2021-2022学年天津市河东区高三（上）期末物理试卷（含答案解析）

展开

这是一份2021-2022学年天津市河东区高三（上）期末物理试卷（含答案解析），共12页。试卷主要包含了9km/sB，【答案】C，【答案】A，【答案】D，【答案】CD，【答案】BD，【答案】0等内容，欢迎下载使用。

2021-2022学年天津市河东区高三（上）期末物理试卷

2021年开始实行的“十四五”规划提出，把量子技术与人工智能和半导体一起列为重点研发对象，在量子通信技术方面，中国已有量子通信专利数超3000项，领先美国。下列有关说法正确的是( )

A. 玻尔在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念
B. 动能相同的一个质子和电子，质子的德布罗意波长比电子长
C. 康普顿效应表明光子不仅具有能量，还具有动量
D. 普朗克大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性

如图所示，物体A用轻质细绳与圆环B连接，圆环套在固定竖直杆MN上。现用一水平力F作用在绳上的O点，将O点缓慢向左移动，使细绳与竖直方向的夹角增大，在此过程中圆环B始终处于静止状态。下列说法正确的是( )

A. 水平力F逐渐增大 B. 绳对圆环B的弹力不变
C. 杆对圆环B的摩擦力变大 D. 杆对圆环B的弹力不变

某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成．开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示．在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体( )

A. 对外做正功，分子的平均动能减小 B. 对外做正功，内能增大
C. 对外做负功，分子的平均动能增大 D. 对外做负功，内能减小

按压式圆珠笔内装有一根小弹簧，尾部有一个小帽，压一下小帽，笔尖就伸出来。如图所示，使笔的尾部朝下，将笔在桌面上竖直向下按到最低点，使小帽缩进，然后放手，笔将竖直向上弹起至一定的高度。忽略摩擦和空气阻力，则笔从最低点运动至最高点的过程中( )

A. 笔的动能一直增大
B. 笔的重力势能与弹簧的弹性势能总和一直减小
C. 弹簧的弹性势能减少量等于笔的动能增加量
D. 笔、弹簧和地球组成的系统机械能守恒

两个固定的等量异种点电荷所形成的电场的等势面如图中虚线所示，一带电粒子以某一速度从图中a点进入电场，其运动轨迹为图中实线所示，若粒子只受静电力作用，则下列关于带电粒子的判断正确的是( )

A. 带正电
B. 速度先变大后变小
C. 电势能先变小后变大
D. 经过b点和d点时的速度大小相同

2021年6月17日18时48分，航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波先后进入天和核心舱，标志着中国人首次进入自己的空间站。已知天和空间站离地面高度约为400km，同步卫星距地面高度约为36000km，下列关于天和空间站的说法正确的是( )

A. 线速度大于 B. 角速度小于同步卫星的周期
C. 周期小于同步卫星的周期 D. 加速度小于地球表面的重力加速度

如图所示，交流发电机的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的虚线轴匀速转动，线圈的电阻不计，电流表、电压表均为理想电表，下列说法正确的是( )

A. 图示时刻电压表的示数为零 B. 只将R的滑片上移，的电功率变小
C. 只将R的滑片上移，电流表的示数变小 D. 只将R的滑片上移，电压表的示数变小

随着新能源轿车的普及，无线充电技术得到进一步开发和应用。一般给大功率电动汽车充电时利用的是电磁感应原理。如图所示，由地面供电装置主要装置有线圈和电源将电能传送至电动车底部的感应装置主要装置是线圈，该装置使用接收到的电能对车载电池进行充电，供电装置与车身接收装置之间通过磁场传送能量，由于电磁辐射等因素，其能量传输效率只能达到左右。无线充电桩一般采用平铺式放置，用户无需下车、无需插电即可对电动车进行充电。目前，无线充电桩可以允许的充电有效距离一般为，允许的错位误差一般为15cm左右。下列说法正确的是( )

A. 无线充电桩的优越性之一是在百米开外也可以对电车快速充电
B. 车身感应线圈中感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
C. 车身感应线圈中感应电流的磁场总是与地面发射线圈中电流的磁场方向相反
D. 地面供电装置中的电源输出的不可能是恒定电压

如图甲所示，一同学利用力传感器和光电门探究加速度与物体受力的关系。在长木板上相距为L的A、B两点各安装一个光电门，分别记录小车上的遮光条经过A、B时的时间。实验中使用的小车及力传感器总质量约为200g，每个钩码的质量约为50g。
①该同学用20分度的游标卡尺测得遮光条的宽度d如图乙所示，则______mm。

②某次实验时，测得小车上的遮光条依次经过光电门A、B的时间分别为、，则小车运动的加速度大小可表示为______；用相应的字母符号表示
③增加钩码数量，得到多组数据，并作出为力传感器的示数图像，在图丙中可能正确的是______。
某学生用如图甲所示的电路测金属导线的电阻率，可供使用的器材有：被测金属导线电阻约，允许流过的最大电流，稳恒电源电源输出电压恒为，电压表量程为3V，内阻约为，保护电阻：，，，刻度尺、螺旋测微器，开关S，导线若干等。
实验时的主要步骤如下：
Ⅰ用刻度尺量出导线ab的长度L，用螺旋测微器测出导线的直径d；
Ⅱ按如图甲所示电路将实验所需器材用导线连接好；
Ⅲ闭合开关S，移动接线触片P，测出aP长度x，读出电压表的示数U；
描点作出曲线求出金属导线的电阻率。

完成下列填空：
①用螺旋测微器测量金属导线的直径d，其示数如图乙所示，该金属导线的直径______mm；
②如果实验时既要保证安全，又要测量误差较小，保护电阻R应选______；
③根据多次实验测出的aP长度x和对应每次实验读出的电压表的示数U给出的图线如图丙所示，其中图线的斜率为k，则金属导线的电阻率______用实验器材中给出的物理量字母和实验步骤中测出的物理量字母表示。
如图甲所示，光滑曲面轨道固定在竖直平面内，下端出口处在水平方向上。一平板车静止在光滑水平地面上，右端紧靠曲面轨道，平板车上表面恰好与曲面轨道下端相平。一质量为的小物块从曲面轨道上某点由静止释放，初始位置距曲面下端高度。物块经曲面轨道下滑后滑上平板车，最终没有脱离平板车。平板车开始运动后的速度图象如图乙所示，重力加速度。

根据图乙写出平板车在加速过程中速度v与时间t的关系式；
求平板车的质量M；
求物块与平板车间的动摩擦因数和在车上滑动过程中产生的内能Q。
如图所示，两足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ相距为L，导轨平面与水平面夹角，导轨上端连接一定值电阻R，导轨电阻不计，整个装置处于方向垂直斜面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。有一长为L的金属棒cd垂直于MN、PQ放置在导轨上，且与导轨保持接触良好，金属棒的质量为m、电阻为r，重力加速度为g，现将金属棒由底端以初速度沿导轨向上滑出，上滑过程中始终保持金属棒cd垂直于MN、PQ，当金属棒沿导轨向上滑行距离为s时，速度恰好为零。求：
金属棒由底端刚开始运动时加速度a的大小；
当金属棒沿导轨向上滑行距离为s的过程中，电阻R上产生的焦耳热的大小。

科技在我国的“蓝天保卫战”中发挥了重要作用，某科研团队设计了一款用于收集工业生产中产生的固体颗粒的装置，其原理简图如图所示。固体颗粒通过带电室时带上正电荷，颗粒从A点无初速度地进入加速区，经B点进入径向电场区，沿圆弧BC运动，再经C点竖直向下进入偏转电场区，最终打在竖直收集挡板上的G点。建立如图所示坐标系，带电室、加速区、径向电场区在第二象限，偏转电场区和挡板在第四象限。已知固体颗粒的比荷，加速区板间电压为，圆弧BC上各点的场强大小相同且为、方向都指向圆弧BC的圆心D点，偏转电场大小为、方向水平向右，挡板距离y轴。不计重力、空气阻力及颗粒间的作用力，求：
带电固体颗粒离开加速区的速度大小及圆弧BC的半径；
点与x轴之间的距离。

答案和解析

1.【答案】C

【解析】解：A、普朗克在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念，故A错误；
B、根据公式，因为质子质量大于电子质量，所以质子动量大于电子的动量，由可知质子的德布罗意波长比电子的短，故B错误；
C、康普顿根据对康普顿效应进行解释，其基本思想是光子不仅具有能量，也具有动量，故C正确；
D、德布罗意大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性，故D错误；
故选：C。

2.【答案】A

【解析】解：A、设细绳与水平方向的夹角为，物体的质量为m，对结点O受力分析，运用合成法，则由平衡条件得：

，减小，则F增大。故A正确；
B、设绳对圆环的弹力为T，则，，减小，则T增大，即绳对圆环B的弹力变大，故B错误；
C、以圆环和物体整体为研究对象受力分析，由平衡条件，竖直方向杆对圆环B的摩擦力等于物体与圆环的重力之和，故杆对圆环B的摩擦力不变，故C错误；
以圆环和物体整体为研究对象受力分析，由平衡条件，水平方向拉力F等于杆对环的弹力，F增大，杆对圆环B的弹力增大，故D错误。
故选：A。
O点缓慢向左移动过程中，结点O的合力保持为零，分析结点O的受力情况判断F的变化，对整体研究，根据平衡条件判断杆对圆环的弹力和摩擦力的变化情况。
本题采用隔离法和整体法相结合研究动态平衡问题，由于不分析系统的内力，运用整体法分析杆对圆环的摩擦力和弹力比较简便。

3.【答案】A

【解析】解：密闭于气缸内的压缩气体膨胀对外做正功，即外界对气体做负功，因而，缸内气体与外界无热交换说明，忽略气体分子间相互作用，说明内能是所有分子动能的总和。根据热力学第一定律，可知内能增加量，故内能减小，分子平均动能减小，温度降低。所以只有A正确；
故选：A。
根据热力学第一定律公式，公式中表示系统内能的增加量，W表示外界对系统做的功，Q表示系统吸收的热量，题中气体膨胀对外界做功，即气体对外界做负功，故，气体与外界无热交换，故，从而判断出气体内能的变化，也就得到分子的平均动能的变化情况．
热力学第一定律的公式中，表示系统内能的增加量，W表示外界对系统做的功，当系统对外界做功时，W取负值，Q表示系统吸收的热量，当系统放出热量时，Q取负值．

4.【答案】D

【解析】解：A、笔向上运动先加速再减速，故动能先增加再减小，故A错误；
BD、该过程中只有重力与弹簧的弹力做功，笔、弹簧和地球组成的系统机械能守恒，则笔的重力势能，动能，和弹簧的弹性势能总和一定，而笔的动能先增加后减小，则笔的重力势能与弹簧的弹性势能总和先减小后增加，故B错误，D正确；
C、笔的重力势能，动能，弹簧的弹性势能总和一定，则弹簧的弹性势能减少量等于笔的动能与重力势能之和的增加量，而最后动能为0，则弹簧的弹性势能减少量等于笔的重力势能增加量，故C错误。
故选：D。
运动过程笔和弹簧组成的系统机械能守恒，结合圆珠笔的运动情况分析动能和重力势能的变化，从而判断出能量的转化情况。
分析能量转化情况，先要搞清本题涉及笔的重力势能，动能，弹簧的弹性势能三种形式的能，再明确哪些能在增加，哪些能在减少，即可明确能量的转化情况。

5.【答案】D

【解析】解：A、根据两个固定的等量异种点电荷所形成电场的等势面的特点可得，该图中的等势面中，正电荷在上方，负电荷在下方；从粒子运动轨迹看出，轨迹向上弯曲，可知带电粒子受到了向上的力的作用，所以粒子带负电，故A错误；
BC、粒子从过程中，电场力做负功，过程中，电场力做正功．粒子在静电场中电场力先做负功后做正功，电势能先增大后减小，动能先减小后增大故B错误；故BC错误；
D、粒子运动过程中能量守恒，bd电势能相等，所以粒子在bd两点动能相等，速度大小相等，故D正确。
故选：D。
根据电势可知上方是正电荷，下方是负电荷，从粒子运动轨迹看出，轨迹向上弯曲，可知带电粒子受到了向上的力的作用，判断粒子的电性，从过程中，电场力做负功，过程中，电场力做正功，可判断电势能的大小情况和动能得到变化情况；根据功能关系分析bd速度。
本题是轨迹问题，首先要根据弯曲的方向判断出带电粒子所受电场力方向，确定是排斥力还是吸引力。根据电场力做功分析动能和电势能的变化是常用的思路。

6.【答案】CD

【解析】解：A、第一宇宙速度是最大的环绕速度，天和核心舱的轨道半径大于地球半径，则在轨运行速度小于，故A错误；
B、由万有引力提供向心力有：，解得：，天和空间站离地面高度约为400km，同步卫星距地面高度为36000km，天和空间站的轨道半径同步卫星的轨道半径，所以天和空间站的角速度大于同步卫星的角速度，故B错误；
C、根据开普勒第三定律可得，天和空间站的轨道半径同步卫星的轨道半径，所以天和空间站的周期小于同步卫星的周期，故C正确；
D、根据牛顿第二定律可得，解得，天和空间站的轨道半径大于地球的半径，加速度小于地球表面的重力加速度，故D正确。
故选：CD。
第一宇宙速度是最大的环绕速度；由万有引力提供向心力得到角速度表达式分析角速度大小；根据开普勒第三定律分析周期的大小；根据牛顿第二定律分析加速度大小。
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。

7.【答案】BC

【解析】解：A、感应电动势的最大值，有效值，线圈的电阻不计，电压表示数，故A错误；
BC、只将R的滑片向上移，滑动变阻器接入电路的电阻增大，电阻和变阻器的总电压不变，根据欧姆定律，流过的电流减小，的电功率变小，副线圈回路总功率减小，输入的功率的大小是由输出功率的大小决定的，输入功率减小，输入电压不变，所以输入电流减小，电流表的示数变小，故BC正确；
D、电压表示数等于线圈电动势的有效值，大小不变，故D错误；
故选：BC。
由图可知：电流表测量的是原线圈电流，根据输出电压是由输入电压和匝数比决定的，输入的功率的大小是由输出功率的大小决定的，电压与匝数成正比，电流与匝数成反比分析即可．
本题主要考查变压器的知识，要学会对变压器上的电流、电压的变化进行分析．属于中档题目．

8.【答案】BD

【解析】解：A、根据题意无线充电桩可以允许的充电有效距离一般为，允许的错位误差一般为15cm左右，不可以在百米开外对电车快速充电，故A错误；
B、根据楞次定律，车身感应线圈中感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故B正确；
C、当地面发射线圈中电流增加时，穿过车身感应线圈的磁通量增加，根据楞次定律此时车身感应线圈中感应电流的磁场与地面发射线圈中电流的磁场方向相反；当地面发射线圈中电流减小时，穿过车身感应线圈的磁通量减少，根据楞次定律此时车身感应线圈中感应电流的磁场与地面发射线圈中电流的磁场方向相同，故C错误；
D、地面供电装置的电源是交流电，线圈中磁通量发生变化，不可能是恒定电压，故D正确；
故选：BD。
题中给出目前无线充电桩充电的有限距离为，达不到在百米之外充电；地面发射磁场装置通过改变地面供电装置的电流来使车身感应装置中产生感应电流，因此，感应装置中的感应电流的磁场方向是阻碍感应线圈磁通量的变化；感应电流的磁场不一定与发射线圈中的电流产生的磁场方向相反；地面供电装置的电源是交流电，线圈中磁通量发生变化。
本题主要考查了电磁感应的应用，解决本题的关键掌握楞次定律的内容，知道感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，并能理解法拉第电磁感应定律的应用．

9.【答案】

【解析】解：①由图乙可知，游标卡尺的分度值为，则；
②小车经过光电门的速度分别为：；
根据速度-位移公式可得：
联立解得：
③根据牛顿第二定律可得：
可得：，由此可知，图像为一次函数，故A正确，BC错误；
故选：A。
①螺旋测微器的分度值为，需要估读到分度值的下一位，则；
②由电压表量程可知，加在ab上的电压最大为3V，故电路总最大电流约为，故总电阻最小为，故保护电阻应选择；
③电压表示数为
而，则有，故图线的斜率为，又，解得：。
故答案为：①；②；③A；①；②；③。
熟悉游标卡尺的读数规则得出宽度；根据运动学公式结合速度-位移公式计算出小车的加速度；结合牛顿第二定律和图像完成分析；
熟悉螺旋测微器的读数规则得出导线的直径；根据电路特点和欧姆定律得出保护电阻的大小；根据图像的斜率以及电阻定律得出电阻率的表达式。
本题主要考查了牛顿第二定律的验证实验以及电阻率的测量，根据实验原理掌握正确的实验操作，熟悉测量仪器的读数规则，结合牛顿第二定律和电阻定律完成分析。

10.【答案】解：由图象知平板车的加速度：
平板车在加速过程中v与t的关系式为：；
物块沿曲面下滑过程机械能守恒，由机械能守恒定律得：

代入数据解得：
物块滑上车之后最终没有脱离平板车，系统动量守恒定律，以向左为正方向，
由动量守恒定律得：
由图象知物块与平板车最后的共同速度：
代入数据解得，平板车的质量：；
平板车在加速过程中，由牛顿第二定律可得：
由图象知平板车的加速度：
代入数据解得物块与平板车间的动摩擦因数：
对系统，根据能量守恒定律得：；
答：平板车在加速过程中速度v与时间t的关系式为；
求平板车的质量M为；
物块与平板车间的动摩擦因数为，在车上滑动过程中产生的内能Q为。

【解析】根据图示图象求出加速过程的速度随时间变化的关系。
由机械能守恒定律求出物块滑到平板车上时的速度，由动量守恒定律求出平板车的质量；
由牛顿第二定律可以求出动摩擦因数，对系统，应用能量守恒定律可以求出产生的内能。
本题考查了求平板车的速度公式、平板车质量、动摩擦因数，由图象求出平板车的加速度、分析清楚物体运动过程是正确解题的关键；应用匀变速运动的速度公式、机械能守恒定律、动量守恒定律、牛顿第二定律即可正确解题。

11.【答案】解：A、金属棒开始运动时的加速度大小为a，由牛顿第二定律有：
其中
解得：，
代入数据解得：；
设整个电路产生的电热为Q，则有：
根据焦耳定律可得：
联立解得：。
答：金属棒由底端刚开始运动时加速度a的大小为；
当金属棒沿导轨向上滑行距离为s的过程中，电阻R上产生的焦耳热的大小为。

【解析】对金属棒开始运动时进行受力分析，根据牛顿第二定律结合安培力的计算公式求解加速度的大小；
根据能量守恒定律先求出整个电路产生的热量，再求出电阻R上产生的热量。
本题主要是考查电磁感应现象，关键是弄清楚导体棒的运动情况和受力情况，根据平衡条件、牛顿第二定律列方程进行求解，涉及能量问题，常根据动能定理、功能关系等列方程求解。

12.【答案】解：设粒子离开加速区的速度为，
    在加速区由动能定理：，，；
粒子在径向电场中沿圆弧运动，速度方向始终与电场方向垂直，即作匀速圆周运动，电场力为电荷做圆周运动的向心力，
     即，；
粒子在电场中作类平抛运动，设落到G点的时间为t
则，X为挡板到y轴的距离，解得，所以G点到x的距离，求得
答：带电固体颗粒离开加速区的速度大小为，圆弧BC的半径为；
         点与x轴之间的距离为