河南省南阳市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）

南阳市2021年秋期高中三年级期终质量评估
理科综合能力测试物理
第I卷选择题
二、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，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，有选错的得0分。)
14.光电管是光控电路的核心元件。如图为一种在自动化控制中常用的光控继电器示意图，当用一束光照射光电管时，未能发生光电效应。为使光电管发生光电效应，以实现继电器的控制作用，下列可采取的措施是
A.改用波长更长的光照射光电管 B.改用频率更高的光照射光电管
C.延长该光的照射时间 D.增大该光的照射强度
15.如图所示，不计质量的光滑小滑轮用细绳悬挂于墙上O点，跨过滑轮的细绳连接物块a、b, a、 b都处于静止状态。.现将物块h移至c点后，a、 b仍保持静止，下列说法中正确的是
A. b与水平面间的摩擦力减小 B. b受到的绳子拉力增大
C. a、b静止时，图中、、三角仍然相等 D.悬于墙上的绳所受拉力增大
16.北京时间2021年10月16日0时23分，神舟十三号载人飞船顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入太空。飞船在某段时间内的无动力运动可近似为如图所示的情境，圆形轨道I为空间站运行轨道，椭圆轨道II为载人飞船运行轨道，B点为椭圆轨道II的近地点，椭圆轨道II与圆形轨道I相切于A点，设圆形轨道I的半径为r，地球表面重力加速度为g"地球半径为R，地球的自转周期为T,椭圆轨道II的半长轴为a,不考虑大气阻力。下列说法正确的是
A.空间站运行的周期与载人飞船在椭圆轨道II上运行的周期之比为:
B.载人飞船由B点飞到A点机械能逐渐减少
C.载人飞船在轨道I上A点的加速度大于在轨道II 上A点的加速度
D.根据题中信息，可求出地球的质量M =
17.如图所示，一个倾角为=30°的光滑斜面固定在水平面上，不可仲长的轻绳一端固定在斜面上的O点，另一端系一个质量为m的小球(可视为质点)，绳长为L,在O点沿斜面向下处的P点钉一枚与斜而垂直的钉子。现将小球拉起，使轻绳与斜而平行月在水平方向上伸直，由静止释放，小球绕O点转动90°时绳与钉子相碰。已知重力加速度大小为g,不计一切摩擦和空气阻力，下列说法中正确的是
A.绳碰到钉子前瞬间，小球的线速度为
B.绳碰到钉子后瞬间小球的线速度突然增大
c.绳碰到钉子后，小球绕P点做圆周运动可恰好到达最高点O点
D.若将钉钉子的位置P点沿斜面向下移动，OP距离越大，绳碰到钉子后瞬间受到的拉力越大
18.如图甲所示，有一竖直放置的绝缘圆环，圆环上均匀分布着正电荷，一绝缘 光滑细杆过圆心沿垂直圆环平面方向穿过圆环，细杆上套有一个质量为m= 10 g的带正电的小球，小球所带电荷量q=5.0×10-4C。小球从C点由静止释放，其沿细杆由C经B向A运动的v-t图像如图乙所示。小球运动到B点时，速度图像的切线斜率最大(图中标出了该切线)。下列说法正确的是
A.在圆环形成的电场中，O点右侧杆上B点场强最大，场强大小为E= 12 V/m
B.在圆环形成的电场中，由C到A电势逐渐升高
C.小球在由C到A的过程中电势能先减小后增大
D.在圆环形成的电场中，C、B两点间的电势差UCB=0.9V
19.如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为1 : 2,正弦交流电源电压为U= 12V,电阻R1=1Ω, R2=2Ω， 滑动变阻器R3最大阳值为20Ω,滑片P处于中间位置，则
A. R1与R2消耗的电功率之比为4: 1
B.通过R1的电流为3A
C.若向上移动P,电压表读数将变小
D.若向下移动P，电源输出功率将变大
20.如图甲所示，水平面上质量均为m的两物块A、B用一劲度系数为k的轻弹簧相连，处于静止状态。现用一竖直向上的力F拉动物块A,使物块A向上做匀加速直线运动。从力P刚作用在物块A.上到物块B刚好离开地面的过程，力F和物块A的位移x之间的关系图像如图乙所示，g为重力加速度。下列说法中正确的是
A.物块A运动的加速度大小为g
B.当物块B刚好离开地面时，拉力大小为F1=2mg
C.当物块B刚好离开地面时，物块A的速度大小为
D.这一过程中拉力F做功大小为.
21.如图甲所示，为磁悬浮列车模型。质量M= 1kg的绝缘板静止在动摩擦因数=0.1的粗糙水平地面上，位于磁场中的单匝正方形金属框ABCD为动力源，其质量m=1kg，边长为1m，电阻为Ω，与绝缘板间的动摩擦因数=0.4, O、O'分别为AD、BC的中点。在金属框内有可随金属框同步移动的磁场，OO'CD区域内磁场如图乙所示，CD恰在磁场边缘以外; OO'BA 区域内磁玚如图丙所示，AB恰在磁场边缘以内，OO'CD区域与OO'BA区域内磁场方向相反。若绝缘板足够长且认为绝缘板与地面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g
=10m/s2，则金属框从静止释放瞬间
A.若金属框固定在绝缘板上，金属框的加速度为3m/s2
B.若金属框固定在绝缘板上，金属框的加速度为7m/s2
C.若金属框不固定，金属框的加速度为4m/s2,绝缘板仍静止
D.若金属框不固定，金属框的加速度为4m/s2,绝缘板的加速度为2m/s2
第II卷非选择题
三、非选择题(共174分。第22~32题为必考题，每个试题考生都必须作答。第33~38题为
选考题，考生根据要求作答。)
(一)必考题:共129分
22. (6 分)在探究物体质量一定时加速度与力的关系实验中，某同学作了如图1甲所示的实验改进，在调节桌面水平后，添加了用力传感器来测细线中的拉力。
(1)关于该实验的操作，下 列说法正确的是__________
A.必须用天平测出砂和砂桶的质量 B.一定要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量
C.应当先释放小车，再接通电源 D.需要改变砂和砂桶的总质量，打出多条纸带
(2)实验得到如图乙所示的纸带，已知打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz,相邻两计数点之间还有四个点未画出，由图中的数据可知，小车运动的加速度大小是_____m/s2。(计算结果保留三位有效数字)
(3)由实验得到小车的加速度a与力传感器示数F的关系如图2所示，则小车与轨道间的滑动摩擦力Ff=_____N
23. (9分)为了测量一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材:
A.被测干电池一节
B.电流表1:量程为0~0.6A，内阻r=0.3Ω
C.电流表2: 量程为0~0.6A，内阻约为0.1Ω
D.电压表1:量程为0~3 V,内阻未知
E.电压表2:量程为0~15V,内阻未知
F.滑动变阻器1: 0~10Ω，允许通过的最大电流为2A
G.滑动变阻器2: 0~100Ω，允许通过的最大电流为1A .
H.开关、导线若干
在测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差。在现有器材的条件下，为了尽可能准确地测量电池的电动势和内阻:
(1)电流表应选___ ; 电压表应选__________(选填仪器前的字母代号)。
(2)实验电路图应选择上图中的___ (选填“甲”或“乙")。
(3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的U-I图像，则干电池的电动势E=______V, 内阻r=_____ Ω。
(4)另一组同学分别用不同的电池组(均由同一规格的两节干电池串联而成)完成了上述的实验后，发现不同组的电池组的电动势基本相同，只是内屯阻差异较大。同学们选择了内电阻差异较大的甲、乙两个电池组进一步探究， 对电池组的输出功率P随外电阻R变化的关系，以及电池组的输出功率P随路端电压U变化的关系进行了猜想，并分别画出了如下图所示的P- R和P-U图像。若已知甲电池组的内电阻较大，则下列各图中可能正确的是.____(选填选项对应的字母)。.
24. (14 分)如图甲所示，水平台面AB与水平地面间的高度差h= 0.45m,一质量为m2=0.1kg的小钢球静止在台面右角B处。一小钢块在水平向右的推力F作用下从A点由静止开始向右做直线运动，钢块到水平台面右端B处与钢球碰撞前撤去推力F,钢块与钢球发生弹性正碰，碰撞后钢块和钢球水平飞离台面，分别落到地面上的C点和D点。己知B、D两点间的水平距离是B、C两点间的水平距离的3倍，求:
(1)钢块的质量m1;
(2)若力F的大小随时间变化的规律如图乙所示，当t= 1.5s时钢块到水平台面右端B处
立即撤去力F,钢块与台面间的动摩擦因数，取g=10m/s2,求B、C两点间的水平距
离x1。
25.(18分)如图所示，在平面直角坐标系xOy的第一象限内存在垂直于坐标平面的匀强磁场(未画出),第二象限存在水平向左的匀强电场。质量为m、电荷量为-q的带电粒子从第三象限无初速度释放后，经电压为U的电场加速后从P(L, 0)点垂直x轴进入第二象限，然后从A(0，2L)点进入第一象限，又经磁场偏转后由x轴上的M点(图中未画出)垂直于x轴进入第四象限。已知磁场的磁感应强度大小为B，不计粒子重力。
(1)求第二象限内电场强度的大小;
(2)若第一象限各处均分布有匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，求M点坐标;
(3)若第一象限内的匀强磁场分布在某矩形区域内，磁场方向垂直纸面向外，求此矩形区域的最小面积。
(二)选考题
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做答。如果多做，则每学科按所做的第一题计分。 做答时用2B铅笔在答题卡上把所选题目的题号涂黑。
33. (15 分) [物理选修3-3]
(1) (5分)下列说法正确的是______ 。(填正确答案前的字母，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0分)
A.分子间引力和斥力同时存在，都随距离增大而减小，但斥力变化更快
B.气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增大
C.由热力学第一定律可知做功不一定改变内能， 热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能
D.已知阿伏伽德罗常数，气体的摩尔质量和密度，可算出该气体分子间的平均距离
E.附着层内分子间距离小于液体内部分子间距离时，液体与固体间表现为浸润
(2)(10分)如图所示，在横截面积S=0.01 m2的圆柱形气缸中用一光滑导热活塞封闭一定质量的理想气体，气缸底部开有一小孔，与U形管相连，稳定后导管两侧水银面的高度差为 h=15cm,此时活塞离容器底部的高度为L=50cm,U形导管的体积可忽略。已知室温t0=27°C,外界大气压强P0 =75 cmHg=1.0×105Pa，重力加速度g= 10 m/s2.
①求活塞的质量;
②使环境温度缓慢降至-63°C,求此时U形管两侧水银面高度差和活塞离容器底部的高度L'。
34. (15 分) [物理选修3-4]
(1) (5分)一列简谐横波沿x轴正方向传播，t=0时刻刚好传到E点，且A点在波峰，B、C、D也是波上质点，波形如图(a)所示;质点C的振动图像如图(b) 所示。在x轴正方向E点有一能接收简谐横波信号的接收器(图中未画出)以5m/s的速度向x轴正方向运动。下列说法正确的是_____. (填正确答案前的字母， 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0分)
A.波速是10m/s
B.!=0时刻E点起振方向沿y轴负方向
C. t=0.05s 时，B点在波谷
D.C、D两点振动的相位差是π.
E.接收器接收到的波的频率比波源振动频率小
(2) (10分)如图所示，ABC为一透明材料制成的柱形光学元件的横截面，该种材料的折射率，AC是一半径为R的圆弧，O为圆弧面的圆心，ABCO构成正方形。在O处有一点光源，从点光源射入圆弧AC的光线，进入透明材料后射向AB或BC界面。已知AB
面上的P点到A点的距离为，求:
①从P点射出的光线的折射角;
②AB和BC截面上没有光线射出部分的总长度(不考虑多次反射的光线)。