广东省东莞市2022届高三上学期期末考试物理试题含解析

2021-2022学年度第一学期高三调研测试高三物理

第Ⅰ卷选择题

一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分，每小题的四个选项中只有一个选项符合题目要求。）

1. 2021年10月，安徵合肥科研机构自主研发的“人造太阳”打破新的记录，成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒等离子体运行。火造太阳内的核反应是轻核聚变，下列核反应属于轻核聚变的是（  ）

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】A是α衰变方程；B是原子核的人工转变方程；C是轻核聚变方程；D是β衰变方程。

故选C。

2. 中国书法历史悠久，是中华民族优秀传统文化之一、如图所示，某同学在书写“一”字时，水平桌面上平铺一张白纸，为防打滑，他在白纸的左侧靠近边缘处用镇纸压住。在向右行笔的过程中镇纸和纸都静止，则（  ）

A. 白纸对毛笔的摩擦力向左 B. 镇纸受到向左的摩擦力

C. 镇纸受到的合力向右 D. 毛笔对白纸的摩擦力大于白纸对毛笔的摩擦力

【答案】A

【解析】

【详解】A．在向右行笔的过程中，毛笔相对白纸向右运动，则白纸对毛笔的摩擦力向左，故A正确；

B．在向右行笔的过程中，镇纸相对于纸既没有相对运动趋势，也没有发生相对运动，受到的摩擦力为零，故B错误；

C．镇纸处于静止状态，受到的合力为零，故C错误；

D．毛笔对白纸的摩擦力和白纸对毛笔的摩擦力是一对相互作用力，大小相等，故D错误。

故选A。

3. 利用速度传感器与计算机结合，可以自动作出物体运动的图像。某同学在一次实验中得到的运动小车的图像如图所示，由此可知（  ）

A. 小车先做匀加速运动，后做匀减速运动 B. 小车运动的最大速度约为

C. 小车在内位移最大 D. 小车做曲线运动

【答案】B

【解析】

【详解】A．小车先做加速度增大的加速运动，再做加速度减小的加速运动，再做匀速运动，最后做加速度增大的减速运动，故A错误；

B．小车运动的最大速度约为，故B正确；

C．v-t图像与坐标轴所围面积表示位移，所以小车在0~15s内的位移最大，故C错误；

D．v-t图像只能描述直线运动，所以小车做直线运动，故D错误

故选B。

4. “辞别月宫去，采得月壤归”－北京时间2020年12月17日1时59分，探月工程嫦娥五号返回器在内蒙古四子王旗预定区域成功着陆，标志着我国首次地外天体采样返回任务圆满完成。如图所示是嫦娥五号卫星绕月球运行的三条轨道，轨道1是近月圆轨道，轨道2和3是变轨后的椭圆轨道。轨道1上的A点也是轨道2、3的近月点，B点是轨道2的远月点，C点是轨道3的远月点。则下列说法中正确的是（  ）

A. 卫星在轨道2的周期大于在轨道3的周期

B. 卫星在轨道2经过A点时速率小于在轨道1经过A点时的速率

C. 卫星在轨道2经过A点时的加速度大于在轨道3经过A点时的加速度

D. 卫星在轨道2上B点所具有的机械能小于在轨道3上C点所具有的机械能

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据开普勒第三定律

轨道2的半长轴小于轨道3的半长轴，故卫星在轨道2的周期小于在轨道3的周期，故A错误；

B．“嫦娥五号”要由轨道1变轨到轨道2，必须在A点加速，所以“嫦娥五号”卫星在轨道2经过A点时的速率大于在轨道1经过A点时的速率，故B错误；

C．在A点根据牛顿第二定律有

得

故卫星在轨道2经过A点时的加速度等于在轨道3经过A点时的加速度，故C错误；

D．由于“嫦娥五号”要由轨道2变轨到轨道3，必须在A点加速，机械能增加，所以“嫦娥五号”在3轨道所具有的机械能大于在2轨道所具有的机械能，故D正确。

故选D。

5. 1931年英国物理学家狄拉克从理论上预言：存在只有一个磁极的粒子，即“磁单极子”。1982年，美国物理学家卡布莱设计了一个寻找磁单极子的实验，他设想，如果一个只有N极的磁单极子从上向下穿过如图所示的超导线圈，从上向下看，导线图中出现的感应电流方向是（  ）

A. 先逆时针，后顺时针 B. 先顺时针，后逆时针

C. 一直顺时针 D. 一直逆时针

【答案】D

【解析】

【详解】若N磁单极子穿过超导线圈的过程中，当磁单极子靠近线圈时，穿过线圈中磁通量增加，且磁场方向从上向下，所以由楞次定律可知，感应磁场方向从上向下看，再由右手螺旋定则可确定感应电流方向逆时针；当磁单极子远离线圈时，穿过线圈中磁通量减小，且磁场方向从下向上，所以由楞次定律可知，感应磁场方向从下向上，再由右手螺旋定则可确定感应电流方向逆时针。因此线圈中产生的感应电流方向一直逆时针不变。
故选D。

6. 如图所示，垂直穿过纸面的三根导线a，b和c分别位于等边三角形的三个顶点，通有大小为I、I和的恒定电流，方向如图。导线c所受安培力的方向（  ）

A. 与边平行，竖直向上 B. 与边平行，竖直向下

C. 与边垂直，指向左边 D. 与边垂直，指向右边

【答案】C

【解析】

【详解】同向电流相互吸引，则ab对c都是吸引力且大小相等，则导线c所受安培力的方向垂直ab边指向左边。

故选C。

7. 在奥运比寒项日中，跳水是我国运动员的强项。质量为m的运动员竖直进入水中后，受到水的阻力而做变速运动，设水对运动员的阻力大小恒为F，在下降高度为h的过程中，运动员的（已知重力加速度为g）（  ）

A. 动能减少了Fh

B. 重力势能增加了mgh

C. 机械能减少了(F-mg)h

D. 机械能减少了Fh

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据动能定理

解得

动能减少了(F-mg)h，A错误；

B. 重力势能减少了mgh，B错误；

CD. 机械能减少量等于克服阻力所做的功，所以机械能的减少量等于Fh，C错误，D正确。

故选D。

二、多项选择题：（本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有两个或两个以上选项符合题意，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分）

8. 如图所示，一带负电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，仅在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹，M和N是轨迹上的两点，其中M点在轨迹的最右点。粒子从N到M的过程中（  ）

A. 在M点的速率最大 B. 所受电场力沿电场方向右

C. 加速度不变 D. 电势能始终在增加

【答案】CD

【解析】

【详解】AD．由图可知，粒子从N到M的过程，电场力一直做负功，则粒子的动能减小，速度减小，到达轨迹的最右点M时，速率最小，电势能始终在增加，故A错误，D正确；

B．粒子带负电，所受电场力与电场方向相反，沿电场方向向左，故B错误；

C．粒子在匀强电场中运动，所受电场力不变，则加速度不变，故C正确。

故选CD。

9. 无线充电是近年发展起来的新技术，无线充电技术与变压器相类似，通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量。如图甲所示，充电基座接上，的交流电（电压变化如图乙所示），受电线圈接上一个理想二极管给手机电池充电。下列说法正确的是（  ）

A. 乙图中电压的有效值大小为

B. 基座线圈和受电线圈通过电磁感应实现能量传递

C. 在时刻，受电线圈中的电动势达到最大

D. 手机和基座无导线连接，这样传递电能没有损失

【答案】AB

【解析】

【详解】A．乙图中E0为最大值，而据题意220V就是指的有效值，故A正确；

B．基座线圈和受电线圈通过电磁感应现象中的互感原理实现能量传递，故B正确；

C．在t1时刻，基座线圈电动势瞬时值最大，但变化率为零，磁场的变化率为零，故受电线圈中的电动势为零，C错误；

D．手机和基座无需导线连接，通过互感实现充电，但有一定的磁损耗、焦耳热损失等，故这样传递能量有一定损失，D错误；

故选AB。

10. 质量为m1、m2的两物体A、B并排静止在水平地面上，用同向水平拉力F1、F2分别作用于A和B上，作用一段时间后撤去，A、B运动的v-t图像如图中图线a、b所示，己知拉力F1、F2分别撤去后，物体做减速运动过程的v-t图线彼此平行（相关数据已在图中标出），由图中信息可知（  ）

A. 若，则m1小于m2

B. 若，则力F1对物体A所做的功较多

C. 若，则力F1对物体A的冲量与F2对B的冲量之比为4∶5

D. 若，则力F1的最大瞬时功率一定是力F2的最大瞬时功率的2倍

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．根据牛顿第二定律

解得

两个物体的质量分别为

若，则m1小于m2，A正确；

BD．因为

解得

因为a2相等，所以μ相等；根据动能定理

解得

因为

若，则两个力做功相等，即

解得

最大功率之比为

B错误，D正确；

C．根据动量定理

根据题意

所以

C正确。

故选ACD。

第Ⅱ卷  非选择题

三、实验与探究题（本题共2题，共16分）。

11. 某实验小组利用图甲所示的电路测金属丝的电阻率（图中表示待测金属丝的电阻）。

（1）正确操作螺旋测微器，测量金属丝的直径结果如图乙所示，则该次测得的金属丝的直径为___________；

（2）连接好电路后，开关S闭合前滑动变阻器的滑片应滑至___________（选填“左端”或“右端”）；

（3）实验中发现电压表的量程无法满足实验要求，某同学将量程为、内阻为的灵敏电流计G与阻值为的定值电阻串联后，改装成量程为的电压表，则___________；

（4）用刻度尺测得被测金属丝接入电路的长度为l，螺旋测微器测得金属丝的直径为d，用电流表和电压表测量后得到金属丝的电阻为，则被测金属丝的电阻率___________。（用题中所给物理量的字母表示）

【答案】    ①. 2.095##2.094#2.096    ②. 左端    ③. 1800    ④.

【解析】

【详解】（1）[1]该次测得的金属丝的直径为

（2）[2]连接好电路后，开关S闭合前滑动变阻器的滑片应滑至左端，从而使闭合开关后分压电路的电压为零，达到保护元件的目的。

（3）[3]根据电表改装的原理可知

（4）[4]根据电阻定律有

解得

12. 碰撞的恢复系数的定义式为，其中和分别是碰撞前两物体的速度，和分别是碰撞后两物体的速度。若，则为弹性碰撞；则为非弹性碰撞。某同学利用验证动量守恒定律的实验装置（如图所示）测量两钢球碰撞的恢复系数，实验中使用半径相等的钢质小球1和2，且小球1的质量大于小球2的质量。

实验步骤如下：

安装好实验装置，做好测量前的准备，并记下重垂线所指的位置O。

第一步：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上。重复多次，用尽可能小的圆把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置。

第二步：把小球2放在斜槽前端边缘处的C点，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞。重复多次，并使用与第一步同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置。第三步：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置离O点的距离，即线段、、的长度。

上述实验中，

（1）N点是___________的平均位置；

A．小球1与小球2碰撞后小球1落点

B．小球2落点

C．不放小球2，小球1落点

（2）用测量量表示恢复系数的表达式为___________；

（3）三个落地点距O点的距离、、与实验所用的小球质量无关的是___________；

（4）若测得小球1与小球2的质量分别为、，则当______________________说明碰撞过程动量守恒。

【答案】    ①. B    ②.     ③. OP    ④.     ⑤.

【解析】

【详解】（1）[1]N点是小球2落点的平均位置，故选B；

（2）[2]小球做平抛运动，下落的高度相同，则水平速度可用水平位移来代替，则图中小球1碰前的速度用OP表示，小球1碰后的速度用OM表示，小球2碰后的速度用ON表示，则用测量量表示的恢复系数的表达式为

（3）[3]三个落地点距O点的距离、、与实验所用的小球质量无关的是OP；

（4）[4][5]若测得小球1与小球2的质量分别为、，则根据要验证的关系为

则当

说明碰撞过程动量守恒。

四、计算题：（本题共3小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）

13. 某滑板爱好者在离地高的平台上滑行，水平离开A点后落在水平地面的B点，其水平位移。着地后以的速度沿水平地面运动（着地时存在能量损失），滑行后停止。己知人与滑板的总质量，空气阻力忽略不计，。求：

（1）人与滑板在水平地面滑行时受到的平均阻力大小；

（2）人与滑板离开平台时水平初速度。

【答案】（1）80N；（2）5m/s

【解析】

【详解】（1）着地后在地面上滑动时，由动能定理

解得

f=80N

（2）人做平抛运动，则

s1=v0t

解得

v0=5m/s

14. 一种质谱仪的结构可简化为如下图所示，粒子源释放出初速度可忽略不计的质子，质子经直线加速器加速后由D型通道的中缝进入磁场区。该通道的上下表面为内半径为、外半径为的半圆环。整个D型通道置于竖直向上的匀强磁场中，正对着通道出口处放置一块照相底片，它能记录下粒子从通道射出时的位置。若已知直线加速器的加速电压为U，质子的比荷（电荷量与质量之比）为k，且质子恰好能击中照相底片的正中间位置，求：

（1）匀强磁场的磁感应强度大小B；

（2）若粒子源产生比荷不同的带正电的粒子，且照相底片都能接收到粒子，求粒子比荷最大值与最小值的比值。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）由题意可知当质子恰好能击中照相底片的正中间位置时，其运动半径为

   ①

设质子经过加速后获得的速度大小为v，根据动能定理有

   ②

根据牛顿第二定律有

   ③

由题意可知

   ④

联立①②③④解得

   ⑤

（2）根据前面分析可知粒子运动半径R与比荷k的关系满足

   ⑥

当粒子恰好打在底片最左端时，其半径最小，比荷最大，且

   ⑦

当粒子恰好打在底片最右端时，其半径最大，比荷最小，且

   ⑧

所以

   ⑨

15. 如图所示，竖直平面内有一半径、圆心角的光滑圆弧轨道PM，圆弧轨道最底端M处平滑连接一长的粗糙平台，质量的物块B紧靠在M点右侧，B的左侧粘有少量塑胶炸药（质量不计），N端有一小球C，用长为的轻绳悬吊，对N点刚好无压力。现质量为的物块A从轨道P端由静止沿轨道下滑，到达M点与B碰撞，瞬间共速并引燃炸药，爆炸后瞬间A、B速度方向均水平，A恰好能从P端滑出，B与C碰后总是交换速度，炸药爆炸前后A、B质量保持不变，A、B与C均可视为质点，，求：

（1）A与B碰撞前瞬间轨道对A支持力的大小；

（2）炸药爆炸过程中有多少能量转化成A、B的机械能；

（3）若B能与C碰撞且最终仍停在平台上，整个过程中绳子始终不松弛，B与平台间动摩擦因数的范围。

【答案】（1）40N；（2）29.4J；（3）

【解析】

【详解】（1）设物块A从P点运动到M点时速度为v0，由机械能守恒定律可得

解得

设A在M点所受的支持力为FN，则有

解得

（2）规定水平向右为正方向，物块A与B碰撞后瞬间的共同速度为v，由动量守恒定律得

解得

爆炸后瞬间物块A、B的速度分别为vA，vB，由动量守恒定律得

物块A恰好从P点滑出，由机械能守恒定律得

解得

，

由能量守恒定律可知，在爆炸过程中增加的机械能为

可得

（3）若物块B恰好能与C相撞，则有

解得

若物块B以速度与C相撞，由题意知B、C碰撞后速度交换，且小球C上升高度不能高于绳子上端，所以

解得

所以B与平台间动摩擦因数的范围为