江苏省扬州市重点中学2022-2023学年高三（上）期末物理试卷（含解析）

2022-2023学年江苏省扬州市重点中学高三（上）期末物理试卷
一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）
1. 正电子发射型计算机断层显像的基本原理：将放射性同位素注入人体，在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇而湮灭转化为一对光子，光子被探测器探测后经计算机处理产生清晰图像．下列说法正确的是( )
A. 在人体内衰变的方程是
B. 正负电子湮灭的方程式是
C. 正负电子相遇而湮灭违背了能量守恒定律
D. 在中，的主要用途是参与人体的代谢过程
2. 一定质量理想气体的体积随摄氏温度变化的关系如图所示，气体从状态变化到状态的过程中( )
A. 外界对气体做功 B. 压强变小 C. 向外界放出热量 D. 分子平均动能减小
3. 一列简谐横波在同一均匀介质中沿轴方向传播，时刻的波形图如图甲所示，质点的平衡位置在处，质点的平衡位置在处，质点的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 该波沿轴正方向传播
B. 时刻，质点回复力的方向为轴正向
C. 该波的传播速度大小为
D. 内质点运动的路程为
4. 年月日，天和核心舱用火箭成功送入预定轨道，开启了中国航天的新篇章．火箭在点以速度进入椭圆轨道Ⅰ，之后立即关闭发动机沿轨道Ⅰ运动到点，此时速度为，然后在点点火加速，以速度进入半径为的圆形轨道Ⅱ，如图所示，则( )
A. B.
C. 火箭刚到点的加速度为 D. 火箭从运动到的时间大于
5. 某篮球赛中甲将球传给队友，出手时离地，速度大小为，乙原地竖直起跳拦截，起跳后手离地面的高度为，球越过乙时速度沿水平方向，且恰好未被拦截。球质量为，重力加速度为，以地面为零势能面，忽略空气阻力，则( )
A. 甲传球时，球与乙的水平距离为
B. 队友接球前瞬间，球的速度一定为
C. 队友接球前瞬间，球的机械能一定为
D. 若仅增大出手时球与水平方向的角度，球将不能被乙拦截
6. 如图所示，在一直立的光滑管内放置一轻质弹簧，上端点与管口的距离为，一质量为的小球从管口由静止下落，将弹簧压缩至最低点，压缩量为，不计空气阻力，则( )
A. 弹簧的最大弹性势能为 B. 小球运动的最大速度等于
C. 弹簧的劲度系数为 D. 小球运动中最大加速度为
7. 真空中静止的点电荷的电场线分布如图所示，、为同一条电场线上的两点。已知点的场强为，点的场强为，、两点之间的距离为，电荷量为的试探电荷在点的电势能为，在点的电势能为。有关、两点的说法正确的是( )
A. 该试探电荷在点所受静电力较小
B. 该试探电荷在点具有的电势能较大
C. 、两点间的电势差等于
D. 、两点间的电势差等于
8. 如下左图是用于研究光电效应的实验装置，右图是氢原子的能级结构。实验发现跃迁到时发出的某种光照射左图实验装置的阴极时，发现电流表示数不为零，慢慢移动滑动变阻器触点，发现电压表读数大于等于时，电流表读数为零，下列说法正确的是( )
A. 跃迁到的光电子动能为
B. 滑动变阻器触点向侧慢慢移动时，电流表读数会增大
C. 其他条件不变，一群氢原子处于能级跃迁发出的光，总共有种光可以发生光电效应
D. 用不同频率的光子照射该实验装置，记录电流表恰好读数为零的电压表读数，根据频率和电压关系可以精确测量普朗克常数
9. 如图所示，倾角为的斜面上放置着光滑导轨，金属棒置于导轨上，在以和为边界的区域内存在磁感应强度为的匀强磁场，磁场方向垂直导轨平面向上．在左侧的无磁场区域内有一半径很小的金属圆环，圆环与导轨在同一平面内．当金属棒在重力作用下从磁场右边界处由静止开始沿导轨向下运动后的较短时间内，下列说法正确的是( )
A. 圆环有收缩趋势，圆环内产生的感应电流减小
B. 圆环有扩张趋势，圆环内产生的感应电流减小
C. 圆环有收缩趋势，圆环内产生的感应电流增大
D. 圆环有扩张趋势，圆环内产生的感应电流增大
10. 如图所示，光滑水平面上放有质量为的足够长的木板，通过水平轻弹簧与竖直墙壁相连的物块叠放在上，的质量为，弹簧的劲度系数。初始时刻，系统静止，弹簧处于原长。现用一水平向右的拉力作用在上，已知、间动摩擦因数，取。则( )
A. 向右运动的最大距离为 B. 受到的摩擦力逐渐变大
C. 做加速度减小的加速运动 D. 对的摩擦力一直对做正功
二、实验题（本大题共1小题，共10.0分）
11. 某实验小组用图甲所示电路测量电源的电动势和内阻，图中的电流表最大量程为，定值电阻阻值为。
已知电流计的满偏电流、内阻，电路中已将它改装为最大量程的电压表，则_______。
通过移动变阻器的滑片，得到多组电流表和电流计的读数，作出如图乙的图像。某次测量时，电流表的示数如图丙，则此时通过电源的电流为_______；电源的电动势______结果保留位有效数字，内阻________结果保留位有效数字。
该实验电源电动势的测量结果与准确值相比_________填“偏大”“偏小”或“相等”。
三、计算题（本大题共4小题，共50.0分）
12. 如图所示，底面半径为、高也为的圆柱形容器中装满某种透明液体，在底面圆心位置有一点光源，发现上表面有一半面积的区域有光射出，光在真空中的传播速度为。求：
透明液体对该光线的折射率；
射出的光线在透明液体中传播的最长时间不考虑光线在容器壁上的反射。
13. 一定质量理想气体经历如图所示的、、三个变化过程，，气体从的过程中做功为，同时吸热，已知气体的内能与温度成正比．求：
气体处于状态时的温度；
气体处于状态时内能．
14. 如图所示，在足够大的光滑水平面上，有一平板车，其右端竖直固定一挡板，挡板上水平固定一轻质弹簧，在平板车的左端有一小滑块视为质点，且滑块与平板车的质量相等，平板车上表面点的左侧粗糙、右侧光滑，且、两点间的距离。某时刻平板车以大小的速度向左滑行，同时滑块以大小的速度向右滑行，与弹簧作用后，滑块与平板车相对静止，此时滑块恰好静止在的中点。取重力加速度大小，弹簧始终在弹性限度内。
求当二者处于相对静止时的速度大小和方向；
求滑块与平板车的粗糙面间的动摩擦因数；
若在二者共同运动方向足够远的前方有一竖直障碍物图中未画出，平板车与它碰撞后以原速率反弹，碰撞时间极短，且碰撞后立即撤去该障碍物，请通过计算判断滑块是否脱离平板车，若滑块不会脱离平板车，求滑块最终停在平板车上的位置到点的距离。
15. 如图所示，第一象限内存在垂直于纸面向里的匀强磁场；第四象限内存在沿轴的匀强电场，场强大小为．时刻，粒子从点以速度平行轴射入电场，第次通过轴从点进入磁场．已知点坐标为，粒子质量为、电荷量为，重力不计．
求粒子经过点的速度；
欲使粒子不从轴射出磁场，求磁感应强度的最小值；
若磁感应强度，求粒子第次通过轴的位置和时间．
答案和解析
1.【答案】
【解析】略
2.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了热力学第一定律和图象问题的综合运用，知道气体的内能由温度决定，注意题干中的图线不是等压线，因为轴不是热力学温度，而是摄氏温度。注意在图象中等压线是过原点的一条倾斜的直线，在图象中等压线延长线过。理想气体的内能由温度决定，结合温度的变化判断气体内能变化，根据热力学第一定律，判断传递热量情况，结合图线判断气体压强的变化。
【解答】
B、根据理想气体状态，，故在图象中，等压线是一条直线，反向延长线经过，且斜率越大斜率，压强越小，在图上作出、两点的等压线如图所示，
过点的等压线的斜率大，压强小，过点的等压线的斜率小，压强大，所以从到气体的压强减小，故B正确；
、从到，气体的体积增大，气体对外做功即外界对气体做负功，温度升高，分子平均动能增大，内能增加，气体的内能增大，根据热力学第一定律知，所以气体对外界做功，同时从外界吸收热量，故ACD错误。
3.【答案】
【解析】
【分析】
该题考查波的图像、振动图像相关知识。熟知图像特点和规律并能从中获取有用信息是解决本题的关键。
根据同侧法分析波的传播方向；根据波速公式求解波速；判断质点位置，由此分析质点回复力的方向；由振幅和振动情况分析内质点运动的路程
【解答】
A.由乙图可知，时刻质点经过平衡位置沿轴正方向运动，结合甲图由同侧法可知，该波沿轴负方向传播，A错误；
C.由甲图可知该波的波长为，由乙图可知该波周期为，故该波的传播速度大小为，C错误；
B.在内该波向左传播的距离为
根据平移法可知，时刻，质点在平衡位置下方，所以质点回复力的方向为轴正向，B正确；
D.该波的周期，故内质点振动了个周期，由图像可知该波的振幅为，故内质点运动的路程为，D错误。
故选B。
4.【答案】
【解析】
【分析】
是第二宇宙速度，是脱离地球的最小速度；根据向心加速度的公式即可求解火箭刚到点的加速度；根据开普勒第三定律判断周期的关系，即可判断火箭从运动到的时间。
本题主要考查开普勒第三定律、向心加速度的公式以及第二宇宙速度的定义，掌握公式是解题的关键。
【解答】
A.是第二宇宙速度，是脱离地球的最小速度，火箭在椭圆轨道Ⅰ绕地球运动，并未脱落地球，所以，故A错误；
B.从到的过程中，地球对火箭的引力对火箭做负功，所以，而从椭圆轨道的点进入圆轨道需要加速，所以，故B错误；
C.由可知火箭刚到点的加速度为，故C正确；
D.由图可知椭圆轨道Ⅰ的半长轴小于圆轨道Ⅱ的半径，根据开普勒第三定律可知，所以，所以火箭从运动到的时间小于，故D错误。
5.【答案】
【解析】
【分析】
球做斜抛运动，越过乙时速度沿水平方向，说明此时球恰好在最高点，从抛出到最高点的逆运动是平抛运动，然后利用平抛运动的规律可求出球与乙的水平距离。
球在运动过程中，机械能守恒。
在定性分析抛体运动问题时，可以根据其轨迹是抛物线的特性，做出示意图来分析。
【解答】
A、球做斜抛运动，越过乙时速度沿水平方向，说明此时球恰好在最高点，从抛出到最高点的逆运动是平抛运动，
则时间，甲抛出球时，竖直方向的速度为，则水平方向的速度，
甲传球是，球与乙的水平距离为，故A错误；
B、由于队友接球的高度未知，不能求出队友接球前瞬间球的速度，故B错误；
C、因为忽略空气阻力，故球在运动过程中只有重力做功，机械能守恒，故队友接球前瞬间，球的机械能一定为，故C正确；
D、若仅增大出手时球与水平方向的角度，则水平速度变小，竖直速度变大，可做出前后两次球运动轨迹的示意图如下，
可见球可能被乙拦截到的，故D错误。
故选C。
6.【答案】
【解析】略
7.【答案】
【解析】略
8.【答案】
【解析】略
9.【答案】
【解析】略
10.【答案】
【解析】略
11.【答案】；
，之间都可；之间都可；
相等
【解析】
【分析】
根据电表的改装原理求解；
图丙中电流表的量程为，分度值为，根据图中指针位置读数即可；根据闭合电路欧姆定律即可判断图像的斜率以及截距代表的物理意义，即可得出电动势与内阻；
由于实验中的干路电流和路端电压都可以得到准确值，因此无误差。
本题主要考查测量电源电动势与内阻，本题中由于没有电压表，因此需要进行改装，要知道改装为电压表的原理是串联一个电阻来分压。
【解答】
由改装为电压表的原理可知，
即，解得；
根据丙图可知电流表读数为，根据图乙可知电流表的读数为，则电路的总电流为；根据图像计算可知，电源的电动势为，则电源内阻；
由于实验中的干路电流和路端电压都可以得到准确值，因此无误差。
12.【答案】略
【解析】作出光路，如图所示
由几何关系得
解得
则
由折射定律得
联立解得
由几何关系得光传播的距离为
由折射定律得
射出的光线在透明液体中传播的最长时间为
解得
13.【答案】解：对的过程是等压过程，对气体的状态参量进行分析有
状态：
状态： ？
根据盖吕萨克定律得：
解得：
由气体的内能与温度成正比．
，
可知
又到过程，气体的体积增大，气体对外界做功，即有．
吸热，则有
满足
联立求得，．
答：气体处于状态时的温度；
气体处于状态时内能．
【解析】由图可知过程是等压变化，根据盖吕萨克定律列式可求状态的温度；
气体从的过程中做功为，同时吸热，根据热力学第一定律可求内能的变化量．
本题是理想气体状态方程和热力学第一定律的综合应用．运用热力学第一定律时，注意做功和热量的符号，对外做功和放热为负的，对气体做功和吸热为正的．
14.【答案】解：设平板车的质量为，小滑块的质量为，根据题意可得，。
由于小滑块与平板车组成的整个系统动量守恒，取向右为正方向，根据动量守恒定律可得：
，
解得：，方向沿水平方向向右；
对于平板车和小滑块组成的系统根据能量守恒定律可得：
解得：；
平板车与滑块一起以速度向右运动，与障碍物碰后平板车速度为，滑块的速度仍为。取向右为正方向，根据动量守恒定律可得碰后系统动量：
故碰后它们最终同时停下来。
设碰后小滑块与平板车在粗糙面上滑过的相对路程为，则
解得
，故滑块不会脱离平板车
经分析可知
解得．
最终停在平板车上点左侧的位置到点的距离为。
【解析】平板车和小滑块作为系统，当二者处于相对静止时二者的速度是相等的，由动量守恒定律列出等式求解；
对平板车和小滑块组成的系统，由能量守恒列出等式求解动摩擦因数；
平板车与障碍物发生碰撞后以原速率反弹，当平板车和小滑块再次处于相对静止状态时，根据能量守恒定律列方程求解相对距离进行分析。
本题考查能量的转化和守恒及动量守恒定律，涉及的两个物体的多个过程，在解答时要注意对过程的把握，正确理解各过程中速度的变化关系与能量的转化关系。
15.【答案】略
【解析】 解析：粒子从到做类平抛运动，轨迹如图所示，根据动能定理

解得：

解得：
点到点的距离
粒子进入磁场做匀速圆周运动，轨道半径为，根据牛顿第二定律

欲使粒子不从轴射出磁场，临近状态如图所示，根据几何关系

解得：
解得：
粒子进入磁场做匀速圆周运动，轨迹为 圆周，轨道半径
返回电场后做类斜抛运动，运动轨迹如图所示
第次通过轴时，
粒子在电场中的运动时间
粒子在磁场中的运动时间
解得：
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