江西省吉安市2022届高三上学期物理期末考试试卷

江西省吉安市2022届高三上学期物理期末考试试卷
一、单选题
1．（2022高三上·吉安期末）关于核反应，下列分析正确的是（　　）
A．，，X是中子 B．，，X是电子
C．，，X是质子 D．，，X是粒子
2．（2021高三上·湖北开学考）2021年6月17日，神舟十二号载人飞船与长征二号F遥十二运载火箭组合体搭载航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波先后进入“天和核心舱”，中国人首次进入自己的空间站。已知空间站在离地面约为 的圆轨道做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（　　）
A．空间站在轨运行周期约为
B．空间站在轨运行速度一定小于
C．发射运载火箭的速度需要超过第二宇宙速度才能完成对接
D．航天员乘坐的载人飞船需先进入空间站轨道，再加速追上空间站完成对接
3．（2022高三上·吉安期末）如图所示，三根长直导线a、b、c均垂直于纸面放置，a、b、c中通入大小均为I、方向均垂直纸面向里的恒定电流，与间夹角为120°，a，c间距与a、b间距相等，空间一点O到三根直导线的距离也相等，已知通电长直导线形成的磁场在空间某点处的磁感应强度大小，k为比例系数，r为该点到长直导线的距离，I为导线的电流强度。O点的磁感应强度大小为，则每根直导线中电流在O点产生的磁场的磁感应强度大小为（　　）
A． B． C． D．
4．（2022高三上·吉安期末）如图所示，假设跳水运动员（视为质点）起跳离开跳板后在一条直线上运动，其离开跳板至入水后竖直向下速度减为零的过程中，最大速度大小为v，离开跳板时速度大小为，不计空气阻力，在水中受到的阻力恒定，水中竖直向下运动的时间与空中运动的时间相等，重力加速度大小为，则（　　）
A．运动员在空中运动过程中先超重再失重
B．运动员在空中运动的时间为
C．跳板离水面的高度为
D．运动员入水的深度为
5．（2021高三上·湖北开学考）如图所示为理想自耦式变压器，电流表为理想电流表，副线圈输出电压加在交流电动机上，在 两端加上 的交流电压，调节滑片 的位置，使电动机正常工作，将质量为 的重物匀速提升，已知电动机的额定电压为 ，额定功率为 ，线圈的电阻为 ，自耦变压器的副线圈匝数 匝，重力加速度 取 ，则此时（　　）
A．电流表A的示数为
B．变压器原线圈的匝数为10匝
C．电动机的输出功率为
D．重物向上运动的速度大小为
6．（2021高三上·湖北开学考）两个粒子 和 可以经同一个回旋加速器加速，不计粒子在电场中加速的时间及由相对论效应带来的影响，则下列判断正确的是（　　）
A．两粒子的质量一定相同
B．两粒子的电荷量一定相同
C．两粒子在回旋加速器中运动的时间一定相同
D．两粒子经回旋加速器获得的最大动能一定相同
7．（2021高三上·湖北开学考）如图甲所示，质量为 的木板B放在水平面上，质量为 的物块A放在木板的正中间，物块A与木板间的动摩擦因数为0.5，木板与水平面间的动摩擦因数为0.1，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，给长木板施加水平向右、大小为 的拉力 ，拉力作用的一瞬间，物块A的加速度大小为 ，木板B的加速度大小为 ，若将该水平拉力 施加在物块A上，如图乙所示，拉力作用的一瞬间，物块A的加速度大小为 ，木板B的加速度大小为 ，则（　　）
A． B． C． D．
二、多选题
8．（2021高三上·湖北开学考）如图所示电路，电容器两板水平，下板接地，电键K合，P为两板间的一固定点，要使P点的电势升高，下列措施可行的是（　　）
A．仅断开电键K B．仅将下板向下平移一些
C．仅将上板向下平移一些 D．断开电键K将下板向下平移一些
9．（2021高三上·湖北开学考）如图所示， 为竖直面内的长方形， 高为 长为 边水平， 为四边形的对角线，将小球从 点以一定的速度沿 方向水平抛出，小球刚好经过 点，不计空气阻力，重力加速度大小为 。则（　　）
A．小球抛出的初速度大小为
B．小球抛出的初速度大小为
C．小球轨迹与 的交点离 点水平距离为
D．小球轨迹与 的交点离 点水平距离为
10．（2021高三上·湖北开学考）如图所示，粗细均匀的光滑直杆竖直固定，物块A套在光滑杆上可自由滑动，绕过光滑定滑轮的细绳端连接在物块A上，另一端竖直悬挂着物块B，开始时锁定物块A，细线与竖直杆的夹角为 ，解除物块A的锁定，物块B由静止向下运动，当细绳与杆垂直时，物块A的速度刚好为零，物块B下降的最大高度为 ，重力加速度为g，sin37°=0.6，cos37°=0.8，则（　　）
A．物块A到最高点时，物块B的速度最大
B．物块A向上运动过程中机械能一直增大
C．物块A，B的质量之比为
D．当细绳与竖直杆间的夹角为 时，物块A的速度大小为
11．（2022高三上·吉安期末）下列说法正确的是（　　）
A．固体可分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质
B．在完全失重的状态下，一定质量的理想气体对容器器壁压强为零
C．一定质量的理想气体在升温的过程中，分子平均动能增加
D．两个分子间的距离变大的过程中，分子间的引力比斥力减小得快
E．已知阿伏加德罗常数，气体的摩尔质量和密度，能估算出气体分子的间距
三、实验题
12．（2021高三上·湖北开学考）某同学利用气垫导轨、光电门和力传感器等器材，做“探究加速度与物体所受合力关系”实验，装置如图甲所示。
（1）实验前先用螺旋测微器测出遮光条的宽度，示数如图乙所示，则遮光条的宽度d=　 　mm。
（2）关于实验要点，下列说法正确的是_______。
A．调整旋钮 ，使气垫导轨水平
B．调节定滑轮，使连接滑块的细线与气垫导轨平行
C．每次实验，保证钩码的质量远小于滑块的质量
D．每次实验，将钩码的重力作为滑块受到的合外力
（3）调节好装置，接通气源，从图甲所示位置由静止释放滑块，滑块通过光电门1、2时遮光条遮光时间分别为 ，测出两光电门间距离为 ，则滑块运动的加速度 　 　（用所测物理量的符号表示）。
（4）改变悬挂钩码的质量，进行多次实验，测出多组滑块运动的加速度 及力传感器的示数 ，若作出的图像如图丙所示，则图像不过原点的原因可能是　 　。（写出一条即可）
13．（2021高三上·湖北开学考）小王同学要测定一段金属丝的电阻率（电阻约为几欧），他先用螺旋测微器测出金属丝的直径 。
（1）要测量金属丝的电阻，他从实验室中选取了合适的器材：电池组（电动势 ，内阻约 ）、电流表（内阻约 ）、电压表（内阻约 ）、滑动变阻器 （ ，额定电流 ）、开关、导线若干。要尽量减小测量误差，同时要求电压调节范围尽量大些，请将实物图连接完整。
（2）闭合开关前，将滑动变阻器的滑片移到最　 　（填“左”或“右”）端，闭合并关，调节滑动变阻器，发现电压表的示数不断变化，电流表的示数几乎为零，原因可能是　 　，排除故障，移动滑动变阻器，经多次测量，得金属丝的电阻值为 。
（3）若要求得金属丝的电阻率，还需测量　 　（写出物理量名称及字母符号），则待测金属丝的电阻率 　 　（用题中所给及测量的物理量符号表示）。该测量结果与其电阻率的真实值相比　 　（填“偏大”“偏小”或“相等”）。
四、解答题
14．（2021高三上·湖北开学考）如图所示， 为倾斜放置的光滑平行金属轨道，轨道平面与水平面夹角为 为水平放置且足够长的平行金属轨道，两轨道间距均为 ，两导轨在 两点处平滑连接，且 垂直导轨，轨道水平部分处在磁感应强度大小为 、方向竖直向下的匀强磁场中，长为 、质量为 、电阻均为 的金属棒 和 水平放在轨道上并与轨道垂直，处于静止状态，开始时， 与 的距离为 ，不计导轨电阻， 离 距离足够远， 与水平轨道的动摩擦因数相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，由静止释放 刚进入磁场时， 刚好不滑动， 在水平轨道上滑行的最大距离为 （未与 碰撞）， 在轨道上运动时，始终与轨道接触良好并与轨道垂直，重力加速度为 ，求∶
（1）金属棒 与水平轨道间的动摩擦因数；
（2）通过金属棒 的电量及金属棒 上产生的焦耳热。
15．（2021高三上·湖北开学考）如图所示，半径为 的光滑四分之一圆弧轨道 固定在竖直面内，最低点 与水平地面平滑连接，质量为 的物块甲放在水平面上紧靠 点处，质量为 的物块乙从圆弧轨道的最高点 由静止释放，物块乙运动到轨道最低点与物块甲发生弹性正碰，两物块在水平面上滑动时受到的阻力均为它们重力的0.4倍，物块甲被碰撞后向右运动，物块乙每次与物块甲碰撞前物块甲均已处于静止状态，每次碰撞均为弹性碰撞，重力加速度为 ，求∶
（1）物块乙与物块甲第一次碰撞后，物块甲在水平面上运动的距离；
（2）物块乙与物块甲最终静止在水平面上相距多远？
16．（2022高三上·吉安期末）中医常用“拔火罐”给病人治病，医生用点燃的酒精棉球加热一个小罐内的空气，随后迅速把小罐倒扣在需要治疗的部位，冷却后小罐便紧贴在皮肤上。若环境温度为，大气压强为，罐内的空气被加热后的温度为，罐口截面积为，不考虑罐内容积的变化。求：
（1）加热后罐内气体的质量与未加热时气体质量之比；
（2）当罐内空气变为室温时，小罐对皮肤的压力。（不计小罐的重力）
17．（2022高三上·吉安期末）如图所示，边长为L的正方体透明介质放在水平面上，在地面上离面距离为的P点有一个光源，向透明介质的左侧面射出一束光，当此光线与水平面夹角为53°时，在面的折射光线刚好照射到C点，求：（，）
（1）透明介质对光的折射率；
（2）光在透明介质中传播的时间
五、填空题
18．（2022高三上·玉田开学考）如图甲所示为一简谐横波在时的波形图，P是平衡位置在处的质点，Q是平衡位置在处的质点。如图乙所示为质点Q的振动图像。则这列波沿x轴　 　（选填“正”或“负”）方向传播；从到，P质点通过的路程为　 　m。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】由电荷数和质量数守恒有，，解得，，则X是中子，BCD不符合题意A符合题意。
故答案为：A。
【分析】核反应方程满足质量数和电荷数守恒。
2．【答案】B
【知识点】卫星问题
【解析】【解答】A．由
得
由于空间站轨道半径小于同步地球卫星轨道半径，则运行周期小于 ，则A不符合题意；
B．第一宇宙速度是地球卫星的最大运行速度，故空间站在轨运行速度不可能大于 ，则B符合题意；
C．地球卫星发射速度在第一宇宙速度到第二宇宙速度之间，则C不符合题意；
D．完成对接。应先进入较小轨道，再在适当位置加速变轨完成对接，则D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】（1）根据万有引力提供向心力，向心力用周期公式代入，求解周期，计算周期，小于同步卫星。（2）是做圆周运动的卫星最大速度。（3）地球卫星发射速度在第一宇宙速度到第二宇宙速度之间（4）低轨加速实现高轨对接。
3．【答案】B
【知识点】磁感应强度；安培定则
【解析】【解答】设a中电流在O点产生的磁场磁感应强度大小为B，根据安培定则可知，方向向下；同理，b、c中电流在O点产生的磁场磁感应强度大小均为B，根据安培定则可知，它们互成120°，合磁场磁感应强度大小也为B，方向向下，因此O点的合磁场磁感应强度为2B，即，因此，
故答案为：B。
【分析】根据安培定则得出通电导线周围的磁场方向，结合磁感应强度的合成得出每根直导线中电流在O点产生的磁场的磁感应强度。
4．【答案】D
【知识点】匀变速直线运动的速度与时间的关系；匀变速直线运动的位移与速度的关系；超重与失重
【解析】【解答】A．起跳后到入水前均只受重力，一直处于失重状态，A不符合题意；
BCD．跳板离水面的高度为，运动员在空中运动时间，运动员入水的深度，BC不符合题意D符合题意。
故答案为：D。
【分析】当物体对接触面的压力小于重力时处于失重状态，结合匀变速直线运动的规律得出运动员在空中运动的时间和运动员入水的深度。
5．【答案】D
【知识点】电功率和电功；全电路的功和能；变压器原理
【解析】【解答】A． 端输出电压为
由
解得
A项错误；
B．电动机中的电流
则由变流比
可知
B项错误；
C．电动机输出功率为
C项错误；
D．由
解得
D项正确。
故答案为：D。
【分析】A、根据题意，得到 端输出电压，在用功率公式进行求解电流；
B、根据功率公式求出电动机的电流，根据变压器原副线圈的变流比关系，可以求得原线圈匝数；
C、电动机的输出功率等于输入功率减去电阻的热功率；
D、电动机的输出功率等于重力的功率。
6．【答案】C
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】AB．两粒子均可经同一回旋加速器进行加速则两粒子在磁场中做圆周运动的周期相同，由
可知，两粒子的比荷相同，但不能确定两粒子的质量、电荷量一定相同，AB不符合题意；
C．设共经历 次加速，则
解得
由于加速的次数相同，周期相同，因此加速的时间
相同，C符合题意；
D．由题意可得，最终获得的动能为
故不一定相同，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】（1）根据周期公式，同一回旋加速器，只能确定比荷相同，不能单独确定质量和电荷量。（2）根据动能定理，代入公式，求加速次数表达式，代入周期公式，判断加速时间相同。（3）根据磁场中圆周运动半径公式，求解最大速度，代入动能表达式，求解最大动能。
7．【答案】C
【知识点】整体法隔离法；牛顿第二定律
【解析】【解答】AB．假设甲图中AB不会发生相对滑动，设共同加速度大小为a，根据牛顿第二定律
可求
对于物体A来说，需要的合外力大小
假设成立，因此
A、B不符合题意；
CD．假设乙图中A、B不会发生相对滑动，则对于B来说所需要的合外力大小
假设不成立，D不符合题意，C项正确。
故答案为：C。
【分析】（1）假设不发生滑动，整体法，根据牛顿第二定律，求解加速度，单独分析A，根据牛顿第二定律求解A的合外力，与滑动摩擦力比较，发现符合假设故对甲，AB加速度相等。（2）类似于（1）分析，发现AB分离，说明A的加速度大。
8．【答案】B,C,D
【知识点】电容器及其应用
【解析】【解答】A．设P到下板的距离为h，仅断开电键\text{K}，两板的带电量不变，两板间的电场强度不变，则P点的电势
不变，A不符合题意；
BC．仅将下板向下平移一些，则两极板间电压U不变，则由
可知，d增大，则E减小，可知P点与上极板间电势差减小，故P点电势升高；若仅将上板向下平移一些，则d减小，E增大，可知P点与下极板间电势差增大，则P点电势升高，BC符合题意。
D．断开电键后，电容器的电荷量不变，板间距离变化时，板间场强不变，h变大，由
可知，P点的电势升高，D符合题意。
故答案为：BCD。
【分析】（1）断开电键，E不变，根据 ，电势不变。（2）U不变，移动板，根据和 判断电势。（3）断开电键，移动板距，E不变，根据 判断电势。
9．【答案】B,C
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】AB．由题意知
解得
A项错误，B项正确；
CD．沿 方向建立 轴，沿 方向建立 轴，则
小球运动轨迹方程为
所在直线的方程为
解方程得
C项正确，D项错误。
故答案为：BC。
【分析】（1）根据平抛规律，水平匀速，竖直自由落体，列式，求解初速度。（2）根据x、y的位移公式，消掉t，找轨迹方程，根据方程求解 小球轨迹与 的交点离 点水平距离 。
10．【答案】B,C
【知识点】速度的合成与分解；机械能综合应用
【解析】【解答】A．物块A到最高点时，细绳与杆垂直，因此B的速度也为零，A不符合题意；
B．物块A向上运动过程中，细绳对物块A的拉力一直做正功，因此物块A的机械能一直增大，B符合题意；
C．设滑轮到杆的距离为d，则有
解得
物块A上升的高度为
根据机械能守恒定律
解得
C符合题意；
D．当细绳与竖直杆间的夹角为 时，物块A上升的高度
物块B下降的高度
设此时物块A的速度大小为 ，则物块B的速度大小为
根据机械能守恒定律有
解得
D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】（1）A在最高点速度为0，B的速度也为0.（2）A向上运动，拉力做正功，机械能增加。（3）AB机械能守恒，列式，找到AB质量关系。（4）夹角为 时，根据机械能守恒列式，将B速度分解，求解速度v。
11．【答案】A,C,E
【知识点】分子间的作用力；固体和液体；温度
【解析】【解答】A．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上各向异性，具有不同的光学性质，A符合题意；
B．气体压强是分子对容器的碰撞引起的，与运动状态无关，B不符合题意；
C．一定质量的理想气体，温度升高，故气体分子的平均动能增大， C符合题意；
D．当分子间距增大时，分子间的引力减小，分子间的斥力也减小，分子间的引力比斥力减小得慢，D不符合题意；
E．已知阿伏加德罗常数、某种气体的摩尔质量和密度，可以估算该气体分子所占空间的大小或分子之间的距离，E符合题意。
故答案为：ACE。
【分析】固体可以分为晶体和非晶体两类，气体压强是分子对容器的碰撞引起的，温度是分子平均动能的标志，当分子间距增大时，分子间的引力和斥力均减小。
12．【答案】（1）1.200
（2）A；B
（3）
（4）气垫导轨不水平，左端偏高（或右端偏低）
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】（1）螺旋测微器的示数为 。
（2）AB．实验中细线的拉力大小等于滑块的合力，所以需要细线与导轨均水平，A、B符合题意；
C．由于实验中有力传感器直接测出细线上的拉力，因此不需要满足每次实验，保证钩码的质量远小于滑块的质量，C项错误；
D．同时也不需要将钩码的重力作为滑块受到的合外力，D项错误。
故答案为：AB。
（3）滑块经过两光电门时的速度分别为由
解得
（4）若作出的图像如图丙所示，说明气垫导轨不水平，左端偏高（或右端偏低）。
【分析】（1）根据螺旋测微器读数规则读数，千分尺，mm为单位小数点后三位。（2）细线需水平，确保细绳拉力为合力。有传感器，不需要质量调节。（3）根据光电门速度公式求速度，根据匀变速不含时间的公式，求解加速度。
13．【答案】（1）
（2）左；金属丝接入电路出现了断路
（3）金属丝长度 ；；偏小
【知识点】导体电阻率的测量
【解析】【解答】（1）由于被测电阻较小，电流表采用外接法，由于要求电压调节范围大些，滑动变阻器采用分压式接法，实物连接如图所示
（2）闭合开关前先将滑动变阻器滑片移到最左端，使滑动变阻器输出电压为零，闭合开关，调节滑动变阻器，发现电压表的示数不断变化，电流表的示数几乎为零，原因可能是金属丝接入电路出现了断路。
（3）若要求得金属丝的电阻率，还需测量待测金属丝连入电路中的长度
则待测金属丝的电阻率
由于外接法测得金属丝的电阻偏小，则电阻率的测量值偏小。
【分析】（1）小外小，小电阻采用外接法，测量值小于真实值。(2)电流表的示数几乎为零，金属丝接入电路出现了断路.(3)根据电阻定律，求解电阻率，根据表达式，判断电阻率误差。
14．【答案】（1）设金属棒 刚进磁场时的速度大小为 ，根据机械能守恒定律有
解得
金属棒 刚进入磁场时，切割磁感线的电动势
此时回路中电流
对于金属棒 有
解得
（2）金属棒 在磁场中运动过程中
根据欧姆定律
通过金属棒 的电量
设金属棒 中产生的焦耳热为 ，根据能量守恒有
解得
【知识点】机械能综合应用；欧姆定律；能量守恒定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【分析】（1）对b使用机械能守恒，求解b进入磁场速度，再根据切割电动势公式求解电动势，结合欧姆定律和安培力公式，对a列平衡等式，求解摩擦因数。
（2）根据法拉第电磁感应定律求解平均电动势，求解平均电流，进而求出电量。根据能量守恒，求解过程中的焦耳热。
15．【答案】（1）设物块乙第一次与物块甲碰撞前速度大小为 ，根据机械能守恒定律有
解得
设碰撞后物块乙的速度大小为 ，物块甲的速度大小为 ，根据动量守恒
根据能量守恒
解得
设物块甲向右滑行的距离为 ，根据动能定理有
解得
（2）设物块乙第二次与物块甲碰撞前速度大小为 。根据动能定理
解得
设碰撞后物块乙的速度大小为 ，物块甲的速度为 ，由（1）问可知，碰撞后
设物块乙与物块甲不会发生第三次碰撞，第二次碰撞后，设物块甲向右运动的距离为 ，根据动能定理有 解得
设第二次碰撞后物块乙在水平面上最终运动的距离为 ，根据动能定理
解得
由于 ，物块乙向左运动，没有滑离水平面时已处于静止状态，因此假设成立，最终静止时，两物块间的距离为
【知识点】动能定理的综合应用；机械能综合应用；动量守恒定律
【解析】【分析】（1）根据机械能守恒，求解乙碰撞甲前的速度，根据动量守恒和能量守恒求解碰后甲乙的速度，对甲使用动能定理，求解甲碰后的位移。
（2）根据动能定理求解乙和甲第二次碰撞前乙的速度，根据碰撞的动量守恒和能量守恒，求解甲乙速度，确定第二次碰后乙的位移小于甲，不能发生第三次碰撞，确定两物块的距离为甲乙的位移之和。
16．【答案】（1）解：设罐内原来气体的质量为，加热后罐内气体质量为，罐体积为，则由，解得
则加热后罐内气体质量与未加热时气体质量之比为
（2）解：设当罐内气体变为室温时，罐内气体压强为，则
解得
则罐对皮肤的压强为
【知识点】理想气体的实验规律
【解析】【分析】（1）对加热后罐内气体根据气体实验定律和质量与密度的关系得出加热后罐内气体的质量与未加热时气体质量之比；
（2）当罐内气体变为室温时 ，根据气体实验定律以及压强的表达式得出小罐对皮肤的压力。
17．【答案】（1）解：“设光在面的入射点为E，则由题意知，入射角，根据几何关系
因此
设折射角为r，根据几何关系
因此折射率
（2）解：此光束在透明介质中传播的时间（已知光在真空中传播速度为c，不考虑光在透明介质内表面的反射）。

【知识点】光的直线传播；光的折射及折射定律
【解析】【分析】（1）根据光在正方体透明介质中的光路图以及几何关系和折射定律得出折射率；
（2）根据光在介质中的直线传播得出光在透明介质中传播的时间。
18．【答案】正；
【知识点】横波的图象
【解析】【解答】由题图乙可知，在时，质点Q沿着y轴负方向运动，因此波沿x轴正方向传播；由题图乙可知，质点做简谐运动的表达式为
则时P点离平衡位置的距离
时，波向右传播了1.5m，P点恰好运动到负的最大位移处，因此P质点通过的路程
【分析】利用质点Q的振动方向可以判别波的传播方向；利用振幅结合周期的大小可以求出质点做简谐运动的表达式；利用质点振动的表达式可以求出位移的大小；利用波传播的距离可以判别质点P的位置，结合初始位置可以求出运动的路程。
1 / 1江西省吉安市2022届高三上学期物理期末考试试卷
一、单选题
1．（2022高三上·吉安期末）关于核反应，下列分析正确的是（　　）
A．，，X是中子 B．，，X是电子
C．，，X是质子 D．，，X是粒子
【答案】A
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】由电荷数和质量数守恒有，，解得，，则X是中子，BCD不符合题意A符合题意。
故答案为：A。
【分析】核反应方程满足质量数和电荷数守恒。
2．（2021高三上·湖北开学考）2021年6月17日，神舟十二号载人飞船与长征二号F遥十二运载火箭组合体搭载航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波先后进入“天和核心舱”，中国人首次进入自己的空间站。已知空间站在离地面约为 的圆轨道做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（　　）
A．空间站在轨运行周期约为
B．空间站在轨运行速度一定小于
C．发射运载火箭的速度需要超过第二宇宙速度才能完成对接
D．航天员乘坐的载人飞船需先进入空间站轨道，再加速追上空间站完成对接
【答案】B
【知识点】卫星问题
【解析】【解答】A．由
得
由于空间站轨道半径小于同步地球卫星轨道半径，则运行周期小于 ，则A不符合题意；
B．第一宇宙速度是地球卫星的最大运行速度，故空间站在轨运行速度不可能大于 ，则B符合题意；
C．地球卫星发射速度在第一宇宙速度到第二宇宙速度之间，则C不符合题意；
D．完成对接。应先进入较小轨道，再在适当位置加速变轨完成对接，则D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】（1）根据万有引力提供向心力，向心力用周期公式代入，求解周期，计算周期，小于同步卫星。（2）是做圆周运动的卫星最大速度。（3）地球卫星发射速度在第一宇宙速度到第二宇宙速度之间（4）低轨加速实现高轨对接。
3．（2022高三上·吉安期末）如图所示，三根长直导线a、b、c均垂直于纸面放置，a、b、c中通入大小均为I、方向均垂直纸面向里的恒定电流，与间夹角为120°，a，c间距与a、b间距相等，空间一点O到三根直导线的距离也相等，已知通电长直导线形成的磁场在空间某点处的磁感应强度大小，k为比例系数，r为该点到长直导线的距离，I为导线的电流强度。O点的磁感应强度大小为，则每根直导线中电流在O点产生的磁场的磁感应强度大小为（　　）
A． B． C． D．
【答案】B
【知识点】磁感应强度；安培定则
【解析】【解答】设a中电流在O点产生的磁场磁感应强度大小为B，根据安培定则可知，方向向下；同理，b、c中电流在O点产生的磁场磁感应强度大小均为B，根据安培定则可知，它们互成120°，合磁场磁感应强度大小也为B，方向向下，因此O点的合磁场磁感应强度为2B，即，因此，
故答案为：B。
【分析】根据安培定则得出通电导线周围的磁场方向，结合磁感应强度的合成得出每根直导线中电流在O点产生的磁场的磁感应强度。
4．（2022高三上·吉安期末）如图所示，假设跳水运动员（视为质点）起跳离开跳板后在一条直线上运动，其离开跳板至入水后竖直向下速度减为零的过程中，最大速度大小为v，离开跳板时速度大小为，不计空气阻力，在水中受到的阻力恒定，水中竖直向下运动的时间与空中运动的时间相等，重力加速度大小为，则（　　）
A．运动员在空中运动过程中先超重再失重
B．运动员在空中运动的时间为
C．跳板离水面的高度为
D．运动员入水的深度为
【答案】D
【知识点】匀变速直线运动的速度与时间的关系；匀变速直线运动的位移与速度的关系；超重与失重
【解析】【解答】A．起跳后到入水前均只受重力，一直处于失重状态，A不符合题意；
BCD．跳板离水面的高度为，运动员在空中运动时间，运动员入水的深度，BC不符合题意D符合题意。
故答案为：D。
【分析】当物体对接触面的压力小于重力时处于失重状态，结合匀变速直线运动的规律得出运动员在空中运动的时间和运动员入水的深度。
5．（2021高三上·湖北开学考）如图所示为理想自耦式变压器，电流表为理想电流表，副线圈输出电压加在交流电动机上，在 两端加上 的交流电压，调节滑片 的位置，使电动机正常工作，将质量为 的重物匀速提升，已知电动机的额定电压为 ，额定功率为 ，线圈的电阻为 ，自耦变压器的副线圈匝数 匝，重力加速度 取 ，则此时（　　）
A．电流表A的示数为
B．变压器原线圈的匝数为10匝
C．电动机的输出功率为
D．重物向上运动的速度大小为
【答案】D
【知识点】电功率和电功；全电路的功和能；变压器原理
【解析】【解答】A． 端输出电压为
由
解得
A项错误；
B．电动机中的电流
则由变流比
可知
B项错误；
C．电动机输出功率为
C项错误；
D．由
解得
D项正确。
故答案为：D。
【分析】A、根据题意，得到 端输出电压，在用功率公式进行求解电流；
B、根据功率公式求出电动机的电流，根据变压器原副线圈的变流比关系，可以求得原线圈匝数；
C、电动机的输出功率等于输入功率减去电阻的热功率；
D、电动机的输出功率等于重力的功率。
6．（2021高三上·湖北开学考）两个粒子 和 可以经同一个回旋加速器加速，不计粒子在电场中加速的时间及由相对论效应带来的影响，则下列判断正确的是（　　）
A．两粒子的质量一定相同
B．两粒子的电荷量一定相同
C．两粒子在回旋加速器中运动的时间一定相同
D．两粒子经回旋加速器获得的最大动能一定相同
【答案】C
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】AB．两粒子均可经同一回旋加速器进行加速则两粒子在磁场中做圆周运动的周期相同，由
可知，两粒子的比荷相同，但不能确定两粒子的质量、电荷量一定相同，AB不符合题意；
C．设共经历 次加速，则
解得
由于加速的次数相同，周期相同，因此加速的时间
相同，C符合题意；
D．由题意可得，最终获得的动能为
故不一定相同，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】（1）根据周期公式，同一回旋加速器，只能确定比荷相同，不能单独确定质量和电荷量。（2）根据动能定理，代入公式，求加速次数表达式，代入周期公式，判断加速时间相同。（3）根据磁场中圆周运动半径公式，求解最大速度，代入动能表达式，求解最大动能。
7．（2021高三上·湖北开学考）如图甲所示，质量为 的木板B放在水平面上，质量为 的物块A放在木板的正中间，物块A与木板间的动摩擦因数为0.5，木板与水平面间的动摩擦因数为0.1，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，给长木板施加水平向右、大小为 的拉力 ，拉力作用的一瞬间，物块A的加速度大小为 ，木板B的加速度大小为 ，若将该水平拉力 施加在物块A上，如图乙所示，拉力作用的一瞬间，物块A的加速度大小为 ，木板B的加速度大小为 ，则（　　）
A． B． C． D．
【答案】C
【知识点】整体法隔离法；牛顿第二定律
【解析】【解答】AB．假设甲图中AB不会发生相对滑动，设共同加速度大小为a，根据牛顿第二定律
可求
对于物体A来说，需要的合外力大小
假设成立，因此
A、B不符合题意；
CD．假设乙图中A、B不会发生相对滑动，则对于B来说所需要的合外力大小
假设不成立，D不符合题意，C项正确。
故答案为：C。
【分析】（1）假设不发生滑动，整体法，根据牛顿第二定律，求解加速度，单独分析A，根据牛顿第二定律求解A的合外力，与滑动摩擦力比较，发现符合假设故对甲，AB加速度相等。（2）类似于（1）分析，发现AB分离，说明A的加速度大。
二、多选题
8．（2021高三上·湖北开学考）如图所示电路，电容器两板水平，下板接地，电键K合，P为两板间的一固定点，要使P点的电势升高，下列措施可行的是（　　）
A．仅断开电键K B．仅将下板向下平移一些
C．仅将上板向下平移一些 D．断开电键K将下板向下平移一些
【答案】B,C,D
【知识点】电容器及其应用
【解析】【解答】A．设P到下板的距离为h，仅断开电键\text{K}，两板的带电量不变，两板间的电场强度不变，则P点的电势
不变，A不符合题意；
BC．仅将下板向下平移一些，则两极板间电压U不变，则由
可知，d增大，则E减小，可知P点与上极板间电势差减小，故P点电势升高；若仅将上板向下平移一些，则d减小，E增大，可知P点与下极板间电势差增大，则P点电势升高，BC符合题意。
D．断开电键后，电容器的电荷量不变，板间距离变化时，板间场强不变，h变大，由
可知，P点的电势升高，D符合题意。
故答案为：BCD。
【分析】（1）断开电键，E不变，根据 ，电势不变。（2）U不变，移动板，根据和 判断电势。（3）断开电键，移动板距，E不变，根据 判断电势。
9．（2021高三上·湖北开学考）如图所示， 为竖直面内的长方形， 高为 长为 边水平， 为四边形的对角线，将小球从 点以一定的速度沿 方向水平抛出，小球刚好经过 点，不计空气阻力，重力加速度大小为 。则（　　）
A．小球抛出的初速度大小为
B．小球抛出的初速度大小为
C．小球轨迹与 的交点离 点水平距离为
D．小球轨迹与 的交点离 点水平距离为
【答案】B,C
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】AB．由题意知
解得
A项错误，B项正确；
CD．沿 方向建立 轴，沿 方向建立 轴，则
小球运动轨迹方程为
所在直线的方程为
解方程得
C项正确，D项错误。
故答案为：BC。
【分析】（1）根据平抛规律，水平匀速，竖直自由落体，列式，求解初速度。（2）根据x、y的位移公式，消掉t，找轨迹方程，根据方程求解 小球轨迹与 的交点离 点水平距离 。
10．（2021高三上·湖北开学考）如图所示，粗细均匀的光滑直杆竖直固定，物块A套在光滑杆上可自由滑动，绕过光滑定滑轮的细绳端连接在物块A上，另一端竖直悬挂着物块B，开始时锁定物块A，细线与竖直杆的夹角为 ，解除物块A的锁定，物块B由静止向下运动，当细绳与杆垂直时，物块A的速度刚好为零，物块B下降的最大高度为 ，重力加速度为g，sin37°=0.6，cos37°=0.8，则（　　）
A．物块A到最高点时，物块B的速度最大
B．物块A向上运动过程中机械能一直增大
C．物块A，B的质量之比为
D．当细绳与竖直杆间的夹角为 时，物块A的速度大小为
【答案】B,C
【知识点】速度的合成与分解；机械能综合应用
【解析】【解答】A．物块A到最高点时，细绳与杆垂直，因此B的速度也为零，A不符合题意；
B．物块A向上运动过程中，细绳对物块A的拉力一直做正功，因此物块A的机械能一直增大，B符合题意；
C．设滑轮到杆的距离为d，则有
解得
物块A上升的高度为
根据机械能守恒定律
解得
C符合题意；
D．当细绳与竖直杆间的夹角为 时，物块A上升的高度
物块B下降的高度
设此时物块A的速度大小为 ，则物块B的速度大小为
根据机械能守恒定律有
解得
D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】（1）A在最高点速度为0，B的速度也为0.（2）A向上运动，拉力做正功，机械能增加。（3）AB机械能守恒，列式，找到AB质量关系。（4）夹角为 时，根据机械能守恒列式，将B速度分解，求解速度v。
11．（2022高三上·吉安期末）下列说法正确的是（　　）
A．固体可分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质
B．在完全失重的状态下，一定质量的理想气体对容器器壁压强为零
C．一定质量的理想气体在升温的过程中，分子平均动能增加
D．两个分子间的距离变大的过程中，分子间的引力比斥力减小得快
E．已知阿伏加德罗常数，气体的摩尔质量和密度，能估算出气体分子的间距
【答案】A,C,E
【知识点】分子间的作用力；固体和液体；温度
【解析】【解答】A．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上各向异性，具有不同的光学性质，A符合题意；
B．气体压强是分子对容器的碰撞引起的，与运动状态无关，B不符合题意；
C．一定质量的理想气体，温度升高，故气体分子的平均动能增大， C符合题意；
D．当分子间距增大时，分子间的引力减小，分子间的斥力也减小，分子间的引力比斥力减小得慢，D不符合题意；
E．已知阿伏加德罗常数、某种气体的摩尔质量和密度，可以估算该气体分子所占空间的大小或分子之间的距离，E符合题意。
故答案为：ACE。
【分析】固体可以分为晶体和非晶体两类，气体压强是分子对容器的碰撞引起的，温度是分子平均动能的标志，当分子间距增大时，分子间的引力和斥力均减小。
三、实验题
12．（2021高三上·湖北开学考）某同学利用气垫导轨、光电门和力传感器等器材，做“探究加速度与物体所受合力关系”实验，装置如图甲所示。
（1）实验前先用螺旋测微器测出遮光条的宽度，示数如图乙所示，则遮光条的宽度d=　 　mm。
（2）关于实验要点，下列说法正确的是_______。
A．调整旋钮 ，使气垫导轨水平
B．调节定滑轮，使连接滑块的细线与气垫导轨平行
C．每次实验，保证钩码的质量远小于滑块的质量
D．每次实验，将钩码的重力作为滑块受到的合外力
（3）调节好装置，接通气源，从图甲所示位置由静止释放滑块，滑块通过光电门1、2时遮光条遮光时间分别为 ，测出两光电门间距离为 ，则滑块运动的加速度 　 　（用所测物理量的符号表示）。
（4）改变悬挂钩码的质量，进行多次实验，测出多组滑块运动的加速度 及力传感器的示数 ，若作出的图像如图丙所示，则图像不过原点的原因可能是　 　。（写出一条即可）
【答案】（1）1.200
（2）A；B
（3）
（4）气垫导轨不水平，左端偏高（或右端偏低）
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】（1）螺旋测微器的示数为 。
（2）AB．实验中细线的拉力大小等于滑块的合力，所以需要细线与导轨均水平，A、B符合题意；
C．由于实验中有力传感器直接测出细线上的拉力，因此不需要满足每次实验，保证钩码的质量远小于滑块的质量，C项错误；
D．同时也不需要将钩码的重力作为滑块受到的合外力，D项错误。
故答案为：AB。
（3）滑块经过两光电门时的速度分别为由
解得
（4）若作出的图像如图丙所示，说明气垫导轨不水平，左端偏高（或右端偏低）。
【分析】（1）根据螺旋测微器读数规则读数，千分尺，mm为单位小数点后三位。（2）细线需水平，确保细绳拉力为合力。有传感器，不需要质量调节。（3）根据光电门速度公式求速度，根据匀变速不含时间的公式，求解加速度。
13．（2021高三上·湖北开学考）小王同学要测定一段金属丝的电阻率（电阻约为几欧），他先用螺旋测微器测出金属丝的直径 。
（1）要测量金属丝的电阻，他从实验室中选取了合适的器材：电池组（电动势 ，内阻约 ）、电流表（内阻约 ）、电压表（内阻约 ）、滑动变阻器 （ ，额定电流 ）、开关、导线若干。要尽量减小测量误差，同时要求电压调节范围尽量大些，请将实物图连接完整。
（2）闭合开关前，将滑动变阻器的滑片移到最　 　（填“左”或“右”）端，闭合并关，调节滑动变阻器，发现电压表的示数不断变化，电流表的示数几乎为零，原因可能是　 　，排除故障，移动滑动变阻器，经多次测量，得金属丝的电阻值为 。
（3）若要求得金属丝的电阻率，还需测量　 　（写出物理量名称及字母符号），则待测金属丝的电阻率 　 　（用题中所给及测量的物理量符号表示）。该测量结果与其电阻率的真实值相比　 　（填“偏大”“偏小”或“相等”）。
【答案】（1）
（2）左；金属丝接入电路出现了断路
（3）金属丝长度 ；；偏小
【知识点】导体电阻率的测量
【解析】【解答】（1）由于被测电阻较小，电流表采用外接法，由于要求电压调节范围大些，滑动变阻器采用分压式接法，实物连接如图所示
（2）闭合开关前先将滑动变阻器滑片移到最左端，使滑动变阻器输出电压为零，闭合开关，调节滑动变阻器，发现电压表的示数不断变化，电流表的示数几乎为零，原因可能是金属丝接入电路出现了断路。
（3）若要求得金属丝的电阻率，还需测量待测金属丝连入电路中的长度
则待测金属丝的电阻率
由于外接法测得金属丝的电阻偏小，则电阻率的测量值偏小。
【分析】（1）小外小，小电阻采用外接法，测量值小于真实值。(2)电流表的示数几乎为零，金属丝接入电路出现了断路.(3)根据电阻定律，求解电阻率，根据表达式，判断电阻率误差。
四、解答题
14．（2021高三上·湖北开学考）如图所示， 为倾斜放置的光滑平行金属轨道，轨道平面与水平面夹角为 为水平放置且足够长的平行金属轨道，两轨道间距均为 ，两导轨在 两点处平滑连接，且 垂直导轨，轨道水平部分处在磁感应强度大小为 、方向竖直向下的匀强磁场中，长为 、质量为 、电阻均为 的金属棒 和 水平放在轨道上并与轨道垂直，处于静止状态，开始时， 与 的距离为 ，不计导轨电阻， 离 距离足够远， 与水平轨道的动摩擦因数相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，由静止释放 刚进入磁场时， 刚好不滑动， 在水平轨道上滑行的最大距离为 （未与 碰撞）， 在轨道上运动时，始终与轨道接触良好并与轨道垂直，重力加速度为 ，求∶
（1）金属棒 与水平轨道间的动摩擦因数；
（2）通过金属棒 的电量及金属棒 上产生的焦耳热。
【答案】（1）设金属棒 刚进磁场时的速度大小为 ，根据机械能守恒定律有
解得
金属棒 刚进入磁场时，切割磁感线的电动势
此时回路中电流
对于金属棒 有
解得
（2）金属棒 在磁场中运动过程中
根据欧姆定律
通过金属棒 的电量
设金属棒 中产生的焦耳热为 ，根据能量守恒有
解得
【知识点】机械能综合应用；欧姆定律；能量守恒定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【分析】（1）对b使用机械能守恒，求解b进入磁场速度，再根据切割电动势公式求解电动势，结合欧姆定律和安培力公式，对a列平衡等式，求解摩擦因数。
（2）根据法拉第电磁感应定律求解平均电动势，求解平均电流，进而求出电量。根据能量守恒，求解过程中的焦耳热。
15．（2021高三上·湖北开学考）如图所示，半径为 的光滑四分之一圆弧轨道 固定在竖直面内，最低点 与水平地面平滑连接，质量为 的物块甲放在水平面上紧靠 点处，质量为 的物块乙从圆弧轨道的最高点 由静止释放，物块乙运动到轨道最低点与物块甲发生弹性正碰，两物块在水平面上滑动时受到的阻力均为它们重力的0.4倍，物块甲被碰撞后向右运动，物块乙每次与物块甲碰撞前物块甲均已处于静止状态，每次碰撞均为弹性碰撞，重力加速度为 ，求∶
（1）物块乙与物块甲第一次碰撞后，物块甲在水平面上运动的距离；
（2）物块乙与物块甲最终静止在水平面上相距多远？
【答案】（1）设物块乙第一次与物块甲碰撞前速度大小为 ，根据机械能守恒定律有
解得
设碰撞后物块乙的速度大小为 ，物块甲的速度大小为 ，根据动量守恒
根据能量守恒
解得
设物块甲向右滑行的距离为 ，根据动能定理有
解得
（2）设物块乙第二次与物块甲碰撞前速度大小为 。根据动能定理
解得
设碰撞后物块乙的速度大小为 ，物块甲的速度为 ，由（1）问可知，碰撞后
设物块乙与物块甲不会发生第三次碰撞，第二次碰撞后，设物块甲向右运动的距离为 ，根据动能定理有 解得
设第二次碰撞后物块乙在水平面上最终运动的距离为 ，根据动能定理
解得
由于 ，物块乙向左运动，没有滑离水平面时已处于静止状态，因此假设成立，最终静止时，两物块间的距离为
【知识点】动能定理的综合应用；机械能综合应用；动量守恒定律
【解析】【分析】（1）根据机械能守恒，求解乙碰撞甲前的速度，根据动量守恒和能量守恒求解碰后甲乙的速度，对甲使用动能定理，求解甲碰后的位移。
（2）根据动能定理求解乙和甲第二次碰撞前乙的速度，根据碰撞的动量守恒和能量守恒，求解甲乙速度，确定第二次碰后乙的位移小于甲，不能发生第三次碰撞，确定两物块的距离为甲乙的位移之和。
16．（2022高三上·吉安期末）中医常用“拔火罐”给病人治病，医生用点燃的酒精棉球加热一个小罐内的空气，随后迅速把小罐倒扣在需要治疗的部位，冷却后小罐便紧贴在皮肤上。若环境温度为，大气压强为，罐内的空气被加热后的温度为，罐口截面积为，不考虑罐内容积的变化。求：
（1）加热后罐内气体的质量与未加热时气体质量之比；
（2）当罐内空气变为室温时，小罐对皮肤的压力。（不计小罐的重力）
【答案】（1）解：设罐内原来气体的质量为，加热后罐内气体质量为，罐体积为，则由，解得
则加热后罐内气体质量与未加热时气体质量之比为
（2）解：设当罐内气体变为室温时，罐内气体压强为，则
解得
则罐对皮肤的压强为
【知识点】理想气体的实验规律
【解析】【分析】（1）对加热后罐内气体根据气体实验定律和质量与密度的关系得出加热后罐内气体的质量与未加热时气体质量之比；
（2）当罐内气体变为室温时 ，根据气体实验定律以及压强的表达式得出小罐对皮肤的压力。
17．（2022高三上·吉安期末）如图所示，边长为L的正方体透明介质放在水平面上，在地面上离面距离为的P点有一个光源，向透明介质的左侧面射出一束光，当此光线与水平面夹角为53°时，在面的折射光线刚好照射到C点，求：（，）
（1）透明介质对光的折射率；
（2）光在透明介质中传播的时间
【答案】（1）解：“设光在面的入射点为E，则由题意知，入射角，根据几何关系
因此
设折射角为r，根据几何关系
因此折射率
（2）解：此光束在透明介质中传播的时间（已知光在真空中传播速度为c，不考虑光在透明介质内表面的反射）。

【知识点】光的直线传播；光的折射及折射定律
【解析】【分析】（1）根据光在正方体透明介质中的光路图以及几何关系和折射定律得出折射率；
（2）根据光在介质中的直线传播得出光在透明介质中传播的时间。
五、填空题
18．（2022高三上·玉田开学考）如图甲所示为一简谐横波在时的波形图，P是平衡位置在处的质点，Q是平衡位置在处的质点。如图乙所示为质点Q的振动图像。则这列波沿x轴　 　（选填“正”或“负”）方向传播；从到，P质点通过的路程为　 　m。
【答案】正；
【知识点】横波的图象
【解析】【解答】由题图乙可知，在时，质点Q沿着y轴负方向运动，因此波沿x轴正方向传播；由题图乙可知，质点做简谐运动的表达式为
则时P点离平衡位置的距离
时，波向右传播了1.5m，P点恰好运动到负的最大位移处，因此P质点通过的路程
【分析】利用质点Q的振动方向可以判别波的传播方向；利用振幅结合周期的大小可以求出质点做简谐运动的表达式；利用质点振动的表达式可以求出位移的大小；利用波传播的距离可以判别质点P的位置，结合初始位置可以求出运动的路程。
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