登录二一教育在线组卷平台 助您教考全无忧
湖南省常德市2022届高三上学期物理期末检测试卷
一、单选题
1．（2022高三上·常德期末）处于n＝4能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有（ ）
A．3种 B．4种 C．5种 D．6种
【答案】D
【知识点】氢原子光谱
【解析】【解答】现有大量的氢原子处于n=4的激发态，当这些氢原子向低能级跃迁时，辐射光子的频率为种，D符合题意．
故答案为：D
【分析】根据氢原子光谱中氢原子的跃迁得出辐射光频率的种类。
2．（2022高三上·常德期末）高空坠物极易对行人造成伤害。若一个的瓷砖碎片从一居民楼的25层坠下，与地面的碰撞时间约为，则该瓷砖碎片对地面产生的冲击力约为（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【知识点】动量定理；自由落体运动
【解析】【解答】25层高约为，瓷砖碎片近似自由落体
由动量定理有
解得
由牛第三定律可知瓷砖碎片对地面产生的冲击力
故答案为：C。
【分析】坠物做自由落体运动，根据自由落体运动的规律以及动量定理得出瓷砖碎片对地面产生的冲击力。
3．（2022高三上·常德期末）如图甲所示，在线圈中通入电流后，在上产生的感应电流随时间变化的规律如图乙所示，、中电流的正方向如甲图中的箭头所示．则通入线圈中的电流随时间变化的图线是下图中的（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D
【知识点】欧姆定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】AC．因为感应电流大小不变，根据电磁感应定律得：，而线圈中产生的磁场变化是因为电流变化产生的，所以，所以线圈中的电流均匀改变，AC不符合题意
BD．根据图乙图像的0-，感应电流磁场向左，所以线圈产生的磁场向左减小，或向右增大，B不符合题意D符合题意
故答案为：D
【分析】根据法拉第电磁感应定律以及欧姆定律得出线圈中电流的表达式，从而得出电流的变化是否均匀。
4．（2022高三上·常德期末）宇航员的训练、竞技体育的指导、汽车的设计等都会用到急动度的概念。急动度j是加速度变化量与发生这一变化所用时间的比值，即，它的方向与物体加速度变化量的方向相同。一物体从静止开始做直线运动，其加速度a随时间t的变化关系如图，则该物体在（ ）
A．时和时加速度大小相等，方向相反
B．和内速度的变化量相同
C．时急动度为零
D．时和时急动度大小相等，方向相反
【答案】B
【知识点】匀变速直线运动基本公式应用
【解析】【解答】A．时和时加速度大小相等，方向相同，所以A不符合题意；
B．和图像的面积相等，故速度的变化量相同，所以B符合题意；
C．时急动度等于的急动度，不为0，所以C不符合题意；
D．时和时急动度大小相等，方向相同，所以D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】a-t图像与坐标轴围成图形的面积表示速度的变化两，结合a-t图像进行分析判断。
5．（2022高三上·常德期末）如图所示，是正三角形的三个顶点，O是的中点，两根互相平行的通电长直导线垂直纸面固定在两处，导线中通入的电流大小相等、方向相反。已知通电长直导线产生磁场的磁感应强为通电长直导线的电流大小，r为距通电长直导线的垂直距离，k为常量。已知C点处的磁感应强度大小为，则关于O点处的磁感应强度说法正确的是（ ）
A．大小为，方向垂直连线向下
B．大小为，方向垂直连线向上
C．大小为，方向垂直连线向上
D．大小为，方向垂直连线向下
【答案】D
【知识点】磁感应强度；通电导线及通电线圈周围的磁场
【解析】【解答】依题意
可知，两导线在C点产生的磁场的磁感应强度B大小相等，根据安培定则可知，两者夹角为，C点的合磁感应强度大小为B0，由矢量合成有AB导线在C点的磁感应强度大小均为
同理可知AB导线在O点的磁感应强度方向均向下，则O点的磁感应强度
方向垂直连线向下，所以D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据通电直导线周围电场强度的表达式以及磁感应前度的合成得出O点处的磁感应强度。
6．（2022高三上·常德期末）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为，正弦交流电源的电压有效值恒为，电阻，。若滑动变阻器接入电路的电阻为，则（ ）
A．通过的电流为
B．与消耗的电功率相等
C．若向上移动P，电压表读数将变大
D．若向下移动P，电源输出功率将不变
【答案】A
【知识点】变压器原理；欧姆定律
【解析】【解答】A．设通过的电流为，则副线圈电流为I，原线圈输入电压为
根据匝数比可知副线圈输出电压为，则有
解得
则通过的电流为
A符合题意；
B．理想变压器原副线圈匝数之比为，可知原副线圈的电流之比为，根据可知与消耗的电功率之比为，B不符合题意；
CD．若向上移动P，则电阻减小，副线圈回路中电流变大，原线圈回路中电流也变大，根据可知电源输出功率将变大，电阻的电压变大，变压器输入电压变小，次级电压变小，电压表读数将变小，CD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据欧姆定律以及原副线圈的匝数比和电压比之间的关系得出通过R1的电流，通过理想变压器原副线圈的匝数比和电流比的关系得出两电阻消耗的电功率之比。
二、多选题
7．（2019·潍坊模拟）在星球表面发射探测器，当发射速度为v时，探测器可绕星球表面做匀速圆周运动；当发射速度达到 v时，可摆脱星球引力束缚脱离该星球．已知地球、火星两星球的质量比约为10∶1，半径比约为2∶1，下列说法正确的有（ ）
A．探测器的质量越大，脱离星球所需要的发射速度越大
B．探测器在地球表面受到的引力比在火星表面的大
C．探测器分别脱离两星球所需要的发射速度相等
D．探测器脱离星球的过程中，势能逐渐增大
【答案】B,D
【知识点】万有引力定律及其应用
【解析】【解答】A、探测器刚好脱离星球，动能全部转化为势能，发射速度与质量无关，A不符合题意；B、根据万有引力公式得：探测器在地球表面受到的引力 ，在火星表面受到的引力F2= ，而地球、火星两星球的质量比约为10：1，半径比约为2：1，解得： ，即探测器在地球表面受到的引力比在火星表面的大，B符合题意；C、探测器脱离星球时，其需要发射速度为 ，地球与火星的 不同，所以所需发射速度也不同，C不符合题意；D、由于探测器脱离星球过程中，引力做负功，引力势能增大，D符合题意．
故答案为：BD
【分析】发射速度的大小与质量无关；利用引力公式结合质量和半径可以比较引力的大小；利用引力提供向心力可以比较发射速度的大小；利用高度变化可以判别引力势能的变化。
8．（2022高三上·常德期末）复兴号动车在世界上首次实现速度自动驾驶功能，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。如图所示，一列质量为m的动车，初速度为，以恒定功率P在平直轨道上运动，经时间t达到该功率下的最大速度，设动车行驶过程所受到的阻力F保持不变。动车在时间t内（ ）
A．做匀加速直线运动
B．牵引力的功率
C．当动车速度为时，其加速度为
D．牵引力做功大于
【答案】B,C,D
【知识点】功率及其计算；机车启动
【解析】【解答】A．复兴号动车以恒定功率运动，由
易知v增大a变小。A不符合题意；
B．当时，速度最大，故
即牵引力的功率
B符合题意。
C．当动车速度为时，此时牵引力
由
可得其加速度为
C符合题意；
D．由动能定理可得
牵引力做功
动车需要克服摩擦力做功，D符合题意。
故答案为：BCD。
【分析】复兴号动车以恒定功率运动，根据牛顿第二定律得出该动车的速度变化情况，当动车速度为时，根据牛顿第二定律得出此时的加速度，通过动能定理得出动车克服摩擦力做的功。
9．（2022高三下·石家庄月考）“电子能量分析器”主要由处于真空中的电子偏转器和探测板组成。偏转器是由两个相互绝缘、半径分别为和的同心金属半球面A和B构成，分别是电势为的等势面，其过球心的截面如图所示。一束电荷量为、质量为m的电子以不同的动能从偏转器左端M的正中间小孔垂直入射，进入偏转电场区域，最后到达偏转器右端的探测板N。其中动能为的电子沿电势为的等势面C做匀速圆周运动到达N板的正中间，到达N板左、右边缘处的电子，经过偏转电场前、后的动能改变量分别为和。若电场的边缘效应，电子之间的相互影响，均可忽略。下列判断正确的是（ ）
A．偏转器内的电场是匀强电场
B．等势面C处的电场强度大小为
C．到达N板左、右边缘处的电子，其中左边缘处的电势能大
D．
【答案】B,D
【知识点】电场力做功；牛顿第二定律
【解析】【解答】A．匀强电场的特点是大小处处相等，方向相同。A不符合题意；
B．电子做匀速圆周运动的向心力由电场力提供，由题意可知
解得
B符合题意；
C．从左侧边缘出来的电子，电场力做正功，从右侧边缘出来的电子，电场力做负功。C不符合题意；
D．从左侧边缘出来的电子所处区域的电场线密集，平均电场强度大，平均电场力做功多。D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】利用电场强度方向不同所以不是匀强电场；利用牛顿第二定律结合动能的表达式可以求出电场强度的大小；利用其电场力方向可以判别电场力做功的情况；利用电场线的疏密情况可以比较电场力做功的大小。
10．（2022高三上·常德期末）如图所示，不带电物体A质量为m，带电量为的物体B质量为，A、B用跨过定滑轮的绝缘轻绳连接，物体B静止在倾角为且足够长的斜面上，劲度系数为k的轻弹簧一端固定在竖直挡板上，另一端与物体A相连，整个系统不计一切摩擦。某时刻，施加一场强大小为，方向沿斜面向下的匀强电场，在物体B获得最大速度的过程中弹簧未超过弹性限度（已知弹簧的弹性势能，x为弹簧的形变量；轻绳与A、B的接触面均平行，且不会断裂），下列说法正确的是（ ）
A．施加电场的初始时刻，轻绳的拉力为
B．物体B的速度最大时，弹簧的形变量为
C．物体B从开始运动到最大速度的过程中，系统电势能的减少量为
D．物体B从开始运动到最大速度的过程中，物体A和物体B机械能之和增加
【答案】A,C
【知识点】共点力平衡条件的应用；功能关系；牛顿第二定律
【解析】【解答】A．没有施加电场时，有
施加电场的初始时刻，对B有
对A有
解得
A符合题意；
B．物体B速度最大时，有
解得
B不符合题意；
C．物体B速度最大时的位移为
系统电势能的变化量为所以电势能的减少量为，C符合题意；
D．物体B速度最大时，A的速度也最大，此时弹簧弹性势能的增加量为
与电场力做功相等，所以A、B两物体的机械能之和不变，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】没有施加电场时根据共点力平衡列方程，施加电场的初始时刻，力对AB分别利用牛顿第二定律得出此时细绳得来，结合功能关系得出弹性势能的增加量。
三、实验题
11．（2022高三上·常德期末）某同学用图甲所示的装置来探究动能定理。在木板上固定两个完全相同的遮光条A、B，两遮光条间的距离L。用不可伸长的细线绕过定滑轮和动滑轮将木板与弹簧测力计C相连，木板放在安装有定滑轮和光电门的轨道D上（轨道D已倾斜一定的角度），放在水平桌面上，P为小桶（内有沙子），滑轮的质量和摩擦不计。
（1）下列对实验中轨道应倾斜一定角度，其目的是____
A．为了释放木板后，木板在细线拉动下能匀速下滑
B．为了增大木板下滑的加速度，提高实验精度
C．尽量保证细线拉力对木板做的功等于木板所受合力对木板做的功
（2）实验主要步骤如下：
①测量木板、遮光条的总质量M，用游标卡尺测量遮光条的宽度d如乙图所示，其读数为 mm；
②按甲图正确安装器材。
③将木板左端与轨道左端对齐，静止释放木板，木板在细线拉动下运动，记录弹簧测力计示数F及遮光条B、A先后经过光电门的遮光时间。
④在小桶中增加沙子，重复③的操作。
⑤比较的大小，得出实验结论。
若某次实验中，测得遮光条B、A先后经过光电门的遮光时间为，请你把要探究的结果用题目中的字母表达出来 （用字母表示）
【答案】（1）C
（2）1.70；
【知识点】探究功与物体速度变化的关系
【解析】【解答】（1）为了使绳子拉力充当合力，即细线拉力做的功等于合力对小车做的功应先平衡摩擦力，故实验中轨道应倾斜一定角度把摩擦力平衡掉，C符合题意，AB不符合题意；
故答案为：C；
（2） 游标卡尺读数为
B通过光电门的速度为
A通过光电门的速度为
故有
【分析】（1）该实验中轨道应该倾斜一定角度是为了细线拉力对木块做的功等于木板所受合力对木板做的功；
（2）根据游标卡尺的读数原理得出遮光条的宽度；根据短时间内的平均速度等于瞬时速度以及动能定理得出验证的表达式。
12．（2022高三上·常德期末）要测量电压表的内阻，其量程为，内阻约。实验室提供的器材有：
电流表A，量程，内阻约为
电压表，量程，内阻约为
定值电阻，阻值为
定值电阻，阻值为
滑动变阻器，最大阻值，额定电流
电源E，电动势，内阻约
开关S一个，导线若干。
（1）某同学设想按甲图所示电路进行测量，读出电压表和电流表A的示数后，用欧姆定律计算出。该方案实际上 （填“可行”或“不可行”），最主要的原因是 。
（2）另一同学按如图乙所示的实物电路来测量电压表的内阻。
①图中应选 。（选填“”或“”）
②在答题卡相应方框内画出该实验电路图 。
③接通电路后，调整滑动变阻器的滑动触头在适当的位置，此时电压表的读数为，电压表的读数为，定值电阻的阻值为，则电压表的内阻的表达式为 。
【答案】（1）不可行；电流表量程太大
（2）；；
【知识点】电阻的测量
【解析】【解答】（1）该方案不可行，因为电流表量程太大，结合电路图与电源电动势及电压表内阻可知流经电流表的电流值太小，从而导致误差太大；
（2）①因V2量程为5V，V1量程为3V，则定值电阻的阻值应该与V1的内阻相当，故答案为：R2；
②结合实物图，画出电路图如图所示
③由电路可知
【分析】（1）根据电路的动态分析以及测量电表内阻的实验原理判断方案的可行性；
（2）根据电表内阻的测量实验原理完成电路图，结合闭合电路欧姆定律得出电压表的内阻。
四、解答题
13．（2022高三上·常德期末）如图所示，电阻为R的正方形单匝线圈的边长为边与匀强磁场边缘重合。磁场的宽度等于线圈的边长，磁感应强度大小为B。在水平拉力作用下，线圈以v的速度向右穿过磁场区域。求线圈在上述过程中
（1）感应电动势的大小E；
（2）所受拉力的大小F；
（3）感应电流产生的热量Q。
【答案】（1）解：感应电动势
（2）解：感应电流
拉力的大小等于安培力
解得
（3）解：运动时间
焦耳定律
解得
【知识点】焦耳定律；电路动态分析；法拉第电磁感应定律
【解析】【分析】（1）根据法拉第电磁感应定律得出感应电动势；
（2）根据闭合电路欧姆定律以及安培力的表达式得出所受拉力的大小；
（3）根据匀变速直线运动的规律得出焦耳定律得出感应电流产生的热量 。
14．（2022高三上·常德期末）物理气相沉积镀膜是芯片制作的关键环节之一，如图是该设备的平面结构简图。初速度不计的氩离子（比荷）经电压的电场加速后，从C点水平向右进入竖直向下的场强为的匀强电场，恰好打到电场、磁场的竖直分界线I最下方M点（未进入磁场）并被位于该处的金属靶材全部吸收，两点的水平距离为。靶材溅射出的部分金属离子（比荷）沿各个方向进入两匀强磁场区域，速度大小均为，并沉积在固定基底上，M点到基底的距离为。基底与水平方向夹角为，大小相等、方向相反（均垂直纸面）的两磁场的分界线Ⅱ过M点且与基底垂直。（两种离子均带正电，忽略重力及离子间相互作用力。）求：
（1）两点的高度差；
（2）在纸面内，基底上可被金属离子打中而镀膜的区域长度。
（3）金属离子打在基座上所用时间最短时粒子的入射方向与分界线Ⅱ的夹角的正弦值。
【答案】（1）解：氩离子电场中加速：根据动能定理
故
氩离子在电场中偏转
代入数据得高度差
（2）解：金属离子在磁场中运动
金属离子沿着靶材和磁场边界入射，其圆心在M点正上方处O，金属离子沉积点为K，分界线与基底的交点为A。
所以O恰好在基底上
所以
离子靠近方向射出，则会落在A点的附近，范围不超出K点，左侧区域范围内粒子受到洛伦兹力偏向右，根据对称性粒子能够到达A左侧的距离也为0.147或，与右侧相同。故离子能够镀膜范围的长度为
（3）解：金属离子从A点射出时时间最短，由几何知识可得，此时入射方向与两磁场边界的夹角满足
【知识点】动能定理的综合应用；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）离子在加速电场中根据动能定理得出离子射入偏转电场的速度离子在偏转电场做类平抛运动，结合牛顿第二定律得出 两点的高度差；
（2）离子在磁场中做匀速圆周运动，结合洛伦兹力提供向心力以及几何关系得出离子能够镀膜范围的长度 。
15．（2022高三上·常德期末）如图所示，质量为m的小圆环A套在足够长的光滑水平杆上，位于水平地面上M点的正上方L处。可视为质点小物块B的质量为，通过长度为L的轻绳与A连接，初始时轻绳处于水平状态，A、B均处于静止。某时刻由静止释放B，B到达最低点时的速度恰好与水平地面相切，此时轻绳恰好断裂，之后B在水平地面上向右运动，一段时间后在N点平滑进入内壁光滑的竖直固定细圆环，圆环的半径在N点平滑离开圆环时的速度可能向左，也可能向右。已知物块B与水平地面间的动摩擦因数为0.1，。求：
（1）轻绳断裂时物块A、B各自的速度大小；
（2）从开始运动到轻绳断裂小圆环A的位移大小；
（3）若B在圆环运动的过程中始终不脱离轨道，求M到N的距离满足的条件。
【答案】（1）解：物块开始释放至轻绳断裂，对A、B组成的系统水平方向动量守恒，选向左的方向为正，有
A、B组成的系统机械能守恒有
由以上两式得轻绳断裂时圆环A的速度大小
小物块B的速度大小
（2）解：物块B自开始释放至最低点的过程，设A水平方向位移大小为x1，B水平方向位移大小为x2，A、B组成的系统水平方向动量守恒有
小圆环A的水平位移大小
（3）解：①物块B在圆环内可以做完整的圆周运动，恰好过圆环最高点有
从N点到最高点机械能守恒有
从断裂处到N点由动能定理有
解得
所以M到N的距离满足的条件
②物块B在从N点运动到与圆心等高的位置过程有，
物块B能运动到圆环中
所以
即
若B在圆环运动的过程中始终不脱离轨道，M到N的距离满足的条件和
【知识点】动量守恒定律；动能定理的综合应用；机械能守恒定律
【解析】【分析】（1） 对A、B组成的系统水平方向动量守恒 ，根据动量守恒以及机械能守恒得出 轻绳断裂时圆环A的速度 ；
（2） A、B组成的系统水平方向动量守恒 ，根据动量守恒得出小环A的水平位移；
（3）粒子恰好通过最高点时重力等于向心力， 从N点到最高点机械能守恒 列出方程， 从断裂处到N点由动能定理 列出方程，结合几何关系得出M到N的距离满足的条件。
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
湖南省常德市2022届高三上学期物理期末检测试卷
一、单选题
1．（2022高三上·常德期末）处于n＝4能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有（ ）
A．3种 B．4种 C．5种 D．6种
2．（2022高三上·常德期末）高空坠物极易对行人造成伤害。若一个的瓷砖碎片从一居民楼的25层坠下，与地面的碰撞时间约为，则该瓷砖碎片对地面产生的冲击力约为（ ）
A． B． C． D．
3．（2022高三上·常德期末）如图甲所示，在线圈中通入电流后，在上产生的感应电流随时间变化的规律如图乙所示，、中电流的正方向如甲图中的箭头所示．则通入线圈中的电流随时间变化的图线是下图中的（ ）
A． B．
C． D．
4．（2022高三上·常德期末）宇航员的训练、竞技体育的指导、汽车的设计等都会用到急动度的概念。急动度j是加速度变化量与发生这一变化所用时间的比值，即，它的方向与物体加速度变化量的方向相同。一物体从静止开始做直线运动，其加速度a随时间t的变化关系如图，则该物体在（ ）
A．时和时加速度大小相等，方向相反
B．和内速度的变化量相同
C．时急动度为零
D．时和时急动度大小相等，方向相反
5．（2022高三上·常德期末）如图所示，是正三角形的三个顶点，O是的中点，两根互相平行的通电长直导线垂直纸面固定在两处，导线中通入的电流大小相等、方向相反。已知通电长直导线产生磁场的磁感应强为通电长直导线的电流大小，r为距通电长直导线的垂直距离，k为常量。已知C点处的磁感应强度大小为，则关于O点处的磁感应强度说法正确的是（ ）
A．大小为，方向垂直连线向下
B．大小为，方向垂直连线向上
C．大小为，方向垂直连线向上
D．大小为，方向垂直连线向下
6．（2022高三上·常德期末）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为，正弦交流电源的电压有效值恒为，电阻，。若滑动变阻器接入电路的电阻为，则（ ）
A．通过的电流为
B．与消耗的电功率相等
C．若向上移动P，电压表读数将变大
D．若向下移动P，电源输出功率将不变
二、多选题
7．（2019·潍坊模拟）在星球表面发射探测器，当发射速度为v时，探测器可绕星球表面做匀速圆周运动；当发射速度达到 v时，可摆脱星球引力束缚脱离该星球．已知地球、火星两星球的质量比约为10∶1，半径比约为2∶1，下列说法正确的有（ ）
A．探测器的质量越大，脱离星球所需要的发射速度越大
B．探测器在地球表面受到的引力比在火星表面的大
C．探测器分别脱离两星球所需要的发射速度相等
D．探测器脱离星球的过程中，势能逐渐增大
8．（2022高三上·常德期末）复兴号动车在世界上首次实现速度自动驾驶功能，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。如图所示，一列质量为m的动车，初速度为，以恒定功率P在平直轨道上运动，经时间t达到该功率下的最大速度，设动车行驶过程所受到的阻力F保持不变。动车在时间t内（ ）
A．做匀加速直线运动
B．牵引力的功率
C．当动车速度为时，其加速度为
D．牵引力做功大于
9．（2022高三下·石家庄月考）“电子能量分析器”主要由处于真空中的电子偏转器和探测板组成。偏转器是由两个相互绝缘、半径分别为和的同心金属半球面A和B构成，分别是电势为的等势面，其过球心的截面如图所示。一束电荷量为、质量为m的电子以不同的动能从偏转器左端M的正中间小孔垂直入射，进入偏转电场区域，最后到达偏转器右端的探测板N。其中动能为的电子沿电势为的等势面C做匀速圆周运动到达N板的正中间，到达N板左、右边缘处的电子，经过偏转电场前、后的动能改变量分别为和。若电场的边缘效应，电子之间的相互影响，均可忽略。下列判断正确的是（ ）
A．偏转器内的电场是匀强电场
B．等势面C处的电场强度大小为
C．到达N板左、右边缘处的电子，其中左边缘处的电势能大
D．
10．（2022高三上·常德期末）如图所示，不带电物体A质量为m，带电量为的物体B质量为，A、B用跨过定滑轮的绝缘轻绳连接，物体B静止在倾角为且足够长的斜面上，劲度系数为k的轻弹簧一端固定在竖直挡板上，另一端与物体A相连，整个系统不计一切摩擦。某时刻，施加一场强大小为，方向沿斜面向下的匀强电场，在物体B获得最大速度的过程中弹簧未超过弹性限度（已知弹簧的弹性势能，x为弹簧的形变量；轻绳与A、B的接触面均平行，且不会断裂），下列说法正确的是（ ）
A．施加电场的初始时刻，轻绳的拉力为
B．物体B的速度最大时，弹簧的形变量为
C．物体B从开始运动到最大速度的过程中，系统电势能的减少量为
D．物体B从开始运动到最大速度的过程中，物体A和物体B机械能之和增加
三、实验题
11．（2022高三上·常德期末）某同学用图甲所示的装置来探究动能定理。在木板上固定两个完全相同的遮光条A、B，两遮光条间的距离L。用不可伸长的细线绕过定滑轮和动滑轮将木板与弹簧测力计C相连，木板放在安装有定滑轮和光电门的轨道D上（轨道D已倾斜一定的角度），放在水平桌面上，P为小桶（内有沙子），滑轮的质量和摩擦不计。
（1）下列对实验中轨道应倾斜一定角度，其目的是____
A．为了释放木板后，木板在细线拉动下能匀速下滑
B．为了增大木板下滑的加速度，提高实验精度
C．尽量保证细线拉力对木板做的功等于木板所受合力对木板做的功
（2）实验主要步骤如下：
①测量木板、遮光条的总质量M，用游标卡尺测量遮光条的宽度d如乙图所示，其读数为 mm；
②按甲图正确安装器材。
③将木板左端与轨道左端对齐，静止释放木板，木板在细线拉动下运动，记录弹簧测力计示数F及遮光条B、A先后经过光电门的遮光时间。
④在小桶中增加沙子，重复③的操作。
⑤比较的大小，得出实验结论。
若某次实验中，测得遮光条B、A先后经过光电门的遮光时间为，请你把要探究的结果用题目中的字母表达出来 （用字母表示）
12．（2022高三上·常德期末）要测量电压表的内阻，其量程为，内阻约。实验室提供的器材有：
电流表A，量程，内阻约为
电压表，量程，内阻约为
定值电阻，阻值为
定值电阻，阻值为
滑动变阻器，最大阻值，额定电流
电源E，电动势，内阻约
开关S一个，导线若干。
（1）某同学设想按甲图所示电路进行测量，读出电压表和电流表A的示数后，用欧姆定律计算出。该方案实际上 （填“可行”或“不可行”），最主要的原因是 。
（2）另一同学按如图乙所示的实物电路来测量电压表的内阻。
①图中应选 。（选填“”或“”）
②在答题卡相应方框内画出该实验电路图 。
③接通电路后，调整滑动变阻器的滑动触头在适当的位置，此时电压表的读数为，电压表的读数为，定值电阻的阻值为，则电压表的内阻的表达式为 。
四、解答题
13．（2022高三上·常德期末）如图所示，电阻为R的正方形单匝线圈的边长为边与匀强磁场边缘重合。磁场的宽度等于线圈的边长，磁感应强度大小为B。在水平拉力作用下，线圈以v的速度向右穿过磁场区域。求线圈在上述过程中
（1）感应电动势的大小E；
（2）所受拉力的大小F；
（3）感应电流产生的热量Q。
14．（2022高三上·常德期末）物理气相沉积镀膜是芯片制作的关键环节之一，如图是该设备的平面结构简图。初速度不计的氩离子（比荷）经电压的电场加速后，从C点水平向右进入竖直向下的场强为的匀强电场，恰好打到电场、磁场的竖直分界线I最下方M点（未进入磁场）并被位于该处的金属靶材全部吸收，两点的水平距离为。靶材溅射出的部分金属离子（比荷）沿各个方向进入两匀强磁场区域，速度大小均为，并沉积在固定基底上，M点到基底的距离为。基底与水平方向夹角为，大小相等、方向相反（均垂直纸面）的两磁场的分界线Ⅱ过M点且与基底垂直。（两种离子均带正电，忽略重力及离子间相互作用力。）求：
（1）两点的高度差；
（2）在纸面内，基底上可被金属离子打中而镀膜的区域长度。
（3）金属离子打在基座上所用时间最短时粒子的入射方向与分界线Ⅱ的夹角的正弦值。
15．（2022高三上·常德期末）如图所示，质量为m的小圆环A套在足够长的光滑水平杆上，位于水平地面上M点的正上方L处。可视为质点小物块B的质量为，通过长度为L的轻绳与A连接，初始时轻绳处于水平状态，A、B均处于静止。某时刻由静止释放B，B到达最低点时的速度恰好与水平地面相切，此时轻绳恰好断裂，之后B在水平地面上向右运动，一段时间后在N点平滑进入内壁光滑的竖直固定细圆环，圆环的半径在N点平滑离开圆环时的速度可能向左，也可能向右。已知物块B与水平地面间的动摩擦因数为0.1，。求：
（1）轻绳断裂时物块A、B各自的速度大小；
（2）从开始运动到轻绳断裂小圆环A的位移大小；
（3）若B在圆环运动的过程中始终不脱离轨道，求M到N的距离满足的条件。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】氢原子光谱
【解析】【解答】现有大量的氢原子处于n=4的激发态，当这些氢原子向低能级跃迁时，辐射光子的频率为种，D符合题意．
故答案为：D
【分析】根据氢原子光谱中氢原子的跃迁得出辐射光频率的种类。
2．【答案】C
【知识点】动量定理；自由落体运动
【解析】【解答】25层高约为，瓷砖碎片近似自由落体
由动量定理有
解得
由牛第三定律可知瓷砖碎片对地面产生的冲击力
故答案为：C。
【分析】坠物做自由落体运动，根据自由落体运动的规律以及动量定理得出瓷砖碎片对地面产生的冲击力。
3．【答案】D
【知识点】欧姆定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】AC．因为感应电流大小不变，根据电磁感应定律得：，而线圈中产生的磁场变化是因为电流变化产生的，所以，所以线圈中的电流均匀改变，AC不符合题意
BD．根据图乙图像的0-，感应电流磁场向左，所以线圈产生的磁场向左减小，或向右增大，B不符合题意D符合题意
故答案为：D
【分析】根据法拉第电磁感应定律以及欧姆定律得出线圈中电流的表达式，从而得出电流的变化是否均匀。
4．【答案】B
【知识点】匀变速直线运动基本公式应用
【解析】【解答】A．时和时加速度大小相等，方向相同，所以A不符合题意；
B．和图像的面积相等，故速度的变化量相同，所以B符合题意；
C．时急动度等于的急动度，不为0，所以C不符合题意；
D．时和时急动度大小相等，方向相同，所以D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】a-t图像与坐标轴围成图形的面积表示速度的变化两，结合a-t图像进行分析判断。
5．【答案】D
【知识点】磁感应强度；通电导线及通电线圈周围的磁场
【解析】【解答】依题意
可知，两导线在C点产生的磁场的磁感应强度B大小相等，根据安培定则可知，两者夹角为，C点的合磁感应强度大小为B0，由矢量合成有AB导线在C点的磁感应强度大小均为
同理可知AB导线在O点的磁感应强度方向均向下，则O点的磁感应强度
方向垂直连线向下，所以D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据通电直导线周围电场强度的表达式以及磁感应前度的合成得出O点处的磁感应强度。
6．【答案】A
【知识点】变压器原理；欧姆定律
【解析】【解答】A．设通过的电流为，则副线圈电流为I，原线圈输入电压为
根据匝数比可知副线圈输出电压为，则有
解得
则通过的电流为
A符合题意；
B．理想变压器原副线圈匝数之比为，可知原副线圈的电流之比为，根据可知与消耗的电功率之比为，B不符合题意；
CD．若向上移动P，则电阻减小，副线圈回路中电流变大，原线圈回路中电流也变大，根据可知电源输出功率将变大，电阻的电压变大，变压器输入电压变小，次级电压变小，电压表读数将变小，CD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据欧姆定律以及原副线圈的匝数比和电压比之间的关系得出通过R1的电流，通过理想变压器原副线圈的匝数比和电流比的关系得出两电阻消耗的电功率之比。
7．【答案】B,D
【知识点】万有引力定律及其应用
【解析】【解答】A、探测器刚好脱离星球，动能全部转化为势能，发射速度与质量无关，A不符合题意；B、根据万有引力公式得：探测器在地球表面受到的引力 ，在火星表面受到的引力F2= ，而地球、火星两星球的质量比约为10：1，半径比约为2：1，解得： ，即探测器在地球表面受到的引力比在火星表面的大，B符合题意；C、探测器脱离星球时，其需要发射速度为 ，地球与火星的 不同，所以所需发射速度也不同，C不符合题意；D、由于探测器脱离星球过程中，引力做负功，引力势能增大，D符合题意．
故答案为：BD
【分析】发射速度的大小与质量无关；利用引力公式结合质量和半径可以比较引力的大小；利用引力提供向心力可以比较发射速度的大小；利用高度变化可以判别引力势能的变化。
8．【答案】B,C,D
【知识点】功率及其计算；机车启动
【解析】【解答】A．复兴号动车以恒定功率运动，由
易知v增大a变小。A不符合题意；
B．当时，速度最大，故
即牵引力的功率
B符合题意。
C．当动车速度为时，此时牵引力
由
可得其加速度为
C符合题意；
D．由动能定理可得
牵引力做功
动车需要克服摩擦力做功，D符合题意。
故答案为：BCD。
【分析】复兴号动车以恒定功率运动，根据牛顿第二定律得出该动车的速度变化情况，当动车速度为时，根据牛顿第二定律得出此时的加速度，通过动能定理得出动车克服摩擦力做的功。
9．【答案】B,D
【知识点】电场力做功；牛顿第二定律
【解析】【解答】A．匀强电场的特点是大小处处相等，方向相同。A不符合题意；
B．电子做匀速圆周运动的向心力由电场力提供，由题意可知
解得
B符合题意；
C．从左侧边缘出来的电子，电场力做正功，从右侧边缘出来的电子，电场力做负功。C不符合题意；
D．从左侧边缘出来的电子所处区域的电场线密集，平均电场强度大，平均电场力做功多。D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】利用电场强度方向不同所以不是匀强电场；利用牛顿第二定律结合动能的表达式可以求出电场强度的大小；利用其电场力方向可以判别电场力做功的情况；利用电场线的疏密情况可以比较电场力做功的大小。
10．【答案】A,C
【知识点】共点力平衡条件的应用；功能关系；牛顿第二定律
【解析】【解答】A．没有施加电场时，有
施加电场的初始时刻，对B有
对A有
解得
A符合题意；
B．物体B速度最大时，有
解得
B不符合题意；
C．物体B速度最大时的位移为
系统电势能的变化量为所以电势能的减少量为，C符合题意；
D．物体B速度最大时，A的速度也最大，此时弹簧弹性势能的增加量为
与电场力做功相等，所以A、B两物体的机械能之和不变，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】没有施加电场时根据共点力平衡列方程，施加电场的初始时刻，力对AB分别利用牛顿第二定律得出此时细绳得来，结合功能关系得出弹性势能的增加量。
11．【答案】（1）C
（2）1.70；
【知识点】探究功与物体速度变化的关系
【解析】【解答】（1）为了使绳子拉力充当合力，即细线拉力做的功等于合力对小车做的功应先平衡摩擦力，故实验中轨道应倾斜一定角度把摩擦力平衡掉，C符合题意，AB不符合题意；
故答案为：C；
（2） 游标卡尺读数为
B通过光电门的速度为
A通过光电门的速度为
故有
【分析】（1）该实验中轨道应该倾斜一定角度是为了细线拉力对木块做的功等于木板所受合力对木板做的功；
（2）根据游标卡尺的读数原理得出遮光条的宽度；根据短时间内的平均速度等于瞬时速度以及动能定理得出验证的表达式。
12．【答案】（1）不可行；电流表量程太大
（2）；；
【知识点】电阻的测量
【解析】【解答】（1）该方案不可行，因为电流表量程太大，结合电路图与电源电动势及电压表内阻可知流经电流表的电流值太小，从而导致误差太大；
（2）①因V2量程为5V，V1量程为3V，则定值电阻的阻值应该与V1的内阻相当，故答案为：R2；
②结合实物图，画出电路图如图所示
③由电路可知
【分析】（1）根据电路的动态分析以及测量电表内阻的实验原理判断方案的可行性；
（2）根据电表内阻的测量实验原理完成电路图，结合闭合电路欧姆定律得出电压表的内阻。
13．【答案】（1）解：感应电动势
（2）解：感应电流
拉力的大小等于安培力
解得
（3）解：运动时间
焦耳定律
解得
【知识点】焦耳定律；电路动态分析；法拉第电磁感应定律
【解析】【分析】（1）根据法拉第电磁感应定律得出感应电动势；
（2）根据闭合电路欧姆定律以及安培力的表达式得出所受拉力的大小；
（3）根据匀变速直线运动的规律得出焦耳定律得出感应电流产生的热量 。
14．【答案】（1）解：氩离子电场中加速：根据动能定理
故
氩离子在电场中偏转
代入数据得高度差
（2）解：金属离子在磁场中运动
金属离子沿着靶材和磁场边界入射，其圆心在M点正上方处O，金属离子沉积点为K，分界线与基底的交点为A。
所以O恰好在基底上
所以
离子靠近方向射出，则会落在A点的附近，范围不超出K点，左侧区域范围内粒子受到洛伦兹力偏向右，根据对称性粒子能够到达A左侧的距离也为0.147或，与右侧相同。故离子能够镀膜范围的长度为
（3）解：金属离子从A点射出时时间最短，由几何知识可得，此时入射方向与两磁场边界的夹角满足
【知识点】动能定理的综合应用；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）离子在加速电场中根据动能定理得出离子射入偏转电场的速度离子在偏转电场做类平抛运动，结合牛顿第二定律得出 两点的高度差；
（2）离子在磁场中做匀速圆周运动，结合洛伦兹力提供向心力以及几何关系得出离子能够镀膜范围的长度 。
15．【答案】（1）解：物块开始释放至轻绳断裂，对A、B组成的系统水平方向动量守恒，选向左的方向为正，有
A、B组成的系统机械能守恒有
由以上两式得轻绳断裂时圆环A的速度大小
小物块B的速度大小
（2）解：物块B自开始释放至最低点的过程，设A水平方向位移大小为x1，B水平方向位移大小为x2，A、B组成的系统水平方向动量守恒有
小圆环A的水平位移大小
（3）解：①物块B在圆环内可以做完整的圆周运动，恰好过圆环最高点有
从N点到最高点机械能守恒有
从断裂处到N点由动能定理有
解得
所以M到N的距离满足的条件
②物块B在从N点运动到与圆心等高的位置过程有，
物块B能运动到圆环中
所以
即
若B在圆环运动的过程中始终不脱离轨道，M到N的距离满足的条件和
【知识点】动量守恒定律；动能定理的综合应用；机械能守恒定律
【解析】【分析】（1） 对A、B组成的系统水平方向动量守恒 ，根据动量守恒以及机械能守恒得出 轻绳断裂时圆环A的速度 ；
（2） A、B组成的系统水平方向动量守恒 ，根据动量守恒得出小环A的水平位移；
（3）粒子恰好通过最高点时重力等于向心力， 从N点到最高点机械能守恒 列出方程， 从断裂处到N点由动能定理 列出方程，结合几何关系得出M到N的距离满足的条件。
二一教育在线组卷平台（zujuan.21cnjy.com）自动生成 1 / 1
