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广东省佛山市普通高中2022届高三上学期物理教学质量检测（一）期末试卷
一、单选题
1．（2022高三上·佛山期末）我国运动员刘洋在2021年东京奥运会上获得了体操吊环比赛金牌。如图所示，运动员由“倒立支撑”（图甲）缓慢地过渡到“倒十字支撑”（图乙）的过程中，两条吊绳间的张角由零逐渐增大。有关此过程，以下说法正确的是（ ）
A．吊绳的张力在逐渐增大
B．吊绳的张力在逐渐减小
C．两吊环对运动员作用力的合力在逐渐增大
D．两吊环对运动员作用力的合力在逐渐减小
2．（2022高三上·佛山期末）滑板运动是年轻人喜爱的一种新兴极限运动，如图，某同学腾空向左飞越障碍物，若不计空气阻力，并将该同学及滑板看着是质点，则该同学及板在空中运动的过程中（ ）
A．做匀变速运动
B．先超重后失重
C．在最高点时速度为零
D．在向上和向下运动通过空中同一高度时速度相同
3．（2022高三上·佛山期末）下图是天问一号运行轨迹示意图，a、b是绕火星的椭圆轨道，c是绕火星的“近地”圆轨道，其搭载的“祝融号”火星车于2021年5月成功登陆火星表面，已知火星半径约为地球的，质量约为地球的，则以下说法正确的是（ ）
A．“天问一号”在c轨道上运行速率大于
B．“天问一号”在绕火星的a、b、c轨道上运行的周期关系为
C．“祝融号”火星车在地球表面所受的重力小于在火星表面所受的重力
D．火星表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的
4．（2022高三上·佛山期末）抛石机的使用，最早可追测到战国时期，其结构可简化如图所示，杆可绕转轴O在竖直平面内转动，A处放置一个石块，B处悬挂一重物。用绳将A端下拉到适当位置后释放绳，在重物的作用下杆转动，将石块在一定的高度抛出。则关于从释放绳至石块抛出的过程，以下说法正确的是（ ）
A．石块的角速度大于重物的角速度
B．石块与重物具有大小相等的向心加速度
C．杆对石块做正功，对重物做负功
D．石块获得的动能有可能大于重物减少的重力势能
5．（2022高三上·佛山期末）雷电击中地面或高压输电线掉落到地面时，都会在以落地点为中心的一定区域内的地面上形成一个强电流场，如果有人站在这个区域内，双脚间会存在一定的电势差，叫做“跨步电压”。如图所示，一条电势远高于地面的高压直流输电线掉落在地面上的O点，若O点附近地质结构分布均匀，则在地面以O为圆心的同心圆为一系列的等势线。图中O、A、B、C在同一直线上，是过B点圆的切线，，电线落地时恰好有人单脚着地站在B点，则以下说法正确的是（ ）
A．图中A，B，C三点中，C点电势最高
B．地面上电子由O向C定向移动
C．为了安全，人应该沿方向迈大步快速脱离
D．A，B，C，D四点间电势差大小关系为
6．（2022高三上·佛山期末）某同学利用如图甲所示的闭合电路研究电容器的充、放电过程。首先将滑动变阻器R滑到某合适位置，闭合开关S，电流传感器（可视为理想电流表）记录得到电流随时间变化的图象如图乙所示，电压表稳定后的读数为。则（ ）
A．闭合开关，在电容器充电过程中，电阻两端电压保持不变
B．闭合开关，电路稳定时，电容器两端电压小于两端电压
C．闭合开关，电路稳定后，再将R的滑片向左滑动，电流传感器中有电流从a流向b
D．闭合开关，若将R的滑片向左滑动，再次稳定后，电压表的示数小于
7．（2022高三上·佛山期末）下图为家用燃气灶意外熄火断气保护装置的原理示意图，其核心部件是热电偶，当热电偶热端受热时，因冷、热两端有温度差，在A、B两电极间产生电势差，使得热电偶成为一个电源，让与其连接的电磁铁吸住衔铁，保持弹簧处于压缩、燃气进气口被打开的状态，若炉火意外熄灭，热电偶失去温差停止供电，电磁铁失去磁性，活塞在弹簧作用下关闭进气口，防止燃气外泄。如果热电偶供电时电极A的电势比B的高，则此时（ ）
A．热电偶内部电流方向由A流向B
B．电子在热电偶内部由A向B运动，其电势能增加
C．电磁铁内部磁场方向由C指向D
D．热电偶供电时将机械能转化为电能
二、多选题
8．（2022高三上·佛山期末）近期，一段特殊的“飙车”视频红遍网络，视频中，一辆和谐号动车正和一辆复兴号动车在互相追赶。两车并排做直线运动，其运动情况如图乙所示，时，两车车头刚好并排，则（ ）
A．末和谐号的加速度比复兴号的大
B．图乙中复兴号的最大速度为
C．0到内，在末两车头相距最远
D．两车头在末再次并排
9．（2022高三上·佛山期末）如图，两相切于C点的圆，半径之比2∶1，、分别为两圆圆心，、均垂直于连线，在圆形区域内均有垂直纸面以圆周为边界的匀强磁场。现有一束电子以速度v垂直于连线从A点射入磁场，经C点最终垂直于从D点射出磁场。已知电子电量为e，质量为m，大圆内磁场的磁感应强度大小为B。则以下说法正确的是（ ）
A．大圆内的磁场方向垂直纸面向里
B．小圆半径为
C．小圆内磁场的磁感应强度大小为
D．电子在磁场中运动的时间为
10．（2022高三上·佛山期末）如图，真空中竖直平面内的A、B、C三点构成一个倾角为的直角三角形，边水平，A、B高度差为h，D点是中点，B处固定一正点电荷Q，沿方向固定一条内壁光滑的绝缘细管（细管不会影响电荷间的相互作用），现在管内A点由静止释放一质量为m，带电量为的小球，小球到达底端C点时速度大小为v。则以下说法正确的是（ ）
A．在小球从A到D的过程中，电场力始终不做功
B．在小球从A到C的过程中，电场力先做负功，后做正功
C．小球经过D点时速度大小为
D．两点间的电势差
三、实验题
11．（2022高三上·佛山期末）小明同学用手机拍摄视频的方法测量木块做匀变速直线运动的加速度，测量方法和步骤如下：
（1）如下图，在长木板侧面平行木板固定一刻度尺（单位为cm），并按图组装好其它器材，调节滑轮使细线与木板 。
（2）将具有高清摄像功能的手机正对长木板侧面用支架固定并调试好，先固定木块，在左边挂上钩码；启动手机录像后，释放木块，让钩码带动木块加速运动，钩码落地后结束录像。
在视频编辑软件上回放录像，拖动时间进度条，按时间先后顺序分别找出、、时刻木块前端对应刻度尺上的刻度值分别为、、，其中上图中木块前端对应的刻度值为 ，已知，则木块的加速度大小 （用题中字母符号表示）。
12．（2022高三上·佛山期末）小李同学准备用图甲所示的电路，研究温度一定时氯化钠溶液的电阻率与其浓度间的关系，实物如图乙所示。电解槽内部空间长，宽，每次注入不同浓度的氯化钠溶液的深度h均为；蓄电池的电动势和内阻未知；经测试选定的电压表量程为，内阻约为；电流表量程为，内阻。
（1）请根据电路图甲，在实物图乙中连接剩余导线。
（2）在电解槽中分别注入不同浓度的氯化钠溶液，测出对应的电压U和电流I值，记录在下表中，并求出相应的电阻R，电阻率，以及电阻率的倒数，如下表，则表中氯化钠溶液浓度为0.2%时的电阻率 （结果保留2位有效数字）。
浓度（%） 电压 电流 电阻 电阻率
0.1% 4.5 0.45 10.0 0.50 2.0
0.2% 3.7 0.71
0.3% 3.1 0.89 3.5 0.18 5.7
0.4% 2.7 1.03 2.6 0.13 7.6
0.5% 2.4 1.12 2.2 0.11 9.2
0.6% 2.2 1.20 1.8 0.09 11.0
（3）小李同学将所有数据输入EXCEL表格中，并分别用直线拟合出电压与电流关系如图丙，以及氯化钠溶液浓度与电阻率倒数的关系如图丁。由图 可得本实验的结论是： ；也可知本实验所用电池的电动势 V，内阻 。（结果均保留2位有效数字）。
四、解答题
13．（2022高三上·佛山期末）如图所示，物流公司包裹分拣水平传送带以恒定速度顺时针运转，某一时刻在左端无初速地放上一质量的包裹A，相隔时间后，在左端无初速地放上另一质量的包裹B，再经过，B与A发生碰撞，B、A碰撞时间极短，碰撞后紧贴在一起向右运动，其中A与传送带间的动摩擦因数，传送带足够长，包裹大小不计，取，求：
（1）碰前A的位移大小，以及碰前瞬间A的速度大小；
（2）碰前B的加速度大小，以及碰后瞬间A和B共同速度的大小。
14．（2022高三上·佛山期末）如图所示，绝缘矩形平面与水平面夹角为，底边水平，分界线、、均与平行，与、与间距均为L，分界线以上平面光滑，与间的区域内有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感强度大小为B。将一质量为m、总电阻为R、边长为L的正方形闭合金属框放于斜面上，边与平行且与其距离为，金属框各边与以下斜面间的动摩擦因数，无初速释放金属框后，金属框全程紧贴斜面运动，设重力加速度为g。
（1）若金属框的边刚越过边界瞬间速度大小为，求此时金属框的加速度大小a；
（2）求金属框的边刚越过边界瞬间速度大小与间的关系；
（3）为了使金属框的边能够离开磁场，且金属框最终能够静止在斜面上，求的取值范围。
15．（2022高三上·佛山期末）家用小汽车的正常胎压值约为，某车主通过胎压监测仪发现一个轮胎的胎压为，为了安全，他立刻使用便携式充气泵给该轮胎充气，已知该充气泵可以将外界压强的空气，以每秒的速度充入轮胎，该轮胎容积为。若忽略充气过程中轮胎容积和温度的变化，要将此轮胎的胎压加至，则需用充气泵充气多长时间。
16．（2022高三上·佛山期末）超声波由水中向空气中传播时，会发生类似于光由光密介质向光疏介质传播的折射及全反射现象，也满足折射定律（其中、分别为超声波在水中的入射角和空气中的折射角，、分别为超声波在空气中和水中的传播速度）。已知超声波在水中的传播速度约为空气传播速度的4倍，一潜艇静止在水下深度为H的地方，其发出的超声波会向水面传播，若将潜艇看作是一个点声源，求在水面多大面积的区域内有该潜艇发出的超声波从水中传出。
五、填空题
17．（2022高三上·佛山期末）地球大气上下温差过大时，会造成冷空气下降热空气上升，从而形成气流漩涡，并有可能逐渐发展成龙卷风。热气团在上升过程中，若来不及与外界发生热交换，因外界大气压强减小，热气团气体体积发生改变，热气团对外做 （选填“正”或“负”）功，热气团内气体分子的无规则热运动会 ，（选填“增强”、“减弱”）。
18．（2022高三上·佛山期末）声波在水中的传播速度远大于在空气中传播的速度，潜水员在水下听到了岸上人的声音，则其声波的波长 （选填“变长”、“变短”或“不变”）、频率将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】共点力平衡条件的应用；受力分析的应用
【解析】【解答】AB．设两条吊绳间的张角为θ，每条吊绳的张力大小为F，在竖直方向上根据平衡条件有
当θ逐渐增大时，F逐渐增大，A符合题意，B不符合题意；
CD．两吊环对运动员作用力的合力始终与运动员的重力平衡，大小不变，CD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】对刘洋进行进行受力分析，根据共点力平衡得出F的表达式，通过几何关系得出F的变化 情况，结合力的合成得出两吊环对运动员合力的变化情况。
2．【答案】A
【知识点】匀变速直线运动基本公式应用；受力分析的应用；牛顿第二定律
【解析】【解答】A．该同学及板在空中运动的过程中仅受重力，加速度恒为重力加速度，故做匀变速运动，A符合题意；
B．该同学及板在空中运动的过程中一直都有重力加速度，加速度方向向下，故一直处于失重状态，B不符合题意；
C．在最高点竖直方向速度为零，水平方向速度不为零，则在最高点时速度不为零，C不符合题意；
D．由对称性可知，在向上和向下运动通过空中同一高度时竖直方向速度大小相等，方向相反，水平方向速度不变，则在向上和向下运动通过空中同一高度时速度大小相同，方向不同，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】对该同学及板 进行受力分析，结合牛顿第二定律得出加速度的变化情况，从而得出该同学的运动情况，利用加速度的方向得出该同学的超失重，通过对称性得出向上和向下运动通过同一高度时速度的大小关系。
3．【答案】B
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】A．根据万有引力提供向心力
解得
则火星的第一宇宙速度
则“天问一号”在c轨道上运行速率小于等于，A不符合题意；
B．根据开普勒第三定律
可知，卫星轨道的半长轴越大，周期越大，由图可知，“天问一号”在绕火星的a、b、c轨道上运行的周期关系为，B符合题意；
CD．根据星球表面物体的重力等于万有引力
可知
火星表面的重力加速度约与比地球表面重力加速度的
则“祝融号”火星车在地球表面所受的重力大于在火星表面所受的重力，火星表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的，CD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据万有引力提供向心力，从而得出火星的第一宇宙速度表达式，利用开普勒三定律得出abc三点周期的大小关系，在星球表面物体的重力等于万有引力得出火星表面的重力加速度。
4．【答案】C
【知识点】能量守恒定律；匀速圆周运动；功的计算
【解析】【解答】A．根据共轴转动特点可知石块的角速度等于重物的角速度，A不符合题意；
B．根据
可知石块的向心加速度大于重物的向心加速度，B不符合题意；
C．杆对石块的作用力以及石块重力的合力一定沿杆指向O点，而重力竖直向下，所以杆对石块的作用力方向一定在OA和石块线速度方向夹角之间，即杆对石块的作用力方向与石块线速度方向的夹角小于90°，对石块做正功。同理分析可知杆对重物的作用力方向与重物线速度方向夹角大于90°，对重物做负功，C符合题意；
D．根据能量守恒定律可知，重物减少的重力势能等于重物增加的动能、石块增加的机械能以及系统克服各种摩擦损失的内能这三部分能量之和，所以石块获得的动能一定小于重物减少的重力势能，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】同轴转动各点的角速度相等，结合向心加速度和角速度的关系得出石块和重物向心加速度的大小关系，结合恒力做功得出重力对物体的做功情况，结合能量守恒定律得出石块获得的动能和重物减少的重力势能之间的关系。
5．【答案】D
【知识点】电场强度和电场线；电势差、电势、电势能
【解析】【解答】A．电线掉落的O点电势最高，沿着电场线电势逐渐降低，故有
则C点电势最低，A不符合题意；
B．电子受电场力从低电势向高电势移动形成电流，则地面上电子由C向O定向移动，B不符合题意；
C．为了安全，人应该单脚跳，就不会在人体形成电势差，而不能迈步走动，C不符合题意；
D．等势线的密度能够表示场强的大小，而，则AB段的场强大于BC段的场强，由，有
而，则有
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】沿着电场线电势逐渐降低，正电荷定向移动的方向为电流的方向，等势线的密度能够表示场强的大小，通过匀强电场电场强度的表达式得出AB、BC、BD电势差的大小关系。
6．【答案】D
【知识点】电容器及其应用
【解析】【解答】A．闭合开关，在电容器充电过程中，电容器所带电量增大，电容器两端电势差增大，电流逐渐减小，电阻两端电压
减小，A不符合题意；
B．电路稳定时，R2无电流通过不分压，电容器两端电压等于两端电压，B不符合题意；
C．电路稳定后，再将R的滑片向左滑动，滑动变阻器接入电路部分阻值变小，回路中电流变大，两端电压变大，电容器继续充电，电流传感器中有电流从b流向a，C不符合题意；
D．若将R的滑片向左滑动，滑动变阻器接入电路部分阻值变小，再次稳定后，由闭合电路欧姆定律
回路中电流变大，电源内电阻分压变大，外电路电压变小，电压表的示数小于，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】闭合开关，根据电容器两端电压的变化得出电流的变化情况，结合欧姆定律得出R2，电路稳定后，当滑片向左滑动时，随着电路中电流的变化情况进一步得出电流传感器中的电流方向，利用闭合电路欧姆定律得出外电路电压的变化情况。
7．【答案】B
【知识点】电势差、电势、电势能；安培定则
【解析】【解答】AB．热电偶内部电流方向由B流向A，电子在热电偶内部由A向B运动，其电势能增加，A不符合题意，B符合题意；
C．根据安培定则可知电磁铁C为N极，D为S极，所以内部磁场方向由D指向C，C不符合题意；
D．热电偶供电时将内能转化为电能，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据热电偶内部电流方向得出电子的运动方向，从而得出电势能的变化情况，利用安培定则得出电磁铁的磁极，得出内部磁场的方向。
8．【答案】B,C
【知识点】追及相遇问题；运动学v-t 图像
【解析】【解答】A．由图像的斜率表示加速度，可得和谐号的加速度为
复兴号的加速度为
则末和谐号的加速度比复兴号的小，A不符合题意；
B．图乙中复兴号的最大速度为
B符合题意；
C．因时两车车头刚好并排，在0到内和谐号的速度大于复兴号的速度，两者的距离逐渐增大，速度相等后两者的距离缩小，则在末两车头相距最远，C符合题意；
D．由图像的面积表示位移，则在两者的最大距离为
而在内能缩小的距离为
即复兴号还未追上复兴号，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】图像的斜率表示加速度，通过v-t图像以及匀变速直线运动的规律得出复兴号的最大速度，图像与坐标轴围成图形的面积表示位移，结合相遇追击得出两车能否相遇。
9．【答案】A,C
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】A．电子由C点进入下方小圆，则可知电子刚进入磁场时受力竖直向下，由左手定则可判断磁感线方向垂直纸面向里，A符合题意；
BCD．由题意分析可作出轨迹图如下
由几何关系可知，两次轨迹均为四分之一圆，则有
解得，B2=2B
在两个圆中运动时周期分别为，
两个四分之一圆，则运动时间为
BD不符合题意，C符合题意。
故答案为：AC。
【分析】根据电子在磁场中的运动情况以及左手定则得出大圆内磁场的方向，结合几何关系以及洛伦兹力提供向心力得出小圆的半径和两圆磁场的关系，通过粒子在磁场中运动的时间和周期的关系得出电子在磁场中运动的时间。
10．【答案】B,D
【知识点】电势差、电势、电势能；动能定理的综合应用
【解析】【解答】A．带电小球运动在场源电荷为Q的点电荷形成的电场中，根据点电荷形成的电场分布特点可得A、D的电势相等，在小球从A到D的过程中，电场力先做负功，后做正功，A不符合题意；
B．从D运动到C，一直做正功，故小球在从A到C的过程中，电场力先做负功，后做正功， B符合题意；
C．小球A、D的电势相等，在小球从A到D的过程中，电场力做功为零，根据动能定理可得
解得
C不符合题意；
D．小球A、D的电势相等，两点间的电势差等于两点间的电势差，小球在从A到C的过程中，由动能定理得
解得
D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】根据点电荷周围电场线的分布得出小球在A-D和C-D过程电场力的做功情况，小球从A到D和小球在从A到C的过程中根据动能定理得出D点的速度和AC间的电势差。
11．【答案】（1）平行
（2）17.25；
【知识点】探究小车速度随时间变化的规律
【解析】【解答】（1）为了使木块能够做匀变速运动，需要调节滑轮使细线与木板平行。
（2）刻度尺的分度值为0.1cm，需要估读到0.01cm，所以读数为17.25cm。
木块的加速度大小为
故答案为：BD。
【分析】（1）调节滑轮使细线与木板平行时木块做匀速直线直线运动；
（2）根据刻度尺的读数原理进行读数，结合匀变速直线运动相同时间间隔内的位移差得出木块的加速度。
12．【答案】（1）如图所示：
（2）0.26
（3）丁；氯化钠溶液浓度与电阻率成反比；4.0；0.8
【知识点】导体电阻率的测量
【解析】【解答】(1)(2)由电阻定律，可得
解得
(3)图丁是氯化钠溶液浓度与电阻率倒数的关系。所以由图丁可得本实验的结论是：氯化钠溶液浓度与电阻率成反比；
根据闭合电路欧姆定律可得
即
结合图像的纵轴截距和斜率，有
解得
【分析】（1）根据测量 氯化钠溶液的电阻率与其浓度间的关系 的实验原理补充完整电路图；
（2）利用电阻定律得出氯化钠溶液的电阻率；
（3）利用闭合电路欧姆定律得出I-U的表达式，结合图像得出电源的电动势以及电源的内阻。
13．【答案】（1）解：对物块A受力分析，根据牛顿第二定律
可知
根据题意可知碰前瞬间A运动时间为
根据公式，
代入数据解得，
（2）解：由题意可知，物块B经过，追上物块A，设物块B的加速度为，根据公式
代入数据解得
设物块B碰撞前的速度为，根据公式
B与A发生碰撞，且碰撞时间极短，则碰撞过程中动量守恒，设碰后瞬间A和B共同速度为，根据动量守恒定律
代入数据解得
【知识点】动量守恒定律；牛顿第二定律
【解析】【分析】（1）对物块A进行受力分析，根据牛顿第二定律以及匀变速直线运动的规律得出 碰前A的位移以及速度；
（2）对物块B利用匀变速直线运动的规律以及动量守恒定律得出碰后瞬间A和B共同速度 。
14．【答案】（1）解：边刚越过边界瞬间速度大小为时的感应电动势为
则有安培力
根据牛顿第二定律得
解得
（2）解：金属杆从开始到穿过边界，摩擦力做功为，设cd边越过长度为，利用微元法，由数学知识则有则有
故
由动能定理
解得
（3）解：金属框的边能够离开磁场，即边过PQ时速度大于零，由动量定理得
带入解得
且金属框最终能够静止在斜面上即ab边不能穿过PQ，否则它将匀速运动下去，则由动量定理得
代入解得
综上所述金属框的边能够离开磁场，且金属框最终能够静止在斜面上，的取值范围为
【知识点】动量定理；安培力；左手定则；安培定则
【解析】【分析】（1）对线框利用安培力的表达式以及牛顿第二定律得出金属框的速度；
（2）根据恒力做功的表达式以及微元法得出摩擦力所做的功，通过动能定理得出金属框的边刚越过边界瞬间速度大小与间的关系；
（3） 金属框的边能够离开磁场和金属框最终能够静止在斜面上即ab边不能穿过PQ ，结合动量定理以及安培力的表达式得出 的取值范围。
15．【答案】解：设外界打入的空气在外界中的体积为V，则
解得t=72s
充气时间为72s。
【知识点】理想气体的实验规律
【解析】【分析】对轮胎打气的过程根据玻意耳定律以及打气的体积和时间的关系得出充气泵充气的时间。
16．【答案】解：如图所示作出全反射的光路图
根据折射定律，当超声波发生全反射时，有
则能探测到潜艇发出的超声波的区域面积约为
解得
【知识点】光的全反射；光的折射及折射定律
【解析】【分析】根据光路图以及折射定律得出入射角的正切值，利用几何关系得出 有该潜艇发出的超声波从水中传出的水面。
17．【答案】正；减弱
【知识点】热力学第一定律（能量守恒定律）；温度
【解析】【解答】因外部压强减小，则气体体积膨胀，气体对外做正功，而气团和外界没有热交换，则由热力学第一定律可知，内能减小，而理想气体的内能只与温度有关，故气体的温度降低，分子的无规则热运动会减弱。
【分析】结合热力学第一定律以及温度和内能的关系进行分析判断。
18．【答案】变长；不变
【知识点】波长、波速与频率的关系
【解析】【解答】根据波长与频率和波速的关系，可得
依题意，人的声音频率不变，声波在水中的传播速度远大于在空气中传播的速度，所以水员在水下听到了岸上人的声音，则其声波的波长变长。
【分析】根据波传播的速度和频率的关系得出该波的波长的表达式，从而判断声波波长和频率的变化情况。
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广东省佛山市普通高中2022届高三上学期物理教学质量检测（一）期末试卷
一、单选题
1．（2022高三上·佛山期末）我国运动员刘洋在2021年东京奥运会上获得了体操吊环比赛金牌。如图所示，运动员由“倒立支撑”（图甲）缓慢地过渡到“倒十字支撑”（图乙）的过程中，两条吊绳间的张角由零逐渐增大。有关此过程，以下说法正确的是（ ）
A．吊绳的张力在逐渐增大
B．吊绳的张力在逐渐减小
C．两吊环对运动员作用力的合力在逐渐增大
D．两吊环对运动员作用力的合力在逐渐减小
【答案】A
【知识点】共点力平衡条件的应用；受力分析的应用
【解析】【解答】AB．设两条吊绳间的张角为θ，每条吊绳的张力大小为F，在竖直方向上根据平衡条件有
当θ逐渐增大时，F逐渐增大，A符合题意，B不符合题意；
CD．两吊环对运动员作用力的合力始终与运动员的重力平衡，大小不变，CD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】对刘洋进行进行受力分析，根据共点力平衡得出F的表达式，通过几何关系得出F的变化 情况，结合力的合成得出两吊环对运动员合力的变化情况。
2．（2022高三上·佛山期末）滑板运动是年轻人喜爱的一种新兴极限运动，如图，某同学腾空向左飞越障碍物，若不计空气阻力，并将该同学及滑板看着是质点，则该同学及板在空中运动的过程中（ ）
A．做匀变速运动
B．先超重后失重
C．在最高点时速度为零
D．在向上和向下运动通过空中同一高度时速度相同
【答案】A
【知识点】匀变速直线运动基本公式应用；受力分析的应用；牛顿第二定律
【解析】【解答】A．该同学及板在空中运动的过程中仅受重力，加速度恒为重力加速度，故做匀变速运动，A符合题意；
B．该同学及板在空中运动的过程中一直都有重力加速度，加速度方向向下，故一直处于失重状态，B不符合题意；
C．在最高点竖直方向速度为零，水平方向速度不为零，则在最高点时速度不为零，C不符合题意；
D．由对称性可知，在向上和向下运动通过空中同一高度时竖直方向速度大小相等，方向相反，水平方向速度不变，则在向上和向下运动通过空中同一高度时速度大小相同，方向不同，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】对该同学及板 进行受力分析，结合牛顿第二定律得出加速度的变化情况，从而得出该同学的运动情况，利用加速度的方向得出该同学的超失重，通过对称性得出向上和向下运动通过同一高度时速度的大小关系。
3．（2022高三上·佛山期末）下图是天问一号运行轨迹示意图，a、b是绕火星的椭圆轨道，c是绕火星的“近地”圆轨道，其搭载的“祝融号”火星车于2021年5月成功登陆火星表面，已知火星半径约为地球的，质量约为地球的，则以下说法正确的是（ ）
A．“天问一号”在c轨道上运行速率大于
B．“天问一号”在绕火星的a、b、c轨道上运行的周期关系为
C．“祝融号”火星车在地球表面所受的重力小于在火星表面所受的重力
D．火星表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的
【答案】B
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】A．根据万有引力提供向心力
解得
则火星的第一宇宙速度
则“天问一号”在c轨道上运行速率小于等于，A不符合题意；
B．根据开普勒第三定律
可知，卫星轨道的半长轴越大，周期越大，由图可知，“天问一号”在绕火星的a、b、c轨道上运行的周期关系为，B符合题意；
CD．根据星球表面物体的重力等于万有引力
可知
火星表面的重力加速度约与比地球表面重力加速度的
则“祝融号”火星车在地球表面所受的重力大于在火星表面所受的重力，火星表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的，CD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据万有引力提供向心力，从而得出火星的第一宇宙速度表达式，利用开普勒三定律得出abc三点周期的大小关系，在星球表面物体的重力等于万有引力得出火星表面的重力加速度。
4．（2022高三上·佛山期末）抛石机的使用，最早可追测到战国时期，其结构可简化如图所示，杆可绕转轴O在竖直平面内转动，A处放置一个石块，B处悬挂一重物。用绳将A端下拉到适当位置后释放绳，在重物的作用下杆转动，将石块在一定的高度抛出。则关于从释放绳至石块抛出的过程，以下说法正确的是（ ）
A．石块的角速度大于重物的角速度
B．石块与重物具有大小相等的向心加速度
C．杆对石块做正功，对重物做负功
D．石块获得的动能有可能大于重物减少的重力势能
【答案】C
【知识点】能量守恒定律；匀速圆周运动；功的计算
【解析】【解答】A．根据共轴转动特点可知石块的角速度等于重物的角速度，A不符合题意；
B．根据
可知石块的向心加速度大于重物的向心加速度，B不符合题意；
C．杆对石块的作用力以及石块重力的合力一定沿杆指向O点，而重力竖直向下，所以杆对石块的作用力方向一定在OA和石块线速度方向夹角之间，即杆对石块的作用力方向与石块线速度方向的夹角小于90°，对石块做正功。同理分析可知杆对重物的作用力方向与重物线速度方向夹角大于90°，对重物做负功，C符合题意；
D．根据能量守恒定律可知，重物减少的重力势能等于重物增加的动能、石块增加的机械能以及系统克服各种摩擦损失的内能这三部分能量之和，所以石块获得的动能一定小于重物减少的重力势能，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】同轴转动各点的角速度相等，结合向心加速度和角速度的关系得出石块和重物向心加速度的大小关系，结合恒力做功得出重力对物体的做功情况，结合能量守恒定律得出石块获得的动能和重物减少的重力势能之间的关系。
5．（2022高三上·佛山期末）雷电击中地面或高压输电线掉落到地面时，都会在以落地点为中心的一定区域内的地面上形成一个强电流场，如果有人站在这个区域内，双脚间会存在一定的电势差，叫做“跨步电压”。如图所示，一条电势远高于地面的高压直流输电线掉落在地面上的O点，若O点附近地质结构分布均匀，则在地面以O为圆心的同心圆为一系列的等势线。图中O、A、B、C在同一直线上，是过B点圆的切线，，电线落地时恰好有人单脚着地站在B点，则以下说法正确的是（ ）
A．图中A，B，C三点中，C点电势最高
B．地面上电子由O向C定向移动
C．为了安全，人应该沿方向迈大步快速脱离
D．A，B，C，D四点间电势差大小关系为
【答案】D
【知识点】电场强度和电场线；电势差、电势、电势能
【解析】【解答】A．电线掉落的O点电势最高，沿着电场线电势逐渐降低，故有
则C点电势最低，A不符合题意；
B．电子受电场力从低电势向高电势移动形成电流，则地面上电子由C向O定向移动，B不符合题意；
C．为了安全，人应该单脚跳，就不会在人体形成电势差，而不能迈步走动，C不符合题意；
D．等势线的密度能够表示场强的大小，而，则AB段的场强大于BC段的场强，由，有
而，则有
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】沿着电场线电势逐渐降低，正电荷定向移动的方向为电流的方向，等势线的密度能够表示场强的大小，通过匀强电场电场强度的表达式得出AB、BC、BD电势差的大小关系。
6．（2022高三上·佛山期末）某同学利用如图甲所示的闭合电路研究电容器的充、放电过程。首先将滑动变阻器R滑到某合适位置，闭合开关S，电流传感器（可视为理想电流表）记录得到电流随时间变化的图象如图乙所示，电压表稳定后的读数为。则（ ）
A．闭合开关，在电容器充电过程中，电阻两端电压保持不变
B．闭合开关，电路稳定时，电容器两端电压小于两端电压
C．闭合开关，电路稳定后，再将R的滑片向左滑动，电流传感器中有电流从a流向b
D．闭合开关，若将R的滑片向左滑动，再次稳定后，电压表的示数小于
【答案】D
【知识点】电容器及其应用
【解析】【解答】A．闭合开关，在电容器充电过程中，电容器所带电量增大，电容器两端电势差增大，电流逐渐减小，电阻两端电压
减小，A不符合题意；
B．电路稳定时，R2无电流通过不分压，电容器两端电压等于两端电压，B不符合题意；
C．电路稳定后，再将R的滑片向左滑动，滑动变阻器接入电路部分阻值变小，回路中电流变大，两端电压变大，电容器继续充电，电流传感器中有电流从b流向a，C不符合题意；
D．若将R的滑片向左滑动，滑动变阻器接入电路部分阻值变小，再次稳定后，由闭合电路欧姆定律
回路中电流变大，电源内电阻分压变大，外电路电压变小，电压表的示数小于，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】闭合开关，根据电容器两端电压的变化得出电流的变化情况，结合欧姆定律得出R2，电路稳定后，当滑片向左滑动时，随着电路中电流的变化情况进一步得出电流传感器中的电流方向，利用闭合电路欧姆定律得出外电路电压的变化情况。
7．（2022高三上·佛山期末）下图为家用燃气灶意外熄火断气保护装置的原理示意图，其核心部件是热电偶，当热电偶热端受热时，因冷、热两端有温度差，在A、B两电极间产生电势差，使得热电偶成为一个电源，让与其连接的电磁铁吸住衔铁，保持弹簧处于压缩、燃气进气口被打开的状态，若炉火意外熄灭，热电偶失去温差停止供电，电磁铁失去磁性，活塞在弹簧作用下关闭进气口，防止燃气外泄。如果热电偶供电时电极A的电势比B的高，则此时（ ）
A．热电偶内部电流方向由A流向B
B．电子在热电偶内部由A向B运动，其电势能增加
C．电磁铁内部磁场方向由C指向D
D．热电偶供电时将机械能转化为电能
【答案】B
【知识点】电势差、电势、电势能；安培定则
【解析】【解答】AB．热电偶内部电流方向由B流向A，电子在热电偶内部由A向B运动，其电势能增加，A不符合题意，B符合题意；
C．根据安培定则可知电磁铁C为N极，D为S极，所以内部磁场方向由D指向C，C不符合题意；
D．热电偶供电时将内能转化为电能，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据热电偶内部电流方向得出电子的运动方向，从而得出电势能的变化情况，利用安培定则得出电磁铁的磁极，得出内部磁场的方向。
二、多选题
8．（2022高三上·佛山期末）近期，一段特殊的“飙车”视频红遍网络，视频中，一辆和谐号动车正和一辆复兴号动车在互相追赶。两车并排做直线运动，其运动情况如图乙所示，时，两车车头刚好并排，则（ ）
A．末和谐号的加速度比复兴号的大
B．图乙中复兴号的最大速度为
C．0到内，在末两车头相距最远
D．两车头在末再次并排
【答案】B,C
【知识点】追及相遇问题；运动学v-t 图像
【解析】【解答】A．由图像的斜率表示加速度，可得和谐号的加速度为
复兴号的加速度为
则末和谐号的加速度比复兴号的小，A不符合题意；
B．图乙中复兴号的最大速度为
B符合题意；
C．因时两车车头刚好并排，在0到内和谐号的速度大于复兴号的速度，两者的距离逐渐增大，速度相等后两者的距离缩小，则在末两车头相距最远，C符合题意；
D．由图像的面积表示位移，则在两者的最大距离为
而在内能缩小的距离为
即复兴号还未追上复兴号，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】图像的斜率表示加速度，通过v-t图像以及匀变速直线运动的规律得出复兴号的最大速度，图像与坐标轴围成图形的面积表示位移，结合相遇追击得出两车能否相遇。
9．（2022高三上·佛山期末）如图，两相切于C点的圆，半径之比2∶1，、分别为两圆圆心，、均垂直于连线，在圆形区域内均有垂直纸面以圆周为边界的匀强磁场。现有一束电子以速度v垂直于连线从A点射入磁场，经C点最终垂直于从D点射出磁场。已知电子电量为e，质量为m，大圆内磁场的磁感应强度大小为B。则以下说法正确的是（ ）
A．大圆内的磁场方向垂直纸面向里
B．小圆半径为
C．小圆内磁场的磁感应强度大小为
D．电子在磁场中运动的时间为
【答案】A,C
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】A．电子由C点进入下方小圆，则可知电子刚进入磁场时受力竖直向下，由左手定则可判断磁感线方向垂直纸面向里，A符合题意；
BCD．由题意分析可作出轨迹图如下
由几何关系可知，两次轨迹均为四分之一圆，则有
解得，B2=2B
在两个圆中运动时周期分别为，
两个四分之一圆，则运动时间为
BD不符合题意，C符合题意。
故答案为：AC。
【分析】根据电子在磁场中的运动情况以及左手定则得出大圆内磁场的方向，结合几何关系以及洛伦兹力提供向心力得出小圆的半径和两圆磁场的关系，通过粒子在磁场中运动的时间和周期的关系得出电子在磁场中运动的时间。
10．（2022高三上·佛山期末）如图，真空中竖直平面内的A、B、C三点构成一个倾角为的直角三角形，边水平，A、B高度差为h，D点是中点，B处固定一正点电荷Q，沿方向固定一条内壁光滑的绝缘细管（细管不会影响电荷间的相互作用），现在管内A点由静止释放一质量为m，带电量为的小球，小球到达底端C点时速度大小为v。则以下说法正确的是（ ）
A．在小球从A到D的过程中，电场力始终不做功
B．在小球从A到C的过程中，电场力先做负功，后做正功
C．小球经过D点时速度大小为
D．两点间的电势差
【答案】B,D
【知识点】电势差、电势、电势能；动能定理的综合应用
【解析】【解答】A．带电小球运动在场源电荷为Q的点电荷形成的电场中，根据点电荷形成的电场分布特点可得A、D的电势相等，在小球从A到D的过程中，电场力先做负功，后做正功，A不符合题意；
B．从D运动到C，一直做正功，故小球在从A到C的过程中，电场力先做负功，后做正功， B符合题意；
C．小球A、D的电势相等，在小球从A到D的过程中，电场力做功为零，根据动能定理可得
解得
C不符合题意；
D．小球A、D的电势相等，两点间的电势差等于两点间的电势差，小球在从A到C的过程中，由动能定理得
解得
D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】根据点电荷周围电场线的分布得出小球在A-D和C-D过程电场力的做功情况，小球从A到D和小球在从A到C的过程中根据动能定理得出D点的速度和AC间的电势差。
三、实验题
11．（2022高三上·佛山期末）小明同学用手机拍摄视频的方法测量木块做匀变速直线运动的加速度，测量方法和步骤如下：
（1）如下图，在长木板侧面平行木板固定一刻度尺（单位为cm），并按图组装好其它器材，调节滑轮使细线与木板 。
（2）将具有高清摄像功能的手机正对长木板侧面用支架固定并调试好，先固定木块，在左边挂上钩码；启动手机录像后，释放木块，让钩码带动木块加速运动，钩码落地后结束录像。
在视频编辑软件上回放录像，拖动时间进度条，按时间先后顺序分别找出、、时刻木块前端对应刻度尺上的刻度值分别为、、，其中上图中木块前端对应的刻度值为 ，已知，则木块的加速度大小 （用题中字母符号表示）。
【答案】（1）平行
（2）17.25；
【知识点】探究小车速度随时间变化的规律
【解析】【解答】（1）为了使木块能够做匀变速运动，需要调节滑轮使细线与木板平行。
（2）刻度尺的分度值为0.1cm，需要估读到0.01cm，所以读数为17.25cm。
木块的加速度大小为
故答案为：BD。
【分析】（1）调节滑轮使细线与木板平行时木块做匀速直线直线运动；
（2）根据刻度尺的读数原理进行读数，结合匀变速直线运动相同时间间隔内的位移差得出木块的加速度。
12．（2022高三上·佛山期末）小李同学准备用图甲所示的电路，研究温度一定时氯化钠溶液的电阻率与其浓度间的关系，实物如图乙所示。电解槽内部空间长，宽，每次注入不同浓度的氯化钠溶液的深度h均为；蓄电池的电动势和内阻未知；经测试选定的电压表量程为，内阻约为；电流表量程为，内阻。
（1）请根据电路图甲，在实物图乙中连接剩余导线。
（2）在电解槽中分别注入不同浓度的氯化钠溶液，测出对应的电压U和电流I值，记录在下表中，并求出相应的电阻R，电阻率，以及电阻率的倒数，如下表，则表中氯化钠溶液浓度为0.2%时的电阻率 （结果保留2位有效数字）。
浓度（%） 电压 电流 电阻 电阻率
0.1% 4.5 0.45 10.0 0.50 2.0
0.2% 3.7 0.71
0.3% 3.1 0.89 3.5 0.18 5.7
0.4% 2.7 1.03 2.6 0.13 7.6
0.5% 2.4 1.12 2.2 0.11 9.2
0.6% 2.2 1.20 1.8 0.09 11.0
（3）小李同学将所有数据输入EXCEL表格中，并分别用直线拟合出电压与电流关系如图丙，以及氯化钠溶液浓度与电阻率倒数的关系如图丁。由图 可得本实验的结论是： ；也可知本实验所用电池的电动势 V，内阻 。（结果均保留2位有效数字）。
【答案】（1）如图所示：
（2）0.26
（3）丁；氯化钠溶液浓度与电阻率成反比；4.0；0.8
【知识点】导体电阻率的测量
【解析】【解答】(1)(2)由电阻定律，可得
解得
(3)图丁是氯化钠溶液浓度与电阻率倒数的关系。所以由图丁可得本实验的结论是：氯化钠溶液浓度与电阻率成反比；
根据闭合电路欧姆定律可得
即
结合图像的纵轴截距和斜率，有
解得
【分析】（1）根据测量 氯化钠溶液的电阻率与其浓度间的关系 的实验原理补充完整电路图；
（2）利用电阻定律得出氯化钠溶液的电阻率；
（3）利用闭合电路欧姆定律得出I-U的表达式，结合图像得出电源的电动势以及电源的内阻。
四、解答题
13．（2022高三上·佛山期末）如图所示，物流公司包裹分拣水平传送带以恒定速度顺时针运转，某一时刻在左端无初速地放上一质量的包裹A，相隔时间后，在左端无初速地放上另一质量的包裹B，再经过，B与A发生碰撞，B、A碰撞时间极短，碰撞后紧贴在一起向右运动，其中A与传送带间的动摩擦因数，传送带足够长，包裹大小不计，取，求：
（1）碰前A的位移大小，以及碰前瞬间A的速度大小；
（2）碰前B的加速度大小，以及碰后瞬间A和B共同速度的大小。
【答案】（1）解：对物块A受力分析，根据牛顿第二定律
可知
根据题意可知碰前瞬间A运动时间为
根据公式，
代入数据解得，
（2）解：由题意可知，物块B经过，追上物块A，设物块B的加速度为，根据公式
代入数据解得
设物块B碰撞前的速度为，根据公式
B与A发生碰撞，且碰撞时间极短，则碰撞过程中动量守恒，设碰后瞬间A和B共同速度为，根据动量守恒定律
代入数据解得
【知识点】动量守恒定律；牛顿第二定律
【解析】【分析】（1）对物块A进行受力分析，根据牛顿第二定律以及匀变速直线运动的规律得出 碰前A的位移以及速度；
（2）对物块B利用匀变速直线运动的规律以及动量守恒定律得出碰后瞬间A和B共同速度 。
14．（2022高三上·佛山期末）如图所示，绝缘矩形平面与水平面夹角为，底边水平，分界线、、均与平行，与、与间距均为L，分界线以上平面光滑，与间的区域内有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感强度大小为B。将一质量为m、总电阻为R、边长为L的正方形闭合金属框放于斜面上，边与平行且与其距离为，金属框各边与以下斜面间的动摩擦因数，无初速释放金属框后，金属框全程紧贴斜面运动，设重力加速度为g。
（1）若金属框的边刚越过边界瞬间速度大小为，求此时金属框的加速度大小a；
（2）求金属框的边刚越过边界瞬间速度大小与间的关系；
（3）为了使金属框的边能够离开磁场，且金属框最终能够静止在斜面上，求的取值范围。
【答案】（1）解：边刚越过边界瞬间速度大小为时的感应电动势为
则有安培力
根据牛顿第二定律得
解得
（2）解：金属杆从开始到穿过边界，摩擦力做功为，设cd边越过长度为，利用微元法，由数学知识则有则有
故
由动能定理
解得
（3）解：金属框的边能够离开磁场，即边过PQ时速度大于零，由动量定理得
带入解得
且金属框最终能够静止在斜面上即ab边不能穿过PQ，否则它将匀速运动下去，则由动量定理得
代入解得
综上所述金属框的边能够离开磁场，且金属框最终能够静止在斜面上，的取值范围为
【知识点】动量定理；安培力；左手定则；安培定则
【解析】【分析】（1）对线框利用安培力的表达式以及牛顿第二定律得出金属框的速度；
（2）根据恒力做功的表达式以及微元法得出摩擦力所做的功，通过动能定理得出金属框的边刚越过边界瞬间速度大小与间的关系；
（3） 金属框的边能够离开磁场和金属框最终能够静止在斜面上即ab边不能穿过PQ ，结合动量定理以及安培力的表达式得出 的取值范围。
15．（2022高三上·佛山期末）家用小汽车的正常胎压值约为，某车主通过胎压监测仪发现一个轮胎的胎压为，为了安全，他立刻使用便携式充气泵给该轮胎充气，已知该充气泵可以将外界压强的空气，以每秒的速度充入轮胎，该轮胎容积为。若忽略充气过程中轮胎容积和温度的变化，要将此轮胎的胎压加至，则需用充气泵充气多长时间。
【答案】解：设外界打入的空气在外界中的体积为V，则
解得t=72s
充气时间为72s。
【知识点】理想气体的实验规律
【解析】【分析】对轮胎打气的过程根据玻意耳定律以及打气的体积和时间的关系得出充气泵充气的时间。
16．（2022高三上·佛山期末）超声波由水中向空气中传播时，会发生类似于光由光密介质向光疏介质传播的折射及全反射现象，也满足折射定律（其中、分别为超声波在水中的入射角和空气中的折射角，、分别为超声波在空气中和水中的传播速度）。已知超声波在水中的传播速度约为空气传播速度的4倍，一潜艇静止在水下深度为H的地方，其发出的超声波会向水面传播，若将潜艇看作是一个点声源，求在水面多大面积的区域内有该潜艇发出的超声波从水中传出。
【答案】解：如图所示作出全反射的光路图
根据折射定律，当超声波发生全反射时，有
则能探测到潜艇发出的超声波的区域面积约为
解得
【知识点】光的全反射；光的折射及折射定律
【解析】【分析】根据光路图以及折射定律得出入射角的正切值，利用几何关系得出 有该潜艇发出的超声波从水中传出的水面。
五、填空题
17．（2022高三上·佛山期末）地球大气上下温差过大时，会造成冷空气下降热空气上升，从而形成气流漩涡，并有可能逐渐发展成龙卷风。热气团在上升过程中，若来不及与外界发生热交换，因外界大气压强减小，热气团气体体积发生改变，热气团对外做 （选填“正”或“负”）功，热气团内气体分子的无规则热运动会 ，（选填“增强”、“减弱”）。
【答案】正；减弱
【知识点】热力学第一定律（能量守恒定律）；温度
【解析】【解答】因外部压强减小，则气体体积膨胀，气体对外做正功，而气团和外界没有热交换，则由热力学第一定律可知，内能减小，而理想气体的内能只与温度有关，故气体的温度降低，分子的无规则热运动会减弱。
【分析】结合热力学第一定律以及温度和内能的关系进行分析判断。
18．（2022高三上·佛山期末）声波在水中的传播速度远大于在空气中传播的速度，潜水员在水下听到了岸上人的声音，则其声波的波长 （选填“变长”、“变短”或“不变”）、频率将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）
【答案】变长；不变
【知识点】波长、波速与频率的关系
【解析】【解答】根据波长与频率和波速的关系，可得
依题意，人的声音频率不变，声波在水中的传播速度远大于在空气中传播的速度，所以水员在水下听到了岸上人的声音，则其声波的波长变长。
【分析】根据波传播的速度和频率的关系得出该波的波长的表达式，从而判断声波波长和频率的变化情况。
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