安徽省滁州市定远县育才学校2021-2022学年高三下学期期中考试理科综合物理试题（含答案）

安徽省滁州市定远县育才学校2021-2022学年高三下学期期中考试

理科综合物理

二、选择题:本题共8小题，每小题6分，共48分。每小题给出的4个选项中，第14-18题只有一项是符合题意要求的，第19-21题有多项是符合题意要求的。全部选对的6分，选对但不全对的得3分，有选错的得0分。

14．如图所示为氢原子的能级结构示意图，一群氢原子处于n=3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外辐射出光子，用这些光子照射逸出功为2.49eV的金属钠。下列说法正确的是（　　）

A．从n=3向n=2跃迁辐射的光子的波长最短

B．氢原子辐射光子后电子绕核运动的动能减小

C．能让金属钠发生光电效应的光只有一种

D．金属钠表面所发出的光电子的最大初动能是9.60eV

15．智能手机都有加速度传感器，安装相应的应用程序，就能看到手机加速度的变化情况，某同学先打开手机加速度传感器，然后让手机离开手自由下落，另一只手接住手机，观察到手机在竖直方向上的加速度变化如图，则从图线中可知：（　　）

A．时间内手机自由下落

B．时间内手机自由下落

C．向上的波峰是接住手机时手机做减速运动的加速度，方向向上

D．向上的波峰是接住手机时手机做减速运动的加速度，方向向下

16．如图所示，一理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2=2∶1，R1=R2=4Ω。u为正弦交流电源，V为理想交流电压表，开关S断开时，通过电阻R2的电流，则此时（　　）

A．电路中的电流方向每秒改变5次

B．电压表V的示数约为84.8V

C．交流电源的输出功率为180 W

D．若电源输出电压不变，闭合开关S时，R2两端电压保持不变

17．如图所示，ABCD为倾角为30°的正方形斜面，其中AB与底边DC平行、BC与AD平行。斜面上一质量为1kg的物块，在斜面内施加平行于AB向左的拉力F，物块恰好沿斜面对角线BD匀速下滑。下列叙述正确的（g=10m/s2） （　　）

A．物块受到摩擦力的方向平行于AD沿斜面向上

B．水平向左的外力大小等于5N

C．滑动摩擦力的大小等于5N

D．物块与斜面间的动摩擦因数为

18．我国在酒泉卫星发射中心用长征四号乙运载火箭成功发射硬X射线调制望远镜卫星“慧眼”。“慧眼”的成功发射将显著提升我国大型科学卫星研制水平，填补我国空间X射线探测卫星的空白，实现我国在空间高能天体物理领域由地面观测向天地联合观测的跨越。“慧眼”研究的对象主要是黑洞、中子星和γ射线暴等致密天体和爆发现象。在利用“慧眼”观测美丽的银河系时，若发现某双黑洞间的距离为L，只在彼此之间的万有引力作用下做匀速圆周运动，其运动周期为T，引力常量为G，则双黑洞总质量为（　　）

A． B． C． D．

19．一位同学用底面半径为的圆桶形塑料瓶制作了一种电容式传感器，用来测定瓶内溶液深度的变化，如图所示，瓶的外壁涂有一层导电涂层和瓶内导电溶液构成电容器的两极，它们通过探针和导线与电源、电流计、开关相连，中间的一层塑料为绝缘电介质，其厚度为，介电常数为。若发现在某段时间内有大小为的电流从下向上流过电流计，设电源电压恒定为，则下列说法中正确的是（　　）

A．瓶内液面升高了

B．瓶内液面降低了

C．电容器在这段时间内放电

D．瓶内液面高度在时间内变化了

20．如图甲所示，位于竖直平面内的正方形闭合金属线框abcd质量为m，其下方有一匀强磁场区域，该区域的水平边界MN、PQ与线框的bc边平行，磁场方向垂直于线框平面向里．现使金属线框从MN上方某高度处由静止开始下落，如图乙是金属线框从开始下落到bc边刚好运动到匀强磁场PQ边界过程的v-t图象，图中数据均为已知量．重力加速度为g，不计空气阻力．下列说法正确的是

A．金属线框刚进入磁场时，感应电流方向沿abcda方向

B．金属线框的边长为

C．MN和PQ之间的距离为

D．金属线框在0~t 3 时间内所产生的热量为mgv1(t2-t1)

21．如图所示，固定的光滑倾斜杆上套有一个质量为m的圆环，圆环与竖直放置的轻质弹簧上端相连，弹簧的下端固定在水平地面上的A点，开始弹簧竖直并且长度恰好为原长h。现让圆环由静止沿杆滑下，滑到杆的底端（未触及地面）时速度恰好为零，已知当地的重力加速度大小为g。则在圆环下滑的整个过程中（       ）

A．圆环，弹簧和地球组成的系统机械能不守恒

B．弹簧的弹性势能先增大后减小

C．弹簧的弹性势能增大了

D．弹簧的最大压缩量小于其最大伸长量

三、非选择题：共174分。包括必考题和选考题两部分。

（一）必考题：共129分。

22. （6分）某同学准备利用如图所示的装置探究劲度系数较大的轻质弹簧T的弹性势能与其压缩量之间的关系。图中B为一固定在桌面、带有刻度的平直光滑导轨，小盒C用轻绳悬挂于O点，弹簧T左端固定，用小球A沿导轨B向左挤压弹簧，释放后球A弹出，射入一较重的小盒C中与小盒C一起向右摆动，摆动的最大角度可以被准确测出，球A射入盒C后两者的重心重合，重心距悬点O的距离为。试问：

(1)欲完成此探究实验，该同学在实验过程中除了要测量最大摆角和重心距悬点O的距离L外，还需要测量哪些物理量？写出这些物理量及其字母代号_______；

(2)通过上述的物理量可求出弹簧T将球A弹出时释放的弹性势能，写出其计算表达式___________无需书写推导过程；

(3)下面是本实验中的几个步骤：按实验装置安装好器材；用刻度尺测定C的重心到悬点O的距离L；反复调节盒C的位置，使其运动轨迹平面与光滑轨道在同一平面内，且盒C静止，开口正对导轨末端，A、C两者重心同高；用球A压缩弹簧，使其重心处于轨道的某一刻度线上，记录此时的读数；释放A球，让它射入盒C中，一起与C摆动到最大高度；记录最大摆角；处理数据，得出结论在上述步骤中还缺少哪些主要步骤？请你写出来___________；

(4)该实验除了要保证光滑导轨水平、小球A能正射入小盒C并与C一起运动以外，还应注意些什么_____________？

23. （9分）某物理兴趣小组要描绘一个标有“4V   2.0W”的小灯泡L的伏安特性曲线，要求灯泡两端的电压由零逐渐增大，且尽量减小实验误差。可供选用的器材除导线、开关外，还有以下器材：

A．直流电源4.5V（内阻不计）

B．直流电流表0~600mA（内阻约为）

C．直流电压表0~3V（内阻等于）

D．滑动变阻器R（标有“   2A”）

E．三个定值电阻（、、）

（1）某小组同学们研究后发现，电压表的量程不能满足实验要求，为了完成测量，他将电压表进行了改装，在给定的定值电阻中选用最合适的电阻___________（选填“”“”或“”）与电压表申联，完成改装。

（2）实验要求能够实现在0~4V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路图。(        )

（3）用改装后的电表测得小灯泡伏安特性曲线如图a所示，可确定小灯泡的功率P与和P与的关系，下列示意图中合理的是___________（U和I分别为灯泡两端的电压和流过灯泡的电流）。

A．       B．      C．    D．

（4）若将两个完全相同规格的小灯泡L按如图b所示电路连接，电源电动势，内阻，若调节滑片P使滑动变阻器R的功率是一个小灯泡功率的两倍，测此时每个小灯泡消耗的电功率为_______W。（结果保留2位有效数字）

24. （12分）如图所示，质量为m、半径为R、内壁光滑的、r圆槽置于光滑水平面上，其左侧紧靠竖直墙，右侧紧靠一质量为m的小滑块．将一质量为2m的小球自左侧槽口A的正上方某一位置由静止开始释放，由圆弧槽左端A点进入槽内，小球刚好能到达槽右端C点．重力加速度为g，求：

(1)小球开始下落时距A的高度；

(2)小球从开始下落到槽最低点B的过程中，墙壁对槽的冲量；

(3)小滑块离开槽的速度大小．

25. （20分）如图所示，xoy平面内，第一象限的xop范围存在垂直于坐标平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，xop所夹角，第二象限有平行于y轴的匀强电场，场强大小为E。一个带电微粒以速度从x轴上点平行于边界op射入磁场，先后过边界op上点b、垂直于y轴过轴上点c，最后回到x轴上的点d ，图中点b、d未标出。已知，不计微粒的重力，求：

(1)微粒的带电性和比荷；

(2)点d的位置坐标；

(3)仅改变磁场强弱而其它条件不变，当磁感应强度 大小满足什么条件时，微粒能到达第四象限。

（二）选考题：共45分。请考生从2道物理、2道化学题、2道生物题中每科任选一题作答。如果多做，则每学科按所做的第一题计分。

33. [物理---选修3-3]（15分）

(1)(5分)下列说法中正确的是                   

A．在较暗的房间里，从射进来的阳光中，可以看到悬浮在空气中的微粒在不停地运动，这些微粒的运动不是布朗运动

B．在装有水的密闭容器中，液体水与水蒸气达到动态平衡后，液体水中不再有水分子逸出液体表面，也没有水蒸气分子回到液体水中

C．给农田松土的目的是破坏土壤里的毛细管，使地下的水分不会被快速引上来而蒸发掉

D．液晶具有光学各向异性

E．一定质量的理想气体体积增大，气体分子单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数一定减少

（2）（10分）如图所示为喷洒消毒液的喷雾器示意图。已知空气室的容积为（不计与空气室连接的管的体积），初始时空气室内消毒液上方气体压强为，体积为，温度为，打开阀门喷洒消毒液，一段时间后关闭阀门。此时空气室内气体的压强恰好为，温度为，为外界温度且保持不变，为外界大气压强，求：

（1）停止喷洒时空气室内的气体体积；

（2）设按压一次手柄能向空气室打入的消毒液，则关闭阀门后为使空气室内气体压强恢复为，需按压几次手柄（不考虑按压手柄过程中温度的变化）。

34. [物理---选修3-4]（15分）

(1) (5分)一列简谐横波沿绳子以0.4 m/s的速度传播，绳上两个质点A、B的振动图象如图所示，则下列说法正确的是           

A．时，B的速度最大，速度方向沿y轴正方向

B．当A沿y轴负方向运动时，B一定也沿y轴负方向运动

C．该波的波长为

D．经过2 s的时间，质点A将运动到质点B原来所在的位置

E．从时刻起经过10s时间，A、B运动的路程均为20cm

(2) (10分)如图所示，直角三棱镜ABC中的，直角AB长，一束单色光线从AB边的中点D，以与AB边成夹角的入射角射入三棱镜。知玻璃砖对该光束的折射率。

(1)求光束从三棱镜中射出时，射出点到B点的距离；

(2)若整个AB边均有与AB边成夹角的入射光与图中入射光束方向相同，求通过三棱镜后能从BC边射出的入射光占AB边的比例。

物理参考答案

14．D   15．C   16．C  17．D  18．A  19．BCD   20．ABD   21．CD

22．     小球A的质量m、重盒C的质量M、弹簧的压缩量x          缺少的主要实验步骤有：用天平称出小球的质量和重盒的质量；用球A接触弹簧但不挤压弹簧，记录其重心位置，读取导轨上相应的读数；改变弹簧压缩量，重复实验若干次     要注意每次实验时，弹簧压缩量不要过大，以保证绳总处于绷直状态，摆角不大于；每次实验时，弹簧的压缩量也不宜过小，否则压缩量x及摆角过小测量相对误差大

【解析】 (1)弹簧的弹性势能转化为球和盒子的重力势能，要测量重力势能的增加量，要测量小球A的质量m、重盒C的质量M；要研究弹性势能和压缩量的关系，要测量弹簧的压缩量x；故还需测量的物理量有：小球A的质量m、重盒C的质量M、弹簧的压缩量x。

(2)弹性势能的减小量等于小球的动能的增加量，故

碰撞过程动量守恒

继续摆动至最高点过程机械能守恒

联立解得

(3)缺少的主要实验步骤有：

①用天平称出小球的质量和重盒的质量；

②用球A接触弹簧但不挤压弹簧，记录其重心位置，读取导轨上相应的读数；

③改变弹簧压缩量，重复实验若干次。

(4)①要注意每次实验时，弹簧压缩量不要过大，以保证绳总处于绷直状态，摆角不大于；②每次实验时，弹簧的压缩量也不宜过小，否则压缩量x及摆角过小测量相对误差大。

23．               C     0.56

【解析】（1）器材中提供的直流电压表量程只有3V，而小灯泡L的额定电压为4V，所以需要给电压表串联一个电阻从而扩大量程，设定值电阻的阻值为R，则根据串联分压规律有

解得

定值电阻选择

（2）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。由于灯泡内阻较小，因此应采用电流表外接法，所以电路图如图所示

（3）随着电压的升高灯泡电阻增大，所以灯泡的功率

则P-I2图象的斜率增大，而P-U2的斜率减小。

故选C。

（4）两个完全相同的灯泡并联后通过滑动变阻器调节每个灯泡的电流I和电压U，滑动变阻器R的功率是一个小灯泡功率的两倍，则滑动变阻器R两端的电压和灯泡两端电压相同，根据串并联电流和电压的关系有

代入数据并变形得到

将此电流与电压的关系画在小灯泡伏安特性曲线中，如图所示

两图象的交点坐标为（1.50V，0.375A），所以灯泡功率

24．（1）     （2）     （3）

【解析】（1）设小球第一次运动到槽最低点B的速度为vB，小球从开始释放到运动到B的过程中，则有

小球运动到C点时，小球、半圆槽和滑块系统的共同速度为v共，小球从B点到C点，有：

解得

h=R

（2）对小球、半圆槽和小滑块系统，从开始下落到B点的过程中，由动量定理

解得

方向水平向右

（3）对小球、半圆槽和小滑块系统，从小球从C点至第二次到B点的过程中：

解得

小球第二次到B点后，小滑块离开槽而向右匀速直线运动，速度为．

25．(1)带正电，；(2)（，0）；(3)

【解析】 (1)根据微粒能经过的位置点所确定的偏转方向，由左手安培定则，微粒带正电。运动轨迹如图，微粒a→b做匀速圆周运动，O1为磁偏转圆周的圆心，b→c做匀速直线运动。设半径为r1，由几何知识可得

                 ①

由牛顿第二定律

              ②

联立①②式解得

(2)微粒c→d做类平抛运动

x轴

                    ④

y轴

⑤

而     

             ⑥

联立①③④⑤⑥式解得

所以点d的位置坐标为（，0）               

(3)如图，设当磁感应强度为B1时，微粒a→f做匀速圆周运动的轨迹与边界op相切，O2为磁偏转圆周的圆心，半径为r2，则有

             ⑦

由牛顿第二定律

⑧

联立③⑦⑧式解得     

故当磁感应强度时，微粒能到达第四象限。

33．（1）ACD

【解析】A．能用肉眼直接看到的微粒是很大的颗粒，其运动是空气对流和重力作用的结果，不是布朗运动，A正确；

B．在装有水的密闭容器中，液体水与水蒸气达到动态平衡后，液体水中仍有水分子逸出液体表面，也会有水蒸气分子回到液体水中，逸出水面的水分子和回到液体水中的水蒸气分子数目相等，B错误；

C．给农田松土的目的是破坏土壤里的毛细管，使地下的水分不会被快速引上来而蒸发掉，从而保存地下的水分，C正确；

D．液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，D正确；

E．因不明确温度的变化，所以不知道分子的平均速率的变化，所以无法判断气体分子单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数变化情况，E错误。

故选ACD。

（2）．（1） ；（2）3次

【解析】（1）以空气室内消毒液上方的气体为研究对象，设停止喷洒时消毒液上方气体的体积为V，根据理想气体状态方程可得

解得

（2）设需按压手柄n次，空气室内消毒液上方气体的压强再次回到时，由于温度不变，设再次恢复到时的气体体积为，由玻意耳定律得

即

则从停止喷洒消毒液到压强变为，气体的体积改变量

由于空气室的总容积不变，则气体的体积减少量等于消毒液的体积增加量，则需要按压手柄的次数为

34．（1）ACE

【解析】分析振动图象可知，t=4s时，质点B处于平衡位置，速度最大，方向沿y轴正方向，故A正确． t=2s时，质点A沿y轴负方向运动，此时质点B沿y轴正方向运动，故B错误． 周期T=8s，波速v=0.4m/s，则波长λ=vT=3.2m，故C正确． 波的传播过程中，质点不随波迁移，故D错误． 分析振动图象，从t=2s时刻起经过10s时间，A、B运动的路程均为5A=20cm，故E正确．

（2）．(1)；(2)

【解析】 (1)作出光路如图所示，由折射定律

其中

可得折射角的正弦值

由边角关系可知，光束射到AC边上E点的入射角

光束在三棱镜中发生全反射时的临界角的正弦值

由于

光束在AC边上E点发生全反射，平行于AB边从BC边上的G点射出三棱镜，由边角关系可知

光束从三棱镜中射出时，射出点到B点的距离为

(2)由几何关系可知折射后射向C点的光束为能从BC边射出的边缘光束，即HB范围的光束不能从BC边射出，分析可知

可得

可得

故通过三棱镜后能从BC边射出的入射光的范围为AH，即占整个AB边的。