2021_2022学年江苏省无锡市高三（上）期末物理试卷（含答案解析）

2021~2022学年江苏省无锡市高三（上）期末物理试卷

1.     一质量为m的物体静止放在光滑的水平面上。今以恒力F沿水平方向推该物体，在它做直线运动的每个相等的位移间隔内，下列说法正确的是(    )

A. 物体运动的时间相等 B. 物体速度的变化量相等
C. 物体动量的变化量相等 D. 物体动能的变化量相等

2.     在同一条平直公路上，甲、乙两车在同一停止线并排等待红灯，绿灯亮起后同时启动，其速度-时间图像分别为图中直线a和曲线b，由图可知(    )

A. 在时间内，两车距离先增大后减小
B. 在时间内，两车位移相同
C. 在时间内，两车平均加速度相同
D. 在时间内，两车的平均速度相同
 

3.     目前手机的无线充电技术图甲已经成熟，其工作过程可简化为图乙所示，A、B两个线圈彼此靠近平行放置，当线圈A接通工作电源时，线圈B中会产生感应电动势，并对与其相连的手机电池充电。下列说法正确的是(    )
    

A. 只要线圈A中输入电流，线圈B中就会产生感应电动势
B. 若线圈A中输入变化的电流，线圈B中产生的感应电动势也会发生变化
C. 线圈A中输入的电流越大，线圈B中感应电动势越大
D. 线圈A中输入的电流变化越快，线圈B中感应电动势越大

4.     2021年10月16日，载有3名航天员的神舟十三号载人飞船进入太空，这将首次考核并验证航天员长期在轨驻留空间站能力。已知空间站在离地高度约为400km的圆形轨道飞行，则下列说法正确的是(    )

A. 载人飞船在加速升空阶段宇航员处于超重状态，宇航员所受重力比在地面时大
B. 空间站中桌面上放一个相对桌子静止的玻璃杯，此时玻璃杯对桌面没有压力
C. 与离地高度约为36000km的同步卫星相比，空间站做圆周运动的加速度更小
D. 宇航员在空间站外面检修时若手中的工具不小心掉落，工具将会落向地面

5.     A、B两小球在光滑水平面上沿同一直线运动，B球在前，A球在后，。经过一段时间，A、B发生正碰，碰撞时间极短，碰撞前、后两球的位移-时间图像如图所示，根据以上信息可知(    )

A. 碰撞过程中B球受到的冲量为
B. 碰撞过程中A球受到的冲量为
C. B球的质量
D. AB两球发生的是弹性碰撞

6.     某同学经过长时间的观察后发现，路面出现水坑的地方，如果不及时修补，水坑很快会变大，善于思考的他结合学过的物理知识，对这个现象提出了多种解释，则下列说法中不合理的解释是(    )

A. 车辆上下颠簸过程中，某些时刻处于超重状态
B. 把坑看作凹陷的弧形，车对坑底的压力比平路大
C. 车辆的驱动轮出坑时，对地的摩擦力比平路大
D. 坑洼路面与轮胎间的动摩擦因数比平直路面大

7.     如图所示为沿x轴负方向传播的一列简谐横波在时刻的波形图，其波速为。振源在处。下列说法正确的是(    )

A. 振源的振动频率为4Hz
B. 若观察者从处沿x轴向负方向运动，则接收到波的频率可能为
C. 从时刻开始，经时间处质点向x轴负方向迁移
D. 从时刻开始，质点b比质点a先回到平衡位置
 

8.     如图所示，平行板电容器通过一滑动变阻器R与直流电源连接，G为一零刻度在表盘中央的电流计，闭合开关S后，下列说法中正确的是(    )

A. 若在两板间插入电介质，电容器的电容变小
B. 若在两板间插入一导体板，电容器的带电量变小
C. 若将滑动变阻器滑片P向上移动，电容器的带电量变大
D. 若将电容器下极板向下移动一小段距离，此过程电流计中有从a到b方向的电流
 

9.     如图所示，M、N为两块带等量异种电荷的平行金属板，两板间电压可取从零到某一最大值之间的各种数值。静止的带电粒子带电荷量为，质量为不计重力，从点P经电场加速后，从小孔Q进入N板右侧的匀强磁场区域，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，CD为磁场边界上的一绝缘板，它与N板的夹角为，孔Q到板的下端C的距离为L，当M、N两板间电压取最大值时，粒子恰垂直打在CD板上，则(    )

A. 两板间电压的最大值
B. 能打到N板上的粒子的最大动能为
C. 粒子在磁场中运动的最长时间
D. CD板上可能被粒子打中区域的长度

10. 如图所示，在x轴上放有两个电荷量分别为和的点电荷，其中位于x轴的坐标原点，电荷的右侧各点电势随x变化的关系如图曲线所示，其余部分的电势变化情况没有画出，其中B点电势为零，BD段中的电势最低点为C点，则下列说法正确的是(    )

A. A点的电场强度方向向左
B. 两点电荷的电荷量的大小关系为
C. 从B点到D点的电场强度先增大后减小
D. 将一带负电的试探电荷从C点移到D点，电场力做负功

11. 因学校举办文艺汇演，某同学计划利用发光二极管设计一组彩灯，他的设计和操作过程如下：
    该同学在网上选择并购买了某种型号的发光二极管，额定电压在，用欧姆表粗测二极管正向导通电阻，如图甲，选择开关为，读数为______；
    
    为了进一步研究发光二极管的性能，该同学选择器材设计电路描绘发光二极管正向导通时的伏安特性曲线。他找到了下面这些实验器材：
    A.电动势为5V的直流电源，内阻忽略不计
    B.滑动变阻器
    C.电压表量程，内阻为
    D.电压表量程，内阻为
    E.电流表量程，内阻约
    F.电流表量程，内阻约
    G.定值电阻阻值为
    H.开关、导线若干
    电压表选择______，电流表选择______；填电表符号
    请在虚线框内画出实验电路图；
    经过实验测量，绘制出该型号二极管的伏安特性曲线如乙图所示。实验观察得知，该型号二极管在电压下能够正常工作。为了设计一条发光二极管的灯带，该同学找到一个充电器，可视为电动势为4V，内阻为的直流电源，这条灯带需并联______个这种型号的发光二极管，可使灯带达到理想的使用效果。
12. 某同学通过实验测定半圆柱形玻璃砖的折射率n，如图甲所示，O为圆心，AO为半径，长为R。一束极细的光垂直MN照射到半圆柱上。
    改变入射光的位置，测出多组入射光线和法线ON的夹角i，折射光线和法线ON的夹角r，作出图像如图乙所示，求该玻璃的折射率n。
    平行光垂直MN照射到半圆柱上，光线到达左侧圆弧面后，有部分光线能从该表面射出，求能射出光线对应入射光在底面上的最大半径为多少？不考虑光线在透明物体内部的反射。

13. 如图甲所示，一正方形单匝闭合线框放置于粗糙的水平桌面上，边长，质量、电阻，虚线是线框对角线，虚线左侧空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小B随时间t变化的关系如图乙所示。已知线框与桌面之间的动摩擦因数。设线框与桌面之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度，求：
    时刻线框所受安培力的大小和方向；
    线框在滑动前所产生的焦耳热。

14. 如图所示，质量为的木板左端是一半径为的光滑圆弧轨道，轨道右端与木板上表面水平相连。质量为的木块置于木板最右端A处。一颗质量为的子弹以大小为的水平速度沿木块的中心轴线射向木块，最终留在木块中没有射出。已知子弹打进木块的时间极短，木板上表面水平部分长度为，木块与木板间的动摩擦因数，重力加速度为g。
    求子弹打进木块过程中系统损失的机械能；
    若木板固定，求木块刚滑上圆弧时对圆弧的压力；
    若木板不固定，地面光滑，求木块上升的最大高度。

15. 如图所示，竖直平面内的直角坐标系xOy中，在第一、第二象限内分别有方向垂直于坐标平面向里和向外的匀强磁场，在的区域内存在沿y轴正方向的匀强电场，磁感应强度和电场强度大小均未知。在第四象限内有垂直坐标平面向里的匀强磁场和沿x轴正方向的匀强电场，磁感应强度大小为B，电场强度大小为E。一个带电小球从图中y轴上的M点，沿与x轴成角度斜向上做直线运动，由x轴上的N点进入第一象限并立即做匀速圆周运动，已知O、N点间的距离为L，重力加速度大小为g。求：
    
    小球的比荷和第一象限内匀强电场场强的大小；
    要使小球能够进入第二象限，求第一象限内磁感应强度的大小范围；
    若第一象限内磁感应强度大小为，第二象限内磁感应强度大小为，求小球穿过y轴的位置和时间的可能取值从小球进入第一象限开始计时。
    

答案和解析

1.【答案】D 

【解析】解：AB、物体在水平恒力作用下做匀加速直线运动，做直线运动的每个相等的位移间隔内，物体运动的时间不相等，根据速度的变化量公式，可知物体速度的变化量不相等，故AB错误；
C、根据动量定理得：，F相等、t不相等，则不相等，即物体动量的变化量不相等，故C错误；
D、根据动能定理得：，F相等、x相等，可得物体动能的变化量相等，故D正确。
故选：D。
物体在水平恒力作用下做匀加速直线运动，在它做直线运动的每个相等的位移间隔内，运动时间不相等，根据公式求解物体速度的变化量；根据动量定理判断物体动量的变化量；根据动能定理分析动能的变化量。
本题考查物体在恒力作用下做匀加速直线运动，在相等位移内动能变化量相等，属于简单题。
 

2.【答案】C 

【解析】解：A、在时间内，b车速度总是大于a车的速度，则两车距离逐渐增大，故A错误；
B、在图像中，图像与横轴围成的面积表示位移，则在时间内，两车的位移不相同，b车的位移大于a车的位移，故B错误；
C、根据可知，在时间内，两车的平均加速度相同，故C正确；
D、在时间内，两车的平均速度不相同，b车的平均速度大于a车的平均速度，故D错误；
故选：C。
在图像中，根据两车的速度大小判断两车间的距离变化；
图像的面积表示位移，由此分析出两车的位移关系；
在图像中，图像的斜率表示加速度，根据加速度的定义式分析出平均加速度的大小关系。
本题主要考查了图像的相关应用，在图像中，斜率表示加速度，图像与横轴围成的面积表示位移，由此即可完成分析，属于常规考法。
 

3.【答案】D 

【解析】解：A、根据感应电流产生的条件，若在线圈A中输入恒定电流，则线圈A只产生恒定的磁场，线圈B中的磁通量不发生变化，则线圈B中不会产生感应电动势，故A错误；
B、若线圈A中输入随时间均匀变化的电流，则会使线圈A产生随时间均匀变化的磁场，根据法拉第电磁感应定律：常数，则线圈B中会产生恒定不变的感应电动势，故B错误；
C、若线圈A中电流恒定不变，无论多大，产生的磁场是恒定的，则线圈B中没有磁通量变化，则不会产生感应电动势，故C错误；
D、线圈A中电流变化越快，则线圈A中电流产生的磁场变化越快，根据法拉第电磁感应定律：，线圈B中感应电动势也会越大，故D正确。
故选：D。
明确无线充电原理，直接应用感应电动势产生的条件以及法拉第电磁感应定律分析即可求解。
本题考查法拉第电磁感应定律的应用，注意线圈里产生的感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，与磁通量以及磁通量的变化无关。
 

4.【答案】B 

【解析】A.设地球的半径为R，则载人飞船在加速升空阶段，加速度向上，为超重，由，可看出载人飞船越往上重力越小，故A错误；
B.在空间站中，物体处于完全失重状态，则玻璃杯对桌面没有压力，故B正确；
C.设地球的半径为R，则根据，可看出离地高度越高加速度越小，与离地高度约为36000km的同步卫星相比，空间站做圆周运动的加速度更大，故C错误；
D.空间站绕地球做匀速圆周运动，靠地球的万有引力提供向心力做圆周运动，释放的物体受到地球的引力，也做匀速圆周运动，不会落到地面，故D错误。
故选：B。
由万有引力求解重力及加速度大小变化，空间站处于完全失重状态，所以没有压力，工具也不会落向地面。
 

5.【答案】D 

【解析】解：C、由图示图像可知，碰撞前A的速度大小，B的速度大小
碰撞后A的速度大小，B的速度大小
A、B两球碰撞过程系统动量守恒，以碰撞前A的速度方向为正方向，由动量守恒定律得：，
代入数据解得：，故C错误；
A、碰撞过程，对B，由动量定理得：，代入数据解得：，故A错误；
B、碰撞过程，对A，由动量定理得：，代入数据解得：，故B错误；
D、碰撞前过程系统的动能：，
碰撞后系统的总动能：，
碰撞过程系统动能不变，机械能不变，碰撞是弹性碰撞，故D正确。
故选：D。
由图像的斜率求出两球碰撞前后的速度；两球碰撞过程系统动量守恒，应用动量守恒定律求出B球的质量；应用动量定理求出碰撞过程的冲量；根据碰撞前后的动能判断碰撞的类型。
本题考查动量守恒定律的应用，关键要根据图像的斜率能求出两球碰撞前后的速度，应用动量守恒定律与动量定理进行解答。
 

6.【答案】D 

【解析】解：车辆上下颠簸过程中，可能在某些时刻加速度向上，则汽车处于超重状态，故A正确；
B.把坑看作凹陷的弧形，根据牛顿第二定律有

则根据牛顿第三定律，把坑看作凹陷的弧形，车对坑底的压力比平路大，故B正确；
C.车辆的驱动轮出坑时，对地的摩擦力比平路大，故C正确；
D.动摩擦因数由接触面的粗糙程度决定，而坑洼路面可能比平直路面更光滑则动摩擦因数可能更小，故D错误。
本题是选不正确的，故选：D。
加速度向上为超重，合外力提供向心力，列式比较压力大小，出坑时，压力大，对应摩擦力也更大；坑洼路面更光滑，动摩擦因数也更小。
本题考查牛顿运动定律及圆周运动，学生需结合受力分析及向心力公式综合求解。
 

7.【答案】B 

【解析】解：A、根据图象可知波长，其波速，根据振源的振动频率可得：，故A错误；
B、若观察者从处沿x轴向负方向运动，即远离振源，根据多普勒效应可知观察者接收到的频率小于，则接收到波的频率可能为，故B正确；
C、该波的周期，从时刻开始，经时间即，处质点振动了一个周期后回到原来位置，又向上运动了周期，所以质点回到平衡位置并不随波沿x轴方向迁移，故C错误；
D、由题意，该波沿方向传播，根据“同侧法”可知，b质点向下振动，a质点向上振动，故从时刻开始，质点b比质点a晚回到平衡位置，故D错误；
故选：B。
根据频率计算频率；振动质点不会随波迁移；
根据多普勒效应分析观察者接收到的频率大小；
振动质点一个周期通过的路程为4A，由此求出经质点在平衡位置向上或向下振动的位移；
根据“同侧法”判断振动方向，由此确定a和b谁先达到平衡位置。
题主要是考查了波的图象；解答本题关键是要能够根据图象直接读出振幅、波长和各个位置处的质点振动方向，知道波速、波长和频率之间的关系；还需要注意质点只能在平衡位置上下振动，不可随波迁移。
 

8.【答案】C 

【解析】解：A、根据电容的决定式可知，若在两板间加入电介质，则相对介电常数变大，电容器的电容变大，故A错误；
B、根据电容的决定式可知，若在两板间插入一导体板，相当于减小d，则C变大，同时结合可知，电容器的电荷量变大，故B错误；
C、将滑动变阻器滑片P向上移动，则极板间的电压变大，根据公式可知，电容器的带电量变大，故C正确；
D、根据电容的决定式可知，若将电容器下极板向下移动一小段距离，则d变大，因此电容变小，根据可知，电容器的电荷量变小，电容器放电，有从b到a方向的电流，故D错误；
故选：C。
根据电容的决定式分析出电容的变化，结合公式分析出电荷量的变化，由此判断出电流的方向。
本题主要考查了电容器的动态分析，根据电容的决定式分析出电容的变化，结合电路构造分析出电压的变化，结合公式分析出电荷量的变化即可。
 

9.【答案】A 

【解析】解：粒子运动轨迹如图所示：

A、当M、N两板间电压取最大值时，粒子恰垂直打在CD板上，由几何知识得：，粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：，在加速电场中，由动能定理得：，解得：，故A正确；
D、设粒子轨迹与CD相切于H点，此时粒子半径为，粒子轨迹垂直打在CD边上的G点，则GH间距离即为粒子打中区域的长度s，根据几何关系：，解得：，根据几何关系可得粒子打中区域的长度：，故D错误；
C、粒子在磁场中运动的周期为：，粒子在磁场中运动的最大圆心角：，
所以粒子在磁场中运动的最长时间为：，故C错误；
B、当粒子在磁场的轨迹与CD边相切时，即粒子半径时，打到N板上的粒子的动能最大，
最大动能：，根据洛伦兹力提供向心力可得：，解得：，故B错误。
故选：A。
当M、N两板间电压取最大值时，粒子恰垂直打在CD板上，根据洛伦兹力提供向心力结合几何关系，再利用动能定理即可求出加速电场的电压的最大值；
找出粒子打中CD的两端的临界情况，利用几何关系，即可求出CD板上可能被粒子打中区域的长度s；
利用粒子在磁场中运动的周期公式，结合粒子转过的圆心角，即可求出粒子在磁场中运动的最长时间；
找出粒子能打到N上半径最大的情况，即：粒子轨迹恰好与CD相切，利用动能表达式以及几何关系，再结合磁场中洛伦兹力提供向心力，即可求出能打到N板上的粒子的最大动能．
本题考查了带电粒子在磁场中运动的临界问题，粒子在加速电场中的运动运用动能定理求解，粒子在磁场中的运动运用洛伦兹力提供向心力结合几何关系求解，难度不大，解题关键是要作出临界的轨迹图，正确运用数学几何关系。
 

10.【答案】A 

【解析】答：A、由电势分布可知， 带负电，带正电，故A点场强方向向左，故A正确；
B、曲线斜率表示场强，C点斜率为0，所以，由点电荷场强公式及叠加原理可知：，故B错误；
C、从B到C，斜率变小，C点斜率为0，从C到D，斜率先变大后变小，所以从B到D，场强先变小后变大，再变小，故C错误；
D、由图知，从C到D电势逐渐升高，因沿电场线方向电势逐渐降低，所以电场线向左，负电荷从C到D，电场力做正功，故D错误。
故选：A。
本题重点要知道的斜率表示场强，熟记正负电荷电场线和电势分布特点，点电荷场强公式，记住电场线的特点：沿电场线方向电势逐渐降低。
 

11.【答案】；；；电路图如图所示：；。 

【解析】解：选择开关为，由图甲所示可知，读数为。
电源电动势是5V，电压表应选择；通过二极管的最大电流约为，电流表应选择。
二极管的额定电压在，电压表应与定值电阻串联，把电压表改装成4V的电压表；由于电压表内阻已知，电流表可以采用外接法，实验电路如图所示

由图乙所示图像可知，时通过二极管的电流，
由闭合电路的欧姆定律得：，当时，
并联二极管的个数：个个
故答案为：；；；电路图如上图所示；。
欧姆表指针示数与挡位的乘积是欧姆表读数。
根据电源电动势选择电压表，根据通过二极管的最大电流选择电流表。
根据题意确定滑动变阻器与电流表的接法，根据实验原理作出实验电路图。
根据图乙所示图像求出二极管正常工作时的电流，应用闭合电路的欧姆定律分析答题。
要掌握常用器材的使用方法与读数方法；要掌握实验器材的选择原则；应用图像法处理实验数据是常用的使用数据处理方法，要掌握应用图像法处理实验数据的方法。
 

12.【答案】解：根据光的折射定律有，结合图乙解得；
如图所示，设光束的边界由C处水平射入，在B处发生全反射，为临界角，由


由几何关系得：
解得光柱的半径：
答：该玻璃的折射率为。
能射出光线对应入射光在底面上的最大半径为 

【解析】根据图像结合折射定律可解得折射率。
根据全反射临界角的计算公式结合几何关系可解得。
本题考查光的折射定律，解题关键掌握光路图的作图，结合折射定律与几何关系解得。
 

13.【答案】解：，
由法拉第电磁感应定律，得
根据欧姆定律得：
根据图乙可知，此时的磁感应强度为
则线框所受的安培力为：
联立解得：
根据左手定则可知方向水平向右；
线框与桌面之间的最大静摩擦力
所以开始滑动时有
则线框在滑动前所产生的焦耳热为：

联立解得：
答：时刻线框所受安培力的大小为，方向水平向右；
线框在滑动前所产生的焦耳热为。 

【解析】根据法拉第电磁感应定律计算出感应电动势，结合欧姆定律和安培力公式计算出安培力的大小，根据左手定则判断安培力的方向；
当线框滑动时，线框所受的安培力等于摩擦力，结合电学公式计算出产生的焦耳热。
本题主要考查了法拉第电磁感应定律，本题考查的是感生电动势，根据图像结合公式计算出感生电动势的大小，结合受力分析和焦耳热的计算公式完成解答。
 

14.【答案】解：，，
子弹打进木块过程系统动量守恒，以向左为正方向，
由动量守恒定律得：
由能量守恒定律得：
代入数据解得：，
木块从木板右端刚滑上圆弧过程，由动能定理得：

木块刚滑上圆弧时，由牛顿第二定律得：

由牛顿第三定律可知，木块对圆弧的压力大小
代入数据解得：，方向竖直向下
木板不固定，木板与木块组成的系统在水平方向动量守恒，
以向左为正方向，由动量守恒定律得：

由能量守恒定律得：

代入数据解得：
答：求子弹打进木块过程中系统损失的机械能是80J；
若木板固定，木块刚滑上圆弧时对圆弧的压力大小是4N，方向竖直向下；
若木板不固定，地面光滑，木块上升的最大高度是5m。 

【解析】子弹打进木块过程系统动量守恒，由于动量守恒定律与能量守恒定律可以求出损失的机械能。
应用动能定理求出木块刚滑上圆弧时的速度大小，应用牛顿第二定律求出轨道对木块的支持力，然后应用牛顿第三定律求出木块对圆弧的压力。
木板与木块组成的系统在水平方向动量守恒，应用动量守恒定律与能量守恒定律可以求出木块上升的最大高度。
根据题意分析清楚子弹、木块与木板的运动过程是解题的前提，应用动量守恒定律与动能定理、能量守恒定律即可解题；木板不固定时，木板与木块组成的系统在水平方向动量守恒，竖直方向动量不守恒。
 

15.【答案】解：设小球的质量为m，电荷量为q，速度为v，球在MN段受力如图1，

因为在MN段做匀速直线运动，所以球受力平衡，由平衡条件得：
解得：
要使小球进入第一象限后能立即在做匀速圆周运动，则球受重力与电场力平衡：
联立解得：
由受力如图可知，即：
所以
由
可知：

由图2几何关系：
解得：
由洛伦兹力提供向心力：
小球在第一、第二象限的轨道半径分别为，
小球由N点进入第一象限后运动半周进入第二象限，作出粒子在第一、第二象限的运动轨迹如图3所示，

位置： 、1、2、3……
时间

  、1、2、3……
和  、1、2、3……
综上所述：时间为 、1、2、3……和、1、2、3……
答：小球的比荷为，第一象限内匀强电场场强的大小为E；
要使小球能够进入第二象限，第一象限内磁感应强度的大小范围为；
若第一象限内磁感应强度大小为，第二象限内磁感应强度大小为，小球穿过y轴的位置为、1、2、3……，时间的可能取值为、1、2、3……和、1、2、3……。 

【解析】根据带电小球做直线运动的受力情况，三个力的合力为零，从而求出比荷，根据小球进入第一象限后能立即在做匀速圆周运动，则球受重力与电场力平衡，求解第一象限场强的大小；
画出符合条件的最大半径的轨迹图，由几何关系求半径，再由洛伦兹力提供向心力求最小的磁感应强度；
大致画出部分粒子的轨迹，由经过y轴的位置的周期性特点，由半径公式和周期公式求出经过y轴位置和时间。
本题是带电粒子在叠加场中运动的综合，涉及直线运动的合力为零、匀速圆周运动的洛伦兹力等。问题较难的是第三问中带电小球在一、二、象限内周期性重复经过y轴，只有结合半径公式和周期公式从多次的角度考虑。