2021-2022学年辽宁省县级重点高中协作体高三（上）期末物理试卷（含答案解析）

2021-2022学年辽宁省县级重点高中协作体高三（上）期末物理试卷

1.     某人刚买了一辆新车，沿直线路段练习驾驶技术，汽车行驶的速度v随时间t变化的关系如图所示，则该过程中汽车行驶的加速度a与时间t的关系图像可能正确的是(    )

A.
B.
C.
D.

2.     匀强磁场垂直纸面向内，纸面内有一通电导体棒，电流方向如图所示。保持电流大小不变，以导体棒的中点为转轴，在纸面内逆时针转过的过程中，导体棒所受的安培力大小(    )

A. 不变 B. 一直变大 C. 先变大后变小 D. 先变小后变大

3.     一带电粒子经过某点电荷产生的电场，从a点运动到b点的轨迹如图中的弯曲虚线所示，其中a点的电场强度方向与a、b连线成角，b点的电场强度方向与a、b连线成角。若粒子只受该点电荷的电场力作用，则下列说法正确的是(    )

A. 产生该电场的点电荷带正电
B. 该带电粒子带负电
C. a点的电场强度比b点的电场强度大
D. a点的电势比b点的电势高

4.     一列简谐横波沿x轴正方向传播，时刻的波形图如图所示，已知此时质点A位于平衡位置处，质点B偏离平衡位置的位移大小为30cm，质点C刚要开始振动，且质点C振动的周期。下列说法正确的是(    )

A. 时质点A沿y轴负方向运动 B. 时质点B回到平衡位置
C. 内质点B通过的路程为 D. 2s末质点C位于波谷

5.     如图所示，截面为直角三角形的透明介质ABC，，一单色光从AB边的中点D垂直AB边射入透明介质，通过透明介质后与AC的延长线交于E点。若。则透明介质对该光的折射率为(    )

A.  B.  C.  D. 2

6.     如图甲所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴匀速转动，从某时刻开始计时，产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示，若外接电阻，线圈电阻，电压表为理想交流电表，则下列说法正确的是(    )

A. 线圈的转速为 B. 时线圈平面与磁场方向平行
C. 通过电阻R的电流有效值为 D. 电压表的示数为200V

7.     如图所示，质量的物体P穿在一固定的光滑水平直杆上，直杆右端固定一光滑定滑轮。一绕过两光滑定滑轮的细线的一端与物体P相连，另一端与质量的物体Q相连。用手托住物体Q，使整个系统处于静止状态，此时细线刚好拉直，物体P位于A点，且，，取重力加速度大小，两物体均视为质点，不计空气阻力。若释放物体Q，让二者开始运动，则物体P运动的最大速度为(    )

A.  B.  C.  D.

8.     2021年10月5日，诺贝尔物理学奖颁给了分别来自美国、德国、意大利的三位科学家，其中意大利科学家乔治帕里西因发现了“从原子到行星尺度的物理系统中无序和波动的相互作用”而获奖。下列有关原子和近代物理的说法正确的是(    )

A. 光电效应说明光具有波动性 B. 粒子散射实验说明原子具有核式结构
C. 现有的核电站都是利用核裂变来发电的 D. 射线是原子核外电子逸出的电子流

9.     2021年5月15日，“天问一号”着陆器成功着陆火星表面。该着陆器将在火星上完成一系列实验。若其中有个实验是比较火星土层与地球土层的粗糙程度，使同一物块分别在火星表面和地球表面表面都水平以相同大小的水平初速度开始运动，测得物块在地球上运动的最大距离为，在火星上运动的最大距离为5m；分别在火星与地球的同一高度自由释放一小铁块，测得小铁块在空中运动的时间之比约为3：2，火星的半径约为地球半径的，不计空气阻力，下列说法正确的是(    )

A. 火星土层与地球土层和物块间的动摩擦因数之比约为3：2
B. 火星土层与地球土层和物块间的动摩擦因数之比约为9：8
C. 火星与地球的第一宇宙速度大小之比约为
D. 火星与地球的第一宇宙速度大小之比约为2：3

10. 如图所示，在磁感应强度大小为的匀强磁场中，等腰直角三角形导线框abc以直角边ac为轴按图示方向以的角速度匀速转动，ab边的边长为30cm，闭合导线框的总电阻为。若从图示位置开始计时时刻，则(    )

A. 时，通过ab边的电流方向从a到b
B. 回路中感应电动势的最大值为
C. 100s内，导线框产生的焦耳热为
D. 时，bc边受到的安培力大小为

11. 某学习小组的同学利用如图甲所示的装置进行“验证力的平行四边形定则”实验，结点O连接三条细线其中一条细线另一端与橡皮条连接，橡皮条的另一端固定在钉子P上，另外两条细线分别连接着弹簧测力计A、B。实验时需要记录弹簧测力计和力传感器的示数以及三条细线的方向。
    
    某次实验时弹簧测力计B的示数如图甲所示，则该示数为______ N。
    另一小组同学做该实验时，记录两条细线的拉力，并在图乙中画出了力的示意图，根据平行四边形定则，这两个力的合力大小为______ N。结果保留三位有效数字
12. 某同学利用如图甲所示的电路测量电流表A的内阻小于和直流电源的电动势约为。图中和为电阻箱，和为开关．已知电流表的量程为100mA。
    
    在闭合之前，使的阻值调到最大，闭合，断开，调节的阻值，使A满偏，若A满偏之前某次的示数如图乙所示，则此次的阻值为______。
    闭合，当A满偏时，保持的阻值不变，闭合，调节，当的阻值为时A的示数为。忽略闭合后电路中总电阻的变化，经计算得______。结果保留两位有效数字
    闭合，断开，记录多组的阻值和相应的电流表示数I，作出图线，用电源的电动势E、内阻r和电流表内阻表示随变化的关系式为______。若所得图线的斜率为k，则电源的电动势______。用已知和测量出的物理量的符号表示
13. 如图所示，长横截面积内壁光滑的汽缸开口向右放置在水平面上，用厚度不计的活塞慢慢向左移动将汽缸封闭，环境的热力学温度，大气压强恒为。现在慢慢移动汽缸，使其开口向上竖直放置，当汽缸内的温度与环境温度相同时，活塞距离汽缸底部。取重力加速度大小。求：
    
    活塞的质量m；
    缓慢加热汽缸内的气体，当活塞回到汽缸口时，汽缸内气体的热力学温度T。
14. 如图所示，质量的小球，用长度的轻质细线连着，细线的另一端固定在O点，水平地面AB上静止着一个质量的物块，物块与水平地面AB间的动摩擦因数，A，B间的距离，足够长的光滑固定斜面BC与水平面间的夹角为，不计物块经过B点时的机械能损失。现将小球向左拉到与O点同一高度处细线处于伸直状态由静止释放，当小球运动到最低点时与物块发生弹性碰撞，碰撞时间极短，取重力加速度大小，不计空气阻力，小球和物块均视为质点。求：
    小球与物块碰撞过程中，小球受到的合力的冲量大小；
    物块运动到B点时的速度大小；
    物块沿光滑斜面BC向上运动的最大距离。

15. 如图所示，在xOy坐标系的第一象限内存在垂直纸面向里的匀强磁场，第二象限内存在沿y轴负方向，电场强度大小为E的匀强电场。一带电粒子在P点以与x轴正方向成角的方向垂直磁场射入，并恰好垂直于y轴射出磁场，从x轴上的Q点图中未画出射出电场，Q点的坐标为，已知带电粒子的质量为m，电荷量为q，，不计粒子受到的重力。求：
    带电粒子在磁场中运动的轨迹方程；
    带电粒子在磁场中运动的速度大小和匀强磁场的磁感应强度大小B；
    带电粒子在磁场和电场中运动的总时间t。
    

答案和解析

1.【答案】C 

【解析】解：根据图像的斜率表示加速度，则知时间内，汽车的加速度不变，且加速度为正值；时间内，汽车的速度不变，加速度为0；时间内，汽车的加速度不变，加速度为正值，且时间内的加速度小于时间内的加速度，故ABD错误，C正确。
故选：C。
根据图像的斜率表示加速度，分析各段时间内汽车的加速度，找出对应的图像。
解答本题的关键要理解图像的物理意义，知道图像的斜率表示加速度，斜率大小表示加速度大小，斜率正负表示加速度方向。
 

2.【答案】A 

【解析】解：电流在以导体棒的中点为转轴，在纸面内逆时针转过的过程中始终与磁场垂直，故安培力一直为，故A正确，BCD错误。
故选：A。
当电流和磁场垂直时安培力，分析转动中电流和磁场的夹角变化，从而明确安培力的变化。
本题考查安培力的计算，要注意明确只有B和I垂直时，安培力公式才能成立。
 

3.【答案】D 

【解析】解：将、延长相交，交点C即为场源电荷的位置，如图所示

电场方向指向场源电荷，故场源电荷为负电荷，根据曲线运动所受合力指向曲线内侧，可知粒子带正电。故AB错误；
C.由点电荷的场强公式可得
a点离场源电荷较远，所以的a点电场强度比b点的电场强度小。故C错误；
D.由上图可知
且点电荷的电场中等势面是以场源电荷为圆心的同心圆，沿着电场线方向，电势逐渐降低，故a点的电势高于b点电势，故D正确。
故选：D。
通过曲线运动的受力方向可判断出点电荷的电性，由于电荷在电场中只受电场力的作用，可判断出运动过程中电场力做功的正负，从而判断出电势能和电势的变化，过曲线运动的受力方向可判断出点电荷的电性，根据题意画出点电荷所在位置，点电荷的场强公式可得，判断两点场强的大小。
本题考查的是点电荷周围的场强，电势的高低，关键是找到电荷的位置，判断出电荷的正负。
 

4.【答案】C 

【解析】解：A、简谐横波沿x轴正方向传播，波形向右平移，则时质点A沿y轴正方向运动，故A错误；
B、质点B与C振动的周期相同，均为，则，质点B沿y轴负方向振动，则质点B的振动方程为，
当时，代入，得，故时质点B到达波谷，故B错误；
C、因，则内质点B通过的路程为，故C正确；
D、因，则2s末质点C位于平衡位置，故D错误。
故选：C。
简谐横波沿x轴正方向传播，根据波形平移法判断质点A的振动方向；根据写出质点B的振动方程，再分析时质点B是否回到平衡位置；根据时间与周期的关系求内质点B通过的路程；利用时间与周期的关系判断2s末质点C的位置。
解决本题的关键要能根据波动图象写出质点B的振动方程，再确定时质点B的位移，判断其位置。要知道书写振动方程的三要素：振幅、圆频率和初相位，而初相位要根据质点的位置和振动方向确定。
 

5.【答案】B 

【解析】解：根据折射定律，做出光路图，如图

由几何关系，可得

根据折射率定义式，可得
，ACD错误，B正确；
故选：B。
从光路图中找到入射角和折射角，然后结合折射定律求出折射率。
处理几何光学相关的问题，关键是作出光路图，一定要用直尺准确作图，然后根据几何图形的特点求角或者线段的长度。
 

6.【答案】B 

【解析】解：根据乙图可知交流电的周期为，故线圈转动的转速为，故A错误；
B.由乙图可知时线圈产生的感应电动势为峰值，故此时线圈平面与磁场方向平行。故B正确；
C.由乙图可知，线圈产生电动势最大值，则有效值为

根据闭合电路欧姆定律，可得
，故C错误；
D.由公式，即电压表的示数为100V。故D错误。
故选：B。
由，计算转速；时线圈产生的感应电动势为峰值，线圈平面与磁场方向平行。由，计算通过电阻R的电流，电压表测量的为有效值。
本题关键是记住两个特殊位置：在中性面时磁通量最大，感应电动势最小，电动势方向改变；垂直中性面位置磁通量为零，但电动势最大，明确电压表测量的为有效值。
 

7.【答案】C 

【解析】解：在物体P从A运动到B的过程中，物体P的动能一直增大，在B点时物体P的动能最大。对物体P、Q组成的系统，由于只有重力做功，所以系统的机械能守恒，根据机械能守恒定律可知，物体P从A到B过程中，物体Q的重力势能减少量等于物体P动能的增加量，所以有：，结合几何关系有，解得物体P的最大速度为：，故C正确，ABD错误；
故选：C。
对物体P、Q系统根据机械能守恒定律求解物体P的最大速度.
本题考查机械能守恒定律和功能关系，要知道机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功，除重力或弹力做功以外，其它力对系统做多少功，系统的机械能就变化多少。
 

8.【答案】BC 

【解析】解：光电效应说明光具有粒子性。故A错误；
B.粒子散射实验说明原子具有核式结构。故B正确；
C.现有的核电站都是利用核裂变来发电的。故C正确；
D.射线是原子核内部中子转变成质子时，逸出的高速电子流。故D错误。
故选：BC。
光电效应说明光具有粒子性；卢瑟福进行了粒子散射实验后，根据实验的现象提出，原子只能由位于原子中心的原子核和核外的电子组成，即原子核式结构模型；现有的核电站都是利用核裂变来发电的；射线是原子核内部中子转变成质子时，逸出的高速电子流。
本题考查了粒子散射实验的意义，光电效应说明光具有粒子性，核裂变来发电，是常识性问题，射线产生原理，加强记忆是有效的学习。
 

9.【答案】BC 

【解析】解：AB、根据自由落体规律，所以。再由减速运动的位移公式，从而，故A错误，B正确；
CD、根据第一宇宙速度公式，所以，故C正确，D错误。
故选：BC。
根据自由落体规律求出重力加速度之比，再由牛顿第二定律和运动学规律求动以摩擦因数之比，最后再求两个星球的第一宇宙速度之比。
本题是万有引力涉及加速度的相关比值问题，由自由落体规律先求出加速度之比是解题的前提。再结合宇宙速度的意义，及匀减速直线的规律及牛顿第二定律求相关比值。
 

10.【答案】BD 

【解析】解：A、磁场方向水平向右，线框按图示方向转动，由楞次定律可知，时刻通过ab边的电流从b到a，故A错误；
B、回路中感应电动势的最大值，故B正确；
C、感应电动势的有效值
100s内导线框产生的焦耳热，故C错误；
D、由闭合电路的欧姆定律可知，感应电流的最大值：
有效值
bc边的长度，
bc边所受安培力的大小，故D正确。
故选：BD。
应用楞次定律判断感应电流方法；
根据求出感应电动势的最大值；
求出感应电动势的有效值，然后求出焦耳热；
应用安培力公式求出bc边所受安培力大小。
此题考查了正弦式交变电流的产生规律，明确最大值和有效值的关系，熟练根据法拉第电磁感应定律分析求解。
 

11.【答案】 

【解析】解：弹簧秤的最小分度为，则读数为根据平行四边形定则，做出了合力如图所示

取如图所示方格每边的长度表示，由上图得出两力的方向互相垂直；作出平行四边形，即其对角线的长度表示力的大小，箭头的指向表示力的方向，
则合力为
故答案为：；。
做探究共点力合成的规律实验：我们是让两个力拉橡皮条和一个力拉橡皮条产生的作用效果相同，测出两个力的大小和方向以及一个力的大小和方向，用力的图示画出这三个力，用平行四边形做出两个力的合力的理论值。
本题考查了弹簧秤的读数及作力的图示，都属对基础技能的考查；应注意读数时要注意精度及题目的要求．
 

12.【答案】  

【解析】解：此次的阻值为

依题意，忽略闭合后电路中总电阻的变化，所以总电流还是100mA，电流表与并联，电流按电阻反比分配，即
解得
根据闭合电路欧姆定律，可得
整理可得
若所得图线的斜率为 k，则电源的电动势
故答案为：；；；
电阻箱各旋钮示数与对应倍率的乘积之和是电阻箱示数。
根据题意应用并联电路特点与欧姆定律求出电流表内阻。
根据电路图应用闭合电路欧姆定律求出表达式，然后求出电源电动势。
本题考查用图象求电动势和内电阻的方法，要注意由实验原理结合闭合电路欧姆定律求出表达式，再结合数学知识求得电动势和内电阻．
 

13.【答案】解：设汽缸竖直放置时汽缸内气体的压强为，
对活塞，由平衡条件得：
气体温度不变，由玻意耳定律得：
代入数据解得：
对气体加热过程气体压强不变，由盖-吕萨克定律得：
代入数据解得：
答：活塞的质量m是25kg；
汽缸内气体的热力学温度T是375K。 

【解析】气体发生等温变化，应用玻意耳定律求解。
气体发生等压变化，应用盖-吕萨克定律求解。
根据题意分析清楚气体状态变化过程是解题的前提，根据题意应用玻意耳定律与盖-吕萨克定律即可解题。
 

14.【答案】解：小球下摆过程，由机械能守恒定律得：
可得小球与物块碰撞前瞬间的速度大小：
小球与物块发生弹性碰撞，取水平向右为正方向，根据动量守恒定律和机械能守恒定律分别得
 
 
联立解得：，
小球与物块碰撞过程中，取水平向右为正方向，根据动量定理得小球受到的合力的冲量：
解得，合力的冲量大小为。
碰后物块从A点运动到B点的过程，由动能定理得

解得物块运动到B点时的速度大小：
设物块沿光滑斜面BC向上运动的最大距离为。
根据动能定理得

解得
答：小球与物块碰撞过程中，小球受到的合力的冲量大小为；
物块运动到B点时的速度大小为；
物块沿光滑斜面BC向上运动的最大距离为。 

【解析】先根据机械能守恒定律求出小球与物块碰撞前瞬间的速度大小，再研究碰撞过程，小球与物块发生弹性碰撞，根据动量守恒定律和机械能守恒定律求出碰后瞬间两者的速度。最后由动量定理求小球与物块碰撞过程中小球受到的合力的冲量大小。
碰后物块从A点运动到B点的过程，利用动能定理求物块运动到B点时的速度大小；
再根据动能定律求物块沿光滑斜面BC向上运动的最大距离。
分析清楚小球与物块的运动过程是解题的前提，把握每个过程的物理规律是关键。要知道弹性碰撞遵守两大守恒定律：动量守恒定律和机械能守恒定律。动量守恒定律和动量定理时，要规定正方向，用正负号表示速度方向。
 

15.【答案】解：粒子恰好垂直于y轴射出磁场，作粒子进入磁场和离开磁场时的速度垂直线，垂线的交点为圆心，其运动轨迹图像如图所示：
由几何关系可知：，圆周运动半径
因此，圆心坐标为，故带电粒子在匀强磁场中运动的轨迹方程为：均大于
粒子在第二象限内做类平抛运动，根据平抛运动规律可知：
由牛顿第二定律可知：
联立解得：
又，解得：
洛伦兹力提供向心力得：，解得：
带电粒子在磁场中做圆周运动的圆心角为，带电粒子在磁场中运动的时间为：
其中，解得：
依题意可知：
答：带电粒子在磁场中运动的轨迹方程为均大于；
带电粒子在磁场中运动的速度大小为，匀强磁场的磁感应强度大小B为；
带电粒子在磁场和电场中运动的总时间t为。 

【解析】根据题意画出粒子在磁场中的运动轨迹图，结合几何关系求出圆点坐标和圆周轨迹半径，代入圆的关系式中即可；
粒子在电场中做类平抛运动通过几何关系和平抛运动规律解出水平初速度即为磁场中的速度，又根据粒子在磁场中做匀速圆周运动有解得磁感应强度；
分别计算出磁场中圆周运动的时间、电场中类平抛运动的时间，两时间的综合即为运动的总时间。
本题考查了带电粒子在复合场中的运动，解题的关键是作出运动轨迹图像，结合几何关系解题，并能够熟练应用电场和磁场中的基本公式。