2021-2022学年湖北省十堰市高三（上）期末物理试卷

这是一份2021-2022学年湖北省十堰市高三（上）期末物理试卷，共20页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
 2021-2022学年湖北省十堰市高三（上）期末物理试卷 一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）如图所示为氢原子能级图，氢原子中的电子从能级跃迁到能级可产生光；从能级跃迁到能级可产生光，光和光的波长分别为和，、两光照射逸出功为的金属钨表面均可产生光电效应，遏止电压分别为和，则A.
B.
C. 光的光子能量为 
D. 光照射金属钨产生的光电子的最大初动能 
 某质点做直线运动的图像如图所示，内的图线为直线，末图线的切线平行于时间轴。关于质点在内的运动，下列说法正确的是
A. 末和末质点的运动方向相反
B. 末质点受到的合力最大
C. 质点在内的加速度大小为
D. 质点在内的位移大小为如图所示，将质量为的重物悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为的环，环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑定滑轮与直杆的距离为杆上的点与定滑轮等高，杆上的点在点下方距离为处．现将环从处由静止释放，不计一切摩擦阻力，下列说法正确的是A. 环到达处时，重物上升的高度
B. 环到达处时，环与重物的速度大小相等
C. 环从到，环减少的机械能大于重物增加的机械能
D. 环能下降的最大高度为图中、、三点都在匀强电场中，已知，，把一个电量的正电荷从移到，电场力做功为零；从移到，电场力做功为，则该匀强电场的场强大小和方向是A. ，垂直向左
B. ，垂直向右
C. ，垂直斜向上
D. ，垂直斜向下
 一束由红、蓝两单色光组成的光线从一平板玻璃砖的上表面以入射角射入，穿过玻璃砖自下表面射出，已知该玻璃砖对红光的折射率为。设红光与蓝光穿过该玻璃砖所用的时间分别为和，则在从逐渐增大至的过程中A. 始终大于 B. 始终等于
C. 始终小于 D. 先小于后大于随着宇宙航天技术不断地发展，人类也越来越向往探索其他的外文明，若有一个和地球类似的星球，其质量和地球质量几乎相等，半径却达到了地球半径的倍，则该星球的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度的大小之比约为A.  B.  C.  D. 如图所示，垂直纸面向外的匀强磁场中有一个电荷量的负离子，自点经半个圆周运动到点时，又突然吸收了若干个电子，接着沿半圆从点运动到点，已知小圆的直径是大圆的半径，或为大圆的圆心。电子的电荷量，负离子的质量远大于电子的质量，且不计其受到的重力，吸收电子的时间和电子的动量忽略不计，由此可知负离子吸收的电子个数为A. 个 B. 个 C. 个 D. 个 二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）一列沿轴传播的简谐横波在时刻的波形图如图甲所示。图乙表示该波传播的介质中处的质点的振动图像。下列说法正确的是
A. 波沿轴负方向传播
B. 波传播的速度大小为
C. 该波遇到尺寸为的障碍物时能发生明显的衍射现象
D. 时，质点在平衡位置光电管是应用光电效应原理制成的光电转换器件，在光度测量、有声电影、自动计数、自动报警等方面有着广泛的应用。现有含光电管的电路如图所示，图是用甲、乙、丙三束光分别照射光电管得到的图线，、表示遏止电压，下列说法中正确的是
A. 图中光电管两端所加的电压为反向电压
B. 甲光照射时光电子的最大初动能比丙光照射时光电子的最大初动能大
C. 分别用甲光、丙光做双缝干涉实验，甲光的干涉条纹比丙光的宽
D. 甲、乙是相同频率的光，甲比乙在单位时间内发射的光子数多将一均匀导线围成一圆心角为的扇形导线框，其中，圆弧的圆心为点，将导线框的点置于如图所示的直角坐标系的原点，其中第二和第四象限存在垂直纸面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小均为，第三象限存在垂直纸面向外的匀强磁场，其磁感应强度大小为。从时刻开始让导线框以点为圆心，以恒定的角速度沿逆时针方向做匀速圆周运动，假定沿方向的电流为正，则线框中的电流随时间变化的规律描绘不正确的是A.  B.
C.  D. 如图所示，理想变压器原线圈中正弦式交变电源的输出电压和电流分别为和，两个副线圈的输出电压和电流分别为和、和。接在原、副线圈中的五个完全相同的灯泡均正常发光。则下列判断正确的是
A. ：：：：
B. 三个线圈的匝数之比为：：：：
C. ：：：：
D. 电源电压与原线圈两端电压之比为： 三、实验题（本大题共2小题，共20.0分）小明利用如图甲所示的实验装置探究加速度与力的关系，滑块放在长木板上，长木板置于水平桌面上，砂桶通过滑轮与细线拉滑块，在细线上接有一个微型力传感器，通过力传感器可以直接读出细线的拉力大小。保持滑块质量不变，在砂桶中添加少量细砂来改变力传感器的示数，利用打点计时器打出的纸带求出对应拉力时的加速度，从而得到如图乙所示的图像。

关于该实验，下列说法正确的是______。
A.需要略微垫起长木板左端来平衡摩擦力
B.砂桶和砂的总质量应远小于滑块的质量
C.需要让细线与长木板保持平行
实验中打出的一条纸带如图丙所示，打点计时器打点的周期，在纸带上依次标上、、、、、，等计数点，相邻两个计数点之间还有四个点没有画出来，测得、、、、、。利用以上数据可知，打该纸带时滑块的加速度大小______。结果保留三位有效数字
图乙中直线的延长线没有经过原点的原因是______任写一条即可，由图乙可知滑块的质量______。结果保留两位有效数字物理兴趣小组的同学们想通过实验探究热敏电阻的阻值与温度的关系及并联电路的电流与电阻的关系．实验中有如下器材：
A.热敏电阻；
B.定值电阻；
C.学生直流电压电源电动势为，内阻不计；
D.电流表量程为，内阻为；
E.电流表量程为，内阻约为；
F.数字温控箱；
G.开关，导线若干．
为了更精确地描述出电阻随温度变化的关系精确测定不同温度时的阻值，请完成虚线框内图甲电路图的设计．

闭合开关，分别记下电流表、的示数为、，其中的示数如图乙所示，则______，可得______用题中已知和测量出的物理量的符号表示．
实验中改变温控箱的温度，分别测出了热敏电阻在不同温度下的阻值，得到了如图丙所示的图像．由图像分析可知，当温控箱中的温度达到时，通过热敏电阻的电流为，此时热敏电阻的阻值仍满足图丙中的变化规律，则电流表的示数为______A.结果保留两位有效数字 四、计算题（本大题共3小题，共36.0分）新冠肺炎疫情发生以来，各医院都加强了内部环境消毒工作。如图所示，是某医院消毒喷雾器设备，喷雾器的储液桶与打气筒用软细管相连，已知储液桶容积为，打气筒每次打气能向储液桶内压入的空气。现往储液桶内装入药液后关紧桶盖和喷雾头开关，此时桶内压强为，打气过程中储液桶内气体温度与外界温度相同且保持不变，不计储液桶两端连接管以及软细管的容积。
若打气使储液桶内消毒液上方的气体压强达到，求打气筒打气次数；
当储液桶内消毒液上方的气体压强达到后，打开喷雾器开关直至储液桶消毒液上方的气压为，求在这过程中储液桶喷出药液的体积。







 如图所示，水平地面上静止放置一辆小车，质量，上表面光滑，小车与地面间的摩擦力极小，可以忽略不计，可视为质点的物块置于的最右端，的质量，现对施加一个水平向右的恒力，运动一段时间后，小车左端固定的挡板与发生碰撞，碰撞时间极短，碰后、粘合在一起，共同在的作用下继续运动，碰撞后经时间，二者的速度达到，求
开始运动时加速度的大小；
、碰撞后瞬间的共同速度的大小；
的上表面长度。







 如图所示，在边界、之间存在竖直向下的匀强电场，直角三角形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场。从点以速度沿与成角斜向上射入一带电粒子，粒子经过电场从点沿方向进入磁场区域且恰好没有从磁场边界飞出，然后经和之间的真空区域返回电场，最后从边界的某处飞出电场。已知，，垂直于，，带电粒子质量为，带电量为，不计粒子重力。求：
匀强电场的场强大小和匀强磁场的磁感应强度大小；
粒子从边界飞出时的动能；
粒子从点开始射入电场到从边界飞出电场所经过的时间。








答案和解析 1.【答案】
 【解析】解：、根据能级跃迁知识得：
，
，
显然光子的能量为，大于光子的能量，光子的波长要短，故AC错误，
B、、根据光电效应可知，最大初动能：，
所以光照射后的最大初动能为：，
光照射后的最大初动能为：。
根据：，可知截止电压：，故B错误，D正确。
故选：。
根据求出辐射光子的频率，结合光电效应的条件，判断能使哪种金属发生光电效应，结合光电效应方程求出最大初动能。
解决本题的关键知道能级间跃迁所满足的规律，以及知道光电效应的条件，掌握光电效应方程是关键。
同时：最大初动能指的是光电子溢出过程中可能获得的最大动能，当给光电管施加反向电压，恰好使得光电子到达正极的速度为零所需要的电压即为反向截止电压。反向截止电压越大，说明光电子的最大初动能越大。
 2.【答案】
 【解析】解：、由图可知末和末质点的速度都是负的，故末和末质点的运动方向相同，故A错误；
B、根据图像的斜率表示加速度，可知末质点图像的切线斜率为零，故末质点的加速度为零，根据牛顿第二定律可知此时质点受到的合力为零，是最小的，故B错误；
C、根据图像的斜率表示加速度，可知质点在内的加速度为，即此时的加速度大小为，故C错误；
D、根据图像与轴围成的面积表示位移，可知质点在内的位移大小为，故D正确。
故选：。
根据速度的正负分析质点的运动方向；根据图像的斜率大小分析加速度大小，由牛顿第二定律判断合力大小；根据图像与时间轴所围的面积表示位移，由几何知识求解位移大小。
在解决图像问题时，要弄懂图像坐标轴的物理意义，对于图像，要注意图像与时间轴围成的图像面积表示质点通过的位移，斜率表示加速度。
 3.【答案】
 【解析】解：、根据几何关系有，环从下滑至点时，下降的高度为，则重物上升的高度为：，故A错误；
B、环到达处时，对环的速度沿绳子方向和垂直于绳子方向分解，在沿绳子方向上的分速度等于重物的速度，有：，所以有，故B错误；
C、环下滑过程中无摩擦力做功，故系统机械能守恒，即有环减小的机械能等于重物增加的机械能，故C错误；
D、设环下滑到最大高度为时环和重物的速度均为，此时重物上升的最大高度为，根据系统的机械能守恒有：
解得：，故D正确。
故选：。
环刚开始释放时，重物由静止开始加速．根据数学几何关系求出环到达处时，重物上升的高度．对的速度沿绳子方向和垂直于绳子方向分解，在沿绳子方向上的分速度等于重物的速度，从而求出环在处速度与重物的速度之比．环和重物组成的系统机械能是守恒的．
解决本题的关键知道系统机械能守恒，知道环沿绳子方向的分速度的等于重物的速度．要注意环下降的高度和重物上升的高度是不等，应根据几何知识求解．
 4.【答案】
 【解析】解：由题， 的正电荷从移到，电场力做功为零，则与电势相等，连线是一条等势线。间电势差为：

该匀强电场的场强大小为：

电场线方向垂直于向下。如图。
故选：。
根据一个 的正电荷从移到，电场力做功为零，可知，与电势相等．根据电荷从移到，电场力做功为 ，由电势差的公式求出间的电势差．由求场强大小，根据等势线与电场线垂直，作出电场线．
本题根据题设条件找到等势点，作出等势线，根据电场线与等势线垂直，并由高电势处指向低电势处作电场线是常规思路．
 5.【答案】
 【解析】解：设折射角为，玻璃砖的厚度为，由折射定律
且
在玻璃砖中的时间为
因为红光的折射率小于绿光的折射律，则红光的折射角大于蓝光的折射角，根据题意可知，红光的折射律为，可知红光的折射角
可知，两种光线在从逐渐增大到的过程中，折射角的倍都小于，且红光的折射角大于蓝光的折射角，则在从逐渐增大至的过程中始终小于，故ABD错误，C正确。
故选：。
根据结合关系，结合折射定律，，求出光在玻璃砖中传播的时间与折射率的关系，从而根据数学知识进行比较．
解决本题的关键掌握折射定律，以及光在介质中传播的速度．
 6.【答案】
 【解析】解：根据万有引力提供向心力解得第一宇宙速度表达式为，由于两星球质量相同，则
该星球半径是地球半径的倍，所以第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的，约为倍，故A正确，BCD错误。
故选：。
第一宇宙速度也叫最大的环绕速度，建立环绕模型，根据万有引力提供向心力，由牛顿第二定律即可求解。
本题考查对第一宇宙速度理解以及圆周运动的解决方法。
 7.【答案】
 【解析】解：粒子带负电，在磁场中从运动到过程中，洛伦兹力提供向心力，则
可得：
设吸收个电子后，运动半径为，同理可得：
由几何关系得：
代入数据解得：，故ACD错误，B正确；
故选：。
在磁场中，粒子受到的洛伦兹力提供向心力，分析出半径和电荷量的关系，由此得出吸收的电子个数。
本题主要考查了带电粒子在匀强磁场中的运动，理解离子受到的洛伦兹力提供向心力，结合向心力公式分析出半径和电荷量的关系即可，整体难度不大。
 8.【答案】
 【解析】解：由图乙可知，质点在时刻向轴正方向振动，由图甲根据同侧法可知，该简谐横波沿轴负方向传播，故A正确；
B.由图甲可知，该波的波长
由图乙可知，该波的周期，所以波传播速度大小为故B错误；
C.由图甲可知，该波的波长，则该波遇到尺寸为的障碍物时能发生明显的衍射现象，故C正确；
由分析可知，质点在，在平衡位置向下振动，由图乙可知，周期
在时，经过了
则质点到达负的最大位移处，故D错误。
故选：。
通过是的波形图与振动图像，可以推知波传播的方向；根据波的传播方向，可以获得质点的振动情况；从波形图可以获得波长的信息，从振动图像可以获得质点振动的周期。
本题考查波动图像与振动图像的理解与应用，需要注意波形图是处于何时刻的，这是易错点。
 9.【答案】
 【解析】解：、如图可知，光电子在电场力作用下做加速运动，则图中光电管两端的电压为正向电压，故A错误；
B、光电流恰为零时光电管两端加的电压为遏止电压，由图可知，丙对应的遏止电压大于甲对应的遏止电压，根据，知丙光照射时光电子的最大初动能比甲光照射时光电子的最大初动能大，故B错误；
C、根据知入射光的频率越高，对应的遏止电压越大，甲、乙对应的遏止电压相等，则甲、乙两光的频率相同，小于丙光的频率，则甲光的波长大于丙光的波长，分别用甲光、丙光做双缝干涉实验，甲光的干涉条纹比丙光的宽，故C正确；
D、甲、乙两光的频率相同，甲光产生的饱和电流比乙光的大，则甲比乙光照强，甲比乙在单位时间内发射的光子数多，故D正确。
故选：。
正向电压能使光电管中的光电子加速，反向电压使光电管中的光电子减速。
光电流为零时的反向电压即为遏止电压，根据公式，分析入射光的频率的大小。
从图象中看出，丙光对应的遏止电压最大，所以丙光的频率最高，丙光的波长最短。
根据饱和电流的大小分析入射光的强度。
该题考查了爱因斯坦光电效应方程的相关知识，解决本题的关键要理解遏止电压的含义，理解并掌握方程，同时注意正向电压与反向电压的区别。
 10.【答案】
 【解析】解：在时间内，线框沿逆时针方向从图示位置开始转过的过程中，产生的感应电动势为
由闭合电路欧姆定律得，回路中的电流为
根据楞次定律判断可知，线框中感应电流方向为逆时针方向沿方向．
在时间内，线框进入第三象限的过程中，回路中的电流方向为顺时针方向沿方向。
回路中产生的感应电动势为
感应电流为
在时间内，线框进入第四象限的过程中，回路中的电流方向为逆时针方向沿方向，
回路中产生的感应电动势为
感应电流为
在时间内，线框出第四象限的过程中，回路中的电流方向为顺时针方向沿方向，
回路中产生的感应电动势为
回路电流为，故B正确，ACD错误。
本题选错误的，故选：。
根据法拉第电磁感应定律求解感应电动势大小，再根据闭合电路的欧姆定律求解感应电流大小，根据楞次定律判断感应电流方向．
对于电磁感应现象中的图象问题，应用楞次定律判断出感应电流方向，根据法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律求解感应电流随时间变化关系，由此进行解答，这是电磁感应问题中常用的方法和思路．
 11.【答案】
 【解析】解：、设灯泡均正常发光时的电流，由图可知，则有，，，所以有：：：：，故A正确；
B、设理想变压器输入端电压为，灯泡均正常发光时的电压为，由图可知，则有，；理想变压器的输入功率和输出功率相等，所以输入的功率为，输出的功率为两个副线圈的功率的和，所以：，可得：：：：：，根据理想变压器的电压与匝数成正比，由：：：：，可知：：：：，故B正确；
、根据原线圈与电灯串联电流相等，则有电压关系；又，所以可得：：：：：：，故C错误，D正确。
故选：。
理想变压器的输入功率和输出功率相等，电压与匝数成正比，当有多个副线圈时，根据输入的功率和输出的功率相等，并结合五个完全相同的灯泡均正常发光，可以判断电流之间的关系，进而可判定电压及匝数关系。
掌握住理想变压器的电压、电流及功率之间的关系，本题即可得到解决，注意根据灯泡的正常发光电流与电压值恒定，是解题的关键之处。
 12.【答案】    没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足 
 【解析】解：、该实验中需要略微垫起长木板左端来平衡摩擦力，故A正确；
B、因为通过力传感器可以直接读出细线的拉力大小，所以不再需要砂桶和砂的总质量远小于滑块的质量，故B错误；
C、需要让细线与长木板保持平行，以保证细线上的拉力就是滑块所受合力，故C正确；
故选：。
相邻两个计数点之间还有四个点没有画出来，相邻两计数点间的时间，
由匀变速直线运动的推论应用逐差公式可知，滑块的加速度大小

由图乙所示图象可知，图线的延长线没有经过原点，当时，，
说明滑块所受合力小于细线的拉力，可能是没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足造成的。
设为完全平衡的衡摩擦力大小为，由牛顿第二定律得：，
整理得：，图象的斜率
故答案为：；；没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；。
根据实验注意事项与实验原理分析答题。
应用匀变速直线运动的推论求出滑块的加速度大小。
根据图示图象分析图线不过原点的原因；应用牛顿第二定律求出图象的函数表达式，然后求出滑块的质量。
理解实验原理、知道实验注意事项是解题的前提；应用匀变速直线运动的推论与牛顿第二定律即可解题；解题时注意有效数字的保留。
 13.【答案】  
 【解析】解：题中没有电压表，可用已知内阻的电流表可作为量程为的电压表使用，电流表测电流，电路图如图所示

的量程为，由图乙所示可知，其分度值是，示数为
根据电路图电路图，由欧姆定律得：
根据图示电路图，由欧姆定律可知，电阻阻值
设热敏电阻与温度的关系为
由图丙所示图象可知，纵轴截距，图象的斜率
则
当温控箱中的温度达到时，热敏电阻的阻值为，通过热敏电阻的电流为，
此时电流表的示数为
故答案为：实验电路图如上图所示；；；。
根据实验器材与实验原理作出实验电路图。
根据图乙所示表盘确定其分度值，读出其示数，然后应用欧姆定律求出电阻。
根据图丙所示图象得出热敏电阻的阻值与温度的关系式，由图示图象求出温度对应的电阻值，然后应用欧姆定律求解。
理解实验原理、分析清楚图示图象是解题的前提；应用串并联电路特点与欧姆定律，根据图示图象求出图象的函数表达式即可解题。
 14.【答案】解：以储液桶内药液上方的气体为研究对象，假设打入之前的气体体积为，则
初状态：压强，体积
末状态：压强，体积
由玻意耳定律得：
联立解得：
因为原来储液桶内已有气体体积为
所以打气筒打气次数为为：次
仍以储液桶内药液上方的气体为研究对象，
初状态：压强，体积
末状态：压强，体积
由玻意耳定律得：
联立解得：
所以储液桶喷出药液的体积为：
答：打气筒打气次数为次；
在这过程中储液桶喷出药液的体积为。
 【解析】在温度不变的情况下，打气筒内气体发生等温变化。根据玻意耳定律求解打气筒活塞需要循环工作的次数；
根据理想气体状态方程，求出打开喷嘴喷洒药液，至储液桶消毒液上方的气压为，即可求出此时贮液筒内剩余药液的体积。
本题考查了求打气的次数、求剩余药液的体积，本题是所谓的“变质量问题”，有一定的难度，本题解题的关键，也是本题的难点是：巧妙地选择研究对象，把变质量问题变为不变质量问题进行研究，选择研究对象后，应用玻意耳定律与理想气体状态方程即可正确解题。
 15.【答案】解：以为研究对象，由牛顿第二定律得：
，
代入数据得：；
、碰撞后共同运动过程中，选向右的方向为正，由动量定理得：
，
代入数据解得：；
、碰撞过程动量守恒，以的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：，
从开始运动到与发生碰撞前，由动能定理得：
，
联立并代入数据得：；
答：开始运动时加速度的大小为；
、碰撞后瞬间的共同速度的大小为；
的上表面长度为。
 【解析】由牛顿第二定律可以求出加速度；
由动量定理求出碰撞后的速度；
由动量守恒定律与动能定理可以求出上表面的长度。
本题考查了求加速度、速度、的长度问题，分析清楚物体运动过程，应用牛顿第二定律、动量定理、动量守恒定律、动能定理即可正确解题。
 16.【答案】解：带电粒子从点到点的逆过程是类平抛运动，
水平方向有：。
竖直方向有：
根据牛顿第二定律有
可得，
粒子进入磁场后做匀速圆周运动，运动轨迹如图所示，设轨迹半径为。
由几何关系得
得
根据洛伦兹力等于向心力得
又
解得
粒子在磁场中运动的时间为

粒子由真空进入电场区域从边界飞出过程，由动能定理得：
 
得
粒子经过真空区域的时间
设粒子从真空区域进入电场到从边界飞出经过的时间为，则
 
解得
故粒子从点开始射入电场到从边界飞出电场所经过的时间为
答：
匀强电场的场强大小为，匀强磁场的磁感应强度大小是；
粒子从边界飞出时的动能为；
粒子从点开始射入电场到从边界飞出电场所经过的时间是。
 【解析】带电粒子从点到点的逆过程是类平抛运动，根据分位移公式和牛顿第二定律求电场强度的大小。粒子进入磁场后做匀速圆周运动，画出其运动轨迹，根据几何关系求出轨迹半径，根据洛伦兹力等于向心力求磁感应强度大小；
粒子由真空区域进入电场从边界飞出的过程，根据动能定理求粒子从边界飞出时的动能；
分段根据运动规律求粒子的运动时间，从而求得粒子从点开始射入电场到从边界飞出电场所经过的时间。
本题关键是搞清粒子的运动规律，要分过程画出粒子的运动轨迹，然后运用牛顿第二定律、类平抛运动的分运动公式、运动学公式列式求解。