2022届山东省泰安市高三（上）期末物理试题含解析

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试卷类型：A2022届山东省泰安市高三（上）期末物理试题物理试题2022.01注意事项：1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。1. “氚电池”利用氚核β衰变产生的能量工作，可以给心脏起搏器供电。已知氚核的半衰期为12.5年，下列说法正确的是（　　）A. 氚核衰变放出的β射线是电子流，来源于核内中子衰变为质子放出的电子B. 氚核衰变放出的β射线是电子流，来源于核外内层电子C. 2个氚核经过12.5年后，衰变一个，还剩一个氚核D. 20克氚核经过12.5年后，衰变后剩余物的质量变为10克【答案】A【解析】【详解】AB．氚核衰变放出的β射线是电子流，来源于核内中子衰变为质子放出的电子，A正确，B错误；C．半衰期是针对大量放射性元素的统计规律，不适用于个别原子核，C错误；D．经过一个半衰期，有半数氚核发生衰变转变为其他原子核，并不是总质量变为原来一半，D错误。故选A。2. 如图所示为甲、乙两车在平直公路上做直线运动的位移时间（x-t）或速度时间（v-t）图像，t1时刻两车恰好到达同一地点。关于两车在t1～t2时间内运动的正确说法是（　　）
 A. 若是x-t图像，则当甲车速度为零时，两车间的距离最大B. 若是x-t图像，则甲、乙两车的速度相等时，两车间的距离最小C. 若是v-t图像，则两车间的距离先增大后减小D. 若是v-t图像，则两车间的距离不断增大【答案】D【解析】【详解】AB．若是x-t图像，则甲、乙两车的速度相同时，相对速度为零，距离最远，故AB错误；CD．若是v-t图像，因为图像与横轴所围面积是位移，则两车在t1～t2时间内两车间的距离不断增大，故C错误，D正确。故选D。3. 路边小吃烤“热狗”的截面简化示意图如图所示，两根水平的表面光滑的平行金属圆柱支撑着“热狗”，圆柱半径都为R，圆心间距为2.4R。“热狗”可视为圆柱体，生“热狗”截面半径为R，重力为G，熟“热狗”半径变大，重力不变。生“热狗”和熟“热狗”静止时，下列说法正确的是（　　）A. 生“热狗”对单根金属圆柱的压力大小为B. 生“热狗”对单根金属圆柱的压力大小为C. 两根金属圆柱对生“热狗”的合力大于对熟“热狗”的合力D. 单根金属圆柱对生“热狗”的弹力小于对熟“热狗”的弹力【答案】A【解析】【详解】C．对热狗进行受力分析，受到重力、两金属圆柱对热狗的支持力、，如图所示、的合力与重力大小相等，方向相反，所以两根金属圆柱对生热狗的合力等于对熟热狗的合力，故C错误；D．单根金属圆柱对热狗的弹力生热狗截面半径为，熟热狗半径变大，则对应的角变小，根据三角函数知识知，单根金属圆柱对生热狗的弹力大于对熟热狗的弹力，故D错误；AB．对于生热狗，有，单根金属圆柱对生热狗的弹力故A正确，B错误。故选A。4. 如图实验装置，单色线光源S垂直纸面水平放置，平面镜水平放置在桌面上。单色线光源S发出的光有一部分直接入射到竖直放置的光屏上，一部分通过平面镜反射后再入射到光屏上，光屏上会出现明暗相间的条纹，下列说法正确的是（　　）A. 光屏上的条纹与水平面垂直，是光的干涉现象B. 光屏上的条纹与水平面平行，是光的衍射现象C. 将光屏沿水平方向远离线光源S，相邻条纹间距增大D. 将线光源S沿竖直方向靠近平面镜，相邻条纹间距减小【答案】C【解析】【详解】AB．平面镜的反射光相当于从S的像点发出的光，所以该装置类似于双缝干涉装置，所以能在光屏上观察到与镜面平行的干涉条纹，不是光的衍射现象，AB错误；C．将光屏沿水平方向远离线光源S，即L增大，根据双缝干涉条纹的间距公式可知屏上的两个相邻暗条纹间的距离增大，C正确；D．若将线光源S沿竖直方向靠近平面镜平移，相当于减小了两束干涉光的间距d，根据双缝干涉条纹的间距公式可知屏上的两个相邻暗条纹间的距离增大，D错误。故选C。5. 一边长为L、质量分布均匀的正方形板ABCD重为G，现将此板的右下方裁去边长为的小正方形。如图所示用悬线系住此板的A点，悬线OA处于竖直张紧状态，使AB边水平由静止释放，则板从开始运动直至静止的过程中阻力所做的功为（　　）A.  B. C.  D. 【答案】C【解析】【详解】如图所示：设将板的右下方裁去边长为的小正方形后，板的重心在AO的连线上点E处，由杠杆平衡原理可知解得将此板从图示位置由静止释放，则板从开始运动直至静止过程中，重心下降的高度为由动能定理得则板从开始运动直至静止的过程中阻力所做的功为故选C。6. 如图所示，一网球运动员将网球从O点水平向右击出，网球恰好擦网通过落在对方场地的A点，A点到球网的水平距离是击球点到球网的水平距离的2倍。已知球网的高度为h，重力加速度为g，不计空气阻力，则网球击出后在空中飞行的时间为（　　）A.  B.  C.  D. 【答案】B【解析】【详解】设网球击出后在空中飞行的时间为t，因为A点到球网的水平距离是击球点到球网的水平距离的2倍，所以击球点到球网的时间为，则解得故选B。7. 如图x=12m处有一质点做简谐运动，其运动方程为。某时刻在介质中形成波形如图所示，振动刚好传播到x=4m处。则从该时刻起，x=0处质点第一次到达处需要（　　）A. 2.5s B. 4.5s C. 3s D. 5s【答案】B【解析】【详解】由运动方程可得周期为故波速为由题意知振动刚好传播到x=4m处，所以波向左传播，由上下坡法可知x=4m处的质点起振方向向上，所以从x=4m处传播到原点处需要时间为又原点处质点开始向上振动，由图可得x=0处质点第一次到达处还需要故从该时刻起，x=0处质点第一次到达处需要故选B。8. 如图所示，间距为L的平行光滑足够长的金属导轨固定倾斜放置，倾角θ=30°，虚线ab、cd垂直于导轨，在ab、cd间有垂直于导轨平面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。质量均为m、阻值均为R的金属棒PQ、MN并靠在一起垂直导轨放在导轨上。释放金属棒PQ，当PQ到达ab瞬间，再释放金属棒MN；PQ进入磁场后做匀速运动，当PQ到达cd时，MN刚好到达ab。不计导轨电阻，重力加速度为g。则MN通过磁场过程中，PQ上产生的焦耳热为（　　）
 A.  B.  C.  D. 【答案】D【解析】【详解】由题意知PQ进入磁场后做匀速运动，则由平衡条件得安培力为又因为解得金属棒速度为电流为因为金属棒从释放到刚进入磁场时做匀加速直线运动，由牛顿第二定律知所以加速时间为由题意知当PQ到达cd时，MN刚好到达ab，即金属棒穿过磁场的时间等于进入磁场前的加速时间，且MN在磁场中运动情况和PQ一致，故MN通过磁场过程中，PQ上产生的焦耳热为解得 故选D。二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9. 2020年7月31日上午，北斗三号全球卫星导航系统正式开通，标志着工程“三步走”发展战略取得决战决胜，我国成为世界上第三个独立拥有全球卫星导航系统的国家。北斗卫星导航系统由地球同步静止轨道卫星、与同步静止轨道卫星具有相同周期的地球同步倾斜轨道卫星，以及比它们轨道低一些的中轨道卫星组成。它们均为圆轨道卫星，轨道分布情况如图所示，根据以上信息，下列说法正确的有（　　）A. 地球同步倾斜轨道卫星运行的速度大于第一宇宙速度B. 可以发射一颗地球同步倾斜轨道卫星，每天同一时间经过北京上空同一位置C. 中轨道卫星与同步轨道卫星相比，中轨道卫星速度较小D. 所有卫星绕地球做圆周运动的圆心都一定是地球的地心【答案】BD【解析】【详解】A．地球的第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动最大的运行速度，则知同步倾斜轨道卫星的运行速度一定小于第一宇宙速度，A错误；B．倾斜地球同步轨道卫星的周期是24h，与地球的自转周期是相等的，所以能发射一颗倾斜地球同步轨道卫星，每天同一时间经过北京上空，B正确；C．根据解得可知所有同步卫星绕地球运动速率都一定小于轨道半径较小的中轨道卫星绕地球运动的速率， C错误；D．人造地球卫星受地球万有引力提供向心力，由于万有引力指向地心，所以人造地球卫星的圆心必定与地心重合，D正确。故选BD。10. 如图所示，边长为L的等边三角形ABC处于水平面内，O点为AB边的中点，D点位于O点正上方，且到A、B两点的距离均为L。在A、B两点分别固定等量异种点电荷＋Q和-Q（Q>0），现用外力F使一电荷量为q的正试探电荷静止于D点。已知静电力常量为k，忽略空气阻力及试探电荷重力，则下列说法正确的是（　　）A. C点和D点电场强度方向相反 B. C点和D点电场强度方向相同C. 外力F的大小为 D. 外力F的大小为【答案】BC【解析】【详解】AB．C点和D点位于等量异种点电荷的中垂面上，且到A点、B点距离相等，所以两点电场强度大小相等，方向相同，则A错误，B正确；CD．由库仑定律得，A、B两点处点电荷对D点处电荷的库仑力大小均为，且互成120°角，则合力大小也为，方向平行OB指向B，根据平衡条件可得，外力F大小为，方向平行OA指向A，故C正确，D错误。故选BC。11. 如图为远距离输电示意图，升压变压器T1的原、副线圈匝数之比为n1∶n2=1∶5，每根输电线的电阻r=1Ω，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为n3∶n4=10∶1，在T1的原线圈两端接入一正弦交流电，“用电设备”两端的电压为U4=220V，消耗的电功率为11kW，两变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（　　）
 A. T1的原线圈两端电压为442V B. T1的原线圈两端电压为441VC. 输电线上损失的电功率为50W D. 输电线上损失的电功率为25W【答案】AC【解析】【详解】AB．由题意得T2的原线圈两端电压满足解得又因为用电设备消耗的电功率为所以又因为解得所以输电线上的电压为则T1的副线圈两端电压为 又因为 所以解得T1的原线圈两端电压为故A正确，B错误；CD．同理输电线上损失的电功率为故C正确，D错误。故选AC。12. 如图甲所示，空间有一水平向右的匀强电场，电场中有一个竖直圆轨道，圆心为O，圆上A点所在的半径与竖直直径BC成37°角。A与B、A与C间分别用直管道相连，质量为m=0.08kg，电荷量为q=6×10-5C的光滑带电小球（可视为质点）从A点由静止释放，分别沿管道AB和AC到达圆周的运动时间相同。现去掉管道AB和AC，如图乙所示，在A点沿圆周切线方向给小球一个初速度让小球恰能沿圆轨道内侧做完整的圆周运动，轨道都是绝缘的，小球运动过程中电荷量不变。（cos37°=0.8，g=10m/s2）下列说法正确的是（　　）A. 匀强电场的电场强度大小为E=1×104N/CB. 匀强电场的电场强度大小为E=1×105N/CC. 小球做圆周运动过程中对环的压力最大值为5ND. 小球做圆周运动过程中对环的压力最大值为6N【答案】AD【解析】【详解】AB．图甲结合等时圆知识可知，重力与电场力合力必须指向AO，由共点力平衡条件可得解得匀强电场电场强度大小为E=1×104N/C故A正确，B错误；CD．由题意知A为等效最高点，等效最低点在AO延长线与圆轨道交点上，则小球从等效最高点到等效最低点过程中，由动能定理得在等效最低点小球对圆环压力最大，满足其中等效重力F为解得由牛顿第三定律知，小球做圆周运动过程中对环的压力最大值为6N。故C错误，D正确。故选AD。三、非选择题：本题共6小题，共60分。13. 某兴趣小组利用如图甲所示的实验装置测量重力加速度。一个四边都为d的等宽“口”字型铁片、一个光电门和游标卡尺等器材。（1）如图乙，用游标卡尺测得“口”字型铁片遮光宽度d=3.30mm，该读数是游标尺中第6格刻度线与主尺第___________mm刻度线对齐得到的；（2）测出铁片上下两边中线间距离L（L≫d）；（3）用丝线将铁片悬挂于光电门正上方，让铁片平面与光电门发射接收方向垂直，烧断悬线，铁片自由下落；（4）读出铁片通过光电门时第一次挡光时间Δt1和第二次挡光时间Δt2；（5）“口”形铁片下边通过光电门的速度近似为v=___________（用L、d、Δt1、Δt2中的字母表示）（6）由此可测得当地的重力加速度g=___________（用L、d、Δt1、Δt2中的字母表示）。【答案】    ①. 9    ②.     ③. 【解析】【详解】（1）[1]因为游标卡尺精确度为0.05mm，每个小格实际长度为，所以可得游标尺中第6格刻度线与主尺对齐刻度线为（5）[2]由题意铁片下边的挡光时间分别为，铁片遮光宽度d。则通过光电门的速度近似为（6）[3]研究铁片上下两边依次通过光电门运动过程，根据公式有解得14. 某实验小组利用以下实验器材测量电阻Rx的阻值：待测电阻Rx多用电表一只电流表A1（量程50mA，内阻r1=10Ω）电流表A2（量程100mA，内阻约为5Ω）电压表V（量程6V，内阻约3kΩ）滑动变阻器R1（0～10Ω，额定电流为1A）滑动变阻器R2（0～500Ω，额定电流为0.3A）电池E（电动势为2V，内阻约为1Ω）开关S及导线若干实验过程如下：（1）先用多用电表的欧姆挡“×1”挡粗测待测电值的阻值，多用电表的面板如图1所示，则待测电阻的阻值约为___________Ω。（2）为更精确的测量Rx的阻值，实验小组经过商讨设计了图2所示的电路，请在图中填上相应电表的符号___________。
 （3）实验中所用的滑动变阻器为___________（选填“R1”或“R2”）。（4）若电流表A1、电流表A2和电压表V的示数分别用I1、I2和U表示，根据所选器材，待测电阻阻值Rx=___________（用题中所给物理量的字母表达）。【答案】    ①. 12（12.0）    ②.     ③.     ④. 【解析】【详解】（1）[1]由图可得电阻约为（2）[2]由题知电流表A1内阻已知，故可当做电压表，故电表相应位置如图所示（3）[3] 因为这是分压式电路，所以实验中所用滑动变阻器应该选R1；（4）[4]由电路图且结合欧姆定律可得15. 某三棱镜的横截面为直角三角形，∠B=30°，AC边长为L。一束光沿平行于BC方向射到AB上的M点，MB=L，光进入三棱镜经BC反射后平行于BA射向AC。已知真空中的光速为c，求：（1）光从AC边射出时的折射角大小；（2）光从M点进入三棱镜到从AC边射出，在三棱镜中传播的时间。【答案】（1）60°；（2）【解析】【详解】（1）如图由几何关系知所以根据折射定律光从AC边射出时的折射角（2）由几何关系知光在三棱镜中的传播速度光在三棱镜中的最短传播时间16. 如图甲所示，倾角为θ的传送带以恒定速率逆时针运行。现将一质量m=1kg的小物体轻轻放在传送带的A端，物体相对地面的速度随时间变化的关系如图乙所示，1.4s末物体到达B端，取沿传送带向下为正方向，g=10m/s2，求此过程中：（1）小物体运动的平均速度（保留1位小数）；（2）小物体与传送带间因摩擦而产生的热。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）由图像的面积规律可知传送带A、B间的距离L即为图线与t轴所围的面积，设，所以解得由平均速度的定义可得（2）由图像可知，0~0.4s和0.4~1.4s内物体的加速度分别为根据牛顿第二定律得由图像可知传送带运行速度为，所以0~0.4s内物体相对传送带的位移即0.4~1.4s内物体相对传送带的位移即则因摩擦而产生的热为解得17. 如图，质量为1kg的滑块A放在光滑水平面上，其上表面有长L=1m的水平轨道和半径R=0.2m的四分之一圆弧轨道，两部分轨道平滑连接。质量为1kg的光滑小球B（可视为质点）放在滑块A水平轨道的最左端。给A施加水平向左的恒定推力F作用，当A的位移为L时撤去F。重力加速度大小取10m/s2。（1）要使B能从圆弧轨道上端跃出，求F的最小值；（2）若B能上升到高出水平轨道0.25m处，求B在空中的运动时间；（3）满足（2）中的条件，B落回A上后的运动过程中，A对水平面压力的最大值。【答案】（1）；（2）0.2s；（3）70N【解析】【详解】（1）设当力为时，B刚好能运动到圆弧轨道最高点，此时A与B的速度相同，设为v；撤去拉力时，B的速度为，则整理得代入数据得（2）B离开圆弧轨道后，沿竖直方向的分运动为竖直上抛，继续上升的高度从最高点下落到圆弧轨道的时间所以A在空中的运动时间（3）设撤去拉力时B的速度为，B到达圆弧轨道最高点时速度为，其竖直分速度为，水平分速度为，则此时A的速度为。则整理并导入数据解得B落回圆弧轨道后，相对A做圆周运动，到达最低点时对轨道压力最大。设此时A、B的速度分别为、，则整理得设此时圆弧轨道对B的支持力大小为，A对水平面的压力为，则代入数据得A地压力大小为18. 如图，xOy坐标平面内，第一象限存在垂直坐标平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B0；第二象限存在沿x轴正方向的匀强电场，场强为E0；第四象限存在沿x轴负方向的匀强电场，场强大小未知。带电粒子1从A（−L，L）点由静止开始运动，经y轴上的C（0，L）点进入第二象限的磁场，从D（L，0）点垂直x轴进入第四象限的电场中，从N（0，−2L）点再次经过y轴。带电粒子2也从A点由静止开始运动，从P（2L，0）经过x轴。不计粒子重力，不考虑两粒子间的相互作用，sin53°=。求：（1）粒子1的比荷；（2）第四象限中匀强电场的场强大小；（3）粒子2从A运动到P的时间；（4）粒子2从第四象限经过y轴时的纵坐标。【答案】（1）；（2）；（3）；（4）【解析】【详解】（1）由题意知，粒子1在第一象限中做圆周运动的半径设粒子1的电荷量为、质量为，进入第一象限时速度为，则解得（2）粒子1在第四象限中运动过程中整理得（3）由几何关系知，粒子2在磁场中运动的半径满足解得粒子2在磁场中运动轨迹所对的圆心角为解得设粒子2的电荷量为、质量为，进入第一象限时速度为，则解得粒子2从A到C的时间，从C到P的时间，则整理得（4）粒子2在第四象限电场中整理得解得故粒子2从第四象限经过y轴时的纵坐标为