2022届黑龙江省鸡西市密山市牡丹江农管局农垦子弟学校高三（上）期末物理试题含解析

2022届黑龙江省鸡西市密山市牡丹江农管局农垦子弟学校高三（上）期末物理试题第I卷（选择题）

一、单选题:本题共7小题，每小题4分，共28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. 下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（　　）

A. 图甲：卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子

B. 图乙：用中子轰击铀核使其发生聚变，链式反应会释放出巨大的核能

C. 图丙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的

D. 图丁：汤姆孙通过电子发现揭示了原子核内还有复杂结构

【答案】C

【解析】

【详解】图甲：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，得出原子的核式结构模型．故A错误．图乙： 用中子轰击铀核使其发生裂变，裂变反应会释放出巨大的核能．故B错误． 图丙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的，故C正确；图丁：汤姆孙通过电子的发现揭示了原子有复杂结构，天然放射现象的发现揭示了原子核内还有复杂结构．故D错误． 故选C．

2. 2020年11月28日，嫦娥五号探测器在地月转移轨道进行第一次“制动”，成功被月球捕获后沿椭圆轨道Ⅰ运动，29日进行第二次近月“制动”，最终才进入距离月球约200公里的环月圆轨道Ⅱ（如图所示），点是Ⅰ、Ⅱ两个轨道的切点，点是椭圆轨道Ⅰ的远月点，下列判断正确的是（　　）

A. 探测器在Ⅰ轨道上点的速率小于在点的速率

B. 探测器在Ⅰ轨道上点的加速度等于在Ⅱ轨道上点的加速度

C. 探测器在I轨道上的机械能等于在Ⅱ轨道上的机械能

D. 探测器在I轨道上的运行周期小于在Ⅱ轨道上的运行周期

【答案】B

【解析】

【详解】A．M点是Ⅰ轨道上椭圆的近地点，N点为远地点，根据开普勒第二定律可知探测器在M点的速率较大，故A错误；

B．根据万有引力产生加速度，可知

探测器在轨道上M点的加速度等于在Ⅱ轨道上M点的加速度，故B正确；

C．探测器从I轨道上M点减速才能变轨到圆轨道Ⅱ，其机械能减小，故探测器在I轨道上的机械能大于在Ⅱ轨道上的机械能，故C错误；

D．I轨道的半长轴大于Ⅱ轨道的半径，根据开普勒第三定律可得探测器在I轨道上的运行周期大于在Ⅱ轨道上的运行周期，故D错误；

故选B。

3. 运动员手持乒乓球拍托球沿水平面做匀加速跑动，球拍与球保持相对静止且球拍平面和水平面之间夹角为θ．设球拍和球的质量分别为M、m，不计空气阻力以及球拍和球之间的摩擦，则（    ）

A. 运动员的加速度大小为gsinθ

B. 球拍对球的作用力大小为mgcosθ

C. 运动员对球拍的作用力大小为

D. 球拍对球的作用力方向水平向右

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．对小球受力分析，如图所示

则小球的合力

则根据牛顿第二定律可得小球的加速度

因为人和球拍以及小球三者是一块运动的，具有相同的加速度，所以运动员的加速度为，A错误；

BD．根据矢量三角形可得球拍对小球的支持力为

方向垂直球拍向上，BD错误；

C．将小球和球拍看做一个整体，根据牛顿第二定律，整体受到的合力和球整体分析，整体的合力为

故根据矢量三角形可得运动员对球拍的作用力为

故C正确。

故选C。

4. 如图为静电除尘机理示意图，废气先经过一个机械过滤装置再进入静电除尘区，带负电的尘埃在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘目的．图中虚线为电场线(方向未标)．不考虑尘埃在迁移过程中的相互作用和电量变化，则(　　)

A. 电场线方向由放电极指向集尘极

B. 图中A点电势高于B点电势

C. 尘埃在迁移过程中做匀变速运动

D. 尘埃在迁移过程中电势能减小

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据题意可知带负电的尘埃在电场力的作用下向集尘极迁移，则知集尘极带正电荷，是正极，所以电场线方向由集尘极指向放电极，故A错误；

B．集尘极带正电荷，A点更靠近放电极，所以图中A点电势低于B点电势，故B错误；

C．由图可知放电极与集尘极间建立非匀强电场，所以尘埃所受的电场力是变化的，故C错误；

D．带电尘埃所受的电场力方向与位移方向相同，电场力做正功，所以在迁移过程中电势能减小，故D正确；

故选D。

5. A、B两物体分别在水平恒力F1和F2的作用下沿水平面运动，先后撤去F1、F2，两物体最终停下，它们的v-t图像如图所示。已知两物体与水平面间的滑动摩擦力大小相等。则下列说法中不正确的是（　　）

A. 全过程中A、B的平均速度之比为1∶1

B. A、B质量之比为2∶1

C. F1、F2冲量大小之比为1∶1

D. 全过程中A、B克服摩擦力做功之比为2∶1

【答案】D

【解析】

【详解】A．因v-t图像的面积等于位移，可知两物体的位移相同，时间也相同，则平均速度相同，选项A正确，不符合题意；

B．由v－t图象可知，两个匀减速运动的加速度之比为1∶2，由牛顿第二定律可知

f=ma

 A、B受摩擦力大小相等，所以A、B的质量关系是2∶1，选项B正确，不符合题意；

C．全过程中由动量定理

而摩擦力的冲量If相同，则F1、F2冲量大小之比为1∶1，选项C正确，不符合题意；

D．因整个过程中摩擦力相等，由v－t图象可知，A、B两物体加速与减速的位移之和相等，则全过程中A、B克服摩擦力做功相等，选项D错误，符合题意；

故选D。

6. 已知通电长直导线周围某点的磁感应强度，即磁感应强度B与导线中的电流I成正比、与该点到导线的距离r成反比。如图甲所示，竖直平面内两根平行长直导线相距为x0，分别通有电流I1、I2。在0~x0区间内磁感应强度B随x变化的图线如图乙所示，规定磁场方向垂直纸面向里为正方向，下列判断正确的是（　　）

A. 电流方向都竖直向下，且I1＜I2

B. 电流方向都竖直向上，且I1＞I2

C. I1方向竖直向下，I2方向竖直向上，且I1＜I2

D. I1方向竖直向上，I2方向竖直向下，且I1＞I2

【答案】A

【解析】

【详解】A．电流方向都竖直向下且I1＜I2，据右手螺旋定则可得左边通电导线I1在两根导线之间的磁场方向垂直纸面向外，右边通电导线I2在两根导线之间的磁场方向垂直纸面向里，离导线越远磁场越弱，且I1＜I2，在两根导线中间磁场为零的位置在小于到x0之间并且在其区域磁感应强度B垂直纸面向里为正值。故A正确；

B．根据对A的分析可知，电流方向都竖直向上，且I1＞I2图像应为

故B错误；

C．I1方向竖直向下，I2方向竖直向上，且I1＜I2可知磁感应强度B恒为负，故C错误；

D．I1方向竖直向上，I2方向竖直向下，且I1＞I2可知磁感应强度B恒为正，故D错误。

故选A。

7. 图甲是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交流电压，并加在一理想变压器的原线圈上，电压表为交流电表。当变压器副线圈电压值大于时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。则下列说法正确的是（　　）

A. 开关闭合后，电压表示数为

B. 转换器产生的交流电在时间内电流变化5次

C. 若原、副线圈匝数比至少满足才能使钢针放电

D. 若原、副线圈匝数比为，在一个周期内钢针放电时间为

【答案】C

【解析】

【详解】A．交流电压表度数是电压的有效值，电压表示数应为 ，A错误；

B．根据图像内电流变化10次，B错误；

C．根据电压和匝数成正比

副线圈电压最大值为，正好放电，C正确；

D．一个周期内放电时间为

电压值高于，D错误。

故选C。

二、多选题:本题共3小题，每小题6分，共18分在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分有选错的得0分。

8. 如图所示，物体从Q点开始自由下滑，通过粗糙的静止水平传送带后，落在地面P点．传送带匀速转动起来以后，物体仍从Q点开始自由下滑，则物体通过传送带后（     ）

A. 若传送带沿逆时针方向转动，则物块一定落在P点

B. 若传送带沿逆时针方向转动，则物块一定落在P点左侧

C. 若传送带沿顺时针方向转动，则物块可能落在P点右侧

D. 若传送带沿顺时针方向转动，则物块可能落P点左侧

【答案】AC

【解析】

【详解】当水平传送带静止时，物块受到水平向左的滑动摩擦力做匀减速直线运动．若传送带逆时针转动，物块通过传送带时，受到的滑动摩擦力仍水平向左，大小不变，则加速度不变，可知物块仍落在P点，选项A正确，B错误．设物块滑上传送带时速度为v0，传送带的速度为v．当v0＞v时，物块滑上传送带可能一直做匀减速运动，加速度与传送带静止时相同，当滑到传送带右端时，速度与传送带静止时相同，则物块仍落在P点．物块也可能先做匀减速运动，后来与传送带一起做匀速运动，滑到传送带右端时，速度大于传送带静止时速度，则物块落在P点右侧．当v0=v时，物块滑上传送带时两者相对静止，一起做匀速运动，则物块落在P点右侧．当v0＜v时，物块滑上传送带可能一直做匀加速运动，也可能先做匀加速运动，后与传送带一起匀速运动，滑到传送带右端时，速度大于传送带静止时速度，则物块落在P点右侧．故D错误， C正确．故选AC．

【点睛】本题是典型的传送问题，关键是分析物块的受力情况和运动情况，当传送带顺时针转动时，要考虑各种可能的情况．

9. 研究“蹦极”运动时，在运动员身上安装传感器，用于测量运动员在不同时刻下落的高度及速度．如图甲，运动员(包括携带的全部设备)的质量为60kg，弹性绳原长为10m，运动员从蹦极台自由下落，据传感器所测数据，得到图乙所示的速度v—位移x图像．若“蹦极”过程中，运动员始终在空中，不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2，则下列判断正确的是（   ）

A. 从x=0到x=10m的过程中，运动员处于超重状态

B. 从x=10m到x=16m的过程中，运动员的加速度一直减小

C. v=15m/s时，绳的弹力达到最大

D. 从x=0到x=30m的过程中，运动员的重力势能减少18000J

【答案】BD

【解析】

【详解】A．运动员下落速度最大时绳的拉力与重力平衡，合力为零，此时运动员仍有向下的速度，要继续向下运动，绳要继续伸长，弹性势能仍在增大，当运动员下落到最低点时弹性势能最大；从x=0到x=10m的过程中，重力大于绳的拉力，加速度方向向下，运动员处于失重状态 ，故A错误；

B．从x=10m到x=16m的过程中，v-t图像的斜率在减小，所欲远动员的加速度一直减小，故B正确；

C．由图知运动员下落的最大位移为x=30m，所以当运动员下落到最低点时弹力达到最大，故C错误；

D．由图知运动员下落的最大位移为x=30m，运动员的重力势能减少

故D正确；

故选BD．

【点睛】运动员自由下落时做直线运动．合力为零时速度最大，速度为零时绳的弹性势能最大．

10. 如题图所示，MN和PQ是两根互相平行、竖直放置的足够长的光滑金属导轨，电阻不计，匀强磁场垂直导轨平面向里。具有一定质量和电阻的金属杆ab垂直导轨放置，与导轨接触良好。开始时，断开开关S，让金属杆ab由静止开始沿导轨下落，经过一段时间后，闭合开关S。从闭合开关S开始计时，取竖直向下为正方向，金属杆的速度v、加速度a、安培力F及电流表示数i随时间t变化的图象可能是题图中的（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】BC

【解析】

【分析】

【详解】闭合开关时，金属棒受到向下的重力以及向上的安培力，若重力与安培力相等，即

金属杆做匀速直线运动。速度不变，则动能、安培力、感应电流都不变，加速度为零。
若安培力小于重力，则加速度的方向向下，做加速运动，加速运动的过程中，安培力增大，则加速度减小，做加速度逐渐减小的加速运动，当重力与安培力相等时，做匀速直线运动，则a-t图象是斜率逐渐减小的曲线，v-t图象是一条斜率减小的曲线。安培力为

F-t图线先是一条斜率逐渐减小的曲线，之后恒定不变，因为

所以I-t图象先是一条斜率逐渐减小的的曲线，当金属杆匀速时，电流恒定不变，但t=0时金属杆有速度，所以t=0时电流不等于零。
若安培力大于重力，则加速度的方向向上，做减速运动，减速运动的过程中，安培力减小，做加速度逐渐减小的减速运动，当重力与安培力相等时，做匀速直线运动。安培力为

所以F-t图象是斜率逐渐减小的曲线，当匀速运动时，安培力不再减小，此时安培力等于重力，故AD错误，BC正确。
故选BC。

第II卷（非选择题）

三、非选择题:共54分。第11～14题为必考题，考生都必须作答。第15～16题为选考题，考生根据要求作答。

（一）必考题:共42分。

11. 某探究小组验证机械能守恒定律的装置如图所示，细线端拴一个球，另一端连接力传感器，固定在天花板上，传感器可记录球在摆动过程中细线拉力大小，用量角器量出释放球时细线与竖直方向的夹角，用天平测出球的质量为m．重力加速度为g．

（1）用游标卡尺测出小球直径如图所示，读数为_________mm；

（2）将球拉至图示位置，细线与竖直方向夹角为θ，静止释放球，发现细线拉力在球摆动过程中作周期性变化．为求出球在最低点的速度大小，应读取拉力的_________(选填“最大值”或“最小值")，其值为F．

（3）球从静止释放运动到最低点过程中，满足机械能守恒的关系式为_________(用测定物理量的符号表示)．

（4）关于该实验，下列说法中正确有_______．

A．细线要选择伸缩性小的

B．球尽量选择密度大的

C．不必测出球的质量和细线的长度

D．可以直接用弹簧测力计代替力传感器进行实验

【答案】    ①. 18.50    ②. 最大值    ③.     ④. AB

【解析】

【分析】选取体积小，阻力小的铁球；

游标卡尺的读法，先确定分度数，从而确定精确度，进行读数；

依据实验原理，结合减小的重力势能转化为动能，及球在最低点，则绳子的拉力与重力的合力提供向心力，从而即可求解；

【详解】(1) 游标卡尺的读数为：；

(2)小球在最低点由牛顿第二定律可得：，由此可知，应读出小球在最低时绳的拉力即最大值；

(3)由机械能守恒定律可得：，整理得：；

(4)A．为了减小小球做圆周运动的半径的变化，所以细线要选择伸缩性小的，故A正确；

B．为了减小阻力的影响，球尽量选择密度大的，体积小的，故B正确；

C．球从静止释放运动到最低点过程中，满足机械能守恒的关系式为可知，应测出小球的质量，而不用测出细线的长度，故C错误；

D．由于弹簧的弹力属于渐变，所以小球摆到最低点瞬间，弹力的测量准确，故D错误．

故选AB．

【点睛】考查圆周运动的处理规律，掌握牛顿第二定律与向心力表达式内容，理解验证机械能守恒定律的原理，知道游标卡尺的读数，注意没有估计值．

12. 某实验小组准备探究某种元件Q伏安特性曲线，他们设计了如图甲所示的电路图。请回答下列问题：

①按图甲的电路图补充完整图乙中的实物连线；______

②考虑电表内阻的影响，该元件电阻的测量值______ （选填“大于”、“等于”或“小于”）真实值；

③图甲中闭合开关S，电流表、电压表均有示数,但无论怎样移动变阻器滑动片，总不能使电压表的示数调为零．原因可能是图甲中的______ （选填a、b、c、d、e、f）处接触不良；

④据实验测得的数据,作出该元件的，I-U图线如图丙所示，则元件Q在U=0.8V时的电阻值是______，则元件Q在U=1.6V时的功率是______。

【答案】    ①.     ②. 小于    ③. f    ④. 16Ω    ⑤. 0.32W

【解析】

【分析】

【详解】[1]由原理图可知，滑动变阻器采用了分压接法，即先将下面两个固定的接线柱接在电源两端；再将用电器的一端接在上面任意一个接线柱上，另一端接到下面任意一个接线柱上；同时电流表采用外接法，注意电表的正极流入；实物图如图

[2]电流表外接时，通过元件的电流值的测量值大于真实值，根据

可知，该元件电阻的测量值小于真实值。

[3]由题意可知，电流与电源应相连，不能调节到零说明滑动变阻器起不到分压作用，故应是f点接触不良造成的。

[4]由得出的图像可知，U=0.8V时，电流I=0.05A，故电阻为

[5] U=1.6V时，电流I=0.2A，故功率为

13.  如图所示，在光滑绝缘的水平面内，对角线AC将边长为L的正方形分成ABC和ADC两个区域，ABC区域有垂直于水平面的匀强磁场，ADC区域有平行于DC并由C指向D的匀强电场．质量为m、带电量为+q的粒子从A点沿AB方向以v的速度射入磁场区域，从对角线AC的中点O进入电场区域．

（1）判断磁场的方向并求出磁感应强度B的大小．

（2）讨论电场强度E在不同取值时，带电粒子在电场中运动的时间t．

【答案】（1），方向垂直纸面向里 （2）（i）当时，，（ii）当时，

【解析】

【详解】（1）根据左手定则，可以判断磁场方向垂直纸面向里．设带电粒子在磁场中运动的半径为r，有：

依题意，

联立，解得：

（2）粒子进入电场的速度沿竖直方向，在电场中做类平抛运动，竖直方向匀速直线运动，水平方向匀加速直线运动设带电粒子恰好从D点离开电场时对应的电场强度为E0，则有竖直方向：

水平方向

得：

讨论：（i）当时，粒子从DC边离开电场，此时粒子在电场中运动的时间为

（ii）当时，粒子从AD边离开电场，此时粒子在电场中运动的时间为t2，有：

得：

14. 如图，水平地面和半圆轨道面均光滑，质量M＝1kg的小车静止在地面上，小车上表面与R=0.24m的半圆轨道最低点P的切线相平。现有一质量m＝2kg的滑块（可视为质点）以v0＝6m/s的初速度滑上小车左端，二者共速时小车还未与墙壁碰撞，当小车与墙壁碰撞时即被粘在墙壁上，已知滑块与小车表面的滑动摩擦因数μ＝0.2，g取10m/s2。

（1）求小车的最小长度；

（2）讨论小车的长度L在什么范围，滑块能滑上P点且在圆轨道运动时不脱离圆轨道？

【答案】(1)3m；(2)或

【解析】

【分析】

【详解】（1）设滑块与小车的共同速度为v1，滑块与小车相对运动过程中动量守恒，有

代入数据解得

设小车的最小长度为L1，由系统能量守恒定律，有

代入数据解得

（2）设小车与墙壁碰撞时，滑块与P点的距离为L2，若滑块恰能滑过圆的最高点Q，设滑至最高点的速度为v，临界条件为

小车粘在墙壁后，滑块在车上滑动，运动到最高点Q，在这个过程对滑块由动能定理

代入数据解得

这种情况下小车的长度为

可知，滑块要想运动到Q点，小车的长度L必须满足

若滑块恰好滑至圆弧到达T点时就停止，则滑块也能沿圆轨道运动而不脱离圆轨道，小车粘在墙壁后，滑块在车上滑动，运动到T点，在这个过程对滑块由动能定理，有

代入数据解得

这种情况下小车的长度为

若滑块滑至P点时速度恰好为零，由动能定理，有

解得

这种情况下小车的长度为

小车的长度满足

综上所述，滑块能沿圆轨道运动而不脱离圆轨道，半圆轨道的半径必须满足

或

（二）选考题:共12分。请考生从2道题中任选一题作答。如果多做，则按所做的第一题计分。

15. 如图所示，用水银血压计测血压时，先向袖带内充气，某次测量充入袖带内气体的压强为1.4p0，体积为V.然后缓慢放气（该过程中温度保持不变）使袖带内气体体积变为0.7V，压强变回到p0.则放气过程中袖带内壁单位时间单位面积上受到分子撞击的次数_________（选填“增大”“减小”或“不变”），在放气过程中袖带内气体是_________（选填“吸热”或“放热”）.

【答案】    ①. 减小    ②. 吸热

【解析】

【详解】[1][2] 分析题意可知，压强减小，体积减小，温度不变，根据压强的微观含义可知，放气过程中袖带内壁单位时间单位面积上受到分子撞击的次数减小，每次撞击的分子力不变；放气过程中，温度不变，则内能不变，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，气体吸热．

16. 某品牌汽车轮胎充气后，温度为时，胎内气体的压强为。已知该轮胎在胎压小于或大于时，汽车行驶中会造成安全事故。胎内气体可看做理想气体，轮胎容积恒为。（下列计算结果均保留一位小数）

(1)求汽车安全工作环境的温度范围。（汽车工作环境的温度与轮胎内气体的温度相同）

(2)若该汽车在的环境中工作，为了使其胎压达到，求应再向轮胎内充入压强为1atm、温度为的理想气体的体积。

【答案】(1)；(2)

【解析】

【详解】(1)轮胎内的气体做等容变化，则有

即

解得

，

所以汽车安全工作环境的温度范围为；

(2)由理想气体状态方程可知

即

解得

17. 一列机械波以5m/s的速度，沿x轴负方向传播。在t1=0时，波形图如图所示，P、Q质点的平衡位置分别为1.0m、2.0m。则质点P振动的周期T= ___________s；t2=0.35s时，质点Q的振动方向为y轴___________方向（填“正”或“负”）；t3=0.45s时，质点P的加速度大小___________（填“大于”、“等于”或“小于”）质点Q的加速度大小。

【答案】    ①. 0.4    ②. 正    ③. 等于

【解析】

【详解】[1]由图可知，波长

则波的周期

质点P振动的周期与波的周期相同。

[2]由于波沿x轴负方向传播，可知在t1=0时，质点 Q向y轴正方向振动，由于

所以t2=0.35s时，质点Q的振动方向为y轴正方向。

[3]由于波沿x轴负方向传播，可知在t1=0时，质点 P由平衡位置向y轴负方向振动，质点 Q由平衡位置向y轴正方向振动，由于

所以P、Q离开平衡位置的位移大小相等，回复力大小相等，加速度大小相等。

18. 如图，在注满水的游泳池的池底有一点光源A，它到池边的水平距离为3.0 m．从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为4/3．

（i）求池内的水深；

（ii）一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到地面的高度为2.0 m．当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45°．求救生员的眼睛到池边的水平距离（结果保留1位有效数字）．

【答案】（i）  （ii）0.7 m

【解析】

【详解】（i）如图，设达到池边的光线的入射角为i．依题意，水的折射率n=，光线的折射角θ=90°．

由折射定律有

nsin i=sinθ①

由几何关系有

sin i=②

式中，l=3 m，h是池内水的深度．联立①②式并代入题给数据得

h=m≈2．6 m③

（ii）设此时救生员的眼睛到池边的距离为x．依题意，救生员的视线与竖直方向的夹角为θ'=45°．由折射定律有

nsin i'=sin θ' ④

式中，i'是光线在水面的入射角．设池底点光源A到水面入射点的水平距离为a．由几何关系有

sin i'=⑤

x+l=a+h' ⑥

式中h'=2 m．联立③④⑤⑥式得

x=(3–1)m≈0．7 m⑦

考点：光的折射定律