2021-2022学年江苏省常州市溧阳市光华高级中学高三（上）期末物理试卷（含答案解析）

2021-2022学年江苏省常州市溧阳市光华高级中学高三（上）期末物理试卷

1.     粒子在很多物理实验中扮演着重要的角色，下列说法正确的是(    )
    

A. 图甲表示的是粒子散射实验，该实验揭示了原子核是可再分的
B. 图乙表示的是磁场对、和射线的作用情况，其中③是射线
C. 图丙表示的是铀238放出一个粒子后，质量数减少4，电荷数减少2成为新核
D. 图丁表示的是查德威克用粒子轰击氮核发现了质子

2.     我国航天人发扬“两弹一星”精神砥砺前行，从“东方红一号”到“北斗”不断创造奇迹。“北斗”第49颗卫星的发射迈出组网的关键一步。该卫星绕地球做圆周运动，运动周期与地球自转周期相同，轨道平面与地球赤道平面成一定夹角。该卫星(    )

A. 运动速度大于第一宇宙速度
B. 运动速度小于第一宇宙速度
C. 轨道半径大于“静止”在赤道上空的同步卫星
D. 轨道半径小于“静止”在赤道上空的同步卫星

3.     图甲为家庭常用的燃气灶实物图，灶面上有一个支架。共有四个均匀分布的支撑面，对放在上面的厨具起到支撑作用。现把一个蒸锅放在支架上，并抽象成示意图乙，已知支架的每个支撑面与水平方向成角。蒸锅和里面的食物总计重为G，则每个支撑面给蒸锅的支持力为忽略蒸锅和支撑面之间的摩擦力(    )

A.  B.  C.  D.

4.     有研究发现，某神经细胞传递信号时，离子从细胞膜一侧流到另一侧形成跨膜电流，若将该细胞膜视为的电容器，在2ms内细胞膜两侧的电势差从变为30mV，则该过程中跨膜电流的平均值为(    )

A.  B.  C.  D.

5.     在光滑桌面上将长为L的软导线两端固定，固定点的距离为2L，导线通有电流I，处于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导线中的张力为(    )

A. BIL B. 2BIL C. BIL D. BIL

6.     无线充电器能给手机充电正是因为两者内部有线圈存在，当电源的电流通过无线充电器的送电线圈会产生变化的磁场，手机端的受电线圈靠近该磁场就会产生电流，双方密切配合，手机成功无线充电。如图为自制的简易无线充电装置，由一个电磁炉发射线圈、一个接收线圈、一个二极管、一个车载充电器构成，发射线圈接收线圈匝数比：：1，若电磁炉两端所加电压为，不考虑充电过程中的各种能量损失。则下列说法正确的是(    )

A. 通过车载充电器的电流为交流电 B. 通过车载充电器的电流方向周期性地变化
C. 车载充电器两端电压的有效值约为22V D. 车载充电器两端电压的有效值约为

7.     如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究，其截止频率，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值E随电压U变化关系的图像是(    )
    

A.  B.
C.  D.

8.     如图所示，竖直杆OP光滑，水平杆OQ粗糙，质量均为m的两个小球穿在两杆上，并通过轻弹簧相连，在图示位置AB连线与竖直方向成角时恰好平衡，现在让系统绕OP杆所在竖直线为轴以从零开始逐渐增大的角速度转动，下列说法正确的是(    )

A. 小球A与OQ杆的弹力随的增大而增大
B. 弹簧的长度随的增大而增长
C. 小球A与杆的摩擦力随的增大而增大
D. 开始的一段时间内，B小球与杆的弹力随的增大而可能不变
 

9.     如图所示，A、B两篮球从相同高度同时抛出后直接落入篮筐，落入篮筐时的速度方向相同，下列判断正确的是(    )

A. A比B先落入篮筐
B. A、B运动的最大高度相同
C. A、B上升到某一相同高度时的速度方向相同
D. A在最高点的速度比B在最高点的速度小

10. 一球面均匀带有正电荷，球内的电场强度处处为零，如图所示，O为球心，A、B为直径上的两点，，现垂直于AB将球面均分为左右两部分，C为截面上的一点，移去左半球面，右半球面所带电荷仍均匀分布，则(    )
     

A. O、C两点电势相等 B. A点的电场强度大于B点
C. 沿直线从A到B电势先升高后降低 D. 沿直线从A到B电场强度逐渐增大

11. 小明同学想要设计一个既能测量电源电动势和内阻，又能测量定值电阻阻值的电路。他用了以下的实验器材中的一部分，设计出了图的电路图：
    电流表量程，内阻很小；电流表量程，内阻；
    滑动变阻器；
    c，两个定值电阻，；
    待测电阻；
    待测电源电动势约为3V，内阻约为
    开关和导线若干
    
    根据实验要求，与电流表串联的定值电阻为______填“”或“”；
    小明先用该电路测量电源电动势和内阻，将滑动变阻器滑片移至最右端，闭合开关，调节滑动变阻器，分别记录电流表、的读数、，得与的关系如图所示。根据图线可得电源电动势______V；电源内阻______，计算结果均保留两位有效数字；
    小明再用该电路测量定值电阻的阻值，进行了以下操作：
    ①闭合开关、，调节滑动变阻器到适当阻值，记录此时电流表示数，电流表示数；
    ②断开开关，保持滑动变阻器阻值不变，记录此时电流表示数，电流表示数；后断开；
    ③根据上述数据可知计算定值电阻的表达式为______。若忽略偶然误差，则用该方法测得的阻值与其真实值相比______填“偏大”、“偏小”或“相等”
12. 医院里给病人打“吊针”的装置如图所示。倒置的输液瓶上方有一气室E，密封的瓶口处的软木塞上插有两根细管，其中A管与大气相通，B管为输液软管，中间又有一滴壶C，而其D端则通过针头接入人体静脉。设输液瓶的体积为，开始输液时，药液占输液瓶体积的，气室E内气压为为大气压强细管A、B体积忽略，求：
    输液过程中，气室E内的气体单位时间单位面积撞击瓶壁的分子数量如何变化？
    液面下降到输液瓶的中间位置时，气室E内气压为。求此过程中，从进气口A进入气室E的空气体积大气压状态下。

13. 在我国南海上有一浮桶式波浪发电灯塔，其原理如图甲所示。浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置圆形线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动，上下运动的速度，且始终处于辐射磁场中，该线圈与阻值的灯泡相连；浮桶下部由内、外两密封圆筒构成俯视图乙中阴影部分，其内部为产生磁场的磁体；线圈匝数匝，线圈所在处磁场的磁感应强度大小，圆形线圈的直径，电阻。计算时取。
    求线圈中产生感应电动势的最大值；
    求灯泡工作时消耗的电功率P。

14. 如图所示，在粗糙水平地面上静止放置着物块B和C，相距，在物块B的左侧固定有少量炸药。质量为的物块可视为质点靠在被压缩的弹簧右端，O点为弹簧原长的位置，A与B相距。现将物块A由静止释放，与B发生碰撞碰撞时间极短并导致炸药爆炸，碰撞后A静止，B的速度；物块B再与C发生正碰，碰后瞬间C的速度。已知B的质量为，C的质量为B质量的k倍，物块与地面间的动摩擦因数均为，碰撞时间极短，重力加速度g取。求：
    释放前弹簧的弹性势能；
    与C碰撞前瞬间，B的速度大小；
    要使碰撞后B与C的运动方向相同，求k的取值范围。

答案和解析

1.【答案】C 

【解析】解：A、粒子散射实验揭示了原子具有核式结构，并不是发现了原子的核结构，故A错误；
B、根据左手定则可以知道，①是粒子，③是粒子，故B错误；
C、根据核反应方程要求质量数和电荷数守恒可以知道，铀238放出一个粒子后，质量数减少4，电荷数减少2成为新核，故C正确；
D、卢瑟福用粒子轰击氮核发现了质子，这是最早的人工核转变，故D错误。
故选：C。
粒子散射实验揭示了原子具有核式结构；
要注意会书写核反应方程，注意质量数和电荷数守恒即可；
卢瑟福用粒子轰击氮核发现了质子，而不是查德威克；
能够区分衰变放射出的三种射线。
此题目考查记忆性知识，熟练掌握关于物理学史、核反应方程、粒子散射实验及衰变放射出的三种射线等相对应的知识即可。
 

2.【答案】B 

【解析】解：AB、第一宇宙速度等于贴近地面做匀速圆周运动卫星的线速度；对环绕地球做匀速圆周运动的卫星，由万有引力提供向心力有：，解得：，可知轨道半径越大、则线速度越小，“北斗”第49颗卫星的轨道半径大于地球的半径，则线速度小于第一宇宙速度，故A错误、B正确；
CD、根据开普勒第三定律可得，该卫星的周期与“静止”在赤道上空的同步卫星的周期相同，则轨道半径相同，故CD错误。
故选：B。
由万有引力提供向心力得到线速度表达式分析线速度大小；根据开普勒第三定律分析轨道半径的大小。
本题主要是考查万有引力定律及其应用，解答本题的关键是能够根据万有引力提供向心力结合向心力公式进行分析，掌握开普勒第三定律的应用方法。
 

3.【答案】B 

【解析】解：四个支撑面对蒸锅的支持力的合力与蒸锅包括食物的重力相等，设其中一个支撑面对蒸锅的支持力为N，则其方向与竖直方向夹角为，由分析可知

又在竖直方向受力平衡，有
故
故ACD错误，B正确。
故选：B。
分析一个支撑面对蒸锅的支持力方向，根据共点力的平衡条件可以求出支持力。
在处理共点力的平衡问题，要注意如果物体处于平衡状态，在利用正交分解法时，有，。
 

4.【答案】D 

【解析】解：根据公式，当细胞膜两侧的电势差从变为30mV


所以
故ABC错误，D正确
故选：D。
本题考查同学们公式和的使用情况，两个公式进行结合计算即可。
注意电容器的基本公式，以及电流的宏观定义式，本题较为简单。
 

5.【答案】B 

【解析】解：根据公式，且在光滑水平面上没有摩擦力，水平方向上只受到一个力就是安培力，所以张力等于安培力。题中方向竖直向下的匀强磁场中两点之间的距离就是有效长度，本题是一个半圆，有效长度就是直径2L，所以BIL，故ACD错误，B正确。
故选：B。
由安培力公式可求得两个固定点受到的安培力为，其中L强调的是两点之间的有效距离。
本题中要注意安培力的等效求法，虽然每一个点都受到安培力，但由于闭合的电路中，等效长度为2L，故等效安培力为2BIL.
 

6.【答案】D 

【解析】解：AB、接收线圈与车载充电器之间连接一个二极管，二极管只能正向通电，具有整流作用，所以通过车载充电器的电流为直流电，故AB错误；
发射线圈接收线圈匝数比：：1，若电磁炉两端所加电压为，则接收线圈的电压有效值由
可得：
由有效值的定义：
可得车载充电器两端电压的有效值约为：，故C错误，D正确。
故选：D。
明确二极管的单向导电性，从而分析通过充电器中的电流为直流还是交流；
根据变压器电压之比等于线圈匝数之比可求出接收线圈输出电压，再根据有效值的定义即可求出电压的有效值。
本题考查变压器原理应用，要注意二极管的单向导电性的应用，明确有效值要根据电流的热效应来计算。
 

7.【答案】C 

【解析】解：由光电效应方程：，
又，
光电子到达A极板过程，由动能定理：，
联立知，光电子到达A板时动能的最大值，
可见图像的斜率为e，纵截距为。
由题知，1材料的截止频率小于2材料的截止频率，即，且入射光相同，则，可见用材料1和2进行光电效应实验得到的图线相互平行，且用材料1进行光电效应实验得到的图像的纵截距较大。故C正确，ABD错误。
故选：C。
由光电效应方程及动能定理得：，再与图像进行比对确定正确答案。
此题考查了光电效应现象，解决本题的关键掌握光电效应方程以及知道最大初动能与遏止电压的关系，注意金属的逸出功与入射光的频率无关。
 

8.【答案】D 

【解析】解：开始未转动时恰好平衡，A受杄的摩擦力水平向右恰好达最大值，如果从零开始增大，那么由整体法可知A、B竖直方向受力平衡，则A与OQ杆的弹力与A、B的重力平衡，所以大小是2mg不变，故A错误；
随着角速度的增大，在A相对OQ不动时，设弹簧对A的拉力的水平分力为F，由

可知A与杆的摩擦力先减小到零，然后反方向增大，直到A开始移动到新的相对平衡位置，故BC错误；
D.在A球相对OQ不动的过程中，弹簧长度不变，此过程中B与杆的弹力也不变，故D正确。
故选：D。
开始未转动时恰好平衡，A受杄的摩擦力水平向右恰好达最大值；根据牛顿第二定律判断弹簧长度与摩擦力随的变化情况；弹簧长度不变，此过程中B与杆的弹力也不变。
本题考查向心力，解题关键在于根据牛顿第二定律对物体进行力的合成，由合力提供向心力。
 

9.【答案】C 

【解析】解：AB、将A、B篮球的运动过程逆向看做是从篮筐沿同方向斜向上抛出的斜抛运动，落到同一高度上的两点，因A水平位移较大，可知A的抛射速度较大，竖直初速度较大，最大高度较大，运动时间较长，即B先落入篮筐中，故AB错误；
D、因为两球抛射角相同，A的射程较远，则A球的水平速度较大，即在最高点的速度比B在最高点的速度大，故D错误；
C、由斜抛运动的对称性可知，当A、B上升到与篮筐相同高度时的速度方向相同，故C正确。
故选：C。
抛体运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做匀变速直线运动，运动的时间由高度决定；
根据抛射角和射程判断水平速度；
根据斜抛运动的对称性判断即可。
该题考查了抛体运动的规律，解决本题的关键知道抛体运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，知道抛体运动的时间由高度决定。
 

10.【答案】A 

【解析】解：A、由于O、C点连线所在平面构成等势面，故O、C两点电势相等，故A正确；
BD、将题中半球壳补成一个完整的球壳，且带电均匀，设左、右半球在A点产生的电场强度大小分别为和
由题知，均匀带电球壳内部电场强度处处为零，则知
根据对称性，左右半球在B点产生的电场强度大小分别为和，且
在图示电场中，A的电场强度大小为，方向向左，B的电场强度大小为，方向向左，所以A点的电场强度与B点的电场强度相同，故从A到B场强不可能逐渐增大，故BD错误；
C、根据电场叠加原理可知，x轴上电场线的方向向左，沿着电场线的方向电势降低，则B点电势高于A点电势，故C错误；
故选：A。
通过割补法将球壳补全，然后结合合场强分析A、B两点电场强度的关系，根据电场线方向判断电势高低，通过分析带电粒子受力情况，分析电场强度的变化情况。
本题解题关键是抓住对称性，找出两部分球面上电荷产生的电场的关系，左半球面在A点的场强与缺失的右半球面在B点的产生的场强大小相等，方向相反是解题的关键。
 

11.【答案】；
；；
；相等。 

【解析】

【分析】
根据电源电动势与所给电表参数分析答题。
根据图示电路图应用欧姆定律求出图线的函数表达式，然后根据图示图线求出电源电动势与内阻。
根据实验步骤应用欧姆定律求出电阻阻值、分析实验误差。
本题考查了实验器材的选择、实验数据处理，要掌握实验器材的选择原则，认真审题理解实验原理是解题的前提与关键，分析清楚电路结构，应用串并联电路特点与欧姆定律即可解题。

【解答】
电源电动势为3V，应用定值电阻改装后电压表量程为，改装后电压表量程太小，应用定值电阻改装后电压表量程为3V，故定值电阻应选择。
由图示电路图根据实验步骤可知，电源电动势：
整理得：，
由图象可知：，
由图示图线解得，电源电动势为：，电源内阻为：；
并联电路电压相等，根据图示电路由实验步骤可知：，，
解得：，由于此实验方法考虑了电表内阻，所以测得的阻值与真实值相等。
故答案为：；
；；
；相等。  

12.【答案】解：输液过程中，液体匀速流动，滴壶C内气体压强不变，但液面下降，液体产生的压强减小，则气室E内的气压增大；根据气体压强产生的原因是气体分子对容器壁频繁碰撞产生的，由于气体压强不变、温度不变，所以气体单位时间单位面积撞击瓶壁的分子数量不变；
刚开始输液：，
液面下降到输液瓶的中间位置时，气室E内气压为：，体积
依题意根据玻意耳定律结合“分态式”可知：
解得：
答：输液过程中，气室E内的气体单位时间单位面积撞击瓶壁的分子数量不变；
此过程中，从进气口A进入气室E的空气体积为。 

【解析】输液过程中，液面下降，气室E内的气压增大，根据气体压强的微观实质进行分析；
分析初始和某时刻气体的压强和体积，根据玻意耳定律结合“分态式”进行解答。
本题主要是考查了一定质量的理想气体的状态方程；解答此类问题的方法是：找出不同状态下的三个状态参量，分析理想气体发生的是何种变化，利用理想气体的状态方程列方程求解。
 

13.【答案】解：线圈在磁场中切割磁感线，产生电动势最大值为：，
其中：，
联立得：；
电动势的有效值为：
根据闭合电路欧姆定律有：
则灯泡的功率为：
联立解得：
答：线圈中产生感应电动势的最大值为64V；
灯泡工作时消耗的电功率为120W。 

【解析】根据感应电动势公式和，求出电动势e的最大值；
由欧姆定律可得灯泡电流有效值，由电流有效值来计算灯泡电功率；
本题主要考查了电磁感应的功能关系，熟悉感应电动势公式，结合焦耳定律完成分析，在计算过程中要注意先计算出有效值。
 

14.【答案】解：涉及动量守恒定律，取向右为正方向。
设A与B碰撞前瞬间速度大小为，A与B的碰撞过程，根据动量守恒定律可得：
解得
根据能量守恒定律可得：
解得；
设B与C碰撞前瞬间B的速度大小为，由动能定理得：

解得：；
设B与C发生碰撞后速度大小为，由动量守恒定律得：
解得：
讨论：①要使碰撞后B与C的运动方向相同，则有：
解得：
②根据物理情景可得：，即
③根据碰撞过程中动能不能增大，可得：
解得
综合上所述可得：。
答：释放前弹簧的弹性势能为28J；
与C碰撞前瞬间，B的速度大小为；
要使碰撞后B与C的运动方向相同，k的取值范围为。 

【解析】与B的碰撞过程，根据动量守恒定律求解碰撞前A的速度大小，再根据能量守恒定律求解弹簧的弹性势能；
根据动能定理求解B与C碰撞前瞬间，B的速度大小；
由动量守恒定律求解碰撞后B的速度表达式，再根据：①碰撞后B与C的运动方向相同；②碰撞后B的速度不大于C的速度；③根据碰撞过程中动能不能增大进行讨论，由此得到k的取值范围。
本题主要是考查了动量守恒定律和能量守恒定律；对于动量守恒定律，其守恒条件是：系统不受外力作用或某一方向不受外力作用或合外力为零；解答时要首先确定一个正方向，利用碰撞前系统的动量和碰撞后系统的动量相等列方程，再根据能量关系列方程求解。