2021-2022学年辽宁省葫芦岛市高三（上）期末物理试卷（含答案解析）

2021-2022学年辽宁省葫芦岛市高三（上）期末物理试卷

1.     如图所示，北京冬奥会2000米短道速滑接力热身赛上，当运动员在光滑冰面上交接时，后方运动员甲用力推前方运动员乙。下列说法正确的是(    )

A. 甲对乙的作用力大于乙对甲的作用力
B. 甲、乙所受推力的冲量大小相等
C. 甲推出乙后，甲一定向后运动
D. 甲推乙的力与乙推甲的力是一对平衡力

2.     明代宋应星在《天工开物》一书中描述了测量弓力的方法：“以足踏弦就地，秤钧搭挂弓腰，弦满之时，推移秤锤所压，则知多少。”意思是：可以用脚踩弓弦两端，线将秤钩钩住弓的中点往上拉，弦满之时，推移秤锤称平，就可知道弓力大小。如图所示，假设弓满时，弓弦弯曲的夹角为，释钩与弦之间的摩擦不计，弓弦的拉力即弓力，满弓时秤钩的拉力大小为F，弓力大小等于(    )

A.  B.  C.  D.

3.     无人驾驶技术在水运领域也在不断探索和尝试，无人驾驶船舶将是未来无人驾驶技术的一个重要发展方向。现有甲、乙两船做无人驾驶试验，它们同时从同一位置沿同一方向出发做直线运动从出发时刻开始计时，两船的速度随时间变化关系如图，则有(    )

A. 秒末两船相遇 B. 出发以后两船能相遇2次
C. 出发以后两船只相遇1次 D. 前4秒内乙船平均速度较大

4.     2021年4月29日，“天和核心舱”成功进入预定轨道，中国空间站在轨组装建造全面展开。若空间站运行轨道近似为圆周，轨道距地面高度为h。已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，则空间站绕地球运行一周的时间为(    )

A.  B.
C.  D.

5.     在维护和检修高压供电线路时，为了不影响城市用电，电工经常要在高压线上带电作业。为了保障电工的安全，电工全身要穿上用金属丝线编织的衣服如图甲。图乙中电工站在高压直流输电线的A供电线上作业，其头顶上方有B供电线，B供电线的电势高于A供电线的电势。虚线表示电工周围某一截面上的等势面，c、d、e、f是不同等势面上的四个点，以下说法中正确的是(    )

A. 在c、d、e、f四点中，c点的电场最强
B. 连接c、d、e、f四点，则此线一定为电场线
C. 电工全身穿上用金属丝线编织的衣服，静电感应使体内电势保持为零
D. 电工全身穿上用金属丝线编织的衣服，静电屏蔽使体内电场强度保持为零

6.     如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接有的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2：1，交流电流表、交流电压表均为理想电表。下列说法正确的是(    )

A. 电压表的读数为 B. 电流表的读数为2A
C. 副线圈的输出功率为220W D. 副线圈输出的交变电流的频率为100Hz

7.     如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，时刻的波形如图所示，P、Q两质点的平衡位置分别位于和处。时刻，P、Q两质点离开平衡位置的位移相同，质点P比质点Q振动滞后，则下列说法正确的是(    )

A. 波沿x轴正向传播
B. 波传播的速度大小为
C. 质点P振动的周期为
D. 质点Q沿y轴负方向回到平衡位置时，质点P处于波谷

8.     如图所示，在竖直向上的匀强电场中，A球位于B球的正上方，质量相等的两个小球以相同初速度水平抛出，它们最后落在水平面上同一点，其中只有一个小球带电，不计空气阻力，下例判断正确的是(    )

A. 如果A球带电，则A球一定带负电
B. 如果A球带电，则A球的电势能一定增加
C. 如果B球带电，则B球一定带负电
D. 如果B球带电，则B球的电势能一定增加

9.     如图所示，两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。两导轨间用大小可忽略的定值电阻R连接，以两导轨交点为坐标原点，以两导轨的角平分线为x轴，两导轨与x轴夹角均为。导轨上的金属棒与x轴垂直，在外力F作用下从O点开始以速度v向右匀速运动，忽略导轨和金属棒的电阻。I表示流过电阻R的电流，P表示电阻R的热功率，F表示金属棒受到的拉力大小，W表示拉力做的功，则下列关于上述物理量与x的关系图像可能正确的是(    )

A.  B.
C.  D.

10. 某质量的“双引擎”小汽车，行驶速度时靠电动机输出动力；行驶速度在范围内时靠汽油机输出动力，同时内部电池充电；当行驶速度时汽油机和电动机同时工作，这种汽车更节能环保，该小汽车在一条平直的公路上由静止启动，汽车的牵引力F随运动时间t的图线如图所示，所受阻力恒为1250N。已知汽车在时刻第一次切换动力引擎，以后保持恒定功率行驶至第11s末，则在前11s内(    )

A. 经过计算
B. 在时间内小汽车行驶了45m
C. 电动机输出的最大功率为60kW
D. 汽油机工作期间牵引力做的功为

11. 某同学用如图甲所示实验装置“探究弹簧的弹力和伸长量的关系”。直尺和光滑的细杆水平固定在铁架台上，一根弹簧穿在细杆上，其左端固定，右端与细绳连接。细绳跨过光滑定滑轮，其下端可以悬挂钩码。实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出对应的弹簧总长度L，并将所挂钩码的重力大小作为弹簧的弹力大小F。弹簧伸长均在弹性限度内。
    
    把以上测得的数据描点连线，如图乙所示，则该弹簧的原长______cm，劲度系数______。结果均保留3位有效数字
    若该同学先把弹簧竖直悬挂，下端不挂钩码测出弹簧原长为，再按照图甲所示方法悬挂钩码，测出弹簧伸长后长度L，以作为弹簧伸长量x，以钩码重力大小作为弹力F大小。由于弹簧自身重力的影响，得到的图线可能是图丙中的______。
12. 某实验小组想研究某热敏电阻在范围内的温度特性及应用。实验室有下列器材：热敏电阻已置于温控室中，电源内阻可忽略，灵敏电流计G，定值电阻阻值为和阻值为，滑动变阻器最大阻值为，电阻箱，报警器，开关S，导线若干。
    该小组利用如图1所示的电路探究该热敏电阻的温度特性。实验时，先连接好电路，再将温控室的温度t升至，闭合S，调节使灵敏电流计指针回到0刻度：然后调节的滑片使的阻值减小，若发现灵敏电流计指针偏离0刻度，继续调节，直至灵敏电流计指针一直处于0刻度，记下此时的读数。逐步降低温控室的温度t，调节使灵敏电流计指针一直处于0刻度，得到相应温度下的阻值如表。

回答下列问题：
若某次测量，实验小组发现电流由a到b流经灵敏电流计，这时应______选填“调大”或“调小”，才能使指针回到0刻度。
该实验小组利用实验室提供的器材组装一个由热敏电阻控制的报警系统，电路图如图2所示，要求热敏电阻的温度达到或超过时，系统报警。已知报警器内阻不计，流过的电流超过时就会报警，则电阻箱阻值应调为______。闭合开关进行测试，发现温控室中温度达到时报警器才开始报警，这时应______选填“调大”或“调小”电阻箱的阻值，使其在要求温度下报警。

13. 如图，在竖直平面内有O、P两点，OP连线与竖直方向夹角为。长不可伸长的细绳一端固定在O点，另一端拴有质量为、可视为质点的小球，小球竖直悬挂且恰不与地面接触，O到墙的水平距离为。P处装有刀片，细线碰到刀片立即被割断，质量为的滑块水平向右撞击小球，小球垂直击中墙面，且撞后滑块运动到墙角处时的速度恰好减为零。已知滑块与地面的动摩擦因数为，重力加速度，，，求：
    滑块与小球碰后瞬间，滑块的速度大小；
    细线断的瞬间，小球的速度大小；
    滑块刚碰撞小球时滑块的速度大小。
14. 如图，在倾角为的光滑斜面上，在区域Ⅰ和区域Ⅱ存在着方向相反的匀强磁场，Ⅰ区磁感应强度大小，Ⅱ区磁感应强度大小。两个磁场的宽度MJ和JG均为，一个质量为、电阻、边长也为L的正方形导线框，由静止开始沿斜面下滑，当ab边刚越过GH进入磁场Ⅰ区时，恰好做匀速直线运动。已知重力加速度g取。求：
    线框ab边刚进入磁场Ⅰ区时电流I的大小及方向；
    线框静止时ab边距GH的距离x；
    线框ab边从JP运动到MN过程通过线框的电荷量q。

15. 如图甲所示，以两虚线M、N为边界，中间存在平行纸面且与边界垂直的电场，M、N间电压的变化图象如图乙所示，电压的最大值为、周期为；M、N两侧为相同的匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B。时，将一带正电的粒子从边界线M上的A处由静止释放，经电场加速后进入磁场，粒子在磁场中做圆周运动的周期也为。两虚线M、N间宽度很小，粒子在其间的运动时间不计，也不考虑粒子所受的重力。
    
    求该粒子的比荷；
    求粒子第1次和第4次到达磁场区域Ⅰ的左边界线N的两位置间的距离；
    若粒子的质量增加为倍，电荷量不变，时，将其在A处由静止释放，求时粒子的速度。
    

答案和解析

1.【答案】B 

【解析】解：甲对乙的作用力与乙对甲的作用力是相互作用力，根据牛顿第三定律可知，两个力大小相等，方向相反，故AD错误；
B.系统动量守恒，故两个运动员的动量变化量等大反向，则甲、乙所受推力的冲量大小相等，故B正确；
C.甲推出乙后，甲的速度减小，但是甲不一定向后运动，故C错误；
故选：B。
甲乙之间的相互作用力大小相等，方向相反，忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用，甲、乙组成的系统动量守恒，由动量守恒定律分析动量变化的关系。
本题主要考查了动量定理的应用，结合了牛顿第三定律的考查，在分析过程中要注意物理量的标矢性。
 

2.【答案】A 

【解析】解：设弦的拉力弓力为T，根据平衡条件得：
解得：，故A正确，BCD错误。
故选：A。
根据共点力平衡条件列式求解弓力大小。
该题考查力的合成与分解的应用，解答的关键是正确写出弓力与拉力的关系。
 

3.【答案】C 

【解析】解：A、甲、乙两船均先做匀加速直线运动，后做匀速直线运动，通过图像可知，甲做匀加速运动的加速度为，乙的加速度为，设时刻两船速度相等，根据速度-时间公式得：，解得，即前甲的速度一直小于乙的速度，因两船同时从同一位置沿同一方向出发做直线运动，所以在时刻两船还未相遇，故A错误；
BC、出发以后，乙船在前，甲船追上乙船以后，速度比乙船的速度大，因此两船只相遇一次，故B错误，C正确；
D、当时，甲船的位移为，乙船的位移为，因为时间和位移均相同，则前4s内两船的平均速度相等，故D错误；
故选：C。
图像的斜率表示加速度，分别计算出两船的加速度，求出速度相等经历的时间，根据两船速度关系分析秒末两船是否相遇；根据图像与横轴围成的面积表示位移，根据位移关系判断两者的相遇情况；根据位移关系和时间关系分析平均速度关系。
本题考查图像和运动学公式的综合应用，要知道图像的斜率表示加速度，图像与横轴的面积表示位移，结合运动学公式来研究追及问题。
 

4.【答案】A 

【解析】解：根据万有引力提供向心力有：
又在地表附近万有引力近似等于重力：
联立解得：
故A正确；BCD错误；
故选：A。
“天和核心舱”绕地球做匀速圆周运动，地球对“天和核心舱”的万有引力提供空间站的向心力，知道空间站绕地球圆周运动的轨道半径，结合地表附近万有引力近似等于重力，即可求出周期．
解决地球卫星类型的问题常常建立这样的模型：卫星绕地球做匀速圆周运动，地球对卫星的万有引力提供卫星所需要的向心力．常常是万有引力定律与圆周运动知识的综合应用．
 

5.【答案】D 

【解析】A、根据等势面的疏密分布，可判断出 f点的电场最强，故A错误；
B、电场线与等势线垂直，从图中不能确定 c、d、e、f四点的连线恰好垂直于各等势面，所以该连线不一定是电场线，故B错误；
CD、电工全身穿上用金属丝线编织的衣服，静电屏蔽使体内电场强度保持为零，整体为等势体，故C错误，D正确。
故选：D。
根据等势面的分布，可判断出 f点的电场最强，电场线与等势线垂直，从图中不能确定cdef连线恰好垂直各等势面。电工穿上屏蔽服后，达到静电平衡后人体内电场强度为
考查电场线与等势线的疏密来体现电场强度的强弱，同时考查了屏蔽服的作用，要求能用物理知识解释生活中的现象，难度不大。
 

6.【答案】C 

【解析】解：由瞬时值的表达式可得，原线圈的电压有效值为220V，根据电压与匝数成正比可得，副线圈的电压为110V，所以电压表读数为110V，故A错误；
B.副线圈电流
根据变流比关系
代入数据解得电流表的读数为：，故B错误；
C.副线圈的输出功率为，故C正确；
D.变压器不改变交变电流的频率，副线圈输出的交变电流的频率等于原线圈的交变电流的频率，为，故D错误；
故选：C。
根据瞬时值的表达式可以求得输出电压的有效值、频率等，再根据电压与匝数成正比，电流与匝数成反比、输入功率等于输出功率，即可求得结论。副线圈的频率和原线圈频率一样。
本题主要考查变压器的知识，要能对交流电的最大值、有效值、瞬时值以及变压器变压原理、功率等问题彻底理解。
 

7.【答案】B 

【解析】解：因为质点P比质点Q振动滞后，可知波先传到Q点后传到P点，波沿x轴负向传播，故A错误；
B.波的传播速度为，故B正确；
C.P、Q两质点的平衡位置相距，则，解得：，故C错误；
D.波向左传播时，质点Q处于平衡位置，质点P处于波峰，故D错误。
故选：B。
质点P比质点Q振动滞后，波沿x轴负向传播；根据P、Q水平距离和滞后时间求周期和波速；根据波的平移法知质点Q回到平衡位置时质点P的位置。
本题考查了横波图像，根据波的传播特点确定波的传播方向，波沿传播方向传播一个波长需要一个周期。
 

8.【答案】AD 

【解析】解：AB、平抛时的初速度相同，在水平方向通过的位移相同，故下落时间相同，A在上方，B在下方，由可知，A下落的加速度大于B的加速度。如果A球带电，则A的加速度大于B，故A受到向下则电场力，则A球一定带负电，电场力做正功，电势能减小，故A正确，B错误；
CD、如果B球带电，则B带正电，电场力对B做负功，电势能增加，故C错误，D正确。
故选：AD。
 

9.【答案】AC 

【解析】解：设向右运动的位移为x时，导体棒的有效切割长度为L，根据几何关系可得：，所以金属棒切割的有效长度L正比于x。
A、根据法拉第电磁感应定律，根据闭合电路欧姆定律，故A正确；
B、根据电功率的计算公式可得电阻R的热功率：，故B错误；
C、金属棒做匀速运动，有，故C正确；
D、拉力做的功，而，则W与不成正比关系，故D错误。
故选：AC。
对于电磁感应现象中的图象问题，经常是根据法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律求解感应电流的表达式，然后推导出纵坐标与横坐标的关系式，由此进行解答，这是电磁感应问题中常用的方法和思路。
 

10.【答案】BD 

【解析】解：A、开始阶段加速度为

根据可得
，故A错误；
B、汽车前6s内的位移为，故B正确；
C.时刻，电动机输出的功率最大为，故C错误；
D.汽油机工作期间，功率为
解得11s时刻汽车的速度为 ，即汽车是靠汽油机输出动力；
后5s内汽油机工作时牵引力的功为，故D正确；
故选：BD。
对汽车运动过程进行分析，运用速度关系公式求出匀加速的最大速度；再运用功率和速度关系公式求解功率；根据动能定理，结合公式，从而即可求解。
本题主要是考查机车的启动问题，知道在功率恒定的情况下，机车做变加速，最后做匀速直线运动，掌握牛顿第二定律与运动学公式的应用，理解动能定理表达式的内容，要注意，及的使用。
 

11.【答案】；；。 

【解析】解：弹簧弹力为零时，弹簧总长度即为弹簧原长，故
弹簧劲度系数
由于弹簧自身重力的影响，当x等于零时，弹簧有一定的弹力，但弹簧劲度系数不变，即图像斜率不变，故选B。
故答案为：；；。
当不悬挂钩码时，此时弹簧处于原长，根据胡克定律，即可求得劲度系数；
根据图像斜率表示劲度系数，即可解答。
本题考查探究弹力和弹簧伸长之间的关系实验，要注意明确实验原理及实验中的注意事项，并正确根据图象分析实验数据。
 

12.【答案】调大；；调小。 

【解析】解：电流由a到b流经灵敏电流计，说明a点电势高，b点电势低，所以，应调大，使b点电势升高，才能使指针回到0刻度。
根据电桥原理可知：，代入数据解得：；
要求热敏电阻的温度达到或超过时，系统报警，此时，电阻箱阻值应调为；
闭合开关进行测试，发现温控室中温度达到时报警器才开始报警，说明回路电阻偏大，电流偏小，所以调小电阻箱的阻值，使其在要求温度下报警。
故答案为：调大；；调小。
根据图示电路图与电流方向分析答题。
根据电桥原理与欧姆定律分析答题。
理解电桥法测电阻的原理是解题的前提，根据题意分析清楚电路结构，应用串联电路特点与欧姆定律即可解题。
 

13.【答案】解：设滑块质量为M，小球质量为m，滑块与小球碰前的速度为，碰后速度为v，O到墙的水平距离为s，则滑块在水平地面上运动到停在墙角处的过程，由动能定理有

解得：
细线被割断后，设到小球撞击墙面的时间为t，根据运动独立性原理，
竖直方向有 
水平方向有 
解得，
即细线断的瞬间，小球的速度大小为

设小球被碰后速度为，摆线长为L，从碰后运动到P点，
由动能定理得
解得碰后小球速度
滑块与小球相碰，取向右为正方向，由动量守恒定律得
联立得滑块刚接触小球时的速度大小： 

【解析】本题主要考查斜抛运动，动能定理和动量守恒定律的应用。
对滑块应用动能定理解答即可；
利用运动的分解，求出细线断的瞬间小球的速度；
对小球应用动能定理求出碰后小球的速度，滑块与小球相碰，系统动量守恒。
本题的关键要理清小球和物块的运动过程，采用运动的分解法研究斜上抛过程。涉及力在空间的效果时，运用动能定理求速度。
 

14.【答案】解：当ab边刚越过GH进入磁场Ⅰ区时，恰好做匀速直线运动，根据力的平衡条件有

代入数据解得：
根据右手定则可知电流方向从b到a；
根据闭合电路欧姆定律有：
根据法拉第电磁感应定律有：
线框由静止到ab边运动到GH的过程，由机械能守恒定律得
代入数据解得：
线框ab边从JP运动到MN过程，根据电荷量的计算公式有：
根据闭合电路欧姆定律有：
根据法拉第电磁感应定律：
代入数据解得：
答：线框ab边刚进入磁场Ⅰ区时电流I的大小为5A，方向从b到a；
线框静止时ab边距GH的距离为；
线框ab边从JP运动到MN过程通过线框的电荷量为。 

【解析】当ab边刚越过GH进入磁场Ⅰ区时，恰好做匀速直线运动，根据力的平衡条件可解得电流大小，结合右手定则可判断电流方向；
线框由静止到ab边运动到GH的过程，由机械能守恒定律可解得；
根据电荷量公式结合法拉第电磁感应定律可求得电荷量。
本题考查法拉第电磁感应定律，解题关键掌握导线框恰好做匀速直线运动的含义，注意结合法拉第电磁感应定律求得电荷量的方法。
 

15.【答案】解：粒子进入磁场后做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：
粒子做圆周运动的周期为：，
解得：，，周期与半径、速率无关，
由题可知：，解得：；
由于不计粒子穿越MN间的时间，则可认为时刻出发的粒子穿越MN的过程中电压始终为，
第1次加速后的速度为，根据动能定理可得：
解得：
即区域Ⅰ磁场中第一次做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力可得：
得到：
同理可得，之后粒子分别在Ⅱ和Ⅰ磁场中做圆周运动的半径分别为：
，
粒子第1次和第4次到达磁场区域Ⅰ的左边界线N的两位置间的距离如图所示：

则：；
粒子的质量增加为，粒子做圆周运动的周期：
每半个周期为，
从开始到为止的时间内，根据加速电压图象可知粒子共加速了4次，
对应的时刻为：0、、、
且加速电压分别为：、、0、
前两次加速、最后一次减速，由动能定理得：，
解得：。 

【解析】根据粒子在磁场中运动的周期公式求出粒子的比荷；
根据动能定理求出速度的大小，结合圆周运动的半径公式求出粒子在磁场中运动的半径，根据几何关系求解粒子第1次和第4次到达磁场区域Ⅰ的左边界线N的两位置间的距离；
根据粒子质量的变化，得出粒子在磁场中运动周期的变化，确定出粒子加速的次数和加速的电压大小，结合动能定理求出时粒子的速度。
本题考查了带电粒子在电场中的运动，关键作出粒子的运动轨迹图，结合动能定理、粒子在磁场中运动的半径公式和周期公式进行求解．