登录二一教育在线组卷平台 助您教考全无忧
湖北省武汉市武昌区2022届高三上学期物理1月质量检测试卷
一、单选题
1．（2022高三上·武昌期末）2021年10月16日，神舟十三号载人飞船顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入太空并与天宫空间站顺利对接。飞船的运动可简化为如图所示的情境，圆形轨道2为天宫空间站运行轨道，椭圆轨道1为载人飞船运行轨道，两轨道相切于P点。已知轨道2的半径为r，地球表面重力加速度为g，地球半径为R，地球的自转周期为T，轨道1的半长轴为a，引力常量为G，下列分析或结论正确的是（ ）
A．载人飞船若要由轨道1进入轨道2，需要在P点减速
B．载人飞船在轨道1上P点的加速度小于空间站在轨道2上P点的加速度
C．空间站在轨道2上运行的周期与飞船在轨道1上运行的周期之比为
D．由已知可求得地球的质量为
2．（2022高三上·武昌期末）太空授课中，王亚平演示了测量物体质量的实验，让广大青少年领悟到了太空探索的趣味和航天员的魅力。某中学兴趣小组就在轨做匀速圆周运动的天宫空间站内“测物体质量”的问题，设计了下列四个方案，其中正确的是（ ）
A．像在地面上那样，用天平可直接测出待测物体质量m
B．根据已知的轨道半径、地球质量、引力常量等，计算出空间站所在处的重力加速度g，再用弹簧秤测出物体重力G，利用公式求出待测物体质量m
C．让待测物体与已知质量的静止物体正碰，测出两物体碰撞前后（相对于空间站）的速度，再利用求出待测物体质量
D．使待测物体受到沿运行轨道切向的已知恒力F的作用，测出（相对于空间站）从静止开始经很短时间t移动的位移x，再利用求出待测物体质量m
3．（2022高三上·武昌期末）一束复色光从空气射入上下表面平行的玻璃砖后分成两束单色光，光路如图所示。关于玻璃砖内的两束光，正确的是（ ）
A．a光的频率比b光的频率高
B．a光在玻璃砖下表面可能发生全反射
C．a光的传播速度比b光的传播速度大
D．两束光穿出玻璃砖下表面后的方向可能不平行
4．（2022高三上·武昌期末）活塞带动飞轮转动可简化为如图所示的模型：图中三处都是转轴，当活塞在水平方向上移动时，带动连杆运动，进而带动杆以O点为轴转动。若某时刻活塞的水平速度大小为v，连杆与水平方向夹角为杆与杆的夹角为，此时B点做圆周运动的线速度大小为（ ）
A． B． C． D．
5．（2022高三上·武昌期末）2022年北京冬奥会即将开幕，跳台滑雪是比赛项目之一，比赛场地简化图如图所示，一运动员从B点以的速度沿水平方向飞出，最后落在倾角为的斜坡上。已知运动员和滑雪板整体可视为质点，不计一切阻力，取，则运动员从B点飞出到距斜坡最远时所经历的时间为（ ）
A． B． C． D．
6．（2022高三上·武昌期末）如图所示，倾角为的斜面上的B点固定一光滑圆弧槽（对应的圆心角小于），其圆心在B点正上方的O点，另外，光滑斜面和的下端亦在上，让可视为质点的小球分别无初速出发，从A点到达B的时间为，从O点到达C的时间为，从O点到达D的时间为。比较这三段时间，正确的是（ ）
A． B． C． D．
7．（2021高三上·南阳期中）如图所示，在水平地面上放置一个质量为M的斜面体（斜面光滑），斜面体上放置一个质量为m的物块，物块与固定在墙面上的轻质弹簧相连，弹簧的轴线始终与斜面平行。若物块在斜面上做往复运动的过程中，斜面体始终保持静止，则图中画出的关于地面对斜面体的摩擦力f与时间t的关系图像正确的是（ ）
A． B．
C． D．
二、多选题
8．（2022高三上·武昌期末）如图甲所示，包括变压器在内，所有电路元件均为理想交流元件，交流电源电压的有效值为，变压器原、副线圈的匝数比均为定值电阻，且知。已知电阻中的电流随时间t变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．所用交流电的频率为 B．的阻值为
C．电流表的示数为 D．交流电源输出的总电功率为
9．（2022高三上·武昌期末）如图所示，一个质量为m、电荷量为q的带正电圆环，可在水平的、足够长的绝缘粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中。现给圆环水平向左的初速度，在以后的运动过程中，圆环运动的图像可能是下图中的（ ）
A． B．
C． D．
10．（2022高三上·武昌期末）氢原子光谱在可见光部分只有四条谱线，它们分别是从n为的能级直接向能级跃迁时产生的。四条谱线中，一条红色、一条蓝色、两条紫色，则下列说法正确的是（ ）
A．红色谱线是氢原子从能级向能级跃迁时产生的
B．蓝色谱线是氢原子从能级直接向能级跃迁时产生的
C．若氢原子从能级直接向能级跃迁时所产生的辐射不能使某金属发生光电效应，则氢原子从能级直接向能级跃迁时所产生的辐射将可能使该金属发生光电效应
D．若氢原子从能级向能级跃迁时所产生的辐射能使某金属发生光电效应，则氢原子从能级直接向能级跃迁时所产生的辐射一定能使该金属发生光电效应
11．（2022高三上·武昌期末）如图，绝缘的水平桌面上固定着两根相距、电阻不计的足够长光滑金属导轨，两导轨左端与阻值的电阻相连。竖直向下、有左边界（处）的、范围足够大的磁场沿方向均匀增大，磁感应强度。一根质量、电阻的金属棒垂直置于导轨上并始终接触良好。棒在水平外力作用下从处沿导轨向右做直线运动，运动过程中回路电流恒为。以下判断正确的是（ ）
A．金属棒在处时，电阻R的电功率为
B．金属棒在处的速度为
C．金属棒在处时，克服安培力做功的瞬时功率为
D．金属棒从运动到过程中克服安培力做的功为
三、实验题
12．（2022高三上·武昌期末）用实验测量小滑块与木板表面间的动摩擦因数，已知当地重力加速度为g。
（1）第一实验组采用如图甲所示的装置测量。将足够长的木板水平放置，弹簧的一端与固定挡板相连，另一端紧靠带有遮光条的小滑块但不与之拴接，弹簧处于原长时整个弹簧都在光电门左侧。先用小滑块压缩弹簧至某一位置，释放后记录小滑块上的遮光条通过光电门的挡光时间t，并测量小滑块停止时的位置B与光电门中心A的距离L。
①利用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示，则遮光条的宽度为 ；
②多次重复实验，记录多组数据。选择L为纵轴， 为横轴，拟合得到一条过坐标原点的倾斜直线。若该直线的斜率为k，则小滑块与木板之间的动摩擦因数的表达式为 （用题目中已有的符号表示）。
（2）第二实验组使用位移传感器设计了如图丙所示的实验装置，让小滑块从倾斜木板上的A点由静止释放，与计算机连接的位移传感器可以测出小滑块到传感器的距离x，并能描绘出这个x随时间t变化的图像。某次实验得到的图像如图丁。
①根据图丁，可计算出时刻小滑块的速度大小 ，小滑块的加速度大小 。（结果均保留2位有效数字）
②为了测定小滑块与木板间的动摩擦因数，本次实验还必须测量的物理量是
A．小滑块的质量B．小滑块的宽度C．木板的长度D．木板的倾角
13．（2022高三上·武昌期末）用一个已知量程为、内阻的电流表G来设计并组装一个简易多用电表：要求有两个电流挡，量程分别是和，两个电压挡，量程分别是和，一个欧姆挡（可以直接测电阻），采用如图电路。
（1）按设计要求，图中选用的定值电阻分别为： ；
（2）A，B两表笔中， 为红表笔；
（3）选用的新电池未标识电动势E的值，做如下操作：按如图把正确的元件进行正确连接，再把转换开关S旋到位置3，并在做好机械调零和欧姆调零后，在之间接入电阻箱，当其调到时，表头G刚好半偏。由此可知，所选电池的电动势 ，调节好的欧姆表总内阻为 ；
（4）当作为欧姆表使用时，表头上刻度是和处对应的电阻值分别是 和 。
四、解答题
14．（2022高三上·武昌期末）如图所示，粗细均匀、两端封闭的玻璃管内，长为h的水银柱将内部的理想气体分隔成两段，当玻璃管竖直静止时，的长度分别为，且A的压强等于（为水银的密度、g为重力加速度）。当玻璃管保持如图的竖直状态以某一加速度a做竖直向上的匀加速运动，稳定后，的长度相等，求这个加速度a的大小。已知运动前后管内各处温度相等且不变。
15．（2022高三上·武昌期末）如图所示，质量、左端带挡板的、长的木板B静止在水平面上，质量（可视为质点）的物块A静止在木板的左端，挡板和物块间用长为的轻绳连接，A与B之间、B与水平面之间的动摩擦因数分别为。现给物块A持续施加大小恒为、方向水平向右的拉力，使A由静止开始在B上向右运动，当绳拉直时瞬间绷断。已知A因绳绷断速度减小了，可认为滑动摩擦力与最大静摩擦力相等，取，求：
绳绷断后瞬间，物块A的速度和木板B的速度；物块A在木板B上运动的总时间。
16．（2022高三上·武昌期末）如图甲所示，竖直放置的、正对的金属板中间开有小孔，小孔的连线沿水平正对金属板的中间线，粒子源S可以连续产生质量为m、电荷量为q的带正电粒子，其比荷为，粒子飘入A板的初速度可不计。板长度均为，间距为。在离金属板右端处有一个足够大光屏。已知板的电势差为，当间所加电压随时间变化的图像如图乙所示时，所有飘入的粒子恰好都能不与极板碰撞打在荧光屏上。由于粒子在偏转电场中运动的时间远远小于电场变化的周期（电场变化的周期T未知），故可认为每个粒子在偏转电场中运动时受到的电场力恒定。粒子重力以及粒子间的相互作用力不计。
（1）求图乙中电压的最大值和粒子离开偏转电场时的最大速度；
（2）粒子打在荧光屏上的范围；
（3）现在极板右端与荧光屏之间的范围内再加入匀强磁场，磁感应强度随时间变化的规律如图丙，已知垂直于纸面向里的磁场方向为正方向，丙图中。研究以最大速度离开偏转电场的一个粒子：它在丙图中时刻进入磁场，转过的圆心角为锐角且速度方向恰好水平的时刻是，求它从射入磁场到打在荧光屏上所用的时间t。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】A. 载人飞船若要由轨道1进入轨道2，需要在P点加速，A不符合题意；
B．根据
可知载人飞船在轨道1上P点的加速度等于空间站在轨道2上P点的加速度，B不符合题意；
C．根据开普勒第三定律可知
解得
C符合题意；
D．根据题意
解得
D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】从低轨道到高轨道需要加速，万有引力为星体所受的合力，结合牛顿第二定律得出两轨道上P点加速度的大小关系，通过开普勒三定律得出运行的周期之比，在星体表面重力等于万有引力，从而得出地球质量的表达式。
2．【答案】D
【知识点】匀变速直线运动导出公式应用；机械能守恒定律
【解析】【解答】AB．在天宫空间站中，所有的物体都处于完全失重状态，一切与重力有关的仪器都不能使用，所以天平不能直接测出物体的质量m，弹簧秤也不能测出物体的重力G，AB不符合题意；
C．因为不能确定两物体的碰撞是否为弹性碰撞，因此碰撞前后两物体组成的系统的机械能不一定守恒，C不符合题意；
D．在运行轨道切向，待测物体受恒力作用，相对空间站做匀加速运动（很短时间可近似看做匀加速直线运动）则由
可得
由牛顿第二定律
解得
D符合题意；
故答案为：D。
【分析】空间站中所有物体都处于完全失重状态，利用机械能守恒定律的条件判断两物体组成的系统的机械能是否守恒，结合匀变速直线运动的规律和牛顿第二定律得出物体的质量。
3．【答案】C
【知识点】光的全反射；光的折射及折射定律
【解析】【解答】A. 光从空气进入介质，两束光入射角相等，b光折射角更小，根据折射率
可知玻璃对b光折射率较大，则b光频率更高，A不符合题意；
BD．因为玻璃砖上下表面平行，光线在玻璃砖下表面第二次折射时的入射角等于在上表面第一次折射时的折射角，根据光路可逆性知，第二次折射光线与第一次折射入射光线平行，所以从玻砖下表面射出的两束光仍然平行，两束光在玻璃砖下表面均不能发生全反射，BD不符合题意；
C．根据公式可知，折射率越大传播速度越小，A光的传播速度比b光的传播速度大，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据折射定律得出对b光折射率的大小关系，利用全反射的定义以及折射率和光速的关系得出ab光传播速度的大小关系。
4．【答案】B
【知识点】速度的合成与分解
【解析】【解答】设B点做圆周运动的线速度大小为，此速度为B的实际速度，根据运动合成与分解，可以分解为沿杆方向的分速度和垂直杆方向的分速度，如图
沿杆方向的分速度为
A点速度为水平方向的，根据运动合成与分解，可以分解为沿杆方向的分速度和垂直杆方向的分速度，如上图，沿杆方向的分速度为
又有二者沿杆方向的分速度相等，即
则
故答案为：B。
【分析】根据速度的合成得出B点做圆周运动的线速度。
5．【答案】D
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】分析得，运动员从B点飞出做平抛运动，则有
运动员从B点飞出到距斜坡最远时速度的方向与斜面平行
联立解得
ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】运动员从B点飞出做平抛运动，结合平抛运动的规律以及速度偏角的表达式得出运动员从B点飞出到距斜坡最远时所经历的时间。
6．【答案】A
【知识点】单摆及其回复力与周期
【解析】【解答】由单摆运动的等时性可知从A点到达B的时间
由于OD垂直于MN，则点D同样位于AB所构成的圆上，分析可知OD与竖直方向夹角为倾角，则OD段为
解得
同理利用等时圆分析可知小于，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据单摆周期的表达式以及几何关系得出AB、OC、OD时间的关系。
7．【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】物体对斜面的压力为
对斜面根据平衡条件得
解得
摩擦力不变，
故答案为：A。
【分析】对物体进行受力分析，根据共点力平衡得出地面对斜面体的摩擦力f。
8．【答案】B,C
【知识点】交变电流的产生及规律；变压器原理
【解析】【解答】A．由电流随时间t变化的图像可知周期T=0.02s，则交流电的频率
A不符合题意；
BC．流过电流的有效值为
由于，则副线圈的电流
副线圈的电压为
再根据
解得原线圈两段的电压
再根据
解得原线圈两段的电流
所以电流表的示数为。
根据
解得
BC符合题意；
D．交流电源输出的总电功率为
D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】根据周期和频率的关系 得出交流电的频率，通过交流电的有效值和峰值的关系以及欧姆定律得出电阻1的阻值，通过理想变压器原副线圈的匝数比和电压比的关系以及匝数比和电流比的关系得出电流表的示数，结合电功率的表达式得出交流电源输出的总功率。
9．【答案】B,C,D
【知识点】共点力平衡条件的应用；受力分析的应用；运动学v-t 图像
【解析】【解答】B．当qvB=mg时，小环做匀速运动，此时图象为B，B符合题意；
C．当qvB＞mg时，在竖直方向，根据平衡条件有FN=qvB-mg
此时，根据牛顿第二定律有f=μFN=ma
所以小环做加速度逐渐减小的减速运动，直到qvB=mg时，小环开始做匀速运动，C符合题意；
AD．当qvB＜mg时，在竖直方向，根据平衡条件有FN=mg-qvB
此时，根据牛顿第二定律有f=μFN=ma
所以小环做加速度逐渐增大的减速运动，直至停止，所以其v-t图象的斜率应该逐渐增大，A不符合题意；D符合题意。
故答案为：BCD。
【分析】对小球进行受力分析，根据共点力平衡以及牛顿第二定律得出加速度的变化情况，结合滑动摩擦力得出v-t图像斜率的变化 情况。
10．【答案】A,D
【知识点】氢原子光谱；光电效应
【解析】【解答】A．红光的频率最小，光子的能量最小，故跃迁时对应的能级差最小，所以红色谱线是氢原子从n=3能级向n=2能级跃迁时产生的，A符合题意；
B．紫光的频率最大，光子的能量最大，故紫色谱线是氢原子从n=6能级或n=5能级向n=2能级跃迁时产生的，蓝色谱线是氢原子从n=4能级向n=2能级跃迁时产生的，B不符合题意；
C．氢原子从n=4能级直接向n=2能级跃迁时产生的光子的频率小于从n=6能级直接向n=2能级跃迁时产生的光子的频率，后者不能使某金属发生光电效应，则后者的频率小于该金属的极限频率，则前者就不可能发生光电效应，C不符合题意；
D．氢原子从n=3能级向n=2能级跃迁时产生的光子的频率小于从n=6能级直接向n=2能级跃迁时产生的光子的频率，若前者能使某金属发生光电效应，则后者一定能使该金属发生光电效应，D符合题意；
故答案为：AD。
【分析】利用光子能量的表达式得出红色谱线、紫色谱线是氢原子光谱中哪两能级间跃迁产生的，通过光电效应的原理进行分析判断。
11．【答案】B,D
【知识点】安培力；欧姆定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】A．电路中电流恒为1A，根据
可得金属棒在处时，电阻R的电功率为0.2W，A不符合题意；
B．金属棒在处时，磁感应强度
根据公式
及欧姆定律
联立解得
B符合题意；
C．金属棒在处时，安培力大小为
则克服安培力做功的瞬时功率为
C不符合题意；
D．金属棒在时的安培力大小为
由题意可知，安培力与成线性关系，可得金属棒从运动到过程中克服安培力做的功
D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】根据热功率的表达式得出电阻R的电功率，结合法拉第电磁感应定律以及欧姆定律得出金属棒的速度，利用安培力的表达式以及瞬时功率的表达式得出克服安培力做功的瞬时功率。
12．【答案】（1）2.7；；
（2）0.80；2.0；D
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【解答】（1）由图乙所示游标卡尺可知，主尺示数为2mm，游标尺示数为，游标卡尺读数
滑块做匀减速运动根据牛顿第二定律可知
根据速度位移公式
其中
解得
为测量小滑块与木板表面间的动摩擦因数，记录多组数据，选择L为纵轴，应选择为横轴。
该直线的斜率为k，则
整理得
（2） 对物体A进行受力分析可得，A受重力、支持力和斜面对A摩擦力，由牛顿第二定律得
解得
分析得，物体做匀变速直线运动，则运动学关系可得
代入乙图数据可得
可计算出时刻小滑块的速度大小
根据牛顿第二定律求得加速的表达式
为测定小滑块与木板间的动摩擦因数，本次实验还必须测量的物理量是木板的倾角。
故答案为：D。
【分析】（1）根据游标卡尺的读数原理得出遮光条的宽度，根据牛顿第二定律以及匀变速直线运动的规律得出动摩擦因数的表达式；
（2） 对物体A进行受力分析，根据牛顿第二定律得出物体的加速度，结合匀变速直线运动的规律得出测定动摩擦因数时还需要测量木板的倾角。
13．【答案】（1）2；98；150；800
（2）A
（3）9.0；900.0
（4）1350；600
【知识点】表头的改装
【解析】【解答】(1)开关S旋到位置1，量程为0.5A；开关S旋到位置2，量程为10mA，有
联立，可得
开关S旋到位置4，量程为2V，有
解得
开关S旋到位置5，量程为10V，有
解得
(2)使用多用电表时，要求电流从红表笔流入，即红表笔接电源负极。所以A表笔为红表笔。
(3)开关S旋到位置3，通过电路的最大电流为，依题意有
解得
(4)当作为欧姆表使用时，表头上刻度是和处对应的电阻值分别是
解得
【分析】（1）根据电路的特点以及串并联电路的特点得出5个电阻的阻值；
（2）红表笔接电源的负极，黑表笔接电源的正极；
（3）通过闭合电路欧姆定律得出电池的电动势以及欧姆表的内阻。
14．【答案】解：设玻璃管横截面积S，已知运动前后管内各处温度相等且不变，A、B段气体均做等温变化，对A气体：初状态，
末状态
由玻意耳定律得
解得
对B气体：初状态
末状态
由玻意耳定律得
对水银柱，由牛顿第二定律得
解得
【知识点】牛顿第二定律；理想气体的实验规律
【解析】【分析】对气体根据玻意耳定律得出A气体的体积 ，对B气体结合玻意耳定律得出B气体的体积，对水银柱，结合牛顿第二定律得出加速度的大小。
15．【答案】解：开始阶段，由于
因此物块在木板上滑动时，木板处于静止状态。对物块A，根据牛顿第二定律
由于
解得，
绳绷断前的瞬间，物块A的速度
绳绷断后瞬间，物块A的速度
绳绷断时间极短，可认为动量守恒
因此绳绷断后瞬间，木板B的速度接下来B做匀速运动，根据运动学公式
解得，（舍去）
物块A在木板B上运动的总时间
【知识点】动量守恒定律；匀变速直线运动基本公式应用；牛顿第二定律
【解析】【分析】 对物块A，根据牛顿第二定律以及匀变速直线运动的规律得出物块的加速度和时间， 结合匀变速直线运动的规律得出绳绷断前的瞬间和绳绷断后的瞬间的速度，绳崩断的瞬间结合动量守恒以及匀变速直线运动的规律得出物块A在木板B上运动的总时间。
16．【答案】（1）解：粒子在AB 被加速后，速度为，有
设偏转电压为U时粒子进入该电场的时间为恰好从偏转极板边缘出，则在该电场的方向有
沿方向有
联立解得
所有飘入的粒子恰好都能不与极板碰撞打在荧光屏上，故最大偏转电压
此刻出偏转电场时沿电场方向的分速度为
粒子离开偏转电场时的最大速度
（2）解：粒子以飞出加速电场时打到荧光屏上的点为P，所求范围即为OP连线的长度，设粒子出偏转电场时速度的偏转角为，则
则OP的长度为
故粒子打在荧光屏上的范围为。
（3）解：洛伦兹力提供向心力有
粒子出偏转电场时速度与水平方向的夹角为，故转过的圆心角为锐角且速度方向恰好水平所经历的时间为，则有
出偏转电场到速度方向恰好水平时水平方向的位移为
恰好在粒子速度水平时，磁场方向改变为反向，故运动轨迹关于速度水平时中心对称，如图所示
粒子从射入磁场到打在荧光屏上所用的时间为
【知识点】带电粒子在电场中的偏转
【解析】【分析】粒子在加速电场中根据动能定理得出粒子加速后的速度，粒子在偏转电场中做类平抛运动的规律以及牛顿第二定律得出最大偏转电压。
二一教育在线组卷平台（zujuan.21cnjy.com）自动生成 1 / 1登录二一教育在线组卷平台 助您教考全无忧
湖北省武汉市武昌区2022届高三上学期物理1月质量检测试卷
一、单选题
1．（2022高三上·武昌期末）2021年10月16日，神舟十三号载人飞船顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入太空并与天宫空间站顺利对接。飞船的运动可简化为如图所示的情境，圆形轨道2为天宫空间站运行轨道，椭圆轨道1为载人飞船运行轨道，两轨道相切于P点。已知轨道2的半径为r，地球表面重力加速度为g，地球半径为R，地球的自转周期为T，轨道1的半长轴为a，引力常量为G，下列分析或结论正确的是（ ）
A．载人飞船若要由轨道1进入轨道2，需要在P点减速
B．载人飞船在轨道1上P点的加速度小于空间站在轨道2上P点的加速度
C．空间站在轨道2上运行的周期与飞船在轨道1上运行的周期之比为
D．由已知可求得地球的质量为
【答案】C
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】A. 载人飞船若要由轨道1进入轨道2，需要在P点加速，A不符合题意；
B．根据
可知载人飞船在轨道1上P点的加速度等于空间站在轨道2上P点的加速度，B不符合题意；
C．根据开普勒第三定律可知
解得
C符合题意；
D．根据题意
解得
D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】从低轨道到高轨道需要加速，万有引力为星体所受的合力，结合牛顿第二定律得出两轨道上P点加速度的大小关系，通过开普勒三定律得出运行的周期之比，在星体表面重力等于万有引力，从而得出地球质量的表达式。
2．（2022高三上·武昌期末）太空授课中，王亚平演示了测量物体质量的实验，让广大青少年领悟到了太空探索的趣味和航天员的魅力。某中学兴趣小组就在轨做匀速圆周运动的天宫空间站内“测物体质量”的问题，设计了下列四个方案，其中正确的是（ ）
A．像在地面上那样，用天平可直接测出待测物体质量m
B．根据已知的轨道半径、地球质量、引力常量等，计算出空间站所在处的重力加速度g，再用弹簧秤测出物体重力G，利用公式求出待测物体质量m
C．让待测物体与已知质量的静止物体正碰，测出两物体碰撞前后（相对于空间站）的速度，再利用求出待测物体质量
D．使待测物体受到沿运行轨道切向的已知恒力F的作用，测出（相对于空间站）从静止开始经很短时间t移动的位移x，再利用求出待测物体质量m
【答案】D
【知识点】匀变速直线运动导出公式应用；机械能守恒定律
【解析】【解答】AB．在天宫空间站中，所有的物体都处于完全失重状态，一切与重力有关的仪器都不能使用，所以天平不能直接测出物体的质量m，弹簧秤也不能测出物体的重力G，AB不符合题意；
C．因为不能确定两物体的碰撞是否为弹性碰撞，因此碰撞前后两物体组成的系统的机械能不一定守恒，C不符合题意；
D．在运行轨道切向，待测物体受恒力作用，相对空间站做匀加速运动（很短时间可近似看做匀加速直线运动）则由
可得
由牛顿第二定律
解得
D符合题意；
故答案为：D。
【分析】空间站中所有物体都处于完全失重状态，利用机械能守恒定律的条件判断两物体组成的系统的机械能是否守恒，结合匀变速直线运动的规律和牛顿第二定律得出物体的质量。
3．（2022高三上·武昌期末）一束复色光从空气射入上下表面平行的玻璃砖后分成两束单色光，光路如图所示。关于玻璃砖内的两束光，正确的是（ ）
A．a光的频率比b光的频率高
B．a光在玻璃砖下表面可能发生全反射
C．a光的传播速度比b光的传播速度大
D．两束光穿出玻璃砖下表面后的方向可能不平行
【答案】C
【知识点】光的全反射；光的折射及折射定律
【解析】【解答】A. 光从空气进入介质，两束光入射角相等，b光折射角更小，根据折射率
可知玻璃对b光折射率较大，则b光频率更高，A不符合题意；
BD．因为玻璃砖上下表面平行，光线在玻璃砖下表面第二次折射时的入射角等于在上表面第一次折射时的折射角，根据光路可逆性知，第二次折射光线与第一次折射入射光线平行，所以从玻砖下表面射出的两束光仍然平行，两束光在玻璃砖下表面均不能发生全反射，BD不符合题意；
C．根据公式可知，折射率越大传播速度越小，A光的传播速度比b光的传播速度大，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据折射定律得出对b光折射率的大小关系，利用全反射的定义以及折射率和光速的关系得出ab光传播速度的大小关系。
4．（2022高三上·武昌期末）活塞带动飞轮转动可简化为如图所示的模型：图中三处都是转轴，当活塞在水平方向上移动时，带动连杆运动，进而带动杆以O点为轴转动。若某时刻活塞的水平速度大小为v，连杆与水平方向夹角为杆与杆的夹角为，此时B点做圆周运动的线速度大小为（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【知识点】速度的合成与分解
【解析】【解答】设B点做圆周运动的线速度大小为，此速度为B的实际速度，根据运动合成与分解，可以分解为沿杆方向的分速度和垂直杆方向的分速度，如图
沿杆方向的分速度为
A点速度为水平方向的，根据运动合成与分解，可以分解为沿杆方向的分速度和垂直杆方向的分速度，如上图，沿杆方向的分速度为
又有二者沿杆方向的分速度相等，即
则
故答案为：B。
【分析】根据速度的合成得出B点做圆周运动的线速度。
5．（2022高三上·武昌期末）2022年北京冬奥会即将开幕，跳台滑雪是比赛项目之一，比赛场地简化图如图所示，一运动员从B点以的速度沿水平方向飞出，最后落在倾角为的斜坡上。已知运动员和滑雪板整体可视为质点，不计一切阻力，取，则运动员从B点飞出到距斜坡最远时所经历的时间为（ ）
A． B． C． D．
【答案】D
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】分析得，运动员从B点飞出做平抛运动，则有
运动员从B点飞出到距斜坡最远时速度的方向与斜面平行
联立解得
ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】运动员从B点飞出做平抛运动，结合平抛运动的规律以及速度偏角的表达式得出运动员从B点飞出到距斜坡最远时所经历的时间。
6．（2022高三上·武昌期末）如图所示，倾角为的斜面上的B点固定一光滑圆弧槽（对应的圆心角小于），其圆心在B点正上方的O点，另外，光滑斜面和的下端亦在上，让可视为质点的小球分别无初速出发，从A点到达B的时间为，从O点到达C的时间为，从O点到达D的时间为。比较这三段时间，正确的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【知识点】单摆及其回复力与周期
【解析】【解答】由单摆运动的等时性可知从A点到达B的时间
由于OD垂直于MN，则点D同样位于AB所构成的圆上，分析可知OD与竖直方向夹角为倾角，则OD段为
解得
同理利用等时圆分析可知小于，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据单摆周期的表达式以及几何关系得出AB、OC、OD时间的关系。
7．（2021高三上·南阳期中）如图所示，在水平地面上放置一个质量为M的斜面体（斜面光滑），斜面体上放置一个质量为m的物块，物块与固定在墙面上的轻质弹簧相连，弹簧的轴线始终与斜面平行。若物块在斜面上做往复运动的过程中，斜面体始终保持静止，则图中画出的关于地面对斜面体的摩擦力f与时间t的关系图像正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【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】物体对斜面的压力为
对斜面根据平衡条件得
解得
摩擦力不变，
故答案为：A。
【分析】对物体进行受力分析，根据共点力平衡得出地面对斜面体的摩擦力f。
二、多选题
8．（2022高三上·武昌期末）如图甲所示，包括变压器在内，所有电路元件均为理想交流元件，交流电源电压的有效值为，变压器原、副线圈的匝数比均为定值电阻，且知。已知电阻中的电流随时间t变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．所用交流电的频率为 B．的阻值为
C．电流表的示数为 D．交流电源输出的总电功率为
【答案】B,C
【知识点】交变电流的产生及规律；变压器原理
【解析】【解答】A．由电流随时间t变化的图像可知周期T=0.02s，则交流电的频率
A不符合题意；
BC．流过电流的有效值为
由于，则副线圈的电流
副线圈的电压为
再根据
解得原线圈两段的电压
再根据
解得原线圈两段的电流
所以电流表的示数为。
根据
解得
BC符合题意；
D．交流电源输出的总电功率为
D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】根据周期和频率的关系 得出交流电的频率，通过交流电的有效值和峰值的关系以及欧姆定律得出电阻1的阻值，通过理想变压器原副线圈的匝数比和电压比的关系以及匝数比和电流比的关系得出电流表的示数，结合电功率的表达式得出交流电源输出的总功率。
9．（2022高三上·武昌期末）如图所示，一个质量为m、电荷量为q的带正电圆环，可在水平的、足够长的绝缘粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中。现给圆环水平向左的初速度，在以后的运动过程中，圆环运动的图像可能是下图中的（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B,C,D
【知识点】共点力平衡条件的应用；受力分析的应用；运动学v-t 图像
【解析】【解答】B．当qvB=mg时，小环做匀速运动，此时图象为B，B符合题意；
C．当qvB＞mg时，在竖直方向，根据平衡条件有FN=qvB-mg
此时，根据牛顿第二定律有f=μFN=ma
所以小环做加速度逐渐减小的减速运动，直到qvB=mg时，小环开始做匀速运动，C符合题意；
AD．当qvB＜mg时，在竖直方向，根据平衡条件有FN=mg-qvB
此时，根据牛顿第二定律有f=μFN=ma
所以小环做加速度逐渐增大的减速运动，直至停止，所以其v-t图象的斜率应该逐渐增大，A不符合题意；D符合题意。
故答案为：BCD。
【分析】对小球进行受力分析，根据共点力平衡以及牛顿第二定律得出加速度的变化情况，结合滑动摩擦力得出v-t图像斜率的变化 情况。
10．（2022高三上·武昌期末）氢原子光谱在可见光部分只有四条谱线，它们分别是从n为的能级直接向能级跃迁时产生的。四条谱线中，一条红色、一条蓝色、两条紫色，则下列说法正确的是（ ）
A．红色谱线是氢原子从能级向能级跃迁时产生的
B．蓝色谱线是氢原子从能级直接向能级跃迁时产生的
C．若氢原子从能级直接向能级跃迁时所产生的辐射不能使某金属发生光电效应，则氢原子从能级直接向能级跃迁时所产生的辐射将可能使该金属发生光电效应
D．若氢原子从能级向能级跃迁时所产生的辐射能使某金属发生光电效应，则氢原子从能级直接向能级跃迁时所产生的辐射一定能使该金属发生光电效应
【答案】A,D
【知识点】氢原子光谱；光电效应
【解析】【解答】A．红光的频率最小，光子的能量最小，故跃迁时对应的能级差最小，所以红色谱线是氢原子从n=3能级向n=2能级跃迁时产生的，A符合题意；
B．紫光的频率最大，光子的能量最大，故紫色谱线是氢原子从n=6能级或n=5能级向n=2能级跃迁时产生的，蓝色谱线是氢原子从n=4能级向n=2能级跃迁时产生的，B不符合题意；
C．氢原子从n=4能级直接向n=2能级跃迁时产生的光子的频率小于从n=6能级直接向n=2能级跃迁时产生的光子的频率，后者不能使某金属发生光电效应，则后者的频率小于该金属的极限频率，则前者就不可能发生光电效应，C不符合题意；
D．氢原子从n=3能级向n=2能级跃迁时产生的光子的频率小于从n=6能级直接向n=2能级跃迁时产生的光子的频率，若前者能使某金属发生光电效应，则后者一定能使该金属发生光电效应，D符合题意；
故答案为：AD。
【分析】利用光子能量的表达式得出红色谱线、紫色谱线是氢原子光谱中哪两能级间跃迁产生的，通过光电效应的原理进行分析判断。
11．（2022高三上·武昌期末）如图，绝缘的水平桌面上固定着两根相距、电阻不计的足够长光滑金属导轨，两导轨左端与阻值的电阻相连。竖直向下、有左边界（处）的、范围足够大的磁场沿方向均匀增大，磁感应强度。一根质量、电阻的金属棒垂直置于导轨上并始终接触良好。棒在水平外力作用下从处沿导轨向右做直线运动，运动过程中回路电流恒为。以下判断正确的是（ ）
A．金属棒在处时，电阻R的电功率为
B．金属棒在处的速度为
C．金属棒在处时，克服安培力做功的瞬时功率为
D．金属棒从运动到过程中克服安培力做的功为
【答案】B,D
【知识点】安培力；欧姆定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】A．电路中电流恒为1A，根据
可得金属棒在处时，电阻R的电功率为0.2W，A不符合题意；
B．金属棒在处时，磁感应强度
根据公式
及欧姆定律
联立解得
B符合题意；
C．金属棒在处时，安培力大小为
则克服安培力做功的瞬时功率为
C不符合题意；
D．金属棒在时的安培力大小为
由题意可知，安培力与成线性关系，可得金属棒从运动到过程中克服安培力做的功
D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】根据热功率的表达式得出电阻R的电功率，结合法拉第电磁感应定律以及欧姆定律得出金属棒的速度，利用安培力的表达式以及瞬时功率的表达式得出克服安培力做功的瞬时功率。
三、实验题
12．（2022高三上·武昌期末）用实验测量小滑块与木板表面间的动摩擦因数，已知当地重力加速度为g。
（1）第一实验组采用如图甲所示的装置测量。将足够长的木板水平放置，弹簧的一端与固定挡板相连，另一端紧靠带有遮光条的小滑块但不与之拴接，弹簧处于原长时整个弹簧都在光电门左侧。先用小滑块压缩弹簧至某一位置，释放后记录小滑块上的遮光条通过光电门的挡光时间t，并测量小滑块停止时的位置B与光电门中心A的距离L。
①利用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示，则遮光条的宽度为 ；
②多次重复实验，记录多组数据。选择L为纵轴， 为横轴，拟合得到一条过坐标原点的倾斜直线。若该直线的斜率为k，则小滑块与木板之间的动摩擦因数的表达式为 （用题目中已有的符号表示）。
（2）第二实验组使用位移传感器设计了如图丙所示的实验装置，让小滑块从倾斜木板上的A点由静止释放，与计算机连接的位移传感器可以测出小滑块到传感器的距离x，并能描绘出这个x随时间t变化的图像。某次实验得到的图像如图丁。
①根据图丁，可计算出时刻小滑块的速度大小 ，小滑块的加速度大小 。（结果均保留2位有效数字）
②为了测定小滑块与木板间的动摩擦因数，本次实验还必须测量的物理量是
A．小滑块的质量B．小滑块的宽度C．木板的长度D．木板的倾角
【答案】（1）2.7；；
（2）0.80；2.0；D
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【解答】（1）由图乙所示游标卡尺可知，主尺示数为2mm，游标尺示数为，游标卡尺读数
滑块做匀减速运动根据牛顿第二定律可知
根据速度位移公式
其中
解得
为测量小滑块与木板表面间的动摩擦因数，记录多组数据，选择L为纵轴，应选择为横轴。
该直线的斜率为k，则
整理得
（2） 对物体A进行受力分析可得，A受重力、支持力和斜面对A摩擦力，由牛顿第二定律得
解得
分析得，物体做匀变速直线运动，则运动学关系可得
代入乙图数据可得
可计算出时刻小滑块的速度大小
根据牛顿第二定律求得加速的表达式
为测定小滑块与木板间的动摩擦因数，本次实验还必须测量的物理量是木板的倾角。
故答案为：D。
【分析】（1）根据游标卡尺的读数原理得出遮光条的宽度，根据牛顿第二定律以及匀变速直线运动的规律得出动摩擦因数的表达式；
（2） 对物体A进行受力分析，根据牛顿第二定律得出物体的加速度，结合匀变速直线运动的规律得出测定动摩擦因数时还需要测量木板的倾角。
13．（2022高三上·武昌期末）用一个已知量程为、内阻的电流表G来设计并组装一个简易多用电表：要求有两个电流挡，量程分别是和，两个电压挡，量程分别是和，一个欧姆挡（可以直接测电阻），采用如图电路。
（1）按设计要求，图中选用的定值电阻分别为： ；
（2）A，B两表笔中， 为红表笔；
（3）选用的新电池未标识电动势E的值，做如下操作：按如图把正确的元件进行正确连接，再把转换开关S旋到位置3，并在做好机械调零和欧姆调零后，在之间接入电阻箱，当其调到时，表头G刚好半偏。由此可知，所选电池的电动势 ，调节好的欧姆表总内阻为 ；
（4）当作为欧姆表使用时，表头上刻度是和处对应的电阻值分别是 和 。
【答案】（1）2；98；150；800
（2）A
（3）9.0；900.0
（4）1350；600
【知识点】表头的改装
【解析】【解答】(1)开关S旋到位置1，量程为0.5A；开关S旋到位置2，量程为10mA，有
联立，可得
开关S旋到位置4，量程为2V，有
解得
开关S旋到位置5，量程为10V，有
解得
(2)使用多用电表时，要求电流从红表笔流入，即红表笔接电源负极。所以A表笔为红表笔。
(3)开关S旋到位置3，通过电路的最大电流为，依题意有
解得
(4)当作为欧姆表使用时，表头上刻度是和处对应的电阻值分别是
解得
【分析】（1）根据电路的特点以及串并联电路的特点得出5个电阻的阻值；
（2）红表笔接电源的负极，黑表笔接电源的正极；
（3）通过闭合电路欧姆定律得出电池的电动势以及欧姆表的内阻。
四、解答题
14．（2022高三上·武昌期末）如图所示，粗细均匀、两端封闭的玻璃管内，长为h的水银柱将内部的理想气体分隔成两段，当玻璃管竖直静止时，的长度分别为，且A的压强等于（为水银的密度、g为重力加速度）。当玻璃管保持如图的竖直状态以某一加速度a做竖直向上的匀加速运动，稳定后，的长度相等，求这个加速度a的大小。已知运动前后管内各处温度相等且不变。
【答案】解：设玻璃管横截面积S，已知运动前后管内各处温度相等且不变，A、B段气体均做等温变化，对A气体：初状态，
末状态
由玻意耳定律得
解得
对B气体：初状态
末状态
由玻意耳定律得
对水银柱，由牛顿第二定律得
解得
【知识点】牛顿第二定律；理想气体的实验规律
【解析】【分析】对气体根据玻意耳定律得出A气体的体积 ，对B气体结合玻意耳定律得出B气体的体积，对水银柱，结合牛顿第二定律得出加速度的大小。
15．（2022高三上·武昌期末）如图所示，质量、左端带挡板的、长的木板B静止在水平面上，质量（可视为质点）的物块A静止在木板的左端，挡板和物块间用长为的轻绳连接，A与B之间、B与水平面之间的动摩擦因数分别为。现给物块A持续施加大小恒为、方向水平向右的拉力，使A由静止开始在B上向右运动，当绳拉直时瞬间绷断。已知A因绳绷断速度减小了，可认为滑动摩擦力与最大静摩擦力相等，取，求：
绳绷断后瞬间，物块A的速度和木板B的速度；物块A在木板B上运动的总时间。
【答案】解：开始阶段，由于
因此物块在木板上滑动时，木板处于静止状态。对物块A，根据牛顿第二定律
由于
解得，
绳绷断前的瞬间，物块A的速度
绳绷断后瞬间，物块A的速度
绳绷断时间极短，可认为动量守恒
因此绳绷断后瞬间，木板B的速度接下来B做匀速运动，根据运动学公式
解得，（舍去）
物块A在木板B上运动的总时间
【知识点】动量守恒定律；匀变速直线运动基本公式应用；牛顿第二定律
【解析】【分析】 对物块A，根据牛顿第二定律以及匀变速直线运动的规律得出物块的加速度和时间， 结合匀变速直线运动的规律得出绳绷断前的瞬间和绳绷断后的瞬间的速度，绳崩断的瞬间结合动量守恒以及匀变速直线运动的规律得出物块A在木板B上运动的总时间。
16．（2022高三上·武昌期末）如图甲所示，竖直放置的、正对的金属板中间开有小孔，小孔的连线沿水平正对金属板的中间线，粒子源S可以连续产生质量为m、电荷量为q的带正电粒子，其比荷为，粒子飘入A板的初速度可不计。板长度均为，间距为。在离金属板右端处有一个足够大光屏。已知板的电势差为，当间所加电压随时间变化的图像如图乙所示时，所有飘入的粒子恰好都能不与极板碰撞打在荧光屏上。由于粒子在偏转电场中运动的时间远远小于电场变化的周期（电场变化的周期T未知），故可认为每个粒子在偏转电场中运动时受到的电场力恒定。粒子重力以及粒子间的相互作用力不计。
（1）求图乙中电压的最大值和粒子离开偏转电场时的最大速度；
（2）粒子打在荧光屏上的范围；
（3）现在极板右端与荧光屏之间的范围内再加入匀强磁场，磁感应强度随时间变化的规律如图丙，已知垂直于纸面向里的磁场方向为正方向，丙图中。研究以最大速度离开偏转电场的一个粒子：它在丙图中时刻进入磁场，转过的圆心角为锐角且速度方向恰好水平的时刻是，求它从射入磁场到打在荧光屏上所用的时间t。
【答案】（1）解：粒子在AB 被加速后，速度为，有
设偏转电压为U时粒子进入该电场的时间为恰好从偏转极板边缘出，则在该电场的方向有
沿方向有
联立解得
所有飘入的粒子恰好都能不与极板碰撞打在荧光屏上，故最大偏转电压
此刻出偏转电场时沿电场方向的分速度为
粒子离开偏转电场时的最大速度
（2）解：粒子以飞出加速电场时打到荧光屏上的点为P，所求范围即为OP连线的长度，设粒子出偏转电场时速度的偏转角为，则
则OP的长度为
故粒子打在荧光屏上的范围为。
（3）解：洛伦兹力提供向心力有
粒子出偏转电场时速度与水平方向的夹角为，故转过的圆心角为锐角且速度方向恰好水平所经历的时间为，则有
出偏转电场到速度方向恰好水平时水平方向的位移为
恰好在粒子速度水平时，磁场方向改变为反向，故运动轨迹关于速度水平时中心对称，如图所示
粒子从射入磁场到打在荧光屏上所用的时间为
【知识点】带电粒子在电场中的偏转
【解析】【分析】粒子在加速电场中根据动能定理得出粒子加速后的速度，粒子在偏转电场中做类平抛运动的规律以及牛顿第二定律得出最大偏转电压。
二一教育在线组卷平台（zujuan.21cnjy.com）自动生成 1 / 1
