2022-2023学年江苏省扬州市高邮市高三（上）期末物理试卷（含答案解析）

2022-2023学年江苏省扬州市高邮市高三（上）期末物理试卷
第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）
1. 关于核衰变和核反应的类型的表述正确的是( )
A. ，是衰变 B. ，是衰变
C. ，是重核裂变 D. ，是轻核聚变
2. 如图所示，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光、，则( )
A. 光具有波动性，不具有粒子性
B. 光的折射率大于光的折射率
C. 从水射入空气中发生全反射时，光的临界角较大
D. 、两光分别经过同一双缝干涉装置后形成的干涉条纹，光的条纹间距小
3. 下列选项正确的是( )
A. 液体温度越高，悬浮颗粒越大，布朗运动越剧烈
B. 若物体表现为各向同性，则该物体一定是非晶体
C. 单晶硅中原子排列成空间点阵结构，因此其他物质分子不能扩散到单晶硅中
D. 液晶态既具有液体的流动性，又在一定程度上具有晶体分子的规则排列
4. 现代战争中反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星，米波雷达发射无线电波的波长在范围内，则该无线电波( )
A. 和机械波一样须靠介质传播 B. 不可能产生干涉和衍射现象
C. 可以利用多普勒效应测量飞机的速度 D. 和声波一样不会发生偏振现象
5. 一个等边三角形金属线框由根相同规格的金属棒组成，每根长度均为，整个线框固定在与线框平面垂直的匀强磁场中，现给线框通入图示电流，若段金属棒受到安培力为。则( )
A. 直线中的电流是折线中的电流的倍
B. 直线中的电流等于折线中的电流
C. 折线所受安培力方向向下
D. 整个线框所受安培力大小为
6. 如图所示，一定质量的理想气体经历的等压过程，的等容过程，再由回到，状态和状态气体温度相同，则( )
A. 由气体对外界放出的热量等于外界对气体做的功
B. 由气体内能增大
C. 由气体温度逐渐降低
D. 由外界对气体做正功
7. 如图所示，空间站在圆轨道上运行，天舟五号飞船在椭圆轨道上运行，两轨道相切与点，是轨道的近地点，若不考虑大气阻力的影响，则( )
A. 天舟五号飞船在轨道上经过点时的速度大于
B. 天舟五号飞船可在进入轨道后不断加速追上空间站组合体实现对接
C. 天舟五号飞船在轨道上从点向点运动过程中，重力势能逐渐增大，机械能保持不变
D. 天舟五号飞船在轨道上点受到的万有引力等于空间站在轨道上点受到的万有引力
8. 合肥工业大学科研团队成功研制出兼具自修复性和高导电性的弹性导体，其阻值会随着机械形变而发生变化。如图所示，电压表和电流表是理想电表，、两点之间连接一弹性导体。在中间悬挂重物后，下列说法不正确的是( )
A. 弹性导体电阻变大
B. 定值电阻的功率变小
C. 电压表示数变大
D. 弹性导体消耗的功率一定变大
9. 云室中存在磁感应强度大小为的匀强磁场，一个质量为、速度为的电中性粒子在点分裂成带等量异号电荷的粒子和，如图所示，、在磁场中的径迹是两条相切的圆弧，半径之比：：，相同时间内的径迹长度之比：：，不计重力及粒子间的相互作用力( )
A. 粒子电性为正
B. 粒子、的质量之比：：
C. 粒子、在磁场中做圆周运动的周期之比：：
D. 粒子的动量大小
10. 如图所示，在光滑绝缘的水平面上固定两个等量负点电荷和，点为连线的中点，、为连线上关于点对称的两个点，且一带正电的可视为点电荷的小球以初速度从点运动到点设点的电势，取点为坐标原点，向右为轴的正方向，在下列中关于小球的电势能、小球的动能、电势、电场强度与小球运动的位移变化的图象，可能正确的是( )
A. B. C. D.
第II卷（非选择题）
二、实验题（本大题共1小题，共10分）
11. 某同学通过调节手机拍摄功能中的感光度和快门时间，拍摄出质量较高的频闪照片。图是该同学拍摄的小球自由下落部分运动过程中频闪照片，用来验证机械能守恒定律。该同学以小球释放点为原点，并借助照片背景中的刻度尺测量各时刻的位置坐标为、、、、，刻度尺零刻度与原点对齐。已知手机连拍频率为，当地重力加速度为，小球质量为。
如图所示，从起点下降到位置小球的位移大小为______ ；
关于实验装置和操作，以下说法正确的是______ ；
A.刻度尺应固定在竖直平面内
B.选择体积大的小球
C.小球实际下落过程中动能增量大于重力势能减少量
小球在位置时的瞬时速度 ______ 用题中所给的物理量符号表示；
取小球从到的过程研究，则机械能守恒定律的表达式为______ 用题中所给物理量的符号表示；
该同学利用测得的数据，算出小球经过各点的速度，并作出了如图所示的图线。测得图线的斜率明显小于，是由于存在阻力的影响，则小球受到的阻力大小 ______ 。
三、计算题（本大题共4小题，共50分）
12. 图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，线圈的匝数、电阻，线圈的两端经集流环与电阻连接，电阻。在时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间按图乙所示正弦规律变化。取，求：
交流发电机产生的电动势的最大值；
电阻的电功率及线圈从图示位置转过过程中流过电阻的电荷量。
13. 氢原子的能级图如图所示，大量处于能级的氢原子向基态跃迁辐射出光子，用这些光子照射如图电路中光电管的阴极金属，得到光电流与电压的关系如图所示，已知阴极金属的逸出功为，元电荷数值为，普朗克常量为，各能级能量分别为、、、，求：
辐射光子的最大频率；
电压为时，光电子到达阳极处的最大动能。
14. 如图所示，平面直角坐标系第二象限充满沿轴负方向的匀强电场，在轴右侧以点为圆心、为半径的圆形区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场。现将带电量大小为，质量为的粒子，从第二象限的点以速度沿轴正方向射入匀强电场，经电场偏转后第一次经过轴的坐标为，粒子在磁场中的运动轨迹关于轴对称。带电粒子重力不计，求：
带电粒子的电性和匀强电场的大小；
磁感应强度的大小；
粒子从电场中点出发到第二次到达轴所用的时间。
15. 如图所示，弹簧左端系于点，右端与质量为的小球接触但不连接。现用外力推动小球将弹簧压缩至点保持静止，此时弹性势能为为一已知常量，、之间的距离为。小球与水平轨道的动摩擦因数为。是固定在竖直平面内的光滑圆弧轨道，轨道上端点的切线水平，圆心与轨道下端的连线与竖直墙面的夹角为。静止释放小球，小球进入圆弧轨道后恰好能沿着轨道运动，一段时间后从轨道下端处脱离，已知重力加速度为，求：
小球运动到点的速度大小；
轨道的半径；
在点下方整个空间有水平向左、大小为的恒定风力，求小球从点运动到点正下方时的动能。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、是轻核聚变，故A错误；
B、，是衰变，故B正确；
C、，是衰变，故C错误；
D、是原子核的人工转变，故D错误。
故选：。
理解不同类型的核反应的特点，结合题目选项完成分析。
本题主要考查了核衰变的相关应用，理解核反应的特点即可完成分析，难度不大。
2.【答案】
【解析】解：光既有波动性，也具有粒子性，故A错误；
B.由图可知，光的偏折角小，则光的折射率小于光的折射率，故B错误；
C.光的折射率小，由临界角公式知，从水射入空气中发生全反射时，光的临界角较大，故C正确；
D.光的折射率较小，频率较小，波长较长，根据公式可知双缝干涉条纹间距与波长成正比，所以光的条纹间距较大，故D错误。
故选：。
光具有波粒二象性；
根据偏折角的大小关系得出光的折射率的大小关系；
根据临界角公式得出对应的角度的大小关系；
根据双缝干涉间距公式与波长的关系得出对应的条纹间距的大小关系。
本题主要考查了光的折射定律，理解光频率与折射角的关系，结合波长的计算公式和临界角公式即可完成分析。
3.【答案】
【解析】解：根据布朗运动规律，液体温度越高，悬浮颗粒越小，布朗运动越剧烈。故A错误；
B.各向同性，物体可能是多晶体或是非晶体。故B错误；
C.单晶硅中原子排列成空间点阵结构，单晶硅中原子间也有空隙，其他物质分子能扩散到单晶硅中。故C错误；
D.液晶态既具有液体的流动性，又在一定程度上具有晶体分子的规则排列。故D正确。
故选：。
液体温度越高，悬浮颗粒越小，布朗运动越剧烈；
各向同性，物体可能是多晶体或是非晶体；
扩散现象一直存在；
液晶态在一定程度上具有晶体分子的规则排列。
本题考查学生对布朗运动规律、多晶体非晶体特征、扩散特点、液晶态特征的掌握，比较基础。
4.【答案】
【解析】解：无线电波是电磁波，故该无线波可以在真空中传播，不需要靠介质传播，故A错误；
B.无线电波是电磁波，电磁波与光一样可以发生折射、反射、干涉、衍射现象，因此该无线电波可以产生干涉和衍射现象，故B错误；
C.该无线电波可以利用多普勒效应测量飞机的速度，原理是无线电波等振动源与观测者以相对速度运动时，观测者所受到的振动频率与振动源所发出的频率有所不同，故C正确；
D.无线电波是电磁波，电磁波具有横波性，故电磁波会发生偏振现象，即该无线电波会发生偏振现象，故D错误。
故选：。
无线电波是电磁波，电磁波与光一样具有折射、反射、干涉、衍射以及具有横波性；
电磁波可以在真空中传播；
多普勒效应：波长或频率会因为观察者与声源的相对运动而产生变化。当观察者与波源相互靠近时，接收到频率会变大，反之，接收到频率会变小。
解题关键是学生对电磁波性质的掌握，平时多注意总结学习，题目难度不大。
5.【答案】
【解析】解：、电路中，金属棒和串联后再与并连，由于规格相同，每根棒的电阻相同，因此直线中的电流是折线中的电流的倍，故A正确，B错误；
C、段金属棒受到安培力为，根据左手定则可知，所受安培力垂直导线斜向左上方，同理段金属棒受到安培力也为，安培力垂直导线斜向右上方，两个力夹角为，合力为，方向竖直向上，故C错误；
D、段金属棒受到安培力为，方向竖直向上，因此整个线框所受安培力大小为，方向竖直向上，故D错误。
故选：。
根据并联电路的电阻关系得出支路和电流关系，再由即可分析和边所受安培力，根据矢量合成求解整个线框所受安培力即可。
本题的关键是要明白安培力求解公式中的是指通电导线的有效长度，注意与线路的电流大小关系是解题的关键。
6.【答案】
【解析】解：、由为等压过程，气体体积减小，即外界对气体做功，且，由公式可知，温度降低，所以内能减少，即。由热力学第一定律有：，结合之前分析可知，气体放的热量大于外界对气体做的功，故A错误；
B、由过程为等容过程，根据可知，气体的温度升高，所以理想气体的内能增加，故B项正确；
C、理想气体从状态到状态过程，由题意、理想气体状态方程、图像可知，，所以气体对外界做功，又因为，，又因为在图像中的等温线是一条反比例函数，又，两点在同一条等温线上，多画几条等温线，可知，离原点越远的等温线温度越高，所以从到温度先升高后减低，故C错误；
D、因为图像与坐标轴围成的面积表示气体做功的情况，整个过程气体对外界做的功大于外界对气体做的功，所以外界对气体做负功，故D错误。
故选：。
根据图像结合公式分析出气体温度的变化，同时结合热力学第一定律，其中由温度决定，由气体的体积变化决定，进而分析出气体的吸放热情况。
本题主要考查了一定质量的理想气体的状态方程，理解图像的物理意义，结合公式分析出温度的变化，结合热力学第一定律即可完成分析。
7.【答案】
【解析】解：飞船受到的万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律可得：
可得：
可知轨道半径越大，运行速度越小，地球表面的运行速度为。天舟五号飞船在轨道上经过点时的速度小于。天舟五号飞船在轨道上经过点时经加速才能变轨到轨道上，天舟五号飞船在轨道上经过点时的速度小于，故A错误；
B.若载人飞船在到达轨道后不断加速，则会做离心运动，从而远离轨道，不会追上空间站从而不能实现对接，故B错误；
C.天舟五号飞船在轨道上从点向点运动过程中，只有万有引力做负功，重力势能逐渐增大，机械能保持不变，故C正确；
D.因天舟五号飞船和空间站的质量大小未知，由万有引力定律得可知无法比较天舟五号飞船在轨道上点受到的万有引力和空间站在轨道上点受到的万有引力大小关系，故D错误。
故选：。
根据万有引力提供向心力，结合半径的大小关系得出飞船的运动速度与的大小关系；
当飞船加速时会离开原先的轨道，无法实现对接；
根据机械能守恒定律的条件分析出飞船的机械能是否守恒；
根据万有引力定律得出飞船在对应位置的万有引力的大小关系。
本题主要考查了万有引力定律的相关应用，理解飞船做圆周运动的向心力的来源，结合牛顿第二定律和机械能守恒定律即可完成分析。
8.【答案】
【解析】解：弹性导体受拉力作用，长度变大，截面积减小，根据电阻定律可知电阻变大，故A正确；
B.电路电阻变大，总电流减小，则根据可知，定值电阻的功率变小，故B正确；
C.电路总电流减小，则电源内阻和定值电阻上的电压减小，则弹性导体的电压变大，即电压表示数变大，故C正确；
D.将定值电阻等效为电源的内阻，则当弹性导体的电阻等于时，弹性导体消耗的功率最大，因不明确弹性电阻的阻值与的阻值关系，则当弹性电阻的阻值变大时，其消耗的功率不一定变大，故D错误。
此题选择不正确的选项，故选：。
根据电阻定律、闭合电路欧姆定律、电源的输出功率分析判断。
本题考查电路的电路动态变化问题，要求掌握电阻定律、闭合电路欧姆定律、电源的输出功率分析。
9.【答案】
【解析】解：由图中轨迹结合左手定则可知，粒子电性为负，故A错误；
B.相同时间内的径迹长度之比：：，可知粒子、的速率之比为
：：：
根据洛伦兹力提供向心力有
可得：
由于粒子、的电荷量大小相等，半径之比：：，则有
：：：
联立可得：：：，故B错误；
C.根据周期表达式
可得粒子、在磁场中做圆周运动的周期之比
：：：，故C错误；
D.选择竖直向下的方向为正方向，根据动量守恒可得
又：：：
联立可得粒子的动量大小为
，故D正确。
故选：。
根据左手定则分析出粒子的电性；
根据牛顿第二定律得出半径的比值关系，从而得出质量的比值关系；
根据周期的表达式得出周期的比值关系；
根据动量守恒定律和动量的比值关系得出粒子的动量。
本题主要考查了带电粒子在电场中的运动，熟悉粒子的受力分析，结合牛顿第二定律和动量守恒定律即可完成分析。
10.【答案】
【解析】解：、，从到，电场线方向先向左后向右，则电势先升高后降低，则正电荷的电势能先增大后减小，该电荷在、两点处的电势能相同。故AC错误。
B、由上正电荷的电势能先增大后减小，在、两点处的电势能相同，由能量守恒定律得知，动能先减小后增大，在、两点处的动能相同，故B正确。
D、设，点电荷和的电量大小为，则当位移为时，场强为，由数学知识得知与是非线性关系，图象是曲线。故D错误。
故选：。
根据电场线的方向分析电势的变化，由推论：正电荷在电势高处电势能大，分析电势能的变化．由能量守恒分析动能如何变化．由点电荷的电场强度公式和电场的叠加，分析与的关系．
本题运用电场的叠加原理，分析场强关系，由电场线的方向判断电势高低，根据推论：正电荷在电势高处电势能大，分析电势能的变化．
11.【答案】
【解析】解：刻度尺的分度值为，读数为
、刻度尺竖直，保证测量的距离是竖直方向自由下落的距离，故A正确；
B、小球密度越大，则相对阻力越小，误差越小，故应选择体积小的小球，故B错误；
C、下落过程由于阻力做功，则动能增加量小于重力势能的减小量，故C错误；
故选：。
小球在位置时的瞬时速度；
由机械能守恒定律可知
即
根据动能定理得：
可得：
所以
解得：
故答案为：；；；；
根据刻度尺的分度值读数；
根据实验原理掌握正确的实验操作；
根据运动学规律得出小球的瞬时速度；
根据机械能守恒定律完成分析；
根据动能定理结合图形的特点完成分析。
本题主要考查了机械能守恒定律的验证实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，熟悉运动学规律，结合能量的计算公式即可完成分析。
12.【答案】解：由图像可知
，
交流发电机产生的电动势的最大值为
电动势有效值为
电路中电流的有效值为
电阻的电功率为
从图示位置转过过程中流过电阻的电荷量为
代入数据解得：
答：交流发电机产生的电动势的最大值为；
电阻的电功率为，线圈从图示位置转过过程中流过电阻的电荷量为。
【解析】根据感应电动势的表达式得出感应电动势的最大值；
根据正弦交流电的峰值和有效值的关系得出有效值的大小，结合功率的计算公式得出功率的大小，结合电荷量的表达式完成分析。
本题主要考查了交流电的相关应用，熟悉感应电动势的计算公式，掌握正弦式交流电有效值和峰值的关系，再根据功率的计算公式即可完成分析。
13.【答案】解：辐射光子从第能级向第一能级跃迁时辐射光子的频率最大，设该光子的频率为，有
解得：
氢原子从第能级向第能级跃迁时辐射的光子照射金属时，逸出光电子的动能最大，设该最大初动能为，有
之间加正向电压，有
解得：
答：辐射光子的最大频率为；
电压为时，光电子到达阳极处的最大动能为。
【解析】根据能量子的计算公式结合能级差得出频率的最大值；
根据光电效应方程，结合动能定理列式得出光电子的最大动能。
本题主要考查了光电效应的相关应用，理解能量子的计算公式，结合光电效应方程即可完成分析。
14.【答案】解：粒子运动的轨迹如图；
粒子带正电，设电场强度为，运动时间为，有
水平方向有
竖直方向有
解得
粒子离开电场时的速度偏角正切为
解得或
设连线与轴负方向的夹角为，则
解得或
故粒子恰好沿磁场圆的半径方向射入磁场，粒子在磁场中，设轨迹半径为，则由几何关系可知
解得
设粒子离开电场时的速度为，则
根据洛伦兹力提供向心力有
解得
设在无场区域、磁场中运动的时间分别为、总时间为，有
解得
答：带电粒子带正电，匀强电场的大小为；
磁感应强度的大小为；
粒子从电场中点出发到第二次到达轴所用的时间为。
【解析】画出粒子的运动轨迹图，分析粒子的电性，再根据粒子在匀强电场做类平抛求出电场强度；
根据竖直方向的速度与水平速度的比值求出速度的偏角；根据几何关系求出连线与轴负方向的夹角，分析粒子在磁场中运动的轨迹，由几何关系求出轨迹半径，再根据洛伦兹力提供向心力求出磁感应强度的大小；
根据粒子在无场区域和磁场中的轨迹长度，求出运动的总时间。
本题考查了带电粒子在组合场中的运动，解决本题的关键是根据几何关系求出粒子离开电场时的速度方向以及在磁场中运动的轨迹半径。
15.【答案】解：根据功能关系
解得
在点由牛顿第二定律
解得
在点及其下方，小球受水平向左的风力和竖直向下的重力，由角度关系可知，小球所受合力方向沿着小球速度方向，即沿点切线方向。从点到点正下方由动能定理可得
解得
答：小球运动到点的速度大小为得；
轨道的半径为得；
小球从点运动到点正下方时的动能为。
【解析】根据功能关系小球运动到点的速度大小；
由牛顿第二定律轨道的半径；
由动能定理求小球从点运动到点正下方时的动能。
本题考查了动能定理，竖直面内的圆周运动，功能关系等考点，综合性较强。
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