2021-2022学年天津市和平区高三（上）期末物理试卷（含答案解析）

这是一份2021-2022学年天津市和平区高三（上）期末物理试卷（含答案解析），共14页。试卷主要包含了26cm，CD的长度为6，6A，内阻约0，【答案】C，【答案】D，【答案】B，【答案】AD，【答案】BD，【答案】BC等内容，欢迎下载使用。
2021-2022学年天津市和平区高三（上）期末物理试卷     2021年4月29日，我国在海南文昌用长征五号B运载火箭成功将空间站天和核心舱送入预定轨道。核心舱运行轨道距地面的高度为400km左右，地球同步卫星距地面的高度接近36000km。则该核心舱的(    )A. 角速度比地球同步卫星的小 B. 周期比地球同步卫星的长
C. 向心加速度比地球同步卫星的大 D. 线速度比地球同步卫星的小    压强的微观原因是气体分子对容器壁的作用，关于气体的压强，下列说法正确的是(    )A. 气体压强的大小只与分子平均动能有关
B. 单位体积内的分子数越多，分子平均速率越大，压强就越大
C. 一定质量的气体，体积越小，温度越高，压强就越小
D. 气体膨胀对外做功且温度降低，气体的压强可能不变    如图所示，在倾角为的粗糙斜面上垂直纸面放置一根长为L，质量为m的均匀直导体棒，整个装置处于一竖直向下的匀强磁场中，当导体棒内通有垂直纸面向外的电流I时，导体棒静止在斜面上，则(    )
A. 导体棒所受安培力的方向沿斜面斜向上
B. 只增大电流的大小，导体棒所受的摩擦力一定增大
C. 只增大磁感应强度的大小，导体棒对斜面的压力一定增大
D. 只增大电流的大小，导体棒可能从静正开始沿斜面下滑    如图为静电除尘器原理示意图，废气先经过个机械过滤置再进入静电除尘区，尘埃在电场中易带上电子，在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘目的。图中虚线为电场线方向未标，一颗尘埃在向集尘极迁移过程中先后经过A、B两点，下列表述正确的是(    )
A. 电场方向由放电极指向集尘极 B. 尘埃在迁移过程中做匀变速运动
C. 尘埃在A位置的动能比B位置大 D. 尘埃在A位置的电势能比B位置大    修建高层建筑时常用塔式起重机。某段时间内，重物在竖直方向上被匀加速提升，同时在水平方向上向右匀速移动。不计空气阻力。在此过程中(    )A. 重物的运动轨迹为斜向右上方的直线
B. 绳子对重物拉力所做的功等于重物机械能的增加量
C. 重物所受合力冲量的方向斜向右上方
D. 绳子对重物拉力的冲量等于重物动量的增加量
     天津之眼是世界上唯一建在水上的摩天轮，它的直径达110m，轮外装挂48个360度透明座舱，每个座舱可乘坐8个人，可同时供384个人观光。摩天轮匀速旋转一周所需时间为30分钟，在此过程中，下列说法中正确的是(    )
 A. 每个乘客受到的合力在不断变化 B. 运行过程中乘客对座位的压力始终不变
C. 运行过程中乘客重力的功率始终不变 D. 合力对乘客做功一定为零    在拉力F的作用下，一辆玩具汽车从斜面底端由静止开始沿斜面运动，它的动能与位移x的关系如图所示段为曲线，各处的摩擦忽略不计，下列说法正确的是(    )
A. 过程中，车所受拉力逐渐增大
B. 过程中，拉力的功率逐渐增大
C. 过程与过程，车的平均速度相等
D. 过程中，车的机械能可能不变    如图所示，两带电平行金属板之间有相互正交的匀强电场和匀强磁场，一个带正电的粒子以某一初速度沿垂直于电场和磁场的方向射入两板间，测得它飞出该场区时的动能比射入时的动能大．为使带电粒子飞出场区时的动能比射入时的动能小，以下措施中可行的是(    )
 A. 仅增大粒子所带的电荷量
B. 仅增大粒子射入金属板时的速度
C. 仅增大两板间磁场的磁感应强度
D. 保持金属板所带电荷量不变，增大两板间的距离    如图甲所示，附有滑轮的长木板平放在实验桌面上，将细绳一端拴在滑块上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的槽码使小车在槽码的牵引下运动，利用这套装置做“探究加速度与力和质量的关系”的实验。
①在进行实验时，需要先将长木板倾斜适当的角度，这样做的目的是______。
A.使小车获得较大的加速度
B使细线的拉力等于滑块受到的合外力
C.使小车最终能匀速运动
D.使槽码的重力近似等于细线的拉力
②实验过程中打出的一条纸带如图乙，在纸带上便于测量的地方选取第一个计数点，在这个点上标明A，第六个点上标明B，第十一个点上标明C，第十六个点上标明D，第二十一个点上标明E。测量时发现B点已模糊不清，于是测得AC的长度为，CD的长度为，DE的长度为，则应用所有测得的数据，可计算得出小车运动的加速度______结果保留两位有效数字。

③用此装置可以进行多个力学实验，下列说法正确的是______。
A.“研究匀变速直线运动”时，不需要平衡摩擦力
B.“验证牛顿第二定律”时，槽码的质量应远小于小车质量
C.“研究恒力做功与速度变化关系时”，不需要平衡摩擦力
D.倾斜木板平衡摩擦力后，可用该装置进行“验证机械能守恒定律”的实验
定值电阻的阻值约为，用下列器材组装成电路测量的阻值。
A.电流表量程1mA，内阻约；
B.电流表量程，内阻约；
C.电压表量程3V，内阻约；
D.电压表量程15V，内阻约；
E.滑动变阻器最大阻值，额定电流；
F.电池组电动势4V，内阻不计；
G电池组电动势18V，内阻不计；
H.开关S及导线若干。
①为使测量尽量准确，电流表选用______电压表选用______，电源选用______。均填器材前面的字母代号
②在方框内画出测量阻值的实验电路图。

③按照你所画电路图，开关闭合之前，滑动变阻器的滑片应该放在最______端。如图所示，坐标空间中有匀强电场和匀强磁场，电场方向沿y轴负方向，磁场方向垂直于纸面向里，y轴是两种场的分界面，磁场区的宽度为d，现有一质量为m，电荷量为的带电粒子从x轴上的N点处以初速度沿x轴正方向开始运动，然后经过y轴上的M点进入磁场，不计带电粒子重力求：

两点间的电势差
若要求粒子能穿越磁场区域而不再返回电场中，求磁感应强度应满足的条件
若粒子垂直于磁场右边界穿出磁场，求粒子在磁场中运动的时间．如图所示，质量为的长木板放在光滑的水平面上，质量为物块可视为质点放在长木板的左端，用大小为10N、方向斜向右上与水平方向成角的拉力F作用在物块上，使物块从静止开始运动，物块运动1s的时间，撤去拉力，如果物块刚好不滑离木板，物块与木板间动摩擦因数为，重力加速度，，，求：
撤去拉力时物块和木板的速度分别多大；
木板的长度为多少。
利用电磁场可以进行同位素的相关研究。已知发射源持续不断地发射大量的氢的同位素氕核、氘核、氚核进入加速电场电压已知，经静电分析器由内外两块四分之一圆弧形金属极板组成，再垂直AB界面进入有界匀强磁场ABCD，最后打在荧光屏上，通过荧光屏上的亮点位置就可以进行相关分析。若所有粒子从发射源射出时可视为初速度为零，已知氕核的质量为m，电荷量为e，图中静电分析器中央轨迹PQ是圆心在O点、半径为L的四分之一圆弧，磁场的宽度，粒子所受重力忽略不计，且忽略所有场的边缘效应。
若氕核能够沿着图中的虚线PQ进入磁场，求静电分析器中虚线PQ处的电场强度E的大小；
若氕核经电磁装置打在荧光屏上的S点，求匀强磁场磁感应强度B的大小；
若粒子源发射出的粒子除氢的同位素外，还含有少量的氦核，通过计算说明荧光屏上有几个亮点？在满足的条件下，求让所有的粒子都打在荧光屏上，荧光屏的长度至少为多长？

答案和解析 1.【答案】C 【解析】【解答】
解：核心舱和同步卫星都是受万有引力，万有引力提供向心力而做匀速圆周运动，有

可得：；；；
而核心舱运行轨道距地面的高度为400km左右，地球同步卫星距地面的高度接近36000km，即核心舱的半径比地球同步卫星的半径小
由此可知：核心舱的角速度比地球同步卫星的大，周期比同步卫星短，向心加速度比地球同步卫星大，线速度比地球同步卫星的大，故ABD错误，C正确；
故选：C。
【解析】
卫星的万有引力提供向心力，根据相关公式判断每个物理量的大小关系。
常规的万有引力定律应用，可通过口诀“高轨低速长周期”完成判断。
 2.【答案】B 【解析】解：A、气体压强的大小与分子平均动能和分子数的密度有关，故A错误；
B、单位体积内的分子数越多，分子平均速率越大，压强就越大，故B正确；
C、一定质量的气体，体积越小，温度越高，压强就越大，故C错误；
D、根据理想气体状态方程可知，气体膨胀对外做功且温度降低，气体的压强一定变小，故D错误；
故选：B。
理解气体压强的产生原因和影响因素；根据封闭的理想气体状态方程分析出气体的物理量的变化。
本题主要考查了气体压强的微观意义以及理想气体的状态方程，理解相应的概念，能利用理想气体的状态方程定性地分析气体物理量的变化即可，难度不大。
 3.【答案】C 【解析】解：A、根据左手定则可以判断出，导体棒所受安培力的方向为水平向左，故A错误；
BC、假设摩擦力的方向沿斜面向下，对导体棒的受力如图所示：

根据共点力平衡可知：，
又由于，所以电流增大时，增大，f也增大，也增大；
假设摩擦力方向沿斜面向上，同理可知：，
因此，电流增大时，增大，f减小，增大，故B错误，C正确；
D、只增大电流大小，根据可知，安培力会不断增大，根据受力图形可知，最终导体棒会沿斜面向上运动，故D错误；
故选：C。
根据左手定则判断出安培力的方向，由于摩擦力的方向未知可进行假设，再根据共点力平衡计算出摩擦力的大小变化情况。
本题主要考查了安培力大小和方向的应用，解决本题的关键能够正确地受力分析，运用共点力平衡进行求解，并会运用左手定则判断安培力的方向，结合安培力公式计算安培力的大小。
 4.【答案】D 【解析】解：尘埃带负电，向集尘极运动，所以集尘极带正电，则电场方向由集尘极指向放电极，故A错误；
B.放电极到集尘极之间的电场并非匀强电场，所以尘埃所受电场力不是恒力，不可能做匀变速运动，故B错误；
根据沿电场线方向电势降低可知B位置的电势高于A位置的电势，所以尘埃在A位置的电势能比B位置大，根据能量守恒定律可知尘埃在A位置的动能比B位置小，故C错误，D正确。
故选：D。
根据电场方向，分析尘埃所受的电场力方向，判断其电性。放电极与集尘极间建立非匀强电场，尘埃所受的电场力是变化的。沿电场线方向电势降低。
本题考查运用分析实际问题工作原理的能力，剖题时，抓住尘埃带负电，搞清尘埃的运动方向是突破口。
 5.【答案】B 【解析】解：A、因为重物在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做匀加速运动，所以重物的加速度方向与合速度方向不共线，即重物做曲线运动，为开口向上的抛物线，故A错误；
B、重力以外的力做的功等于机械能的变化量，重物除有重力做功外，还有绳子的拉力做功，所以绳子对重物拉力做的功等于重物机械能的增加量，故B正确；
C、重物所受合力方向竖直向上，所以合力的冲量方向为竖直向上，故C错误；
D、合力的冲量等于重物动量的变化量，所以拉力和重力的合力的冲量等于重物动量的增加量，故D错误。
故选：B。
当重物受合力方向与速度方向不在同一直线上时，重物的轨迹为曲线；重力以外的力做的功等于重物机械能的变化量；合力的冲量方向与合力的方向一致；重物所受合力的冲量等于物体动量的变化量。
重物做曲线运动的条件是合力的方向与速度不共线，重物所受重力以外的力做的功等于物体机械能的变化量。
 6.【答案】AD 【解析】解：A、乘客做匀速圆周运动，每个人受到的合力都不等于零，合力提供向心力，始终指向圆心，不断变化，故A正确；
B、乘客做匀速圆周运动所需的向心力大小始终为，方向不断发生变化，通过受力分析可知乘客在乘坐过程中对座位的压力始终在不断变化，故B错误；
C、根据功率公式：，竖直方向的速度不断变化，则重力的功率不断变化，故C错误；
D、乘客做匀速圆周运动，速度的大小不变，所以动能不变，根据动能定理可知，合力做功为零，故D正确。
故选：AD。
摩天轮在竖直平面内做匀速圆周运动，合力提供向心力；
乘客受到的合力指向圆心，乘客在乘坐过程中对座位的压力不断变化；
根据功率公式分析；
根据动能定理分析。
该题考查了圆周运动的相关知识，解答本题的关键要知道乘客做匀速圆周运动，由合力充当向心力，结合向心力公式分析即可．
 7.【答案】BD 【解析】解：图线的斜率表示车所受的合外力，过程中，车所受合外力不变，则所受拉力不变，故A错误；
B.过程中，拉力不变，而车的速度逐渐增大，所以拉力的功率逐渐增大，故B正确；
C.根据匀变速直线运动规律的推论可知，只有当两个过程车都做匀变速运动时，其平均速度才相等，而过程中，车先做匀加速运动，然后做变加速运动；过程，车做匀减速运动，所以过程与过程，车的平均速度不相等，故C错误；
D.过程中，车做匀减速运动，此时拉力可能为零，车的机械能可能守恒，故D正确。
故选：BD。
图线的斜率表示车所受的合外力，拉力不变，车的速度逐渐增大，拉力的功率逐渐增大，根据匀变速直线运动规律的推论可知，只有当两个过程车都做匀变速运动时，其平均速度才相等，过程中，车做匀减速运动，此时拉力可能为零，车的机械能可能守恒。
本题考查动能定理与机车功率的问题，解题关键掌握图像斜率的含义，注意机械能守恒的条件。
 8.【答案】BC 【解析】解：无论粒子带何种电荷，由于电场力与洛伦兹力都是方向相反的，而动能减少说明电场力做了负功，即电场力小于洛伦兹力，粒子向洛伦兹力的方向偏转了．所以要使动能减小，必然增大磁场力或减小电场力．
A：仅增大粒子所带的电荷量，则电场力与磁场力同时增大，不符合上面分析．故A错误．
B：增大速度，则磁场力增大，而电场力不变，符合上面分析，故B正确．
C：只增大磁感应强度，即增大了洛伦兹力，符合上面的分析．故C正确．
D：保持金属极板所带电荷量不变，增大两极板间的距离，根据电场强度公式，可知，电场强度不变，则电场力也不变．故D错误；
故选：
首先分析粒子在复合场中的受力情况，粒子受到电场力和洛伦兹力作用，无论粒子电性如何，电场力和洛伦兹力都将方向相反，然后根据粒子在复合场中运动特点结合能量关系分析即可得出答案．
该题是速度选择器一类的题，在速度选择器中，粒子的受力特点：同时受到方向相反的电场力和洛伦兹力作用；
粒子能匀速通过选择器的条件：电场力和洛伦兹力平衡，即，，只有速度为的粒子才能沿直线匀速通过选择器．
若粒子受到的电场力和磁场力不平衡时，粒子将发生偏转：电场力大于洛伦兹力时，粒子向电场力方向偏转，此时电场力做正功，电势能转化为动能；电场力小于洛伦兹力时，粒子将向洛伦兹力反向偏转，电场力做负功，动能转化为电势能．
 9.【答案】      左 【解析】解：①在进行实验时，需要先将长木板倾斜适当的角度，使小车重力在沿长木板方向的分力能够与摩擦力平衡，
从而使细线的拉力等于小车受到的合外力。故B正确，ACD错误；
故选：B。
②小车运动的加速度为
代入数据得：
③A、“研究匀变速直线运动”时，只需要小车做匀变速运动即可，不需要平衡摩擦力，故A正确；
B、“验证牛顿第二定律“时，需要用槽码重力来表示小车所受合外力，设小车质量为M，槽码质量为m。
对小车根据牛顿第二定律有 
对槽码同理有
联立解得：  由上式可知只有当时F才近似等于mg，故B正确；
C、“研究恒力做功与速度变化关系时”，需要小车所受恒力等于合外力，所以需要平衡摩擦力，故C错误；
D、平衡摩擦力只是将摩擦力的效果消除，但小车实际仍受摩擦力作用，机械能不守恒，故D错误。
故选：AB。
①若电源选用电池组，则通过的电流最大值为：
此时器材中的两个电流表都无法精确测量的电流，所以电池组应选择，此时通过的电流最大值为：

则电流表可以精确测量通过的电流，根据所选电源可知电压表应选择；
②因为
所以电流表应采用内接法。因为滑动变阻器远小于的阻值，所以为了便于控制两端的电压，滑动变阻器应采用分压式接法，电路图如图所示：

③按照所画的电路图，闭合开关之前，应将滑动变阻器的滑片滑动至分压电路电压为零的位置，即最左端。
故答案为：①B；②；③AB；①；；；①电路图如上图所示：③左
①根据实验原理掌握正确的实验操作；
②根据逐差法计算出小车的加速度；
③根据实验原理掌握正确的实验操作；
①根据实验原理选出合适的电学仪器；
②根据电学仪器的量程和电阻的大小设计出合适的电路图；
③根据电路图分析出滑片的摆放位置。
本题主要考查了牛顿第二定律的验证实验和伏安法测电阻的实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合实验的特点完成数据的分析，整体难度不大。
 10.【答案】解：粒子从M到N做类似平抛运动，有：
水平分运动：
竖直分运动：
加速度：
电势差：
联立解得：
粒子在磁场中做匀速圆周运动，有：

又进入磁场的速度：

粒子能够穿过磁场，则要求：

可得：

粒子垂直右边界射出磁场，有：

粒子在磁场中运动的周期：

在磁场中运动的时间：

可得：

解：两点间的电势差为；
磁感应强度应满足的条件为；
粒子在磁场中运动的时间为 【解析】粒子从M到N做类似平抛运动，根据类似平抛运动的分运动公式列式，再根据牛顿第二定律列式，最后联立求解；
磁感应强度越大，轨道半径越小，临界情况是轨迹恰好与右边界相切，画出轨迹，结合几何关系得到轨道半径，然后根据牛顿第二定律列式求解磁感应强度；
先确定圆心，结合几何关系得到轨道半径，得到轨道对应的圆心角，最后根据求解运动时间．
本题关键明确粒子的运动规律，对电场中的运动，根据分运动公式列式；对磁场中的运动，确定圆心后结合几何关系得到轨道半径，再结合牛顿第二定律列式求解．
 11.【答案】解：对物体有：
对木板有：
撤去拉力时，物体的速度
木板的速度
拉力撤掉之前，物体相对木板的位移
根据动量守恒有
由能量守恒有
木板的长度

答：撤去拉力时物块速度为，木板的速度为；
木板的长度为。 【解析】由牛顿第二定律及速度-时间关系，求解速度；由位移-时间关系及动量和能量守恒求解木板长度。
本题考查牛顿第二定律，学生需分析清楚受力及运动情况，综合求解。
 12.【答案】解：设氕核经过加速电场进入静电分析器时的速度大小为，由动能定理得：

在静电分析器中由电场力提供向心力做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律得：

解得：
氕核在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力得：

在磁场中轨迹如图，由几何关系：，解得：
解得：
设粒子的质量为，电荷量为q，由和可得：

已知：氕核、氘核、氚核的电荷量相同，质量之比为1：2：3
可得它们在磁场中轨迹半径之比为：
可知氕核、氘核、氚核打在荧光屏上不同位置，氦核的比荷与氘核相同，即氦核轨迹半径与氘核的相同，即氦核与氘核打在荧光屏上同一位置，故在荧光屏上有三个亮点。
由上述分析可知，氕核轨迹半径最小，打在荧光屏上靠右侧的S点，氚核轨迹半径最大，打在荧光屏上靠左侧的F点，如图所示，荧光屏的长度至少为线段SF的长。
由几何关系得：


解得：
荧光屏的最小长度为：
答：静电分析器中虚线PQ处的电场强度E的大小为；
匀强磁场磁感应强度B的大小为；
荧光屏上有3个亮点；荧光屏的长度至少为。 【解析】由动能定理求解氕核经过加速电场进入静电分析器时的速度大小，根据在静电分析器中由电场力提供向心力做匀速圆周运动，应用牛顿第二定律求解；
氕核在磁场中做匀速圆周运动，画出在磁场中的轨迹图，由几何关系求得轨迹半径，由洛伦兹力提供向心力，应用牛顿第二定律求解；
通过比较各种粒子的运动半径关系，可知亮点的个数；氕核轨迹半径最小，是打在荧光屏上靠右侧最远的位置，氚核轨迹半径最大，是打在荧光屏上靠左侧最远的位置，画出轨迹图，由几何关系求解。
本题考查了带电粒子在电场与磁场中运动问题，粒子在加速电场中被加速时，应用动能定理处理；此题粒子在静电分析器中是由电场力提供向心力，而使粒子做匀速圆周运动的；粒子在匀强磁场中的运动，关键要画出轨迹图，由几何关系结合相应的物理原理求解。