2022届山东省潍坊市高三（上）期末统考物理试题含解析

2022届山东省潍坊市高三（上）期末统考物理试题一、单项选择题：本题共8小题，每小题3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. 绿水青山就是金山银山，为加大生态环保力度，打赢污染防治攻坚战，某工厂坚决落实有关节能减排政策，该工厂“水平的排水管道满管径工作，减排前、后，水落点距出水口的水平距离分别为、，则减排前、后相同时间内的排水量之比（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】设水下落的高度为h与水下落的时间关系为

故下落高度相同，水流入下方的时间相同

根据平抛运动水平方向的位移与时间关系

减排前、后水的流速比就等于水平位移之比

所以减排前、后相同时间内的排水量之比就等于水平位移之比即，ACD错误，B正确。

故选B。

2. 如图所示，abc是玻璃制成的柱体的横截面，玻璃的折射率，ab是半径为R的圆弧，ac边垂直于bc边，。一束平行光垂直ac入射，只有一部分光从ab穿出，则有光穿出部分的弧长为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】由题意作光路图如图所示，该介质的临界角是C，则有：

在时，均发生全反射，图中d点为入射角等于临界角的临界点，所以在ab部分表面只有bd部分有光透射出，对应弧长为

故ABD错误，C正确。

故选C。

3. 两块标准平面玻璃板形成一个劈形空间，内部为空气时，用单色光垂直照射玻璃板上表面，产生等间距的明暗相间的干涉条纹。若在劈形空间内充满水，则相邻的条纹间距将（　　）

A. 变小 B. 变大 C. 不变 D. 无法确定

【答案】A

【解析】

【详解】从空气膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为

即光程差为空气层厚度的2倍，当光程差

时此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的空气层的厚度差为 ，相邻亮条纹之间的距离

同理加入水后

由于

在劈形空间内充满水，则相邻的条纹间距将变小。

故选A。

4. 一列简谐波在初始时刻的全部波形如图所示，质点a、b、c、d对应x坐标分别为1m、1.5m、3m、4m。从此时开始，质点d比质点b先到达波谷。下列说法正确的是（　　）

A. 波源的起振方向沿y轴向上 B. 振动过程中质点a、c动能始终相同

C. 波沿x轴负方向传播 D. 此时b点加速度沿y轴正方向

【答案】B

【解析】

【详解】AC．质点d比质点b先到达波谷，则此时质点d正在沿y轴向下振动，所以波源的起振方向沿y轴向下，根据质点振动方向与波的传播方向的关系，可知波沿x轴正方向传播，故AC错误；

B．质点a、c的平衡位置之间相差半个波长，振动速度方向总是相反，大小总是相等，所以振动过程中质点a、c动能始终相同，故B正确；

D．此时b点偏离平衡位置的位移方向为正方向，恢复力方向指向平衡位置，所以加速度沿y轴负方向，故D错误。

故选B。

5. 甲、乙两辆小汽车在平直的路面上同向运动，以两车并排时的位置为位移起点，其位移x与速度平方变化的关系如图所示，由图可知（　　）

A. 乙车的加速度逐渐增大 B. 甲车的加速度逐渐增大

C. 甲比乙早到达处 D. 两车在处再次相遇

【答案】C

【解析】

【详解】AB．根据公式

易知甲图线斜率一直增加，其加速度减小；乙图线斜率为一定值，其加速度保持不变。故AB错误；

CD．由图可知，两车在到达x1之前，在相同的位移时甲的速度都比乙的大，甲车的平均速度大于乙车，由公式

可知甲比乙早到达处。所以两车不可能在处再次相遇。故C正确；D错误。

故选C。

6. 光滑水平面上做简谐运动的弹簧振子的系统总能量表达式为，其中k为弹簧的劲度系数，A为简谐运动的振幅。若振子质量为0.25kg，弹簧的劲度系数为25N/m。起振时系统具有势能0.06J和动能0.02J，则下列说法正确的是（　　）

A. 该振动的振幅为0.16m

B. 振子经过平衡位置时的速度为0.4m/s

C. 振子的最大加速度为8

D. 若振子在位移最大处时，质量突变为0.15kg，则振幅变大

【答案】C

【解析】

【详解】A．弹簧振子振动过程中系统机械能守恒，则有

所以该振动的振幅为

故A错误；

B．振子经过平衡位置时，动能为

所以速度为

故B错误；

C．由牛顿第二定律可知振子的最大加速度为

故C正确；

D．振子在位移最大处时，速度为零，动能为零，所以质量突变为0.15kg，不影响系统的机械能，所以振幅不变，故D错误。

故选C。

7. 北斗卫星导航系统是我国自主建设、独立运行且技术成熟的卫星导航系统，目前已经实现全球的卫星导航功能。如图所示，北斗导航系统包含地球静止轨道卫星a（GEO）和中圆地球轨道卫星b（MEO）。若a、b的轨道半径之比为k，则（　　）

A. a、b两卫星运行线速度大小之比为

B. 在相同时间内，a、b与地心连线扫过的面积之比为

C. a、b两卫星运行时加速度大小之比为

D. a、b两卫星运行时周期之比为

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据万有引力定律和圆周运动规律

得

，，

故A错误；

B．经过相同时间t，卫星转过的角度，卫星与地心连线扫过的面积

将周期公式带入得

故B正确；

C．由得

故C错误；

D．由得

故D错误。

故选B。

8. 如图所示，“V”形槽两侧面的夹角为60°，槽的两侧面与水平面的夹角相同。质量为m的圆柱形工件放在“V”形槽中，当槽的棱与水平面的夹角为37°时，工件恰好能匀速下滑，重力加速度为g，，则（　　）

A. 工件对槽每个侧面的压力均为mg B. 工件对槽每个侧面的压力均为

C. 工件与槽间的动摩擦因数为 D. 工件与槽间的动摩擦因数为

【答案】D

【解析】

【详解】AB．工件匀速下滑，在任意方向上合力都为零，将工件的重力分解到沿斜面向下和垂直斜面向下，做出工件受力侧视平面图如下

根据平衡条件知

做出垂直于“V”形槽方向的受力平面图如下

“V”形槽两侧面的夹角为60°，所以两侧面对工件的弹力N夹角120°，则合力

FN=N=

故AB都错误；

CD．“V”形槽两侧面对工件的摩擦力f方向相同，大小都为

带入可解得

故C错误，D正确。

故选D。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16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4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

9. 如图所示，在水平桌面上放有一正三角形线框abc，线框由粗细相同的同种材料制成，边长为L，线框处在与桌面成60°斜向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，ac边与磁场垂直，a、c两点接到直流电源上，流过ac边的电流为I，线框静止在桌面上，线框质量为m，重力加速度为g，则（　　）

A. 线框受到摩擦力大小为 B. 线框受到的摩擦力大小为

C. 线框对桌面的压力大小为 D. 线框对桌面的压力大小为

【答案】BD

【解析】

【详解】A B．线框静止在桌面上，线框受到的摩擦力是静摩擦力，与安培力水平方向的分力的合力平衡，磁感应强度垂直于桌面的分量

导线ac与导线abc并联，且导线abc的电阻是导线ac电阻的两倍，故通过abc的电流是通过导线ac电流的一半，即，线框所受安培力的合力为

A错误，B正确；

C D．磁感应强度平行于桌面的分量

安培力在竖直方向上的合力

受力分析得

故线框对桌面压力大小为，C错误，D正确。

故选D。

10. 如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为1：3，在原、副线圈中接有三个相同的电阻a、b、c，原线圈一侧接在电压（V）的交流电源上，下列说法正确的是（　　）

A. 流过电阻a、c的电流之比为3：1 B. 理想电压表示数为120V

C. 电阻a与c的功率之比为9：4 D. 原、副线圈中磁通量的变化率之比为1：3

【答案】BC

【解析】

【详解】A．设副线圈电压和电流分别为U2、I2，a、b、c的阻值都为R，则

，

由

，

可知原线圈上电压和电流分别为

，

则a、b中电流

，

可知，故A错误；

B．对原线圈电路，有

U=220V，电压表示数为副线圈电压有效值，带入得

故B正确；

C．由 知

故C正确；

D．通过原副线圈的磁感线任意时刻都相等，所以磁通量变化率是相等的，故D错误。

故选BC。

11. 如图所示，在正方体的b点和d点固定等量异种点电荷，b点固定正电荷，d点固定负电荷，O、分别为上下两面的中心点，下列说法正确的是（　　）

A. O点的场强与点场强之比为

B. 将某正电荷由a点沿ac移至c点，电荷受到的电场力不变

C. 将某正电荷由点沿移至点，电荷的电势能先变大后变小

D. 、两点间电势差与、间电势差相等

【答案】AD

【解析】

【详解】A．设边长为x，则由几何关系可得

则O点的场强为

则点的场强为

则O点的场强与点场强之比为

故A正确；

B．根据等量异种点电荷电场的分布可知，由a点沿ac到c点，电场强度先增大后减小，所以电荷受到的电场力先增大后减小，故B错误；

C．由等量异种点电荷电场的分布可知，所在平面是等势面，所以将某正电荷由点沿移至点，电荷的电势能不变，故C错误；

D．与在同一个等势面上， 、相对于两个点电荷连线的中垂面对称，所以、两点间电势差与、间电势差相等， 故D正确。

故选AD。

12. 如图所示，线框ac、bd边长为2L、电阻不计，三条短边ab、cd、ef长均为L、电阻均为R，ef位于线框正中间。线框下方有一宽度为L的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B，cd边与磁场边界平行，当cd距磁场上边界一定高度时无初速释放线框，线框cd边进入磁场时线框恰好匀速运动，下落过程中线框始终在竖直面内，已知线框质量为m，重力加速度为g，则下列判断正确的是（　　）

A. 释放时cd边到磁场上边界高度为

B. 线框通过磁场过程中a、b两点间电势差始终为

C. 线框通过磁场过程中流过ab边的电流大小和方向均不变

D. 整个过程中ab边产生的焦耳热一定为mgL

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．设释放时cd边到磁场上边界高度为h，cd边进入磁场时的速度大小为

   ①

cd边产生的感应电动势大小为

   ②

回路中总电阻为

   ③

通过cd的电流为

   ④

cd所受的安培力大小为

   ⑤

由题意，根据平衡条件有

   ⑥

联立①~⑥式解得

   ⑦

故A正确；

B．根据线框构成等效电路的特点可知线框在通过磁场的过程中将始终做匀速运动，a、b两点间电势差始终等于对应等效电路的路端电压的相反数，即

⑧

联立③④⑤⑥⑧解得

   ⑨

故B正确；

C．当cd和ef通过磁场过程中，流过ab的电流大小均为

   ⑩

方向均为b→a；

当ab通过磁场的过程中，流过ab的电流大小为I，方向为a→b，故C错误；

D．根据焦耳定律可得整个过程中ab边产生的焦耳热为

   ⑪

联立②③④⑤⑥⑪解得

   ⑫

故D正确。

故选ABD。

三、非选择题：本题共6小题，共60分。

13. 某同学利用如图甲所示装置验证动量定理。所用电源的频率Hz，重物和托盘的质量为m，小车的质量为M，重力加速度，将打点计时器所在的一端垫高，以平衡小车与木板之间的摩擦力，之后通过合理的实验操作得到了如图乙所示的纸带，图中各点为连续的计时点。

（1）打下计时点2时，小车的瞬时速度大小为_______（结果保留三位有效数字）；

（2）取打下计时点1～5的过程研究，打下计时点1、5时小车的速度大小分别为、，则验证动量定理的表达式为_______（用题中所给物理量符号表示）；

（3）若实验过程中发现m所受重力的冲量大于系统动量的增加量，造成此问题的原因可能是_______。

【答案】    ①. 0.575    ②.     ③. 摩擦力未平衡完

【解析】

【详解】(1)[1]打点计时器频率是50Hz，所以周期是0.02s，打下计时点2时，小车的瞬时速度大小为

(2)[2]动量定理的内容是合力的冲量等于动量的变化量，已平衡摩擦力，所以系统的合力等于重物和托盘的重力，则合力的冲量为

系统的动量变化量为

则验证动量定理的表达式为

(3)[3]若实验过程中发现m所受重力的冲量大于系统动量的增加量，说明系统的合力小于重物与托盘的重力，造成此问题的原因可能是摩擦力未平衡完。

14. 电学实验中可将电源与电源及灵敏电流计G连成如图甲所示电路，若灵敏电流计G示数为0，说明此时两电源的电动势相等。

根据这一原理，某同学设计如图乙所示电路，测量某电源C的电动势为。其中A为工作电源，B为电动势恒定的标准电源，其电动势为。、为变阻箱，为滑动变阻器，G为灵敏电流计，S1、S3为单刀单掷开关，S2为单刀双掷开关。实验过程如下：

①实验开始之前，将和的阻值限定在1000Ω到3000Ω之间；

②将S2置于1处，闭合开关S1、S3，通过调节、，使阻值为0时，灵敏电流计G示数为0。记录此时的与的阻值，分别为、；

③将开关S2置于2处，保持通过、的电流不变，复上述操作，使的阻值为0时，灵敏电流计G的示数为0，记录此时的与的数值，分别为、。

根据上述实验过程回答问题：

（1）实验步骤①中，为保护灵敏电流计，开始时滑动变阻器触头应处在最_______端（填“左”或“右”）；

（2）在步骤③中，为保持实验过程中流过与的电流不变，调整、时需要使、与、满足的关系是_______；

（3）待测电源C的电动势_______（用题中所给物理量符号表示）；

（4）若工作电源A的内阻不可忽略，则待测电源C的电动势测量值相比于上述方案结果_______（填“偏大”或“不变”或“偏小”）。

【答案】    ①. 左    ②.     ③.     ④. 不变

【解析】

【详解】(1)[1]在开关闭合前，R3接入的阻值应为最大，保护G，则触头应在最左端。

(2)[2]改用待测电源替换标准电源的位置，其前提条件是工作电源A所在电路电流I要保持不变，电源A的输出电压固定不变，采取的措施是使R1校与R2校的阻值之和为某一固定阻值，使R1测和R2测的阻值之和也为该固定阻值。

(3)[3]根据部分电路欧姆定律，有

，

可知，当满足

有

(4)[4]若考虑工作电源内阻，则有

，

因之前有

考虑到了工作电源内阻后，则有

故整理后依旧为

故测量值不变。

15. 如图所示，一导热性能良好的圆柱形容器竖直放置于地面上，容器的横截面积为S。内部用质量为m的活塞密封一定质量的理想气体，活塞可无摩擦地滑动，整个装置放在大气压强为、温度为的室内，开始时活塞到容器底的距离为h。由于温度变化，活塞缓慢下降了d，这一过程中，封闭气体内能变化量大小为，已知重力加速度为g。求：

（1）此时的室内温度T；

（2）此过程吸收或者放出的热量是多少。

【答案】（1）（2）

【解析】

【详解】（1）取密闭气体为研究对象，活塞下降过程为等压变化，由盖·吕萨克定律有

其中

，

解得外界温度为

（2）活塞下降的过程，大气压力和活塞重力对气体做功，所以外界对系统做的功

根据热力学第一定律，得封闭气体增加的内能

温度降低，内能减小，放热过程。

题目中的只表示内能的变化量，实际上内能是减小的，为负值，故

16. 两光滑金属导轨平行放置，右侧导轨水平，左侧导轨与水平面的夹角为37°，导轨间距m，匀强磁场均垂直导轨平面向上，磁感应强度大小均为T，导轨最右端连接电阻，一质量kg、电阻的导体棒垂直导轨放置，从某一位置处无初速释放。已知棒与导轨接触良好，其余电阻不计，导体棒到达HF前已匀速运动，棒由斜轨道进入水平轨道时的速度大小不变，水平导轨足够长，，重力加速度。求：

（1）导体棒沿斜导轨下滑的最大速度；

（2）导体棒在水平导轨上滑动的距离。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）设最大速度时导体棒受到的安培力为F，则

解得

（2）设导体棒在水平导轨上滑动x距离后速度减小到零，此过程安培力的平均值为，由动量定理

联立可得

 带入数据可得

17. 如图所示为O-xyz坐标系，在xOz平面内x轴下方半径为d的圆形区域内有匀强磁场，磁场沿y轴负方向，磁感应强度大小为B，圆形区域与z轴相切于C点。在z轴右侧空间同时存在沿x轴正方向的匀强电场和匀强磁场，磁感应强度大小为B，电场强度大小为Bd。在圆心A处有一粒子源，某时刻沿z轴方向发射一正粒子，粒子初速度大小为，粒子比荷为，粒子恰好能从O点射入空间的电、磁场中。不计粒子重力，求：

（1）粒子从A射出到达O点所用时间；

（2）粒子经O点开始计时，t时刻的速度大小；

（3）粒子经O点开始计时，t时刻z轴的位置坐标。

【答案】(1) ；(2) ；(3)

【解析】

【详解】(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动，如图所示

由洛伦兹力提供向心力

可得

所以粒子运动的圆心角为60°，粒子从A射出到达O点时速度与z轴负方向夹角60°，粒子在磁场中运动时间为

出射点到O点的距离为

则出射点到O的运动时间为

粒子从A射出到达O点所用时间

(2)粒子进入复合场后，沿x轴的初速度为

沿x轴方向做匀加速直线运动，加速度为

速度为

沿z轴的速度为

沿z轴方向不受电场力，粒子在洛伦兹力的作用下，在平行yOz平面内做匀速圆周运动，所以粒子在t时刻的速度大小为

(3) 粒子在沿x轴方向做匀加速直线运动，在平行yOz平面内做匀速圆周运动， 如图

由

可得

设t时刻粒子与y轴的夹角为α，则有

所以在z轴的坐标为

18. 如图所示，在光滑水平面上放置一端带有挡板的长直木板A，木板A左端上表面有一小物块B，其到挡板的距离为m，A、B质量均为kg，不计一切摩擦。从某时刻起，B始终受到水平向右、大小为N的恒力作用，经过一段时间，B与A的挡板发生碰撞，碰撞过程中无机械能损失，碰撞时间极短。重力加速度。求：

（1）物块B与A挡板发生第一次碰撞后的瞬间，物块B与木板A的速度大小；

（2）由静止开始经多长时间物块B与木板A挡板发生第二次碰撞，碰后瞬间A、B的速度大小；

（3）画出由静止释放到物块B与A挡板发生3次碰撞时间内，物块B的速度v随时间t的变化图像；

（4）从物块B开始运动到与木板A的挡板发生第n次碰撞时间内，物块B运动的距离。

【答案】（1）0，6m/s；（2）12m/s，6m/s；（3）见解析图；（4）（n=2，3，4……）

【解析】

【详解】（1）B从A的左端开始到右端的过程，由动能定理

解得

v0=6m/s

B与A碰撞过程，由动量守恒和能量关系

解得

v1=0

v2=6m/s

（2）第一次碰后A向右以速度v2=6m/s做匀速运动，B做初速度为0，加速度为

的匀加速运动，则第二次碰撞时

解得

t=s

此时B的速度为v3=12m/s，同样根据由动量守恒和能量关系

解得AB的速度为

v4=12m/s

v5=6m/s

 （3）同理第3次碰撞时

解得

t′=s

此时B的速度为18m/s

从开始运动到第一次碰撞的时间

画出由静止释放到物块B与A挡板发生3次碰撞时间内，物块B速度v随时间t的变化图像；

（4）由以上分析可知，从第1次碰后，到下一次碰撞，B向前运动的距离都比前一次多8m，由v-t图像可知，B从开始运动到第1次碰撞B运动的距离为2m；从第1次到第2次碰撞B运动的距离为8m；从第2次到第3次碰撞B运动的距离为8m+8m=16m；从第3次到第4次碰撞B运动的距离为16m+8m=24m；根据数学知识可知从物块B开始运动到与木板A的挡板发生第n次碰撞时间内，物块B运动的距离

（n=2，3，4……）