山东省临沂市临沭县三校2021-2022学年高三上学期期末考试物理试题（Word版含答案）

2021至2022学年度上学期高三期末考试
物理学科试卷
注意事项：考生在答题前请认真阅读本注意事项及各息答怎要求
1．本试卷共8页，满分为100分，考试时间为90分钟。
2．请认真核对条形码上的姓名、准考证号与本人是否相符并填好自己的姓名、准考证号。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每个题目只有一个选项符合要求，选对得4分，选错得0分。
1．下列说法正确的是
A．原子从低能级向高能级跃迁时，只有吸收光子才能实现
B．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能
C．放射性射线其实质是高速中子流，可用于医学的放射治疗
D．核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度
2．两个带电小球所带电荷量分别为+q和－q，质量均为m，两球间用绝缘细线连接，球又用长度相同的绝缘细线悬挂在天花板上，在两球所在的空间有方向斜向下的匀强电场，电场强度为E，平衡时细线都被拉紧，则平衡时可能位置是
3．地球赤道上的一个物体A，近地卫星B(周期约200min)，地球的同步卫星C，它们运行的轨道示意图如图所示，它们都绕地心做匀速圆周运动。下列有关说法中正确的是
A．它们运动的线速度大小关系是
B．它们运动的向心加速度大小关系是
C．已知B运动的周期TB及地球半径rB，可计算出地球质量
D．已知A运动的周期TA=24h，可计算出地球的密度
4．如图所示，水平圆形线圈共有n匝用三条细线悬挂的，线圈由粗细均匀、单位长度的质量为5g的导线绕制而成，三条细线呈对称分布，稳定时线圈平面水平，在线圈正下方放有一个圆柱形条形磁铁，磁铁中轴线OO'垂直于线圈平面且通过其圆心O，测得线圈的导线所在处磁感应强度大小为0.25T，方向与竖直线成30°角，要使三条细线上的张力为零，线圈中通过的电流至少为
A．0.4A
B．0.3A
C．0.2A
D．0.1A
5．将一个小球以某一初速度竖直上抛，空气阻力与速度大小成正比，且始终小于小球的重力．从抛出到落回抛出点的全过程中，下列判断正确的是
A．上升经历的时间一定大于下降经历的时间
B．上升到最高点时，小球的速度为零，加速度也为零
C．小球的加速度方向不变，大小一直在减小
D．小球上升过程处于超重状态，下降过程处于失重状态
6．一交流发电机产生的感应电动势图象如图所示，该交流电通过一自耦变压嚣对一电阻供电，不计发电机内阻，则下列说法正确的是
A．电压表V示数为12V
B．电阻中电流方向每秒钟改变100次
C．t=0.05s时发电机线圈平面与磁场方向垂直
D．当自耦变压器滑片P向上滑动时，电阻消耗的功率减小
7．在研究沿直线运动的机动车的运动情况时，小张同学绘制了图像(如图)。但是不知机动车是处于加速还是刹车状态，请你帮他判定以下合理的说法是
A．机动车处于匀加速状态
B．机动车的初速度为-4m／s
C．机动车的加速度为大小为0.2m／s2
D．机动车在前4秒的位移是25m
8．如图所示，在一水平面上放置了一个顶端固定有滑轮的斜面，物块B、C重叠放置在斜面上，细绳的一端与B物块相连，另一端有结点O，结点处还有两段细绳，一段连接重物A，另一段用外力F拉住。现让外力F将物块A缓慢向上运动，拉至OO’水平，拉动过程中始终保证夹角，且绳子OO'始终拉直，物块B和C以及斜面体始终静止，则下列说法正确的是
A．绳子OO’的拉力始终增大
B．B对C的摩擦力可能在减小
C．斜面对B的摩擦力可能先增大后减小
D．地面对斜面体的摩擦力可能先减小后增大
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．高二年级某同学在天鹅湖中投入一颗小石块激起一列水波，该同学发现湖中有两片小树叶在做上下振动，当一片树叶在波峰时恰好另一片树叶在波谷，两树叶之间还有2个波峰。用手机测量两树叶间水面距离是5m，再通过手机计时发现两树叶在1min内都上下振动了120次。则下列说法正确的是
A．该列水波的波速是4.0m／s B．该列水波的频率是120Hz
C．该列水波的波长是2.5m D．两片树叶的振动方向相反
10．足够长的平行光滑金属导轨水平放置于竖直向上的匀强磁场中，ac之间连接阻值为R的电阻，导轨间距为L，导体棒ef垂直导轨放置且与导轨接触良好，导体棒质量为m，电阻为r。t=0时刻对导体棒施加一个水平向右的力F，导体棒在F的作用下开始做初速度为零的匀加速直线运动，当导体棒运动x距离时撤去外力F，此时导体棒的速度大小为v0．若不计导轨电阻，则下列说法正确的是
A．外力F的大小与时间关系式
B．t=0时刻外力F的大小为
C．从撤去外力F到导体棒停止运动，电阻R上产生的焦耳热为
D．从撤去外力F到导体棒停止运动，金属棒运动的位移大小为
11．现有一定质量的理想气体，让其从状态a开始，经历过程ab、bc、cd、da回到原状态a，其V-T图像如图所示，其中对角线ac的延长线过原点O．下列说法正确的是
A．气体从a到b再到c的过程中压强先增大后减小
B．状态a与状态c相比较，气体分子在状态a单位时间内撞击器壁单位面积上的次数相等
C．气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能
D．在过程cd中，气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功
12．情景一：如图甲所示，在平面内有很多质量为m，电量为e的电子，从坐标原点O以相同速度v0沿不同方向平行于平面射入第一象限。现在加一垂直平面向里的、磁感应强度为B的匀强磁场，要求这些入射电子都能平行轴且沿轴正方向运动，设符合条件的磁场的最小面积S1。
情景二。如图乙所示，在平面内有很多质量为m，电量为e的电子，从坐标原点O以速度大小从0—v0、沿y轴正方向平行于平面射入。现在加一垂直平面向里的、磁感应强度为B的匀强磁场，要求这些入射电子都能平行x轴且沿x轴正方向运动，设符合条件的磁场的最小面积S2。则下列正确的是
A．
B．
C．
D．
第II卷(非选择题)共60分
三、实验题：本题共2小题，第13题6分，第14题8分，共14分。
13．某同学为研究橡皮筋伸长与所受拉力的关系，做了如下实验：
①如图所示，将白纸固定在制图板上，橡皮筋一端固定在O点，另一端A系一小段轻绳(带绳结)；将制图板竖直固定在铁架台上．
②将质量为m=100g的钩码挂在绳结上，静止时描下橡皮筋下端点的位置A0；用水平力拉A点，使A点在新的位置静止，描下此时橡皮筋下端点的位置A1；逐步增大水平力，重复5次……
③取下制图板，量出A1、A2、……各点到O的距离……；量出各次橡皮筋与OA0之间的夹角……
④在坐标纸上做出的图象如图．
完成下列填空：
(1)已知重力加速度为g，当橡皮筋与OA0间的夹角为时，橡皮筋所受的拉力大小为__________(用g、m、a表示)．
(2)取g=10m／s2，由图可得橡皮筋的劲度系数k=____N／m，橡皮筋的原长=____m．
14．某同学要将一量程为的微安表改装为量程为30mA的电流表．该同学测得微安表内阻为，经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接，进行改装，然后利用一标准毫安表根据图(a)所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)。
(1)将此微安表改装成30mA的电流表，应并联一个阻值为____的电阻(保留3位有效数字)；
(2)当标准毫安表的示数为16.0mA时，微安表的指针位置如图所示，由此可以推测出改装的电表量程不是预期值，而是_______(填正确答案标号)
A．28mA B．25mA C．21mA D．18mA
(3)产生上述问题的原因可能是_____________；(填正确答案标号)
A．微安表内阻测量错误，实际内阻小于
B．微安表内阻测量错误，实际内阻大于
C．R值计算错误，接入的电阻偏大
D．R值计算错误，接入的电阻偏小
(4)要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将并联的电阻换为阻值为_____________的电阻(保留3位有效数字)。
四、解答题：本题共4小题，第15题7分，第16题9分，第17题14分，第18题16分，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
15．如图所示，左端封闭、粗细均匀的U形玻璃管竖直放置，左管中封闭有长为L=35cm的空气柱，两管水银面相平，竖直管内水银柱足够长，已知大气压强为p=75cmHg。(设环境温度不变)
(1)若将图甲中的阀门S打开，缓慢流出部分水银，然后关闭阀门S，左管中水银面下了H=15cm，求右管水银面下降的高度；
(2)若将装置沿顺时针缓慢翻转180°，使U形管倒置(水银未溢出)如图乙所示，当管中水银静止时，求管中封闭空气柱的长度。
16．如图所示，三角形ABC是横截面为直角三角形的三棱镜，其中，AB长度为L。一细束单色光从AB边上的D点射入棱镜，入射角的正弦值为，进入棱镜后折射到BC边的中点，已知A、D两点间距离为。求：
(1)三棱镜材料对这束单色光的折射率。
(2)该光束从棱镜中射出时折射角的正弦值。
(3)该光束在棱镜中传播的时间。
17．课外研究小组的同学在研究速度选择器时，将一带电量为+q，质量为m的小球，沿极板正中间平行极板方向，沿中线射入速度选择器(如图甲所示)，发现小球沿直线通过速度选择器。已知磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，电场强度的大小，方向与B方向垂直．
(1)求小球的初速度v0；
(2)若已知板间距为d，板长为L，且．如图乙，现在速度选择器的上极板正中间开一小孔H，将电场的方向反向，大小不变，且仍然让小球以第(1)问的速度v0从中点出发，判定是否能够通过小孔H 若能够通过，求从射入速度选择器到第2次通过小孔H的时间；若不能通过，求打在上极板的位置。
(3)若将小球以速度v0垂直极板从小孔H射入板间(如图丙)，将电场强度大小变为2E，方向竖直向上，发现小球恰好能到达下极板，求板间距d。
18．如图所示，在光滑水平面上通过锁定装置固定一辆质量M=2kg的小车，小车左边部分为半径R=1.2m的四分之一光滑圆弧轨道，轨道末端平滑连接一长度L=2.85m的水平粗糙面，粗糙面右端是一挡板，有一个质量为m=1kg的小物块(可视为质点)从小车左侧圆弧轨道顶端A点静止释放，小物块和小车在粗糙区域的滑动摩擦因数，小物块与挡板的碰撞无机械能损失，重力加速度g=10m／s2。
(1)求小物块滑到圆弧轨道末端时轨道对小物块的支持力大小；
(2)若解除小车锁定，让小物块由A点静止释放，求小物块滑到圆弧轨道末端时的速度和小物块从圆弧末端到与右侧挡板发生第一次碰撞经历的时间；
(3)在(2)问的初始条件下，小物块将与小车右端发生多次碰撞，求整个运动过程中小车发生的位移。
2021至2022学年度上学期高三期末考试
物理试题答案
1．D 2．C 3．B 4．A 5．C 6．D 7．D 8．C 9.AD 10．ABD 11．AC 12．BD
13． 100 0.21 14. 16.8 B AC 14.0
15.解：(1)设右管水银面下降，则由理想气体状态方程可得
则右管水银面下降的高度为
(2)设空气柱长度为，则由理想气体状态方程可得
则管中封闭空气柱的长度为
16.解：（1）光路如图所示由几何关系可得DE//AC
所以光束在D点的折射角等于30°,则有解的：
(2)由几何关系知光束在E点的入射角为60°，临界角C满足解得
所以光束在E点发生全反射，由几何关系知△CDE是等腰三角形，所以光束在D点的入射角等于30°，设折射角为θ，由折射定律可知解得
（3）由几何关系可知
△CDE是等腰三角形
由可得光在棱镜中的传播速度为
该光束在棱镜中传播的时间
17.解（1）小球沿直线通过速度选择器
解得
（2）粒子匀速圆周运动
联立解得
粒子刚好能过小孔
在磁场中运动时间
匀变速运动时间
粒子运动总时间为
（3）水平方向，由动量定理即
由动能定理可得
则
18.（1）小车被固定，小物块下滑到最低点过程机械能守恒
在最低点
解得
（2）解除固定后，小车可以在光滑水平面上自由运动，小物块和小车组成的系统水平方向动量守恒，设小物块刚滑上右侧粗糙区域时候速度大小为v1，小车速度大小为v2，
代入数据解得
小物块冲上粗糙面后，小物块加速度大小为a1，小车加速度大小为a2，由牛顿第二定律有
（水平向左）
（水平向右）
当小物块和小车右侧挡板发生碰撞时满足即
代入数据得，（舍去）
故经历0.5s第一次和右侧挡板发生碰撞；
（3）从小物块滑下到最终相对小车静止，物块在小车粗糙面上滑动的路程为
解得
当时，，即物块将停在离开右侧挡板0.75m处。
物块相对小车停下时，小车也停止运动。
整个过程中，物块相对小车发生位移为
选取m和M为系统，由于水平方向动量守恒，设m水平向右发生位移大小为x1，M水平向左发生位移大小为x2，可推得
又
求得方向水平向左
2