2021-2022学年辽宁省铁岭市调兵山第二高级中学高三（上）期末物理试卷（含答案解析）

2021-2022学年辽宁省铁岭市调兵山第二高级中学高三（上）期末物理试卷

1.     如图所示，轻绳一端连接放置在水平地面上的物体Q，另一端绕过固定在天花板上的定滑轮与小球P连接，P、Q始终处于静止状态，则(    )

A. Q可能受到三个力的作用
B. Q一定受到四个力的作用
C. Q受到的轻绳拉力与重力的合力方向水平向左
D. Q受到的轻绳拉力与重力的合力方向指向左上方
 

2.     在光滑水平地面上，有两个质量分别为、的小物体，运动1s后发生正碰，碰撞时间极短，碰后两物体粘在一起，两物体碰撞前后的图像如图所示．以下判断正确的是(    )

A. ：：1
B. ：：1
C. 碰撞前后的动量不变
D. 碰撞前后两物体的总机械能不变

3.     如图甲为一列简谐横波在时刻的波形图，P、Q分别为波上的两个质点，图乙为Q点的振动图象，则(    )
    

A. 波沿方向传播
B. 波的传播速度大小为
C. 时，Q点的加速度达到正向最大
D. 到的过程中，P点通过的路程为30cm

4.     某三棱镜的横截面为等腰三角形，，AB边长为2L，空气中一束包含a、b两种单色光的细光束沿平行于BC方向照射到AB边的中点O，经三棱镜折射后分成a、b两束单色光部分光路图如图所示。其中，b单色光从O点入射后的折射光平行于AC。已知光在真空中传播速度为c。不考虑AC面的反射下列结论不正确的是(    )

A. 在该三棱镜中，单色光a的传播速度比b小
B. 单色光b在该三棱镜中发生全反射的临界角C满足
C. 若用单色光a、b分别通过同一双缝干涉装置，单色光a的相邻亮纹间距比b的大
D. 仅改变入射光在AB边上入射点的位置，b光在该三棱镜中的传播时间始终为

5.     下列说法正确的是(    )

A. 铀经过、衰变形成稳定的铅，在这一变化过程中，共经历了6次衰变
B. 一群氢原子从的激发态跃迁到基态时，会辐射3种频率的光
C. 粒子散射实验中极少数粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据
D. 金属中的电子吸收光子逸出成为光电子，光电子最大初动能等于入射光子的能量

6.     2021年6月17日，神舟十二号载人飞船采用自主快速交会对接模式成功对接于天和核心舱前向端口，与此前已对接的天舟二号货运飞船一起构成三舱组合体．组合体绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，该轨道离地面的高度约为已知同步卫星离地面高度为，下列说法正确的是(    )

A. 组合体在轨道上飞行的周期大于24h
B. 若已知地球半径R和表面重力加速度g，则可算出组合体的周期T
C. 组合体在轨道上飞行的速度大于第一宇宙速度
D. 神舟十二号载人飞船从低轨道变轨与天和号核心舱对接时，需要减速

7.     如图所示，在xOy坐标系中，y轴上a点固定一个带正电的点电荷，b、c是x轴上的两个点，，下列说法正确的是(    )

A. 沿x轴从b到c，各点电势先降低后升高
B. 沿x轴从b到c，各点场强先减小后增大
C. 将一带正电的试探电荷从b移到c电场力做正功
D. 将一带负电的试探电荷从b移到c其电势能减小
 

8.     如图所示，地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球半径．地面上有一辆汽车在行驶，下列说法正确的是(    )

A. 汽车速度越大，地面对它的支持力就越大
B. 汽车速度大到一定程度时，地面对车的支持力可以为零
C. 汽车以某一速度脱离地面时，汽车不再受到重力的作用
D. 汽车以某一速度脱离地面时，驾驶员感觉到处于失重状态
 

9.     如图甲所示，一小木块以某一初速度冲上倾角为且足够长的固定斜面．若以斜面底端为位移初始点，乙图为小木块在斜面上运动的动能随位移x变化关系图像．忽略空气阻力的影响，选底面处为重力零势能面，重力加速度，，则下列判断正确的是(    )

A. 小木块重力势能最大为40J
B. 小木块的质量为1kg
C. 小木块与斜面间的动摩擦因数为
D. 小木块从斜面底端出发再回到底端的过程中系统产生的内能为20J

10. 如图所示，两根平行的长直光滑金属导轨M、N的间距为，其底端接有阻值为的电阻，整个装置处在垂直纸面向里，磁感应强度大小为的匀强磁场中．一质量1kg的导体杆ab在恒力的作用力下从静止开始沿导轨运动，向右运动时导体棒恰好匀速运动，导体棒垂直于导轨放置且与两导轨保持良好接触．设ab杆接入电路的电阻为，导轨电阻不计．则此过程中(    )

A. 流过导体棒中的电流方向为由b到a B. 杆的速度最大值为
C. 电阻R上产生的热量为 D. 流过电阻R的电荷量为2C

11. 某物理兴趣小组用落体法测量三明市的重力加速度，装置如图甲所示。打点计时器所接交流电源的频率为f。
    
    实验中打出的一条纸带如图乙所示，O为打的第一个点，在离O点较远处，每隔一个点取个计数点分别取为A、B、C，测得A、B两点的距离为，B、C两点的距离为，则打点计时器打B点时，重物的速度大小为______。
    测出打点计时器打多个计数点时重物的速度大小v及对应重物下落的高度h，作出的图像如图丙所示。若当地的重力加速度大小为g，重物下落过程中所受阻力可忽略，则图线的斜率为______。
    实验中发现，重力加速度的测量值比三明市实际的重力加速度小，其主要原因是重物下落过程中受到阻力的作用。已知重物的质量为m，则重物下落过程中所受阻力大小为______。用、、m、f、g表示
12. 某实验小组要用伏安法从零开始描绘某灯泡的图线，小组观察发现小灯泡上标有“5V 2W”的字样。实验室现有下列器材供选用：
    A.电压表内阻约为；
    B，电压表内阻约为；
    C，电流表内阻约为；
    D.滑动变阻器最大电流为；
    E.滑动变阻器最大电流为；
    F.学生电源直流、开关、导线若干。
    
    实验中所用电压表应选______，滑动变阻器应选______。均用选项前的字母表示
    根据实验的要求在虚线框中画出实验电路图。
    该实验小组根据实验得到的数据画出了如图所示的小灯泡的图线。当用电动势为4V、内阻为的电源直接给该小灯泡供电时，该小灯泡的实际功率是______保留一位有效数字。
13. 如图所示，一个圆筒形导热汽缸开口向上竖直放置，内有活塞，其横截面积为，质量为，活塞与汽缸之间无摩擦且不漏气，其内密封有一定质量的理想气体，气柱高度。已知大气压强，取。
    ①如果在活塞上缓慢堆放一定质量的细砂，气柱高度变为原来的，求砂子的质量并判断此过程理想气体是吸热还是放热；
    ②如果在①基础上给汽缸底缓慢加热，使活塞恢复到原高度，此过程中气体吸收热量5J，求气体内能的增量。
14. 质量的物体静止于水平地面的A处，A、B间距，物体地面间的动摩擦因数，用大小为、与水平方向夹角斜向下的力推此物体，使物体由静止开始运动，取，求：
    
    在F作用下物体的加速度大小；
    若到达B点后，突然撤去F，物体继续滑行的距离；
    若使物体从A处由静止开始运动并能到达B处，求力F作用的最短时间．
15. 在如图所示的直角坐标系第一象限与第三象限分布匀强磁场和匀强电场，磁感应强度为B未知，现在第三象限中从速度沿x轴正方向发射质量为m，带的离子，离子经电场后恰从坐标原点O射入磁场，经磁场偏后从x轴上距O点为2L的M点离开磁场点图中没有画出离子重力不计．
    求电场强度为E的大小；
    求磁感应强度B的大小；
    离子从P点到M点所经历的时间

答案和解析

1.【答案】B 

【解析】解：AB、Q处于静止状态，受力平衡，对Q受力分析，Q一定受到重力、绳子的拉力，这两个力不能平衡，在绳子、拉力作用下Q有向左运动的趋势，所以地面对Q有向右的静摩擦力，必定还受到地面的支持力，所以Q一定受到四个力作用，故A错误，B正确；
CD、根据平衡条件可知，Q受到的绳子拉力与重力的合力与支持力以及静摩擦力的合力大小相等，方向相反，而支持力以及静摩擦力的合力方向指向右上方，则Q受到的绳子拉力与重力的合力方向指向左下方，故CD错误。
故选：B。
Q处于静止状态，受力平衡，对Q受力分析，由于绳子拉力和重力不能平衡，则Q还要受到地面的支持力和水平向右的静摩擦力，共四个力，再结合平衡条件分析即可.
本题考查了共点力平衡条件的直接应用，要求能正确分析物体的受力情况，知道有摩擦力就一定有弹力。
 

2.【答案】A 

【解析】解：AB、根据图象的斜率等于速度，可知碰撞前两物体的速度分别为：，，碰后两物体的速度为：，规定的速度方向为正方向，由动量守恒定律得：

代入数据解得：：1
故A正确，B错误；
C、碰撞前的速度为，碰撞后的速度为，大小和方向都发生了变化，则其动量大小和方向也都发生了变化，故C错误；
D、碰撞前后两物体的总机械能减小量为：
代入数据解得：，故D错误。
故选：A。
根据图象的斜率等于速度，求出各个物体的速度，由动量守恒定律可解得两物体质量之比，动量是矢量，注意其方向性，根据动能的变化可知机械能是否不变。
本题主要考查了图象的斜率的意义，明确斜率等于速度，知道动量守恒的应用，注意动量的矢量性，应用动量守恒定律时要规定正方向。
 

3.【答案】C 

【解析】解：根据Q点的振动图象可知，在时刻，质点Q向下振动，结合波形图可知，波沿x正方向传播，故A错误；
B.波的传播速度大小为

故B错误：
C.时，Q点处在波谷位置，则此时加速度达到正向最大，故C正确；
D.因波的周期为，则到的过程中经历了，因为P点在时刻不是在波峰波谷位置，也不是在平衡位置，则通过的路程不等于，故D错误。
故选：C。
在时刻，质点Q向下振动，结合波形图可知，波沿x正方向传播，根据可解得波速；Q点处在波谷位置，则此时加速度达到正向最大，质点不在波峰波谷位置，也不是在平衡位置，通过的路程不等于
本题考查横波的图像，解题关键掌握对图像的认识，注意波速的计算公式，质点不在波峰波谷位置，也不是在平衡位置，经历时间其路程不等于3A。
 

4.【答案】C 

【解析】解：根据折射定律

可知b光的折射率小于a光的折射率，根据

可知在该三棱镜中，单色光a的传播速度比b小，故A正确；
B.由几何关系知a、b复合光的入射角为，b的折射角为，则b光的折射率为：
则单色光b在该三棱镜中发生全反射的临界角c满足，故B正确；
C.由A选项可知，a光折射率大于b光折射率，则a光频率大于b光频率，根据

可知a光的波长小于b光波长，根据

可知若用单色光a、b分别通过同一双缝干涉装置，单色光b的相邻亮纹间距比a的大，故C错误；
D.如图所示

改变入射光在AB边上入射点的位置，由于入射角始终为，所以折射光始终平行于AC，根据B选项可知，b光在BC边会发生全反射，因为，可得

因为


所以

所以

在平行四边形中

在等腰中

所以从AB边上任意位置射入的光线，b光的路径等于AC长度，则

又

解得：
故D正确。
本题选不正确项，故选：C。
根据折射定律可知ab光线折射率的大小关系，可判断频率与波长的关系，根据比较ab光发生干涉时的条纹间距；结合速度与折射率关系可判断光速大小；根据折射定律解得b光的折射率，进而求得全反射的临界角；根据几何关系解得光程，结合波速可计算时间。
本题考查光的折射定律，解题关键掌握折射定律的应用，同时注意光发生干涉时条纹间距的大小计算。
 

5.【答案】C 

【解析】解：A、铀经过、衰变形成稳定的铅，设需要经过x次衰变和y次衰变，根据质量数和电荷数守恒则有，；解得：，，故A错误；
B、一群氢原子从的激发态跃迁到基态时，会辐射种频率的光，故B错误；
C、由卢瑟福对粒子散射实验现象的分析得出的结论说明，在粒子散射实验中，少数粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据，故C正确；
D、按照爱因斯坦的理论，在光电效应中，金属中的电子吸收一个光子获得的能量是，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能，即：，可知光电子最大初动能小于入射光子的能量，故D错误。
故选：C。
根据质量数守恒和电荷数守恒判断衰变次数；根据求出辐射出的光子的种类；根据卢瑟福的主要贡献分析；根据光电效应方程判断。
本题考查了衰变的实质、能级跃迁、光电效应方程等基础知识点，关键要熟悉教材，牢记这些基础知识点，知道光电子的最大初动能与入射光的频率有关。
 

6.【答案】B 

【解析】解：A、组合体绕地球飞行轨道离地面的高度约为，小于地球同步轨道，而地球同步卫星的周期为24h，根据开普勒第三定律可知，组合体在轨道上飞行的周期小于24h，故A错误；
B、若已知地球半径R和表面重力加速度g，根据“黄金代换”公式可得：；由万有引力提供向心力有：，解得：，可算出组合体的周期，故B正确；
C、等于贴近地面卫星的环绕速度，由万有引力提供向心力有：，解得：，则组合体在轨道上飞行的速度小于，故C错误；
D、要想实现对接，神舟十二号必须从低轨道加速做离心运动实现对接，故D错误。
故选：B。
根据开普勒第三定律分析周期；
由万有引力提供向心力分析周期和线速度；
根据变轨原理分析。
本题主要是考查万有引力定律及其应用，解答本题的关键是能够根据万有引力提供向心力结合向心力公式进行分析，掌握开普勒第三定律的应用方法。
 

7.【答案】C 

【解析】解：A、b、O、c三点中，O与a之间的距离最小，又因为沿着电场线方向电势降低，因此越靠近正的场源电荷位置电势越高，因此，所以沿x轴从b到c，各点电势先升高后降低，故A错误；
B、根据可知，越靠近场源电荷位置场强越大，因此，所以沿x轴从b到c，各点场强先增大后减小，故B错误；
C、将一带正电的试探电荷从b移到c时电场力做正功，故C正确；
D、将一带负电的试探电荷从b移到c电场力做负功，其电势能增大，故D错误。
故选：C。
沿着电场线方向电势降低，越靠近场源电荷位置场强越大，，正电荷沿着电势升高的方向运动，电场力做负功；由电场力做功与电势能关系判断电势能变化。
本题考查电场力做功和电势能等基本概念，特别要容易犯错的地方是电势能的判断，注意电势和电荷的正负号。
 

8.【答案】BD 

【解析】解：AB、根据题意可知，汽车在地面上做圆周运动时，由牛顿第二定律得：，
解得：，行驶时重力大于支持力时，速度v越大、越小；
当速度达到一定程度时，地面的支持力为零，此时有：，解得：，
即当汽车速度时，地面对车的支持力为零，故A错误、B正确；
C、汽车以某一速度脱离地面时，汽车仍受到重力的作用，只不过是重力完全提供向心力，故C错误；
D、当地面对车的支持力为零时，汽车只受重力，处于完全失重状态，则驾驶员处于完全失重状态，故D正确。
故选：BD。
汽车做圆周运动，重力与支持力的合力提供向心力，应用牛顿第二定律求出支持力，当支持力为零时，得到汽车的速度大小；失重时实际重力不变；根据重力完全提供向心力分析驾驶员是否失重。
本题考查了圆周运动问题，分析清楚汽车的运动性质与受力情况是解题的前提与关键，应用牛顿第二定律、掌握基础知识即可解题。
 

9.【答案】BD 

【解析】解：A、小木块运动过程损失的机械能等于克服摩擦力做的功，小木块上升和下降过程中克服摩擦力做功相等，损失的机械能相等，
根据图乙所示图象可知，小木块上升和下降整个过程机械能的减少量为20J，则小木块从斜面底端冲到最高点的过程中损失的机械能为10J，
在最高点小木块的动能为零重力势能最大，由能量守恒定律可知，小木块的最大重力势能，故A错误；
BC、设小木块质量为m，小木块与斜面间的动摩擦因数为，对小木块，由动能定理得：
上升过程：，
下降过程：
其中：，代入数据解得：，，故B正确，C错误；
D、小木块从斜面底端出发再回到底端的过程中，系统产生的内能等于损失的机械能，由图示图像可知，整个过程损失的机械能为20J，则系统产生的内能为20J，故D正确。
故选：BD。
根据图象分析整个过程机械能的减少量，上升和下降过程中机械能的减少量都相等，以此求出摩擦力做功大小，然后求出小木块的最大重力势能，上升和下降过程根据动能定理列方程求解小木块的质量以及接触面的动摩擦因数；根据功能关系得到系统产生的内能。
解决该题的关键是明确知道物体在上升和下降过程中，摩擦力做功相等，正确分析动能随位移变化的图象，能分析出整个过程摩擦力做功的大小。
 

10.【答案】AD 

【解析】解：导体棒向右运动时，切割磁感线运动，由右手定则判断感应电流方向由b到a，故A正确；
B.由电磁感应定律可得：，又，。随着速度增大，感应电流增大，安培力增大，导体棒做加速度减小的加速运动，当导体棒运动时恰好匀速运动时速度最大，此时：，则，代入数据解得：，所以导体棒的速度最大值为，故B错误；
C.由动能定理有：，又，解得电路中产生的热量为：；
根据焦耳定律可得电阻R上产生的热量，故C错误；
D.流经R的电荷量：，故D正确。
故选：AD。
导体棒向右运动时，切割磁感线运动，由右手定则判断感应电流方向；当拉力等于安培力时速度最大，根据平衡条件和相关公式求解最大速度；根据能量守恒求解焦耳热；根据平均感应电动势与闭合电路欧姆定律和电荷量的计算公式求解通过电荷量。
本题考查了电磁感应与电路、力学的综合运用，能够会灵活运用切割产生的感应电动势公式、安培力公式、欧姆定律等内容，掌握安培力的表达式和电量的表达式。
 

11.【答案】；； 

【解析】解：打点计时器打点时间间隔，打B点时的速度可以用AC间的平均速度表示，打B点时的速度：；
若重物从O到B的过程中机械能守恒，则需满足：，则有，所以图象的斜率；
由匀变速直线运动的推论可知，解得加速度：，对重物，由牛顿第二定律得：，解得：
故答案为：；；
在匀变速直线运动中，极短时间内的平均速度大小可以近似等于瞬时速度大小，据此求出打点B时重物的速度；
根据机械能守恒定律写出的表达式，结合图象的斜率的意义；
依据牛顿第二定律求出重物下落过程受到的阻力。
本题考查了“用自由落体法测重力加速度”实验，考查了实验数据处理，理解实验原理是解题的前提，应用匀变速直线运动的推论与牛顿第二定律即可解题。
 

12.【答案】 

【解析】解：灯泡额定电流，电流表应选择B；
描绘灯泡伏安特性曲线电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，为方便实验数据处理，滑动变阻器应选择E。
滑动变阻器采用分压接法，由于电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，实验电路图如图所示；

作出电源的图象如图所示，

由图示图象可知，灯泡工作电压，工作电流，
灯泡实际功率；
故答案为：；E；电路图如图所示；。
根据灯泡额定电流选择电流表，为方便实验操作应选择最大阻值较小的滑动变阻器。
根据题意确定滑动变阻器与电流表接法，然后作出实验电路图。
作出电源的图象，求出灯泡的工作电压与工作电流，然后求出灯泡的实际功率。
本题考查了实验器材选择、设计实验电路图与实验数据处理等问题，要掌握实验器材的选择原则；应用图象法处理实验数据是常用的实验数据处理方法，要掌握应用图象法处理实验数据的方法。
 

13.【答案】解：①因为缓慢放置砂子，气体发生等温变化，根据玻意耳定律，有：
又，
，
代入数据解得：
因为气体体积减小，外界对气体做功，理想气体温度不变，内能不变，所以此过程理想气体放热。
②使活塞恢复到原高度的过程，气体压强不变，气体对外做功为：
由热力学第一定律有：
所以气体内能的增量为3 J。
答：①砂子的质量为1kg，此过程理想气体放热；
②气体内能的增量为3 J。 

【解析】①因为缓慢放置砂子，气体发生等温变化，根据玻意耳定律求解末态压强，然后对活塞和沙子整体受力分析，根据平衡求解沙子质量；根据热力学第一定律分析吸放热情况；
②缓慢加热过程，气体做等圧変化，根据求解气体做功，然后根据热力学第一定律求解。
本题考查热力学第一定律，关键是要注意功和热量的正负号问题。
 

14.【答案】解：在F作用下，物体的受力情况如图所示。
水平方向根据牛顿第二定律可得：
竖直方向根据平衡条件可得：
又有：，
联立解得：；
物体达到B的速度大小为v，根据速度-位移关系可得：
解得：
撤去力F后，物块减速运动的加速度大小为，根据牛顿第二定律可得：
，
根据速度-位移关系可得：
解得：；
设力F作用最短时间为，撤去拉力后，物块做减速运动，达到B点速度刚好为零，减速时间为，，
根据位移-时间关系可得：
根据速度-时间关系可得：
联立解得：。
答：在F作用下物体的加速度大小为；
若到达B点后，突然撤去F，物体继续滑行的距离为；
若使物体从A处由静止开始运动并能到达B处，力F作用的最短时间为 

【解析】在F作用下，根据牛顿第二定律求解加速度大小；
根据速度-位移关系求解达到B的速度大小，根据牛顿第二定律求解撤去力F后物块减速运动的加速度大小，再根据速度-位移关系求解物体继续滑行的距离；
物体先加速再减速到零经过的时间最短，根据位移-时间关系、速度-时间关系列方程联立求解。
对于牛顿第二定律的综合应用问题，关键是弄清楚物体的运动过程和受力情况，利用牛顿第二定律或运动学的计算公式求解加速度，再根据题目要求进行解答；知道加速度是联系力和运动的桥梁。
 

15.【答案】解：离子在匀强电场中做类平抛运动，
沿x轴方向：
沿y轴方向：
解得：，电场强度大小
设离子进入磁场时的速度大小为v，竖直分速度大小为，
离子在电场中做类平抛运动，沿x轴方向：
沿y轴方向：
则
解得：
离子进入磁场时的速度大小：
离子在匀强磁场中做匀速圆周运动，离子运动轨迹如图所示，
由几何知识可知，离子轨道半径
洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：
解得磁感应强度大小：
离子在磁场中转过的圆心角
离子在磁场中做匀速圆周运动的周期
离子在磁场中的运动时间
离子从P点到M点所经历的时间
答：电场强度为E的大小是；
磁感应强度B的大小是；
离子从P点到M点所经历的时间t是。 

【解析】离子在电场中做类平抛运动，应用类平抛运动规律求出电场强度大小。
离子在匀强磁场中做匀速圆周运动，作出离子运动轨迹，求出离子做圆周运动的轨道半径，应用牛顿第二定律求出磁感应强度大小。
求出离子在电场与磁场中的运动时间，然后求出离子从P点运动到M点的时间。
根据题意分析清楚离子运动过程、作出离子运动轨迹是解题的前提与关键，应用牛顿第二定律与运动学公式即可解题。