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安徽省芜湖市2022届高三上学期理综物理期末质量监控试卷
一、单选题
1．（2022高三上·芜湖期末）2021年12月9日，翟志刚、王亚平、叶光富三位航天员在中国空间站为广大青少年带来了一场精彩的太空课。航天员叶光富在完全失重的环境中做了“转身动作”的实验，该实验与物理概念“角动量”有关，在物理学中角动量是和物体到原点的位移及动量相关的物理量，其大小可以表达为mvr，其中m、v、r分别对应质量、速率、半径。由此可以看出角动量的单位用国际单位制基本单位表示为（ ）
A．kg·m/s B．kg·m2/s C．N·m/s D．N·m·s
【答案】B
【知识点】单位制及量纲
【解析】【解答】角动量的单位用国际单位制基本单位表示
故答案为：B。
【分析】利用质量、速度和半径的单位可以导出角动量的单位。
2．（2022高三上·芜湖期末）如图所示是电视显像管原理示意图（俯视图），电流通过偏转线圈，从而产生偏转磁场，电子束经过偏转磁场后运动轨迹发生偏转，不计电子的重力，图中O点为荧光屏的中心，若调节偏转线圈中的电流，使电子束打到荧光屏上的A点，此时下列说法正确的是（ ）
A．电子经过磁场速度增大 B．偏转磁场的方向水平向右
C．偏转磁场的方向垂直纸面向里 D．偏转磁场的方向垂直纸面向外
【答案】D
【知识点】左手定则
【解析】【解答】A．电子经过磁场，洛伦兹力不做功，则动能不变，即速度不变，A不符合题意；
BCD．欲使电子束打到荧光屏上的A点，则洛伦兹力方向向左，根据左手定则可知，偏转磁场的方向垂直纸面向外，BC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】电子经过磁场，洛伦兹力不做功则动能和速度大小不变；利用左手定则可以判别偏转磁场的方向。
3．（2022高三上·芜湖期末）芜湖长江三桥是芜湖江段第三座跨江大桥，该桥为主跨588米双塔双索面高低塔钢箱钢桁组合梁斜拉桥，被誉为“华东第二高铁通道”，如图所示，设桥体中三块完全相同的钢箱梁1、2、3受到钢索拉力的方向相同，相邻钢箱梁间的作用力均沿水平方向。则下列说法正确的是（ ）
A．三块钢箱梁受到钢索的拉力大小相等
B．钢箱梁1对2的作用力大于钢箱梁2对1的作用力
C．钢箱梁1、2间作用力大于钢箱梁2、3间作用力
D．钢箱梁3所受合力最大
【答案】A
【知识点】共点力平衡条件的应用
【解析】【解答】B．钢箱梁1对2的作用力和钢箱梁2对1的作用力是一对相互作用力，大小相等，方向相反，B不符合题意；
AD．依题意知，每个钢箱梁都处于平衡状态，合力均为0；设钢索和水平面夹角为，每个钢箱梁质量为，钢索的拉力为T，根据平衡条件可知竖直方向有
可得每块钢箱梁受到钢索的拉力大小相等，均为
A符合题意，D不符合题意；
C．对钢箱梁2受力分析，如图所示
由平衡条件知
所以钢梁1、2间作用力小于钢箱梁2、3间作用力，C不符合题意。
故答案为：A。
【分析】钢箱梁1对2的作用力和钢箱梁2对1的作用力属于相互作用力，大小相方向相反；利用竖直方向的平衡方程可以比较拉力的大小；利用平衡方程可以比较钢箱梁支架作用力的大小；由于处于平衡状态所以钢箱梁的合力等于0.
4．（2022·浙江模拟）火星成为我国深空探测的第二颗星球，假设火星探测器仅在火星引力作用下绕火星做匀速圆周运动，轨道半径为火星半径的2倍，测空探测器的环绕速率为v，已知火星表面的重力加速度为g（忽略火星自转的影响），引力常量为G。则下列说法正确的是（ ）
A．火星探测器在轨道上环绕周期为
B．火星探测器的加速度大小为
C．火星的质量为
D．火星的第一宇宙速度为
【答案】C
【知识点】万有引力定律及其应用；天体的匀速圆周运动的模型；第一、第二和第三宇宙速度；卫星问题
【解析】【解答】设星球半径为R，在星球表面有，对测空探测器分析有，联立两式解得，
故选C。
【分析】在星球表面根据万有引力等于重力，在探测器位置，根据万有引力等于向心力，联立两式就可以解得所有物理量。
5．（2022高三上·芜湖期末）如图所示，真空中两个等量同种正点电荷放置在M、N两点，MN连线上的中点为D，以MD为棱边构成一个空间正方体，A、B、C是该正方体上三个顶点。则下列说法正确的是（ ）
A．A，C两点的电场强度相同
B．B，D两点的电势相等
C．将电子从C点沿CB方向射出，电子可能做匀速圆周运动
D．将电子从B点沿BC方向射出，电子可能做匀速圆周运动
【答案】C
【知识点】电场强度和电场线
【解析】【解答】A．由对称可知，A、C两点的电场强度大小相等，方向不同，A不符合题意；
B．因D点距离两正电荷比B点更近，可知D点的电势高于B点电势，B不符合题意；
C．电子在以D为圆心，以正方体边长为半径的圆上所受的电场力大小相等且都指向D点，则将电子从C点沿CB方向射出，因该方向与电场力方向垂直，则若电场力等于电子所需的向心力，则电子能做匀速圆周运动，C符合题意；
D．因BC方向与电子在B点受的电场力方向不垂直，则将电子从B点沿BC方向射出，电子不可能做匀速圆周运动，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用电场线的分布可以判别电场强度的方向及电势的的高低；利用点场力做功可以判别电子不能做匀速圆周运动。
二、多选题
6．（2022高三上·芜湖期末）甲、乙两辆汽车同时从坐标原点沿同一方向做直线运动，甲车做刹车运动，它们的速度的平方（v2）随位置（x）变化的图像如图所示，分别对应直线A和直线B。下列判断正确的是（ ）
A．汽车甲的加速度大小为4m/s2
B．汽车甲、乙分别经过x＝8m处的时间差是2s
C．汽车甲、乙在x＝6m处相遇
D．汽车甲、乙经相遇
【答案】B,D
【知识点】匀变速直线运动基本公式应用
【解析】【解答】根据匀变速直线运动位移与速度的关系
得
根据图像可知，汽车甲，
解得，
汽车乙，
解得，
A．由上述分析可知，汽车甲的加速度大小为，A不符合题意；
B．对于甲车，根据公式
当时，结合上述分析，代入数据解得
对于乙车，根据公式
当时，结合上述分析，代入数据解得
则汽车甲、乙分别经过x＝8m处的时间差是2s，B符合题意；
CD．根据公式
代入数据解得
时，甲车停止，甲车走过的位移
此时，乙车运动的位移
则乙车运动到处才能与甲车相遇，根据
解得
C不符合题意D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】利用匀变速的速度位移公式结合图像斜率和截距可以求出初速度和加速度的大小；利用位移公式可以求出运动的时间，进而求出运动时间之差；利用速度公式可以求出甲车停止的时间，结合位移公式可以求出相遇的时刻。
7．（2022高三上·芜湖期末）某物块以120J初动能从固定斜面底端上滑，以斜面底端所在的水平面为零势能参考平面，物块滑到最高点时重力势能为80J。物块在斜面滑动过程中，当动能和势能恰好相等时，其机械能可能为（ ）
A．J B．96J C．100J D．80J
【答案】A,B
【知识点】机械能综合应用
【解析】【解答】从斜面底端到顶部过程，根据动能定理，有-mgxsinθ-fx=0-120
在最高点，重力势能为mgxsinθ=80
fx=40J
mgsinθ=2f
当物块上滑到动能和势能恰好相等时，物体上滑x2，则120-mgx2sinθ-fx2= mgsinθx2
机械能E=120J-24J=96J
当物块下滑到动能和势能恰好相等时，物体从最高点下滑x3，则80-fx3=2mg(x-x3)sinθ
其中mgxsinθ=80
解得fx3=J
机械能为E＇=80J-J=J
故答案为：AB。
【分析】利用动能定理结合重力势能的大小可以求出重力分力的大小，再利用上滑过程动能和势能相等时可以求出机械能的大小；再利用下滑过程机械能和势能相等时可以求出机械能的大小。
8．（2022高三上·芜湖期末）如图所示，一平行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连，极板水平放置，下极板接地，极板间距为d，在上极板紧贴一厚度为l的金属板，其下部空间有一带电质点P静止在电容器中。当把金属板从电容器中快速抽出后，质点P开始运动，空气阻力不计，已知重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A．抽出金属板后电容器所带电量增加
B．抽出金属板瞬间带电质点P的电势能增加
C．抽出金属板后带电质点P的加速度大小为
D．抽出金属板后带电质点P的加速度大小为
【答案】B,C
【知识点】电容器及其应用
【解析】【解答】A．平行板电容器电容的决定式和定义式为
抽出金属板后x增大，C减小，而U不变，所以Q减小，A不符合题意；
B．两金属板间电场强度大小为
抽出金属板瞬间，x增大，U不变，所以E减小，因为质点P所在位置到下极板的距离不变，且下极板的电势为零，所以质点P所在位置的电势降低，易知质点P带负电，所以其电势能增加，B符合题意；
CD．设质点P的质量为m，抽出金属板前，根据平衡条件有
抽出金属板后设带电质点P的加速度大小为a，根据牛顿第二定律有
联立可得
C符合题意，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】由于板间电压不变，结合抽出金属板时电容减小则电荷量减小；当板间电压不变时，板间距离增大时电场强度减小，结合P点到下极板距离不变可以判别电势减小，结合P质点带负电可以判别电势能增大；利用平衡方程结合牛顿第二定律可以求出P质点的加速度大小。
9．（2022高三上·芜湖期末）下列说法正确的是（ ）
A．布朗运动是指悬浮在液体中固体颗粒的分子做无规则运动
B．在南方的梅雨季节，湿衣服较不容易晾干，这是相对湿度较大的缘故
C．两个分子间的距离变大的过程中，分子间斥力变化总是比引力变化快
D．一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，分子平均动能一定增大
E．用打气筒给自行车打气时需要的力越来越大，这是由于轮胎内气体分子间斥力越来越大
【答案】B,C,D
【知识点】布朗运动；分子间的作用力
【解析】【解答】A．布朗运动是指悬浮在液体中固体颗粒的无规则运动，它能够反映出液体分子的无规则运动，A不符合题意；
B．在南方的梅雨季节，湿衣服较不容易晾干，这是相对湿度较大的缘故，B符合题意；
C．两个分子间的距离变大的过程中，分子间斥力变化总是比引力变化快，C符合题意；
D．一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，其温度升高，分子平均动能一定增大，D符合题意；
E．用打气筒给自行车打气时需要的力越来越大，这是由于轮胎内气体压强不断增大的缘故，E不符合题意。
故答案为：BCD。
【分析】布朗运动是指悬浮在液体中固体颗粒的无规则运动；打气筒给自行车打气越大力越大是由于轮胎内压强增大的原因；两个分子间距变大时，分子斥力变化得比引力快。
10．（2022高三上·芜湖期末）如图所示，一束黄光和一束蓝光以同一光路从圆心O点斜射入横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线分别为a和b。已知入射角α＝45°，a光束与玻璃砖间的夹角β＝60°，真空中光速c＝3×108m/s。下列说法正确的是（ ）
A．a光束穿过玻璃柱体所需时间较短
B．a光束是黄光，b光束是蓝光
C．玻璃对a光的折射率为
D．a光在该玻璃中传播的速度为m/s
E．在相同介质中a光比b光的临界角小
【答案】A,B,D
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】ABE．因b光的偏折程度较大，可知b光的折射率较大，b光频率较大，即b光束是蓝光，根据
可知b光在玻璃中的速度较小，b光束穿过玻璃柱体所需时间较长，根据
可知在相同介质中b光比a光的临界角小，AB符合题意，E错误；
C．玻璃对a光的折射率为
C不符合题意；
D． a光在该玻璃中传播的速度为
D符合题意。
故答案为：ABD。
【分析】利用光的折射角大小可以判别折射率的大小，进而判别光的颜色；利用折射率的大小可以比较光传播的速度进而比较传播的时间；利用入射角和折射角的大小可以求出玻璃对a光折射率的大小；利用折射率的大小可以求出a光在玻璃传播速度的大小。
三、实验题
11．（2022高三上·芜湖期末）为了探究物体质量一定时加速度与合力的关系，甲、乙两同学设计了如图（a）所示的实验装置。其中质量为M的小车上固定一质量为m0的动滑轮，m为砂和砂桶的总质量。力传感器可测出轻绳的拉力大小。
（1）实验时，下列步骤中合理的是____；
A．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力
B．用天平测出砂和砂桶的总质量m
C．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的总质量远小于小车和动滑轮的总质量
D．小车靠近打点计时器，先接通电源，稳定后再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数
（2）甲同学在实验中得到如图（b）所示的一条纸带（相邻两个计数点间还有四个计时点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为 m/s2（结果保留三位有效数字）；
（3）甲同学以力传感器的示数F为纵坐标，加速度a为横坐标，画出的F-a图像，如图（c），是一条直线，求得图线的斜率为k，则小车的质量M为 。
【答案】（1）A；D
（2）1.95
（3）2k－m0
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】（1）A．本实验中为了使小车所受合外力等于动滑轮两段绳子的拉力，需要将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力，A符合题意；
BC．本实验中小车所受合外力可以通过力传感器测得，所以既不需要用天平测出砂和砂桶的总质量m，也不需要保证砂和砂桶的总质量远小于小车和动滑轮的总质量，BC不符合题意；
D．由于小车速度较快，且运动距离有限，打出的纸带长度也有限，为了能在长度有限的纸带上尽可能多地获取间距适当的数据点，实验时应先接通电源，稳定后再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数，D符合题意。
故答案为：AD。
（2）根据逐差法可得小车的加速度为
（3）对小车和动滑轮根据牛顿第二定律有
即
由题意知
解得
【分析】（1）实验为了使拉力等于小车受到的合力，需要垫高木板平衡摩擦力；实验有力传感器测量拉力的大小，不需要测量质量的大小及满足质量要求；
（2）利用逐差法可以求出加速度的大小；
（3）利用牛顿第二定律结合图像斜率可以求出小车质量的大小。
12．（2022高三上·芜湖期末）多用电表是实验室中常用的测量仪器，如图（a）所示为多用电表的电路原理图，其中电流表有0.6A、3A两个挡位，电压表有3V、15V两个挡位，欧姆表有两个挡位。
（1）S为选择开关，通过旋动开关S，表笔B可以分别与触点1、2、3、4、5、6接通，从而实现用多用电表测量不同物理量的功能。
①图（a）中A是 （填“红”或“黑”）表笔；
②当S接通触点 （填“1、2、3、4、5、6”）时，对应多用电表0.6A挡；
③若电表内电源电动势E1＜E2，选择开关S接触点3时，测量倍率比S接触点4时 （填“大”小”或“相等”）；
（2）某实验小组用该多用电表电压挡测量电源的电动势和内阻。除多用电表外还有以下器材：待测电源E，定值电阻R0＝2.0Ω，电阻箱R一只。实物连接图如（b）图所示，改变电阻箱阻值R，测得电压表的示数U并记录多组数据后，得到对应的图像如图（c）所示，则电源电动势E= V，内阻r= Ω。（结果均保留两位有效数字）
【答案】（1）红；2；小
（2）2.9；1.3
【知识点】练习使用多用电表
【解析】【解答】（1）①图（a）中表笔B接3，4接线柱时，由于A接的是电源的负极，根据电流从红表笔流入，黑表笔流出，可知A是红表笔；
②当S接通触点1、2时，电表内部中没有电源，由于表头和电阻并联，故改装成了电流表，接1时左边的电阻为分流电阻，即一个电阻为分流电阻；接2时两个电阻串联后为分流电阻，所以接1时量程较大，接2时量程较小，即接2时对应多用电表为电流0.6A挡；
③选择开关S接触点3，4时，电表内部有电源，多用电表为欧姆表，而中值电阻
倍率越大时，当红黑表笔短接，表头满偏时，同样的中值电阻，只有电动势E大，才能使倍率越大，所以由图（a）可知，若电表内电源电动势E1＜E2，选择开关S接触点3时，测量倍率比S接触点4时小；
（2）由图（b）1图知，多用电表此时为电压表，测量电阻箱两端的电压，根据闭合电路欧姆定律可得
可得
结合图（c）可得
可得，
【分析】（1）利用红进黑出可以判别表笔的颜色；利用表头与定值电阻并联，且并联的电阻较大对应的电流表量程比较小，所以2为多用电表的0.6A挡；利用电动势的大小可以比较中值电阻的大小进而比较倍率的大小；
（2）利用闭合电路的欧姆定律结合图像斜率和截距可以求出内阻和电动势的大小。
四、解答题
13．（2022高三上·芜湖期末）如图所示，在xOy平面第一象限内有以虚线OP为理想边界的匀强电场和匀强磁场区域，OP与x轴夹角为=45°，OP与y轴之间的电场平行于y轴向上，OP与x轴之间的磁场垂直纸面向里。在y轴上有一点M，M到O点的距离为3d。现有一个质量为m、电荷量为-q的带负电粒子，从M点以速度v0垂直于y轴向右进入电场区域，粒子离开电场后从OP上的N点进入磁场区域，已知N点到x轴的距离为2d。粒子经过磁场后从x轴上C点离开，且速度方向与x轴垂直，不计带电粒子的重力，求：
（1）电场强度大小E；
（2）磁感强度大小B和粒子从M点运动到C点所用的总时间t。
【答案】（1）解：由题意，粒子从M到N做类平抛运动，轨迹如图所示
在沿-y方向，有
位移大小为
沿x正方向做匀速运动，由几何关系
解得
又
联立求得电场强度大小为
（2）解：由题意，粒子从N点垂直OP进入磁场，到从C点垂直x轴离开磁场，由几何关系，则粒子在磁场中做圆周运动的半径
在N点粒子速度与OP垂直，大小为
由牛顿第二定律
解得
由运动规律，粒子在电场和磁场中运动的总时间为
【知识点】带电粒子在电场中的偏转；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【分析】（1）粒子在电场中做类平抛运动，利用位移公式结合牛顿第二定律可以求出电场强度的大小；
（2）粒子进入磁场做匀速圆周运动，利用几何关系可以求出轨道半径的大小，结合速度的分解可以求出进入磁场速度的大小，结合牛顿第二定律可以求出磁感应强度的大小，结合轨迹所对的圆心角及周期公式可以求出运动的时间。
14．（2022高三上·芜湖期末）如图（a）所示，质量m1=2.0kg的绝缘木板A静止在水平地面上，质量m2=1.0kg可视为质点的带正电的小物块B放在木板A上某一位置，其电荷量为q=1.0×10-3C。空间存在足够大的水平向右的匀强电场，电场强度大小为E1=5.0×102V/m。质量m3=1.0kg的滑块C放在A板左侧的地面上，滑块C与地面间无摩擦力，其受到水平向右的变力F作用，力F与时刻t的关系为（如图b）。从t0=0时刻开始，滑块C在变力F作用下由静止开始向右运动，在t1=1s时撤去变力F。此时滑块C刚好与木板A发生弹性正碰，且碰撞时间极短，此后整个过程物块B都未从木板A上滑落。已知小物块B与木板A及木板A与地面间的动摩擦因数均为=0.1，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2。求：
（1）撤去变力F瞬间滑块C的速度大小v1；
（2）小物块B与木板A刚好共速时的速度v共；
（3）若小物块B与木板A达到共同速度时立即将电场强度大小变为E2=7.0×102V/m，方向不变，小物块B始终未从木板A上滑落，则
①木板A至少多长？
②整个过程中物块B的电势能变化量是多少？
【答案】（1）解：在F作用的1s内，对滑块C，由动量定理得
由图像围成的面积可得
得
（2）解：设C、A碰后瞬间速度大小分别为vC和vA，取向右为正方向，A、C系统碰撞过程动量守恒，得
A、C发生弹性碰撞，动能不变，则
代入数据，解得vA=7m/s
A、C碰撞后，对B有
代入数据得a2=1.5m/s2
对A有
得a1=2m/s2
设碰后经t2时间A、B共速，则
解得t2=2s，v共=3m/s
（3）解：①从A被碰后到A、B刚好共速过程
所以此过程B相对A向左滑行
当电场强度变为E2时，假设B、A减速时发生相对滑动，则对B有
得
对A有
因，故假设成立，A减速快，B将相对A向右滑动，直到都停止。此过程它们的位移分别为
则此过程B相对A向右滑行
因为
所以板长至少为10.5m
②整个过程中静电力对B做功
故物块B的电势能变化量为
即电势能减少了12J。
【知识点】动量定理；动量守恒定律
【解析】【分析】（1）已知变力大小与时间的关系图像，利用图像面积结合动量定理可以求出滑块C的速度大小；
（2）当C与A发生碰撞时，利用动量守恒定律结合动能守恒定律可以求出碰后A的速度大小，结合牛顿第二定律可以求出B和A的加速度大小，结合速度公式可以求出共速的速度及所花的时间；
（3）当A碰撞后到AB共速时，利用速度位移公式可以求出AB运动的位移，进而求出相对运动的位移大小，结合牛顿第二定律可以求出电场强度变化后两者加速度的大小，利用速度位移公式可以求出相对位移的大小；利用电场力的大小及B运动的位移可以求出电场力做功的大小。
15．（2022高三上·芜湖期末）如图所示，一端封闭粗细均匀的U形导热玻璃管竖直放置，封闭端空气柱的长度L＝50cm，管两侧水银面的高度差为h=19cm，大气压强恒为76cmHg。
（1）若初始环境温度，给封闭气体缓慢加热，当管两侧水银面齐平时，求封闭气体的温度；
（2）若保持环境温度不变，缓慢向开口端注入水银，当管两侧水银面平齐时，求注入水银柱的长度x。
【答案】（1）解：封闭气体初状态压强
设玻璃管的横截面积为S，体积
温度
封闭气体末状态压强
体积
对封闭气体，由理想气体状态方程得
代入数据解得
即温度为。
（2）解：设空气柱的长度为H，对气体，由玻意耳定律得
代人数据解得
注入水银柱的长度
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【分析】（1）已知液面高度差，利用液面高度差结合压强公式可以求出气体压强的大小，再利用理想气体的状态方程可以求出气体的温度；
（2）当保持温度不变时，利用理想气体的状态方程结合气体的压强可以求出注入水银柱的长度。
16．（2022高三上·芜湖期末）一列简谐横波沿x轴正向传播。t=0时刻波恰好传播到x=12m处，波形图如图所示，质点P的平衡位置在x=8m处，此时通过平衡位置。从t=0时刻算起，当t=0.2s时，质点P第一次到达波峰。求：
（1）该列波的周期和传播速度；
（2）0~2s内x=22m处的质点Q（图中未标出）经过的路程。
【答案】（1）解：由图像可得，该波波长为8m且该波沿x正方向传播，可判断知P的振动方向沿y轴正方向，P第一次到达波峰的时间为，得周期T=0.8s，由
得v=10m/s
（2）解：由图像可得，该波振幅为10cm。依题意，该波向x轴正方向传播，波速为10m/s，则经过1s波从x=12m处传到Q点，可得在0~2s内，质点Q完成了1.25次全振动，经过的路程为L=1.25×4A=50cm
【知识点】横波的图象
【解析】【分析】（1）从图像可以得出波的波长大小，结合质点的运动时间可以求出周期的大小，利用波长和周期的大小可以求出波速的大小；
（2）已知波的振幅，利用质点间的距离可以求出传播的时间，结合振动的时间可以求出质点运动的路程。
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安徽省芜湖市2022届高三上学期理综物理期末质量监控试卷
一、单选题
1．（2022高三上·芜湖期末）2021年12月9日，翟志刚、王亚平、叶光富三位航天员在中国空间站为广大青少年带来了一场精彩的太空课。航天员叶光富在完全失重的环境中做了“转身动作”的实验，该实验与物理概念“角动量”有关，在物理学中角动量是和物体到原点的位移及动量相关的物理量，其大小可以表达为mvr，其中m、v、r分别对应质量、速率、半径。由此可以看出角动量的单位用国际单位制基本单位表示为（ ）
A．kg·m/s B．kg·m2/s C．N·m/s D．N·m·s
2．（2022高三上·芜湖期末）如图所示是电视显像管原理示意图（俯视图），电流通过偏转线圈，从而产生偏转磁场，电子束经过偏转磁场后运动轨迹发生偏转，不计电子的重力，图中O点为荧光屏的中心，若调节偏转线圈中的电流，使电子束打到荧光屏上的A点，此时下列说法正确的是（ ）
A．电子经过磁场速度增大 B．偏转磁场的方向水平向右
C．偏转磁场的方向垂直纸面向里 D．偏转磁场的方向垂直纸面向外
3．（2022高三上·芜湖期末）芜湖长江三桥是芜湖江段第三座跨江大桥，该桥为主跨588米双塔双索面高低塔钢箱钢桁组合梁斜拉桥，被誉为“华东第二高铁通道”，如图所示，设桥体中三块完全相同的钢箱梁1、2、3受到钢索拉力的方向相同，相邻钢箱梁间的作用力均沿水平方向。则下列说法正确的是（ ）
A．三块钢箱梁受到钢索的拉力大小相等
B．钢箱梁1对2的作用力大于钢箱梁2对1的作用力
C．钢箱梁1、2间作用力大于钢箱梁2、3间作用力
D．钢箱梁3所受合力最大
4．（2022·浙江模拟）火星成为我国深空探测的第二颗星球，假设火星探测器仅在火星引力作用下绕火星做匀速圆周运动，轨道半径为火星半径的2倍，测空探测器的环绕速率为v，已知火星表面的重力加速度为g（忽略火星自转的影响），引力常量为G。则下列说法正确的是（ ）
A．火星探测器在轨道上环绕周期为
B．火星探测器的加速度大小为
C．火星的质量为
D．火星的第一宇宙速度为
5．（2022高三上·芜湖期末）如图所示，真空中两个等量同种正点电荷放置在M、N两点，MN连线上的中点为D，以MD为棱边构成一个空间正方体，A、B、C是该正方体上三个顶点。则下列说法正确的是（ ）
A．A，C两点的电场强度相同
B．B，D两点的电势相等
C．将电子从C点沿CB方向射出，电子可能做匀速圆周运动
D．将电子从B点沿BC方向射出，电子可能做匀速圆周运动
二、多选题
6．（2022高三上·芜湖期末）甲、乙两辆汽车同时从坐标原点沿同一方向做直线运动，甲车做刹车运动，它们的速度的平方（v2）随位置（x）变化的图像如图所示，分别对应直线A和直线B。下列判断正确的是（ ）
A．汽车甲的加速度大小为4m/s2
B．汽车甲、乙分别经过x＝8m处的时间差是2s
C．汽车甲、乙在x＝6m处相遇
D．汽车甲、乙经相遇
7．（2022高三上·芜湖期末）某物块以120J初动能从固定斜面底端上滑，以斜面底端所在的水平面为零势能参考平面，物块滑到最高点时重力势能为80J。物块在斜面滑动过程中，当动能和势能恰好相等时，其机械能可能为（ ）
A．J B．96J C．100J D．80J
8．（2022高三上·芜湖期末）如图所示，一平行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连，极板水平放置，下极板接地，极板间距为d，在上极板紧贴一厚度为l的金属板，其下部空间有一带电质点P静止在电容器中。当把金属板从电容器中快速抽出后，质点P开始运动，空气阻力不计，已知重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A．抽出金属板后电容器所带电量增加
B．抽出金属板瞬间带电质点P的电势能增加
C．抽出金属板后带电质点P的加速度大小为
D．抽出金属板后带电质点P的加速度大小为
9．（2022高三上·芜湖期末）下列说法正确的是（ ）
A．布朗运动是指悬浮在液体中固体颗粒的分子做无规则运动
B．在南方的梅雨季节，湿衣服较不容易晾干，这是相对湿度较大的缘故
C．两个分子间的距离变大的过程中，分子间斥力变化总是比引力变化快
D．一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，分子平均动能一定增大
E．用打气筒给自行车打气时需要的力越来越大，这是由于轮胎内气体分子间斥力越来越大
10．（2022高三上·芜湖期末）如图所示，一束黄光和一束蓝光以同一光路从圆心O点斜射入横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线分别为a和b。已知入射角α＝45°，a光束与玻璃砖间的夹角β＝60°，真空中光速c＝3×108m/s。下列说法正确的是（ ）
A．a光束穿过玻璃柱体所需时间较短
B．a光束是黄光，b光束是蓝光
C．玻璃对a光的折射率为
D．a光在该玻璃中传播的速度为m/s
E．在相同介质中a光比b光的临界角小
三、实验题
11．（2022高三上·芜湖期末）为了探究物体质量一定时加速度与合力的关系，甲、乙两同学设计了如图（a）所示的实验装置。其中质量为M的小车上固定一质量为m0的动滑轮，m为砂和砂桶的总质量。力传感器可测出轻绳的拉力大小。
（1）实验时，下列步骤中合理的是____；
A．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力
B．用天平测出砂和砂桶的总质量m
C．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的总质量远小于小车和动滑轮的总质量
D．小车靠近打点计时器，先接通电源，稳定后再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数
（2）甲同学在实验中得到如图（b）所示的一条纸带（相邻两个计数点间还有四个计时点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为 m/s2（结果保留三位有效数字）；
（3）甲同学以力传感器的示数F为纵坐标，加速度a为横坐标，画出的F-a图像，如图（c），是一条直线，求得图线的斜率为k，则小车的质量M为 。
12．（2022高三上·芜湖期末）多用电表是实验室中常用的测量仪器，如图（a）所示为多用电表的电路原理图，其中电流表有0.6A、3A两个挡位，电压表有3V、15V两个挡位，欧姆表有两个挡位。
（1）S为选择开关，通过旋动开关S，表笔B可以分别与触点1、2、3、4、5、6接通，从而实现用多用电表测量不同物理量的功能。
①图（a）中A是 （填“红”或“黑”）表笔；
②当S接通触点 （填“1、2、3、4、5、6”）时，对应多用电表0.6A挡；
③若电表内电源电动势E1＜E2，选择开关S接触点3时，测量倍率比S接触点4时 （填“大”小”或“相等”）；
（2）某实验小组用该多用电表电压挡测量电源的电动势和内阻。除多用电表外还有以下器材：待测电源E，定值电阻R0＝2.0Ω，电阻箱R一只。实物连接图如（b）图所示，改变电阻箱阻值R，测得电压表的示数U并记录多组数据后，得到对应的图像如图（c）所示，则电源电动势E= V，内阻r= Ω。（结果均保留两位有效数字）
四、解答题
13．（2022高三上·芜湖期末）如图所示，在xOy平面第一象限内有以虚线OP为理想边界的匀强电场和匀强磁场区域，OP与x轴夹角为=45°，OP与y轴之间的电场平行于y轴向上，OP与x轴之间的磁场垂直纸面向里。在y轴上有一点M，M到O点的距离为3d。现有一个质量为m、电荷量为-q的带负电粒子，从M点以速度v0垂直于y轴向右进入电场区域，粒子离开电场后从OP上的N点进入磁场区域，已知N点到x轴的距离为2d。粒子经过磁场后从x轴上C点离开，且速度方向与x轴垂直，不计带电粒子的重力，求：
（1）电场强度大小E；
（2）磁感强度大小B和粒子从M点运动到C点所用的总时间t。
14．（2022高三上·芜湖期末）如图（a）所示，质量m1=2.0kg的绝缘木板A静止在水平地面上，质量m2=1.0kg可视为质点的带正电的小物块B放在木板A上某一位置，其电荷量为q=1.0×10-3C。空间存在足够大的水平向右的匀强电场，电场强度大小为E1=5.0×102V/m。质量m3=1.0kg的滑块C放在A板左侧的地面上，滑块C与地面间无摩擦力，其受到水平向右的变力F作用，力F与时刻t的关系为（如图b）。从t0=0时刻开始，滑块C在变力F作用下由静止开始向右运动，在t1=1s时撤去变力F。此时滑块C刚好与木板A发生弹性正碰，且碰撞时间极短，此后整个过程物块B都未从木板A上滑落。已知小物块B与木板A及木板A与地面间的动摩擦因数均为=0.1，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2。求：
（1）撤去变力F瞬间滑块C的速度大小v1；
（2）小物块B与木板A刚好共速时的速度v共；
（3）若小物块B与木板A达到共同速度时立即将电场强度大小变为E2=7.0×102V/m，方向不变，小物块B始终未从木板A上滑落，则
①木板A至少多长？
②整个过程中物块B的电势能变化量是多少？
15．（2022高三上·芜湖期末）如图所示，一端封闭粗细均匀的U形导热玻璃管竖直放置，封闭端空气柱的长度L＝50cm，管两侧水银面的高度差为h=19cm，大气压强恒为76cmHg。
（1）若初始环境温度，给封闭气体缓慢加热，当管两侧水银面齐平时，求封闭气体的温度；
（2）若保持环境温度不变，缓慢向开口端注入水银，当管两侧水银面平齐时，求注入水银柱的长度x。
16．（2022高三上·芜湖期末）一列简谐横波沿x轴正向传播。t=0时刻波恰好传播到x=12m处，波形图如图所示，质点P的平衡位置在x=8m处，此时通过平衡位置。从t=0时刻算起，当t=0.2s时，质点P第一次到达波峰。求：
（1）该列波的周期和传播速度；
（2）0~2s内x=22m处的质点Q（图中未标出）经过的路程。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】单位制及量纲
【解析】【解答】角动量的单位用国际单位制基本单位表示
故答案为：B。
【分析】利用质量、速度和半径的单位可以导出角动量的单位。
2．【答案】D
【知识点】左手定则
【解析】【解答】A．电子经过磁场，洛伦兹力不做功，则动能不变，即速度不变，A不符合题意；
BCD．欲使电子束打到荧光屏上的A点，则洛伦兹力方向向左，根据左手定则可知，偏转磁场的方向垂直纸面向外，BC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】电子经过磁场，洛伦兹力不做功则动能和速度大小不变；利用左手定则可以判别偏转磁场的方向。
3．【答案】A
【知识点】共点力平衡条件的应用
【解析】【解答】B．钢箱梁1对2的作用力和钢箱梁2对1的作用力是一对相互作用力，大小相等，方向相反，B不符合题意；
AD．依题意知，每个钢箱梁都处于平衡状态，合力均为0；设钢索和水平面夹角为，每个钢箱梁质量为，钢索的拉力为T，根据平衡条件可知竖直方向有
可得每块钢箱梁受到钢索的拉力大小相等，均为
A符合题意，D不符合题意；
C．对钢箱梁2受力分析，如图所示
由平衡条件知
所以钢梁1、2间作用力小于钢箱梁2、3间作用力，C不符合题意。
故答案为：A。
【分析】钢箱梁1对2的作用力和钢箱梁2对1的作用力属于相互作用力，大小相方向相反；利用竖直方向的平衡方程可以比较拉力的大小；利用平衡方程可以比较钢箱梁支架作用力的大小；由于处于平衡状态所以钢箱梁的合力等于0.
4．【答案】C
【知识点】万有引力定律及其应用；天体的匀速圆周运动的模型；第一、第二和第三宇宙速度；卫星问题
【解析】【解答】设星球半径为R，在星球表面有，对测空探测器分析有，联立两式解得，
故选C。
【分析】在星球表面根据万有引力等于重力，在探测器位置，根据万有引力等于向心力，联立两式就可以解得所有物理量。
5．【答案】C
【知识点】电场强度和电场线
【解析】【解答】A．由对称可知，A、C两点的电场强度大小相等，方向不同，A不符合题意；
B．因D点距离两正电荷比B点更近，可知D点的电势高于B点电势，B不符合题意；
C．电子在以D为圆心，以正方体边长为半径的圆上所受的电场力大小相等且都指向D点，则将电子从C点沿CB方向射出，因该方向与电场力方向垂直，则若电场力等于电子所需的向心力，则电子能做匀速圆周运动，C符合题意；
D．因BC方向与电子在B点受的电场力方向不垂直，则将电子从B点沿BC方向射出，电子不可能做匀速圆周运动，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用电场线的分布可以判别电场强度的方向及电势的的高低；利用点场力做功可以判别电子不能做匀速圆周运动。
6．【答案】B,D
【知识点】匀变速直线运动基本公式应用
【解析】【解答】根据匀变速直线运动位移与速度的关系
得
根据图像可知，汽车甲，
解得，
汽车乙，
解得，
A．由上述分析可知，汽车甲的加速度大小为，A不符合题意；
B．对于甲车，根据公式
当时，结合上述分析，代入数据解得
对于乙车，根据公式
当时，结合上述分析，代入数据解得
则汽车甲、乙分别经过x＝8m处的时间差是2s，B符合题意；
CD．根据公式
代入数据解得
时，甲车停止，甲车走过的位移
此时，乙车运动的位移
则乙车运动到处才能与甲车相遇，根据
解得
C不符合题意D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】利用匀变速的速度位移公式结合图像斜率和截距可以求出初速度和加速度的大小；利用位移公式可以求出运动的时间，进而求出运动时间之差；利用速度公式可以求出甲车停止的时间，结合位移公式可以求出相遇的时刻。
7．【答案】A,B
【知识点】机械能综合应用
【解析】【解答】从斜面底端到顶部过程，根据动能定理，有-mgxsinθ-fx=0-120
在最高点，重力势能为mgxsinθ=80
fx=40J
mgsinθ=2f
当物块上滑到动能和势能恰好相等时，物体上滑x2，则120-mgx2sinθ-fx2= mgsinθx2
机械能E=120J-24J=96J
当物块下滑到动能和势能恰好相等时，物体从最高点下滑x3，则80-fx3=2mg(x-x3)sinθ
其中mgxsinθ=80
解得fx3=J
机械能为E＇=80J-J=J
故答案为：AB。
【分析】利用动能定理结合重力势能的大小可以求出重力分力的大小，再利用上滑过程动能和势能相等时可以求出机械能的大小；再利用下滑过程机械能和势能相等时可以求出机械能的大小。
8．【答案】B,C
【知识点】电容器及其应用
【解析】【解答】A．平行板电容器电容的决定式和定义式为
抽出金属板后x增大，C减小，而U不变，所以Q减小，A不符合题意；
B．两金属板间电场强度大小为
抽出金属板瞬间，x增大，U不变，所以E减小，因为质点P所在位置到下极板的距离不变，且下极板的电势为零，所以质点P所在位置的电势降低，易知质点P带负电，所以其电势能增加，B符合题意；
CD．设质点P的质量为m，抽出金属板前，根据平衡条件有
抽出金属板后设带电质点P的加速度大小为a，根据牛顿第二定律有
联立可得
C符合题意，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】由于板间电压不变，结合抽出金属板时电容减小则电荷量减小；当板间电压不变时，板间距离增大时电场强度减小，结合P点到下极板距离不变可以判别电势减小，结合P质点带负电可以判别电势能增大；利用平衡方程结合牛顿第二定律可以求出P质点的加速度大小。
9．【答案】B,C,D
【知识点】布朗运动；分子间的作用力
【解析】【解答】A．布朗运动是指悬浮在液体中固体颗粒的无规则运动，它能够反映出液体分子的无规则运动，A不符合题意；
B．在南方的梅雨季节，湿衣服较不容易晾干，这是相对湿度较大的缘故，B符合题意；
C．两个分子间的距离变大的过程中，分子间斥力变化总是比引力变化快，C符合题意；
D．一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，其温度升高，分子平均动能一定增大，D符合题意；
E．用打气筒给自行车打气时需要的力越来越大，这是由于轮胎内气体压强不断增大的缘故，E不符合题意。
故答案为：BCD。
【分析】布朗运动是指悬浮在液体中固体颗粒的无规则运动；打气筒给自行车打气越大力越大是由于轮胎内压强增大的原因；两个分子间距变大时，分子斥力变化得比引力快。
10．【答案】A,B,D
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】ABE．因b光的偏折程度较大，可知b光的折射率较大，b光频率较大，即b光束是蓝光，根据
可知b光在玻璃中的速度较小，b光束穿过玻璃柱体所需时间较长，根据
可知在相同介质中b光比a光的临界角小，AB符合题意，E错误；
C．玻璃对a光的折射率为
C不符合题意；
D． a光在该玻璃中传播的速度为
D符合题意。
故答案为：ABD。
【分析】利用光的折射角大小可以判别折射率的大小，进而判别光的颜色；利用折射率的大小可以比较光传播的速度进而比较传播的时间；利用入射角和折射角的大小可以求出玻璃对a光折射率的大小；利用折射率的大小可以求出a光在玻璃传播速度的大小。
11．【答案】（1）A；D
（2）1.95
（3）2k－m0
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】（1）A．本实验中为了使小车所受合外力等于动滑轮两段绳子的拉力，需要将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力，A符合题意；
BC．本实验中小车所受合外力可以通过力传感器测得，所以既不需要用天平测出砂和砂桶的总质量m，也不需要保证砂和砂桶的总质量远小于小车和动滑轮的总质量，BC不符合题意；
D．由于小车速度较快，且运动距离有限，打出的纸带长度也有限，为了能在长度有限的纸带上尽可能多地获取间距适当的数据点，实验时应先接通电源，稳定后再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数，D符合题意。
故答案为：AD。
（2）根据逐差法可得小车的加速度为
（3）对小车和动滑轮根据牛顿第二定律有
即
由题意知
解得
【分析】（1）实验为了使拉力等于小车受到的合力，需要垫高木板平衡摩擦力；实验有力传感器测量拉力的大小，不需要测量质量的大小及满足质量要求；
（2）利用逐差法可以求出加速度的大小；
（3）利用牛顿第二定律结合图像斜率可以求出小车质量的大小。
12．【答案】（1）红；2；小
（2）2.9；1.3
【知识点】练习使用多用电表
【解析】【解答】（1）①图（a）中表笔B接3，4接线柱时，由于A接的是电源的负极，根据电流从红表笔流入，黑表笔流出，可知A是红表笔；
②当S接通触点1、2时，电表内部中没有电源，由于表头和电阻并联，故改装成了电流表，接1时左边的电阻为分流电阻，即一个电阻为分流电阻；接2时两个电阻串联后为分流电阻，所以接1时量程较大，接2时量程较小，即接2时对应多用电表为电流0.6A挡；
③选择开关S接触点3，4时，电表内部有电源，多用电表为欧姆表，而中值电阻
倍率越大时，当红黑表笔短接，表头满偏时，同样的中值电阻，只有电动势E大，才能使倍率越大，所以由图（a）可知，若电表内电源电动势E1＜E2，选择开关S接触点3时，测量倍率比S接触点4时小；
（2）由图（b）1图知，多用电表此时为电压表，测量电阻箱两端的电压，根据闭合电路欧姆定律可得
可得
结合图（c）可得
可得，
【分析】（1）利用红进黑出可以判别表笔的颜色；利用表头与定值电阻并联，且并联的电阻较大对应的电流表量程比较小，所以2为多用电表的0.6A挡；利用电动势的大小可以比较中值电阻的大小进而比较倍率的大小；
（2）利用闭合电路的欧姆定律结合图像斜率和截距可以求出内阻和电动势的大小。
13．【答案】（1）解：由题意，粒子从M到N做类平抛运动，轨迹如图所示
在沿-y方向，有
位移大小为
沿x正方向做匀速运动，由几何关系
解得
又
联立求得电场强度大小为
（2）解：由题意，粒子从N点垂直OP进入磁场，到从C点垂直x轴离开磁场，由几何关系，则粒子在磁场中做圆周运动的半径
在N点粒子速度与OP垂直，大小为
由牛顿第二定律
解得
由运动规律，粒子在电场和磁场中运动的总时间为
【知识点】带电粒子在电场中的偏转；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【分析】（1）粒子在电场中做类平抛运动，利用位移公式结合牛顿第二定律可以求出电场强度的大小；
（2）粒子进入磁场做匀速圆周运动，利用几何关系可以求出轨道半径的大小，结合速度的分解可以求出进入磁场速度的大小，结合牛顿第二定律可以求出磁感应强度的大小，结合轨迹所对的圆心角及周期公式可以求出运动的时间。
14．【答案】（1）解：在F作用的1s内，对滑块C，由动量定理得
由图像围成的面积可得
得
（2）解：设C、A碰后瞬间速度大小分别为vC和vA，取向右为正方向，A、C系统碰撞过程动量守恒，得
A、C发生弹性碰撞，动能不变，则
代入数据，解得vA=7m/s
A、C碰撞后，对B有
代入数据得a2=1.5m/s2
对A有
得a1=2m/s2
设碰后经t2时间A、B共速，则
解得t2=2s，v共=3m/s
（3）解：①从A被碰后到A、B刚好共速过程
所以此过程B相对A向左滑行
当电场强度变为E2时，假设B、A减速时发生相对滑动，则对B有
得
对A有
因，故假设成立，A减速快，B将相对A向右滑动，直到都停止。此过程它们的位移分别为
则此过程B相对A向右滑行
因为
所以板长至少为10.5m
②整个过程中静电力对B做功
故物块B的电势能变化量为
即电势能减少了12J。
【知识点】动量定理；动量守恒定律
【解析】【分析】（1）已知变力大小与时间的关系图像，利用图像面积结合动量定理可以求出滑块C的速度大小；
（2）当C与A发生碰撞时，利用动量守恒定律结合动能守恒定律可以求出碰后A的速度大小，结合牛顿第二定律可以求出B和A的加速度大小，结合速度公式可以求出共速的速度及所花的时间；
（3）当A碰撞后到AB共速时，利用速度位移公式可以求出AB运动的位移，进而求出相对运动的位移大小，结合牛顿第二定律可以求出电场强度变化后两者加速度的大小，利用速度位移公式可以求出相对位移的大小；利用电场力的大小及B运动的位移可以求出电场力做功的大小。
15．【答案】（1）解：封闭气体初状态压强
设玻璃管的横截面积为S，体积
温度
封闭气体末状态压强
体积
对封闭气体，由理想气体状态方程得
代入数据解得
即温度为。
（2）解：设空气柱的长度为H，对气体，由玻意耳定律得
代人数据解得
注入水银柱的长度
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【分析】（1）已知液面高度差，利用液面高度差结合压强公式可以求出气体压强的大小，再利用理想气体的状态方程可以求出气体的温度；
（2）当保持温度不变时，利用理想气体的状态方程结合气体的压强可以求出注入水银柱的长度。
16．【答案】（1）解：由图像可得，该波波长为8m且该波沿x正方向传播，可判断知P的振动方向沿y轴正方向，P第一次到达波峰的时间为，得周期T=0.8s，由
得v=10m/s
（2）解：由图像可得，该波振幅为10cm。依题意，该波向x轴正方向传播，波速为10m/s，则经过1s波从x=12m处传到Q点，可得在0~2s内，质点Q完成了1.25次全振动，经过的路程为L=1.25×4A=50cm
【知识点】横波的图象
【解析】【分析】（1）从图像可以得出波的波长大小，结合质点的运动时间可以求出周期的大小，利用波长和周期的大小可以求出波速的大小；
（2）已知波的振幅，利用质点间的距离可以求出传播的时间，结合振动的时间可以求出质点运动的路程。
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