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江苏省南通市通州区2022届高三上学期物理期末质量监测试卷
一、单选题
1．（2022高三上·通州期末）2021年，“天问一号”火星探测器成功实施近火制动，进入近火点280km、远火点5.9×104km的停泊轨道，在轨运行周期为两个火星日，则（ ）
A．探测器发射速度大于16.7km/s
B．探测器在近火点的动能大于在远火点的动能
C．探测器在远火点的速度大于火星的第一宇宙速度
D．火星同步卫星的轨道高度大于5.9×104km
2．（2022高三上·通州期末）将一圆形细铁丝圈蘸上肥皂水，使圈内附上肥皂膜，水平静置时，由于重力作用，肥皂膜中央区域略凹且厚度略大，让单色光从上方射入，如图所示，则从上往下可看到（ ）
A．间距相等的平行条纹 B．内疏外密的平行条纹
C．间距相等的环状条纹 D．内疏外密的环状条纹
3．（2022高三上·通州期末）Li（锂核）是不稳定的，一个静止的Li分裂时的核反应方程为Li―→He＋X＋γ，其中X的动量大小为p1，He的动量大小为p2，γ光子与He运动方向相同，普朗克常量为h，则（ ）
A．X是中子 B．X是电子
C．γ光子的波长为 D．γ光子的波长为
4．（2022高三上·通州期末）一列简谐横波沿x轴传播，t＝0.1s时的波形图如图甲所示，P、Q为介质中平衡位置分别在xP＝2.5cm、xQ＝5.0cm处的质点，如图乙所示为质点Q的振动图像，则（ ）
A．t＝0.25s时，Q的加速度沿＋y方向
B．波沿＋x方向传播
C．从t＝0.1s到t＝0.3s，质点Q沿－x方向移动10cm
D．t＝0.28s时，P的速度沿＋y方向
5．（2022高三上·通州期末）如图所示，投球游戏中，某同学将皮球从地面上方O处水平抛出，第一次皮球直接落入墙角A处的空框，第二次皮球与地面发生一次碰撞后恰好落入A处空框。已知皮球与地面碰撞前后水平分速度不变，竖直分速度大小不变、方向相反，不计空气阻力，则（ ）
A．第一次抛出的初速度是第二次抛出初速度的3倍
B．两次抛出皮球过程人对球做的功一样多
C．皮球入框瞬间，第二次重力的功率大于第一次
D．从投出到入框，第二次皮球重力势能的减少量比第一次多
6．（2022高三上·通州期末）氢原子能级图如图所示，大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射光照射逸出功为2.25eV的光电管。下列判断正确的是（ ）
A．能使光电管发生光电效应的光有3种
B．所有光电子中最大初动能为10.5eV
C．氢原子从n＝4能级跃迁至基态时发出的光波长最长
D．若要使光电流为0，至少需给光电管加12.75V的反向电压
7．（2022高三上·通州期末）如图所示，在一块很大的接地金属平板的上方固定一负点电荷Q，图中虚线为一试探电荷只在电场力作用下的运动轨迹，A、B为轨迹上两点，则该试探电荷（ ）
A．带正电
B．在A点的速度比在B点的速度小
C．在A点的电势能比在B点的电势能小
D．在A点的加速度比在B点的加速度大
8．（2022高三上·通州期末）立方体玻璃容器内盛一定体积的水，盖上玻璃盖后置于完全失重环境下，则容器内水（图中阴影区域）的形状可能是（ ）
A． B．
C． D．
9．（2022高三上·通州期末）用图示装置做“验证动量守恒定律”实验。在滑块1、2上分别装有相同的挡光片及弹簧圈，测出挡光片宽度d，滑块1、2的质量分别为m1、m2.实验时打开气泵，让滑块1以一定的初速度向左运动并与静止的滑块2碰撞，记下滑块1经过光电门M的挡光时间t1和滑块1、2分别经过光电门N的挡光时间t′1和t2。下列相关说法正确的是（ ）
A．滑块1、2的质量必须相等
B．实验前调节导轨平衡时，不用打开气泵，只须滑块能在任意位置平衡即可
C．若实验发现m1()略大于m1()＋m2()，可能的原因是导轨左端偏低
D．若实验发现＋＝，说明碰撞时动量守恒且无机械能损失
10．（2022高三上·通州期末）如图所示，光滑水平面上放有质量为M＝2kg的足够长的木板B，通过水平轻弹簧与竖直墙壁相连的物块A叠放在B上，A的质量为m＝1kg，弹簧的劲度系数k＝100N/m。初始时刻，系统静止，弹簧处于原长。现用一水平向右的拉力F＝10N作用在B上，已知A、B间动摩擦因数μ＝0.2，g取10m/s2。则（ ）
A．A受到的摩擦力逐渐变大 B．A向右运动的最大距离为4cm
C．B做加速度减小的加速运动 D．B对A的摩擦力一直对A做正功
二、实验题
11．（2022高三上·通州期末）用如图甲所示的电路测量待测电阻的阻值，实验室提供的器材有：
A．待测电阻Rx（约几百欧）
B．灵敏电流计G（量程0～10mA，内阻Rg＝100Ω）
C．定值电阻R0（200Ω）
D．滑动变阻器R1（0～10Ω）
E.滑动变阻器R2（0～1000Ω）
F.单刀单掷开关S1
G.单刀双掷开关S2
H.学生电源E
I.导线若干
（1）为使操作更方便，实验中应选择滑动变阻器 （选填“R1”或“R2”）。
（2）请按照如图甲所示的电路图，用笔画线代替导线将图乙中的实物器材连线补充完整；
（3）下列实验操作步骤，正确顺序是 ；
①将滑动变阻器置于适当位置
②改变滑动变阻器滑片位置，重复上述步骤，多次实验
③保持滑动变阻器滑片不动，将S2接a端，记录此时电流计的示数Ia
④将开关S2接b端，改变滑动变阻器滑片位置，记录此时电流计的示数Ib
⑤闭合开关S1
（4）实验中数据记录如下表：
实验次数 1 2 3 4 5 6
Ia/mA 3.08 4.42 3.68 4.86 5.48 7.32
Ib/mA 4.02 4.50 4.84 6.42 7.26 9.68
根据表中数据在图中作出Ia-Ib图像 ，根据图像求得待测电阻Rx＝ Ω。（结果保留三位有效数字）
（5）若考虑S2在a、b间切换时对电路的影响，则Rx的测量值 （选填“＞”“＝”或“＜”）真实值。
三、解答题
12．（2022高三上·通州期末）图甲为某同学设计的充电装置示意图，线圈ab匝数为n＝100匝，面积为S＝10－3m2，匀强磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度随时间按正弦规律变化，如图乙所示。理想变压器副线圈接充电器，已知额定电压为6V的充电器恰能正常工作，不计线圈电阻。求：
（1）线圈ab中的最大感应电动势Em；
（2）变压器原、副线圈匝数比n1：n2。
13．（2022高三上·通州期末）航模小组用容积为2.0L的可乐瓶制作了一支水火箭，箭身及其配重质量M=0.1kg，现向瓶中装入0.5L的水后用带气嘴的橡胶塞塞紧瓶口，将火箭竖直放置，如图所示。用打气筒向里打气，已知打气筒每打一次气能把0.5L、1atm的空气压入瓶内，当瓶内空气压强达到6atm时橡胶塞脱落，水流高速喷出，火箭向上飞起。
（1）设打气过程气体温度保持不变，求打气的次数；
（2）若火箭以v=25m/s的速度一次性向下喷出水流m=0.3kg，已知ρ水=1.0×103kg/m3，g取10m/s2，忽略空气阻力和喷水过程重力的影响。求火箭上升的最大高度。
14．（2022·江苏模拟）如图所示，粗糙轻杆水平固定在竖直轻质转轴上A点。质量为m的小球和轻弹簧套在轻杆上，小球与轻杆间的动摩擦因数为μ，弹簧原长为0.6L，左端固定在A点，右端与小球相连。长为L的细线一端系住小球，另一端系在转轴上B点，AB间距离为0.6L。装置静止时将小球向左缓慢推到距A点0.4L处时松手，小球恰能保持静止。接着使装置由静止缓慢加速转动。已知小球与杆间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，不计转轴所受摩擦。
（1）求弹簧的劲度系数k；
（2）求小球与轻杆间恰无弹力时装置转动的角速度ω；
（3）从开始转动到小球与轻杆间恰无弹力过程中，外界提供给装置的能量为E，求该过程摩擦力对小球做的功W。
15．（2022高三上·通州期末）科学研究中，常通过施加适当的电场和磁场实现对带电粒子运动的控制。如图所示，放射源P沿水平方向发出一速率为v0、质量为m、带电量为＋q的粒子，粒子恰能沿水平带电极板M、N的中轴线通过，再从A处小孔对着圆心O进入半径为R的固定圆筒中。已知M、N两板间距为d，板间磁感应强度大小为B0，方向垂直纸面向外，圆筒内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小可调。粒子每次与筒壁发生碰撞后均原速率反弹且电荷量不变，不计粒子重力。
（1）求极板M、N间的电压U，并判断M、N两板电势的高低；
（2）要使粒子能返回A处且与筒壁碰撞次数最少，求筒内磁感应强度的大小B；
（3）若粒子能返回A处，写出其在筒内运动时间t和筒内磁感应强度大小B的关系式。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】万有引力定律及其应用
【解析】【解答】A．由于“天问一号”是火星探测器，故探测器发射速度小于16.7km/s，A不符合题意；
B．根据开普勒第二定律可知，探测器在近火点的速度大于在远火点的速度，故可得探测器在近火点的动能大于在远火点的动能，B符合题意；
C．根据万有引力提供向心力，即有
解得
由于探测器在远火点的大于火星的半径，故探测器在远火点的速度小于火星的第一宇宙速度，C不符合题意；
D．根据万有引力提供向心力，即有
解得
可知，轨道半径越大，探测器运行的周期越长，又在轨运行周期为两个火星日，故可得火星同步卫星的轨道高度小于5.9×104km，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】16.7km/是第三宇宙速度，超过这个速度，探测器将飞出太阳系。近大远小，越近速度越大，动能越大。近地点速度为第一宇宙速度，近大远小，远地点速度更小， 探测器在远火点的速度小于火星的第一宇宙速度。
2．【答案】D
【知识点】光的干涉
【解析】【解答】从肥皂膜的上下表面反射的两列光为相干光，当光程差为波长的整数倍时是亮条纹，当光程差为半个波长的奇数倍时是暗条纹，因以中心为圆心上的圆周各点是等厚的，则干涉条纹是环状条纹；因从中心到边缘肥皂膜的厚度不等，所以干涉条纹疏密不均匀，从里到外相同的水平距离光的路程差越来越小，则干涉条纹越来越密集，即内疏外密的环状条纹。
故答案为：D。
【分析】波程差为半个波长的奇数倍时是暗条纹，波程差为半个波长的偶数倍时是亮条纹。从里到外相同的水平距离光的路程差越来越小，干涉条纹越来越密集。
3．【答案】C
【知识点】原子核的人工转变；粒子的波动性 德布罗意波
【解析】【解答】AB．根据核反应方程质量数守恒和电荷数守恒可得
故X是质子，AB不符合题意；
CD．设光子的动量为，取粒子运动方向为正方向，合动量为零，根据动量守恒定律可得
根据德布罗波长计算公式可得
解得
D不符合题意，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】 Li分裂时的核反应方程中质量数守恒和电荷数守恒，得出X是质子。由动量守恒定律可得光子的动量为，由德布罗意波长计算公式可得波长。
4．【答案】D
【知识点】横波的图象
【解析】【解答】A．根据Q点的振动图像可知，t＝0.25s时，Q在最高点，则其加速度沿-y方向，A不符合题意；
B．根据Q点的振动图像可知，t=0.1s时刻质点Q沿-y方向振动，结合波形图可知，波沿-x方向传播，B不符合题意；
C．机械波传播的过程中，质点只在自己平衡位置附近振动，而不随波迁移，C不符合题意；
D．t＝0.28s时，即从t=0.1s时刻经过，P的速度沿＋y方向，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】 t＝0.25s时，Q 在最高点， 加速度沿-y方向 。 简谐横波沿x轴传播 ， t＝0.1s时 ，质点向下振动，根据上坡下，下坡上， 波沿-x方向传播。质点不会随波移动。
5．【答案】A
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】A．设抛出点距离地面的高度为h，下落时间为t，则有
设第一次抛出去的速度为，则水平位移与抛出速度关系
第二次抛出去的速度为，则水平位移与抛出速度关系
联立可知
第一次抛出的初速度是第二次抛出初速度的3倍，A符合题意；
B．由动能定理可知，人对球做的功等于球动能的变化量，两次抛出时的速度不同，动能变化量不同，故人对球做的功不一样，B不符合题意；
C．皮球入框瞬间，重力的功率为
两次落入框时竖直方向的分速度大小相同，第二次重力的功率等于第一次，C不符合题意；
D．从投出到入框，同一皮球两次高度的变化相同，故二次皮球重力势能的减少量一样多，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】画出物体运动轨迹， 与地面碰撞前后水平分速度不变，竖直分速度大小不变 。水平方向做匀速直线运动，竖直方向自由落体运动，第一次下落时间为第二次下落时间3倍，水平位移不变，所以 第一次抛出的初速度是第二次抛出初速度的3倍 。
6．【答案】B
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁
【解析】【解答】A. 能级差大于等于2.25eV的跃迁能使光电管发生光电效应，其中有4→1，3→1，2→1，4→2，即共有4种，A不符合题意；
B. 因从4→1的跃迁中对应的光子能量最大，最大值为（-0.85eV）-（-13.6eV）=12.75eV，则产生光电子的最大初动能为12.75eV -2.25eV=10.5eV，B符合题意；
C. 氢原子从n＝4能级跃迁至基态时发出的光子的能量最大，频率最大，波长最短，C不符合题意；
D. 因为射出光电子的最大初动能为10.5eV，则若要使光电流为0，至少需给光电管加10.5V的反向电压，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】跃迁放出光子能量大于 2.25eV 即可发生光电效应。能级差大于2.25v的共有4种光子。最大初动能对应能级差最大，即从4→1的跃迁。能量越大，波长越短。反向电压大于最大初动能对应电压即可。
7．【答案】C
【知识点】电场强度和电场线；电势差、电势、电势能
【解析】【解答】A．根据试探电荷的运动轨迹可知，电荷受电场力大致向下，可知试探电荷带负电，A不符合题意；
BC．从A到B电场力做负功，则动能减小，电势能增加，则在A点的速度比在B点的速度大，在A点的电势能比在B点的电势能小，B不符合题意，C符合题意；
D．因B 点电场线较A点密集，则电荷在B点受电场力较大，则在A点的加速度比在B点的加速度小，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】曲线运动合力指向轨迹内侧。所以粒子带负电。从A到B电场力做负功，动能减小，A点的速度比在B点的速度大。根据能量守恒，A点的电势能比在B点的电势能小。离源电荷越近，电场力越大，加速度越大。在A点的加速度比在B点的加速度小。
8．【答案】A
【知识点】毛细现象和液体的表面张力
【解析】【解答】水处于完全失重状态，由于水对玻璃的浸润性，在表面张力的作用下，水应该吸附在容器的内表面呈现A的形状。
故答案为：A。
【分析】水能浸润玻璃 ， 浸润和不浸润两种现象， 决定了液体与固体器壁接触处形成两种不同形状： 凹形和凸形． 水处于完全失重状态， 在表面张力的作用下，水应该吸附在容器的内表面呈现A的形状。
9．【答案】D
【知识点】验证动量守恒定律
【解析】【解答】A．为了滑块1、2碰撞后都向左运动，应满足
A不符合题意；
B．实验前调节导轨平衡时，应打开气泵，滑块能在任意位置静止，导轨平衡才调节完毕，B不符合题意；
C．若实验发现m1()略大于m1()＋m2()，可能的原因是导轨左端偏高，C不符合题意；
D．若碰撞过程中满足动量守恒和机械能守恒，则
两式联立解得＋＝
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】碰撞物体质量大于被碰撞物体质量，不是相等。打开气泵，滑块能在任意位置静止，物体才平衡。左侧高，重力让初动量大于末动量。
10．【答案】B
【知识点】恒力做功；滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【解答】A．分析题意可知，开始时A受B的静摩擦力逐渐增加，当静摩擦力达到最大时，A相对B产生滑动，则此时A受滑动摩擦力保持不变，A不符合题意；
B．A、B间的最大静摩擦力fm=μmg=2N
当B对A的静摩擦力达到最大时，A向右运动的距离为
此时弹力与摩擦力相等，A与B有共同的速度且此时A的速度达到最大值，以后A始终受到向右的大小不变的滑动摩擦力作用，A继续向右运动，由于弹力大于摩擦力，则A将做减速运动（运动情况类似竖直方向的弹簧振子），则A还能继续向右运动2cm后速度减为零，则A向右运动的最大距离为4cm，B符合题意；
C．对B受力分析可知
因开始时f逐渐变大，当两者产生相对滑动后f保持不变，可知加速度先减小后保持不变，C不符合题意；
D．对滑动前，A受到B对A的摩擦力和弹簧弹力作用，摩擦力向右，对A物块做正功，相对滑动后，物块A相对地面不动，则摩擦力对A不做功，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】A、B间的最大静摩擦力fm=μmg=2N，小于向右的拉力F＝10N ，最终AB肯定发生相对滑动。A受滑动摩擦力，大小保持不变。弹簧做简谐运动，平衡位置在运动2cm处，由对称性，最远距离还能再移动2cm， A向右运动的最大距离为4cm 。
11．【答案】（1）R1
（2）如图所示：
（3）①⑤④③②
（4）；533（490～560均可）
（5）>
【知识点】电阻的测量
【解析】【解答】（1）因滑动变阻器要接成分压电路，则为使操作更方便，实验中应选择阻值较小的滑动变阻器R1。
（2）实物器材连线如图；
（3）该实验中正确的实验顺序是：①⑤④③②；
（4）根据表中数据在图中作出Ia-Ib图像如图；
根据
即
根据图像求得
待测电阻Rx＝533Ω
（5）若考虑S2在a、b间切换时对电路的影响，当S2切换到b端时电阻变小，则MN两端电压会减小，通过电流计的电流Ib要偏小， Ia-Ib图像斜率偏大，由
则Rx的测量值大于真实值。
【分析】（1）分压式电路，滑动变阻器阻值要比较小，选择滑动变阻器选择 R1。
（2）根据电流流向，按照电路图依次连接。
（3）根据实验原理，正确进行实验排序。
（4）接两个支路，电压相等，根据欧姆定律，得出Ia-Ib函数关系式，从而得出函数图象斜率的物理意义。
（5）S2切换到b端时电阻变小，根据全电路欧姆定律，MN两端电压会减小，通过电流计的电流Ib要偏小。
12．【答案】（1）解：由题图乙可知磁场变化周期T＝0.2s
则ω＝＝10πrad/s
又Em＝nBmSω
代入数据可得Em＝V
（2）解：对理想变压器，有＝
其中U1＝
U2＝6V
可得n1：n2＝1：6
【知识点】变压器原理；电磁感应中的磁变类问题
【解析】【分析】（1）由周期得出角速度为10πrad/s ，代入交变电流电动势表达式即可得出最大感应电动势为
（2）变压器原、副线圈匝数比等于原副线圈有效电压值之比。
13．【答案】（1）解：设需打气n次，根据玻意耳定律有p0（V＋nV′）=6p0V
其中V=（2.0－0.5）L=1.5L
V′=0.5L
解得n=15（次）
（2）解：喷水前，瓶内水的总质量m1=ρV′=0.5kg
喷水过程，系统动量守恒，有（M+m1-m）v0=mv
竖直方向，有v=2gh
联立代入相关数据，可得火箭上升的最大高度h=31.25m
【知识点】动量守恒定律；理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【分析】（1） 打气等容积变化，根据玻意耳定律列出等式，求出打气次数。
（2）根据动量守恒定律求出喷水后瓶子获得的速度，代入竖直上抛公式求解火箭上升的最大高度 。
14．【答案】（1）解：依题意，有k（0.6L－0.4L）＝μmg
解得k＝
（2）解：小球与轻杆间恰无弹力时受力情况如图所示，此时弹簧长度为0.8L有Tsin37°＝mg
Tcos37°＋k（0.8L－0.6L）＝0.8mω2L
解得ω＝
（3）解：题设过程中初始时弹簧的压缩量与最终状态时的伸长量相等，故弹性势能改变量ΔEp＝0
设小球克服摩擦力做功为W’，则则由功能关系有
其中v＝0.8ωL
解得
过程摩擦力对小球做的功
【知识点】功能关系；胡克定律；牛顿第二定律
【解析】【分析】（1）对小球进行受力分析根据共点力平衡得出弹簧的劲度系数：
（2） 小球与轻杆间恰无弹力时进行受力分析，结合合力提供向心力得出角速度的表达式：
（3）根据功能关系以及恒力做功的表达式得出该过程摩擦力对小球做的功。
15．【答案】（1）解：粒子能沿直线通过两板，有Eq＝qv0B0
又E＝
可得U＝B0v0d
且φN>φM
（2）解：粒子至少与筒壁碰撞两次，设第一次与筒壁在C点相碰（轨迹如图所示）
由几何知识可得θ＝
r＝Rtan＝R
又qv0B＝m
解得B＝
（3）解：粒子在磁场中做圆周运动的周期T＝
偏转一次的时间t1＝T
设粒子在圆筒内转动了n圈，和筒壁碰撞了K次后返回A处
则K＋1＝
全过程所用时间t＝t1（K＋1）＝××（K＋1）＝
其中n＝1、2、3…，K＝2、3、4…（n、k独立取对应值）
【知识点】带电粒子在电场与磁场混合场中的运动
【解析】【分析】（1）粒子能沿直线通过两板，粒子电场力和洛伦兹力平衡。根据受力平衡列方程求解。
（2）画出粒子运动轨迹，粒子在磁场中洛伦兹力提供向心力。结合几何关系求解筒内磁感应强度的大小B 。
（3）根据几何关系，碰撞一次偏转角为，结合圆周运动的周期，得出转动圈数和碰撞次数的函数关系求解关系式。
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江苏省南通市通州区2022届高三上学期物理期末质量监测试卷
一、单选题
1．（2022高三上·通州期末）2021年，“天问一号”火星探测器成功实施近火制动，进入近火点280km、远火点5.9×104km的停泊轨道，在轨运行周期为两个火星日，则（ ）
A．探测器发射速度大于16.7km/s
B．探测器在近火点的动能大于在远火点的动能
C．探测器在远火点的速度大于火星的第一宇宙速度
D．火星同步卫星的轨道高度大于5.9×104km
【答案】B
【知识点】万有引力定律及其应用
【解析】【解答】A．由于“天问一号”是火星探测器，故探测器发射速度小于16.7km/s，A不符合题意；
B．根据开普勒第二定律可知，探测器在近火点的速度大于在远火点的速度，故可得探测器在近火点的动能大于在远火点的动能，B符合题意；
C．根据万有引力提供向心力，即有
解得
由于探测器在远火点的大于火星的半径，故探测器在远火点的速度小于火星的第一宇宙速度，C不符合题意；
D．根据万有引力提供向心力，即有
解得
可知，轨道半径越大，探测器运行的周期越长，又在轨运行周期为两个火星日，故可得火星同步卫星的轨道高度小于5.9×104km，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】16.7km/是第三宇宙速度，超过这个速度，探测器将飞出太阳系。近大远小，越近速度越大，动能越大。近地点速度为第一宇宙速度，近大远小，远地点速度更小， 探测器在远火点的速度小于火星的第一宇宙速度。
2．（2022高三上·通州期末）将一圆形细铁丝圈蘸上肥皂水，使圈内附上肥皂膜，水平静置时，由于重力作用，肥皂膜中央区域略凹且厚度略大，让单色光从上方射入，如图所示，则从上往下可看到（ ）
A．间距相等的平行条纹 B．内疏外密的平行条纹
C．间距相等的环状条纹 D．内疏外密的环状条纹
【答案】D
【知识点】光的干涉
【解析】【解答】从肥皂膜的上下表面反射的两列光为相干光，当光程差为波长的整数倍时是亮条纹，当光程差为半个波长的奇数倍时是暗条纹，因以中心为圆心上的圆周各点是等厚的，则干涉条纹是环状条纹；因从中心到边缘肥皂膜的厚度不等，所以干涉条纹疏密不均匀，从里到外相同的水平距离光的路程差越来越小，则干涉条纹越来越密集，即内疏外密的环状条纹。
故答案为：D。
【分析】波程差为半个波长的奇数倍时是暗条纹，波程差为半个波长的偶数倍时是亮条纹。从里到外相同的水平距离光的路程差越来越小，干涉条纹越来越密集。
3．（2022高三上·通州期末）Li（锂核）是不稳定的，一个静止的Li分裂时的核反应方程为Li―→He＋X＋γ，其中X的动量大小为p1，He的动量大小为p2，γ光子与He运动方向相同，普朗克常量为h，则（ ）
A．X是中子 B．X是电子
C．γ光子的波长为 D．γ光子的波长为
【答案】C
【知识点】原子核的人工转变；粒子的波动性 德布罗意波
【解析】【解答】AB．根据核反应方程质量数守恒和电荷数守恒可得
故X是质子，AB不符合题意；
CD．设光子的动量为，取粒子运动方向为正方向，合动量为零，根据动量守恒定律可得
根据德布罗波长计算公式可得
解得
D不符合题意，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】 Li分裂时的核反应方程中质量数守恒和电荷数守恒，得出X是质子。由动量守恒定律可得光子的动量为，由德布罗意波长计算公式可得波长。
4．（2022高三上·通州期末）一列简谐横波沿x轴传播，t＝0.1s时的波形图如图甲所示，P、Q为介质中平衡位置分别在xP＝2.5cm、xQ＝5.0cm处的质点，如图乙所示为质点Q的振动图像，则（ ）
A．t＝0.25s时，Q的加速度沿＋y方向
B．波沿＋x方向传播
C．从t＝0.1s到t＝0.3s，质点Q沿－x方向移动10cm
D．t＝0.28s时，P的速度沿＋y方向
【答案】D
【知识点】横波的图象
【解析】【解答】A．根据Q点的振动图像可知，t＝0.25s时，Q在最高点，则其加速度沿-y方向，A不符合题意；
B．根据Q点的振动图像可知，t=0.1s时刻质点Q沿-y方向振动，结合波形图可知，波沿-x方向传播，B不符合题意；
C．机械波传播的过程中，质点只在自己平衡位置附近振动，而不随波迁移，C不符合题意；
D．t＝0.28s时，即从t=0.1s时刻经过，P的速度沿＋y方向，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】 t＝0.25s时，Q 在最高点， 加速度沿-y方向 。 简谐横波沿x轴传播 ， t＝0.1s时 ，质点向下振动，根据上坡下，下坡上， 波沿-x方向传播。质点不会随波移动。
5．（2022高三上·通州期末）如图所示，投球游戏中，某同学将皮球从地面上方O处水平抛出，第一次皮球直接落入墙角A处的空框，第二次皮球与地面发生一次碰撞后恰好落入A处空框。已知皮球与地面碰撞前后水平分速度不变，竖直分速度大小不变、方向相反，不计空气阻力，则（ ）
A．第一次抛出的初速度是第二次抛出初速度的3倍
B．两次抛出皮球过程人对球做的功一样多
C．皮球入框瞬间，第二次重力的功率大于第一次
D．从投出到入框，第二次皮球重力势能的减少量比第一次多
【答案】A
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】A．设抛出点距离地面的高度为h，下落时间为t，则有
设第一次抛出去的速度为，则水平位移与抛出速度关系
第二次抛出去的速度为，则水平位移与抛出速度关系
联立可知
第一次抛出的初速度是第二次抛出初速度的3倍，A符合题意；
B．由动能定理可知，人对球做的功等于球动能的变化量，两次抛出时的速度不同，动能变化量不同，故人对球做的功不一样，B不符合题意；
C．皮球入框瞬间，重力的功率为
两次落入框时竖直方向的分速度大小相同，第二次重力的功率等于第一次，C不符合题意；
D．从投出到入框，同一皮球两次高度的变化相同，故二次皮球重力势能的减少量一样多，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】画出物体运动轨迹， 与地面碰撞前后水平分速度不变，竖直分速度大小不变 。水平方向做匀速直线运动，竖直方向自由落体运动，第一次下落时间为第二次下落时间3倍，水平位移不变，所以 第一次抛出的初速度是第二次抛出初速度的3倍 。
6．（2022高三上·通州期末）氢原子能级图如图所示，大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射光照射逸出功为2.25eV的光电管。下列判断正确的是（ ）
A．能使光电管发生光电效应的光有3种
B．所有光电子中最大初动能为10.5eV
C．氢原子从n＝4能级跃迁至基态时发出的光波长最长
D．若要使光电流为0，至少需给光电管加12.75V的反向电压
【答案】B
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁
【解析】【解答】A. 能级差大于等于2.25eV的跃迁能使光电管发生光电效应，其中有4→1，3→1，2→1，4→2，即共有4种，A不符合题意；
B. 因从4→1的跃迁中对应的光子能量最大，最大值为（-0.85eV）-（-13.6eV）=12.75eV，则产生光电子的最大初动能为12.75eV -2.25eV=10.5eV，B符合题意；
C. 氢原子从n＝4能级跃迁至基态时发出的光子的能量最大，频率最大，波长最短，C不符合题意；
D. 因为射出光电子的最大初动能为10.5eV，则若要使光电流为0，至少需给光电管加10.5V的反向电压，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】跃迁放出光子能量大于 2.25eV 即可发生光电效应。能级差大于2.25v的共有4种光子。最大初动能对应能级差最大，即从4→1的跃迁。能量越大，波长越短。反向电压大于最大初动能对应电压即可。
7．（2022高三上·通州期末）如图所示，在一块很大的接地金属平板的上方固定一负点电荷Q，图中虚线为一试探电荷只在电场力作用下的运动轨迹，A、B为轨迹上两点，则该试探电荷（ ）
A．带正电
B．在A点的速度比在B点的速度小
C．在A点的电势能比在B点的电势能小
D．在A点的加速度比在B点的加速度大
【答案】C
【知识点】电场强度和电场线；电势差、电势、电势能
【解析】【解答】A．根据试探电荷的运动轨迹可知，电荷受电场力大致向下，可知试探电荷带负电，A不符合题意；
BC．从A到B电场力做负功，则动能减小，电势能增加，则在A点的速度比在B点的速度大，在A点的电势能比在B点的电势能小，B不符合题意，C符合题意；
D．因B 点电场线较A点密集，则电荷在B点受电场力较大，则在A点的加速度比在B点的加速度小，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】曲线运动合力指向轨迹内侧。所以粒子带负电。从A到B电场力做负功，动能减小，A点的速度比在B点的速度大。根据能量守恒，A点的电势能比在B点的电势能小。离源电荷越近，电场力越大，加速度越大。在A点的加速度比在B点的加速度小。
8．（2022高三上·通州期末）立方体玻璃容器内盛一定体积的水，盖上玻璃盖后置于完全失重环境下，则容器内水（图中阴影区域）的形状可能是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A
【知识点】毛细现象和液体的表面张力
【解析】【解答】水处于完全失重状态，由于水对玻璃的浸润性，在表面张力的作用下，水应该吸附在容器的内表面呈现A的形状。
故答案为：A。
【分析】水能浸润玻璃 ， 浸润和不浸润两种现象， 决定了液体与固体器壁接触处形成两种不同形状： 凹形和凸形． 水处于完全失重状态， 在表面张力的作用下，水应该吸附在容器的内表面呈现A的形状。
9．（2022高三上·通州期末）用图示装置做“验证动量守恒定律”实验。在滑块1、2上分别装有相同的挡光片及弹簧圈，测出挡光片宽度d，滑块1、2的质量分别为m1、m2.实验时打开气泵，让滑块1以一定的初速度向左运动并与静止的滑块2碰撞，记下滑块1经过光电门M的挡光时间t1和滑块1、2分别经过光电门N的挡光时间t′1和t2。下列相关说法正确的是（ ）
A．滑块1、2的质量必须相等
B．实验前调节导轨平衡时，不用打开气泵，只须滑块能在任意位置平衡即可
C．若实验发现m1()略大于m1()＋m2()，可能的原因是导轨左端偏低
D．若实验发现＋＝，说明碰撞时动量守恒且无机械能损失
【答案】D
【知识点】验证动量守恒定律
【解析】【解答】A．为了滑块1、2碰撞后都向左运动，应满足
A不符合题意；
B．实验前调节导轨平衡时，应打开气泵，滑块能在任意位置静止，导轨平衡才调节完毕，B不符合题意；
C．若实验发现m1()略大于m1()＋m2()，可能的原因是导轨左端偏高，C不符合题意；
D．若碰撞过程中满足动量守恒和机械能守恒，则
两式联立解得＋＝
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】碰撞物体质量大于被碰撞物体质量，不是相等。打开气泵，滑块能在任意位置静止，物体才平衡。左侧高，重力让初动量大于末动量。
10．（2022高三上·通州期末）如图所示，光滑水平面上放有质量为M＝2kg的足够长的木板B，通过水平轻弹簧与竖直墙壁相连的物块A叠放在B上，A的质量为m＝1kg，弹簧的劲度系数k＝100N/m。初始时刻，系统静止，弹簧处于原长。现用一水平向右的拉力F＝10N作用在B上，已知A、B间动摩擦因数μ＝0.2，g取10m/s2。则（ ）
A．A受到的摩擦力逐渐变大 B．A向右运动的最大距离为4cm
C．B做加速度减小的加速运动 D．B对A的摩擦力一直对A做正功
【答案】B
【知识点】恒力做功；滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【解答】A．分析题意可知，开始时A受B的静摩擦力逐渐增加，当静摩擦力达到最大时，A相对B产生滑动，则此时A受滑动摩擦力保持不变，A不符合题意；
B．A、B间的最大静摩擦力fm=μmg=2N
当B对A的静摩擦力达到最大时，A向右运动的距离为
此时弹力与摩擦力相等，A与B有共同的速度且此时A的速度达到最大值，以后A始终受到向右的大小不变的滑动摩擦力作用，A继续向右运动，由于弹力大于摩擦力，则A将做减速运动（运动情况类似竖直方向的弹簧振子），则A还能继续向右运动2cm后速度减为零，则A向右运动的最大距离为4cm，B符合题意；
C．对B受力分析可知
因开始时f逐渐变大，当两者产生相对滑动后f保持不变，可知加速度先减小后保持不变，C不符合题意；
D．对滑动前，A受到B对A的摩擦力和弹簧弹力作用，摩擦力向右，对A物块做正功，相对滑动后，物块A相对地面不动，则摩擦力对A不做功，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】A、B间的最大静摩擦力fm=μmg=2N，小于向右的拉力F＝10N ，最终AB肯定发生相对滑动。A受滑动摩擦力，大小保持不变。弹簧做简谐运动，平衡位置在运动2cm处，由对称性，最远距离还能再移动2cm， A向右运动的最大距离为4cm 。
二、实验题
11．（2022高三上·通州期末）用如图甲所示的电路测量待测电阻的阻值，实验室提供的器材有：
A．待测电阻Rx（约几百欧）
B．灵敏电流计G（量程0～10mA，内阻Rg＝100Ω）
C．定值电阻R0（200Ω）
D．滑动变阻器R1（0～10Ω）
E.滑动变阻器R2（0～1000Ω）
F.单刀单掷开关S1
G.单刀双掷开关S2
H.学生电源E
I.导线若干
（1）为使操作更方便，实验中应选择滑动变阻器 （选填“R1”或“R2”）。
（2）请按照如图甲所示的电路图，用笔画线代替导线将图乙中的实物器材连线补充完整；
（3）下列实验操作步骤，正确顺序是 ；
①将滑动变阻器置于适当位置
②改变滑动变阻器滑片位置，重复上述步骤，多次实验
③保持滑动变阻器滑片不动，将S2接a端，记录此时电流计的示数Ia
④将开关S2接b端，改变滑动变阻器滑片位置，记录此时电流计的示数Ib
⑤闭合开关S1
（4）实验中数据记录如下表：
实验次数 1 2 3 4 5 6
Ia/mA 3.08 4.42 3.68 4.86 5.48 7.32
Ib/mA 4.02 4.50 4.84 6.42 7.26 9.68
根据表中数据在图中作出Ia-Ib图像 ，根据图像求得待测电阻Rx＝ Ω。（结果保留三位有效数字）
（5）若考虑S2在a、b间切换时对电路的影响，则Rx的测量值 （选填“＞”“＝”或“＜”）真实值。
【答案】（1）R1
（2）如图所示：
（3）①⑤④③②
（4）；533（490～560均可）
（5）>
【知识点】电阻的测量
【解析】【解答】（1）因滑动变阻器要接成分压电路，则为使操作更方便，实验中应选择阻值较小的滑动变阻器R1。
（2）实物器材连线如图；
（3）该实验中正确的实验顺序是：①⑤④③②；
（4）根据表中数据在图中作出Ia-Ib图像如图；
根据
即
根据图像求得
待测电阻Rx＝533Ω
（5）若考虑S2在a、b间切换时对电路的影响，当S2切换到b端时电阻变小，则MN两端电压会减小，通过电流计的电流Ib要偏小， Ia-Ib图像斜率偏大，由
则Rx的测量值大于真实值。
【分析】（1）分压式电路，滑动变阻器阻值要比较小，选择滑动变阻器选择 R1。
（2）根据电流流向，按照电路图依次连接。
（3）根据实验原理，正确进行实验排序。
（4）接两个支路，电压相等，根据欧姆定律，得出Ia-Ib函数关系式，从而得出函数图象斜率的物理意义。
（5）S2切换到b端时电阻变小，根据全电路欧姆定律，MN两端电压会减小，通过电流计的电流Ib要偏小。
三、解答题
12．（2022高三上·通州期末）图甲为某同学设计的充电装置示意图，线圈ab匝数为n＝100匝，面积为S＝10－3m2，匀强磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度随时间按正弦规律变化，如图乙所示。理想变压器副线圈接充电器，已知额定电压为6V的充电器恰能正常工作，不计线圈电阻。求：
（1）线圈ab中的最大感应电动势Em；
（2）变压器原、副线圈匝数比n1：n2。
【答案】（1）解：由题图乙可知磁场变化周期T＝0.2s
则ω＝＝10πrad/s
又Em＝nBmSω
代入数据可得Em＝V
（2）解：对理想变压器，有＝
其中U1＝
U2＝6V
可得n1：n2＝1：6
【知识点】变压器原理；电磁感应中的磁变类问题
【解析】【分析】（1）由周期得出角速度为10πrad/s ，代入交变电流电动势表达式即可得出最大感应电动势为
（2）变压器原、副线圈匝数比等于原副线圈有效电压值之比。
13．（2022高三上·通州期末）航模小组用容积为2.0L的可乐瓶制作了一支水火箭，箭身及其配重质量M=0.1kg，现向瓶中装入0.5L的水后用带气嘴的橡胶塞塞紧瓶口，将火箭竖直放置，如图所示。用打气筒向里打气，已知打气筒每打一次气能把0.5L、1atm的空气压入瓶内，当瓶内空气压强达到6atm时橡胶塞脱落，水流高速喷出，火箭向上飞起。
（1）设打气过程气体温度保持不变，求打气的次数；
（2）若火箭以v=25m/s的速度一次性向下喷出水流m=0.3kg，已知ρ水=1.0×103kg/m3，g取10m/s2，忽略空气阻力和喷水过程重力的影响。求火箭上升的最大高度。
【答案】（1）解：设需打气n次，根据玻意耳定律有p0（V＋nV′）=6p0V
其中V=（2.0－0.5）L=1.5L
V′=0.5L
解得n=15（次）
（2）解：喷水前，瓶内水的总质量m1=ρV′=0.5kg
喷水过程，系统动量守恒，有（M+m1-m）v0=mv
竖直方向，有v=2gh
联立代入相关数据，可得火箭上升的最大高度h=31.25m
【知识点】动量守恒定律；理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【分析】（1） 打气等容积变化，根据玻意耳定律列出等式，求出打气次数。
（2）根据动量守恒定律求出喷水后瓶子获得的速度，代入竖直上抛公式求解火箭上升的最大高度 。
14．（2022·江苏模拟）如图所示，粗糙轻杆水平固定在竖直轻质转轴上A点。质量为m的小球和轻弹簧套在轻杆上，小球与轻杆间的动摩擦因数为μ，弹簧原长为0.6L，左端固定在A点，右端与小球相连。长为L的细线一端系住小球，另一端系在转轴上B点，AB间距离为0.6L。装置静止时将小球向左缓慢推到距A点0.4L处时松手，小球恰能保持静止。接着使装置由静止缓慢加速转动。已知小球与杆间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，不计转轴所受摩擦。
（1）求弹簧的劲度系数k；
（2）求小球与轻杆间恰无弹力时装置转动的角速度ω；
（3）从开始转动到小球与轻杆间恰无弹力过程中，外界提供给装置的能量为E，求该过程摩擦力对小球做的功W。
【答案】（1）解：依题意，有k（0.6L－0.4L）＝μmg
解得k＝
（2）解：小球与轻杆间恰无弹力时受力情况如图所示，此时弹簧长度为0.8L有Tsin37°＝mg
Tcos37°＋k（0.8L－0.6L）＝0.8mω2L
解得ω＝
（3）解：题设过程中初始时弹簧的压缩量与最终状态时的伸长量相等，故弹性势能改变量ΔEp＝0
设小球克服摩擦力做功为W’，则则由功能关系有
其中v＝0.8ωL
解得
过程摩擦力对小球做的功
【知识点】功能关系；胡克定律；牛顿第二定律
【解析】【分析】（1）对小球进行受力分析根据共点力平衡得出弹簧的劲度系数：
（2） 小球与轻杆间恰无弹力时进行受力分析，结合合力提供向心力得出角速度的表达式：
（3）根据功能关系以及恒力做功的表达式得出该过程摩擦力对小球做的功。
15．（2022高三上·通州期末）科学研究中，常通过施加适当的电场和磁场实现对带电粒子运动的控制。如图所示，放射源P沿水平方向发出一速率为v0、质量为m、带电量为＋q的粒子，粒子恰能沿水平带电极板M、N的中轴线通过，再从A处小孔对着圆心O进入半径为R的固定圆筒中。已知M、N两板间距为d，板间磁感应强度大小为B0，方向垂直纸面向外，圆筒内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小可调。粒子每次与筒壁发生碰撞后均原速率反弹且电荷量不变，不计粒子重力。
（1）求极板M、N间的电压U，并判断M、N两板电势的高低；
（2）要使粒子能返回A处且与筒壁碰撞次数最少，求筒内磁感应强度的大小B；
（3）若粒子能返回A处，写出其在筒内运动时间t和筒内磁感应强度大小B的关系式。
【答案】（1）解：粒子能沿直线通过两板，有Eq＝qv0B0
又E＝
可得U＝B0v0d
且φN>φM
（2）解：粒子至少与筒壁碰撞两次，设第一次与筒壁在C点相碰（轨迹如图所示）
由几何知识可得θ＝
r＝Rtan＝R
又qv0B＝m
解得B＝
（3）解：粒子在磁场中做圆周运动的周期T＝
偏转一次的时间t1＝T
设粒子在圆筒内转动了n圈，和筒壁碰撞了K次后返回A处
则K＋1＝
全过程所用时间t＝t1（K＋1）＝××（K＋1）＝
其中n＝1、2、3…，K＝2、3、4…（n、k独立取对应值）
【知识点】带电粒子在电场与磁场混合场中的运动
【解析】【分析】（1）粒子能沿直线通过两板，粒子电场力和洛伦兹力平衡。根据受力平衡列方程求解。
（2）画出粒子运动轨迹，粒子在磁场中洛伦兹力提供向心力。结合几何关系求解筒内磁感应强度的大小B 。
（3）根据几何关系，碰撞一次偏转角为，结合圆周运动的周期，得出转动圈数和碰撞次数的函数关系求解关系式。
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