2022届河北省衡水市深州中学部分学校高三下学期3月联考物理试卷（解析版）

河北省衡水市深州中学部分学校2022届高三下学期3月联考

物理试卷

一、单选题

1．某次跳水比赛中运动员从m高的跳台跳下，进入水中深度m后速度减为零。已知运动员的质量kg，忽略空气阻力，则运动员从入水到速度减为零的过程中水给运动员的冲量最接近下面的（　　）

A．710N·s B．915N·s C．215N·s D．520N·s

2．用加速后的电子轰击大量处于基态的氢原子，氢原子受到激发后发出的光可使逸出功的金属产生光电效应现象。氢原子的能级图如图所示，下列判断正确的是（　　）

A．加速后电子动能最小值可能为

B．加速后电子动能最小值可能为

C．金属逸出的光电子的最大初动能可能为

D．金属逸出的光电子的最大初动能可能为

3．两根质量均为，长度均为的长直导线水平、平行放置，两导线中通入的电流均为，但电流方向相反，如图所示一根导线位于水平地面上，另一根导线位于其正上方。当外加匀强磁场水平向右，两根导线间距为时恰能静止不动。当外加匀强磁场水平向左，两根导线间距为时恰能静止不动。已知长直导线产生的磁感应强度与到导线的距离成反比、与电流强度成正比，重力加速度为，则外加匀强磁场的磁感应强度为（　　）

A． B． C． D．

4．如图所示，两根轻绳分别跨过两个定滑轮系在小球上，两定滑轮高度相同，小球处在某位置静止不动，两绳的拉力分别为、。缓慢拉动两根轻绳，小球沿竖直虚线缓慢上升，下列说法正确的是（　　）

A．拉力减小，拉力增大 B．拉力增大，拉力减小

C．拉力、的水平分量均不变 D．拉力、的竖直分量均不变

5．火星探测卫星在火星的近地轨道做匀速圆周运动，其周期为。该卫星降落火星后完成了火星表面的自由落体实验，测得物块下降高度所用时间为，由此可求得火星的半径为（　　）

A． B． C． D．

6．如图所示，半径m的光滑圆环沿竖直方向固定放置，为圆心，A为圆环最高点。轻弹簧劲度系数，一端固定在A点，另一端与穿在圆环上的小球连接。弹簧原长时，小球位于点，弹簧与竖直直径成53°角。静止释放小球，当小球运动至点时，其速度达到最大，速度值为，此时弹簧与竖直直径成37°角。重力加速度，，，计算结果均取一位小数，下列说法正确的是（　　）

A．小球的质量为1.5kg

B．小球由至，其重力势能减少了4.9J

C．小球由至，其机械能减少了6.8J

D．小球由至，其机械能减少了1.5J

二、多选题

7．如图所示，该图像为轴上各点的电场强度与各点位置坐标关系图像。取轴正方向为电场强度的正方向，无穷远电势为零。A、B、C三点均在轴上，坐标如图。由C点静止释放一个负点电荷，下列判断正确的是（　　）

A．该点电荷沿轴正方向运动

B．该点电荷在坐标原点的电势能最小

C．A，B两点间电势差为-0.2V

D．轴上坐标原点电势最低

8．一物体做匀加速直线运动，测得该物体在任1s时间内的位移始终比前1s内的位移多1m，下列判断正确的是（　　）

A．该物体的加速度为1m/s2

B．该物体的初速度为0.5m/s

C．该物体第1s内的位移可能为0.4m

D．该物体在5s末的速度可能为5.5m/s

9．一辆小车沿水平面向右做加速度m/s2的匀加速直线运动，车中有甲、乙两轻绳和轻弹簧共同系着质量g的小球，如图所示，甲轻绳竖直，乙轻绳和轻弹簧水平。甲轻绳的长度cm，轻弹簧处于伸长状态，弹力大小N。当小车的速度达到m/s时，速度突然减为零，在该瞬间下列说法正确的是（　　）

A．轻绳甲的张力立即减为零 B．轻绳乙的张力立即减为零

C．小球的加速度大小变为m/s2 D．小球的加速度大小变为5m/s2

10．如图所示，正方形导线框的边中点和边中点分别接有接线柱，两接线柱通过导线与阻值为的定值电阻相连。的左侧有方向垂直纸面向里的匀强磁场，右侧有方向垂直纸面向外的匀强磁场，两磁场的磁感应强度均为。从某时刻开始，正方形导线框绕过的轴以恒定角速度转动，初始边速度方向垂直纸面向外。已知正方形导线框边长为，正方形导线框、接线柱、导线的电阻均不计，下列说法正确的是（　　）

A．正方形导线框的边越过向右转动时电流方向为

B．定值电阻消耗的电功率为

C．流过正方形导线框边的电流有效值为

D．正方形线框产生的感应电动势最大值为

三、实验题

11．为了验证“物体的加速度与所受外力成正比”，某同学设计了如下实验，实验器材简图如图所示，一端带有定滑轮的长木板倾斜放置，长木板上相距的两位置装有两个光电门。物块（带有遮光条）和钩码通过细绳连接，跨过定滑轮上，物块放在木板上，钩码自然下垂。调整下面垫的长木板和物块的位置，使物块能沿长木板匀速上滑。已知物块的质量g，钩码的质量g，遮光条的宽度mm，两光电门间距cm，重力加速度m/s2。

回答下列问题：

（1）增加一个相同的钧码，由静止释放物块和钩码，测得两光电门记录的时间分别为s、。则物块加速度的表达式　          　或　                　（用题中所给字母表示）。光电门记录的时间　          　s（保留两位有效数字）。

（2）实验结果表明（1）中两种加速度表达式所得数值随钩码个数增加差值越来越大，产生这种情况的原因是　                                                                                           　

12．如图所示，一位同学利用现有的器材设计的电路：电源电动势E约为3V，内阻不计；定值电阻的阻值约为；电阻箱R的阻值范围为；电流表A的量程为0~20mA（内阻不计）。

（1）用笔画代替导线连接下面的器材。

（2）该同学采用了“满、半偏法”测电阻：①将电阻箱阻值调至最大。②闭合开关S，调节电阻箱阻值，观察电流表示数，得到当电流表指针半偏时电阻箱阻值为。③调节电阻箱阻值，观察电流表示数，得到当电流表指针满偏时电阻箱阻值为。根据该同学实验结果可知，定值电阻的阻值　           　（用、表示）。

（3）该同学又连续调节电阻箱的阻值，得到多组和的数值，根据数值画出图线，如图所示。由图中的数据a、b、c可得定值电阻的阻值　     　，电源的电动势　     　。

四、解答题

13．如图所示，水平传送带以m/s的速度沿顺时针方向转动。质量kg的物块静止放上传送带的左端，同时给物块施加与水平方向成角的恒力作用，其大小N，物块与传送带间的滑动摩擦因数。经过s后，由于机器故障，传送带立即停止转动，最终物块没有滑落传送带，重力加速度m/s2，，。求：传送带长度的最小值。

14．如图所示，两竖直加速极板间的电势差为，板间距离cm。左侧极板带正电，右侧极板带负电，右侧极板正中间有一小孔，虚线通过小孔且与极板垂直。两水平偏转极板间的电势差为，上极板带正电，下极板带负电，极板长cm，极板间距离cm，虚线正好是两极板的中线。紧贴偏转极板右侧沿虚线有一接收屏，所有打到接收屏上的电荷都能被吸收。在偏转极板的右侧还存在垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度大小T。同时给加速、偏转极板加上V的电压，先后从加速极板间虚线上不同位置由静止释放比荷为的正电荷，不考虑电荷间的相互作用和电荷的重力。求：

（1）能够从偏转极板间射出的电荷在加速极板间释放的位置；

（2）以最小速度射出偏转极板间的电荷打在接收屏上的位置。

15．运送气体的钢瓶的体积为，白天向钢瓶内充入理想气体，直至钢瓶内气体的压强达（标准大气压Pa）。由于存在气体损失，白天气体损失达1%，夜间气体损失达0.5%。可认为白天的气温恒为℃，夜间的气温恒为℃，求：

（ⅰ）经过一昼夜（恢复到白天）钢瓶内气体的压强为多少？

（ⅱ）经过一夜（末到白天）钢瓶内气体的压强为多少？

16．如图所示，某透镜的横截面为圆形，为圆心，为直径。相同的单色光甲、乙分别从A、P两点沿平行方向射入透镜，两单色光在透镜中传播的时间比为。单色光乙经透镜偏折后由点射出，测得P、Q两点到直径的距离比为。已知圆的半径为，光在空气中的传播速度为，求：

（ⅰ）该透镜的折射率n；

（ⅱ）单色光乙从点传播至与直径延长线的相交点所用时间。

五、填空题

17．关于热现象及其规律的说法中，气体绝热膨胀导致其速率大的分子所占比例　     　（填“增大”或“减小”），气体膨胀过程其压强减小　     　（填“会”或“不会”）。

18．一列简谐横波沿轴正方向传播，在轴上有M、N两质点，如图所示。从某时刻开始计时，M、N两质点的振动方程分别为cm、cm，M、N两质点的振动方向始终　     　，M、N两质点偏离平衡位置的最大位移差为　     　cm。

答案解析部分

1．【答案】B

【解析】【解答】在入水前，运动员做自由落体运动，只受重力，则有

运动员入水后，做匀减速直线运动，最后速度减为0，设水对运动员的作用力为F，竖直向上，从运动员入水到速度为0，由牛顿第二定律可得

即

又

解得

解得

负号表示方向，由匀变速直线运动速度时间公式可得

解得

可得运动员从入水到速度减为零的过程中水给运动员的冲量为

ACD不符合题意，B符合题意。

故答案为：B。

【分析】入水前，运动员做自由落体运动，结合自由落体运动的规律以及牛顿第二定律和匀变速直线运动的规律得出水对运动员的作用力，结合冲量的表达式得出水给运动员的冲量。

2．【答案】A

【解析】【解答】AB．光子的能量大于逸出功时，才能产生光电效应现象，即

电子加速度轰击基态的氢原子，氢原子受到激发跃迁到n=2的能级，需要吸收的能量最小为

所以速后电子动能最小值可能为，A符合题意，B不符合题意；

CD．处于基态的氢原子受到激发，向低能级跃迁时，发射光子的能量为

若金属逸出的光电子的最大初动能为，则光子的能量为

没有相应的能级之间的跃迁产生的光子，若金属逸出的光电子的最大初动能为，则光子的能量为

没有相应能级间的跃迁可以产生的光子，CD不符合题意。

故答案为：A。

【分析】根据氢原子光谱以及发生光电效应的条件，氢原子跃迁到能级2时吸收的最小能量，结合光子能量的表达式得出从基态向低能级跃迁时发射光子的能量，结合光电效应方程得出逸出光子的能量。

3．【答案】C

【解析】【解答】悬浮在空中的导线所受安培力竖直向上，根据左手定则可知该处磁感应强度方向水平向左，当外加匀强磁场水平向右时，有

当外加匀强磁场水平向左时，有

联立以上两式可得

故答案为：C。

【分析】根据左手定则得出磁感应强度的方向，利用共点力平衡得出磁感应强度的表达式。

4．【答案】D

【解析】【解答】AB．小球受重力G、拉力、，小球沿竖直虚线缓慢上升，小球处于平衡状态，、的合力大小等于小球的重力G，随小球上升、两力的夹角增大，由力的合成定则可知，、都增大，AB不符合题意；

C．因小球处于平衡状态，如图所示，小球在水平方向受力平衡，合力等于零，由图可知，、都增大，、在水平方向分量均增大，可合力仍不变，C不符合题意；

D．小球沿竖直虚线缓慢上升，受力平衡，、的合力大小等于小球的重力Ｇ，可随小球上升，、都增大，因小球重力大小不变，上升的方向不变，由平行四边形定则可知，拉力、的竖直分量不变，D符合题意。

故答案为：D。

【分析】对小球进行受力分析，利用共点力平衡以及力的合成判断F1和F2的变化情况，当小球沿竖直虚线缓慢上升时姐姐和力的合成得出拉力F1和F2竖直分量的变化情况。

5．【答案】C

【解析】【解答】设火星的质量为M，火星表面附近质量为m的飞船所受重力等于火星对它产生的万有引力，即有

对在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的飞船，由牛顿第二定律及向心力公式可得

又

联立解得火星的半径为。

故答案为：C。

【分析】在火星表面重力等于万有引力，对火星表面做匀速圆周运动的飞船利用牛顿第二定律万有引力提供向心力，从而得出火星的半径。

6．【答案】B

【解析】【解答】A．由题意可知小球运动至C点时所受合外力为零，如图所示，根据胡克定律可知此时弹簧弹力大小为

根据力的矢量三角形与几何三角形相似可知

解得小球的质量为

A不符合题意；

B．小球由至，其重力势能的减少量为

B符合题意；

CD．小球由B至C，设除重力之外的力对小球做功的代数和为W，根据动能定理有

解得

根据功能关系可知小球机械能减少了3.4J，CD不符合题意。

故答案为：B。

【分析】小球运动至C点时，根据胡克定律得出弹簧弹力的大小，结合矢量三角形定则得出小球的质量，结合动能定理得出减少的机械能。

7．【答案】B,C

【解析】【解答】A．由电场强度与各点位置坐标关系图像可知，由C点静止释放一个负点电荷，该点电荷将围绕轴上O点来回运动，A不符合题意；

B．该点电荷从C点到O点的过程中，电场力做正功，电势能减小，从O点再向右运动的过程中，电场力做负功，电势能增加，故在坐标原点的电势能最小，B符合题意；

C．根据公式，由E-x图像与坐标轴所围的面积表示电势差可得

C符合题意；

D．由于无穷远电势为零，由图像可知，轴上坐标原点电势最高，D不符合题意；

故答案为：BC。

【分析】E-x图像与坐标轴围成图形的面积表示电势差，利用功能关系得出电势能的变化情况，结合图像判断电势的变化情况。

8．【答案】A,D

【解析】【解答】A．设该物体的加速度为a，由题意可知

解得

A符合题意；

B．根据题给信息无法求得物体的初速度，B不符合题意；

C．该物体第1s内的位移为

所以该物体第1s内的位移不可能为0.4m，C不符合题意；

D．该物体在5s末的速度为

所以该物体在5s末的速度可能为5.5m/s，D符合题意。

故答案为：AD。

【分析】根据匀变速直线运动相同时间间隔的位移差得出加速度的大小，利用匀变速直线运动的规律得出第1s内的位移和第5s末的速度。

9．【答案】B,C

【解析】【解答】在该瞬间，小球要绕甲绳做圆周运动，因此竖直方向的加速度为向心加速度

绳子甲的拉力和重力的合力充当向心力，因此甲的拉力不为零，小球由于惯性具有向右运动的趋势，所以轻绳乙的张力立即减为零， 根据牛顿第二定律可知此时小球的水平加速度大小变为

因此合加速度为

故答案为：BC。

【分析】根据向心加速度的表达式得出竖直方向的加速度，利用牛顿第二定律和加速度的合成得出小球的加速度。

10．【答案】A,B

【解析】【解答】A．正方形导线框的边越过向右转动时，由右手定则可知，电流方向为，A符合题意；

BD．由电磁感应定律可得线框产生的最大电动势为

交流电的有效值为

定值电阻消耗的电功率为

B符合题意；D不符合题意；

C．因ab与cd处于并联关系，因此流经正方形导线框边的电流有效值为

C不符合题意。

故答案为：AB。

【分析】利用右手定则判断正方形线框中感应电流的方向，利用法拉第电磁感应定律以及电功率的表达式得出定值电阻消耗的电功率；通过闭合电路欧姆定律得出流经正方形导线框边的电流有效值。

11．【答案】（1）；；5.3×10-3

（2）原因是钩码的重力与绳子的拉力不相等，会产生较大的误差，即钩码的质量不满足远小于物块的质量。

【解析】【解答】解：（1）设小车经光电门的速度分别为v1、v2则有

由速度位移公式则有

解得

①

增加一个相同的钧码，因M≫m，则有Ma=mg

②

代入①式解得t2=5.3×10-3s

随钩码个数增加，钩码的加速度差值越来越大，原因是钩码的重力与绳子的拉力不相等会产生较大的误差，即钩码的质量不满足远小于物块的质量。

【分析】（1）根据短时间内的平均速度等于瞬时速度，从而得出物体通过两个光电门的速度，结合 匀变速直线运动的位移与速度的关系得出加速度的表达式，通过牛顿第二定律得出加速度的表达式；
（2）根据验证“物体的加速度与所受外力成正比”的实验原理以及注意事项得出加速度随钩码的增加越来越大的原因。

12．【答案】（1）

（2）

（3）；

【解析】【解答】（1）电路图如图所示。

（2）电流表A的量程为0~20mA，电流表指针半偏时，由欧姆定律则有

当电流表指针满偏时，则有

联立解得

（3）由题意可得

由图线的截距可有

解得

由图线的斜率可得

【分析】（1）按照题目中的电路图连接实物图；
（2）根据欧姆定律以及并联电路电阻的求解得出定值电阻的表达式；
（3）根据闭合电路欧姆定律以及I-1/R的图像得出定值电阻的阻值以及电源的电动势大小。

13．【答案】解：物块开始时做加速运动，根据牛顿第二定律可得

代入数据，解得

由于水平传送带以m/s的速度沿顺时针方向转动，则物块与传送带达到共速需要的时间为

这段时间内，物块的位移为

物块达到共速后，在传送带停止运动之前，物块做匀速运动，匀速的位移为

当传送带停止运动后，物块做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律可得

代入数据，解得

则物块减速为零需要的时间为

减速这段时间内物块的位移为

故传送带长度的最小值为

【解析】【分析】物块开始运动时根据牛顿第二定律得出加速度的大小，结合匀变速直线运动的速度与时间的关系以及位移与时间的关系得出这段时间的位移， 当传送带停止运动后 ，结合牛顿第二定律以及匀变速直线运动的规律得出该阶段的位移，从而得出传送带长度的最小值。

14．【答案】（1）解：假设从到小孔距离为x处释放的正电荷恰好能够从偏转极板间射出，设此正电荷进入偏转电场时的速度大小为v0，根据动能定理有①

正电荷在偏转极板之间做类平抛运动，其运动时间为②

加速度大小为③

侧移量为④

联立①②③④解得⑤

即能够从偏转极板间射出的电荷在加速极板间释放的位置到小孔的距离满足⑥

（2）解：设射出偏转极板间的电荷的最小速度为v，根据动能定理有⑦

联立①⑤⑦解得⑧

⑨

设v与竖直方向的夹角为θ，根据速度的合成与分解有⑩

设电荷在磁场中做匀速圆周运动的半径为R，根据牛顿第二定律有⑪

联立⑨⑪解得

⑫

根据几何关系可推知，电荷运动轨迹的圆心在MN上，所以以最小速度射出偏转极板间的电荷打在接收屏上的位置到M点的距离为⑬

【解析】【分析】（1）带电粒子在加速电场中根据动能定理以及在偏转电场中的类平抛运动的规律得出侧位移的大小；
（2）根据动能定理得出射出偏转极板间的电荷的最小速度 ，利用洛伦兹力提供向心力得出圆周轨道半径的表达式，结合几何关系得出最小速度射出偏转极板间的电荷打在接收屏上的位置。

15．【答案】解：（ⅰ）由于白天气体损失达1%，夜间气体损失达0.5%。因此一昼夜损失1.5%，由pV=nRT得

（ⅱ） 经一夜，温度为T1=37+273=310K

T2=27+273=300K

由查理定律可知

【解析】【分析】（1）经过一昼夜后，对钢瓶内的气体根据理想气体状态方程得出钢瓶内气体的压强；
（2）经一夜后，根据查理定律得出经过一夜钢瓶内气体的压强。

16．【答案】解：（ⅰ）单色光在透镜中传播的光路图如图所示，

由折射定律可有

设光在透镜中传播的速度为v，由题意可知

由解析图可知

β=45°

α=60°

（ⅱ）由解析图可知，因α=60°，所以QF=R，单色光乙从点传播至与直径延长线的相交点所用时间

【解析】【分析】（1）根据单色光在透镜中的光路图以及折射定律得出该透镜的折射率的表达式，结合光的直线传播以及几何关系得出该透镜的折射率；
（2）结合光的直线传播以及几何关系得出单色光乙从点传播至与直径延长线的相交点所用时间。

17．【答案】减小；会

【解析】【解答】气体绝热膨胀，气体对外做功，温度降低，从而分子平均动能减小，导致其速率大的分子所占比例减小。

 气体膨胀过程其体积增大，气体对外做功，温度降低，压强减小，所以气体膨胀会使其压强减小。

【分析】气体绝热膨胀时对外做功，使得温度降低，则速率大的分子所占比例减小以及气体压强减小。

18．【答案】相反；20

【解析】【解答】两质点的相位差为π，M、N两质点的振动方向始终相反。

两质点的相位差为π，所以M、N两质点偏离平衡位置的最大位移差为2A=20cm。

【分析】根据两质点的相位差得出两质点的振动方向以及偏离平衡位置的最大位移差。