2021-2022学年河北省张家口市高三（上）期末物理试卷（B卷）（含答案解析）

2021-2022学年河北省张家口市高三（上）期末物理试卷（B卷）

1.     在光电效应实验中，某同学用a、b两种单色光分别照射同一光电管，发现a光对应的遏止电压大于b光对应的遏止电压。下列说法正确的是(    )

A. a光对应的光电子最大初动能较小 B. a光光子的能量小于b光光子的能量
C. a光的粒子性比b光的粒子性明显 D. a光在真空中的传播速度大于b光

2.     在光滑的水平面上建立xOy平面直角坐标系，时质量为1kg的小球从坐标原点由静止开始运动，其沿x方向的图像和沿y方向的图像分别如图所示。则小球在时的动能为(    )

A. 20J B. 10J C. 8J D. 4J

3.     新浪河南讯：洛阳一对“硬核爸妈”每天带儿子拉着轮胎跑5公里，坚持一年不休息。若轮胎的质量为m，绳子与水平面的夹角为，轮胎与地面间的动摩擦因数为，绳子的质量、空气阻力不计，重力加速度为g。则匀速跑步时绳子上的拉力大小为(    )

A.  B.  C.  D.

4.     如图所示，质量为3kg的长木板B静置于光滑水平面上，其上表面右端放置一个质量为2kg的物块A，物块A与长木板B之间的动摩擦因数为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取。现用水平向右、大小为20N的拉力F拉长木板B，则(    )

A. 物块A受到摩擦力的大小为8N B. 物块A受到摩擦力的大小为10N
C. 物块A受到摩擦力的大小为15N D. 物块A受到摩擦力的大小为20N

5.     如图所示，均匀带正电的金属圆环的圆心为O，在垂直于圆环所在平面且过圆心O的轴线上有A、B、C三点，，当B点放置电荷量为Q的负点电荷时，A点的电场强度为0。若撤去B点的负点电荷，在C点放置电荷量为2Q的正点电荷时，B点的电场强度大小为为静电力常量(    )

A.  B.  C.  D.

6.     如图所示，劲度系数的轻弹簧竖直固定在水平面上，质量的小物块静止在弹簧的上端，小物块与弹簧不栓接，此时小物块位于M点。现用外力F缓慢使小物块竖直向下移动至N点，然后撤去外力F并将小物块从N点由静止释放，小物块离开轻弹簧后上升了高度。整个过程未超过轻弹簧的弹性限度，重力加速度。则小物块在N点时轻弹簧储存的弹性势能为(    )

A. 6J B. 8J C. 14J D. 18J

7.     如图所示，理想变压器的原线圈接有的交变电压，理想变压器原、副线圈的匝数比为5：1，原线圈两端接有阻值的定值电阻，副线圈上接有阻值的定值电阻。则理想交变电流表的示数为(    )

A.  B. 2A C.  D. 7A

8.     如图所示，某同学进行足球颠球训练，足球被脚面反弹出去后竖直向上运动，一段时间后又落回到脚面上，足球离开脚面和落回脚面时脚面离地面的高度相同，设整个运动过程中足球受到的空气阻力大小不变。下列说法正确的是(    )

A. 足球从离开脚面到落回脚面的过程中，重力做的功为零
B. 足球上升到最高点的时间大于从最高点落回脚面的时间
C. 足球在上升阶段重力的冲量小于下降阶段重力的冲量
D. 足球上升阶段的动量变化量小于下降阶段的动量变化量
 

9.     2021年10月16日，“神舟十三号”载人飞船成功与“天和”核心舱对接，3名航天员顺利进入“天和”核心舱。“天和”核心舱绕地球的运动可近似看成匀速圆周运动，其轨道倾角为，轨道高度约400千米。已知地球半径约为6400km，近地卫星的线速度为，地球表面重力加速度g取。根据以上信息可估算出(    )

A. “天和”核心舱运行的线速度大于
B. “天和”核心舱运行的线速度小于
C. “天和”核心舱轨道处的重力加速度约为
D. “天和”核心舱轨道处的重力加速度约为

10. 如图所示，半径为R的圆形区域内有垂直于圆面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，AC是圆的一条直径，D为圆上一点，。在A点有一个粒子源，沿与AC成角斜向上垂直磁场的方向射出速率均为v的各种带正电粒子，所有粒子均从圆弧CD射出磁场，不计粒子的重力及粒子间的相互作用。则从A点射出的粒子的比荷可能是(    )

A.  B.  C.  D.

11. 某兴趣小组想测量某电阻的阻值Rx约，实验室提供的器材如下：
    A.直流电源电动势为3V，内阻很小
    B.滑动变阻器R1阻值，额定电流
    C.滑动变阻器R2阻值，额定电流
    D.定值电阻R3阻值
    E.电流表A1量程，内阻约
    F.电流表A2量程，内阻约
    G.开关一个、导线若干
    兴趣小组同学设计的电路如图所示，为方便操作，滑动变阻器R应选择______选填“R1”或“R2”；
    改变滑动变阻器的滑片，得到很多组电流表A1、电流表A2的示数I1和I2，作出的I12图像的斜率为k，则待测电阻的阻值为______用已知量的字母表示；
    实验测得的电阻值______选填“大于”“等于”或“小于”真实值。

12. 某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置验证系统机械能守恒定律，当地的重力加速度2，操作步骤如下：
    ①用天平测量物块a的质量m1和物块b的质量m2；
    ②把打点计时器、定滑轮固定在铁架台上，跨过定滑轮的轻质细线连接物块a和物块b；
    ③把固定在物块a上的纸带穿过打点计时器的限位孔，让物块a靠近打点计时器，先______，再______；
    ④实验过程中打出的一条纸带如图乙所示；
    ⑤更换物块重复实验。
    
    请把步骤③补充完整；
    所用交变电源的频率为50Hz，测得计数点O、A、B、C、D、E、F相邻两点间的距离分别为x1、x2、x3、x4、x5、x6，相邻两个计数点间还有4个点未画出，打下计数点A时物块a和物块b运动的速度大小vA=______，打下计数点E时物块a和物块b运动的速度大小vE=______；结果均保留三位有效数字
    用天平测出物块a和物块b的质量分别为m1、m212，从打计数点A到E的过程中，物块a和物块b组成的系统减小的重力势能p=______，增加的动能为k=______，在误差允许的范围内，物块a和物块b组成的系统机械能守恒。结果用m1、m2、vA、vE、g、x2、x3、x4、x5表示
13. 如图所示，倾角为的足够长光滑斜面AB与长LBC的粗糙水平面BC用一小段光滑圆弧长度不计平滑连接，半径的光滑圆弧轨道CD与水平面相切于C点，OD与水平方向的夹角也为。质量为M的小滑块从斜面上距B点L0的位置由静止开始下滑，恰好运动到C点。已知重力加速度2，，。
    求小滑块与粗糙水平面BC间的动摩擦因数；
    改变小滑块从斜面上开始释放的位置，小滑块能够通过D点，求小滑块的释放位置与B点的最小距离。
     
14. 如图所示，足够长、间距为L的平行光滑金属导轨ab、de构成倾角为的斜面，上端接有阻值为R的定值电阻，足够长的平行光滑金属导轨bc、ef处于同一水平面内，倾斜导轨与水平导轨在b、e处平滑连接，且b、e处装有感应开关。倾斜导轨处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，水平导轨处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小均为B。距离b足够远处接有未闭合的开关S，在开关S右侧垂直导轨放置导体棒N，在倾斜导轨上距b、e足够远的位置放置导体棒M，现将导体棒M由静止释放，当导体棒M通过b、e处后瞬间感应开关自动断开。已知导体棒M的质量为m，电阻为R，导体棒N的质量为2m，电阻为2R，两导体棒运动过程中始终与导轨接触良好且与导轨垂直，重力加速度为g，不计导轨电阻及空气阻力。
    保持开关S断开，求导体棒M通过感应开关前瞬间的速度大小；
    若固定导体棒N，导体棒M通过感应开关后瞬间闭合开关S，求导体棒M在水平导轨上运动的位移；
    若不固定导体棒N，导体棒M通过感应开关后瞬间闭合开关S，求导体棒N上产生的焦耳热。
     
15. 研究表明，两个邻近的分子之间同时存在着引力和斥力，其大小随分子间距离的变化如图中虚线所示，当时，分子间的引力等于斥力。关于分子间的作用力和分子势能，下列说法正确的是(    )

A. 时，分子间作用力随着r的增大而增大
B. 时，分子间作用力随着r的增大而增大
C. 时，两个分子的势能随着r的增大而减小
D. 时，两个分子的势能随着r的增大而减小

16. 如图甲所示，绝热气缸内顶部装有固定卡环，距离气缸底部高度，卡环下有厚度不计的压敏电阻，压敏电阻的阻值随压力的变化规律如图乙所示。质量和厚度不计的活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，活塞与气缸内壁间摩擦不计，活塞与气缸内壁气密性良好。初始时，活塞距离气缸底部高度，缸内气体温度。已知大气压强，活塞横截面积。现对缸内气体缓慢加热，求：
    当活塞刚刚接触到压敏电阻时，缸内气体的温度是多少K；
    当压敏电阻的阻值变为时，缸内气体的温度是多少K。
     
17. 如图所示，沿波的传播方向上有五个质点a、b、c、d、e，相邻两质点间的距离均为，各质点均静止在各自的平衡位置，时振源a开始竖直向上做简谐运动，时质点e开始振动，时质点e第4次到达最高点。下列说法正确的是(    )

A. 该简谐波的周期为 B. 该简谐波的周期为
C. 该简谐波的波长为2m D. 该简谐波的波长为

18. 如图所示，底面半径为R、高也为R的圆柱形容器中装满某种透明液体，在底面圆心位置有一点光源，发现上表面有一半面积的区域有光射出，光在真空中的传播速度为c。求：
    透明液体对光线的折射率；
    射出的光线在透明液体中传播的最长时间不考虑光线在容器壁上的反射。

答案和解析

1.【答案】C 

【解析】解：由爱因斯坦光电效应方程得
a光对应的遏止电压大于b光对应的遏止电压，所以a光对应的光电子最大初动能较大，光的频率较大，a光光子的能量大于b光光子的能量，故AB错误；
C.a光的频率较大，所以a光的粒子性比b光的粒子性明显，故C正确；
D.a光和b光在真空中的传播速度一样大，故D错误。
故选：C。
由爱因斯坦光电效应方程结合题意可知ab光对应的光电子最大初动能大小关系，从而分析光子的能量关系；光的频率越大粒子性越明显，光在真空中的速度恒定。
 

2.【答案】B 

【解析】解：时，小球沿x方向运动的速度，沿y方向运动的速度，所以小球在时的动能
代入数据解得：
故B正确，ACD错误。
故选：B。
根据运动的合成与分解解得时的速度，结合动能的公式可解得。
 

3.【答案】A 

【解析】解：以轮胎为研究对象，受到重力、支持力、拉力和摩擦力，受力分析如图所示：

竖直方向有
水平方向有：
解得：
根据摩擦力的计算公式可得：
联立解得：
故A正确，BCD错误；
故选：A
 

4.【答案】A 

【解析】解：A、物体的加速度由B对A的摩擦力提供，当摩擦力达到最大静摩擦的时候，A、B发生相对滑动，A物体的最大静摩擦力为
则发生相对滑动时，A的加速度为
将A、B看成一个整体，由牛顿第二定律得
代入数据解得
现用水平向右、大小为20N的拉力F拉长木板B，则两者保持相对静止，
A受到的摩擦力：
代入数据解得：，故A正确，BCD错误。
故选：A。

本题考查牛顿第二定律，解题关键掌握整体与隔离的分析方法，注意A、B发生相对滑动，A物体受最大静摩擦力。
 

5.【答案】C 

【解析】解：当B点放置电荷量为Q的负点电荷时，A点的电场强度为0，圆环上的电荷在A点的电场强度与B点的负点电荷在A点的电场强度等大反向，即
根据对称性可知圆环上的电荷在B点的电场强度大小，方向向右；
若撤去B点的负点电荷，在C点放置电荷量为2Q的正点电荷时，根据电场的叠加原理可知B点的电场强度大小
故ABD错误，C正确。
故选：C。
本题考查点电荷电场的计算公式，解题关键掌握电场是矢量，叠加满足平行四边形定则。
 

6.【答案】D 

【解析】解：物块平衡时，有
物块由静止释放后上升的高度
由能量守恒定律得小物块在N点时轻弹簧储存的弹性势能
代入数据解得：
故ABC错误，D正确
故选：D。
本题考查功能关系，解题关键掌握能量的转化，注意物块运动的过程中弹簧弹性势能转化为重力势能。
 

7.【答案】C 

【解析】解：由题意可知，变压器原线圈输入电压的峰值U1m，原线圈输入电压的有效值U1，
由理想变压器的变压比，解得副线圈电压U2，
由欧姆定律可知，副线圈电流I2
由理想变压器的变流比，解得原线圈电流I1
由欧姆定律可知，流过R1的电流IR
则电流表示数1R，故C正确，ABD错误。
故选：C。
分析清楚电路结构、求出原线圈输入电压，然后应用欧姆定律与理想变压器的电压比和变流比即可解题。
 

8.【答案】AC 

【解析】解：A、重力做功与路径无关，只与初末位置的高度差有关，足球从离开脚面到落回脚面的过程中，重力做的功为零，故A正确；
BC、足球在上升阶段做匀减速直线运动，可看成向下初速度为0的匀加速直线运动，足球受重力和向下的阻力，加速度大；足球在下降阶段做初速度为0的匀加速运动，足球受重力和向上的阻力，加速度小。由可知足球上升到最高点的时间小于从最高点落回到脚面的时间，在上升阶段重力的冲量小于下降阶段重力的冲量，故B错误，C正确；
D、由可知足球离开脚面的初速度大于落回脚面的末速度，由，所以足球上升阶段的动量变化量大于下降阶段的动量变化量，故D错误；
故选：AC。
重力做功和初末位置有关，与路径无关；分析足球上升和下降的运动，比较时间的长短，由此得到两个阶段的重力冲量的大小；分析足球在上升和下降阶段的初末速度，由此分析出动量变化量。
 

9.【答案】BD 

【解析】解：AB、根据万有引力提供向心力可知，，解得线速度：，近地卫星的线速度为，“天和”核心舱的轨道半径大于近地卫星的轨道半径，则线速度小于，故A错误，B正确；
CD、根据，则重力加速度：，地球半径约为，地球表面重力加速度g取，“天和”核心舱的轨道半径为，则“天和”核心舱轨道处的重力加速度约为，故C错误，D正确。
故选：BD。
根据万有引力提供向心力，得到线速度的表达式，分析“天和”核心舱的运行线速度；
根据万有引力提供向心力，得到向心加速度表达式分析。
 

10.【答案】AD 

【解析】解：带电粒子从C点射出磁场，轨迹如图1所示

图1
由几何关系得
解得
带电粒子从D点射出磁场，轨迹如图2所示

图2
由几何关系得是菱形，所以粒子的轨迹半径
所以粒子在磁场中运动的轨迹半径满足
由洛伦兹力提供向心力得
解得从A点射出的粒子的比荷满足
故AD正确，BC错误
故选：AD。
由题意，分别画出粒子恰从C点和D点射出的运动轨迹图，由几何关系可以求出临界半径，由洛伦兹力提供向心力求出比荷的范围。
 

11.【答案】1；
3；
大于

【解析】解：滑动变阻采用分压接法，为方便操作，滑动变阻器R应选择R1；
根据串并联电路特点得1232Rx
整理得I12
则根据图像斜率为k有
解得Rx3
电路测量的电阻是电流表A2和待测电阻Rx的串联电阻，由于电流表A2的内阻未知，所以实验测得的电阻值大于真实值。
 

12.【答案】接通电源；释放物块a和物块b；
；；
；。 

【解析】解：实验过程中应先接通电源，再释放物块a和物块b。
由题可知，每相邻计数点间的时间间隔为
根据匀变速直线运动规律可解得打下计数点A时物块a和物块b运动的速度大小vA
打下计数点E时物块a和物块b运动的速度大小vE。
从打计数点A到E的过程中，物块a和物块b组成的系统减小的重力势能为
增加的动能为k。
 

13.【答案】解：从小滑块释放到恰好运动到C点，由动能定理得mgL0BC
代入数据解得
滑块恰能够通过D点，在D点的最小速度为vD，重力沿半径方向上的分力提供向心力，由牛顿第二定律有：
设滑块在斜面上运动的距离为L，由动能定理得BC
解得
答：小滑块与粗糙水平面BC间的动摩擦因数为；
改变小滑块从斜面上开始释放的位置，小滑块能够通过D点，小滑块的释放位置与B点的最小距离为。

【解析】本题考查动能定理的应用，解题关键掌握小滑块的运动状态分析，结合牛顿第二定律与动能定理即可解答。
 

14.【答案】解：由题意可得导体棒M到达be前已做匀速直线运动，由法拉第电磁感应定律得：
由闭合电路欧姆定律得：
由平衡条件得：
联立解得：
若固定导体棒N，导体棒M通过感应开关后瞬间闭合开关S，导体棒M、N组成回路，最终导体棒M静止，由法拉第电磁感应定律得：
由闭合电路欧姆定律得：
对导体棒M，由动量定理得：
解得：
若不固定导体棒N，导体棒M通过感应开关后瞬间闭合开关S，导体棒M、N组成的系统动量守恒，最终共速，则共
由能量守恒定律得：
导体棒N上产生的焦耳热为：
解得：QN
答：保持开关S断开，导体棒M通过感应开关前瞬间的速度大小为；
若固定导体棒N，导体棒M通过感应开关后瞬间闭合开关S，导体棒M在水平导轨上运动的位移为；
若不固定导体棒N，导体棒M通过感应开关后瞬间闭合开关S，导体棒N上产生的焦耳热为。 

【解析】先计算出电动势的大小，结合欧姆定律计算出电流，根据安培力和下滑力相等列等式求解；
对导体棒根据动量定理分析出移动的位移；
根据两导体棒的受力特点分析出系统动量守恒，根据能量守恒定律列式计算出产生的热量。
本题主要考查了电磁感应和电路的结合，根据法拉第电磁感应定律计算出电动势，结合电路分析，在分析过程中要理解能量的流向以及动量是否守恒。
 

15.【答案】C 

【解析】解：AB、分子间作用力的合力随分子间距变化的关系如图中实线所示

当时，分子间作用力随着r的增大而减小；当时，分子间作用力随着r的增大，先增大后减小，故AB错误；
C、当分子间的距离时，分子力表现为斥力，随着r的增大，分子力做正功，分子势能减小，故C正确。
D、当分子间的距离时，分子力表现为引力，随着r的增大增大，分子力做负功，分子势能增大，故D错误。
故选：C。
 

16.【答案】解：理想气体发生等压变化，由盖-吕萨克定律得：

解得：
由图乙可知，当压敏电阻的阻值变为时，压力，由平衡条件得：

由查理定律得：

解得：
答：当活塞刚刚接触到压敏电阻时，缸内气体的温度是450K；
当压敏电阻的阻值变为时，缸内气体的温度是720K。 

【解析】根据分析可知，封闭的理想气体经历的是等压变化，根据盖-吕萨克定律计算出温度即可；
先根据平衡条件计算出压强，再结合查理定律计算出温度。
本题主要考查了封闭气体的理想气体实验方程，通过分析得知不变量，选取对应的等式完成计算即可，整体难度不大。
 

17.【答案】C 

【解析】解：时质点e开始向上振动，简谐波的传播速度
经过质点e第一次到达最高点，时质点e第4次到达最高点，所以
则简谐波的传播周期
简谐波的波长
故C正确，ABD错误。
故选：C。
 

18.【答案】解：作出光路，如图所示

由几何关系得


由折射定律得
，
联立解得：
；
恰好发生全反射的光线在透明液体中光路最长，由几何关系得
由折射定律得
射出的光线在透明液体中传播的最长时间为
联立解得：。
答：透明液体对光线的折射率为；
射出的光线在透明液体中传播的最长时间为。 

【解析】本题画出光路图是分析和求解的基础，要培养这方面的基本功。根据几何知识求入射角、折射角或临界角是常用思路。