广西壮族自治区2024届高三上学期期末物理试题

试卷更新日期：2024-03-18 类型：期末考试

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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. 电动平衡车因为其炫酷的操作，被年轻人所喜欢，变成了日常通勤的交通工具。平衡车依靠人体重心的改变，来实现车辆的启动、加速、减速、停止等动作。下表所示为某款电动平衡车的部分参数，若平衡车以最大速度行驶时，电机恰好达到额定功率，则下列说法中正确的是（）

电池输出电压	36 V	电池总容量	50000 mA·h
电机额定功率	900 W	最大速度	15 km/h
充电时间	2~3小时	百公里标准耗电量	6 kW·h

A、电池最多输出的电能约为1800 J B、充满电的平衡车以额定功率行驶的最长时间约为2 h C、该平衡车以最大速度行驶时牵引力约为60 N D、该平衡车在标准情况下能骑行的最大里程约为3 km

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2. 托卡马克（Tokamak）是一种复杂的环形装置，结构如图所示。环心处有一欧姆线圈，四周是一个环形真空室，真空室外部排列着环向场线圈和极向场线圈。当欧姆线圈中通以变化的电流时，在托卡马克的内部会产生巨大的涡旋电场，将真空室中的等离子体加速，从而达到较高的温度。再通过其他方式的进一步加热，就可以达到核聚变的临界温度。同时，环形真空室中的高温等离子体形成等离子体电流，与极向场线圈、环向场线圈共同产生磁场，在真空室区域形成闭合磁笼，将高温等离子体约束在真空室中，有利于核聚变的进行。已知真空室内等离子体中带电粒子的平均动能与等离子体的温度T成正比，下列说法正确的是（）

A、托卡马克装置中核聚变的原理和目前核电站中核反应的原理是相同的 B、极向场线圈和环向场线圈的主要作用是加热等离子体 C、欧姆线圈中通以恒定电流时，托卡马克装置中的等离子体将不能发生核聚变 D、为了约束温度为T的等离子体，所需要的磁感应强度B必须正比于温度T

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3. 一含有理想变压器的电路如图所示，交流电源输出电压的有效值不变，图中三个电阻R完全相同，电压表为理想交流电压表，当开关S断开时，电压表的示数为U₀；当开关S闭合时，电压表的示数为 $\frac{37}{38} U_{0}$ ．变压器原、副线圈的匝数比为（）

A、5 B、6 C、7 D、8

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4. 质点在Ox轴运动， $U_{0} = \frac{m U^{2}}{2 e d^{2} B^{2}}$ 时刻起，其位移随时间变化的图像如图所示，其中图线0~1s内为直线，1~5s内为正弦曲线，二者相切于P点，则（　　）

A、0~3s内，质点的路程为2m B、0~3s内，质点先做减速运动后做加速运动 C、1~5s内，质点的平均速度大小为1.27m/s D、3s末，质点的速度大小为2m/s

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5. AC、CD为两个倾斜角度不同的固定光滑斜面，其中 $∠ A C B < 45 °$ ，水平距离均为BC，两个完全相同且可视为质点的物块分别从A点和D点由静止开始下滑，不计一切阻力，则（　　）

A、沿AC下滑的物块到底端用时较少 B、沿AC下滑的物块重力的冲量较大 C、沿AC下滑的物块到底端时重力功率较小 D、沿AC下滑的物块到底端时动能较小

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6. 光滑水平面上放有一上表面光滑、倾角为α的斜面A，斜面质量为M，底边长为 L，如图所示。将一质量为m的可视为质点的滑块B从斜面的顶端由静止释放，滑块B经过时间t刚好滑到斜面底端。此过程中斜面对滑块的支持力大小为 $F_{N}$ ，则下列说法中正确的是（　　）

A、 $F_{N} = m g c o s α$ B、滑块下滑过程中支持力对B的冲量大小为 $F_{N} t c o s α$ C、滑块到达斜面底端时的动能为 $m g L t a n α$ D、此过程中斜面向左滑动的距离为 $\frac{m}{M + m} L$

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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. 如图甲所示，一交流发电机线圈的总电阻r=1Ω，用电器电阻R=9Ω，流过用电器的电流图象如图乙所示，sin37°=0.6，cos37°=0.8，则下列说法中正确的是（　　）

A、交流发电机电动势的峰值为50V B、交流发电机线圈从图示位置开始经过 $\frac{1}{300} s$ 时电动势的瞬时值为 $25 \sqrt{2} V$ C、交流发电机线圈从图示位置开始转过 $37 °$ 时电压表示数为 $36 \sqrt{2} V$ D、交流发电机线圈从图示位置开始转过 $90 °$ 的过程中的平均感应电动势为 $\frac{100 \sqrt{2}}{π} V$

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8. 如图所示，设水车的转轮以某一较大的角速度ω做匀速圆周运动，轮缘上有两个水滴A、B同时从同一高度被甩出，并且都落到转轮右侧的水平地面上，假设水滴被甩出的瞬时速度大小与其在轮上运动时相等，速度方向沿转轮的切线方向，不计空气阻力。下列判断中正确的有（）

A、两水滴落到水平地面上的速度相同 B、两水滴在空中飞行过程中重力做的功相等 C、高度一定，ω越大，两水滴在空中飞行的时间差△t越大 D、高度一定，ω越大，两水滴落地点的距离Δx越大

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9. 如图所示，一轻绳绕过无摩擦的两个轻质小定滑轮O₁ ， O₂和质量为m的小球连接，另一端与套在光滑直杆上质量也为m的小物块连接，已知直杆两端固定，与两定滑轮在同一竖直平面内，与水平面的夹角 $θ = 60 °$ ，直杆上C点与两定滑轮均在同一高度，C点到定滑轮O₁的距离为L，重力加速度为g，设直杆足够长，小球运动过程中不会与其他物体相碰．现将小物块从C点由静止释放，当小物块沿杆下滑距离也为L时（图中D处），下列说法正确的是

A、小物块刚释放时轻绳中的张力一定大于mg B、小球下降最大距离为 $L (1 - \frac{\sqrt{3}}{2})$ C、小物块在D处的速度与小球速度大小之比为 $2 ： \sqrt{3}$ D、小物块在D处的速度大小为 $v = \frac{\sqrt{20 \sqrt{3} g L}}{5}$

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10.
如图所示，倾角θ=30°的斜面固定在地面上，长为L、质量为m、粗细均匀、质量分布均匀的软绳AB置于斜面上，与斜面间动摩擦因数μ= $\frac{\sqrt{3}}{2}$ ，其A端与斜面顶端平齐．用细线将质量也为m的物块与软绳连接，给物块向下的初速度，使软绳B端到达斜面顶端（此时物块未到达地面），在此过程中（）

A、物块的速度始终减小 B、软绳上滑 $\frac{1}{9} L$ 时速度最小 C、软绳重力势能共减少了 $\frac{1}{4} m g L$ D、软绳减少的重力势能一定小于其增加的动能与克服摩擦力所做的功之和

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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. 某同学利用如图所示的装置来测量动摩擦因数，同时验证碰撞中的动量守恒。竖直平面内的一斜面下端与水平面之间由光滑小圆弧相连，斜面与水平面材料相同。第一次，将小滑块A从斜面顶端无初速度释放，测出斜面长度为l，斜面顶端与水平地面的距离为h，小滑块在水平桌面上滑行的距离为X₁（甲图）；第二次将左侧贴有双面胶的小滑块B放在圆弧轨道的最低点，再将小滑块A从斜面顶端无初速度释放，A与B碰撞后结合为一个整体，测出整体沿桌面滑动的距离X₂（图乙）。已知滑块A和B的材料相同，测出滑块A、B的质量分别为m₁、m₂ ，重力加速度为g。

(1)、通过第一次试验，可得动摩擦因数为μ=；（用字母l、h、x₁表示）

(2)、通过这两次试验，只要验证，则验证了A和B碰撞过程中动量守恒。（用字母m₁、m₂、x₁、x₂表示）

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12. 为了测量一精密金属丝的电阻率：

(1)、先用多用电表 $\times 1 Ω$ 挡粗测其电阻为Ω，然后用螺旋测微器测其直径为mm，游标卡尺测其长度是mm.

(2)、为了减小实验误差，需进一步测其电阻，除待测金属丝外，实验室还备有的实验器材如下：
A电压表 (量程3V，内阻约为 $15 k Ω$ )
B电压表(量程15V，内阻约为 $75 k Ω$ )
C电流表 (量程3A，内阻约为 $0.2 Ω$ )
D电流表 (量程600mA，内阻约为 $1 Ω$ )
E滑动变阻器 ( $0 ～ 5 Ω$ ， 0.6A)
F滑动变阻器 ( $0 ～ 2000 Ω$ ， 0.1A)
G输出电压为3V的直流稳压电源E
H电阻箱
I开关S，导线若干
为了尽量多测几组实验数据，则上述器材中应选用的实验器材除G、I外，还需的是(填代号) ．请在虚线框内设计最合理的电路图并将图的实物连线．如果金属丝直径为D，长度为L，所测电压为U，电流为I，写出计算电阻率公式．

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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. 如图，在xOy平面的第一、四象限内存在着方向垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，第四象限内存在方向沿-y方向、电场强度为E的匀强电场．从y轴上坐标为a的一点向磁场区发射速度大小不等的带正电同种粒子，速度方向范围是与+y方向成30°～150°，且在xOy平面内．结果所有粒子经过磁场偏转后都垂直打到x轴上，然后进入第四象限的匀强电场区．已知带电粒子电量为q，质量为m，重力不计．求：

(1)、垂直y轴方向射入磁场粒子运动的速度大小v₁；

(2)、粒子在第Ⅰ象限的磁场中运动的最长时间以及对应的射入方向；

(3)、从x轴上 $α$ 点射人第四象限的粒子穿过电磁场后经过y轴上 $y = - b$ 的点，求该粒子经过 $θ$ 点的速度大小．

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14. 某种弹射装置的示意图如图所示，光滑的水平导轨MN右端N处于倾斜传送带理想连接，传送带长度L=15.0m，皮带以恒定速率v=5m/s顺时针转动，三个质量均为m=1.0kg的滑块A、B、C置于水平导轨上，B、C之间有一段轻弹簧刚好处于原长，滑块B与轻弹簧连接，C未连接弹簧，B、C处于静止状态且离N点足够远，现让滑块A以初速度v₀=6m/s沿B、C连线方向向B运动，A与B碰撞后粘合在一起．碰撞时间极短，滑块C脱离弹簧后滑上倾角θ=37°的传送带，并从顶端沿传送带方向滑出斜抛落至地面上，已知滑块C与传送带之间的动摩擦因数μ=0.1，重力加速度g=10m/s² ， sin37°=0.6，cos37°=0.1．

(1)、滑块A、B碰撞时损失的机械能；

(2)、滑块C在传送带上因摩擦产生的热量Q；

(3)、若每次实验开始时滑块A的初速度v₀大小不相同，要使滑块C滑离传送带后总能落至地面上的同一位置，则v₀的取值范围是什么？（结果可用根号表示）

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15. 汤姆孙利用磁偏转法测定电子比荷的装置如图所示，真空管内的阴极K发出的电子（不计初速度、重力和电子间的相互作用）经加速电压加速后，穿过B中心的小孔沿中心轴的方向进入到两块水平正对放置的平行极板D₁和D₂间的区域。当D₁、D₂两极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心P₁点处，形成了一个亮点；加上图示的电压为U的偏转电压后，亮点移到P₂点，再加上一个方向垂直于纸面的匀强磁场，调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为B时，亮点重新回到P₁点，去掉偏转电压后，亮点移到P₃点。假设电子的电量为e，质量为m，D₁、D₂两极板的长度为L，极板间距为d，极板右端到荧光屏中心的距离为s，R与P竖直间距为y，水平间距可忽略不计。（只存在磁场时电子穿过场区后的偏角 $θ$ 很小，tan $θ$ ≈sin $θ$ ；电子做圆周运动的半径r很大，计算时略去 $(\frac{L}{r})^{n} (n \geq 4)$ 项的贡献）。

(1)、判定磁场的方向，求加速电压的大小；

(2)、若测得电子束不偏转时形成的电流为I，且假设电子打在荧光屏。上后不反弹，求电子对荧光屏的撞击力大小；

(3)、推导出电子比荷的表达式。

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