2021-2022学年辽宁省大连市高三（上）期末物理试卷（含答案解析）

2021-2022学年辽宁省大连市高三（上）期末物理试卷

1.     下列关于课本中四幅插图的相关描述，符合实际情况的是(    )
    

A. 图甲为卢瑟福通过粒子散射实验得出原子的核式结构模型
B. 图乙为氡的衰变规律，氡的半衰期会随环境温度的升高而缩短
C. 图丙中镉棒的作用是使快中子变成慢中子，从而影响链式反应速度
D. 图丁表示的是居里夫妇用粒子轰击氮核发现了质子

2.     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，并完成了与空间站组合体对接．已知空间站轨道离地面高度约为400km，地球半径约为6400km，地球表面重力加速度为则(    )

A. 空间站的运行速度大于
B. 航天员每24小时内看到一次日出
C. 空间站的加速度大于地球同步卫星的加速度
D. 在空间站中，航天员处于完全失重状态，不受地球引力

3.     一束复色光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖，经折射后分成两束单色光a和b，光路如图所示，下列说法正确的是(    )

A. 在玻璃砖中，a光的传播速度比b光大
B. 在玻璃砖中，a光全反射的临界角比b光大
C. 两束光射入玻璃砖后频率变小
D. 用同一装置进行双缝干涉实验时，a光的干涉条纹比b光更密

4.     如图所示，一质量为m的木箱，与地面间的动摩擦因数为，小李同学通过轻绳拉着木箱在水平地面上以速度v向右匀速运动，在此过程中(    )

A. 木箱可能受到三个力的作用
B. 木箱受到的拉力与摩擦力的合力可能大于重力
C. 木箱所受拉力的最小值为
D. 木箱所受拉力的最小功率为
 

5.     一列机械波沿x轴正向传播，已知在x轴上相距为3m的两质点A和B振动图像分别如图甲、乙所示．这列波传播的速度可能是(    )
    

A.  B.  C.  D.

6.     如图所示，初始时，人、车、锤都静止．之后人用锤子连续敲打小车，假设地面光滑，关于这一物理过程，下列说法正确的是(    )

A. 人、车、锤组成的系统机械能守恒
B. 人、车、锤组成的系统动量守恒
C. 连续敲打可以使小车持续向右运动
D. 当锤子速度方向竖直向下时，人、车和锤水平方向的总动量为零
 

7.     如图，竖直平面内有a、b、c三个点，b点在a点正下方，b、c连线水平．现准备将一质量为m、带电荷量为的小球从a点以初动能抛出．第一次沿水平方向抛出小球，空间无电场，经过c点时，小球动能为；第二次沿某一方向抛出小球，空间有方向平行于abc所在平面的匀强电场，场强大小为，小球经过c点时的动能为不计空气阻力，重力加速度大小为下列说法正确的是(    )

A. 所加电场的方向水平向左 B. a、b两点之间的距离为
C. b、c两点之间的距离为 D. a、c间的电势差

8.     图甲是手机无线充电器的示意图，其简化原理如图乙所示，该装置等效为理想变压器，当充电盘上的送电线圈接上正弦交变电流后，手机中的受电线圈中产生交变电流．送电线圈的匝数为，受电线圈匝数为，且：：1，ab间电压为两个线圈中所接的电阻、的阻值相等．当该装置给手机充电时，手机两端的电压为5V，电流为2A，则(    )
    

A. 若充电器线圈中通恒定电流，则手机线圈中将产生恒定电流
B. 流过送电线圈与受电线圈的电流之比为1：3
C. 受电线圈两端cd的输出电压为
D. 送电线圈所接电阻两端的电压为

9.     如图甲所示，足够长的木板B静置于光滑水平面上，其上放置小滑块A，A受到随时间t变化的水平拉力F作用，用传感器测出A的加速度，得到如图乙所示的图像，，则(    )
    

A. 滑块A的质量为2kg
B. 木板B的质量为6kg
C. 当时，木板B的加速度为
D. 滑块A与木板B间的动摩擦因数为

10. 如图，距地面h高处水平放置间距为L的两条光滑平行金属导轨，导轨左端接有电动势为E的电源，质量为m的金属杆静置于导轨上，与导轨垂直且电接触良好，空间有竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场．现将开关S闭合，一段时间后金属杆从导轨右端水平飞出，测得其平射程为d，下列说法正确的是(    )

A. 金属杆离开导轨前做匀加速直线运动
B. 金属杆离开导轨后到落地前感应电动势保持不变
C. 电源消耗的电能为
D. 从闭合开关到金属杆刚要落地时，金属杆受到的冲量为
 

11. 为测量弹簧劲度系数，某探究小组设计了如下实验，实验装置如图1、图2所示，角度传感器与可转动“T”形螺杆相连，“T”形螺杆上套有螺母，螺母上固定有一个力传感器，力传感器套在左右两个固定的套杆图2中未画出上，弹簧的一端挂在力传感器下端挂钩上，另一端与铁架台底座的固定点相连。当角度传感器顶端转盘带动“T”形螺杆转动时，力传感器会随着“T”形螺杆旋转而上下平移，弹簧长度也随之发生变化。
    
    已知“T”形螺杆的螺纹间距，当其旋转时，力传感器在竖直方向移动______ 结果保留2位有效数字。
    该探究小组操作步骤如下：
    ①旋转螺杆使初状态弹簧长度大于原长；
    ②记录初状态力传感器示数以及角度传感器示数；
    ③旋转“T”形螺杆使弹簧长度增加，待稳定后，记录力传感器示数，其增加值角度传感器示数，其增加值；
    ④多次旋转“T”形螺杆，重复步骤③的操作，在表格中记录多组、值。

图3中已描出5个点，请将剩余点在图中描出并连线。
⑤若图3中的直线斜率a，则用d、a写出弹簧的劲度系数的表达式为______ 。

12. 现要组装一个酒精测试仪，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器．此传感器的电阻R随酒精气体浓度的变化而变化，规律如图甲所示．酒精测试仪的调试电路如图乙所示．目前国际公认的酒驾标准是“酒精气体浓度”，醉驾标准是“酒精气体浓度”提供的器材有：
    A.二氧化锡半导体型酒精传感器
    B.直流电源电动势为4V，内阻不计
    C.电压表量程为3V，内阻非常大，作为浓度表使用
    D.电阻箱最大阻值为
    E.定值电阻阻值为
    F.定值电阻阻值为
    G.单刀双掷开关一个，导线若干
    
    电路中R应选用定值电阻______填或；
    为便于识别，按照下列步骤调节此测试仪：
    ①电路接通前，先将电阻箱调为，然后开关向______填“a”或“b”端闭合，将电压表此时指针对应的刻度线标记为______；
    ②逐步减小电阻箱的阻值，电压表的示数不断变大．按照甲图数据将电压表上“电压”刻度线标为对应的“酒精浓度”；
    ③将开关向另一端闭合，测试仪即可正常使用。
    某同学将调适好的酒精测试仪靠近酒精瓶口，发现电压表指针满偏，则测量的酒精浓度______填“有”或“没有”达到醉驾标准。
13. 一定质量的理想气体，由A状态开始经历一次循环最终又回到A状态．其图像如图所示，其中为绝热过程、等压过程、等容过程．已知，过程中外界对气体做功求：
    、C状态的温度；
    请判断整个循环过程中气体吸热还是放热，并计算吸收或者放出的热量是多少．
14. 逆时针转动的绷紧的传送带与水平方向夹角为，传送带的图像如图所示．在时刻质量为1kg的物块从B点以某一初速度滑上传送带并沿传送带向上做匀速运动．2s后开始减速，在时物体恰好能到达最高点已知，，求：
    
    传送带和物块之间的动摩擦因数；
    传送带的长度；
    传送带因为运送物体多消耗的电能．
15. 由于缺少地磁场的屏蔽作用，高能宇宙射线对航天员的辐射具有非常大的危害．目前，国际上正在积极探索载人航天主动防护的方法，其中某种磁防护方案为在航天器内建立同心圆柱体形屏蔽磁场，磁场分布情况如图所示．设同心圆内径，外径，轴向足够长．设定区内为匀强磁场，磁场方向与轴平行，设定区外和防护区内无磁场．
    
    一个质子在平行于圆柱横截面的平面内，以速度沿指向圆心方向入射，该粒子恰好打不到防护区内部，求磁感应强度的大小和粒子在设定区内的运动时间。已知质子的质量为m，电荷量为
    若宇宙中充满了大量速度大小为，沿任意方向运动的质子，为了使任何质子都打不到防护区内部，求磁感应强度的大小应该满足的条件。
    若已知磁感应强度为B，以A点所在截面建立坐标系，圆柱轴线为z轴，y轴通过A点．如有一质子以初速度从A点射向防护区的C点，已知C点坐标，求质子打到防护区的位置。
    

答案和解析

1.【答案】A 

【解析】解：A、图甲为卢瑟福通过粒子散射实验得出原子的核式结构模型，故A正确；
B、图乙为放射性元素衰变的规律，半衰期的长短与温度高低无关，故B错误；
C、图丙中镉棒的作用是吸收中子，控制链式反应速度，调节反应速度的快慢，故C错误；
D、图丁为卢瑟福通过粒子轰击氮核实验的研究，实现了原子核的人工转变，发现了质子，故D错误。
故选：A。
考查学生对物理基本常识的记忆，图甲为卢瑟福通过粒子散射实验得出原子的核式结构模型；图乙为放射性元素衰变的规律；图丙中镉棒的作用是吸收中子，控制反应速度，调节反应速度的快慢；图丁是卢瑟福用粒子轰击氮核发现了质子。
本题为课本教材资料的一个再现，考查学生对基础物理知识得一个记忆熟悉程度的情况，要求学生熟读课本，加强基础知识的强化.
 

2.【答案】C 

【解析】解：A、空间站的运行速度小于第一宇宙速度，即小于，故A错误；
B、地面上的人每24小时看到一次日出，由此可知，同步卫星上的航天员也是24小时看到一次日出，而神州十三号不在同步卫星上，所以不可能是24小时看到一次日出，故B错误；
C、根据万有引力提供向心力，可知，因为空间站的半径小于同步卫星的半径，故空间站的加速度大于同步卫星的加速度，故C正确；
D、在空间站中，航天员受到的万有引力提供向心力，处于完全失重状态，但依然受地球的引力，故D错误；
故选：C。
第一宇宙速度是最小的发射速度，也是最大的环绕速度；
地球上或者同步卫星上的人才是24小时看到一次日出；
根据万有引力提供向心力分析出加速度的大小；
理解完全失重的物理意义并加以分析。
本题主要考查了万有引力定律的相关应用，熟悉公式以及第一宇宙速度的意义，学会简单的定性分析即可，整体难度不大。
 

3.【答案】D 

【解析】解：A、由图可知，a光的偏折程度大于b光的偏折程度，则玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，由分析可知，在玻璃砖中，a光的传播速度比b光小，故A错误；
B、玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，由临界角公式分析可知，n越大，C越小，则在玻璃砖中，a光全反射的临界角比b光小，故B错误；
C、光的频率由光源决定，与介质无关，因此，两束光射入玻璃砖后频率不变，故C错误；
D、玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，则a光的频率比b光的高，由知a光的波长比b光的小，根据双缝干涉条纹间距公式可知，用同一装置进行双缝干涉实验时，a光的干涉条纹比b光更密，故D正确。
故选：D。
根据光的偏折程度分析折射率大小，由分析光在玻璃砖中传播速度大小；由临界角公式分析临界角大小；光的频率由光源决定，与介质无关；根据波长关系，分析干涉条纹间距的大小。
根据光的偏折程度分析折射率的大小是解决本题的关键，同时，要掌握折射率与光速、临界角、波长等物理量的关系。
 

4.【答案】C 

【解析】解：A、木箱运动过程中受到重力、支持力、拉力和滑动摩擦力四个力的作用，故A错误；
B、木箱做匀速直线运动，所受合力为零，拉力与摩擦力的合力与重力和支持力的合力等大反向，拉力与摩擦力的合力小于重力，故B错误；
C、设拉力与水平方向夹角为，木箱受力如图所示

由平衡条件得：
x方向：
y方向：
滑动摩擦力：
由牛顿第三定律可知，木箱对地面的压力大小：
解得：，其中，解得：
当，时拉力最小，拉力F的最小值为，故C正确；
D、木箱所受拉力的最小功率，故D错误。
故选：C。
木箱运动过程中受到重力、支持力、拉力和摩擦力四个力的作用；根据木箱受力情况应用平衡条件分析答题；应用功率公式求出拉力的最小功率。
本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。
 

5.【答案】B 

【解析】解：根据图像，波的周期为
根据图像，时刻，质点A在波谷，质点B在平衡位置向上运动，设波长为，根据题意，质点A、B平衡位置之间的距离为   ，1，2…
又因为
解得  ，1，2…
时  
时 
故B正确，ACD错误。
故选：B。
由两质点的振动图象，分析两质点状态关系，结合波的图象，得到两点间距离与波长的关系，求出波长，根据周期，由波速公式就可求出波速．
本题首先考查读图的能力，其次考查列通项式的能力．波具有两个特性：周期性和双向性．条件不确定时，要考虑各种可能．
 

6.【答案】D 

【解析】解：A、由于人消耗体能，体内储存的化学能转化为系统的机械能和内能，因此系统机械能不守恒，故A错误。
B、在锤子的连续敲打下，系统竖直方向的合力不等于零，该方向系统的动量不守恒，所以系统的动量不守恒，故B错误；
CD、把人、锤子和平板车看成一个系统，系统水平方向不受外力，系统水平方向动量守恒；初始时，人、车、锤都静止，故人、车和锤组成的系统水平方向动量时刻为零；用锤子连续敲打车的左端，根据水平方向动量守恒可知，锤子向左运动，平板车向右运动，锤子向右运动，平板车向左运动，所以车左右往复运动，不会持续地向右运动，故C错误，D正确；
故选：D。
把人、锤子和平板车看成一个系统，系统水平方向不受外力，系统水平方向动量守恒，根据动量守恒定律分析小车的运动情况；结合能量守恒定律分析系统机械能的变化。
 

7.【答案】C 

【解析】解：B、不加电场时根据动能定理得：，解得：，故B错误；
C、不加电场时小球做平抛运动，竖直方向：，水平方向：，又，联立解得：，故C正确；
D、加电场时，根据动能定理得：，解得：，故D错误；
A、根据得，ac沿电场方向距离为：，又沿着电场方向电势逐渐降低可知，电场方向水平向右，故A错误；
故选：C。
不加电场时根据动能定理求解ab之间距离；加上电场后，根据动能定理可求a、c之间的电势差；根据平抛运动规律求解bc之间距离；根据和沿着电场方向电势逐渐降低分析电场方向。
本题考查平抛运动和带电小球在复合场中运动，关键是掌握平抛运动两分运动规律，灵活运用动能定理和匀强电场公式即可分析各项。
 

8.【答案】BD 

【解析】解：A、变压器工作原理是互感现象，若充电器线圈通恒定电流，则手机线圈无磁通量变化，不会产生电流，故A错误；
B、由理想变压器的变流比可知：，故B正确；
C、手机充电时电流为，则，代入数据解得：，
又，，由题意可知：，，代入数据解得：，，故C错误；
D、送电线圈所接电阻两端的电压，故D正确。
故选：BD。
根据理想变压器的原副线圈的匝数比求出流过原副线圈的电流之比；根据题意应用理想变压器中基本关系式结合欧姆定律联立求解cd两端电压以及电阻。
 

9.【答案】AD 

【解析】解：设滑块A的质量m，木板B的质量为M，滑块A与木板B间的动摩擦因数为。
由题图乙可知，当时，滑块A与木板B达到最大共同加速度，根据牛顿第二定律有
解得

当时，A与B将发生相对滑动，对A单独应用牛顿第二定律有

整理得
根据题图乙解得，，则，故AD正确，B错误；
C.当时，木板B的加速度为
代入数据解得，故C错误。
故选：AD。
当拉力较小时，m和M保持相对静止一起做匀加速直线运动，当拉力达到一定值时，m和M发生相对滑动，结合牛顿第二定律，运用整体和隔离法分析．
本题考查牛顿第二定律与图象的综合，知道滑块和木板在不同拉力作用下的运动规律是解决本题的关键，掌握处理图象问题的一般方法，通常通过图线的斜率和截距入手分析．
 

10.【答案】BCD 

【解析】解：A、电键闭合后，导体杆受向右的安培力而做加速运动，随速度的增加，金属杆切割磁感线产生的感应电动势逐渐变大，因为此电动势与原电源电动势反向，可知电路中电流减小，金属棒受安培力减小，则金属杆离开导轨前做加速度减小的变加速直线运动，故A错误；
B、金属杆离开导轨后做平抛运动，水平方向的速度不变，根据可知，落地前感应电动势保持不变，故B正确；
C、金属杆从导轨右端水平飞出后做平抛运动，，，解得：，
金属杆沿导轨运动过程，取向右为正方向，由动量定理可得：，
又：，电源消耗的电能为：，解得：，故C正确；
D、金属棒落地的速度为v，对平抛运动过程由动能定理得：，解得：，
从闭合开关到金属杆刚要落地，对金属杆由动量定理：，解得：，故D正确。
故选：BCD。
匀变速直线运动的加速度恒定；电源消耗的电能为；根据动能定理计算最后的速度大小，再根据动量定理求解金属杆受到的冲量。
本题考查了电磁感应现象与电路及力学的综合运应用，此题的难点是金属杆在轨道上的运动是变加速运动，可以用动量定理列方程求解问题。
 

11.【答案】；如图 ；。 

【解析】解：当其旋转时，力传感器在竖直方向移动，则当其旋转，
力传感器在竖直方向移动距离为
描点作图如下

角度增加时，弹簧形变量为，则有，
根据胡克定律得，将的表达式带入可得：
，图像斜率为，
解得。
故答案为：；如图 ；。
螺杆旋转时力传感器上升d，由此得到当其旋转时力传感器在竖直方向移动距离；
根据描点法作图；根据胡克定律推导k的表达式，根据图象的斜率求解k的值
对于实验题，要弄清楚实验目的、实验原理以及数据处理等问题，一般的实验设计、实验方法都是根据教材上给出的实验方法进行拓展，延伸，所以一定要熟练掌握教材中的重要实验；掌握图像法的应用方法。
 

12.【答案】  有 

【解析】解：由于电压表量程为3V，本实验电压表并联在定值电阻两端，由欧姆定律可得，定值电阻两端的电压为：
由图甲可知，，又，得

则，故选。
本实验采用替代法，用电阻箱的阻值代替传感器的电阻，故应先调节电阻箱到，结合电路可知，开关应向c端闭合；
结合图甲可知，此时的酒精气体浓度为；
由可知，电压表满偏时，电阻箱电阻为：，酒精气体浓度大于等于，故有达到醉驾标准。
故答案为：；有
根据电路特点和实验原理选择合适的定值电阻；
根据实验原理掌握正确的实验操作，结合欧姆定律得出电阻并分析出此时的酒精浓度；
根据欧姆定律计算出电阻的大小并分析是否达到了醉驾标准。
本题主要考查了伏安法测电阻的实验，根据欧姆定律结合图表得出不同阻值对应下的酒精浓度，结合醉驾标准即可完成分析。
 

13.【答案】解：由图示图象可知，气体压强，，，，
气体从A到B过程，根据一定质量的理想气体状态方程得：
由题意可知，代入数据解得：
从B到C过程气体发生等压变化，由盖-吕萨克定律得：
代入数据解得：
由题意可知，从A到B过程，外界对气体做功，
从B到C过程气体膨胀，外界对气体做功：

从C到A过程，过程气体体积不变，
整个循环过程外界对气体做功：
由于一定质量的理想气体内能只与温度有关，所以经历一个循环过程后，内能不变，即
根据热力学第一定律得：，此循环过程气体吸热26J
答：、C状态的温度分别是560K、840K；
整个循环过程中气体吸热，吸收的热量是26J。 

【解析】根据图示图象求出气体状态参量，分析清楚气体状态变化过程，然后求出B、C状态的温度。
分析清楚气体状态变化过程，应用热力学第一定律分析答题。
根据图示图象分析清楚气体状态变化过程、求出气体状态参量，应用一定质量的理想气体状态方程、盖-吕萨克定律、与热力学第一定律即可解题。
 

14.【答案】解：前2s物块速度小于传送带速度，物块受到摩擦力沿斜面向上．
由于物块匀速上滑，受力平衡，则有：
解得：；
由题意可知，时，物块与传送带速度相等，由图像可得，
前2s，物块沿传送带上滑的位移为
由题意可得，后2s，物块跟传送带以相同加速度，根据图象可得：
向上匀减速运动．
代入数据解得：
传送带长
上滑过程中，滑动摩擦力为，
代入数据解得：
前2s，传送带位移为
摩擦生热
物块动能减少量为
物块重力势能增加量为
代入数据解得：
传送带因为运送物体多消耗的电能为
代入数据解得：。
答：传送带和物块之间的动摩擦因数为；
传送带的长度为3m；
传送带因为运送物体多消耗的电能为。 

【解析】前2s物块速度小于传送带速度，根据平衡条件求解动摩擦因数；
求出物块匀速运动的位移和减速运动的位移，由此得到传送带的长度；
求出上滑过程中因摩擦产生的热、物块动能减少量和物块重力势能增加量，根据功能关系能量守恒定律求解传送带因为运送物体多消耗的电能。
本题主要是考查功能关系、牛顿第二定律的综合应用以及运动学图象问题，关键是能够分析物块的运动情况和受力情况、能量的转化情况，能够根据能量守恒定律分析多消耗的能量。
 

15.【答案】解：设带电粒子的轨迹半径为r，粒子运动轨迹如图

由几何关系得：，
解得：，
由洛伦兹力提供向心力得：
解得：
带电粒子在磁场中的轨迹对应的圆心角为
则所求时间为：
为使所有速度为的粒子都不进入防护区，半径最大的粒子轨迹如图

则粒子的半径最大为：
由洛伦兹力提供向心力：
解得磁感应强度最小值：
则磁感应强度的大小应该满足的条件为：
已知：
因，故由几何关系可得：AC与y轴夹角为
质子初速度v在z轴方向和y轴方向的分速度大小均为：
xOy平面内，由洛伦兹力提供向心力得：
解得：
由分析可知，质子轨迹圆和防护区边界相切，如图3所示：


切点x轴坐标：
切点y轴坐标：
沿z方向为匀速运动的时间：
切点z轴坐标：
质子打到防护区的位置坐标为
答：磁感应强度的大小为和粒子在设定区内的运动时间为。
磁感应强度的大小应该满足的条件为。
质子打到防护区的位置为。 

【解析】带电粒子进入磁场后只受洛伦兹力而做匀速圆周运动，画出其运动轨迹图，由几何关系求得运动半径，由洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律求解，运用粒子在磁场中转过的圆心角，结合周期公式，求解粒子在磁场中运动的时间；
作轨迹找到运动半径的临界条件，由洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律求解；
将质子的运动分解为在xOy平面内的匀速圆周运动和沿z轴的匀速直线运动，在xOy平面内由洛伦兹力提供向心力，解得运动半径，由几何关系求得x和y轴坐标值，利用偏转的圆心角求得时间，进而求得z轴坐标值。
本题考查了带电粒子在磁场中运动问题。带电粒子进入磁场后只受洛伦兹力而做匀速圆周运动，画出其运动轨迹图，由几何关系求得运动半径，根据牛顿第二定律求解；第三问粒子进入磁场的速度方向与磁场方向不垂直，其运动可等效为匀速圆周运动与匀速直线运动的合成，将运动进行分解处理。