2021_2022学年河北省邢台市高三（上）期末物理试卷（含答案解析）

2021~2022学年河北省邢台市高三（上）期末物理试卷

1.     2022年北京冬奥会即将来临，运动员正在紧张训练。某滑雪运动员以某一初速度滑出，滑行一段距离后停下此过程视为匀减速直线运动，若该运动员第二次滑行的距离是第一次滑行距离的4倍，各处路况相同，则他第二次滑出的初速度大小为第一次滑出的初速度大小的(    )

A. 2倍 B. 4倍 C.  D.

2.     某同学搬运如图所示的磁电式电流表时，发现表针剧烈晃动且不易停止。该同学依据所学物理知识，在两接线柱间接一根导线后再次搬运，发现表针晃动明显减弱且很快停止。下列说法正确的是
    

A. 电流表未接导线与接导线，均不会产生感应电动势
B. 电流表未接导线时不产生感应电动势，接导线时产生感应电动势
C. 电流表未接导线与接导线均不会产生感应电流
D. 电流表未接导线时不产生感应电流，接导线时产生感应电流

3.     在紧张的学习之余，班上举行了飞镖比赛。小李从到地面的高度为h、到靶面的水平距离为L处，将质量为m的飞镖以大小为的速度水平投出，结果飞镖落在靶心的正下方。不计空气阻力。只改变h、L、m、四个物理量中的一个，可使飞镖投中靶心的是(    )

A. 适当减小L B. 适当减小 C. 适当减小h D. 适当减小m

4.     某品牌手机配置有速度传感器，利用速度传感器可以测定手摆动的速度。某同学手握手机，手臂伸直，以肩为轴自然下摆，手机显示，手臂先后两次摆到竖直方向时的速度大小之比为。若手机的质量不可忽略，不计空气阻力，则手臂这两次摆到竖直位置时，手机受到手竖直方向的作用力大小之比(    )

A. 为k B. 为 C. 大于 D. 小于

5.     2021年11月23日，我国在酒泉卫星发射中心用“长征四号”丙遥三十七运载火箭成功发射“高分三号”02星。该卫星的成功发射将进一步提升我国卫星海陆观测能力，服务海洋强国建设和支撑“一带一路”倡议。已知卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为T，线速度大小为v，引力常量为G，则地球的质量为(    )

A.  B.  C.  D.

6.     如图所示，竖直墙壁AB与斜面BC的夹角为，质量均为m且分布均匀的半球与小球叠放在墙面与斜面之间，。重力加速度大小为g，取，，不计一切摩擦。半球对竖直墙壁的弹力大小为(    )

A.  B.  C.  D.

7.     家用燃气热水器电子脉冲点火装置的原理图如图所示。将3V的直流电压通过转换器转换为正弦交变电压ut，将该交变电压加在理想变压器的原线圈上，副线圈两端接放电针，当放电针之间电压的最大值达到18kV时，就可以放电，利用放电针高压放电所产生的电火花可点燃燃气。下列说法正确的是(    )

A. 热水器每秒点火50次
B. 理想交流电压表V的示数为12V
C. 在转换器损坏的情况下，只要副线圈的匝数足够大，就可以点燃燃气
D. 要使点火装置正常工作，变压器原、副线圈的匝数之比不能超过

8.     放射性元素自发地发出射线的现象，叫作天然放射现象。关于天然放射现象中的射线、射线和射线，下列说法正确的是(    )

A. 射线呈电中性
B. 某原子核放出射线后，其质量数增加1
C. 射线、射线和射线中，电离作用最强的是射线
D. 射线是电子，来自原来绕核旋转的核外电子

9.     如图所示，在足够大的光滑水平面上停放着装有光滑弧形槽的小车，弧形槽的底端切线水平，一小球以大小为的水平速度从小车弧形槽的底端沿弧形槽上滑，恰好能到达弧形槽的顶端。小车与小球的质量均为m，重力加速度大小为g，不计空气阻力。下列说法正确的是(    )

A. 弧形槽的顶端距底端的高度为
B. 小球离开小车后，相对地面做自由落体运动
C. 在小球沿小车弧形槽滑行的过程中，小车对小球做的功为
D. 在小球沿小车弧形槽滑行的过程中，合力对小车的冲量大小为

10. 如图所示，空间存在方向竖直向下的匀强电场图中未画出，A、B、C、D、M、N是棱长为a的正八面体的六个顶点，在同一竖直线上的M、N两点均固定有电荷量为Q的正点电荷，一质量为m、电荷量为q的点电荷在正方形ABCD内水平绕正八面体的中心做半径最大的匀速圆周运动。静电力常量为k，重力加速度大小为g。下列说法正确的是(    )
     

A. 做匀速圆周运动的点电荷带正电
B. 匀强电场的电场强度大小为
C. 做圆周运动的点电荷的角速度大小为
D. 做圆周运动的点电荷的动能为

11. 小王利用如图甲所示的装置探究弹簧的弹性势能。在粗糙水平桌面上固定好轻质弹簧和光电门，将光电门与数字计时器图甲中未画出连接。实验开始时，弹簧在光电门的左侧，且处于原长状态。小滑块与弹簧不拴接，不计空气阻力。
    用外力将滑块向左缓慢推至滑块上的遮光条宽度为d距离光电门为x处，撤去外力，数字计时器记录的遮光条通过光电门的时间为t。滑块通过光电门时的速度大小为______。
    多次改变滑块的质量m，重复中操作，得出多组m与t的值，以为横坐标、为纵坐标作出的图像如图乙所示图中的a、b均为已知量，则撤去外力瞬间弹簧的弹性势能______；已知当地的重力加速度大小为g，则滑块与桌面间的动摩擦因数______。 
12. 家里网购了一台净水机，小聪查阅资料后发现，水的电阻率与水中溶解的固体含量的关系如表所示，合格纯净水的固体含量。小聪想制作一个固体含量计，用来检验该净水机的净水效果。

小聪将水样通过阀门注满一绝缘性能良好的圆柱形塑料容器，容器两端用固定的圆形金属电极密封如图甲所示，再接在如图乙所示的电路电源电动势为E，电流表的量程为，测量前将红、黑表笔短接，使电流表满偏的红、黑表笔之间，读出此时电流表的示数。小聪根据不同水样对应的电流值，得到不同水样对应的电阻率，将电阻率对应的固体含量值标在电流表表盘对应的刻度线上，这样就将电流表改装成了一个简易的固体含量计。

在如图乙所示的电路中，____________选填“a”或“b”表笔是黑表笔。

此固体含量计上较小的固体含量值对应电流表的电流值__________选填“较大”或“较小”。

某次测量时，电流表的指针恰好半偏，测得该容器两电极间的长度为L，水柱的内径为d，则水样的电阻率____________用相关物理量的符号表示；若，，圆柱形塑料容器的长度与横截面直径分别为、，则该净水机___________选填“合格”或“不合格”。

13. 同学们周末去滑冰场滑冰。如图所示，甲同学静立在水平冰面上，乙同学从距离甲同学x0处由静止开始向甲同学匀加速滑去，经时间t乙同学到达甲同学所在位置并抱住甲同学作用时间极短，然后他们一起向前滑行一段距离后停下。甲同学与乙同学的质量分别为m1、m2，他们一起滑行时受到的阻力大小为他们所受总重力大小的，取重力加速度大小g2。求：
    乙同学在抱住甲同学前瞬间的速度大小v0；
    乙同学抱住甲同学后一起向前滑行的距离。

14. 如图所示，在第Ⅰ象限内的虚线OCOC与y轴正方向的夹角与y轴所夹区域内包括虚线OC有磁感应强度大小为B、方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场，大量质量均为m、电荷量均为q的带正电粒子从y轴上坐标为L的A点平行于x轴正方向射入磁场。取，，不计粒子所受重力。

若a粒子垂直y轴离开磁场，求其初速度大小v应满足的条件；

若b粒子离开磁场后垂直经过x轴，求b粒子在第Ⅰ象限内运动的时间t；

若在中情况下，在xOy平面内x轴与虚线OC所夹区域加上方向平行OC的匀强电场图中未画出，结果b粒子恰好能到达x轴，求所加电场的电场强度大小E以及b粒子到达x轴上的位置的横坐标x0不考虑b粒子到达x轴后的运动。

15. 小王想测量昼夜温差。正午时，他将一横截面面积为S的薄壁导热玻璃管竖直放在室外窗台的支架上，如图所示，玻璃管下端封闭、上端开口，管内用质量为m的水银柱密封长为L的空气柱视为理想气体，正午时环境的热力学温度为。夜晚，小王测得水银柱下降了h。重力加速度大小为g，大气压强恒为。求：
     

正午时管内空气的压强p;

夜晚室外的温度T及昼夜温差T即与T的差值。

16. 由某种材料制成的圆锥体倒立放置，其截面如图所示，虚线为垂直于AB边的对称轴，AO边与BO边的夹角可以调节，现使一光线从图示位置垂直于AB边射入圆锥截面。当AO边与BO边的夹角为时，光线恰好不会从AO边射出。取，。

求该材料的折射率；

改变AO边与BO边的夹角，让光线仍沿原方向入射，结果光线射到BO边时刚好发生全发射，求此时AO边与BO边的夹角结果保留三位有效数字。

17. 如图所示，将薄金属筒开口向下，从水面开始缓慢压入水中至图示位置。不计水温以及大气压强的变化。该过程中，金属筒内空气视为理想气体的内能______选填“增加”、“减少”或“不变”，金属筒内空气______选填“吸热”或“放热”。
18. 甲、乙两人在湖边钓鱼，甲发现湖中钓鱼的浮标随水波上下浮动，他观测发现浮标第1次到达最高点至第11次到达最高点的时间t1，甲、乙的浮标在波的传播方向上相距x，从甲的浮标第一次运动到最高点开始计时，不考虑其他波源，经时间t2，乙的浮标第一次到达最高点。该水波的周期为______s、波长为______m。
    

答案和解析

1.【答案】A 

【解析】解：根据匀变速直线运动速度-位移公式，
第一次：v2ax；
第二次：vax；
联立解得：v，故A正确，BCD错误；
故选：A。
两次运动的加速度相同，根据匀变速直线运动速度-位移公式进行求解。
明确匀变速直线运动各个基本公式的特征，速度-时间关系不涉及位移，位移-时间关系不涉及末速度，速度-位移关系不涉及时间。
 

2.【答案】D 

【解析】电流表未接导线与接导线时，表针晃动的过程中均会带动内部线圈切割磁感线，从而产生感应电动势，而未接导线时不是闭合回路，不会产生感应电流，接导线时构成闭合回路，会产生感应电流，从而阻碍表针的晃动。综上所述可知ABC错误，D正确。

故选D。

本题考查电磁感应现象。无论电流表两接线柱间是否接导线，只要表针晃动，内线圈都要切割磁感线，都会产生感应电动势；感应电流的产生条件是闭合电路的磁通量发生变化，只有电流表两接线柱间接导线时，才有感应电流产生。

3.【答案】A 

【解析】飞镖飞出后在水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀加速直线运动，开始时飞镖落于靶心正下方，说明在飞镖水平方向飞行L时，下落高度较大，而水平方向L=v0t，竖直方向y，欲使飞镖投中靶心，应该使飞镖飞行的竖直位移y减小或飞镖距地面的高度h增大，与质量m无关，要使y减小，应适当减小L或增大v0，故A正确，BCD错误。
故选：A。
飞镖飞出后做平抛运动，根据平抛动的规律可分析如何命中靶心。
本题考查平抛运动的规律，注意应用水平和竖直方向上的时间一定相等，若水平位移一定，则水平速度决定时间，若竖直高度一定，则高度决定时间。
 

4.【答案】D 

【解析】对手机，在竖直方向上运动到最低点时有：，故手机受到手竖直方向的作用力的大小：，两次摆到竖直方向时的速度大小之比为时，则两次摆到竖直位置时，手机受到手竖直方向的作用力大小之比，故D项正确，ABC均错误；
故选：D。
本题考查竖直面内的圆周运动的分析。解题的关键是要能对物体受力分析，分析物体做圆周运动的向心力的来源。

 

5.【答案】C 

【解析】由万有引力提供向心力得Gm，结合公式v，解得：M，故C正确，ABD错误。
故选：C。
本题主要考查万有引力定律的应用。根据万有引力提供向心力列方程，结合线速度与周期的关系式，联立即可求得地球的质量。
 

6.【答案】B 

【解析】小球的受力情况如图甲所示

可得墙壁对小球的弹力大小为：

半球和小球整体的受力情况如图乙所示

墙壁对整体的弹力大小：

故墙壁对半球的弹力大小为：

根据牛顿第三定律，半球对墙壁的弹力大小为。

故选：B。
本题是两个物体的平衡问题，要灵活选择研究对象，采用整体法和隔离法相结合求解比较简单。

7.【答案】D 

【解析】解：A、由ut，可知正弦交流电的为，所以交流电的频率为：，每一个周期内有两次最大值，能点火两次，所以热水器每秒点火100次，故A错误；
B、由u，可知正弦交流电的最大值为12V，正弦交流电有效值和最大值之间的关系为：，电压表示数为有效值，所以原线圈两端所接交流电压表的读数为：，故B错误；
C、在转换器损坏的情况下，则原线圈的输入电压不能满足交流电的公式，所以即使副线圈的匝数足够大，也不可以点燃燃气，故C错误；
D、根据变压器原副线圈电压关系为：，变压器原、副线圈的匝数之比：，则要使点火装置正常工作，变压器原、副线圈的匝数之比不能超过，故D正确。
故选：D。
根据正弦交变电压的瞬时表达式m，可知变压器原线圈的电压最大值为12V，可算出电压有效值，即电压的示数；正弦交流电的角速度，根据角速度与频率的关系可求解交流电的频率；根据角频率与周期的关系，可求解交流电的周期，结合正弦交流电的周期特性，可判断点火次数；
根据，可求出原副线圈的匝数比。
本题的入手点在于利用正弦交变电压的瞬时表达式u=Um，对比题干中“正弦交变电压ut”，获取变压器原线圈端的最大电压和角速度，再结合相应的规律求解。
 

8.【答案】AC 

【解析】A.射线是光子，不带电，故A正确；
B.射线是电子，原子核放出射线后，其质量数不变，故B错误；
C.射线、射线和射线中，电离作用最强的是射线，故C正确；
D.射线是电子，一个中子转化为一个电子和一个质子，来自原来的原子核而不是来自核外电子，故D错误。
故选：AC。
本题主要考查天然放射现象中的射线、射线和射线的性质和特点。三种射线都来自原子核，射线的本质是粒子，电离本领最强，穿透本领最弱；射线是高速电子流，电离本领较强，穿透本领较强；射线是能量很高的光子，不带电，电离本领最弱，穿透本领最强。 
 

9.【答案】ABD 

【解析】A.经分析可知，小球到达弧形槽顶端时，小球与小车的速度相同设共同速度大小为v，在小球沿小车弧形槽上滑的过程中，小球与小车组成的系统水平方向动量守恒，有，设弧形槽的顶端距底端的高度为h，根据机械能守恒定律有，解得h，选项A正确；
B.设小球返回弧形槽的底端时，小球与小车的速度分别为、，在小球沿小车弧形槽滑行的过程中，小球与小车组成的系统水平方向动量守恒，以的方向为正方向，有，根据机械能守恒定律有，解得、，可知小球离开小车后相对地面做自由落体运动，选项B正确；
C.根据动能定理，在小球沿小车弧形槽滑行的过程中，小车对小球做的功，选项C错误；
D.根据动量定理，在小球沿小车弧形槽滑行的过程中，合力对小车的冲量大小，选项D正确。
小球与弧形槽相互作用的过程中，水平方向动量守恒，机械能守恒。当小球到达弧形槽的顶端时，两者速度相等。
当小球离开小车时，相当于小球与小车发生了完全弹性碰撞，因为两者质量相等，则速度交换，则小球离开小车做自由落体运动。根据动能定理求小车对小球做的功。根据动量定理求合力对小车的冲量。
 

10.【答案】BC 

【解析】A.做圆周运动的点电荷受到固定点电荷对它的静电力，该静电力为引力提供向心力，可知做圆周运动的点电荷带负电，选项A错误;
B.经分析可知，解得，选项B正确；
C.在正八面体正方形ABCD内水平做半径最大的圆周运动，故圆周运动的半径

电荷q到固定电荷的距离为

故每个固定电荷对点电荷的库仑力为

点电荷受到的合力大小为

根据牛顿第二定律

解得，选项C正确；

D.做圆周运动的点电荷的线速度大小，又，解得，选项D错误。
故选：BC。
一个点电荷在水平面内做匀速圆周运动，竖直方向合力为零，匀强电场提供的电场力与重力平衡，而水平方向M、N两处的点电荷对其库仑引力提供圆周运动的向心力，据此结合向心力公式列式可求，利用求线速度，进而可求点电荷的动能。
 

11.【答案】 ；；

【解析】解：滑块通过光电门的速度可认为等于挡光片通过光电门的平均速度，则有：；
设滑块每次运行x的过程中弹簧对其所做的功为W，对滑块的运动过程，由动能定理得：，而，整理得：，由图像的斜率和纵截距可得：，，
解得：滑块每次运行x的过程中弹簧对其所做的功为：，滑块与桌面之间的动摩擦因数为：。
故答案为：；；
滑块通过光电门的速度可认为等于挡光片通过光电门的平均速度；
从动能定理推理出图像对应的表达式，利用图像的斜率和纵截距求出弹簧对物块做的功及滑块与桌面之间的动摩擦因数。
本题考查探究弹性势能的大小，利用动能定理，把不便于测量的量用图像法求出，同时掌握极限的思想在物理中的运用，即极短时间内的平均速度等于瞬时速度的大小。
 

12.【答案】b；较小；；不合格。 

【解析】黑表笔应接内部电源的正极，可知b表笔是黑表笔。
由表中数据知，当水中溶解的固体含量减小时，水的电阻率增大，而水柱的长度、横截面积均不变，
故水柱的电阻增大，根据闭合电路的欧姆定律，知通过电流表的电流减小。
当电流表半偏时，通过电流表的电流，根据闭合电路的欧姆定律有，且、、，解得，代入数值可得水的电阻率约为，对应的固体含量s，该净水机不合格。
故答案为：b；较小；；不合格。
对于欧姆表，红表笔对应内部电源的负极，黑表笔对应内部电源的正极。
根据电阻定律分析电阻的变化，根据闭合电路欧姆定律分析电流的变化。
根据闭合电路欧姆定律、电阻定律得到的表达式，并代入数据求出，结合表格数据分析净水机是否合格。
 

13.【答案】解：设乙同学在抱住甲同学前的滑行过程中的加速度大小为a，根据匀变速直线运动的规律有：

乙同学在抱住甲同学前瞬间的速度大小：v0=at
联立解得：v0；
设乙同学抱住甲同学后瞬间他们的共同速度大小为v，取向右为正方向，根据动量守恒定律有
m2v0m1+m2v
乙同学抱住甲同学后一起向前滑行的过程，根据动能定理有：

联立解得：x。
答：乙同学在抱住甲同学前瞬间的速度大小为；
乙同学抱住甲同学后一起向前滑行的距离为16m。 

【解析】研究乙同学在抱住甲同学前的滑行过程，根据位移-时间公式求出加速度，由速度-时间公式求乙同学在抱住甲同学前瞬间的速度大小v0。
乙同学抱住甲同学的过程，由动量守恒定律求乙同学抱住甲同学后瞬间他们的共同速度大小，乙同学抱住甲同学后一起向前滑行的过程，利用动能定理求滑行的距离x。
解答本题时，要明确研究对象，确定研究过程，把握每个过程的物理规律，特别是要知道乙同学抱住甲同学的过程遵守动量守恒定律。
 

14.【答案】解：当a粒子在磁场中的运动轨迹对应的圆心角为时，a粒子垂直y轴离开磁场，在此种情况下，当a粒子的运动轨迹与OC相切时，a粒子的初速度最大设为，如图甲所示：

设此时a粒子在磁场中运动的轨迹半径为，有B=m，
根据几何关系有L，
解得，
v应满足的条件为：v⩽；
b粒子运动四分之一圆周后离开磁场，将垂直经过x轴，运动轨迹如图乙所示：

设轨迹圆的半径为，有B=m，
根据几何关系有L，
解得：，，
b粒子在磁场中做圆周运动周期：T，
b粒子在磁场中运动的时间：，
解得，
根据几何关系，b粒子经过虚线OC时到x轴的距离：l，
设b粒子离开磁场后在第Ⅰ象限内运动的时间为，
有l，
又t
解得t；
b粒子沿y轴方向的加速度大小，
根据匀变速直线运动的规律有l，
解得E，
b粒子沿x轴方向的加速度大小，
设b粒子从虚线OC运动到x轴的时间为t'，有，
b粒子从虚线OC运动到x轴的过程中沿x轴方向的位移大小，
又，
解得。 

【解析】若a粒子垂直y轴离开磁场，则临界轨迹应该恰好与OC边界相切，作出轨迹图，根据几何关系求轨迹的半径，根据洛伦兹力提供向心力求速度的最大值；
若b粒子离开磁场后垂直经过x轴，则粒子的轨迹应该是四分之一圆周，作出轨迹图，根据几何关系求轨迹的半径，根据洛伦兹力提供向心力求速度，然后利用圆周运动的规律及运动学公式求时间t；
匀强电场的方向平行OC，根据牛顿第二定律分别求出沿x、y轴方向的加速度，这两个方向均做匀加速运动，利用运动学公式分析求解。
 

15.【答案】解：对管内水银柱，根据平衡条件有
，
解得p；
在水银柱下降的过程中，管内空气做等压变化，有
，
解得T，
故TT。 

【解析】本题考查液柱类问题。
气体重力很小，所以可认为气体内部各点压强相等，分析水银柱，根据平衡条件可求p；
以封闭气体为研究对象，发生等压变化，根据盖吕-萨克定律列式求解。
 

16.【答案】； 

【解析】设光线在该材料中发生全反射的临界角为C，光路如图甲所示，

根据几何关系有：

又：

解得：

当AO边与BO边的夹角减小时，光线在AO边的入射角增大，光线在AO边发生全反射后，传播到BO边时恰好发生全反射，光路如图乙所示，

根据光的反射定律及几何关系有：

解得：

17.【答案】不变；放热 

【解析】解：该过程中，水的温度不变，金属筒内空气的温度不变，筒内空气的内能不变；该过程中，水对筒内空气产生的压强增大，根据玻意耳定律，筒内空气的体积减小，外界对筒内空气做功，结合热力学第一定律可知，筒内空气放热。
故答案为：不变  ；放热
理想气体的内能只由温度决定，恒温，金属筒空气内能不变，而且此变化过程为等温变化。根据玻意耳定律，可判体积变化，从而判断功，再结合热力学第一定律，即可解决问题。
本题考查了热力学第一定律的应用，记住公式，理解公式中各物理量的正负是解题的关键。
 

18.【答案】2 ；4 

【解析】解：该水波的周期：，
波速大小：v，
则波长：。
故答案为：2；4
由甲浮标10个周期内时间为20s，求出周期，再由波速公式v求波速，由求波长。
解决本题的关键要理解波长、周期和频率的含义，知道它们的关系式、。