黑龙江省哈尔滨市第九中学2021-2022学年高三上学期期末考试理科综合物理试题（Word版含答案）

哈尔滨市第九中学2021-2022学年度上学期高三期末考试
理科综合试题物理
本试卷分为第 I卷（选择题）和第II卷（非选择题），共38题，满分300分，考试时间 150分钟。
二、选择题（本题共8小题，每小题 6分。第14—18题只有一项符合题目要求，第19—21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。）
14．关于下列四幅图的说法正确的是
A．图甲是回旋加速器示意图，增加加速电压U，可使带电粒子加速后的最大动能增大
B．图乙是磁流体发电机示意图，可以判断出B极板电势低于A极板
C．图丙是速度选择器示意图，带电粒子（不计重力）能够自右向左沿直线通过的条件是
D．图丁是质谱仪示意图，粒子打在底片上的位置越靠近狭缝S3说明粒子的比荷越大
15．静置于桌面上的水平螺线管中通有如图所示的恒定电流，螺线管正上方固定一通电直导线M，M中通有垂直纸面向里的恒定电流，导线恰与螺线管中轴线垂直。纸面内，螺线管正上方以直导线M为圆心的圆上有a、b、c、d四点，其中a、c连线恰为圆的竖直直径，b、d连线为圆的水平直径。已知a点的磁感应强度方向水平向 左，忽略地磁场的影响，下列说法正确的是
A．b、d两点的磁应强度相同
B．a点的磁感应强度一定大于c点的磁感应强度
C．导线在图示位置时，导线所受安培力方向向下
D．若将通电直导线M竖直向下移动到a点，则螺线管对桌面的压力增大
16. 如图所示，两个半径相同的半圆形光滑轨道分别竖直放在匀强磁场和匀强电场中，轨道两端在同一高度上。两个相同的带正电小球（可视为质点）同时分别从轨道的左端最高点由静止释放，M、 N分别为两轨道的最低点，则下列说法正确的是
A．两小球到达轨道最低点时的速度相等
B．两小球第一次到达轨道最低点时对轨道的压力FM>FN
C．两小球从释放到第一次到达轨道最低点的时间tM>tN
D．两小球在运动过程中都机械能守恒
17. 某同学根据所学知识设计了一个发电测速装置，如图所示。自行车后轮置于垂直车身平面向里的匀强磁场中，后轮圆形金属盘在磁场中转动时，可等效成一导体棒绕圆盘中心O转动。已知磁感应强度B＝1T，圆盘半径r＝0.3 m，圆盘电阻不计，导线通过电刷分别与后轮外边缘和圆心O相连，导线两端a、b间接一阻值R＝10 Ω的小灯泡。当后轮匀速转动自行车匀速前进时，用电压表测得a、 b间电压大小U＝0.9 V。则
A．电压表的正极接线柱应与a相接
B．后轮转速越大，a、b间的电压越小
C．该自行车匀速前进的速度大小为6 m/s
D．圆盘匀速转动10分钟产生的电能为486J
18．如图甲为电动汽车无线充电原理图，M为受电线圈，N为送电线圈。图乙为受电线圈M的示意图，线圈匝数为n、电阻为r、横截面积为S，a、b两端连接车载变流装置，磁场平行于线圈轴 线方向穿过线圈。下列说法正确的是
A．当线圈N接入恒定电流时，能为电动汽车充电
B．当线圈N接入正弦式交变电流时，线圈M两端产生恒定电压
C．当线圈N在M中产生的磁感应强度B竖直向上且增加时，有电流从a端流出
D．充电时，Δt时间内线圈M中磁感应强度大小均匀增加ΔB，则M两端电压为
19. 在光滑的水平面上方，有两个磁感应强度大小均为B，方向相反的水平匀强磁场，如图所示。PQ 为两个磁场的边界，磁场范围足够大。一个边长为l、质量为m、电阻为R的金属正方形线框， 以速度v垂直磁场方向从如图实线位置开始向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中时，线框的速度为， 则下列说法正确的是
A．此过程中通过线框截面的电荷量为 B．此时线框的加速度为
C．此过程中回路产生的电能为 D．此时线框中的电功率为
20. 如图所示，在绝缘水平面内固定着一金属框架MON，金属棒 ab和框架MON均足够长且接触良好。已知框架MON和金属棒 ab的材料、粗细均相同，且单位长度的电阻均为R0，框架顶角∠MON=θ。在该空间内存在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场。金属棒ab在水平外力的作用下从O 点开始沿垂直金属棒ab的方向以速度v水平向右匀速运动，回路始终构成顶角为θ的等腰三角形，则回路中的电流I、外力F、通过金属棒的电荷 量q、回路中的热功率P随时间t变化的图像正确的是
21. 如图所示，边长为2a的等边三角形ABC区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，一束质量为m电荷量为-q(q>0)的同种带电粒子（不计重力），从AB边的中点，以不同速率沿不同方向射入磁场区域（均垂直于磁场方向射入），下列说法正确的是
A．若粒子均平行于BC边射入，则从BC 边射出的粒子最大速率为
B．若粒子均平行于BC边射入，则从BC 边射出的粒子最小速率为
C．若粒子均垂直于AB边射入，则粒子可能从BC 边上距B 点 a处射出
D．若粒子射入时的速率为，则粒子从BC边射出的最短时间为
II卷
三、非选择题（包括必考题和选考题两部分。第 22题-第32 题为必考题，每个试题考生都必须作答。第33题-第38题为选考题，考生根据要求作答）
（一）必考题（11题，共129分）
实验题：本题共2小题，共15分，请按题目要求作答。
22．在“测定金属的电阻率”的实验中，所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路。
（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，测量结果如图（1）所示，其读数应为_______mm；
（2）用20分度游标卡尺测量金属丝的长度，测量结果如图（2）所示，其读数应为________mm；
（3）设被测金属丝电阻为RX，接入电路长度为L，直径的平均值为d，则该金属材料电阻率的表达式为 ________（用RX、L、d等物理量表示）。
23． 在用电压表和电流表研究小灯泡在不同电压下的功率的实验中，实验室备有下列器材供选择：
A．待测小灯泡“3.0 V 、1.5 W”
B．电流表（量程 3 A，内阻约为 1Ω）
C．电流表（量程 0.6 A，内阻约为 5Ω）
D．电压表（量程 3.0 V，内阻约为 10 kΩ）
E．电压表（量程 15.0 V，内阻约为 50 kΩ）
F．滑动变阻器（最大阻值为 100Ω，额定电流 50 mA）
G．滑动变阻器（最大阻值为 5Ω，额定电流 1.0 A）
H．电源（电动势为 4.0 V，内阻不计）
I．电键及导线等
（1）为了使实验误差最小， 电流表应选用_______；电压表应选用_______；滑动变阻器应选用_______。（只需填器材前面的字母即可）
（2）请在虚线框内画出实验电路图并在右侧实物图中完善连线；
（3）实验测得该小灯泡的伏安特性曲线如图所示，用另一电源 0（电动势为4V，内阻为2.0 ）和与实验中相同的两个小灯泡串联，此时每个小灯泡的实际功率约为_________W（结果保留1位小数）。
计算题：本题共2小题，共32分，解答时请写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，只写出最后结果的不得分；有数值计算的，答案中须写出数值和单位．
24.（14分）如图（a）所示，水平面上固定着两根间距L =0.5m的光滑平行金属导轨MN、PQ，M、P两点间连接一个阻值R =3Ω的电阻，一根质量m=0.2kg、电阻r =2Ω的金属棒ab垂直于导轨放置。在金属棒右侧两条虚线与导轨之间的矩形区域内有磁感应强度大小B 2T、方向竖直向上 的匀强磁场，现对金属棒施加一个大小F=2N、方向平行导轨向右的恒力，从金属棒进入磁场开始计时，其运动的v－t图像如图（b）所示，金属棒刚要离开磁场时加速度为0，金属棒通过磁场 过程中回路产生的总热量Q=1.6J。运动过程中金属棒与导轨始终保持良好接触，导轨电阻不计。求：
（1）金属棒在磁场中运动的最大速度vm；
（2）磁场宽度d和金属棒穿过磁场所需的时间t。
25．（18分）如图为某离子收集器装置的示意图，在xOy平面直角坐标系内，半径为R的圆形Ⅰ区域和x轴下方边长为4R的正方形Ⅱ区域均存在垂直纸面的匀强磁场，已知Ⅱ区域内磁场的方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为Ⅰ区域的2倍。圆形有界磁场与矩形ABCD相切于P点，矩形内部存在竖直方向的匀强电场，其中AB=2R，AD=3R。三部分区域均关于y轴左右对称。现有大量质量为m、电荷量为q（q>0）的负离子，以相同速率v0在xOy平面内向各个方向从圆形Ⅰ区域的最左端Q 点射入，其中垂直y轴方向射入的离子刚好经过P点并沿y轴的PO进入下方磁场，且恰好可以垂直打到正方形有界磁场左端的荧光屏上。若不计离子重力及相互作用，求：
（1）圆形Ⅰ区域内匀强磁场磁感应强度B的大小和方向；
（2）矩形区域内匀强电场场强E的大小；
（3）荧光屏上可以收集到离子的长度。
（二）选考题（6题，共45分。请考生从给出的2道物理题、2道化学题、2道生物题中每科任选一题作答，并用2B铅笔在答题卡上把所选题目的题号涂黑。注意所做题号必须与所涂题目的题号一致，在答题卡区域指定位置答题。如果多做，则每学科按所做的第一题记分）
33．【物理——选修3-3】（15分）
（1）（5分）下列说法正确的是________(填正确答案标号。选对 1 个得 2 分，选对 2 个得 4分， 选对 3 个得 5 分。每选错 1 个扣 3 分，最低得分为 0 分）
A．理想气体放出热量，其分子的平均动能不一定减小
B．对一定质量的理想气体，当它的压强、体积都增大时，其内能一定增大
C．从窗户射入的阳光中可以看到灰尘飞舞，这是布朗运动
D．液晶显示器是利用了液晶对光具有各向异性的特点
E．单位时间内，气体分子对容器壁单位面积上的碰撞次数减少，气体的压强一定减小
（2）(10分)某兴趣小组设计了一温度报警装置，原理图如图。一定质量的理想气体被一上表面涂有导电物质的活塞密封在导热气缸内，活塞厚度不计，质量m=100g，横截面积S=10cm2，开始时活塞距气缸底部的高度为h=6cm，缸内温度为T1=360k。当环境温度上升，活塞缓慢上移△h=4cm，活塞上表面与a、b两触点接触，报警器报警。不计一切摩擦，大气压强恒为P0=1.0×105Pa，g=10m/s2， 试求：
（ⅰ）该报警装置的报警温度T2；
（ⅱ）若上述过程气体的内能增加15.96J，则气体吸收的热量Q为多少。
34．【物理——选修3-4】（15分）
（1）(5分)下列说法中正确的是________（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A．遥控器发出的红外线脉冲信号可以用来遥控电视机、录像机和空调机
B．观察者相对于振动频率一定的声源运动时，接收到声波的频率小于声源频率
C．狭义相对论认为真空中光源的运动会影响光的传播速度
D．光的偏振现象说明光是一种横波
E．两列频率相同的机械波相遇时，在相遇区可能会出现稳定干涉现象
（2）(10分)半径为R的半圆形玻璃砖与厚度为R的矩形玻璃砖按如图所示方式放在水平桌面上，直径AB水平，现有一束细光束沿AO方向射入，调整细光束使其在竖直平面内绕O点顺时针转动180°至BO方向。已知两种玻璃砖对该光束的折射率均为，光在真空中的传播速度为c，矩形玻璃砖足够长，不考虑光的多次反射，试求：
（ⅰ）垂直AB入射的光由O点到达地面所需要的时间；
（ⅱ）光线在转动过程中照亮地面的长度。
34.（1）ADE
(2)