2022届黑龙江省哈尔滨德强学校高三（上）期末物理试题含解析

德强高中2021—2022学年度上学期期末验收考试高三学年物理试题

一、单选题（本题10小题，每题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求）

1. 如图，光滑水平地面上有一小车，一轻弹簧的一端与车厢的挡板相连，另一端与滑块相连，滑块与车厢的水平底板间有摩擦。用力向右推动车厢使弹簧压缩，撤去推力时滑块在车厢底板上有相对滑动。在地面参考系（可视为惯性系）中，从撤去推力开始，小车、弹簧和滑块组成的系统（　　）

A. 动量守恒，机械能守恒

B. 动量守恒，机械能不守恒

C. 动量不守恒，机械能守恒

D. 动量不守恒，机械能不守恒

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】因为滑块与车厢水平底板间有摩擦，且撤去推力后滑块在车厢底板上有相对滑动，即摩擦力做功，而水平地面是光滑的；以小车、弹簧和滑块组成的系统，根据动量守恒和机械能守恒的条件可知撤去推力后该系统动量守恒，机械能不守恒。

故选B。

2. 如图所示，是某人站在压力板传感器上，做下蹲--起立的动作时记录的压力随时间变化的图线，纵坐标为力（单位为N），横坐标为时间（单位为s）．由图线可知，该人的体重约为650N，除此之外，还可以得到的信息是

A. 该人做了两次下蹲--起立的动作

B. 该人做了一次下蹲--起立的动作

C. 下蹲过程中人处于失重状态

D. 下蹲过程中先处于超重状态后处于失重状态

【答案】B

【解析】

【分析】失重状态：当物体对接触面的压力小于物体的真实重力时，就说物体处于失重状态，此时有向下的加速度；超重状态：当物体对接触面的压力大于物体的真实重力时，就说物体处于超重状态，此时有向上的加速度．人下蹲过程分别有失重和超重两个过程，先是加速下降失重，到达一个最大速度后再减速下降超重，起立也是如此．

【详解】人下蹲动作分别有失重和超重两个过程，先是加速下降失重，到达一个最大速度后再减速下降超重对应先失重再超重，起立对应先超重再失重，对应图象可知，该同学做了一次下蹲-起立的动作，A错误，B正确；下蹲过程既有失重又有超重，且先失重后超重，CD均错误；故选B．

【点睛】本题考查物理知识与生活的联系，注意细致分析物理过程，仔细观察速度的变化情况，与超失重的概念联系起来加以识别

3. 如图所示，线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面。实验中观察到，开关闭合瞬间，电流表指针向右偏转，则（　　）

A. 开关断开瞬间，电流表指针不偏转

B. 开关闭合稳定后，穿过线圈B的磁通量为零

C. 开关闭合稳定后，向右移动滑动变阻器的滑片，电流表指针向右偏转

D. 开关闭合稳定后，向上拔出线圈A的过程中，线圈B将对线圈A产生排斥力

【答案】C

【解析】

【详解】A．开关断开瞬间，线圈B中会产生感应电流阻碍磁通量减小，所以电流表指针会偏转，故A错误；

B．开关闭合稳定后，因A线圈中的电流不变，则穿过线圈B的磁通量不为零且不变，选项B错误；

C．开关闭合，向右移动滑动变阻器的滑片，滑动变阻器接入回路的阻值减小，则线圈A中的电流增大，线圈B中会产生感应电流阻碍磁通量增大，所以感应电流的方向应和开关闭合瞬间时的相同，即电流表指针向右偏转，故C正确；

D．开关闭合，向上拔出线圈A的过程中，线圈B中会产生感应电流阻碍其磁通量减小，表现为线圈B对线圈A产生吸引力，故D错误。

故选C。

4. 如图所示，某同学拉动一个箱子在水平面匀速前进，拉力与水平面的夹角为，下列说法正确的是（　　）

A. 仅改变前进的速度，速度越大，拉力越大

B. 仅改变夹角，越大，拉力越小

C. 地面对箱子的作用力竖直向上

D. 地面对该同学和箱子作用力的合力竖直向上

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】C．地面对箱子有竖直向上的支持力和水平向左的摩擦力，合力斜向左上方，故地面对箱子的作用力斜向左上方，C错误；

D．把该同学和箱子当成一整体，人受到向前的摩擦力与箱子受到向后的摩擦力等大、反向，故地面对该同学和箱子作用力的合力与整体的重力等大、反向，故竖直向上，D正确；

B．由于拉动箱子在水平面匀速前进，箱子处于平衡状态，正交分解可得

联立解得

其中

当

F随着的增大而减小，当

F随着的增大而减小，B错误；

A．仅改变前进的速度，只要仍做匀速运动，平衡状态不变，拉力不变，A错误。

故选D。

5. 光控开关可以实现自动控制，可以使电灯的亮度自动随周围环境的亮度改变而改变。如图为其内部电路简化原理图，电源电动势为E，内阻为r，为光敏电阻（光照强度增加时，其电阻值减小）。当光照逐渐减弱时，则下列判断正确的是（　　）

A. 电源的效率变小

B. 电源内阻消耗的功率变小

C. A灯变暗，B灯变暗

D. 上电流的变化量等于上电流变化量

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】A．电源的效率为

由上式可知外电阻增大，电源的效率变大，所以当光照逐渐减弱时光敏电阻的电阻值增大，电源的效率变大，则A错误；

BC．当光照逐渐减弱时光敏电阻的电阻值增大，总电阻增大，总电流I减小，由于电源内阻消耗的功率，所以电源内阻消耗的功率变小，由可知总电流I减小时，路端电压U增大，则A灯电流IA增大，所以A灯变亮，根据“串反并同”规律可知，B灯与光敏电阻，则光敏电阻的电阻值增大，B灯的电流IB也增大，所以B灯也变亮，则B正确C错误；

D．由于

电流I减小，电流IA增大，所以电流I0减小，则U0也减小，又由

路端电压U增大，U0减小所以Ut增大，则B灯的电流IB也增大，根据

减少，减少，增加，所以上电流的变化量大于上电流变化量，则D错误；

故选B。

6. 太阳系中的8大行星的轨道均可以近似看成圆轨道．下列4幅图是用来描述这些行星运动所遵从的某一规律的图像．图中坐标系的横轴是,纵轴是;这里T和R分别是行星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径，和分别是水星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径．下列4幅图中正确的是

A.  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】由开普勒第三定律有＝，则3＝2，即3lg＝2lg，因此lg－lg图线为过原点的斜率为的直线，故B项正确

7. 在固定点电荷Q的电场中，一试探电荷q仅在静电力作用下绕点电荷Q沿椭圆轨道运动，a、b、c、d为椭圆轨道上四点，如图所示。下列说法正确的是（　　）

A. b、d两点电场强度相同

B. a点电势一定比c点电势高

C. 试探电荷由a运动到c的过程中电势能增大

D. 试探电荷与固定点电荷带同种电荷

【答案】C

【解析】

【详解】A．b、d为椭圆的两个顶点，则b、d两点到Q的距离相等，由点电荷的场强公式

可知，两点的电场强度大小相等，但方向不同，A错误；

B．因为不知道电荷Q的正负，a点电势和c点电势无法比较，B错误；

CD．试探电荷q仅在静电力作用下绕点电荷Q沿椭圆轨道运动，可知试探电荷与固定点电荷带异种电荷，由a运动到c的过程中电场力先做正功再做负功，电势能先减小后增大，D错误C正确；

故选C。

8. 如图所示，用两根长均为0.3 m的轻质绝缘细线M、N把带电小球甲悬挂在水平天花板上，两线之间的夹角为θ=60°。小球甲电荷量2.0×10-6 C、质量0.1 kg，沿N延长线距甲0.3 m处的水平地面上固定有一带等量同种电荷的小球乙。开始整个装置处于静止状态，小球甲、乙均可视为点电荷，静电力常量k=9×109 N·m2/C2，重力加速度取10 m/s2。某时刻剪断线N，则（　　）

A. 剪断线N前，N上拉力大小为N

B. 剪断线N前，N上拉力大小为N

C. 剪断线N后，小球甲仍在原位置静止

D. 剪断线N后，小球甲移动很小一段距离内电势能减小

【答案】A

【解析】

【详解】ABC．剪断细线N前，小球甲、乙之间库仑力

对小球甲受力分析，根据平衡条件有

联立解得

，

A正确，B错误；

CD．剪断线N后，甲会向下摆，电场力做负功，则电势能增大，C错误，D错误。

故选A。

9. 某水上乐园设备公司设计一款水滑梯，设计简图如图所示，倾斜滑道与水平滑道材料相同且平滑连接。游客的质量m，倾斜滑道高度h、倾角，游客与滑道间的动摩擦因数，游客在水平滑道上停止点A到O点的水平距离x，下列说法正确的是（　　）

A. h和一定，越大，x越大

B. h和一定，越大，x越小

C. h和一定，x的大小与、m无关

D. h和一定，m越小，x越大

【答案】C

【解析】

【详解】对游客从最高点下滑至A点的过程，据动能定理可得

整理得

所以x与m和角无关。

故选C。

10. 北京2022年冬奥会跳台滑雪比赛在张家口赛区的国家跳台滑雪中心进行，跳台由助滑道、起跳区、着陆坡、停止区组成，如图所示。运动员从起跳区水平起跳后在空中运动的速度变化量、重力的瞬时功率大小、动能、机械能分别用、P、、E表示，用t表示运动员在空中的运动时间，不计运动员空气阻力，下列图象中可能正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

【分析】

详解】A．滑雪运动员从起跳区飞出后做平抛运动，根据速度改变量

可知与时间t成正比，故A错误；

B．根据

可知，重力的瞬时功率P与t成正比，故B正确；

C．从水平抛出开始，经过时间t物体的动能根据动能定理得

解得此时运动员的动能

据此可知物体的初动能不为零，故C错误；

D．不计空气阻力，运动员的机械能是守恒的，其机械能与时间的关系图象应是一条平行于t轴的直线，故D错误。

故选B。

二、多选题（本题4小题，每题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）

11. A、B两质点从时刻起同时沿同一直线运动，它们的速度—时间图像如图所示。下列说法正确的是（　　）

A. 在内，A的位移大小是B的位移大小的3倍

B. 在内的某一时刻，A、B的加速度大小相等

C. 在内，A的平均速度大于B的平均速度

D. 在第末，A、B恰好相遇

【答案】BC

【解析】

【分析】

【详解】Ａ．在0~3s内，A的位移大小

B的位移大小xB1大于×2×3m=3m,故选项A错误；

B．速度一时间图像中图线切线的斜率表示加速度，在0~3s内，必有一刻的加速度与A一样大，选项B正确；

C．在0~6s内，A的位移大小

B的位移大小

xB2＜2×6m=12m

根据平均速度的定义式，A、B的平均速度大小分别为

选项C正确；

D．由于A、B的初位置未知，无法判断A、B是否在第3s末相遇，选项D错误。

故选BC。

12. 如图所示，小木块P和长木板Q叠放后静置于光滑水平面上。P、Q的接触面是粗糙的。用足够大的水平力F拉Q，P、Q间有相对滑动。在P从Q左端滑落以前，关于水平力F的下列说法中正确的是（　　）

A. F做的功大于P、Q动能增量之和 B. F做的功等于P、Q动能增量之和

C. F的冲量大于P、Q动量增量之和 D. F的冲量等于P、Q动量增量之和

【答案】AD

【解析】

分析】

【详解】AB．以P、Q系统为对象，根据能量守恒定律守恒可知，拉力做的功等于P、Q动能增量与摩擦生热之和，选项A正确，B错误；

CD．以P、Q系统为对象，由动量定理可知，F的冲量等于P、Q动量增量之和，选项C错误，D正确。

故选AD。

考点：动量和冲量；能量守恒定律

【名师点睛】本题考查了能量守恒定律和动量定理的运用，要搞清此物理问题中的能量转化关系；知道一对作用力和反作用力在同样时间内的总冲量一定为零，即在系统中的内力不能改变系统的总动量的；该定律和定理是高考常见的题型，平时的学习中需加强训练。

13. 如图所示，一固定光滑斜面倾角为，轻质弹簧的一端固定在斜面底端的挡板上，另一端与斜面上质量为的物块连接。开始时用手压住物块使弹簧压缩量为，放手后物块由静止开始上滑，到达最高点时弹簧的伸长量为，重力加速度为。则在物块由静止上滑到最高点的过程中（　　）

A. 物块的加速度先减小后增大

B. 物块克服重力做功的功率先减小后增大

C. 物块的重力势能增加了

D. 物块重力势能与动能之和保持不变

【答案】AC

【解析】

【分析】

【详解】A．物块由静止向下运动的过程中，弹簧弹力先沿斜面向上，且大小减小，物块的合外力减小，加速度减小．后来弹力反向增大，合外力先减小后增大，加速度先减小后增大，所以加速度先减小后增大．选项A正确；

B．物块先沿斜面向上加速，后向上减速，则重力的功率先增大后减小．选项B错误；

C．物块重力势能的增加量为

选项C正确；

D．对于物块和弹簧组成的系统，由机械能守恒定律知，物块重力势能、动能与弹簧弹性势能之和保持不变，而弹簧的弹性势能在不断变化，所以物块重力势能与动能之和也不断变化，选项D错误。

故选AC。

14. 如图所示，直线MN上方存在着范围足够大的匀强磁场，在边界上的O点垂直于磁场且垂直于边界方向同时发射两个相同的粒子1和2，其中粒子1经过A点，粒子2经过B点。已知O、A、B三点在一条直线上，且OA∶AB=3∶2，不计粒子的重力及粒子间的相互作用，下列判断正确的是（　　）

A. 两个粒子的速率之比v1∶v2=3∶5

B. 两个粒子的速率之比v1∶v2=9∶25

C. 两个粒子同时经过A点和B点

D. 两个粒子在磁场中运动的时间相同

【答案】ACD

【解析】

【详解】AB．设，粒子1和2的轨道半径为r1、r2，如图所示为粒子1的轨迹

可得

同理可得

由题意可得OA：OB=3：5，故r1：r2=3：5，由洛伦兹力作为向心力可得

整理可得，可得两个粒子的速率之比v1∶v2=3∶5，A正确，B错误；

C．两粒子在磁场中的运动周期均为，粒子1从O到A转过的圆心角与粒子2从O到B转过的圆心角相等，均为，由可知两个粒子同时经过A点和B点，C正确；

D．粒子在磁场中做匀速圆周运动，均转过180°，结合C的分析可知，两个粒子在磁场中运动的时间相同，D正确。

故选ACD。

三、实验题（每空2分，共14分）

15. 某实验小组采用如图甲所示的实验装置探究力与加速度的关系。实验时滑块在细线拉力的作用下沿轨道运动，滑块受到的拉力由力传感器读出，位移传感器发射部分固定在滑块上随滑块运动，位移传感器接收部分固定在轨道上，能读出滑块的位移随时间的变化规律。

（1）实验中___________（填“需要”或“不需要”）重物的质量m与滑块的质量M满足M>>m。

（2）如果滑块的位移与时间的关系式为x=0.75t2，则滑块的加速度a=___________m/s2

（3）用正确的实验方法测得实验数据，作出a-F图线如图乙所示。由图中的a-F图线可知滑块受到的摩擦力大小为___________N。（后两空均保留2位有效数字）

【答案】    ① 不需要    ②. 1.5    ③. 0.40

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1]有力传感器直接测量拉力，无需用重物的重力近似代替绳上的拉力，因此不需要满足M>>m；

（2）[2]根据

可得加速度为

（3）[3]当F增大到0.4N后，滑块才有加速度，说明滑块受到的摩擦力大小为0.40N。

16. 一学习小组要测量某蓄电池的电动势和内阻。实验室提供的器材有：

待测蓄电池（电动势约2V）

电压表V（量程3V，内阻约3kΩ）

电阻箱R（阻值范围0～9999Ω）

定值电阻R1（阻值为2Ω）

开关及导线若干

（1）该小组按照图甲电路进行实验，在调节R阻值的过程中，发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的可能原因是______（写出一个原因即可）。

（2）该小组提出图乙、丙两种改进方案，应选择______（选填“乙”或“丙”）方案进行实验。

（3）利用改进的方案测出多组电压表示数U和电阻箱示数R，作出图像如图丁所示。根据图像可求得蓄电池电动势为______V，内阻的阻值为______Ω（结果保留两位有效数字）。

【答案】    ①. 蓄电池内阻太小（或蓄电池电动势太小，或电阻箱的阻值太大）    ②. 乙    ③. 1.8    ④. 0.38（0.38～0.42）

【解析】

【分析】

【详解】(1)[1]由图甲可知，电压表测的是电阻箱R的电压，示数变化范围比较小，说明电阻箱R的值比蓄电池的内阻大的多，也就是蓄电池的内阻太小的原因。

(2)[2]图丙电路图与图甲电路图类似，图乙电路图的R1与蓄电池串联，等于电源的内阻增大，是R1+r，因此应选图乙的方案实验。

(3)[3]由闭合电路的欧姆定律有

由图丁可知

解得

E=1.8V

[4]蓄电池的内阻

解得

r=0.38Ω

四、解答题（3个小题，共40分）

17. 如图所示，水平面内的导轨与竖直面内的半圆形光滑导轨在B点相切。半圆形导轨的半径为R，一个质量为m的滑块（视为质点）从A点以某一初速度沿导轨向右运动，滑块进入半圆形导轨后通过C点时受到轨道弹力的大小（g为重力加速度大小）。并恰好落到A点。水平导轨与滑块间的动摩擦因数。不计空气阻力。求：

(1)滑块通过半圆形导轨的B点时对半圆形导轨的压力大小；

(2)滑块在A点时的动能Ek。

【答案】(1) ；(2)

【解析】

【详解】(1)设滑块通过C点时的速度大小为，受到导轨弹力的大小为F，有

设滑块通过B点时的速度大小为vB，受到导轨弹力的大小为N＇，有

对滑块从B点运动到C点的过程，由动能定理有

由牛顿第三定律有

解得

(2)设滑块从C点运动到A点的时间为t，有

水平面上A、B两点间的距离为

对滑块从A点运动到B点的过程，由能量守恒定律有

解得

18. 如图所示，边长为L的正方形区域abcd内存在着匀强电场．电量为q、动能为Ek的带电粒子从a点沿ab方向进入电场，不计重力．

（1）若粒子从c点离开电场，求电场强度的大小和粒子离开电场时的动能；

（2）若粒子离开电场时动能为Ek'，则电场强度为多大？

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）由水平方向

且竖直方向

所以：

由动能定理：

所以：

（2）若粒子由cd边离开电场，则：

所以：

若粒子由bc边离开电场，则：

所以：

考点：带电粒子在电场中的运动

19. 如图所示，直线MN上方有平行于纸面且与MN成45°的有界匀强电场，电场强度大小未知；MN下方为方向垂直于纸面向里的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B。现从MN上的O点向磁场中射入一个速度大小为v、方向与MN成45°角的带正电粒子，该粒子在磁场中运动时的轨道半径为R。该粒子从O点出发记为第一次经过直线MN ，第五次经过直线MN时恰好又通过O点。不计粒子的重力。

（1）画出粒子在磁场和电场中运动轨迹的草图并求出粒子的比荷大小；

（2）求出电场强度E的大小和第五次经过直线MN上O点时的速度大小；

（3）求该粒子从O点出发到再次回到O点所需的时间t。

【答案】（1），；（2），；（3）)

【解析】

【详解】（1）粒子的运动轨迹如图所示

由牛顿第二定律

得

（2）由几何关系得

粒子从c到O做类平抛运动，且在垂直、平行电场方向上位移相等，都为

类平抛运动的时间为

又

又

联立解得

粒子在电场中的加速度为

粒子第五次过MN进入磁场后的速度

（3）粒子在磁场中运动的总时间为

粒子做直线运动所需时间为

联立得粒子从出发到再次到达O点所需时间