2023年山西省太原市第十二中学物理高三第一学期期末调研模拟试题含解析

2023年山西省太原市第十二中学物理高三第一学期期末调研模
拟试题
注意事项
1．考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回．
2．答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用0．5毫米黑色墨水的签字笔填写在试卷及答题卡的规定位置．
3．请认真核对监考员在答题卡上所粘贴的条形码上的姓名、准考证号与本人是否相符．4．作答选择题，必须用2B铅笔将答题卡上对应选项的方框涂满、涂黑；如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其他答案．作答非选择题，必须用05毫米黑色墨水的签字笔在答题卡上的指定位置作答，在其他位置作答一律无效．
5．如需作图，须用2B铅笔绘、写清楚，线条、符号等须加黑、加粗．
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、如图所示，弹簧振子在a、b两点间做简谐振动当振子从平衡位置O向a运动过程中
A．加速度和速度均不断减小
B．加速度和速度均不断增大
C．加速度不断增大，速度不断减小
D．加速度不断减小，速度不断增大
2、高速公路的ETC电子收费系统如图所示，ETC通道的长度是识别区起点到自动栏杆的水平距离．某汽车以21.6km/h的速度匀速进入识别区，ETC天线用了0.3s的时间识别车载电子标签，识别完成后发出“滴”的一声，司机发现自动栏杆没有抬起，于是采取制动刹车，汽车刚好没有撞杆．已知司机的反应时间为0.7s，刹车的加速度大小为
5m/s2，则该ETC通道的长度约为（）
A．4.2m B．6.0m C．7.8m D．9.6m
3、对光电效应现象的理解，下列说法正确的是（）
A．当某种单色光照射金属表面时，能产生光电效应，如果入射光的强度减弱，从光照
至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加
B ．光电效应现象证明光具有波动性
C ．若发生了光电效应且入射光的频率一定时，光强越强，单位时间内逸出的光电子数就越多
D ．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就能产生光电效应
4、如图所示为一种质谱仪的示意图，该质谱仪由速度选择器、静电分析器和磁分析器组成。

若速度选择器中电场强度大小为1E ，磁感应强度大小为1B 、方向垂直纸面向里，静电分析器通道中心线为14
圆弧，圆弧的半径()OP 为R ，通道内有均匀辐射的电场，在中心线处的电场强度大小为E ，磁分析器中有范围足够大的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B 、方向垂直于纸面向外。

一带电粒子以速度v 沿直线经过速度选择器后沿中心线通过静电分析器，由P 点垂直边界进入磁分析器，最终打到胶片上的Q 点，不计粒子重力。

下列说法正确的是（ ）
A ．速度选择器的极板1P 的电势比极板2P 的低
B ．粒子的速度11
B v E
C ．粒子的比荷为212
1E ERB D ．P 、Q 两点间的距离为2
211
2ERB E B 5、如图所示，在某一水平地面上的同一直线上，固定一个半径为R 的四分之一圆形轨道AB ，轨道右侧固定一个倾角为30°的斜面，斜面顶端固定一大小可忽略的轻滑轮，轻滑轮与OB 在同一水平高度。

一轻绳跨过定滑轮，左端与圆形轨道上质量为m 的小圆环相连，右端与斜面上质量为M 的物块相连。

在圆形轨道底端A 点静止释放小圆环，小圆环运动到图中P 点时，轻绳与轨道相切，OP 与OB 夹角为60°；小圆环运动到B 点时速度恰好为零。

忽略一切摩擦力阻力，小圆环和物块均可视为质点，物块离斜面底
端足够远，重力加速度为g，则下列说法正确的是（）
A．小圆环到达B点时的加速度为g 2
B．小圆环到达B点后还能再次回到A点
C．小圆环到达P点时，小圆环和物块的速度之比为2：3
D．小圆环和物块的质量之比满足
2 51 -
6、如图所示，传送带以恒定速度v0向右运动，A、B间距为L，质量为m的物块无初速度放于左端A处，同时用水平恒力F向右拉物块，物块与传送带间的动摩擦因数为μ，物块从A运动到B的过程中，动能E k随位移x变化的关系图像不可能的是（）
A．B．C．D．
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、如图所示，一根上端固定的轻绳，其下端拴一个质量为2kg的小球。

开始时轻绳处于竖直位置。

用一个方向与水平面成37︒的外力F拉动小球，使之缓慢升起至水平位置。

g取2
10m/s，关于这一过程中轻绳的拉力，下列说法中正确的是（）
A．最小值为16N B．最小值为20N C．最大值为26.7N D．最大值为20N 8、如图所示，将甲分子固定于坐标原点O处，乙分子放置于r轴上距离O点很远的r4处，r1、r2、r3为r轴上的三个特殊的位置，甲、乙两分子间的分子力F和分子势能E p
随两分子间距离r的变化关系分别如图中两条曲线所示，设两分子间距离很远时，E p=0。

现把乙分子从r4处由静止释放，下列说法中正确的是______。

A．虚线1为E p-r图线、实线2为F-r图线
B．当分子间距离r<r2时，甲乙两分子间只有分子斥力，且分子斥力随r减小而增大C．乙分子从r4到r2做加速度先增大后减小的加速运动，从r2到r1做加速度增大的减速运动
D．乙分子从r4到r1的过程中，分子势能先增大后减小，在r1位置时分子势能最小
E.乙分子的运动范围为r4≥r≥r1
9、纸面内有一矩形边界磁场ABCD，磁场方向垂直于纸面（方向未画出），其中
AD=BC=L，AB=CD=2L，一束β粒子以相同的速度v0从B点沿BA方向射入磁场，当磁场为B1时，β粒子从C射出磁场；当磁场为B2时，β粒子从D射出磁场，则（）
A．磁场方向垂直于纸面向外
B．磁感应强度之比B1：B2=5：1
C．速度偏转角之比θ1：θ2=180：37
D．运动时间之比t1：t2=36：53
10、质量为m的小球由轻绳a和b分别系于一轻质细杆的A点和B点，如右图所示，绳a与水平方向成θ角，绳b在水平方向且长为l，当轻杆绕轴AB以角速度ω匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是()
A．a绳的张力不可能为零
B．a绳的张力随角速度的增大而增大
C．当角速度
cot
g
l
θ
ω>，b绳将出现弹力
D．若b绳突然被剪断，则a绳的弹力一定发生变化
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）（1）用游标卡尺测量小球的直径如图甲、乙所示．测量方法正确的是_____（选填“甲”或“乙”）．
（2）用螺旋测微器测量金属丝的直径，此示数为_______mm．
（3）在“用打点计时器测速度”的实验中，交流电源频率为50Hz，打出一段纸带如图所示．纸带经过2号计数点时，测得的瞬时速度v=____m/s．
12．（12分）某同学用图（a）所示装置“探究弹力和弹簧伸长的关系”。

弹簧的上端固定在铁架台支架上，弹簧的下端固定一水平纸片（弹簧和纸片重力均忽略不计），激光测距仪可测量地面至水平纸片的竖直距离h。

(1)该同学在弹簧下端逐一增挂钩码，每增挂一个钩码，待弹簧__________时，记录所挂钩码的重力和对应的h；
(2)根据实验记录数据作出h随弹簧弹力F变化的图线如图（b）所示，可得未挂钩码时水平纸片到地面的竖直距离h0=______cm，弹簧的劲度系数k=_______ N/m。

（结果都保留到小数点后一位）
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）如图所示，闭合矩形线框abcd可绕其水平边ad转动，ab边长为x，bc
边长为L、质量为m，其他各边的质量不计，线框的电阻为R。

整个线框处在竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场中。

现给bc边施加一个方向与bc边、磁场的方向均垂直的初速度v，经时间t，bc边上升到最高处，ab边与竖直线的最大偏角为θ，重力加速度取g。

求t时间内：
（1）线框中感应电动势的最大值；
（2）流过线框导体截面的电量；
（3）线框中感应电流的有效值。

14．（16分）如图所示虚线矩形区域NPP' N’、MNN’M’内分别充满竖直向下的匀强电场和大小为B垂直纸面向里的匀强磁场，两场宽度均为d、长度均为4d，NN’为磁场与电场之间的分界线。

点C’、C将MN三等分，在C’、C间安装一接收装置。

一电量为-e。

质量为m、初速度为零的电子，从P'点开始由静止经电场加速后垂直进入磁场，
最后从MN之间离开磁场。

不计电子所受重力。

求∶
(1)若电场强度大小为E，则电子进入磁场时速度为多大。

(2)改变场强大小，让电子能垂直进入接收装置，则该装置能够接收到几种垂直于MN 方向的电子。

(3)在(2)问中接收到的电子在两场中运动的最长时间为多大。

15．（12分）一扇形玻璃砖的横截面如图所示，圆心角∠AOC=120︒，图中的虚线OB 为扇形的对称轴，D为OC的中点，一细束平行于玻璃砖截面的单色光沿与OC面成30︒角的方向从D点射入玻璃砖，折射光线与竖直方向平行。

（i）求该玻璃砖对该单色光的折射率；
（ii）请计算判断此单色光能否从玻璃砖圆弧面射出，若能射出，求射出时折射角的正弦值。

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、C
【解析】
弹簧振子的振动规律.
【详解】
当振子从平衡位置O向a运动过程中，位移逐渐增大，恢复力逐渐增大，加速度逐渐
增大，因为速度和加速度方向相反，故速度逐渐减小，选项C 正确.
2、D
【解析】
汽车的速度21.6km/h ＝6m/s ，汽车在前0.3s+0.7s 内做匀速直线运动，位移为：x 1＝v 0
（t 1+t 2）＝6×（0.3+0.7）＝6m ，随后汽车做减速运动，位移为：22
026225v x a ===⨯ 3.6m ，所以该ETC 通道的长度为：L ＝x 1+x 2＝6+3.6＝9.6m ，故ABC 错误，D 正确
【点睛】
本题的关键是明确汽车的两段运动的特点，然后合理选择公式．
3、C
【解析】
A ．光电效应具有瞬时性，从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔与光的照射强度无关，故A 错误；
B ．光电效应现象证明光具有粒子性，故B 错误；
C ．在发生光电效应的情况下，频率一定的入射光的强度越强，单位时间内发出光电子的数目越多，故C 正确；
D ．每种金属都有它的极限频率v 0，只有入射光子的频率大于极限频率v 0时，才会发生光电效应，故D 错误。

故选C 。

4、C
【解析】
A ．由图可知，粒子在磁分析器内向左偏转，受到的洛伦兹力的方向向左，由左手定则可知，该粒子带正电；粒子在速度选择器内向右运动，根据左手定则可知，粒子受到的洛伦兹力的方向向上；由于粒子匀速穿过速度选择器，所以粒子受到的电场力得方向向下，则电场的方向向下，P 1的电势板比极板P 2的高，故A 错误；
B ．粒子在速度选择器内受力平衡，则
qE 1=qvB 1
可得
11
E v B = 故B 错误；
C ．粒子在静电分析器内受到的电场力提供向心力，则
联立可得粒子的比荷
22
12
1 E q v m ER ERB =＝ 故C 正确；
D ．粒子在磁分析器内做匀速圆周运动，受到的洛伦兹力提供向心力，则
2
mv qvB r
= 联立可得
11ERB r E B
= P 、Q 之间的距离为1122ERB r E B =
故D 错误。

故选C 。

5、B
【解析】
A ．小圆环到达
B 点时受到细线水平向右的拉力和圆弧轨道对圆环的水平向左的支持
力，竖直方向受到向下的重力，可知此时小圆环的加速度为g 竖直向下，选项A 错误；
B ．小圆环从A 点由静止开始运动，运动到B 点时速度恰好为零，且一切摩擦不计，可知小圆环到达B 点后还能再次回到A 点，选项B 正确；
C ．小圆环到达P 点时，因为轻绳与轨道相切，则此时小圆环和物块的速度相等，选项C 错误；
D ．当小圆环运动到B 点速度恰好为0时，物块M 的速度也为0，设圆弧半径为R ，从A 到B 的过程中小圆环上升的高度h =R ；物块M 沿斜面下滑距离为
()(3sin 30tan 30
R R L R R =--= 由机械能守恒定律可得
sin30mgh MgL =︒
解得
选项D 错误。

故选B 。

6、A
【解析】
开始时滑块受向右的拉力F 和向右的摩擦力f 而做加速运动，则动能E K =(F +f )x ；若物块在到达最右端之前还未达到与传送带共速，此时图像为C ；若F >f ，则当物块与传送带共速后还会加速，此时动能增加为∆E K =(F -f )x ，此时图像为D ；若F ≤f ，则当物块与传送带共速后会随传送带一起匀速运动，动能不变，此时图像为B ；物块与传送带共速后只能匀速或者加速，不可能做减速，则图像A 不可能。

故选A 。

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、AC
【解析】
应用极限法。

静止小球受重力mg 、外力F 、绳拉力F 绳，如图。

AB ．当力三角形为直角OAB ∆时
cos3716N F AB mg ︒===绳最小
故A 正确，B 错误；
CD ．当力三角形为直角OCB ∆时
26.7N tan 37
mg F CB ︒==≈绳最大 故C 正确，D 错误。

故选AC 。

8、ACE
【解析】
A ．因两分子间距在平衡距离r 0时，分子力表现为零，此时分子势能最小，可知虚线1为E p -r 图线、实线2为F-r 图线，选项A 正确；
B ．当分子间距离r <r 2时，甲乙两分子间斥力和引力都存在，只是斥力大于引力，分子力表现为斥力，且分子斥力随r 减小而增大，选项B 错误；
C ．乙分子从r 4到r 2所受的甲分子的引力先增加后减小，则做加速度先增大后减小的加速运动，从r 2到r 1因分子力表现为斥力且逐渐变大，可知做加速度增大的减速运动，选项C 正确；
D ．乙分子从r 4到r 1的过程中，分子力先做正功，后做负功，则分子势能先减小后增大，在r 2位置时分子势能最小，选项D 错误；
E ．因乙分子在r 4处分子势能和动能均为零，到达r 1处时的分子势能又为零，由能量守恒定律可知，在r 1处的动能也为零，可知乙分子的运动范围为r 4≥r ≥r 1，选项E 正确； 故选ACE.
9、BD
【解析】
A ．由带负电的β粒子(电子)偏转方向可知，粒子在
B 点所受的洛伦兹力方向水平向右，根据左手定则可知，磁场垂直于纸面向里，A 错误；
B ．粒子运行轨迹：
由几何关系可知：
12
L R =
又： 22222(2)()R L R L =+-
解得：
2 2.5R L =
洛伦兹力提供向心力：
2
v qvB m R
= 解得：
mv B qR
= 故1221::5:1B B R R ==，B 正确；
C ．偏转角度分别为：
θ1=180°
224tan 1.53
L L θ== θ2=53°
故速度偏转角之比12:180:53θθ=，C 错误；
D ．运动时间：
2360360m t T qB
θ
θπ︒︒=⋅=⋅ 因此时间之比：
12122136:53
B t t B θθ== D 正确。

故选BD 。

10、AC
【解析】
小球做匀速圆周运动，在竖直方向上的合力为零，水平方向上的合力提供向心力，所以a 绳在竖直方向上的分力与重力相等，可知a 绳的张力不可能为零，故A 正确；根据竖直方向上平衡得，F a sin θ=mg ，解得a mg F sin θ＝
，可知a 绳的拉力不变，故B 错误；当b 绳拉力为零时，有：2 mg m l tan ωθ＝，
解得ω，
可知当角速度ω>时，b 绳出现弹力，故C 正确；由于b 绳可能没有弹力，故b 绳突然被剪断，a 绳的弹力可能不变，故D 错误。

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、甲 6.700 0.36
【解析】
(1)让球直径卡在两外测量爪之间，测量方法正确的是甲．
(2) 螺旋测微器示数6.520.00.01 6.700mm mm mm +⨯=
(3)根据匀变速直线运动的推论可得纸带经过2号计数点时瞬时速度为：
()213 3.52 3.6810/0.36/220.10
x v m s m s T -+⨯===⨯。

12、静止 120.0 31.3
【解析】
(1)[1]该同学在弹簧下端逐一增挂钩码，每增挂一个钩码，待弹簧静止时，此时弹力与重力大小相等，记录所挂钩码的重力和对应的h
(2)[2]由图可知，当=0F 时
0120.0cm h =
即为未挂钩码时水平纸片到地面的竖直距离
[3]由胡克定律可得=F k h ∆∆，即图像斜率绝对值的倒数表示弹簧劲度系数则有 23.13N/m 31.3N/m (120.0110.0)10
k -==-⨯
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、（1）BLv ；（2）sin Blx R θ；（3 【解析】
（1）开始时速度最大且与磁感应强度方向垂直，感应电动势最大，则有
max E BLv =
（2）根据电荷量的计算公式可得
q It =
根据闭合电路欧姆定律可得
E I R
= 根据法拉第电磁感应定律可得
sin BLx E t t
θ∆Φ==∆ 解得
sin BLx q R
θ= （3）根据能量守恒定律可得 21(1cos )2
mv mgx Q θ=-+ 根据焦耳定律
2Q I Rt =有
解得
I 有
14、 (1)v =
；(2)三种；(3)()11112m eB π+。

【解析】 (1)电子在电场中加速
212
eEd mv =
解得
v = (2)磁场中n 个半圆，则
（2n +l ）R =4d ①
半径满足
233
d d R << ② 解得
2.5<n <5.5
可见n =3、4、5共三种速度的电子.
(3)上问n =5时运动时间最长 11R =4d ③
电子在磁场中运动
2
v evB m R
=④ 11124m t eB
π=⋅⑤ 电子在电场中运动
212111=22
d m t v eB =⋅⑥
最长时间 ()1211112m t t t eB
π=+=+ 15、（i ）3n =
（ii ）能射出，23sin 4
θ= 【解析】 (i)光路图如图所示，有几何关系得: 60,30i r ︒︒== 根据折射定律有sin sin i n r
=，解得 3n =(ii)如图所示，光线出射过程中，入射角1θ，折射角为2θ，
根据正弦定理有 1sin sin1202
R R
θ︒= 得
13sin θ= 由1sin C n =
可知，因1θ＜C ，故此单色光能从玻璃砖圆弧面射出，由光路可逆可得 21sin sin n θθ= 解得 23sin 4θ=。