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广东省清远市2022届高三上学期物理期末教学质量检测试卷
一、单选题
1．（2022高三上·清远期末）某种海鱼能在周围空间产生电场，其电场线分布如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．海鱼的头部带正电，A点的电势比B点的电势高
B．海鱼的头部带正电，A点的电势比B点的电势低
C．海鱼的头部带负电，A点的电势比B点的电势高
D．海鱼的头部带负电，A点的电势比B点的电势低
【答案】B
【知识点】电场强度和电场线
【解析】【解答】电场线从正电荷或无穷远处出发，终止与负电荷或无穷远处，根据电场线由头部出发可知：海鱼的头部带正电，尾部带负电；沿着电场线电势降低，等势线与电场线垂直，B点电势比C点电势高，A点电势比C点电势低。
故答案为：B。
【分析】利用电场线的分布可以判别头部带正电，利用电场线的方向可以比较电势的高低。
2．（2022·安康模拟）2021年7月27日，在东京奥运会跳水女子双人十米跳台决赛中，中国选手夺得冠军。运动员准备起跳时的情景如图所示。下列过程中，运动员处于超重状态的是（ ）
A．运动员起跳重心加速上升的过程
B．运动员离开跳台上升的过程
C．运动员从最高点下落到水面的过程
D．运动员加速入水的过程
【答案】A
【知识点】超重与失重
【解析】【解答】A．运动员起跳重心加速上升的过程，加速度竖直向上。运动员处于超重状态。A符合题意；
B．运动员离开跳台上升的过程，加速度为重力加速度，竖直向下。运动员处于失重状态。B不符合题意；
C．运动员从最高点下落到水面的过程，加速度竖直向下。运动员处于失重状态。C不符合题意；
D．运动员加速入水的过程，加速度竖直向下。运动员处于失重状态。D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】利用运动员的速度变化可以判别加速度的方向，结合加速度的方向可以判别超重与失重。
3．（2022高三上·清远期末）2022年北京冬奥会即将来临，运动员正在紧张训练。某滑雪运动员以某一初速度滑出，滑行一段距离后停下（此过程视为匀减速直线运动），若该运动员第二次滑行的距离是第一次滑行距离的4倍，各处路况相同，则他第二次滑出的初速度大小为第一次滑出的初速度大小的（ ）
A．2倍 B．4倍 C． D．
【答案】A
【知识点】匀变速直线运动基本公式应用
【解析】【解答】根据速度位移公式
由于该运动员第二次滑行的距离是第一次滑行距离的4倍，各处路况相同，可得第二次滑出的初速度大小为第一次滑出的初速度大小的2倍，BCD不符合题意，A符合题意。
故答案为：A。
【分析】利用速度位移公式可以求出初速度的大小。
4．（2022高三上·清远期末）某同学搬运如图所示的磁电式电流表时，发现表针剧烈晃动且不易停止。该同学依据所学物理知识，在两接线柱间接一根导线后再次搬运，发现表针晃动明显减弱且很快停止。下列说法正确的是（ ）
A．电流表未接导线与接导线，均不会产生感应电动势
B．电流表未接导线时不产生感应电动势，接导线时产生感应电动势
C．电流表未接导线与接导线均不会产生感应电流
D．电流表未接导线时不产生感应电流，接导线时产生感应电流
【答案】D
【知识点】电磁感应的发现及产生感应电流的条件
【解析】【解答】电流表未接导线与接导线时，表针晃动的过程中均会带动内部线圈切割磁感线，从而产生感应电动势，而未接导线时不是闭合回路，不会产生感应电流，接导线时构成闭合回路，会产生感应电流，从而阻碍表针的晃动。综上所述可知ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】当电流表未接导线时，表针晃动时，内部线圈切割磁感线会产生感应电动势，但不会产生感应电流。
5．（2022高三上·清远期末）在紧张的学习之余，班上举行了飞镖比赛。小李从到地面的高度为h、到靶面的水平距离为L处，将质量为m的飞镖以大小为v0的速度水平投出，结果飞镖落在靶心的正下方。不计空气阻力。只改变h、L、m、v0四个物理量中的一个，可使飞镖投中靶心的是（ ）
A．适当增大L B．适当增大v0 C．适当减小h D．适当减小m
【答案】B
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】AB．根据平抛运动的规律有
解得
开始时飞镖落于靶心的正下方，说明H较大，为减小H，可以减小L或增大v0，A不符合题意、B符合题意；
C．若L、v0均不变，也可以增大h，使得飞镖投中靶心，C不符合题意；
D．平抛运动的规律与物体的质量无关，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用平抛运动的位移公式可以导出飞镖下落高度的表达式，利用表达式可以判别减小下落高度的方法。
6．（2022高三上·清远期末）周末，天气晴好，为了减轻妈妈的负担，某同学自己清洗从学校带回来的衣服，洗完后将一重为G的衣服挂在底角为的光滑等腰衣架上（底边水平），如图所示，取，不计摩擦，则衣服对衣架一侧的压力大小为（ ）
A． B． C．G D．
【答案】B
【知识点】共点力平衡条件的应用
【解析】【解答】设一侧衣架对衣服的支持力大小为，根据物体的平衡条件有
根据牛顿第三定律，衣服对衣架一侧的压力大小
解得
故答案为：B。
【分析】利用物体的平衡方程可以求出衣架对衣服支持力的大小，利用牛顿第三定律可以求出衣服对衣架压力的大小。
7．（2022高三上·清远期末）2021年11月23日，我国在酒泉卫星发射中心用“长征四号”丙遥三十七运载火箭成功发射“高分三号”02星。该卫星的成功发射将进一步提升我国卫星海陆观测能力，服务海洋强国建设和支撑“一带一路”倡议。已知卫星绕地球运行的周期为T，地球的半径为R，引力常量为G，地球表面的重力加速度大小为g。若将地球视为质量分布均匀的球体，将卫星绕地球的运动视为匀速圆周运动，且不考虑地球自转的影响，则下列说法正确的是（ ）
A．卫星的轨道半径为
B．地球的密度为
C．卫星的向心加速度大小为
D．卫星的线速度大小为
【答案】C
【知识点】万有引力定律及其应用
【解析】【解答】A．设地球和卫星的质量分别为M、m，卫星的轨道半径为r，根据牛顿第二定律有①
地球表面质量为m0的物体所受重力等于万有引力，即②
联立①②解得③
A不符合题意；
B．地球的体积为④
地球的密度为⑤
联立②④⑤解得⑥
B不符合题意；
C．卫星的向心加速度大小为⑦
C符合题意；
D．卫星的线速度大小为⑧
D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用引力提供向心力结合引力形成重力可以求出轨道半径的大小；结合体积公式可以求出地球的密度；利用向心加速度的表达式可以求出向心加速度的大小；利用线速度的表达式可以求出线速度的大小。
二、多选题
8．（2022高三上·清远期末）放射性元素自发地发出射线的现象，叫作天然放射现象。关于天然放射现象中的射线、射线和射线，下列说法正确的是（ ）
A．射线呈电中性
B．某原子核放出射线后，其质量数增加1
C．射线、射线和射线中，电离作用最强的是射线
D．射线是电子，来自原来绕核旋转的核外电子
【答案】A,C
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】A．射线是高频电磁波，不带电呈电中性，A符合题意；
B．某原子核放出射线后，电荷数增加1，其质量数不变，B不符合题意；
C．射线、射线和射线中，电离作用最强的是射线，C符合题意；
D．射线是电子，来自原子核内的中子变为质子时放出的，因此其来自原子核的内部，D不符合题意；
故答案为：AC。
【分析】射线属于电磁波，不带电性；利用质量数和电荷数守恒可以判别原子核质量数的变化；电离能力最强的是a射线；射线属于核内电子流。
9．（2022高三上·清远期末）如图所示，某球员截断对方传球并专守为攻，断球前瞬间，足球的速度大小为4m/s、方向水平向左；断球后瞬间，足球的速度大小为6m/s、方向水平向右。若足球的质量为0.4kg球员的脚与足球接触的时间为0.2s，忽略断球过程中足球受到草地的摩擦力，则对于该过程，下列说法正确的是（ ）
A．足球的动量改变量的大小为4kg·m/s
B．足球动量改变量的大小为2kg·m/s
C．足球受到脚水平方向的平均作用力大小为20N
D．足球受到脚水平方向的平均作用力大小为10N
【答案】A,C
【知识点】动量
【解析】【解答】AB．取向右正方向，则足球动量改变量的大小为
A符合题意，B不符合题意；
CD．由动量定理得
代入数据解得
C符合题意，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】利用初末速度的大小及方向可以求出足球动量变化量的大小；利用动量定理可以求出平均作用力的大小。
10．（2022高三上·清远期末）家用燃气热水器电子脉冲点火装置的原理图如图所示。将3V的直流电压通过转换器转换为正弦交变电压，将该交变电压加在理想变压器的原线圈上，副线圈两端接放电针，当放电针之间电压的最大值达到18kV时，就可以放电，利用放电针高压放电所产生的电火花可点燃燃气。下列说法正确的是（ ）
A．热水器每秒点火100次
B．理想交流电压表的示数为12V
C．在转换器损坏的情况下，只要副线圈的匝数足够大，就可以点燃燃气
D．当变压器原、副线圈的匝数之比为1：1500时，点燃装置正常工作
【答案】A,D
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】A．理想变压器不改变交变电流的周期，放电针之间交流电压的周期
热水器每秒点火的次数为，A符合题意；
B．交流电压表的示数为有效值，可得其示数
B不符合题意；
C．在转换器损坏的情况下，变压器原线圈接恒定电流，副线圈两端的电压为零，不能点燃燃气，C不符合题意；
D．根据理想变压器的变压规律，当放电针之间电压的最大值恰好为18kV时，有
D符合题意；
故答案为：AD。
【分析】利用交变电压的表达式可以求出角速度的大小，利用角速度的大小可以求出周期的大小，利用周期的大小可以求出点火的次数；利用电压的峰值可以求出有效值的大小；当转换器损坏时，副线圈电压等于0不能点燃煤气；利用电压之比可以求出正常工作的匝数之比。
三、实验题
11．（2022高三上·清远期末）某同学做“金属丝电阻率的测量”实验，请回答下列问题。
（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，其示数如图甲所示，则该金属丝的直径为 。
（2）用多用电表电阻挡“×10”倍率测量该金属丝的电阻，示数如图乙所示，则该金属丝的电阻为 。
（3）若金属丝的直径为，金属丝接入电路的长度为、电阻为，则该金属丝的电阻率可表示为 。
【答案】（1）2.000
（2）40
（3）
【知识点】练习使用多用电表
【解析】【解答】(1)由图可知，螺旋测微器主尺上的读数为2mm，副尺上的读数为，由于螺旋测微器需要估读，因此该金属丝的直径为2.000mm；
(2)由图乙可知，该金属丝的电阻为；
(3)金属丝的直径为，则金属丝的横截面积为
由电阻定律
联立可得
【分析】（1）利用螺旋测微器的结构和精度可以读出对应的读数；
（2）利用示数和挡位可以求出电阻的大小；
（3）利用电阻定律结合面积公式可以求出电阻率的表达式。
12．（2022高三上·清远期末）小王利用如图甲所示的装置探究弹簧的弹性势能。在粗糙水平桌面上固定好轻质弹簧和光电门，将光电门与数字计时器（图甲中未画出）连接。实验开始时，弹簧在光电门的左侧，且处于原长状态。小滑块与弹簧不拴接，不计空气阻力。
（1）用外力将滑块向左缓慢推至滑块上的遮光条（宽度为d）距离光电门为x处，撤去外力，数字计时器记录的遮光条通过光电门的时间为t。滑块通过光电门时的速度大小为 。
（2）多次改变滑块的质量m，重复（1）中操作，得出多组m与t的值，以为横坐标、为纵坐标作出的图像如图乙所示（图中的a、b均为已知量），则撤去外力瞬间弹簧的弹性势能 ；已知当地的重力加速度大小为g，则滑块与桌面间的动摩擦因数 。
【答案】（1）
（2）；
【知识点】弹性势能
【解析】【解答】（1）由于通过光电门的时间极短，可以将通过光电门的平均速度看做瞬时速度，为
（2）根据动能定理得
代入速度得
整理得
则结合图像得
图像的斜率
解得
【分析】（1）利用平均速度公式可以求出瞬时速度的大小；
（2）利用动能定理结合图像斜率和截距可以求出动摩擦因数和弹性势能的大小。
四、解答题
13．（2022高三上·清远期末）同学们周末去滑冰场滑冰。如图所示，甲同学静立在水平冰面上，乙同学从距离甲同学x0=7m处由静止开始向甲同学匀加速滑去，经时间t=2s乙同学到达甲同学所在位置并抱住甲同学（作用时间极短），然后他们一起向前滑行一段距离后停下。甲同学与乙同学的质量分别为m1=60kg，m2=80kg，他们一起滑行时受到的阻力大小为他们所受总重力大小的，取重力加速度大小g=10m/s2。求：
（1）乙同学在抱住甲同学前瞬间的速度大小v0；
（2）乙同学抱住甲同学后一起向前滑行的距离x。
【答案】（1）解：设乙同学在抱住甲同学前的滑行过程中的加速度大小为a，根据匀变速直线运动的规律有
解得
（2）解：设乙同学抱住甲同学后瞬间他们的共同速度大小为v，根据动量守恒定律有
根据功能关系有
解得x=16m
【知识点】动量守恒定律
【解析】【分析】（1）乙同学做匀加速直线运动，利用位移公式可以求出运动的时间，结合速度公式可以求出抱住甲同学的速度大小；
（2）当乙同学抱住甲同学时，利用动量守恒定律可以求出共同速度的大小，结合动能定理可以求出一起滑行的距离大小。
14．（2022高三上·清远期末）如图所示，在第I象限内的虚线OC（OC与y轴正方向的夹角）与y轴所夹区域内（包括虚线OC）有磁感应强度大小为B、方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场，大量质量为m、电荷量为q的带正电粒子从y轴上坐标为（0，L）的A点平行于x轴正方向射入磁场。取sin53°=0.8，cos53°=0.6，不计粒子所受重力。
（1）若a粒子垂直y轴离开磁场，求其初速度大小v应满足的条件；
（2）若b粒子离开磁场后垂直经过x轴，求b粒子在第I象限内运动的时间t；
（3）若在（2）中情况下，在xOy平面内x轴与虚线OC所夹区域加上电场强度大小、方向沿x轴正方向的匀强电场（图中未画出），求b粒子到达x轴上的位置的横坐标x0。
【答案】（1）解：当a粒子在磁场中的运动轨迹对应的圆心角为180°时，a粒子垂直y轴离开磁场，在此种情况下，当a粒子的运动轨迹与OC相切时，a粒子的初速度最大（设为vmax），如图甲所示。设此时a粒子在磁场中运动的轨迹半径为R1，有
根据几何关系有
解得
v应满足的条件为
（2）解：b粒子运动四分之一圆周后离开磁场，将垂直经过x轴，运动轨迹如图乙所示。设轨迹圆的半径为R2，有
根据几何关系有
解得
b粒子在磁场中做圆周运动的周期
b粒子在磁场中运动的时间
解得
根据几何关系，b粒子经过虚线OC时到x轴的距离
设b粒子离开磁场后在第I象限内运动的时间为t2，有
又
解得
（3）解：由（1）得
b粒子在电场中运动的加速度大小
b粒子从虚线OC运动到x轴的过程中沿x轴方向的位移大小
又
解得
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【分析】（1）画出粒子垂直于y轴离开磁场的轨迹，利用几何关系可以求出轨道半径的大小，结合牛顿第二定律可以求出初速度的大小范围；
（2）当b粒子垂直经过x轴时，利用牛顿第二定律结合几何关系可以求出粒子速度的大小，结合轨迹所对圆心角及周期的大小可以求出粒子在磁场中运动的时间，利用匀速运动的位移公式可以求出离开磁场到x轴的运动时间；
（3）粒子离开磁场后在电场中做类平抛运动，利用牛顿第二定律结合位移公式可以求出粒子经过x轴的坐标。
15．（2022高三上·清远期末）小王想测量昼夜温差。正午时，他将一薄壁导热玻璃管竖直放在室外窗台的支架上，如图所示，玻璃管下端封闭、上端开口，管内用质量为m的水银柱密封长为L的空气柱（视为理想气体），正午时环境的热力学温度为T0。夜晚，小王测得水银柱下降了，求夜晚室外的温度T及昼夜温差（即T0与T的差值）。
【答案】解：设玻璃管的横截面积为S，在水银柱下降的过程中，管内空气做等压变化，有
解得
故
【知识点】共点力平衡条件的应用；理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【分析】当水银柱下降的过程中，空气发生等压变化，利用理想气体的状态方程可以求出对应的温度。
16．（2022高三上·清远期末）由某种材料制成的圆锥体倒立放置，其截面如图所示，虚线为垂直于AB边的对称轴，AO边与BO边的夹角可以调节，现使一光线从图示位置垂直于AB边射入圆锥截面。当AO边与BO边的夹角为106°时，光线恰好不会从AO边射出。取sin37°=0.6，cos37°=0.8。求该材料的折射率。
【答案】解：设光线在该材料中发生全反射的临界角为C，光路如图所示，根据几何关系有
设该材料的折射率的为n，则
解得
【知识点】光的全反射
【解析】【分析】由于光线在AO界面发生全反射，利用几何关系可以求出临界角的大小，结合全反射定律可以求出折射率的大小。
五、填空题
17．（2022高三上·清远期末）如图所示，将薄金属筒开口向下，从水面开始缓慢压入水中至图示位置。不计水温以及大气压强的变化。该过程中，金属筒内空气（视为理想气体）的内能 （选填“增加”、“减少”或“不变”），金属筒内空气 （选填“吸热”或“放热”）。
【答案】不变；放热
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【解答】该过程中，水的温度不变，金属筒内空气的温度不变，筒内空气的内能不变。
该过程中，水对筒内空气产生的压强增大，根据玻意耳定律，，筒内空气的体积减小，外界对筒内空气做功，结合热力学第一定律
可知，筒内空气放热。
【分析】当水温度不变时空气温度不变，则空气内能保持不变；当压强变大时，利用理想气体的状态方程可以判别空气的体积减小，结合热力学第一定律可以判别空气放出热量。
18．（2022高三上·清远期末）甲、乙两人在湖边钓鱼，甲发现湖中钓鱼的浮标随水波上下浮动，他观测发现浮标第1次到达最高点至第11次到达最高点的时间s，甲、乙的浮标在波的传播方向上相距m，从甲的浮标第一次运动到最高点开始计时，不考虑其他波源，经时间s，乙的浮标第一次到达最高点。该水波的周期为 s，波长为 m。
【答案】2；4
【知识点】横波的图象
【解析】【解答】由题意可知该水波的周期为
波速为
波长为
【分析】利用振动的时间可以求出周期的大小，结合传播的距离和传播的时间可以求出波速的大小，利用波速和周期的大小可以求出波长的大小。
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广东省清远市2022届高三上学期物理期末教学质量检测试卷
一、单选题
1．（2022高三上·清远期末）某种海鱼能在周围空间产生电场，其电场线分布如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．海鱼的头部带正电，A点的电势比B点的电势高
B．海鱼的头部带正电，A点的电势比B点的电势低
C．海鱼的头部带负电，A点的电势比B点的电势高
D．海鱼的头部带负电，A点的电势比B点的电势低
2．（2022·安康模拟）2021年7月27日，在东京奥运会跳水女子双人十米跳台决赛中，中国选手夺得冠军。运动员准备起跳时的情景如图所示。下列过程中，运动员处于超重状态的是（ ）
A．运动员起跳重心加速上升的过程
B．运动员离开跳台上升的过程
C．运动员从最高点下落到水面的过程
D．运动员加速入水的过程
3．（2022高三上·清远期末）2022年北京冬奥会即将来临，运动员正在紧张训练。某滑雪运动员以某一初速度滑出，滑行一段距离后停下（此过程视为匀减速直线运动），若该运动员第二次滑行的距离是第一次滑行距离的4倍，各处路况相同，则他第二次滑出的初速度大小为第一次滑出的初速度大小的（ ）
A．2倍 B．4倍 C． D．
4．（2022高三上·清远期末）某同学搬运如图所示的磁电式电流表时，发现表针剧烈晃动且不易停止。该同学依据所学物理知识，在两接线柱间接一根导线后再次搬运，发现表针晃动明显减弱且很快停止。下列说法正确的是（ ）
A．电流表未接导线与接导线，均不会产生感应电动势
B．电流表未接导线时不产生感应电动势，接导线时产生感应电动势
C．电流表未接导线与接导线均不会产生感应电流
D．电流表未接导线时不产生感应电流，接导线时产生感应电流
5．（2022高三上·清远期末）在紧张的学习之余，班上举行了飞镖比赛。小李从到地面的高度为h、到靶面的水平距离为L处，将质量为m的飞镖以大小为v0的速度水平投出，结果飞镖落在靶心的正下方。不计空气阻力。只改变h、L、m、v0四个物理量中的一个，可使飞镖投中靶心的是（ ）
A．适当增大L B．适当增大v0 C．适当减小h D．适当减小m
6．（2022高三上·清远期末）周末，天气晴好，为了减轻妈妈的负担，某同学自己清洗从学校带回来的衣服，洗完后将一重为G的衣服挂在底角为的光滑等腰衣架上（底边水平），如图所示，取，不计摩擦，则衣服对衣架一侧的压力大小为（ ）
A． B． C．G D．
7．（2022高三上·清远期末）2021年11月23日，我国在酒泉卫星发射中心用“长征四号”丙遥三十七运载火箭成功发射“高分三号”02星。该卫星的成功发射将进一步提升我国卫星海陆观测能力，服务海洋强国建设和支撑“一带一路”倡议。已知卫星绕地球运行的周期为T，地球的半径为R，引力常量为G，地球表面的重力加速度大小为g。若将地球视为质量分布均匀的球体，将卫星绕地球的运动视为匀速圆周运动，且不考虑地球自转的影响，则下列说法正确的是（ ）
A．卫星的轨道半径为
B．地球的密度为
C．卫星的向心加速度大小为
D．卫星的线速度大小为
二、多选题
8．（2022高三上·清远期末）放射性元素自发地发出射线的现象，叫作天然放射现象。关于天然放射现象中的射线、射线和射线，下列说法正确的是（ ）
A．射线呈电中性
B．某原子核放出射线后，其质量数增加1
C．射线、射线和射线中，电离作用最强的是射线
D．射线是电子，来自原来绕核旋转的核外电子
9．（2022高三上·清远期末）如图所示，某球员截断对方传球并专守为攻，断球前瞬间，足球的速度大小为4m/s、方向水平向左；断球后瞬间，足球的速度大小为6m/s、方向水平向右。若足球的质量为0.4kg球员的脚与足球接触的时间为0.2s，忽略断球过程中足球受到草地的摩擦力，则对于该过程，下列说法正确的是（ ）
A．足球的动量改变量的大小为4kg·m/s
B．足球动量改变量的大小为2kg·m/s
C．足球受到脚水平方向的平均作用力大小为20N
D．足球受到脚水平方向的平均作用力大小为10N
10．（2022高三上·清远期末）家用燃气热水器电子脉冲点火装置的原理图如图所示。将3V的直流电压通过转换器转换为正弦交变电压，将该交变电压加在理想变压器的原线圈上，副线圈两端接放电针，当放电针之间电压的最大值达到18kV时，就可以放电，利用放电针高压放电所产生的电火花可点燃燃气。下列说法正确的是（ ）
A．热水器每秒点火100次
B．理想交流电压表的示数为12V
C．在转换器损坏的情况下，只要副线圈的匝数足够大，就可以点燃燃气
D．当变压器原、副线圈的匝数之比为1：1500时，点燃装置正常工作
三、实验题
11．（2022高三上·清远期末）某同学做“金属丝电阻率的测量”实验，请回答下列问题。
（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，其示数如图甲所示，则该金属丝的直径为 。
（2）用多用电表电阻挡“×10”倍率测量该金属丝的电阻，示数如图乙所示，则该金属丝的电阻为 。
（3）若金属丝的直径为，金属丝接入电路的长度为、电阻为，则该金属丝的电阻率可表示为 。
12．（2022高三上·清远期末）小王利用如图甲所示的装置探究弹簧的弹性势能。在粗糙水平桌面上固定好轻质弹簧和光电门，将光电门与数字计时器（图甲中未画出）连接。实验开始时，弹簧在光电门的左侧，且处于原长状态。小滑块与弹簧不拴接，不计空气阻力。
（1）用外力将滑块向左缓慢推至滑块上的遮光条（宽度为d）距离光电门为x处，撤去外力，数字计时器记录的遮光条通过光电门的时间为t。滑块通过光电门时的速度大小为 。
（2）多次改变滑块的质量m，重复（1）中操作，得出多组m与t的值，以为横坐标、为纵坐标作出的图像如图乙所示（图中的a、b均为已知量），则撤去外力瞬间弹簧的弹性势能 ；已知当地的重力加速度大小为g，则滑块与桌面间的动摩擦因数 。
四、解答题
13．（2022高三上·清远期末）同学们周末去滑冰场滑冰。如图所示，甲同学静立在水平冰面上，乙同学从距离甲同学x0=7m处由静止开始向甲同学匀加速滑去，经时间t=2s乙同学到达甲同学所在位置并抱住甲同学（作用时间极短），然后他们一起向前滑行一段距离后停下。甲同学与乙同学的质量分别为m1=60kg，m2=80kg，他们一起滑行时受到的阻力大小为他们所受总重力大小的，取重力加速度大小g=10m/s2。求：
（1）乙同学在抱住甲同学前瞬间的速度大小v0；
（2）乙同学抱住甲同学后一起向前滑行的距离x。
14．（2022高三上·清远期末）如图所示，在第I象限内的虚线OC（OC与y轴正方向的夹角）与y轴所夹区域内（包括虚线OC）有磁感应强度大小为B、方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场，大量质量为m、电荷量为q的带正电粒子从y轴上坐标为（0，L）的A点平行于x轴正方向射入磁场。取sin53°=0.8，cos53°=0.6，不计粒子所受重力。
（1）若a粒子垂直y轴离开磁场，求其初速度大小v应满足的条件；
（2）若b粒子离开磁场后垂直经过x轴，求b粒子在第I象限内运动的时间t；
（3）若在（2）中情况下，在xOy平面内x轴与虚线OC所夹区域加上电场强度大小、方向沿x轴正方向的匀强电场（图中未画出），求b粒子到达x轴上的位置的横坐标x0。
15．（2022高三上·清远期末）小王想测量昼夜温差。正午时，他将一薄壁导热玻璃管竖直放在室外窗台的支架上，如图所示，玻璃管下端封闭、上端开口，管内用质量为m的水银柱密封长为L的空气柱（视为理想气体），正午时环境的热力学温度为T0。夜晚，小王测得水银柱下降了，求夜晚室外的温度T及昼夜温差（即T0与T的差值）。
16．（2022高三上·清远期末）由某种材料制成的圆锥体倒立放置，其截面如图所示，虚线为垂直于AB边的对称轴，AO边与BO边的夹角可以调节，现使一光线从图示位置垂直于AB边射入圆锥截面。当AO边与BO边的夹角为106°时，光线恰好不会从AO边射出。取sin37°=0.6，cos37°=0.8。求该材料的折射率。
五、填空题
17．（2022高三上·清远期末）如图所示，将薄金属筒开口向下，从水面开始缓慢压入水中至图示位置。不计水温以及大气压强的变化。该过程中，金属筒内空气（视为理想气体）的内能 （选填“增加”、“减少”或“不变”），金属筒内空气 （选填“吸热”或“放热”）。
18．（2022高三上·清远期末）甲、乙两人在湖边钓鱼，甲发现湖中钓鱼的浮标随水波上下浮动，他观测发现浮标第1次到达最高点至第11次到达最高点的时间s，甲、乙的浮标在波的传播方向上相距m，从甲的浮标第一次运动到最高点开始计时，不考虑其他波源，经时间s，乙的浮标第一次到达最高点。该水波的周期为 s，波长为 m。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】电场强度和电场线
【解析】【解答】电场线从正电荷或无穷远处出发，终止与负电荷或无穷远处，根据电场线由头部出发可知：海鱼的头部带正电，尾部带负电；沿着电场线电势降低，等势线与电场线垂直，B点电势比C点电势高，A点电势比C点电势低。
故答案为：B。
【分析】利用电场线的分布可以判别头部带正电，利用电场线的方向可以比较电势的高低。
2．【答案】A
【知识点】超重与失重
【解析】【解答】A．运动员起跳重心加速上升的过程，加速度竖直向上。运动员处于超重状态。A符合题意；
B．运动员离开跳台上升的过程，加速度为重力加速度，竖直向下。运动员处于失重状态。B不符合题意；
C．运动员从最高点下落到水面的过程，加速度竖直向下。运动员处于失重状态。C不符合题意；
D．运动员加速入水的过程，加速度竖直向下。运动员处于失重状态。D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】利用运动员的速度变化可以判别加速度的方向，结合加速度的方向可以判别超重与失重。
3．【答案】A
【知识点】匀变速直线运动基本公式应用
【解析】【解答】根据速度位移公式
由于该运动员第二次滑行的距离是第一次滑行距离的4倍，各处路况相同，可得第二次滑出的初速度大小为第一次滑出的初速度大小的2倍，BCD不符合题意，A符合题意。
故答案为：A。
【分析】利用速度位移公式可以求出初速度的大小。
4．【答案】D
【知识点】电磁感应的发现及产生感应电流的条件
【解析】【解答】电流表未接导线与接导线时，表针晃动的过程中均会带动内部线圈切割磁感线，从而产生感应电动势，而未接导线时不是闭合回路，不会产生感应电流，接导线时构成闭合回路，会产生感应电流，从而阻碍表针的晃动。综上所述可知ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】当电流表未接导线时，表针晃动时，内部线圈切割磁感线会产生感应电动势，但不会产生感应电流。
5．【答案】B
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】AB．根据平抛运动的规律有
解得
开始时飞镖落于靶心的正下方，说明H较大，为减小H，可以减小L或增大v0，A不符合题意、B符合题意；
C．若L、v0均不变，也可以增大h，使得飞镖投中靶心，C不符合题意；
D．平抛运动的规律与物体的质量无关，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用平抛运动的位移公式可以导出飞镖下落高度的表达式，利用表达式可以判别减小下落高度的方法。
6．【答案】B
【知识点】共点力平衡条件的应用
【解析】【解答】设一侧衣架对衣服的支持力大小为，根据物体的平衡条件有
根据牛顿第三定律，衣服对衣架一侧的压力大小
解得
故答案为：B。
【分析】利用物体的平衡方程可以求出衣架对衣服支持力的大小，利用牛顿第三定律可以求出衣服对衣架压力的大小。
7．【答案】C
【知识点】万有引力定律及其应用
【解析】【解答】A．设地球和卫星的质量分别为M、m，卫星的轨道半径为r，根据牛顿第二定律有①
地球表面质量为m0的物体所受重力等于万有引力，即②
联立①②解得③
A不符合题意；
B．地球的体积为④
地球的密度为⑤
联立②④⑤解得⑥
B不符合题意；
C．卫星的向心加速度大小为⑦
C符合题意；
D．卫星的线速度大小为⑧
D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用引力提供向心力结合引力形成重力可以求出轨道半径的大小；结合体积公式可以求出地球的密度；利用向心加速度的表达式可以求出向心加速度的大小；利用线速度的表达式可以求出线速度的大小。
8．【答案】A,C
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】A．射线是高频电磁波，不带电呈电中性，A符合题意；
B．某原子核放出射线后，电荷数增加1，其质量数不变，B不符合题意；
C．射线、射线和射线中，电离作用最强的是射线，C符合题意；
D．射线是电子，来自原子核内的中子变为质子时放出的，因此其来自原子核的内部，D不符合题意；
故答案为：AC。
【分析】射线属于电磁波，不带电性；利用质量数和电荷数守恒可以判别原子核质量数的变化；电离能力最强的是a射线；射线属于核内电子流。
9．【答案】A,C
【知识点】动量
【解析】【解答】AB．取向右正方向，则足球动量改变量的大小为
A符合题意，B不符合题意；
CD．由动量定理得
代入数据解得
C符合题意，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】利用初末速度的大小及方向可以求出足球动量变化量的大小；利用动量定理可以求出平均作用力的大小。
10．【答案】A,D
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】A．理想变压器不改变交变电流的周期，放电针之间交流电压的周期
热水器每秒点火的次数为，A符合题意；
B．交流电压表的示数为有效值，可得其示数
B不符合题意；
C．在转换器损坏的情况下，变压器原线圈接恒定电流，副线圈两端的电压为零，不能点燃燃气，C不符合题意；
D．根据理想变压器的变压规律，当放电针之间电压的最大值恰好为18kV时，有
D符合题意；
故答案为：AD。
【分析】利用交变电压的表达式可以求出角速度的大小，利用角速度的大小可以求出周期的大小，利用周期的大小可以求出点火的次数；利用电压的峰值可以求出有效值的大小；当转换器损坏时，副线圈电压等于0不能点燃煤气；利用电压之比可以求出正常工作的匝数之比。
11．【答案】（1）2.000
（2）40
（3）
【知识点】练习使用多用电表
【解析】【解答】(1)由图可知，螺旋测微器主尺上的读数为2mm，副尺上的读数为，由于螺旋测微器需要估读，因此该金属丝的直径为2.000mm；
(2)由图乙可知，该金属丝的电阻为；
(3)金属丝的直径为，则金属丝的横截面积为
由电阻定律
联立可得
【分析】（1）利用螺旋测微器的结构和精度可以读出对应的读数；
（2）利用示数和挡位可以求出电阻的大小；
（3）利用电阻定律结合面积公式可以求出电阻率的表达式。
12．【答案】（1）
（2）；
【知识点】弹性势能
【解析】【解答】（1）由于通过光电门的时间极短，可以将通过光电门的平均速度看做瞬时速度，为
（2）根据动能定理得
代入速度得
整理得
则结合图像得
图像的斜率
解得
【分析】（1）利用平均速度公式可以求出瞬时速度的大小；
（2）利用动能定理结合图像斜率和截距可以求出动摩擦因数和弹性势能的大小。
13．【答案】（1）解：设乙同学在抱住甲同学前的滑行过程中的加速度大小为a，根据匀变速直线运动的规律有
解得
（2）解：设乙同学抱住甲同学后瞬间他们的共同速度大小为v，根据动量守恒定律有
根据功能关系有
解得x=16m
【知识点】动量守恒定律
【解析】【分析】（1）乙同学做匀加速直线运动，利用位移公式可以求出运动的时间，结合速度公式可以求出抱住甲同学的速度大小；
（2）当乙同学抱住甲同学时，利用动量守恒定律可以求出共同速度的大小，结合动能定理可以求出一起滑行的距离大小。
14．【答案】（1）解：当a粒子在磁场中的运动轨迹对应的圆心角为180°时，a粒子垂直y轴离开磁场，在此种情况下，当a粒子的运动轨迹与OC相切时，a粒子的初速度最大（设为vmax），如图甲所示。设此时a粒子在磁场中运动的轨迹半径为R1，有
根据几何关系有
解得
v应满足的条件为
（2）解：b粒子运动四分之一圆周后离开磁场，将垂直经过x轴，运动轨迹如图乙所示。设轨迹圆的半径为R2，有
根据几何关系有
解得
b粒子在磁场中做圆周运动的周期
b粒子在磁场中运动的时间
解得
根据几何关系，b粒子经过虚线OC时到x轴的距离
设b粒子离开磁场后在第I象限内运动的时间为t2，有
又
解得
（3）解：由（1）得
b粒子在电场中运动的加速度大小
b粒子从虚线OC运动到x轴的过程中沿x轴方向的位移大小
又
解得
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【分析】（1）画出粒子垂直于y轴离开磁场的轨迹，利用几何关系可以求出轨道半径的大小，结合牛顿第二定律可以求出初速度的大小范围；
（2）当b粒子垂直经过x轴时，利用牛顿第二定律结合几何关系可以求出粒子速度的大小，结合轨迹所对圆心角及周期的大小可以求出粒子在磁场中运动的时间，利用匀速运动的位移公式可以求出离开磁场到x轴的运动时间；
（3）粒子离开磁场后在电场中做类平抛运动，利用牛顿第二定律结合位移公式可以求出粒子经过x轴的坐标。
15．【答案】解：设玻璃管的横截面积为S，在水银柱下降的过程中，管内空气做等压变化，有
解得
故
【知识点】共点力平衡条件的应用；理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【分析】当水银柱下降的过程中，空气发生等压变化，利用理想气体的状态方程可以求出对应的温度。
16．【答案】解：设光线在该材料中发生全反射的临界角为C，光路如图所示，根据几何关系有
设该材料的折射率的为n，则
解得
【知识点】光的全反射
【解析】【分析】由于光线在AO界面发生全反射，利用几何关系可以求出临界角的大小，结合全反射定律可以求出折射率的大小。
17．【答案】不变；放热
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【解答】该过程中，水的温度不变，金属筒内空气的温度不变，筒内空气的内能不变。
该过程中，水对筒内空气产生的压强增大，根据玻意耳定律，，筒内空气的体积减小，外界对筒内空气做功，结合热力学第一定律
可知，筒内空气放热。
【分析】当水温度不变时空气温度不变，则空气内能保持不变；当压强变大时，利用理想气体的状态方程可以判别空气的体积减小，结合热力学第一定律可以判别空气放出热量。
18．【答案】2；4
【知识点】横波的图象
【解析】【解答】由题意可知该水波的周期为
波速为
波长为
【分析】利用振动的时间可以求出周期的大小，结合传播的距离和传播的时间可以求出波速的大小，利用波速和周期的大小可以求出波长的大小。
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