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广东省揭阳市2022届高三上学期物理期末考试试卷
一、单选题
1．下列有关物理历史和事实描述正确的是（ ）
A．开普勒通过分析天文观测数据，发现了万有引力定律
B．通电直导线在磁场中一定受安培力的作用
C．做曲线运动的物体，其加速度一定不为零，但可以恒定
D．法拉第首先发现电流周围存在磁场
2．计算机键盘每个按键下面都连有两块小金属片，两块金属片之间有一定的空气间隙，组成一个可变电容器，如图所示。当键盘连接电源不断电，按下某个按键时，与之相连的电子线路就发出该按键相关的信号。松开按键时，则（ ）
A．电容器的电容变小 B．极板的电量变大
C．两极板间的电压变小 D．两极板间的场强变大
3．如图所示，氕核和氘核分别垂直进入同一匀强磁场中做匀速圆周运动，则（ ）
A．氕核和氘核做圆周运动的周期之比为2∶1
B．若入射速率相等，氕核和氘核做圆周运动的角速度相同
C．若质量和速率的乘积相等，氕核和氘核的圆周半径相等
D．增大入射速率，它们的周期也会增大
4．人体的细胞膜模型图如图所示，由磷脂双分子层组成，双分子层之间存在电压（医学上称为膜电位）。现研究某小块均匀的细胞膜，厚度为，膜内的电场可看作匀强电场，简化模型如图所示。初速度可视为零的正一价钠离子仅在电场力的作用下，从图中的A点运动到B点，下列说法正确的是（ ）
A．A点电势低于B点电势
B．钠离子的电势能减小
C．钠离子的加速度变大
D．若膜电位不变，当越大时，钠离子进入细胞内的速度越大
5．2021年5月，中国“天问一号”探测器首次在火星着陆。图设为探测器经过多次变轨后登陆火星的轨迹示意图，其中轨道Ⅰ、Ⅲ为椭圆，轨道Ⅱ为圆，忽略探测器变轨时质量的变化，下列关于探测器的说法正确的是（ ）
A．探测器在轨道Ⅰ的运行周期小于在轨道Ⅱ的运行周期
B．探测器在轨道Ⅱ上的速度小于火星的第一宇宙速度
C．探测器在轨道Ⅰ上点的加速度小于在轨道Ⅱ上点的加速度
D．探测器在轨道Ⅱ上点的机械能小于在轨道Ⅲ上点的机械能
6．无线充电技术已应用于智能手机。手机无线充电器的基本原理类似于变压器，由发射器和接收器组成，分别有发射线圈和接收线圈，其简化模型如图所示（视为理想变压器）。已知发射、接收线圈匝数比为，端输入电流为，则（ ）
A．接收线圈的输出电流的有效值为
B．接收线圈的输出功率是发射线圈的输入功率的
C．接收线圈中输出电流方向每秒变化100次
D．发射线圈和接收线圈的频率不相同
7．如图所示，同一水平面的皮带轮通过不打滑的皮带传动，轮的半径是轮的2倍。在皮带轮各自的轴上用长度相同的轻绳分别悬挂质量为和的甲、乙两个小球，二者质量关系满足 。两轻绳上端的悬挂点足够高且在同一水平面上，通过外力驱动轮，待系统稳定转动后，两轻绳与轴的夹角分别为和。下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙两球转动的角速度之比为2∶1
B．甲、乙两球在同一水平面上
C．因为，所以
D．甲、乙两球受到细绳的拉力大小相等
二、多选题
8．下列四幅图片对应的说法正确的是（ ）
A．图1装置是卡文迪什通过扭秤实验测出万有引力常量
B．图2装置中平行板电容器左极板向左平移时静电计角度变大
C．图3装置是汤姆孙利用油滴实验测出电子的电荷量
D．图4所示，小明下蹲过程中体重计的示数先增大后减小
9．高速公路行车要注意保持安全车距。某次A车出现故障被迫停车，同直线车道后方的B车发现A车已停下时，距A车。已知B车司机经反应时间后制动，B车原来匀速行驶速度为，刹车过程视为匀减速直线运动，减速加速度大小。下列说法正确的是（ ）
A．B车在司机反应时间内的位移为
B．B车司机从反应到B车停止共用时
C．从B车减速开始计时，后B车的位移为
D．B车不会与A车相撞
10．图为某蹦极运动员从跳台无初速度下落到第一次到达最低点过程的速度-位移图像，运动员及装备的总质量为，弹性绳原长为，不计空气阻力，。下列说法正确的是（ ）
A．下落过程中，运动员机械能守恒
B．运动员在下落过程中的前加速度不变
C．弹性绳最大的弹性势能约为
D．速度最大时，弹性绳的弹性势能约为
三、实验题
11．（2022高三上·揭阳期末）为测量滑块与水平桌面之间的动摩擦因数，某实验小组设计如图1所示的装置。理想弹簧的左端固定在水平桌面上，原长时在弹簧右端位置处固定光电门，滑块上固定遮光条，已知滑块和遮光条的总质量为，当地的重力加速度为。
（1）用游标卡尺测出遮光条的宽度如图2所示，则 。
（2）用滑块（与弹簧接触但不连接）压缩弹簧，松手后遮光条通过光电门的时间为，测得滑块停下的位置到光电门的距离为。改变弹簧的压缩量，重复实验，作出图像如图3所示，测出其图像斜率为，滑块与水平桌面间的动摩擦因数为 （用表示）。若某次实验过程测得弹簧压缩量为，遮光条通过光电门的时间为，则压缩弹簧时弹簧的弹性势能与压缩量间的关系为 （用题中的字母表示）。
12．（2022高三上·揭阳期末）开展科技活动时，某兴趣学习小组自制的电子秤原理图，如图1所示。
实验器材有：直流电源（电动势为，内阻为）；理想电压表V（量程0 ~ 3V）；限流电阻；竖直固定的滑动变阻器R（总长为2cm，总阻值为12Ω）；电阻可忽略不计的弹簧，下端固定于水平地面，上端固定秤盘且与滑动变阻器R的滑动端连接，滑片接触良好且无摩擦；开关S以及导线若干。
（1）若在某次实验中直流电源的路端电压图像如图2所示，可知电源电动势E = V，内阻r = Ω。
（2）实验步骤如下：
①托盘中未放被测物前，电压表的示数为零。
②在弹簧的弹性限度内，在托盘中轻轻放入被测物，待托盘静止平衡后，滑动变阻器的滑片恰好处于下端b处，要使此时电压表刚好达到满偏，限流电阻。的阻值为 Ω；已知弹簧的劲度系数，当地重力加速度，被测物的质量m = kg，由此在电压表的刻度盘上标示相应的质量数值，即可将该电压表改装成测量物体质量的仪器，则质量刻度是 （填“均匀”或“不均匀”）的。
四、解答题
13．（2022高三上·揭阳期末）如图所示，两根足够长的光滑平行直导轨AB、CD与水平面成角放置，两导轨间距L=l m，电阻不计。匀强磁场。与导轨AB、CD组成的平面垂直，方向未知。质量为m =1kg，电阻不计，长也为L的均匀直金属杆ab放在两导轨上，金属杆ab与导轨垂直且保持良好接触。水平放置的平行板电容器C，其板间距离d=10cm，板间有垂直纸面向里的匀强磁场，导轨AB、CD与电路连接如图，其中定值电阻。当可变电阻调为2时，闭合开关S，金属杆ab沿导轨向下滑动达到稳定状态时，某质子（不计重力）恰能从电容器中以平行于板的速度匀速通过。重力加速度g取。
（1）求匀强磁场的大小与方向；
（2）求金属杆ab稳定状态的速度。
14．（2022高三上·揭阳期末）跳房子是一种常见的儿童游戏，又称跳方格。先在地上画一个写有数字的飞机状的房子，顺序形状如图所示，游戏规定参与者每次从第1格开始踢动瓦片向前滑动，瓦片每次只能依次前进一格，若瓦片压线或出界均属失败，先到达“天”字格者即获胜。游戏中正方形方格边长为L = 0.4m，瓦片质量均为m = 0.2kg，某次游戏中瓦片停在第1格的正中间，踢动瓦片，使其获得的瞬间初速度，瓦片恰好滑行到第2格的正中间停下。瓦片可视为质点，重力加速度g取。
（1）求瓦片与地面之间的动摩擦因数。
（2）若某次游戏中，某瓦片处于第1格的正中间，给该瓦片多大的动能才能停在第2格内？（结果可以用根号表示）
（3）某次游戏中，处在第1格正中间的瓦片A获得1.3J的初动能后，与停在第2格正中间的瓦片B发生正碰，碰后瓦片A的速度为lm/s，瓦片B恰好停在第3格的正中间，求瓦片A停止后离第2格底边的距离以及此次碰撞中损失的机械能。
15．（2022高三上·揭阳期末）被称为特大号“N95”的负压救护车是运送新冠肺炎患者的移动隔离舱，舱内的负压发生器可以让车厢病员室产生低于大气压的负压，空气在自由流动时只能由车外流向车内，车内已被污染的空气待消毒、过滤等步骤后再排出。下表是负压救护车的一些技术参数。
病员室容积
换气次数
换气风量
负压
过滤效率 ，
在某次运送病人途中，车厢病员室换气时既进气也排气，已知病人上车前车厢内压强，车厢外大气压强。假设车厢内外温度相同且恒定，换气时间间隔相等，换气量均匀，忽略病人上车前后病员室容积变化。求途中12分钟内须向外排出多少气体，才能让病员室负压差大小为20 Pa。（保留小数点后两位）
16．（2022高三上·揭阳期末）如图为透明玻璃砖竖直放置在水平地面上，玻璃砖对光的折射率为，其截面图为等腰三角形ABC，已知，，，两束较细的光垂直AC从两点射入玻璃砖，，求两束光的交点到O点的距离。
五、填空题
17．（2022高三上·揭阳期末）现代人通过放孔明灯祈福。普通的孔明灯用薄竹片架成圆桶形，外面以薄纸密实包围，开口朝下。释放时，通过开口处的火焰对灯内气体缓慢加热，直到灯能浮起来，如图所示，在缓慢加热过程中，灯内气体分子的平均动能 （填“变大”“变小”或“不变”），灯内气体的密度 （填“变大”“变小”或“不变”）。
18．（2022高三上·揭阳期末）一列简谐横波沿x轴的正向传播，周期为T，已知在t =0时刻波上相距30 cm的两质点a、b的位移都是l cm，但运动方向相反，其中质点a沿y轴负向运动，如图所示，则该波波长 （填“一定”“可能”或“不能”）为9 cm；在时刻，质点a速度 （填“最大”“最小”或“在最大和最小之间”）。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】曲线运动
【解析】【解答】A．开普勒通过分析第谷的天文观测数据，发现了开普勒三大定律，万有引力定律是牛顿发现的，A不符合题意；
B．电流与磁场平行时，通电导线所受安培力为零，B不符合题意；
C．做曲线运动的物体的速度方向一定是变化的，所以其加速度一定不为零，但可以恒定，比如平抛运动，C符合题意；
D．首先发现电流周围存在磁场的是奥斯特，他发现通电直导线周围存在磁场，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】当电流与磁场平行时导线所受安培力为零，曲线运动物体的速度方向为该点的切线方向，首先发现电流周围存在磁场的是奥斯特。
2．【答案】A
【知识点】电容器及其应用；匀强电场电势差与场强的关系
【解析】【解答】A．电容器极板间距增大，由可知，电容变小，A符合题意；
B．松开按键时，由可知，极板的电量变小，B不符合题意；
C．由题意可知可变电容器与电源连接，所以其两端电压不变，C不符合题意；
D．由可知极板间的电场强度变小，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据电容器的定义式以及决定式得出电容器和电荷量的变化情况，通过匀强电场电场强度的表达式得出两极板间电场强度的变化情况。
3．【答案】C
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】A．粒子在磁场中做圆周运动的周期
代入氕核和氘核的比荷得氕核和氘核做圆周运动的周期之比为1：2，A不符合题意；
B．粒子在磁场中做圆周运动的半径，
氕核和氘核的角速度大小之比为2：1，与入射速率无关，B不符合题意；
C．由
可知，若质量和速率的乘积相等，氕核和氘核的圆周半径相等，C符合题意；
D．入射速率与周期无关，所以增大入射速率，它们的周期也不变，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期表达式得出氕核和氘核做圆周运动的周期之比，通过粒子运动轨迹半径的表达式以及角速度和线速度的关系得出氕核和氘核的角速度之比。
4．【答案】B
【知识点】电场强度和电场线；牛顿第二定律
【解析】【解答】A．因为钠离子带正电，其仅在电场力作用下从图中的点运动到点，说明电场力的方向沿指向，电场线由指向，所以点电势高于点电势，A不符合题意；
B．因为电场力对钠离子做正功，所以其电势能减少，B符合题意；
C．因为膜内的电场可看作匀强电场，根据
钠离子的加速度不变，C不符合题意；
D．根据动能定理
可知钠离子进入细胞内的速度与距离大小无关，又因为膜电位不变，则钠离子进入细胞内的速度大小不变，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据钠离子的运动方向得出电场力的方向，从而得出电场线的方向和AB电势的高低，通过牛顿第二定律得出加速度的表达式，根据牛顿第二定律得出粒子速度的变化情况。
5．【答案】B
【知识点】天体的匀速圆周运动的模型；开普勒定律
【解析】【解答】A．椭圆轨道I的半长轴大于圆轨道II的半径，根据开普勒第三定律
可知，探测器在轨道I的运动周期大于在轨道II的运行周期，A不符合题意；
B．设火星的质量为，探测器的质量为，根据万有引力提供向心力可得
再可得
便可知轨道半径越小，则线速度越大，由于轨道II的半径大于火星的半径，所以探测器在轨道II上的速度小于火星的第一宇宙速度，B符合题意；
C．为两个轨道的交点，由牛顿第二定律可知
所以经过轨道I上点的加速度等于经过轨道II上点的加速度，C不符合题意；
D．根据变轨的原理可知，从圆轨道II到椭圆轨道III，探测器需要减速，所以在轨道II上点的机械能大于轨道III上点的机械能，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据开普勒三定律得出探测器在轨道12的周期关系，结合万有引力提供向心力得出线速度的表达式，从而得出轨道2上速度的大小和第一宇宙速度的大小关系，结合牛顿第二定律得出向心加速度的表达式，从而得出23轨道上向心加速度的大小。
6．【答案】A
【知识点】变压器原理；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】A．根据
可得端输入电流为
端输出电流为
A符合题意；
B．接收线圈的输出功率等于发射线圈的输入功率，B不符合题意；
C．接收线圈中的频率
1个周期内电流方向变化2次，故1秒内变化200次，C不符合题意；
D．接收线圈中的频率等于发射线圈的频率，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据交变电流有效值和最大值的关系得出电流的有效值，通过理想变压器原副线圈的匝数比和电流比的关系端输出电流，结合周期和频率的关系得出接受圈中的频率。
7．【答案】D
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】A．通过皮带传动，系统稳定后，匀速转动，线速度大小相同，即，
所以
A不符合题意；
B．甲、乙两球做匀速圆周运动，设为轻绳与轴的夹角，显然，由，
得
甲、乙两球离悬挂点的高度之比为
故甲、乙两球不在同一水平面上，B不符合题意；
C．甲、乙两球做匀速圆周运动，由
得
再由
得
故
但此大小关系与质量无关，C不符合题意；
D．由题知拉力
因
且
故甲球受到细绳的拉力等于乙球受到细绳的拉力，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】同皮带转动个点的线速度相同，结合线速度和周期的关系 得出甲乙两球的周期之比，利用合力提供能够向心力从而得出绳子与竖直方向夹角的大小关系，通过力的分解得出甲乙两球所受拉力的比值。
8．【答案】A,B
【知识点】电容器及其应用；物理学史
【解析】【解答】A．卡文迪什利用扭秤实验装置测出了万有引力常量，A符合题意；
B．平行板电容器左极板向左平移，两极板间的距离增大，根据电容器决定式
可知，电容变小，因为电容器的带电量保持不变，根据
则电容器两端的电压变大，所以静电计角度变大，B符合题意；
C．图3所示装置是密立根利用油滴实验测出电子的电荷量，C不符合题意；
D．图4所示，小明下蹲过程中先加速后减速，所以先失重后超重，体重计的示数应该先减小后增大，D不符合题意。
故答案为：AB。
【分析】卡文迪什测出了万有引力常量，密立根利用油滴实验测出电子的电荷量，结合电容器的决定式和定义式进行分析判断。
9．【答案】A,D
【知识点】匀变速直线运动基本公式应用；追及相遇问题
【解析】【解答】A．B车匀速行驶速度，反应时间内B车做匀速直线运动，所以其位移
A符合题意；
B．B车刹车时间
所以从司机反应到B车停止需要的总时间
B不符合题意；
C．从B车减速开始计时，7.5s后B车已经停止，所以其刹车后10s的位移等于其7.5s内的位移，所以
C不符合题意；
D．整个过程中B车前进的距离
小于200m，所以B车不会与A车相撞，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】根据匀速直线运动的规律以及匀变速直线运动的规律得出从司机反应到B车停止需要的总时间和B车在反应时间内的位移，通过相遇追击判断AB是否相遇。
10．【答案】B,C,D
【知识点】能量守恒定律；机械能守恒定律
【解析】【解答】A．下落过程中，运动员和弹性绳组成的系统机械能守恒，运动员在绳子绷直后机械能一直减小，所以A不符合题意；
B．运动员在下落过程中的前10m做自由落体运动，其加速度恒定，所以B符合题意；
C．在最低点时，弹性绳的形变量最大，其弹性势能最大，由能量守恒可知，弹性势能来自于运动员减小的重力势能，由图可知运动员下落的最大高度约为25.5m，所以
所以C符合题意；
D．由图可知，下落约时，运动员的速度最大，根据能量守恒，此时弹性绳的弹性势能约为
所以D符合题意。
故答案为：BCD。
【分析】根据机械能守恒的条件判断下落过程运动员机械能是否守恒，结合能量守恒定律得出弹性绳的最大弹性势能。
11．【答案】（1）14.50
（2）；
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【解答】（1）游标卡尺读数为
（2）根据运动学规律可知
变形得到
所以图像的斜率
解得动摩擦因数为
根据动量守恒，压缩弹簧时弹簧的弹性势能最后转化为摩擦力产生的热量，所以
代入数据可得
【分析】（1）根据游标卡尺的读数原理得出遮光条的宽度；
（2）利用匀变速直线运动的位移与速度的关系以及短时间内的平均速度等于瞬时速度得出s和时间平方倒数的关系，结合图像得出动摩擦因数，利用动量守恒得出压缩弹簧时弹簧的弹性势能与压缩量间的关系 。
12．【答案】（1）4.0；0.5
（2）3.5；40；不均匀
【知识点】电路动态分析
【解析】【解答】（1）根据闭合电路的欧姆定律可得
解得
根据图像与纵轴交点表示电动势，图线斜率绝对值表示内阻，由题图可知，
（2）②电压表达到满偏
时，设滑动变阻器接入电路的阻值为，根据闭合回路的欧姆定律可得
解得
由平衡条件可得
代入数据，解得
质量为的物体，根据闭合回路的欧姆定律得
解得
因为和不成正比，所以质量刻度是不均匀的。
【分析】（1）根据闭合电路欧姆定律得出U-I的表达式，结合图像得出电源的电动势和内阻；
（2）根据闭合电路欧姆定律以及共点力平衡得出U的表达式，从而得出质量刻度的分布情况。
13．【答案】（1）解：质子在平行板电容器中做匀速直线运动，上极板带正电，b为等效电源的正极，电流由a到b，由左手定则知：方向垂直导轨平面向下。对质子
电容器的电压
电容器与并联，有
联立解得
对金属杆ab，稳定状态时，受力平衡，有
解得
（2）解：根据闭合电路的欧姆定律
代数解得
【知识点】共点力平衡条件的应用；受力分析的应用；电路动态分析
【解析】【分析】（1）对质子进行受力分析，根据共点力平衡以及匀强电场电场强度的表达式和欧姆定律得出电流的大小， 对金属杆ab 时，利用共点力平衡得出磁感应强度的大小和方向；
（2）利用闭合电路欧姆定律得出金属杆ab稳定状态的速度。
14．【答案】（1）解：方法一：由动能定理得
代入数据解得
方法二：由运动学公式
代入数据解得
由牛顿第二定律
代入数据解得
（2）解：由几何关系知，当瓦片在2格和3格交界的两个顶点，瓦片的初动能最大；当瓦片在1格和2格交界的中点，瓦片的初动能最小。
①求瓦片的最大初动能，由几何关系可知其位移
由动能定理
代入数据解得
②求瓦片的最小初动能
由动能定理得
代入数据解得
瓦片的动能为时，瓦片能停在第二格内。
（3）解：瓦片A初动能，设瓦片A从第1格正中间滑到第2格正中间时，未撞前的速度为，由动能定理得
代入数据解得，此时瓦片A的动能
碰撞后瓦片B滑行，由动能定理得
代入数据解得
碰撞后瓦片A滑行的距离由动能定理得
代入数据解得，
所以瓦片A最终停在第2格内，且离第2格底边距离
方法一：碰撞损失的机械能
代入数据解得
方法二：由能量守恒定律
代入数据解得
方法三：碰撞损失的机械能
代入数据解得
【知识点】动能定理的综合应用
【解析】【分析】（1）根据动能定理得出瓦片与地面之间的动摩擦因数；
（2）结合几何关系以及动能定理得出瓦片的最大动能和最小动能，进一步得出瓦片动能的范围；
（3）瓦片运动的过程根据动能定理和几何关系得出瓦片A最终停在第2格内，且离第2格底边距离，通过功能关系或能量守恒定律得出损失的机械能。
15．【答案】解：假设只进气不排气，病员室容积，车厢内压强为，最终病员室压强
12分钟内进入病员室的空气体积
以进入病员室空气为研究对象有
以进入病员室空气和病员室原有的气体总体为研究对象有
代入数据解得
向外排出气体体积
【知识点】理想气体的实验规律
【解析】【分析】 以进入病员室空气为研究对象和以进入病员室空气和病员室原有的气体总体为研究对象得出向外排除气体的体积。
16．【答案】解：如图所示
由几何关系可知
由
可得
有几何关系可得
所以
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【分析】根据光在透明玻璃砖中的光路图和折射定律得出入射角的大小，通过几何关系得出两束光的交点到O点的距离。
17．【答案】变大；变小
【知识点】热力学第一定律（能量守恒定律）；温度
【解析】【解答】随着加热，灯内气体温度升高，分子的平均动能变大；
对于灯内气体，根据盖-吕萨克定律，压强不变，温度升高，气体体积增大。因为孔明灯的体积几乎不变，所以部分气体外溢，灯内气体的质量减小，密度变小。
【分析】温度是分子平均动能的标志，结合气体实验定律得出灯内气体的密度。
18．【答案】可能；最大
【知识点】简谐运动的表达式与图象；波长、波速与频率的关系
【解析】【解答】根据质点的振动方程x=Asinωt
设质点的起振方向向上，则对于b点，有
所以
a点振动比b点早，对于a点，有
则
a、b两个质点振动的时间差
所以a、b之间的距离
则通式为（n=0，1，2，3，…）
则波长通项为（n=0，1，2，3…）
当n=3时，λ=9cm；则该波波长可能为9cm；
由
得
当时，因为
质点a到达平衡位置处，速度最大。
【分析】根据质点振动的方程以及角速度的定义式a、b两个质点振动的时间差和a、b之间的距离，结合波长的表达式得出该波的波长。
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广东省揭阳市2022届高三上学期物理期末考试试卷
一、单选题
1．下列有关物理历史和事实描述正确的是（ ）
A．开普勒通过分析天文观测数据，发现了万有引力定律
B．通电直导线在磁场中一定受安培力的作用
C．做曲线运动的物体，其加速度一定不为零，但可以恒定
D．法拉第首先发现电流周围存在磁场
【答案】C
【知识点】曲线运动
【解析】【解答】A．开普勒通过分析第谷的天文观测数据，发现了开普勒三大定律，万有引力定律是牛顿发现的，A不符合题意；
B．电流与磁场平行时，通电导线所受安培力为零，B不符合题意；
C．做曲线运动的物体的速度方向一定是变化的，所以其加速度一定不为零，但可以恒定，比如平抛运动，C符合题意；
D．首先发现电流周围存在磁场的是奥斯特，他发现通电直导线周围存在磁场，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】当电流与磁场平行时导线所受安培力为零，曲线运动物体的速度方向为该点的切线方向，首先发现电流周围存在磁场的是奥斯特。
2．计算机键盘每个按键下面都连有两块小金属片，两块金属片之间有一定的空气间隙，组成一个可变电容器，如图所示。当键盘连接电源不断电，按下某个按键时，与之相连的电子线路就发出该按键相关的信号。松开按键时，则（ ）
A．电容器的电容变小 B．极板的电量变大
C．两极板间的电压变小 D．两极板间的场强变大
【答案】A
【知识点】电容器及其应用；匀强电场电势差与场强的关系
【解析】【解答】A．电容器极板间距增大，由可知，电容变小，A符合题意；
B．松开按键时，由可知，极板的电量变小，B不符合题意；
C．由题意可知可变电容器与电源连接，所以其两端电压不变，C不符合题意；
D．由可知极板间的电场强度变小，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据电容器的定义式以及决定式得出电容器和电荷量的变化情况，通过匀强电场电场强度的表达式得出两极板间电场强度的变化情况。
3．如图所示，氕核和氘核分别垂直进入同一匀强磁场中做匀速圆周运动，则（ ）
A．氕核和氘核做圆周运动的周期之比为2∶1
B．若入射速率相等，氕核和氘核做圆周运动的角速度相同
C．若质量和速率的乘积相等，氕核和氘核的圆周半径相等
D．增大入射速率，它们的周期也会增大
【答案】C
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】A．粒子在磁场中做圆周运动的周期
代入氕核和氘核的比荷得氕核和氘核做圆周运动的周期之比为1：2，A不符合题意；
B．粒子在磁场中做圆周运动的半径，
氕核和氘核的角速度大小之比为2：1，与入射速率无关，B不符合题意；
C．由
可知，若质量和速率的乘积相等，氕核和氘核的圆周半径相等，C符合题意；
D．入射速率与周期无关，所以增大入射速率，它们的周期也不变，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期表达式得出氕核和氘核做圆周运动的周期之比，通过粒子运动轨迹半径的表达式以及角速度和线速度的关系得出氕核和氘核的角速度之比。
4．人体的细胞膜模型图如图所示，由磷脂双分子层组成，双分子层之间存在电压（医学上称为膜电位）。现研究某小块均匀的细胞膜，厚度为，膜内的电场可看作匀强电场，简化模型如图所示。初速度可视为零的正一价钠离子仅在电场力的作用下，从图中的A点运动到B点，下列说法正确的是（ ）
A．A点电势低于B点电势
B．钠离子的电势能减小
C．钠离子的加速度变大
D．若膜电位不变，当越大时，钠离子进入细胞内的速度越大
【答案】B
【知识点】电场强度和电场线；牛顿第二定律
【解析】【解答】A．因为钠离子带正电，其仅在电场力作用下从图中的点运动到点，说明电场力的方向沿指向，电场线由指向，所以点电势高于点电势，A不符合题意；
B．因为电场力对钠离子做正功，所以其电势能减少，B符合题意；
C．因为膜内的电场可看作匀强电场，根据
钠离子的加速度不变，C不符合题意；
D．根据动能定理
可知钠离子进入细胞内的速度与距离大小无关，又因为膜电位不变，则钠离子进入细胞内的速度大小不变，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据钠离子的运动方向得出电场力的方向，从而得出电场线的方向和AB电势的高低，通过牛顿第二定律得出加速度的表达式，根据牛顿第二定律得出粒子速度的变化情况。
5．2021年5月，中国“天问一号”探测器首次在火星着陆。图设为探测器经过多次变轨后登陆火星的轨迹示意图，其中轨道Ⅰ、Ⅲ为椭圆，轨道Ⅱ为圆，忽略探测器变轨时质量的变化，下列关于探测器的说法正确的是（ ）
A．探测器在轨道Ⅰ的运行周期小于在轨道Ⅱ的运行周期
B．探测器在轨道Ⅱ上的速度小于火星的第一宇宙速度
C．探测器在轨道Ⅰ上点的加速度小于在轨道Ⅱ上点的加速度
D．探测器在轨道Ⅱ上点的机械能小于在轨道Ⅲ上点的机械能
【答案】B
【知识点】天体的匀速圆周运动的模型；开普勒定律
【解析】【解答】A．椭圆轨道I的半长轴大于圆轨道II的半径，根据开普勒第三定律
可知，探测器在轨道I的运动周期大于在轨道II的运行周期，A不符合题意；
B．设火星的质量为，探测器的质量为，根据万有引力提供向心力可得
再可得
便可知轨道半径越小，则线速度越大，由于轨道II的半径大于火星的半径，所以探测器在轨道II上的速度小于火星的第一宇宙速度，B符合题意；
C．为两个轨道的交点，由牛顿第二定律可知
所以经过轨道I上点的加速度等于经过轨道II上点的加速度，C不符合题意；
D．根据变轨的原理可知，从圆轨道II到椭圆轨道III，探测器需要减速，所以在轨道II上点的机械能大于轨道III上点的机械能，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据开普勒三定律得出探测器在轨道12的周期关系，结合万有引力提供向心力得出线速度的表达式，从而得出轨道2上速度的大小和第一宇宙速度的大小关系，结合牛顿第二定律得出向心加速度的表达式，从而得出23轨道上向心加速度的大小。
6．无线充电技术已应用于智能手机。手机无线充电器的基本原理类似于变压器，由发射器和接收器组成，分别有发射线圈和接收线圈，其简化模型如图所示（视为理想变压器）。已知发射、接收线圈匝数比为，端输入电流为，则（ ）
A．接收线圈的输出电流的有效值为
B．接收线圈的输出功率是发射线圈的输入功率的
C．接收线圈中输出电流方向每秒变化100次
D．发射线圈和接收线圈的频率不相同
【答案】A
【知识点】变压器原理；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】A．根据
可得端输入电流为
端输出电流为
A符合题意；
B．接收线圈的输出功率等于发射线圈的输入功率，B不符合题意；
C．接收线圈中的频率
1个周期内电流方向变化2次，故1秒内变化200次，C不符合题意；
D．接收线圈中的频率等于发射线圈的频率，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据交变电流有效值和最大值的关系得出电流的有效值，通过理想变压器原副线圈的匝数比和电流比的关系端输出电流，结合周期和频率的关系得出接受圈中的频率。
7．如图所示，同一水平面的皮带轮通过不打滑的皮带传动，轮的半径是轮的2倍。在皮带轮各自的轴上用长度相同的轻绳分别悬挂质量为和的甲、乙两个小球，二者质量关系满足 。两轻绳上端的悬挂点足够高且在同一水平面上，通过外力驱动轮，待系统稳定转动后，两轻绳与轴的夹角分别为和。下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙两球转动的角速度之比为2∶1
B．甲、乙两球在同一水平面上
C．因为，所以
D．甲、乙两球受到细绳的拉力大小相等
【答案】D
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】A．通过皮带传动，系统稳定后，匀速转动，线速度大小相同，即，
所以
A不符合题意；
B．甲、乙两球做匀速圆周运动，设为轻绳与轴的夹角，显然，由，
得
甲、乙两球离悬挂点的高度之比为
故甲、乙两球不在同一水平面上，B不符合题意；
C．甲、乙两球做匀速圆周运动，由
得
再由
得
故
但此大小关系与质量无关，C不符合题意；
D．由题知拉力
因
且
故甲球受到细绳的拉力等于乙球受到细绳的拉力，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】同皮带转动个点的线速度相同，结合线速度和周期的关系 得出甲乙两球的周期之比，利用合力提供能够向心力从而得出绳子与竖直方向夹角的大小关系，通过力的分解得出甲乙两球所受拉力的比值。
二、多选题
8．下列四幅图片对应的说法正确的是（ ）
A．图1装置是卡文迪什通过扭秤实验测出万有引力常量
B．图2装置中平行板电容器左极板向左平移时静电计角度变大
C．图3装置是汤姆孙利用油滴实验测出电子的电荷量
D．图4所示，小明下蹲过程中体重计的示数先增大后减小
【答案】A,B
【知识点】电容器及其应用；物理学史
【解析】【解答】A．卡文迪什利用扭秤实验装置测出了万有引力常量，A符合题意；
B．平行板电容器左极板向左平移，两极板间的距离增大，根据电容器决定式
可知，电容变小，因为电容器的带电量保持不变，根据
则电容器两端的电压变大，所以静电计角度变大，B符合题意；
C．图3所示装置是密立根利用油滴实验测出电子的电荷量，C不符合题意；
D．图4所示，小明下蹲过程中先加速后减速，所以先失重后超重，体重计的示数应该先减小后增大，D不符合题意。
故答案为：AB。
【分析】卡文迪什测出了万有引力常量，密立根利用油滴实验测出电子的电荷量，结合电容器的决定式和定义式进行分析判断。
9．高速公路行车要注意保持安全车距。某次A车出现故障被迫停车，同直线车道后方的B车发现A车已停下时，距A车。已知B车司机经反应时间后制动，B车原来匀速行驶速度为，刹车过程视为匀减速直线运动，减速加速度大小。下列说法正确的是（ ）
A．B车在司机反应时间内的位移为
B．B车司机从反应到B车停止共用时
C．从B车减速开始计时，后B车的位移为
D．B车不会与A车相撞
【答案】A,D
【知识点】匀变速直线运动基本公式应用；追及相遇问题
【解析】【解答】A．B车匀速行驶速度，反应时间内B车做匀速直线运动，所以其位移
A符合题意；
B．B车刹车时间
所以从司机反应到B车停止需要的总时间
B不符合题意；
C．从B车减速开始计时，7.5s后B车已经停止，所以其刹车后10s的位移等于其7.5s内的位移，所以
C不符合题意；
D．整个过程中B车前进的距离
小于200m，所以B车不会与A车相撞，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】根据匀速直线运动的规律以及匀变速直线运动的规律得出从司机反应到B车停止需要的总时间和B车在反应时间内的位移，通过相遇追击判断AB是否相遇。
10．图为某蹦极运动员从跳台无初速度下落到第一次到达最低点过程的速度-位移图像，运动员及装备的总质量为，弹性绳原长为，不计空气阻力，。下列说法正确的是（ ）
A．下落过程中，运动员机械能守恒
B．运动员在下落过程中的前加速度不变
C．弹性绳最大的弹性势能约为
D．速度最大时，弹性绳的弹性势能约为
【答案】B,C,D
【知识点】能量守恒定律；机械能守恒定律
【解析】【解答】A．下落过程中，运动员和弹性绳组成的系统机械能守恒，运动员在绳子绷直后机械能一直减小，所以A不符合题意；
B．运动员在下落过程中的前10m做自由落体运动，其加速度恒定，所以B符合题意；
C．在最低点时，弹性绳的形变量最大，其弹性势能最大，由能量守恒可知，弹性势能来自于运动员减小的重力势能，由图可知运动员下落的最大高度约为25.5m，所以
所以C符合题意；
D．由图可知，下落约时，运动员的速度最大，根据能量守恒，此时弹性绳的弹性势能约为
所以D符合题意。
故答案为：BCD。
【分析】根据机械能守恒的条件判断下落过程运动员机械能是否守恒，结合能量守恒定律得出弹性绳的最大弹性势能。
三、实验题
11．（2022高三上·揭阳期末）为测量滑块与水平桌面之间的动摩擦因数，某实验小组设计如图1所示的装置。理想弹簧的左端固定在水平桌面上，原长时在弹簧右端位置处固定光电门，滑块上固定遮光条，已知滑块和遮光条的总质量为，当地的重力加速度为。
（1）用游标卡尺测出遮光条的宽度如图2所示，则 。
（2）用滑块（与弹簧接触但不连接）压缩弹簧，松手后遮光条通过光电门的时间为，测得滑块停下的位置到光电门的距离为。改变弹簧的压缩量，重复实验，作出图像如图3所示，测出其图像斜率为，滑块与水平桌面间的动摩擦因数为 （用表示）。若某次实验过程测得弹簧压缩量为，遮光条通过光电门的时间为，则压缩弹簧时弹簧的弹性势能与压缩量间的关系为 （用题中的字母表示）。
【答案】（1）14.50
（2）；
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【解答】（1）游标卡尺读数为
（2）根据运动学规律可知
变形得到
所以图像的斜率
解得动摩擦因数为
根据动量守恒，压缩弹簧时弹簧的弹性势能最后转化为摩擦力产生的热量，所以
代入数据可得
【分析】（1）根据游标卡尺的读数原理得出遮光条的宽度；
（2）利用匀变速直线运动的位移与速度的关系以及短时间内的平均速度等于瞬时速度得出s和时间平方倒数的关系，结合图像得出动摩擦因数，利用动量守恒得出压缩弹簧时弹簧的弹性势能与压缩量间的关系 。
12．（2022高三上·揭阳期末）开展科技活动时，某兴趣学习小组自制的电子秤原理图，如图1所示。
实验器材有：直流电源（电动势为，内阻为）；理想电压表V（量程0 ~ 3V）；限流电阻；竖直固定的滑动变阻器R（总长为2cm，总阻值为12Ω）；电阻可忽略不计的弹簧，下端固定于水平地面，上端固定秤盘且与滑动变阻器R的滑动端连接，滑片接触良好且无摩擦；开关S以及导线若干。
（1）若在某次实验中直流电源的路端电压图像如图2所示，可知电源电动势E = V，内阻r = Ω。
（2）实验步骤如下：
①托盘中未放被测物前，电压表的示数为零。
②在弹簧的弹性限度内，在托盘中轻轻放入被测物，待托盘静止平衡后，滑动变阻器的滑片恰好处于下端b处，要使此时电压表刚好达到满偏，限流电阻。的阻值为 Ω；已知弹簧的劲度系数，当地重力加速度，被测物的质量m = kg，由此在电压表的刻度盘上标示相应的质量数值，即可将该电压表改装成测量物体质量的仪器，则质量刻度是 （填“均匀”或“不均匀”）的。
【答案】（1）4.0；0.5
（2）3.5；40；不均匀
【知识点】电路动态分析
【解析】【解答】（1）根据闭合电路的欧姆定律可得
解得
根据图像与纵轴交点表示电动势，图线斜率绝对值表示内阻，由题图可知，
（2）②电压表达到满偏
时，设滑动变阻器接入电路的阻值为，根据闭合回路的欧姆定律可得
解得
由平衡条件可得
代入数据，解得
质量为的物体，根据闭合回路的欧姆定律得
解得
因为和不成正比，所以质量刻度是不均匀的。
【分析】（1）根据闭合电路欧姆定律得出U-I的表达式，结合图像得出电源的电动势和内阻；
（2）根据闭合电路欧姆定律以及共点力平衡得出U的表达式，从而得出质量刻度的分布情况。
四、解答题
13．（2022高三上·揭阳期末）如图所示，两根足够长的光滑平行直导轨AB、CD与水平面成角放置，两导轨间距L=l m，电阻不计。匀强磁场。与导轨AB、CD组成的平面垂直，方向未知。质量为m =1kg，电阻不计，长也为L的均匀直金属杆ab放在两导轨上，金属杆ab与导轨垂直且保持良好接触。水平放置的平行板电容器C，其板间距离d=10cm，板间有垂直纸面向里的匀强磁场，导轨AB、CD与电路连接如图，其中定值电阻。当可变电阻调为2时，闭合开关S，金属杆ab沿导轨向下滑动达到稳定状态时，某质子（不计重力）恰能从电容器中以平行于板的速度匀速通过。重力加速度g取。
（1）求匀强磁场的大小与方向；
（2）求金属杆ab稳定状态的速度。
【答案】（1）解：质子在平行板电容器中做匀速直线运动，上极板带正电，b为等效电源的正极，电流由a到b，由左手定则知：方向垂直导轨平面向下。对质子
电容器的电压
电容器与并联，有
联立解得
对金属杆ab，稳定状态时，受力平衡，有
解得
（2）解：根据闭合电路的欧姆定律
代数解得
【知识点】共点力平衡条件的应用；受力分析的应用；电路动态分析
【解析】【分析】（1）对质子进行受力分析，根据共点力平衡以及匀强电场电场强度的表达式和欧姆定律得出电流的大小， 对金属杆ab 时，利用共点力平衡得出磁感应强度的大小和方向；
（2）利用闭合电路欧姆定律得出金属杆ab稳定状态的速度。
14．（2022高三上·揭阳期末）跳房子是一种常见的儿童游戏，又称跳方格。先在地上画一个写有数字的飞机状的房子，顺序形状如图所示，游戏规定参与者每次从第1格开始踢动瓦片向前滑动，瓦片每次只能依次前进一格，若瓦片压线或出界均属失败，先到达“天”字格者即获胜。游戏中正方形方格边长为L = 0.4m，瓦片质量均为m = 0.2kg，某次游戏中瓦片停在第1格的正中间，踢动瓦片，使其获得的瞬间初速度，瓦片恰好滑行到第2格的正中间停下。瓦片可视为质点，重力加速度g取。
（1）求瓦片与地面之间的动摩擦因数。
（2）若某次游戏中，某瓦片处于第1格的正中间，给该瓦片多大的动能才能停在第2格内？（结果可以用根号表示）
（3）某次游戏中，处在第1格正中间的瓦片A获得1.3J的初动能后，与停在第2格正中间的瓦片B发生正碰，碰后瓦片A的速度为lm/s，瓦片B恰好停在第3格的正中间，求瓦片A停止后离第2格底边的距离以及此次碰撞中损失的机械能。
【答案】（1）解：方法一：由动能定理得
代入数据解得
方法二：由运动学公式
代入数据解得
由牛顿第二定律
代入数据解得
（2）解：由几何关系知，当瓦片在2格和3格交界的两个顶点，瓦片的初动能最大；当瓦片在1格和2格交界的中点，瓦片的初动能最小。
①求瓦片的最大初动能，由几何关系可知其位移
由动能定理
代入数据解得
②求瓦片的最小初动能
由动能定理得
代入数据解得
瓦片的动能为时，瓦片能停在第二格内。
（3）解：瓦片A初动能，设瓦片A从第1格正中间滑到第2格正中间时，未撞前的速度为，由动能定理得
代入数据解得，此时瓦片A的动能
碰撞后瓦片B滑行，由动能定理得
代入数据解得
碰撞后瓦片A滑行的距离由动能定理得
代入数据解得，
所以瓦片A最终停在第2格内，且离第2格底边距离
方法一：碰撞损失的机械能
代入数据解得
方法二：由能量守恒定律
代入数据解得
方法三：碰撞损失的机械能
代入数据解得
【知识点】动能定理的综合应用
【解析】【分析】（1）根据动能定理得出瓦片与地面之间的动摩擦因数；
（2）结合几何关系以及动能定理得出瓦片的最大动能和最小动能，进一步得出瓦片动能的范围；
（3）瓦片运动的过程根据动能定理和几何关系得出瓦片A最终停在第2格内，且离第2格底边距离，通过功能关系或能量守恒定律得出损失的机械能。
15．（2022高三上·揭阳期末）被称为特大号“N95”的负压救护车是运送新冠肺炎患者的移动隔离舱，舱内的负压发生器可以让车厢病员室产生低于大气压的负压，空气在自由流动时只能由车外流向车内，车内已被污染的空气待消毒、过滤等步骤后再排出。下表是负压救护车的一些技术参数。
病员室容积
换气次数
换气风量
负压
过滤效率 ，
在某次运送病人途中，车厢病员室换气时既进气也排气，已知病人上车前车厢内压强，车厢外大气压强。假设车厢内外温度相同且恒定，换气时间间隔相等，换气量均匀，忽略病人上车前后病员室容积变化。求途中12分钟内须向外排出多少气体，才能让病员室负压差大小为20 Pa。（保留小数点后两位）
【答案】解：假设只进气不排气，病员室容积，车厢内压强为，最终病员室压强
12分钟内进入病员室的空气体积
以进入病员室空气为研究对象有
以进入病员室空气和病员室原有的气体总体为研究对象有
代入数据解得
向外排出气体体积
【知识点】理想气体的实验规律
【解析】【分析】 以进入病员室空气为研究对象和以进入病员室空气和病员室原有的气体总体为研究对象得出向外排除气体的体积。
16．（2022高三上·揭阳期末）如图为透明玻璃砖竖直放置在水平地面上，玻璃砖对光的折射率为，其截面图为等腰三角形ABC，已知，，，两束较细的光垂直AC从两点射入玻璃砖，，求两束光的交点到O点的距离。
【答案】解：如图所示
由几何关系可知
由
可得
有几何关系可得
所以
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【分析】根据光在透明玻璃砖中的光路图和折射定律得出入射角的大小，通过几何关系得出两束光的交点到O点的距离。
五、填空题
17．（2022高三上·揭阳期末）现代人通过放孔明灯祈福。普通的孔明灯用薄竹片架成圆桶形，外面以薄纸密实包围，开口朝下。释放时，通过开口处的火焰对灯内气体缓慢加热，直到灯能浮起来，如图所示，在缓慢加热过程中，灯内气体分子的平均动能 （填“变大”“变小”或“不变”），灯内气体的密度 （填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】变大；变小
【知识点】热力学第一定律（能量守恒定律）；温度
【解析】【解答】随着加热，灯内气体温度升高，分子的平均动能变大；
对于灯内气体，根据盖-吕萨克定律，压强不变，温度升高，气体体积增大。因为孔明灯的体积几乎不变，所以部分气体外溢，灯内气体的质量减小，密度变小。
【分析】温度是分子平均动能的标志，结合气体实验定律得出灯内气体的密度。
18．（2022高三上·揭阳期末）一列简谐横波沿x轴的正向传播，周期为T，已知在t =0时刻波上相距30 cm的两质点a、b的位移都是l cm，但运动方向相反，其中质点a沿y轴负向运动，如图所示，则该波波长 （填“一定”“可能”或“不能”）为9 cm；在时刻，质点a速度 （填“最大”“最小”或“在最大和最小之间”）。
【答案】可能；最大
【知识点】简谐运动的表达式与图象；波长、波速与频率的关系
【解析】【解答】根据质点的振动方程x=Asinωt
设质点的起振方向向上，则对于b点，有
所以
a点振动比b点早，对于a点，有
则
a、b两个质点振动的时间差
所以a、b之间的距离
则通式为（n=0，1，2，3，…）
则波长通项为（n=0，1，2，3…）
当n=3时，λ=9cm；则该波波长可能为9cm；
由
得
当时，因为
质点a到达平衡位置处，速度最大。
【分析】根据质点振动的方程以及角速度的定义式a、b两个质点振动的时间差和a、b之间的距离，结合波长的表达式得出该波的波长。
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