山东省青岛市胶州市2022-2023学年高三上学期物理期末学业水平检测试卷

试卷更新日期：2023-02-13 类型：期末考试

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一、单选题

1. 物理学科核心素养包括“物理观念、科学思维、科学探究和科学态度与责任”。下列关于物理观念和科学思维的认识，正确的是（　　）

A、歌词“…摩擦摩擦在这光滑的地上摩擦…”从物理学角度来看这句话不成立 B、电学中引入点电荷的概念，突出带电体的电荷量，采用了等效替代法 C、某同学求出位移 $x = \frac{F}{2 m} (t_{1} + t_{2})$ ，利用单位制的方法发现这个结果是正确的 D、像电阻 $R = \frac{U}{I}$ ，加速度 $a = \frac{F}{m}$ 一样，很多物理概念都是采用比值法定义的

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2. 2022年世界杯开幕式上采用了无人机表演，给观众带来了一场视觉盛宴。其中一架无人机在一段时间内沿竖直方向运动，通过传感器获得其速度与时间关系如图所示，图中速度以竖直向上为正方向。已知无人机的质量为2kg，重力加速度g＝10m/s²。下列说法正确的是（　　）

A、0~1s时间内无人机上升，1~2s悬停在空中做飞行表演 B、6s末无人机上升到最高点 C、0~6s时间内无人机所受合外力做功为-1J D、5s时无人机处于失重状态

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3. 钓鱼时所用的鱼漂由粗细均匀的塑料直管制成，如图所示，O为鱼漂的中点，A、B两点到O点的距离相等，鱼漂在水中平衡时，O点恰好与水面平齐。将鱼漂向下按至A点与水面平齐后由静止释放。若不计阻力，下列对于鱼漂释放后的运动过程说法正确的是（　　）

A、鱼漂上的O点每次经过水面时，具有相同的速度 B、在鱼漂上升的过程中其加速度一直减小 C、鱼漂上升到最高点时，B点恰好与水面平齐 D、鱼漂在上升的过程中其动能一直增大

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4. 如图，水平面内一绝缘细圆环的左、右半圆分别均匀分布着等量异种电荷。在过圆心与环面垂直的轴线上A点有一质量为m电量为+q小球在外力F的作用下恰能沿轴线运动，则（　　）

A、O点场强方向水平向左 B、由A至O点场强先变大后变小 C、小球运动过程电势能不变 D、若小球沿轴线做匀变速运动，则外力F方向不变

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5. 角速度测量广泛应用于航海、航天。如图为测量角速度的简化装置，OO′为固定转轴，质量为m的小球A与弹簧拴连并穿在光滑细杆上，小球下端与滑动变阻器的滑片相连。静止时，滑片位于滑动变阻器的中点，输出电压信号为U₀；当装置绕轴OO'转动时，电路会输出相应的电压信号，从而测量出角速度ω。已知弹簧原长为x₀、劲度系数为k，电源电动势为E，内阻不计，滑动变阻器全长为l，下列说法正确的是（　　）

A、加速转弯时，滑片P会向B端滑动 B、小球A的转动角速度ω增大时，电路中流过的电流减小 C、小球A的转动角速度为ω时，弹簧的形变量为 $x = \frac{m ω x_{0}}{k - m ω^{2}}$ D、小球A的转动角速度为ω时，输出的电压为 $U = U_{0} + \frac{E m ω^{2} x_{0}}{(k - m ω^{2}) l}$

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6. 跳台滑雪是一种勇敢者运动，运动员在滑雪道上获得一定速度后从跳台飞出，在空中飞行一段距离后着陆。如图，某运动员从跳台a处沿水平方向飞出，已知2s时运动员离斜坡面最远，a到b的水平距离为60m。不计空气阻力，重力加速度g＝10m/s² ，下列说法正确的是（　　）

A、运动员离坡面的最大距离为12m B、运动员离坡面的最大距离为20m C、运动员在a处的速度大小为10m/s D、斜坡的倾角为37°

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7. 如图，弹簧测力计下挂有一匝数为N的正方形导线框，导线框用横截面积为S的导线绕制而成，边长为L，质量为M。线框中通有顺时针方向电流I，它的上边水平且处于垂直纸面向内、磁感应强度为B的匀强磁场中，线框处于静止状态。已知弹簧测力计示数F、电子电荷量e、导线单位体积内自由电子个数n、重力加速度g，自由电子定向移动的速率为（　　）

A、 $v = \frac{I}{N S e}$ B、 $v = \frac{M g - F}{N n L S e B}$ C、 $v = \frac{M g - F}{n L S e B}$ D、 $v = \frac{M g - F}{N L S e B}$

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8. 将一小球以初速度 $v_{0}$ 竖直向上抛出，经时间 $t_{0}$ 后落回至抛出点，已知小球运动过程中受到的阻力大小与其速率成正比，则小球落回至抛出点时的速度大小为（　　）

A、 $v_{0}$ B、 $g t_{0} - v_{0}$ C、 $v_{0} - g t_{0}$ D、 $v_{0} - \frac{1}{4} g t_{0}$

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二、多选题

9. 无人机利用自身携带的小型电机升空，在航拍领域已被广泛应用。已知某品牌无人机，其电池容量为15000mA·h，电机额定工作电压为25V，无人机正常工作时电机总额定功率为300W，下列说法正确的是（　　）

A、无人机正常工作时的电流是12A B、无人机的电机总电阻是2.08Ω C、电池容量15000mA·h中“mA·h”是能量的单位 D、无人机充满电后连续正常工作的时间为1.25h

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10. 均匀介质中，波源位于O点的简谐横波在xOy水平面内传播，波面为圆。t=0时刻，波面分布如图甲所示，其中实线表示波峰，虚线表示相邻的波谷。A处质点的振动图像如图乙所示，z轴正方向竖直向上。下列说法正确的是（　　）

A、该波从A点传播到B点，所需时间为4s B、t=6s时，B处质点位于波峰 C、t=8s时，C处质点振动速度方向竖直向下 D、E处质点起振后，12s内经过的路程为12cm

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11. 2022年11月29日神舟十五号飞船在酒泉卫星发射中心成功发射升空，飞船入轨后按照预定程序，成功与我国空间站轨道核心舱进行自主快速交会对接。已知空间站绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，运行在离地高为 $\frac{1}{16} R$ 的圆轨道上，地球半径为R，下列说法正确的是（　　）

A、成功对接后，空间站由于质量增大，轨道半径将变小 B、空间站在轨道上飞行的速度大于7.9km/s C、空间站在轨道上飞行的周期小于24h D、入轨后飞船内的宇航员所受地球的万有引力大小约为他在地面时的 ${(\frac{16}{17})}^{2}$ 倍

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12. 如图所示，两条粗糙平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为 $θ$ ，导轨间的距离为l，导轨电阻忽略不计，磁感应强度为B的匀强磁场与导轨所在平面垂直，将两根相同的导体棒ab、cd置于导轨上不同位置，两者始终与导轨垂直且接触良好，两棒间的距离足够大，已经两棒的质量均为m、电阻为R，某时刻给ab棒沿导轨向下的瞬时冲量I₀ ，已知两导棒与导轨间的动摩擦因数 $μ = \tan θ$ ，在两棒达到稳定状态的过程中（　　）

A、两棒达到稳定状态后两棒间的距离均匀减小 B、回路中产生的热量 $\frac{I_{0}^{2}}{4 m}$ C、当导体棒cd的动量为 $\frac{1}{4} I_{0}$ 时，导体棒ab的加速度大小 $\frac{B^{2} l^{2} I_{0}}{4 m^{2} R}$ D、当导体棒cd的动量为 $\frac{1}{4} I_{0}$ 的过程中，通过两导体棒间的距离减少了 $Δ x = \frac{R I_{0}}{2 B^{2} l^{2}}$

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三、实验题

13. 某实验小组为了测量木块与木板间的动摩擦因数μ，使用位移传感器设计了如图甲所示的实验装置，整个装置位于水平桌面上，位移传感器连接计算机。将木块从倾斜木板上A点由静止释放，位移传感器可以测出木块到传感器的距离，木板与水平桌面间夹角θ＝37°，当地的重力加速度g＝9.8m/s²。如图乙所示，利用计算机描绘出滑块相对传感器的位移x随时间t变化的规律。

(1)、根据图线可知，木块的加速度a＝m/s²（计算结果保留两位小数）；

(2)、测定动摩擦因数μ＝（计算结果保留两位小数）；

(3)、为了提高木块与木板间动摩擦因数μ的测量精度，可以采取的措施是。

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14. 利用如图甲所示电路观察电容器的充、放电现象，电流传感器可以捕捉到瞬间的电流变化，已知直流电源电动势9V，内阻可忽略，实验过程中显示出电流随时间变化的 $I - t$ 图像如图乙所示。

(1)、关于电容器充电过程中两极板间电压U、所带电荷量Q随时间t变化的图像，下面正确的是______。

A、 B、 C、 D、

(2)、如果不改变电路其他参数，只增大电阻R，充电时I－t曲线与横轴所围成的面积将（填“增大”“不变”或“变小”）；充电时间将（填“变长”“不变”或“变短”）；

(3)、请定性说明如何根据图乙的 $I - t$ 图像估算电容器的电容；

(4)、某同学研究电容器充电后储存的能量E与电容C、电荷量Q及两极板间电压U之间的关系。他从等效的思想出发，认为电容器储存的能量等于把电荷从一个极板搬运到另一个极板过程中克服电场力所做的功。为此他做出电容器两极间的电压U随电荷量Q变化的图像如图所示。下列说法正确的是______。

A、对同一电容器，电容器储存的能量E与两极间电压U成正比 B、搬运Δq的电量，克服电场力所做的功近似等于Δq上方小矩形的面积 C、若电容器电荷量为Q时储存的能量为E，则电容器电荷量为 $\frac{Q}{2}$ 时储存的能量为 $\frac{E}{2}$

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四、解答题

15. 如图，半圆形玻璃砖可绕过圆心的轴转动，圆心O与足够大光屏的距离d＝10 $\sqrt{3}$ cm，初始玻璃砖的直径与光屏平行，一束光对准圆心沿垂直光屏方向射向玻璃砖，在光屏上O₁位置留下一光点，保持入射光方向不变，让玻璃砖绕O点顺时针方向转动时，光屏上光点也会移动，当玻璃砖转过30°角时，光屏上光点位置距离O₁点为10cm。求

(1)、玻璃砖的折射率n；

(2)、当光屏上光点消失时，玻璃砖绕O点相对初始位置转过的角度α的正弦值。

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16. 某水上滑梯的简化结构图如图所示。总质量为m的滑船（包括游客），从图甲所示倾角θ＝53°的光滑斜轨道上A点由静止开始下滑，到达离地高h＝2.5m的B点时，进入一段与斜轨道相切的半径R＝12.5m的光滑圆弧轨道BCD，C点为与地面相切的圆弧轨道最低点，在C点时对轨道的压力为1.8mg，之后从D点沿圆弧切线方向滑上如图乙所示的足够大光滑斜面abcd，速度方向与斜面水平底边ad成夹角θ＝53°。已知斜面abcd的底面离地高度为2.5m且与水平面成β＝37°角，滑船最后在斜面水平底边ad上某点进入水平接收平台。求：

(1)、A点距离地面高度；

(2)、滑船运动最高点到水平底边ad的距离；

(3)、滑船要进入接收平台时和D点的水平距离。

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17. 如图是科学工作者利用电磁场控制电荷运动路径构建的一个简化模型：在三维坐标系 $x y z$ 中， $x \geq 0$ ， $y \leq 0$ 的空间范围内，存在着沿 $x$ 轴负方向的匀强磁场 $B_{1}$ 。 $x \geq 0$ ， $y > 0$ 范围内，存在着竖直向下的匀强电场 $E$ 和竖直向上的匀强磁场（图中未画出）， $E$ 、 $B_{1}$ 均未知。在 $x < 0$ 空间存在着有理想边界的匀强磁场，磁场方向与 $y$ 轴平行，磁感应强度大小为 $B$ ，该磁场区域在垂直 $y$ 轴方向的截面为圆形（图中未画出）。在 $x O z$ 平面上存在 $O^{'}$ 点，过 $O^{'}$ 点安装一个平行于 $y$ 轴的线形粒子源长度为 $h$ ，关于 $x O z$ 平面上下对称垂直放置，可以沿 $x$ 轴正方向释放速度均为 $v_{0}$ 的带正电粒子，粒子的质量为 $m$ ，电荷量为 $q$ 。已知这些粒子通过 $x < 0$ 空间的磁场后均能以相同的速度偏转过 $y$ 轴，速度方向与 $z$ 轴负方向成 $30^{\circ}$ 角，已知从粒子源最高点和最低点发射的粒子第一次到达 $x$ 轴时恰好相遇，粒子重力不计。求：

(1)、粒子在 $x < 0$ 范围内磁场中的偏转半径；

(2)、粒子在 $x < 0$ 范围内的磁场空间体积的最小值；

(3)、 $B_{1}$ 的大小；

(4)、电场强度 $E$ 的大小。

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18. 如图，质量M＝2kg的木板A静止在光滑的水平面上，其右端与固定的弹性挡板P相距x，一根长L＝0.8m的轻质细线，一端与质量m_B＝0.9kg的滑块B（可视为质点）相连，细线一端固定在O点，水平拉直细线并由静止释放，当滑块B到达最低点时，被一颗水平飞来的小钢珠C以v₀＝44m/s的速度击中（留在了B内），被击中后的滑块B恰好将细线拉断，之后滑上木板A。已知小钢珠的质量m_C＝0.1kg，A、B之间动摩擦因数μ＝0.2，木板A足够长，滑块B不会滑离木板，木板与挡板P碰撞时无机械能损失，不计空气阻力，重力加速度为g＝10m/s²。求：

(1)、细线能承受的最大拉力；

(2)、若x＝2m，木板A与挡板P的碰撞次数；

(3)、若x＝2m，最终B与A左端之间距离；

(4)、若木板A与挡板发生了8次碰撞，x满足的条件。

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