运动，A向上运动，设B刚要离地时弹簧伸长量为x2，则有：
B不再上升表示此时A和C的速度为零，C已降到其最低点．C下降的最大距离为：
（2）物体C下降到速度最大时，C的加速度等于零，此时绳子的拉力等于C的重力，即：
此时，则弹力
对B受力分析得：
解得：
17．（1） （2）
【详解】（ⅰ）a光线刚好发生全反射，可知，全反射临界角为：C=45°
根据
代入数据得：
（ⅱ）由折射定律得
代入数据可得：
O与O′之间的距离：．
【点睛】本题是简单的几何光学问题，其基础是作出光路图，根据几何知识确定入射角与折射角，根据折射定律求解.
18．（1）1s；（2）24N≤F≤32N
【详解】（1）滑板由A滑到B过程中一直加速时，且加速度为a2最大时，所用时间最短，则有
解得
a2=8m/s2，t=1s
（2）滑板与滑块刚好要相对滑动时，水平恒力最小，设为F1，此时可认为二者加速度相等
解得
F1=24N
当滑板运动到B，滑块刚好脱离时，水平恒力最大，设为F2，设滑块加速度为a1
解得
F2=32N
则水平恒力大小范围是
24N≤F≤32N
19．(1)；4g；(2)；(3)
【详解】(1)竖直静止时，对小孩受力分析有
5mg=kx0
解得弹簧的劲度系数
压缩量为5×0时对小孩受力分析，根据牛顿第二定律，有
5kx0-5mg=5ma
解得压缩量为5×0时小孩加速度
a=4g
(2)当小孩的合力为零时，速度最大，即小孩上升高度为4×0时速度最大，对系统运用能量守恒定律，有
解得小孩在上升阶段的最大速率
(3)设弹簧恢复原长时小孩速度为v1，对系统运用能量守恒定律，有
小孩抓住跳杆瞬间，小孩和跳杆动量守恒，有
5mv1=(5m+m）v2
之后小孩和跳杆一起在竖直上抛至最高点，由机械能守恒定律，有
解得弹跳杆下端离地的最大高度
答：(1)弹跳杆中弹簧的劲度系数k为，压缩量为5×0时小孩加速度大小为4g；(2)在图乙所示的过程中，小孩在上升阶段的最大速率为；(3)在图乙所示的过程中，弹跳杆下端离地的最大高度为。
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