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河北省邢台市2022届高三上学期物理期末试卷
一、单选题
1．（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。
2．（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。
3．（2022高三上·福建月考）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．适当减小L B．适当减小 C．适当减小h D．适当减小m
【答案】A
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】飞镖做平抛运动，水平方向
竖直方向
要击中靶心，则应使变小，可知可以使L减小，或者增大，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】飞镖做平抛运动，利用其位移公式可以判别减小y的方法。
4．（2022高三上·福建月考）某品牌手机配置有速度传感器，利用速度传感器可以测定手摆动的速度。某同学手握手机，手臂伸直，以肩为轴自然下摆，手机显示，手臂先后两次摆到竖直方向时的速度大小之比为k（）。若手机的质量不可忽略，不计空气阻力，则手臂这两次摆到竖直位置时，手机受到手竖直方向的作用力大小之比（ ）
A．为k B．为k2 C．大于k2 D．小于k2
【答案】D
【知识点】牛顿第二定律
【解析】【解答】设第一次手臂摆到竖直方向的速度为，第二次手臂摆到竖直方向的速度为，根据题意得
设两次在最低点机受到手竖直方向的作用力分别为、，在最低点由牛顿第二定律得
解得
利用数学知识可得
D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D。
【分析】手机在最低点时，利用牛顿第二定律可以求出手机受到的作用力表达式，结合速度的比值关系可以求出其作用力的比值大小。
5．（2022高一下·博白月考）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。已知卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为T，线速度大小为v，引力常量为G，则地球的质量为（ ）
A． B． C． D．
【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；卫星问题
【解析】【解答】万有引力提供向心力有，
根据圆周运动关系有，
联立两式解得，
故选C。
【分析】首先根据万有引力提供向心力，根据圆周运动可以算出圆周运动半径，代入即可求出地球的质量。
6．（2022高三上·邢台期末）如图所示，竖直墙壁与斜面的夹角为，质量均为m且分布均匀的半球与小球叠放在墙面与斜面之间，。重力加速度大小为g，取，，不计一切摩擦。半球对墙壁的弹力大小为（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【知识点】共点力平衡条件的应用
【解析】【解答】小球的受力情况如图甲所示
可得墙壁对小球的弹力大小为
半球和小球整体的受力情况如图乙所示
可得斜面对半球的弹力大小为
墙壁对整体的弹力大小
故墙壁对半球的弹力大小为
根据牛顿第三定律，半球对墙壁的弹力大小为。
故答案为：B。
【分析】利用小球的平衡方程可以求出墙壁对小球弹力的大小，结合整体的平衡方程可以求出墙壁对半球的弹力大小。
7．（2022高三上·邢台期末）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u=12sin100πt（V），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50次
B．理想交流电压表V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．要使点火装置正常工作，变压器原、副线圈的匝数之比不能超过1：1500
【答案】D
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】A．由u=12sin100πt可知，由得Hz，一个周期内交变电流两次达到最大值，所以每秒会点火100次，A不符合题意；
B．理想交流电压表V的示数是正弦式交流电压的有效值，为最大值的，所以示数为伏，B不符合题意；
C．转换器损坏，可能无法将直流电压转换成正弦式交变电压，变压器不能变压，C不符合题意；
D．根据理想变压器工作原理， U1=，U2=kV
解得U1：U2=1：1500
则要使点火装置正常工作，变压器原、副线圈的匝数之比不能超过1：1500，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用角速度的大小可以求出频率的大小，利用频率的大小可以判别点火的次数；利用电压的峰值可以求出有效值的大小；当转换器损坏时，其直流电压不能正常工作；利用电压之比可以求出正常工作的匝数之比。
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·邢台期末）如图所示，在足够大的光滑水平面上停放着装有光滑弧形槽的小车，弧形槽的底端切线水平，一小球以大小为的水平速度从小车弧形槽的底端沿弧形槽上滑，恰好能到达弧形槽的顶端。小车与小球的质量均为m，重力加速度大小为g，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A．弧形槽的顶端距底端的高度为
B．小球离开小车后，相对地面做自由落体运动
C．在小球沿小车弧形槽滑行的过程中，小车对小球做的功为
D．在小球沿小车孤弧形槽滑行的过程中，合力对小车的冲量大小为
【答案】A,B,D
【知识点】动量守恒定律
【解析】【解答】A．经分析可知，小球到达弧形槽顶端时，小球与小车的速度相同（设共同速度大小为v），在小球沿小车弧形槽上滑的过程中，小球与小车组成的系统水平方向动量守恒，有
设弧形槽的顶端距底端的高度为h，根据机械能守恒定律有
解得
A符合题意；
B．设小球返回弧形槽的底端时，小球与小车的速度分别为、，在小球沿小车弧形槽滑行的过程中，小球与小车组成的系统水平方向动量守恒，以的方向为正方向，有
根据机械能守恒定律有
解得，
可知小球离开小车后，相对地面做自由落体运动，B符合题意；
C．根据动能定理，在小球沿小车弧形槽滑行的过程中，小车对小球做的功
C不符合题意；
D．根据动量定理，在小球沿小车孤形槽滑行的过程中，合力对小车的冲量大小
D符合题意。
故答案为：ABD。
【分析】利用动量守恒定律可以求出小球和小车共同的速度，结合机械能守恒定律可以求出槽顶端距离底端的高度；小球离开小车后，利用动量守恒定律及机械能守恒定律可以求出小球离开小车的速度大小，进而判别小球做自由落体运动；利用动能定理可以求出小车对小球做功的大小；利用动量定理可以求出合力对小车冲量的大小。
10．（2022高三上·邢台期末）如图所示，空间存在方向竖直向下的匀强电场（图中未画出），A、B、C、D、M、N是棱长为a的正八面体的六个顶点，在同一竖直线上的M、N两点均固定有电荷量为Q的正点电荷，一质量为m、电荷量为q的点电荷在正方形ABCD内（水平）绕正八面体的中心做半径最大的匀速圆周运动。静电力常量为k，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（ ）
A．做匀速圆周运动的点电荷带正电
B．匀强电场的电场强度大小为
C．做圆周运动的点电荷的角速度大小为
D．做圆周运动的点电荷的动能为
【答案】B,C
【知识点】库仑定律
【解析】【解答】
A．点电荷在正方形ABCD内（水平）绕正八面体的中心做半径最大的匀速圆周运动，故只有当点电荷为负电荷时，才能受到水平面向内的合力，故点电荷负电，A不符合题意；
B．匀强电场的的作用使电荷所受的电场力与重力平衡，则有
故匀强电场的电场强度大小为，B符合题意；
C．在正八面体正方形ABCD内（水平）做半径最大的圆周运动，故圆周运动的半径
电荷到场源电荷的距离为
故每个场源电荷对点电荷的库仑力为
点电荷受到的合力大小为
根据牛顿第二定律
解得
C符合题意；
D．由动能的表达式得
D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】利用合力的方向可以判别点电荷带负电；利用电场力和重力平衡可以求出匀强电场的电场强度的大小；利用牛顿第二定律结合电场力的合力可以求出角速度的大小；利用动能的表达式可以求出动能的大小。
三、实验题
11．（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。
12．（2022高三上·邢台期末）家里网购了一台净水机，小聪查阅资料后发现，水的电阻率与水中溶解的固体含量的关系如表所示，合格纯净水的固体含量。小聪想制作一个固体含量计，用来检验该净水机的净水效果。
水（）的电阻率/（） 500 50 5
溶解的固体含量/（） 0.010 0.100 1.00
水（）的电阻率/（） 0.5 0.1 0.01
溶解的固体含量/（） 10 50 500
小聪将水样通过阀门注满一绝缘性能良好的圆柱形塑料容器，容器两端用固定的圆形金属电极密封（如图甲所示），再接在如图乙所示的电路（电源电动势为，电流表的量程为，测量前将红、黑表笔短接，使电流表满偏）的红、黑表笔之间，读出此时电流表的示数。小聪根据不同水样对应的电流值，得到不同水样对应的电阻率，将电阻率对应的固体含量值标在电流表表盘对应的刻度线上，这样就将电流表改装成了一个简易的固体含量计。
（1）在如图乙所示的电路中， （选填“”或“”）表笔是黑表笔。
（2）此固体含量计上较小的固体含量值对应电流表的电流值 （选填“较大”或“较小”）。
（3）某次测量时，电流表的指针恰好半偏，测得该容器两电极间的长度为，水柱的内径为，则水样的电阻率 （用相关物理量的符号表示）；若，，圆柱形塑料容器的长度与横截面直径分别为、，则该净水机 （选填“合格”或“不合格”）。
【答案】（1）
（2）较小
（3）；不合格
【知识点】导体电阻率的测量
【解析】【解答】（1）黑表笔应接内部电源的正极，可知表笔是黑表笔。
（2）由表中数据知，当水中溶解的固体含量减小时，水的电阻率增大，而水柱的长度、横截面积均不变，故水柱的电阻增大，根据闭合电路的欧姆定律，通过电流表的电流减小。
（3）当电流表半偏时，通过电流表的电流，根据闭合电路的欧姆定律有
且
解得
代入数值可得水的电阻率约为
对应的固体含量，该净水机不合格。
【分析】（1）利用红进黑出可以判别b表笔为黑色表笔；
（2）利用电阻定律可以判别水柱电阻的变化，结合欧姆定律可以判别电流的大小变化；
（3）利用欧姆定律结合电阻定律可以求出电阻率的大小，进而判别净水机不合格。
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·邢台期末）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（视为质点）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，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所夹区域加上方向平行OC的匀强电场（图中未画出）结果b粒子恰好能到达x轴，求所加电场的电场强度大小E以及b粒子到达x轴上的位置的横坐标（不考虑b粒子到达x轴后的运动）。
【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），如图甲所示。
设此时a粒子在磁场中运动的轨迹半径为，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，有
根据几何关系有
解得
b点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，有
又
解得
（3）解：b粒子沿y轴方向的加速度大小
根据匀变速直线运动的规律有
解得
b粒子沿x轴方向的加速度大小
设b粒子从虚线OC运动到x轴的时间为，有
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）粒子在磁场中运动，当轨迹与边界相切时，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）当粒子垂直经过x轴时，利用几何关系可以求出粒子轨迹半径的大小，结合牛顿第二定律可以求出粒子速度的大小，结合周期的大小可以求出粒子运动的时间；利用匀速运动的位移公式可以求出离开磁场运动的时间；
（3）粒子在电场中做匀变速运动；利用牛顿第二定律可以求出加速度的大小，结合速度位移公式可以求出电场强度的大小；结合类平抛运动的位移公式可以求出横坐标的大小。
15．（2022高三上·邢台期末）小王想测量昼夜温差。正午时，他将一横截面面积为S的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。夜晚，小王测得水银柱下降了△h。重力加速度大小为g，大气压强恒为。求：
（1）正午时管内空气的压强p；
（2）夜晚室外的温度T及昼夜温差△T（即与T的差值）。
【答案】（1）解：对管内水银柱，根据物体的平衡条件有
解得
（2）解：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】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【分析】（1）由于管内水柱处于静止，利用平衡方程可以求出气体压强的大小；
（2）当水银柱下降时，管内气体发生等压变化，利用理想气体的状态方程可以求出室外温度及温差的大小。
16．（2022高三上·邢台期末）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，。
（1）求该材料的折射率；
（2）改变AO边与BO边的夹角，让光线仍沿原方向入射，结果光线射到BO边时刚好发生全发射，求此时AO边与BO边的夹角（结果保留三位有效数字）。
【答案】（1）解：设光线在该材料中发生全反射的临界角为C，光路如图甲所示，
根据几何关系有
又
解得
（2）解：当AO边与BO边的夹角减小时，光线在AO边的入射角增大，光线在AO边发生全反射后，传播到BO边时恰好发生全反射，光路如图乙所示，
根据光的反射定律及几何关系有
解得
【知识点】光的全反射
【解析】【分析】（1）当光线在界面发生全反射，利用几何关系可以求出临界角的大小，结合折射定律可以求出折射率的大小；
（2）当光线在BO边发生全反射，利用几何关系求出AO与BO边的夹角的大小。
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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河北省邢台市2022届高三上学期物理期末试卷
一、单选题
1．（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．
2．（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
3．（2022高三上·福建月考）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．适当减小L B．适当减小 C．适当减小h D．适当减小m
4．（2022高三上·福建月考）某品牌手机配置有速度传感器，利用速度传感器可以测定手摆动的速度。某同学手握手机，手臂伸直，以肩为轴自然下摆，手机显示，手臂先后两次摆到竖直方向时的速度大小之比为k（）。若手机的质量不可忽略，不计空气阻力，则手臂这两次摆到竖直位置时，手机受到手竖直方向的作用力大小之比（ ）
A．为k B．为k2 C．大于k2 D．小于k2
5．（2022高一下·博白月考）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。已知卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为T，线速度大小为v，引力常量为G，则地球的质量为（ ）
A． B． C． D．
6．（2022高三上·邢台期末）如图所示，竖直墙壁与斜面的夹角为，质量均为m且分布均匀的半球与小球叠放在墙面与斜面之间，。重力加速度大小为g，取，，不计一切摩擦。半球对墙壁的弹力大小为（ ）
A． B． C． D．
7．（2022高三上·邢台期末）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u=12sin100πt（V），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50次
B．理想交流电压表V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．要使点火装置正常工作，变压器原、副线圈的匝数之比不能超过1：1500
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·邢台期末）如图所示，在足够大的光滑水平面上停放着装有光滑弧形槽的小车，弧形槽的底端切线水平，一小球以大小为的水平速度从小车弧形槽的底端沿弧形槽上滑，恰好能到达弧形槽的顶端。小车与小球的质量均为m，重力加速度大小为g，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A．弧形槽的顶端距底端的高度为
B．小球离开小车后，相对地面做自由落体运动
C．在小球沿小车弧形槽滑行的过程中，小车对小球做的功为
D．在小球沿小车孤弧形槽滑行的过程中，合力对小车的冲量大小为
10．（2022高三上·邢台期末）如图所示，空间存在方向竖直向下的匀强电场（图中未画出），A、B、C、D、M、N是棱长为a的正八面体的六个顶点，在同一竖直线上的M、N两点均固定有电荷量为Q的正点电荷，一质量为m、电荷量为q的点电荷在正方形ABCD内（水平）绕正八面体的中心做半径最大的匀速圆周运动。静电力常量为k，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（ ）
A．做匀速圆周运动的点电荷带正电
B．匀强电场的电场强度大小为
C．做圆周运动的点电荷的角速度大小为
D．做圆周运动的点电荷的动能为
三、实验题
11．（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 。
12．（2022高三上·邢台期末）家里网购了一台净水机，小聪查阅资料后发现，水的电阻率与水中溶解的固体含量的关系如表所示，合格纯净水的固体含量。小聪想制作一个固体含量计，用来检验该净水机的净水效果。
水（）的电阻率/（） 500 50 5
溶解的固体含量/（） 0.010 0.100 1.00
水（）的电阻率/（） 0.5 0.1 0.01
溶解的固体含量/（） 10 50 500
小聪将水样通过阀门注满一绝缘性能良好的圆柱形塑料容器，容器两端用固定的圆形金属电极密封（如图甲所示），再接在如图乙所示的电路（电源电动势为，电流表的量程为，测量前将红、黑表笔短接，使电流表满偏）的红、黑表笔之间，读出此时电流表的示数。小聪根据不同水样对应的电流值，得到不同水样对应的电阻率，将电阻率对应的固体含量值标在电流表表盘对应的刻度线上，这样就将电流表改装成了一个简易的固体含量计。
（1）在如图乙所示的电路中， （选填“”或“”）表笔是黑表笔。
（2）此固体含量计上较小的固体含量值对应电流表的电流值 （选填“较大”或“较小”）。
（3）某次测量时，电流表的指针恰好半偏，测得该容器两电极间的长度为，水柱的内径为，则水样的电阻率 （用相关物理量的符号表示）；若，，圆柱形塑料容器的长度与横截面直径分别为、，则该净水机 （选填“合格”或“不合格”）。
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·邢台期末）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（视为质点）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，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所夹区域加上方向平行OC的匀强电场（图中未画出）结果b粒子恰好能到达x轴，求所加电场的电场强度大小E以及b粒子到达x轴上的位置的横坐标（不考虑b粒子到达x轴后的运动）。
15．（2022高三上·邢台期末）小王想测量昼夜温差。正午时，他将一横截面面积为S的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。夜晚，小王测得水银柱下降了△h。重力加速度大小为g，大气压强恒为。求：
（1）正午时管内空气的压强p；
（2）夜晚室外的温度T及昼夜温差△T（即与T的差值）。
16．（2022高三上·邢台期末）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，。
（1）求该材料的折射率；
（2）改变AO边与BO边的夹角，让光线仍沿原方向入射，结果光线射到BO边时刚好发生全发射，求此时AO边与BO边的夹角（结果保留三位有效数字）。
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】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。
2．【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。
3．【答案】A
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】飞镖做平抛运动，水平方向
竖直方向
要击中靶心，则应使变小，可知可以使L减小，或者增大，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】飞镖做平抛运动，利用其位移公式可以判别减小y的方法。
4．【答案】D
【知识点】牛顿第二定律
【解析】【解答】设第一次手臂摆到竖直方向的速度为，第二次手臂摆到竖直方向的速度为，根据题意得
设两次在最低点机受到手竖直方向的作用力分别为、，在最低点由牛顿第二定律得
解得
利用数学知识可得
D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D。
【分析】手机在最低点时，利用牛顿第二定律可以求出手机受到的作用力表达式，结合速度的比值关系可以求出其作用力的比值大小。
5．【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；卫星问题
【解析】【解答】万有引力提供向心力有，
根据圆周运动关系有，
联立两式解得，
故选C。
【分析】首先根据万有引力提供向心力，根据圆周运动可以算出圆周运动半径，代入即可求出地球的质量。
6．【答案】B
【知识点】共点力平衡条件的应用
【解析】【解答】小球的受力情况如图甲所示
可得墙壁对小球的弹力大小为
半球和小球整体的受力情况如图乙所示
可得斜面对半球的弹力大小为
墙壁对整体的弹力大小
故墙壁对半球的弹力大小为
根据牛顿第三定律，半球对墙壁的弹力大小为。
故答案为：B。
【分析】利用小球的平衡方程可以求出墙壁对小球弹力的大小，结合整体的平衡方程可以求出墙壁对半球的弹力大小。
7．【答案】D
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】A．由u=12sin100πt可知，由得Hz，一个周期内交变电流两次达到最大值，所以每秒会点火100次，A不符合题意；
B．理想交流电压表V的示数是正弦式交流电压的有效值，为最大值的，所以示数为伏，B不符合题意；
C．转换器损坏，可能无法将直流电压转换成正弦式交变电压，变压器不能变压，C不符合题意；
D．根据理想变压器工作原理， U1=，U2=kV
解得U1：U2=1：1500
则要使点火装置正常工作，变压器原、副线圈的匝数之比不能超过1：1500，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用角速度的大小可以求出频率的大小，利用频率的大小可以判别点火的次数；利用电压的峰值可以求出有效值的大小；当转换器损坏时，其直流电压不能正常工作；利用电压之比可以求出正常工作的匝数之比。
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,B,D
【知识点】动量守恒定律
【解析】【解答】A．经分析可知，小球到达弧形槽顶端时，小球与小车的速度相同（设共同速度大小为v），在小球沿小车弧形槽上滑的过程中，小球与小车组成的系统水平方向动量守恒，有
设弧形槽的顶端距底端的高度为h，根据机械能守恒定律有
解得
A符合题意；
B．设小球返回弧形槽的底端时，小球与小车的速度分别为、，在小球沿小车弧形槽滑行的过程中，小球与小车组成的系统水平方向动量守恒，以的方向为正方向，有
根据机械能守恒定律有
解得，
可知小球离开小车后，相对地面做自由落体运动，B符合题意；
C．根据动能定理，在小球沿小车弧形槽滑行的过程中，小车对小球做的功
C不符合题意；
D．根据动量定理，在小球沿小车孤形槽滑行的过程中，合力对小车的冲量大小
D符合题意。
故答案为：ABD。
【分析】利用动量守恒定律可以求出小球和小车共同的速度，结合机械能守恒定律可以求出槽顶端距离底端的高度；小球离开小车后，利用动量守恒定律及机械能守恒定律可以求出小球离开小车的速度大小，进而判别小球做自由落体运动；利用动能定理可以求出小车对小球做功的大小；利用动量定理可以求出合力对小车冲量的大小。
10．【答案】B,C
【知识点】库仑定律
【解析】【解答】
A．点电荷在正方形ABCD内（水平）绕正八面体的中心做半径最大的匀速圆周运动，故只有当点电荷为负电荷时，才能受到水平面向内的合力，故点电荷负电，A不符合题意；
B．匀强电场的的作用使电荷所受的电场力与重力平衡，则有
故匀强电场的电场强度大小为，B符合题意；
C．在正八面体正方形ABCD内（水平）做半径最大的圆周运动，故圆周运动的半径
电荷到场源电荷的距离为
故每个场源电荷对点电荷的库仑力为
点电荷受到的合力大小为
根据牛顿第二定律
解得
C符合题意；
D．由动能的表达式得
D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】利用合力的方向可以判别点电荷带负电；利用电场力和重力平衡可以求出匀强电场的电场强度的大小；利用牛顿第二定律结合电场力的合力可以求出角速度的大小；利用动能的表达式可以求出动能的大小。
11．【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。
12．【答案】（1）
（2）较小
（3）；不合格
【知识点】导体电阻率的测量
【解析】【解答】（1）黑表笔应接内部电源的正极，可知表笔是黑表笔。
（2）由表中数据知，当水中溶解的固体含量减小时，水的电阻率增大，而水柱的长度、横截面积均不变，故水柱的电阻增大，根据闭合电路的欧姆定律，通过电流表的电流减小。
（3）当电流表半偏时，通过电流表的电流，根据闭合电路的欧姆定律有
且
解得
代入数值可得水的电阻率约为
对应的固体含量，该净水机不合格。
【分析】（1）利用红进黑出可以判别b表笔为黑色表笔；
（2）利用电阻定律可以判别水柱电阻的变化，结合欧姆定律可以判别电流的大小变化；
（3）利用欧姆定律结合电阻定律可以求出电阻率的大小，进而判别净水机不合格。
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），如图甲所示。
设此时a粒子在磁场中运动的轨迹半径为，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，有
根据几何关系有
解得
b点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，有
又
解得
（3）解：b粒子沿y轴方向的加速度大小
根据匀变速直线运动的规律有
解得
b粒子沿x轴方向的加速度大小
设b粒子从虚线OC运动到x轴的时间为，有
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）粒子在磁场中运动，当轨迹与边界相切时，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）当粒子垂直经过x轴时，利用几何关系可以求出粒子轨迹半径的大小，结合牛顿第二定律可以求出粒子速度的大小，结合周期的大小可以求出粒子运动的时间；利用匀速运动的位移公式可以求出离开磁场运动的时间；
（3）粒子在电场中做匀变速运动；利用牛顿第二定律可以求出加速度的大小，结合速度位移公式可以求出电场强度的大小；结合类平抛运动的位移公式可以求出横坐标的大小。
15．【答案】（1）解：对管内水银柱，根据物体的平衡条件有
解得
（2）解：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】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【分析】（1）由于管内水柱处于静止，利用平衡方程可以求出气体压强的大小；
（2）当水银柱下降时，管内气体发生等压变化，利用理想气体的状态方程可以求出室外温度及温差的大小。
16．【答案】（1）解：设光线在该材料中发生全反射的临界角为C，光路如图甲所示，
根据几何关系有
又
解得
（2）解：当AO边与BO边的夹角减小时，光线在AO边的入射角增大，光线在AO边发生全反射后，传播到BO边时恰好发生全反射，光路如图乙所示，
根据光的反射定律及几何关系有
解得
【知识点】光的全反射
【解析】【分析】（1）当光线在界面发生全反射，利用几何关系可以求出临界角的大小，结合折射定律可以求出折射率的大小；
（2）当光线在BO边发生全反射，利用几何关系求出AO与BO边的夹角的大小。
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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