2021_2022学年辽宁省丹东市高三（上）期末物理试卷（含答案解析）

2021~2022学年辽宁省丹东市高三（上）期末物理试卷

1.     著名核物理学家邓稼先领导着许多学者和技术人员，成功地设计了中国原子弹和氢弹，把中国国防自卫武器引领到了世界先进水平，被誉为原子弹之父。若原子弹爆炸的核反应方程为，则(    )

A. 此核反应为聚变反应
B. 核反应前后原子核总质量保持不变
C. 核反应生成的新核的比结合能比铀核的小
D. 根据核反应中质量数守恒，上述方程中

2.     2021年4月5日配备华为自动驾驶技术的北汽新能源极狐阿尔法S的HI车型在上海公开试乘。据悉，该车型在红绿灯启停、无保护左转、避让路口车辆、礼让行人、变道等方面都能无干预自动驾驶。某次试乘时，甲、乙两车同时从同一位置出发，沿着同一平直路面行驶，它们的速度v随时间t变化的图像如下图所示。下列说法正确的是(    )
    

A. 时间内，两车间的距离先增大后减小
B. 时间内，甲车的平均速度等于乙车的平均速度
C. 时间内，甲车的速度变化率先减小后增大
D. 时间内，甲车做曲线运动，乙车做直线运动

3.     曲线运动是现实生活中最常见、最普遍的运动形式，下列对曲线运动描述正确的是(    )

A. 速度大小和方向都在不断变化
B. 加速度一定变化
C. 加速度和速度的方向可能始终垂直
D. 物体只有在所受的合力方向与速度方向垂直时，才能做曲线运动

4.     如图所示，一位同学用双手水平夹起一摞书，并停留在空中．已知手掌与书之间的动摩擦因数，书与书间的动摩擦因数，设最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力大小。当该同学对书的水平正压力为200N时，最多能夹起62本书。每本书均相同且呈竖直状态，则下列说法正确的是(    )

A. 每本书受到的摩擦力的合力大小不等 B. 书与书之间的摩擦力大小均相等
C. 每本书的质量为 D. 最中间两本书之间的摩擦力为2N

5.     2021年10月16日，神舟十三号载人飞船顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入太空，假设神舟十三号载人飞船在距地面高度为h的轨道做圆周运动。已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，下列说法正确的是(    )

A. 神舟十三号载人飞船运行的周期为
B. 神舟十三号载人飞船的线速度为
C. 神舟十三号载人飞船轨道处的重力加速度为0
D. 地球的平均密度为

6.     如图所示，a、b两点固定两个等量异种点电荷和，ab与bc垂直，od是ab连线的中垂线，，令无限远处电势为0。下列说法正确的是(    )

A. 将一电荷由无限远处移至d点电场力做正功
B. 将一负电荷由d点移至c点电场力做正功
C. o、d两点电场强度大小之比为
D. o、d两点电场强度大小之比为
 

7.     回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，设D形盒半径为R。若用回旋加速器加速质子氢核时，匀强磁场的感应强度为B，高频交流电的频率为f，质子质量为m，电荷量为e，则下列说法正确的是(    )

A. 高频交流电频率应为
B. 质子被加速后的最大动能不可能超过
C. 不改变B和f，该回旋加速器也能用于加速粒子即氦核
D. 粒子第n次加速后的速度大小与第次加速后的速度大小的比值为

8.     如图所示，倾角为、长度为10m的光滑固定斜面，一质量为的小物块从斜面顶端由静止开始下滑至斜面底端，重力加速度g取，则(    )

A. 整个过程中重力做功80J
B. 整个过程中合外力做功40J
C. 整个过程中重力做功的平均功率是20W
D. 小物块滑到斜面底端时重力做功的瞬时功率是80W

9.     一列简谐横波沿直线传播．以波源O由平衡位置开始振动为计时起点，质点A的振动图像如图所示，已知O、A的平衡位置相距，以下判断正确的是(    )

A. 该横波的波长为4m B. 波速大小为
C. 波源起振方向沿y轴正方向 D. 时，波源O的动能为零

10. 如图所示，光滑固定水平杆上套有一质量为3kg，可沿杆自由滑动的小圆环，小环通过一根长为5m的轻绳悬挂着质量为的木块。初始环和木块均静止，现有质量为的子弹以的水平速度击中木块并留在其中作用时间极短，重力加速度g取，则在此后的运动过程中有(    )

A. 圆环的最大动能为96J
B. 相对最低点，子弹和木块摆起的最大高度为3m
C. 子弹和木块每次经过最低点时，绳上拉力大小不相同
D. 子弹射入木块后，木块刚摆起的瞬间，杆对环的弹力大小为50N

11. 在探究加速度与力、质量的关系的实验时，采用了如图甲所示的实验方案。
    从如图甲所示位置开始释放小车，请指出该装置中的错误或不妥之处只要答出其中的两点即可：______；______。
    
    在改正了以上错误后，在平衡摩擦力时，若所有的操作均正确，打出的纸带如图乙所示，应______填“减小”或“增大”木板的倾角，反复调节，直到纸带上打出的点迹间隔相等为止。
    图丙为小车质量一定时，根据实验数据描绘的小车加速度a与盘和砝码的总质量m之间的实验关系图象。若牛顿第二定律成立，则小车的质量______kg。
12. 某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：
    小灯泡L，规格“”；
    电流表，量程3A，内阻约为；
    电流表，量程，内阻；
    电压表V，量程3V，内阻；
    标准电阻，阻值；
    标准电阻，阻值；
    滑动变阻器R，阻值范围；
    学生电源E，电动势6V，内阻不计；
    开关S及导线若干。
    
    ①甲同学设计了如图1所示的电路来进行测量，当通过L的电流为时，电压表的示数如图2所示，电压表的示数为______V，此时L的电阻为______。
    ②乙同学又设计了如图3所示的电路来进行测量，电压表指针指在最大刻度时，加在L上的电压值是______V。
    ③学习小组认为要想更准确地描绘出L完整的伏安特性曲线，需要重新设计电路。请你在乙同学的基础上利用所供器材，在图4所示的虚线框内补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号。
13. 如图所示，质量的物块，在高的光滑水平平台上压缩弹簧后被锁扣K锁住，打开锁扣K，物块被弹簧弹出后沿平台运动至右端B点水平抛出，恰好落到斜面顶端C处，且速度方向恰平行于斜面。斜面C端离地高度，E端固定一轻弹簧，原长为DE，斜面CD段粗糙而DE段光滑，物块沿斜面下滑压缩弹簧后又沿斜面向上返回，第一次恰能返回最高点C。物块与斜面CD段的动摩擦因数，斜面倾角，重力加速度，不计物块碰撞弹簧的机械能损失。求：
    打开锁扣K前，水平平台上的弹簧的弹性势能为多少？
    间距离为多少米？

14. 呼吸道传染病患者在就医、转院等运送途中乘坐普通救护车时，病毒容易外泄传播，因此需要通过负压救护车运送。负压救护车采用负压排风技术，并将排出的空气利用专门的装置进行消毒处理。
    负压舱内压强为，负压舱容积约，要使舱内压强减为，则排出的气体质量为原来的几分之几？
    现将排风系统排出的气体封闭在绝热汽缸a内，汽缸顶端有一绝热阀门K，底部接有电热丝E，右壁接一右端开口的细U形管管内气体体积可忽略，管内装有水银，如图所示，开始时U形管右侧液面比左侧高2cm，气体温度电热丝通电一段时间，a缸内温度达到，该过程U形管右管液面上升多高？大气压强为
15. 如图所示，两固定的平行、光滑金属导轨足够长且电阻不计，两导轨与水平面夹角，导轨间距。有一有界匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直导轨平面向下，其上，下边界AB、CD均水平且间距为。有质量均为、接入导轨间电阻均为、长度相同的水平导体棒a、b，在AB边界上方距AB的距离均为处先后由静止释放导体棒a、b，先释放a，a刚进入磁场即做匀速运动，此时再释放b，两导体棒与导轨始终保持良好接触。求：
    磁感应强度B的大小；
    导体棒a运动到下边界CD时的速度大小；
    若导体棒a、b先后离开下边界CD的时间间隔离开边界CD时速度一直没达到稳定，且b离开磁场下边界CD的瞬时计为，此时在CD下方区域加上一与导轨平面垂直向下的随时间变化的磁场，时该磁场磁感应强度为2T，为使导体棒a、b中不产生感应电流，则随t变化的表达式。

答案和解析

1.【答案】D 

【解析】

【分析】
依据重核裂变，轻核聚变的特点判断；核能来源于反应时质量亏损；核反应往比结合能大的方向反应；根据核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒。
本题考查了核反应相关的知识点，重核裂变是向比结合能变大的趋势发生，核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒。
【解答】
A.此核反应为重核裂变反应，故A错误；
B.原子弹爆炸的能量来源于核反应时质量的亏损，即，所以核反应前后原子核总质量不相等，故B错误；
C.由于核裂变释放能量，生成物比反应物更稳定，所以核反应生成的新核的比结合能比铀核的大，故C错误；
D.根据核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒，可得X的质量数为：，即，故D正确。
故选：D。  

2.【答案】C 

【解析】

【分析】
根据速度的大小关系分析两车的距离变化；
在图像中，图像和横轴围成的面积表示位移，结合运动学公式分析出平均速度的大小关系；
在图像中，图像的斜率表示加速度，即速度变化率；
在图像中，物体的运动必定为直线运动。
本题主要考查图像的应用，在图像中，斜率表示加速度，面积表示位移，由此完成分析即可，整体难度不大。
【解答】
A.由图像可知，在时间内，乙车的速度大于甲车，则两车的距离变大，时间内甲车的速度大于乙车，则刚开始的时候两车之间的距离一定减小，故A错误；
B.时间内，甲车图线与横轴围成的面积更大，即甲车的位移更大，则在相同时间内，根据公式可知甲车的平均速度大于乙车的平均速度，故B错误；
C.速度变化率即为加速度，由图像的斜率体现，由图像可知，时间内，甲车的速度变化率先减小后增大，故C正确；
D.在图像中，因为速度一定在一条直线上，则两车均做直线运动，故D错误.
故选：C。  

3.【答案】C 

【解析】

【分析】
曲线运动的轨迹是弯曲的，速度的方向时刻在改变，速度大小不一定变化；曲线运动的加速度不一定发生变化；加速度和速度的方向可能始终垂直；根据曲线运动的条件判断。
本题考查曲线运动的运动学特点，同时要明确曲线的条件是加速度与初速度方向不共线。
【解答】
A.曲线运动的速度方向一定改变，但速度大小不一定变化，比如匀速圆周运动，故A错误；
B.曲线运动的加速度不一定发生变化，比如平抛运动的加速度为重力加速度，加速度保持不变，故B错误；
C.加速度和速度的方向可能始终垂直，比如做匀速圆周运动的物体的加速度方向与速度方向互相垂直，故C正确；
D.物体所受的合力方向与速度方向不在同一直线上时，物体将做曲线运动，故D错误。
故选：C。  

4.【答案】C 

【解析】

【分析】
对任意一本书进行受力分析，判断它们受到的摩擦力的合力；对整体以及一部分的书进行受力分析，判断书与书之间的摩擦力大小；以这一摞书这研究对象，判断受到的摩擦力的情况。
本题主要考查了摩擦力的判断，也可以结合两侧受到的摩擦力的对称性分析．
【解答】
A.每本书受到的摩擦力的合力与重力平衡，每本书的质量相同，则它受到的摩擦力的合力大小相等，故A错误；
B.以中间的一部分书为研究对象，根据平衡条件可知，书的重力等于两侧摩擦力的和，所以越靠外侧，则书与书间的摩擦力越大，故B错误；
C.以这一摞书这研究对象，设书本的质量为m，每只手对其的最大静摩擦力为，则每只手对其的最大静摩擦力为，书与书间的最大静摩擦力为，越靠外侧，则书与书间的摩擦力越大，则除了左右两侧跟手接触的两本书，以剩下的这一部分书为对象，设为，则本本本，由平衡条件：，解得，，故C正确；
D.由于书的本数是偶数，以中间的两本书为研究对象，则书本两侧受到的摩擦力大小相等，设为，则，可得：，即中间的两本书两侧受到的摩擦力大小都等于它们的重力，所以中间的两本书之间的摩擦力为零，故D错误。
故选：C。  

5.【答案】A 

【解析】

【分析】
根据地球表面的物体受到的重力等于万有引力得，组合体匀速圆周运动过程中万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律可解得线速度、周期。
本题考查万有引力定律的应用，解题关键掌握组合体运动的万有引力提供向心力，选择合适的向心力公式解得。
【解答】
A.根据

联立解得，所以A正确；
B.根据
联立解得，所以B错误；
C.根据

联立解得，所以C错误；
D.根据

联立解得，所以D错误。
故选：A。  

6.【答案】D 

【解析】

【分析】
根据等量异种电荷连线的中垂面是等势面，且与无限处电势相等，可判断电场力做的功；根据场强叠加原理求合电场强度。
解题时注意如果平行四边形定则合成时没有特殊角可根据正交分解求两个互相垂直方向的电场然后再合成。
【解答】
A.等量异种电荷连线的中垂面是等势面，且与无限远处电势相等，故从无限远处至 d点电场力做功为零，故A错误；
B.因为沿电场线电势降低，所以，因为负电荷在电势高的地方电势能小，故负电荷由 d点移至 c点电势能增加，则电场力做负功，故B错误；
由点电荷的电场强度公式及电场叠加原理，设 od长为 x，则有 d点场强，o点场强大小为，则：：
故C错误，D正确。
故选：D。  

7.【答案】B 

【解析】

【分析】
粒子在磁场中运动时，洛伦兹力提供向心力，根据周期公式结合频率和周期的关系分析；根据动能的计算公式求解最大动能；根据动能定理求解第n次加速后的速度大小与第次加速后的速度大小的比值。
该题考查回旋加速器工作原理，解决本题的关键知道当粒子从D形盒中出来时，速度最大。以及知道回旋加速器粒子在磁场中运动的周期和高频交流电的周期相等。
【解答】
A、由带电粒子在磁场中运动的周期公式可得，，所以高频交流电频率应为，故A错误；
B、由得，则质子的最大动能：，故B正确；
C、此加速器加速粒子时的周期：，所以不改变B和f，不能直接用来加速粒子，故C错误；
D、根据动能定理可得：，，则粒子第n次加速后的速度大小与第次加速后的速度大小的比值为：，故D错误。
故选：B。  

8.【答案】BC 

【解析】

【分析】
首先由计算重力功；然后根据运动学公式和牛顿第二定律解出小物块下滑的时间和末速度；最后根据平均功率和瞬时功率的表达式计算即可。
本题考查功和功率的计算，属于小综合题目，解题关键是会区分平均功率和瞬时功率的计算公式，结合运动学方程解出时间和末速度。
【解答】
小物块下滑过程中，只有重力做功，根据公式可得：，代入数据可得：。故A错误，B正确；
由牛顿第二定律可得：，代入数据可得：。根据运动学公式可得：，，代入数据可得：，。整个过程中重力做功的平均功率，代入数据可得：。小物块滑到斜面底端时重力与速度夹角为，则其瞬时功率是，代入数据可得：。故C正确，D错误。
故选：BC。  

9.【答案】BCD 

【解析】

【分析】
根据波从波源O传到A点的距离与时间，求出波速大小，根据振动图象读出周期T，从而求得波长；A点的起振方向与波源起振方向相同；质点通过平衡位置时动能最大。
灵活应用波的传播特点是解题的关键，即波源的起振方向与各质点的起振方向相同；注意求波速的方法及波速公式的应用。
【解答】
B.根据图象可知：A点比波源晚振动3s，所以波速为：，故B正确；
A.由图可知该横波的周期为，则波长为，故A错误；
C.根据波的传播特点可知，介质中各质点的起振方向与波源的起振方向相同。根据图象可知，A点的起振方向沿y轴的正方向，所以波源起振方向沿y轴正方向，故C正确；
D.波源起振方向沿y轴正方向，时，波源O振动了周期，到达波谷，速度为零，动能为零，故D正确。
故选：BCD。  

10.【答案】AB 

【解析】

【分析】
本题是系统水平动量守恒以及机械能守恒的类型，要能正确分析物体的受力情况，子弹击中木块过程系统在水平方向动量守恒，分析清楚物体运动过程是解题的前提与关键，应用动量守恒定律、机械能守恒定律可以解题。
【解答】
A.子弹击中木块的过程，取水平向右为正方向，以木块和子弹组成的系统动量守恒得： …①
解得：
设木块返回最低点时木块和圆环的速度分别为、，从子弹击中木块到木块返回最低点的过程，以木块含子弹和圆环组成的系统为研究对象，取水平向右为正方向，根据水平方向动量守恒得：…②
由系统机械能守恒得：…③
当木块返回最低点时速度最大，动能最大，圆环的最大动能为…④
联立①②③④解得：，故A正确；
B.相对最低点，子弹和木块摆到最高点时与圆环速度相同，设共同速度为v。取水平向右为正方向，根据木块含子弹和圆环组成的系统水平方向动量得：
由系统机械能守恒得：
解得子弹和木块摆起的最大高度为，故B正确；
C.由②③解得：，。子弹和木块经过最低点时，对子弹和木块整体，根据牛顿第二定律得：，因为，因此子弹和木块每次经过最低点时，绳上拉力大小相同，故C错误；
D.子弹射入木块后，木块刚摆起的瞬间，以木块为研究对象，根据牛顿第二定律得：
对圆环，由竖直方向受力平衡得：，解得杆对环的弹力大小为，故D错误。
故选：AB。  

11.【答案】打点计时器必须使用交流电源，未平衡摩擦力．
减小；
 

【解析】解：打点计时器必须使用交流电源，未平衡摩擦力．
平衡摩擦力时，由于打出的纸带点迹间距逐渐增大，说明是加速运动，故斜面倾角偏大，应减小斜面倾角．
根据变式为
由题意知，所以
由图象可知

所以
故答案为：打点计时器必须使用交流电源；未平衡摩擦力；减小；
打点计时器必须使用交流电源，平衡摩擦力时，由于打出的纸带点迹间距逐渐增大，说明是加速运动，故斜面倾角偏大，应减小斜面倾角．根据变式为，从图像上求出斜率，然后就可以求出小车质量。
只要真正掌握了实验原理就能顺利解决此类实验题目，而实验步骤，实验数据的处理都与实验原理有关，故要加强对实验原理的学习和掌握。
 

12.【答案】①；5；
②4；
③ 

【解析】

【分析】
由图示电压表确定其分度值，读出电压表示数，然后由欧姆定律求出灯泡电阻阻值。
由图3所示电路图可知，电压表与电阻串联，根据串联电路特点求出电阻的电压，然后求出灯泡两端电压。
电流表量程太大，读数误差太大，为减小误差，应该选用电流表，给电流表并联一个分流电阻，据此设计实验电路。
对电表读数时要先确定电表量程的分度值，读数时视线要与电表刻度线垂直；应用串联电路特点即可求出灯泡两端电压。
【解答】
由图2所示可知，电压表分度值是，电压表示数为，
此时灯泡电阻。
电压表内阻为，标准电阻阻值为，电压表最大示数为3V，由串联电路特点可知，标准电阻电压为1V，灯泡两端电压为：。
电流表量程太大，读数误差太大，为减小误差，应该选用电流表，给电流表并联一个分流电阻，实验电路图如图1或图2所示。
  

13.【答案】解：设物块从B离开平台时速度为，物块离开平台后做平抛运动：
竖直方向：
到达B点时：
代入数据解得：，
由功能关系得：
代入数据解得：
物块从B落到C时速度
物块从落到C点到第一次返回到C点，由功能关系得：

代入数据解得，CD间距离 

【解析】物块离开平台后做平抛运动，应用平抛运动规律与功能关系可以求出弹簧的弹性势能。
求出物块从B到达C点的速度大小，应用功能关系可以求出CD间的距离。
根据题意分析清楚物块的运动过程与运动性质，应用平抛运动规律与功能关系即可解题。
 

14.【答案】解：负压舱内气体初状态压强，体积，
设减压后气体体积将变V，减压后气体压强
气体温度不变，由玻意耳定律得：
代入数据解得：
排出的气体质量与原来气体质量之比
汽缸内气体温度，压强
加热后气体温度，气体体积不变，由查理定律得：
代入数据解得：
设右管水银上升的高度为，则
则水银上升的高度
答：排出的气体质量为原来的。
该过程U形管右管液面上升的高度是。 

【解析】气体发生等温变化，应用玻意耳定律求解。
气体发生等容变化，应用查理定律求解。
根据题意分析清楚气体状态变化过程，求出气体状态参量，应用玻意耳定律与查理定律即可解题。
 

15.【答案】解：进入磁场前做匀加速运动，设刚进入磁场时的速度大小为，
由动能定理得：
代入数据解得：
导体棒a切割磁感线产生的感应电动势，
由闭合电路的欧姆定律得：
导体棒a进入磁场做匀速直线运动，由平衡条件得：
代入数据解得：
导体棒进入磁场前做初速度为零的匀加速直线运动，由牛顿第二定律得：
代入数据解得：
导体棒从释放到进入磁场需要的时间
导体棒a进入磁场到b进入磁场过程a的位移大小
由题意可知：
b进入磁场时的速度大小与a进入磁场时的速度大小相等，从b进入磁场开始，a、b产生的感应电动势大小相等，
总电动势为零，回路感应电流为零，导体棒所示安培力为零，导体棒a、b均做匀加速直线运动，加速度大小
导体棒b进入磁场时导体棒a距CD距离为
设导体棒a到达CD时的速度大小为，由匀变速直线运动的速度位移公式得：
代入数据解得：
刚离开CD时，b距CD距离为2d，以速度开始做变减速运动，设b离开磁场边界时的速度大小为
对b，以沿轨道向下为正，由动量定理得：，
导体棒受到的安培力大小的冲量：
通过导体棒的电荷量：
代入数据解得：，
a离开磁场后做匀加速运动，速度：
此时a、b间距
因为感应电流为0，所以a、b不受安培力，此时加速度相同，均为，
则a相对b做匀速直线运动，
因为磁通量不变，所以
解得： 

【解析】由动能定理求出导体棒a进入磁场时的速度，由求出感应电动势，应用闭合电路的欧姆定律求出感应电流，根据安培力公式与平衡条件求出磁感应强度大小。
分析清楚导体棒的运动过程，应用运动学公式求出a到达CD时的速度大小。
穿过闭合回路的磁通量保持不变，回路不产生感应电流，根据题意求出磁感应强度的变化情况。
本题是电磁感应与电路、力学相结合的一道综合题，根据题意分析清楚导体棒的运动过程是解题的前提，应用法拉第电磁感应定律、平衡条件、动量定理、感应电流产生的条件等知识即可解题。