辽宁省辽阳市2021届高三上学期物理期末考试试卷

辽宁省辽阳市2021届高三上学期物理期末考试试卷
一、单选题
1．（2021高三上·辽阳期末）已知 的衰变方程为 ，半衰期为5.27年，则X和1克 经过5.27年后还剩下 的质量分别为（　　）
A．质子 0.5克 B．电子 0.5克
C．质子 0.25克 D．电子 0.25克
2．（2021高三上·辽阳期末）如图所示，小球C置于内侧面光滑的半球形凹槽B内，B放在长木板A上，在缓慢增大A的倾角 （木板未达竖直状态）的过程中，整个装置仍处于静止状态，则该过程（　　）
A．C受到三个力的作用 B．C对B的压力减小
C．A受到的压力减小 D．A受到的摩擦力大小不变
3．（2021高三上·辽阳期末）一充电后的平行板电容器的两个极板竖直正对放置，在两极板间有一带电小球，小球用绝缘细线悬挂于 点，静止时，细线向左偏转某一角度，如图所示。现将左极板向左平移，以增大两极板间的距离。下列说法正确的是（　　）
A．细线向左偏转的角度不变 B．两极板间的电势差减小
C．电容器的电容增大 D．小球的电势能增大
4．（2021高三上·辽阳期末）现代航空母舰是高科技的产物，以舰载作战飞机为主要武器。某舰载作战飞机沿平直跑道起飞前，先采用电磁弹射，由静止开始匀加速运动时间t后速度达到v，再在常规动力的作用下匀加速运动位移为x时达到起飞速度2v。舰载作战飞机电磁射过程的加速度大小与其在常规动力作用下的加速度大小之比为（　　）
A． B． C． D．
5．（2021高三上·辽阳期末）2020年10月26日，“遥感三十号”07组卫星在西昌卫星发射中心成功发射。若该卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为r，线速度大小v，地球半径为R，引力常量为G，则地球的平均密度为（　　）
A． B． C． D．
6．（2021高三上·辽阳期末）一个小型电热器，当将它接在输出电压为20 V的直流电源上时，其消耗的电功率为P；当将它接某个正弦交流电源上时，其消耗的电功率为2P。若电热器的电阻不变，则该交流电源输出电压的最大值为（　　）
A．20 V B． V C．40 V D． V
7．（2021高三上·辽阳期末）如图所示， 点为半圆柱形玻璃砖截面的圆心，直径 与屏 垂直，半径 与屏 平行， ，黄光在玻璃砖中发生全反射的临界角 。不考虑光在玻璃砖中的多次反射。下列说法正确的是（　　）
A．若紫光沿 方向射入玻璃砖，则在屏上形成两个光斑
B．若红光沿 方向射入玻璃砖，则在屏上形成一个光斑
C．若紫光沿 方向射入玻璃砖，则对应的折射角为
D．若红光沿 方向射入玻璃砖，则对应的折射角大于
8．（2021高三上·辽阳期末）如图所示，在圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，AB为圆的直径，P为圆周上的点，∠AOP=60°。带正电的粒子a和带负电的粒子b（a、b在图中均未画出）以相同的速度从P点沿PO方向射入磁场，结果恰好从直径AB两端射出磁场。粒子a、b的质量相等，不计粒子所受重力以及粒子间的相互作用。下列说法正确的是（　　）
A．从A点射出磁场的是粒子a
B．粒子a、b在磁场中运动的半径之比为1：3
C．粒子a、b的电荷量之比为3：1
D．粒子a、b在磁场中运动的时间之比为3：2
二、多选题
9．（2021高三上·辽阳期末）对分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是（　　）
A．温度高的物体，其内能一定大
B．外界对气体做功，气体的内能可能不变
C．温度越高，物体分子的热运动越剧烈
D．随着温度的降低，物体分子的动能将会变为零
10．（2021高三上·辽阳期末）如图所示，一长薄木板（厚度不计）静置于足够大的光滑水平面上，一滑块（视为质点）以某一初速度从长木板的一端开始沿长木板运动．已知长木板的质量大于滑块的质量，则从滑块滑上长木板开始计时，滑块与长木板运动的速度-时间图像（ 图像）可能为（　　）
A． B．
C． D．
11．（2021高三上·辽阳期末）一列沿 轴负方向传播的简谐横波在 时刻的波形如图所示，平衡位置在 处的质点 在 内通过的路程为 。下列说法正确的是（　　）
A．质点 在 时刻向 轴负方向运动
B．该波的周期为
C．平衡位置在 的质点 在 时刻位于波峰
D．从 时刻起，经过 ，质点 一定位于波谷
12．（2021高三上·辽阳期末）如图所示，轻质弹簧下端固定在斜面底端，上端与一小球（视为质点）相连，弹簧与斜面平行，小球位于 点时弹簧恰好处于原长状态，初始状态小球静止在 点。现对小球施加一个方向沿斜面向上的恒定拉力，使小球由静止开始运动，一段时间后到达最高点 。已知 ，不计一切摩擦，弹簧一直在弹性限度内。下列说法正确的是（　　）
A．小球从A点运动至C点的过程中，小球和弹簧组成的系统机械能减小
B．小球从A点运动至C点的过程中，该拉力对小球所做的功等于小球重力势能的增加量与弹簧弹性势能的增加量之和
C．小球从A点运动至B点的过程中，其机械能增大
D．小球从B点运动至C点的过程中，其动能先减小后增大
三、实验题
13．（2021高三上·辽阳期末）实验室有两个电流表，其中电流表A1的量程为100mA、内阻为2.5Ω，电流表A2的量程为60mA、内阻为5Ω。
（1）当电流表A1、A2并联使用时，可测量的最大电流为____________。
A．37.5mA B．40mA C．150mA D．160mA
（2）若将电流表A1改装成量程为15V的电压表，则应将电流表A1　 　（选填“串”或“并”）联一个阻值为　 　Ω的电阻。
14．（2021高三上·辽阳期末）某实验小组欲验证力的平行四边形定则。实验步骤如下：
①将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向；
②如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤的示数为某一设定值，将橡皮筋两端的位置标记为 、 ，记录弹簧秤的示数F，测量并记录 、 间的距离（即橡皮筋的长度l）。每次将弹簧秤的示数改变1.00 N，测出对应的l，部分数据如下表所示：
F/N 0 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00
l/cm 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00
③找出步骤②中 时橡皮筋两端的位置，重新标记为O、 （橡皮筋上端为O，下端为 ），此时橡皮筋的拉力记为 ；
④在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图乙所示，用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的下端到达O点，将两笔尖的位置标记为A、B，橡皮筋OA段的拉力记为 ，OB段的拉力记为 ；
⑤根据给出的标度，作出 和 的合力 ，如图丙所示。
（1）利用表中数据可得 　 　cm；
（2）若测得 ， ，则 的大小为　 　N；
（3）通过比较 与　 　的大小和方向，即可得出实验结论。
四、解答题
15．（2021高三上·辽阳期末）如图所示，一汽缸开口竖直向下吊在天花板上，汽缸内质量为M、横截面积为S的水平活塞与汽缸内壁紧密接触并且可以在缸内无摩擦地自由滑动，活塞下通过轻绳吊一质量为m的重物，此时活塞上表面到缸底的距离为d，现去掉重物。大气压强恒为p0，重力加速度大小为g，环境温度保持不变，气缸的导热性能良好。求：
（1）去掉重物前系统平衡时，气缸内气体的压强p；
（2）去掉重物后系统重新平衡时，活塞上表面到缸底的距离x。
16．（2021高三上·辽阳期末）如图所示，间距为d的平行导轨A2A3、C2C3所在平面与水平面的夹角 ，其下端连接阻值为R的电阻，处于磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中，水平台面所在区域无磁场。长为d、质量为m的导体棒静止在光滑水平台面ACC1A1上，在大小为mg（g为重力加速度大小）、方向水平向左的恒力作用下做匀加速运动，经时间t，导体棒恰好运动至左边缘A1C1，此时撤去恒力，然后从左边缘A1C1飞出台面，并恰好沿A2A3方向落到A2C2处，沿导轨下滑距离x后开始做匀速运动。导体棒在导轨上运动时始终与导轨垂直且接触良好，除了电阻R外的其他电阻、一切摩擦均不计。求：
（1）导体棒到达A1C1处时的速度大小v0；
（2）A2C2与台面ACC1A1间的高度差h；
（3）导体棒在导轨上变速滑行的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q。
17．（2020·吉林模拟）如图所示，小物块甲紧靠轨道BCD静置于光滑水平面上，轨道BCD由水平轨道CD及与CD相切于C的光滑 圆弧轨道组成，圆弧轨道的半径为R。现将小物块乙（视为质点）从B点正上方到B点高度为R的P点由静止释放，乙从B点沿切线方向进入圆弧轨道，恰好不会从水平轨道CD的左端D点掉落。已知甲、乙以及轨道BCD的质量相同，乙与CD间的动摩擦因数μ=0.5，重力加速度大小为g。求：
（1）乙通过C点时的速度大小v1；
（2）CD的长度L以及乙在CD上滑行的时间t；
（3）在乙从B点开始滑到D点的时间内，轨道BCD的位移大小x。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】原子核衰变过程的质量数和核电荷数均守恒，可得X为电子；1克 中有大量的原子核，1克 经过5. 27年后，还有0. 5克没有衰变。
故答案为：B。
【分析】利用质量数和电荷数守恒可以判别X为电子；利用半衰期及衰变的时间可以判别还没衰变的原子核质量。
2．【答案】C
【知识点】共点力平衡条件的应用；动态平衡分析
【解析】【解答】A．由于半球形凹槽B内侧面光滑，则小球C只受到自身重力和B对C的支持力作用，A不符合题意；
B．在增大倾角过程中，小球C的受力不变，即B对C的支持力大小不变，则根据牛顿第三定律可知，C对B的压力也将保持不变，B不符合题意；
CD．将BC看成一个整体，对整体受力分析，由牛顿第三定律可得A受到的摩擦力大小为 ，A受到的压力大小为 ，当倾角增大时，可知A受到的压力大小 减小，A受到的摩擦力 增大，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用小球C的平衡可以判别小球C受到自身的重力和B对C的支持力作用；当斜面角度变大，利用整体的平衡方程可以判别A受到的压力和摩擦力变化。
3．【答案】A
【知识点】电容器及其应用
【解析】【解答】A．电容器充电后，电量不变，根据
平行板电容器两极板间场强
电容器两极板间场强不变，根据
小球受到的电场力不变，悬线与竖直方向的夹角θ不变，A符合题意；
B．根据
由于电容器两极板间场强不变，左极板向左平移，以增大两极板间的距离，两极板间的电势差增大，B不符合题意；
C．根据
左极板向左平移，以增大两极板间的距离，电容减小，C不符合题意；
D．由于小球与负极板的距离不变，所以小球与负极板的电势差不变，根据电势与电势差的关系得小球的电势不变，根据电势能公式
小球的电势能不变，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】由于板间电荷量不变，当板间距离变化时电场强度不变所以细线向左偏转的角度不变；利用电荷量不变和电容减小可以判别电势差增大；由于电势不变所以小球的电势能保持不变。
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
【解析】【解答】电磁射过程的加速度大小为
常规动力过程的加速度大小为
解得
故答案为：D。
【分析】利用加速度的定义式可以求出加速度的大小；结合速度位移公式可以求出两个加速度的比值。
5．【答案】A
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】由
可得地球的密度
故答案为：A。
【分析】利用引力提供向心力结合体积公式可以求出地球的密度。
6．【答案】C
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】设电热器的电阻为R，交流电源的电压有效值为U效，当电热器接输出电压U=20 V的直流电源时有
当电热器接交流电源时有
解得 V
故该交流电源输出电压的最大值 40 V
故答案为：C。
【分析】利用电功率的大小结合表达式可以求出交流电的电压有效值，利用有效值和峰值的关系可以求出输出电压的最大值。
7．【答案】D
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】黄光在玻璃砖中发生全反射的临界角 ，因紫光的折射率大于黄光，则紫光的临界角小于45°；红光的折射率小于黄光，则红光的临界角大于45°；
A．若紫光沿 方向射入玻璃砖，则在MN界面将发生全反射，则屏上形成一个光斑，A不符合题意；
B．若红光沿 方向射入玻璃砖，则在MN界面不能发生全反射，则屏上形成两个光斑，B不符合题意；
CD．若是黄光 方向射入玻璃砖，则因黄光的折射率为
则
则θ=30°
若紫光沿 方向射入玻璃砖，因紫光的折射率大于黄光，则对应的折射角小于 ；若红光沿 方向射入玻璃砖，因红光的折射率小于黄光，则对应的折射角大于 ，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用光线折射率的大小可以判别临界角的大小进而判别是否发生全反射及光斑的数量；利用折射率的大小可以判别折射角的大小。
8．【答案】D
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】A．根据左手定则，粒子a从B点射出磁场，粒子b从A点射出磁场，A不符合题意；
B．两粒子在磁场中的运动轨迹如图所示
由几何关系可知，粒子a、b的运动轨迹所对应的圆心角分别为 、
可得粒子a、b在磁场中运动的半径分别为 、
解得
B不符合题意；
C．粒子a、b的质量与做圆周运动的速度大小均相等，结合 可得，粒子a、b的电荷量之比
C不符合题意；
D．由 和 可得，粒子在磁场中做圆周运动的周期
粒子在磁场中运动的时间为
故粒子a、b在磁场中运动的时间之比为
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用左手定则可以判别洛伦兹力的方向进而判别从A射出的粒子；利用几何关系可以求出轨道半径的大小；结合牛顿第二定律可以求出电荷量的比值；利用轨迹所对圆心角结合周期的表达式可以求出粒子运动的时间。
9．【答案】B,C
【知识点】物体的内能
【解析】【解答】A．物体的内能与温度和质量，摩尔量有关，所以温度高的，其内能不一定大。A不符合题意；
B．外界对气体做功，如果气体放热，则气体内能可能不变。B符合题意；
C．温度是分子平均热运动剧烈程度的标志。所以温度越高，物体分子的热运动越剧烈。C符合题意；
D．绝对零度不能达到，所以物体分子的动能不会变为零。D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】温度只是物体内能大小其中的一个影响因素；温度影响平均动能的大小分子的动能不会变为0；外界对气体做功，不知道气体吸热与放热情况不能判别气体内能的变化。
10．【答案】A,C
【知识点】牛顿运动定律的应用—板块模型
【解析】【解答】在 图像中，斜率的绝对值表示加速度的大小，由于长木板的质量大于滑块的质量，两个物体所受的合力就是他们之间的摩擦力，根据牛顿第二定律
可知长木板的加速度小于滑块的加速度，即在 图像中，长木板的斜率较小。若滑块最终没有离开木板，最终两者速度相等，A符合题意，B不符合题意；若滑块最终滑离长木板，最终滑块的速度大于长木板的速度，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】利用牛顿第二定律可以判别木板的加速度和滑块加速度的大小，进而判别图像斜率的大小；假如滑块没有离开木板则两者达到共速；假如滑块离开木板则滑块的速度大于木板的速度。
11．【答案】B,D
【知识点】横波的图象
【解析】【解答】A．由于该波形沿 轴负方向传播，可知质点 在 时刻向 轴正方向运动，A不符合题意；
B．质点 在 内通过的路程为 ，由于振幅为2cm，则运动了3.5个周期，故该波振动的周期为 ，B符合题意；
C．由于该波形沿 轴负方向传播，可知质点 在 时刻，即 时将位于波谷处，C不符合题意；
D．该波波长为8m，经过 ，即经过 ，在 内传播的距离为5m，根据波形平移法可得，此时质点 一定位于波谷，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】利用波的传播方向可以判别质点M的速度方向；利用质点运动的路程可以求出周期的大小；利用波的传播可以判别质点N的位置；利用传播的时间可以判别质点M的位置。
12．【答案】B,C
【知识点】功能关系；能量守恒定律；简谐运动的回复力和能量
【解析】【解答】A．在小球和弹簧组成的系统中，拉力对系统做正功，故系统的机械能增加，A不符合题意；
B．根据能量守恒可知，小球从 点运动至 点的过程中，该拉力对小球所做的功等于小球重力势能的增加量与弹簧弹性势能的增加量之和，B符合题意；
CD．小球在拉力F作用下，会在AC间做简谐运动，由于AB＜BC，故平衡位置在BC间某一点，在平衡位置，小球受到的合力为零，则F-mgsinθ-F弹=0
故在AB段，小球受到的拉力与弹力的合力向上，其合力做正功，故在AB段小球的机械能增加，在BC段时，从B到平衡位置，小球受到的合力向上，合力做正功，动能增加，从平衡位置到C，合力向下，做负功，动能减小，C符合题意D不符合题意；
故答案为：BC。
【分析】由于拉力对系统做正功所以系统机械能增加；利用能量守恒定律可以判别拉力做功的大小；利用平衡位置可以判别小球在AB段合力做正功所以小球的机械能增大；利用合力对小球足够可以判别其小球动能的变化。
13．【答案】（1）C
（2）串；147.5
【知识点】表头的改装
【解析】【解答】(1)当电流表A1、A2并联使用时，当电流表A2的电流最大时，两端电压
故应令A1达到最大电流，此时测量的最大电流为
故答案为：C。(2)若将电流表A1改装成量程为15V的电压表，则应将电流表串联分压电阻，阻值为
【分析】（1）当电流表A2电流最大时，利用欧姆定律可以求出流过A1的电流大小，利用并联电路的特点可以求出可以测量的最大电流；
（2）电流表改装为电压表需要串联一个电阻，利用欧姆定律结合电压表的量程可以求出串联电阻的大小。
14．【答案】（1）10.00
（2）5.00
（3）
【知识点】验证力的平行四边形定则
【解析】【解答】（1）根据胡克定律，有
代入表格中第二组和第三组数据，有
解得
同理，再代入第一组和第二组数据，得
可得 。（2）根据OA、OB的长度可求橡皮筋的弹力大小为 （3）在两个力的作用效果和一个力的作用效果相同的情况下，由平行四边形求得的力 和一个力 作用时比较，即可验证力的平行四边形定则。
【分析】（1）利用胡克定律可以求出劲度系数的大小，再结合第一二组数据可以求出弹簧的原长大小；
（2）利用胡克定律及弹簧的长度可以求出拉力的大小；
（3）通过比较实验合力和理论合力可以得出实验的结论。
15．【答案】（1）解：去掉重物前系统平衡时，对活塞受力分析，有pS+Mg+mg= p0S
解得p = p0
（2）解：去掉重物后系统重新平衡时，缸内气体的压强
由玻意耳定律有pSd=p' Sx
解得
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【分析】（1）去掉重物时活塞处于静止，利用活塞的平衡可以求出气体的压强大小；
（2）撤去重物后，利用活塞的平衡可以求出气体的压强，结合气体的等温变化可以求出活塞上表面到缸底的距离。
16．【答案】（1）解：导体棒在台面上做匀加速直线运动，则有
根据牛顿第二定律有
解得
（2）解：导体棒离开台面后做平抛运动，则有
解得
（3）解：设导体棒到达A2C2处时的速度大小为v1，则有
设导体棒在导轨上做匀速运动的速度大小为v2，由受力平衡有
根据闭合电路的欧姆定律有
由能量守恒定律有
解得
【知识点】匀变速直线运动的位移与速度的关系；牛顿第二定律；平抛运动
【解析】【分析】（1）导体棒做匀加速直线运动；利用速度公式结合牛顿第二定律可以求出导体棒到达A1C1的速度大小；
（2）导体棒离开平台后做平抛运动；利用竖直方向的速度位移公式结合速度的分解可以求出高度差的大小；
（3）导体棒切割磁感线相当于电源；利用平抛运动速度的分解可以求出切割速度的大小；导体棒在导轨上最后做匀速直线运动；利用平衡方程可以求出稳定后的速度大小，结合能量守恒定律可以求出产生的焦耳热大小。
17．【答案】（1）解：设乙的质量为m，当乙滑到C点时，轨道 与甲的共同速度大小为 ，系统水平方向动量守恒，有
由系统机械能守恒有
解得
（2）解：乙滑到C点后，轨道 与甲分离，设轨道 与乙速度相同时的速度大小为v，乙从C点滑到D点的过程中，对乙和轨道 ，由动量守恒定律和能量守恒定律分别有 解得
设乙从C点滑到D点的过程中的加速度大小为a，由牛顿第二定律有
乙从C点滑到D点的过程做匀减速直线运动，有
解得
（3）解：设乙从B点滑到C点的时间为 ，该过程轨道 通过的距离为 ，系统水平方向动量守恒，有
设乙沿轨道 从C点运动到D点的过程中轨道 通过的距离为 ，由动能定理有
经分析可知 解得
【知识点】动量守恒定律
【解析】【分析】（1）利用动量守恒定律结合机械能守恒定律可以求出速度的大小；
（2）利用动量守恒定律结合能量守恒定律和速度公式可以求出运动的时间；
（3）利用动量守恒定律结合动能定理可以求出位移的大小。
1 / 1辽宁省辽阳市2021届高三上学期物理期末考试试卷
一、单选题
1．（2021高三上·辽阳期末）已知 的衰变方程为 ，半衰期为5.27年，则X和1克 经过5.27年后还剩下 的质量分别为（　　）
A．质子 0.5克 B．电子 0.5克
C．质子 0.25克 D．电子 0.25克
【答案】B
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】原子核衰变过程的质量数和核电荷数均守恒，可得X为电子；1克 中有大量的原子核，1克 经过5. 27年后，还有0. 5克没有衰变。
故答案为：B。
【分析】利用质量数和电荷数守恒可以判别X为电子；利用半衰期及衰变的时间可以判别还没衰变的原子核质量。
2．（2021高三上·辽阳期末）如图所示，小球C置于内侧面光滑的半球形凹槽B内，B放在长木板A上，在缓慢增大A的倾角 （木板未达竖直状态）的过程中，整个装置仍处于静止状态，则该过程（　　）
A．C受到三个力的作用 B．C对B的压力减小
C．A受到的压力减小 D．A受到的摩擦力大小不变
【答案】C
【知识点】共点力平衡条件的应用；动态平衡分析
【解析】【解答】A．由于半球形凹槽B内侧面光滑，则小球C只受到自身重力和B对C的支持力作用，A不符合题意；
B．在增大倾角过程中，小球C的受力不变，即B对C的支持力大小不变，则根据牛顿第三定律可知，C对B的压力也将保持不变，B不符合题意；
CD．将BC看成一个整体，对整体受力分析，由牛顿第三定律可得A受到的摩擦力大小为 ，A受到的压力大小为 ，当倾角增大时，可知A受到的压力大小 减小，A受到的摩擦力 增大，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用小球C的平衡可以判别小球C受到自身的重力和B对C的支持力作用；当斜面角度变大，利用整体的平衡方程可以判别A受到的压力和摩擦力变化。
3．（2021高三上·辽阳期末）一充电后的平行板电容器的两个极板竖直正对放置，在两极板间有一带电小球，小球用绝缘细线悬挂于 点，静止时，细线向左偏转某一角度，如图所示。现将左极板向左平移，以增大两极板间的距离。下列说法正确的是（　　）
A．细线向左偏转的角度不变 B．两极板间的电势差减小
C．电容器的电容增大 D．小球的电势能增大
【答案】A
【知识点】电容器及其应用
【解析】【解答】A．电容器充电后，电量不变，根据
平行板电容器两极板间场强
电容器两极板间场强不变，根据
小球受到的电场力不变，悬线与竖直方向的夹角θ不变，A符合题意；
B．根据
由于电容器两极板间场强不变，左极板向左平移，以增大两极板间的距离，两极板间的电势差增大，B不符合题意；
C．根据
左极板向左平移，以增大两极板间的距离，电容减小，C不符合题意；
D．由于小球与负极板的距离不变，所以小球与负极板的电势差不变，根据电势与电势差的关系得小球的电势不变，根据电势能公式
小球的电势能不变，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】由于板间电荷量不变，当板间距离变化时电场强度不变所以细线向左偏转的角度不变；利用电荷量不变和电容减小可以判别电势差增大；由于电势不变所以小球的电势能保持不变。
4．（2021高三上·辽阳期末）现代航空母舰是高科技的产物，以舰载作战飞机为主要武器。某舰载作战飞机沿平直跑道起飞前，先采用电磁弹射，由静止开始匀加速运动时间t后速度达到v，再在常规动力的作用下匀加速运动位移为x时达到起飞速度2v。舰载作战飞机电磁射过程的加速度大小与其在常规动力作用下的加速度大小之比为（　　）
A． B． C． D．
【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
【解析】【解答】电磁射过程的加速度大小为
常规动力过程的加速度大小为
解得
故答案为：D。
【分析】利用加速度的定义式可以求出加速度的大小；结合速度位移公式可以求出两个加速度的比值。
5．（2021高三上·辽阳期末）2020年10月26日，“遥感三十号”07组卫星在西昌卫星发射中心成功发射。若该卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为r，线速度大小v，地球半径为R，引力常量为G，则地球的平均密度为（　　）
A． B． C． D．
【答案】A
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】由
可得地球的密度
故答案为：A。
【分析】利用引力提供向心力结合体积公式可以求出地球的密度。
6．（2021高三上·辽阳期末）一个小型电热器，当将它接在输出电压为20 V的直流电源上时，其消耗的电功率为P；当将它接某个正弦交流电源上时，其消耗的电功率为2P。若电热器的电阻不变，则该交流电源输出电压的最大值为（　　）
A．20 V B． V C．40 V D． V
【答案】C
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】设电热器的电阻为R，交流电源的电压有效值为U效，当电热器接输出电压U=20 V的直流电源时有
当电热器接交流电源时有
解得 V
故该交流电源输出电压的最大值 40 V
故答案为：C。
【分析】利用电功率的大小结合表达式可以求出交流电的电压有效值，利用有效值和峰值的关系可以求出输出电压的最大值。
7．（2021高三上·辽阳期末）如图所示， 点为半圆柱形玻璃砖截面的圆心，直径 与屏 垂直，半径 与屏 平行， ，黄光在玻璃砖中发生全反射的临界角 。不考虑光在玻璃砖中的多次反射。下列说法正确的是（　　）
A．若紫光沿 方向射入玻璃砖，则在屏上形成两个光斑
B．若红光沿 方向射入玻璃砖，则在屏上形成一个光斑
C．若紫光沿 方向射入玻璃砖，则对应的折射角为
D．若红光沿 方向射入玻璃砖，则对应的折射角大于
【答案】D
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】黄光在玻璃砖中发生全反射的临界角 ，因紫光的折射率大于黄光，则紫光的临界角小于45°；红光的折射率小于黄光，则红光的临界角大于45°；
A．若紫光沿 方向射入玻璃砖，则在MN界面将发生全反射，则屏上形成一个光斑，A不符合题意；
B．若红光沿 方向射入玻璃砖，则在MN界面不能发生全反射，则屏上形成两个光斑，B不符合题意；
CD．若是黄光 方向射入玻璃砖，则因黄光的折射率为
则
则θ=30°
若紫光沿 方向射入玻璃砖，因紫光的折射率大于黄光，则对应的折射角小于 ；若红光沿 方向射入玻璃砖，因红光的折射率小于黄光，则对应的折射角大于 ，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用光线折射率的大小可以判别临界角的大小进而判别是否发生全反射及光斑的数量；利用折射率的大小可以判别折射角的大小。
8．（2021高三上·辽阳期末）如图所示，在圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，AB为圆的直径，P为圆周上的点，∠AOP=60°。带正电的粒子a和带负电的粒子b（a、b在图中均未画出）以相同的速度从P点沿PO方向射入磁场，结果恰好从直径AB两端射出磁场。粒子a、b的质量相等，不计粒子所受重力以及粒子间的相互作用。下列说法正确的是（　　）
A．从A点射出磁场的是粒子a
B．粒子a、b在磁场中运动的半径之比为1：3
C．粒子a、b的电荷量之比为3：1
D．粒子a、b在磁场中运动的时间之比为3：2
【答案】D
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】A．根据左手定则，粒子a从B点射出磁场，粒子b从A点射出磁场，A不符合题意；
B．两粒子在磁场中的运动轨迹如图所示
由几何关系可知，粒子a、b的运动轨迹所对应的圆心角分别为 、
可得粒子a、b在磁场中运动的半径分别为 、
解得
B不符合题意；
C．粒子a、b的质量与做圆周运动的速度大小均相等，结合 可得，粒子a、b的电荷量之比
C不符合题意；
D．由 和 可得，粒子在磁场中做圆周运动的周期
粒子在磁场中运动的时间为
故粒子a、b在磁场中运动的时间之比为
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用左手定则可以判别洛伦兹力的方向进而判别从A射出的粒子；利用几何关系可以求出轨道半径的大小；结合牛顿第二定律可以求出电荷量的比值；利用轨迹所对圆心角结合周期的表达式可以求出粒子运动的时间。
二、多选题
9．（2021高三上·辽阳期末）对分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是（　　）
A．温度高的物体，其内能一定大
B．外界对气体做功，气体的内能可能不变
C．温度越高，物体分子的热运动越剧烈
D．随着温度的降低，物体分子的动能将会变为零
【答案】B,C
【知识点】物体的内能
【解析】【解答】A．物体的内能与温度和质量，摩尔量有关，所以温度高的，其内能不一定大。A不符合题意；
B．外界对气体做功，如果气体放热，则气体内能可能不变。B符合题意；
C．温度是分子平均热运动剧烈程度的标志。所以温度越高，物体分子的热运动越剧烈。C符合题意；
D．绝对零度不能达到，所以物体分子的动能不会变为零。D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】温度只是物体内能大小其中的一个影响因素；温度影响平均动能的大小分子的动能不会变为0；外界对气体做功，不知道气体吸热与放热情况不能判别气体内能的变化。
10．（2021高三上·辽阳期末）如图所示，一长薄木板（厚度不计）静置于足够大的光滑水平面上，一滑块（视为质点）以某一初速度从长木板的一端开始沿长木板运动．已知长木板的质量大于滑块的质量，则从滑块滑上长木板开始计时，滑块与长木板运动的速度-时间图像（ 图像）可能为（　　）
A． B．
C． D．
【答案】A,C
【知识点】牛顿运动定律的应用—板块模型
【解析】【解答】在 图像中，斜率的绝对值表示加速度的大小，由于长木板的质量大于滑块的质量，两个物体所受的合力就是他们之间的摩擦力，根据牛顿第二定律
可知长木板的加速度小于滑块的加速度，即在 图像中，长木板的斜率较小。若滑块最终没有离开木板，最终两者速度相等，A符合题意，B不符合题意；若滑块最终滑离长木板，最终滑块的速度大于长木板的速度，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】利用牛顿第二定律可以判别木板的加速度和滑块加速度的大小，进而判别图像斜率的大小；假如滑块没有离开木板则两者达到共速；假如滑块离开木板则滑块的速度大于木板的速度。
11．（2021高三上·辽阳期末）一列沿 轴负方向传播的简谐横波在 时刻的波形如图所示，平衡位置在 处的质点 在 内通过的路程为 。下列说法正确的是（　　）
A．质点 在 时刻向 轴负方向运动
B．该波的周期为
C．平衡位置在 的质点 在 时刻位于波峰
D．从 时刻起，经过 ，质点 一定位于波谷
【答案】B,D
【知识点】横波的图象
【解析】【解答】A．由于该波形沿 轴负方向传播，可知质点 在 时刻向 轴正方向运动，A不符合题意；
B．质点 在 内通过的路程为 ，由于振幅为2cm，则运动了3.5个周期，故该波振动的周期为 ，B符合题意；
C．由于该波形沿 轴负方向传播，可知质点 在 时刻，即 时将位于波谷处，C不符合题意；
D．该波波长为8m，经过 ，即经过 ，在 内传播的距离为5m，根据波形平移法可得，此时质点 一定位于波谷，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】利用波的传播方向可以判别质点M的速度方向；利用质点运动的路程可以求出周期的大小；利用波的传播可以判别质点N的位置；利用传播的时间可以判别质点M的位置。
12．（2021高三上·辽阳期末）如图所示，轻质弹簧下端固定在斜面底端，上端与一小球（视为质点）相连，弹簧与斜面平行，小球位于 点时弹簧恰好处于原长状态，初始状态小球静止在 点。现对小球施加一个方向沿斜面向上的恒定拉力，使小球由静止开始运动，一段时间后到达最高点 。已知 ，不计一切摩擦，弹簧一直在弹性限度内。下列说法正确的是（　　）
A．小球从A点运动至C点的过程中，小球和弹簧组成的系统机械能减小
B．小球从A点运动至C点的过程中，该拉力对小球所做的功等于小球重力势能的增加量与弹簧弹性势能的增加量之和
C．小球从A点运动至B点的过程中，其机械能增大
D．小球从B点运动至C点的过程中，其动能先减小后增大
【答案】B,C
【知识点】功能关系；能量守恒定律；简谐运动的回复力和能量
【解析】【解答】A．在小球和弹簧组成的系统中，拉力对系统做正功，故系统的机械能增加，A不符合题意；
B．根据能量守恒可知，小球从 点运动至 点的过程中，该拉力对小球所做的功等于小球重力势能的增加量与弹簧弹性势能的增加量之和，B符合题意；
CD．小球在拉力F作用下，会在AC间做简谐运动，由于AB＜BC，故平衡位置在BC间某一点，在平衡位置，小球受到的合力为零，则F-mgsinθ-F弹=0
故在AB段，小球受到的拉力与弹力的合力向上，其合力做正功，故在AB段小球的机械能增加，在BC段时，从B到平衡位置，小球受到的合力向上，合力做正功，动能增加，从平衡位置到C，合力向下，做负功，动能减小，C符合题意D不符合题意；
故答案为：BC。
【分析】由于拉力对系统做正功所以系统机械能增加；利用能量守恒定律可以判别拉力做功的大小；利用平衡位置可以判别小球在AB段合力做正功所以小球的机械能增大；利用合力对小球足够可以判别其小球动能的变化。
三、实验题
13．（2021高三上·辽阳期末）实验室有两个电流表，其中电流表A1的量程为100mA、内阻为2.5Ω，电流表A2的量程为60mA、内阻为5Ω。
（1）当电流表A1、A2并联使用时，可测量的最大电流为____________。
A．37.5mA B．40mA C．150mA D．160mA
（2）若将电流表A1改装成量程为15V的电压表，则应将电流表A1　 　（选填“串”或“并”）联一个阻值为　 　Ω的电阻。
【答案】（1）C
（2）串；147.5
【知识点】表头的改装
【解析】【解答】(1)当电流表A1、A2并联使用时，当电流表A2的电流最大时，两端电压
故应令A1达到最大电流，此时测量的最大电流为
故答案为：C。(2)若将电流表A1改装成量程为15V的电压表，则应将电流表串联分压电阻，阻值为
【分析】（1）当电流表A2电流最大时，利用欧姆定律可以求出流过A1的电流大小，利用并联电路的特点可以求出可以测量的最大电流；
（2）电流表改装为电压表需要串联一个电阻，利用欧姆定律结合电压表的量程可以求出串联电阻的大小。
14．（2021高三上·辽阳期末）某实验小组欲验证力的平行四边形定则。实验步骤如下：
①将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向；
②如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤的示数为某一设定值，将橡皮筋两端的位置标记为 、 ，记录弹簧秤的示数F，测量并记录 、 间的距离（即橡皮筋的长度l）。每次将弹簧秤的示数改变1.00 N，测出对应的l，部分数据如下表所示：
F/N 0 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00
l/cm 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00
③找出步骤②中 时橡皮筋两端的位置，重新标记为O、 （橡皮筋上端为O，下端为 ），此时橡皮筋的拉力记为 ；
④在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图乙所示，用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的下端到达O点，将两笔尖的位置标记为A、B，橡皮筋OA段的拉力记为 ，OB段的拉力记为 ；
⑤根据给出的标度，作出 和 的合力 ，如图丙所示。
（1）利用表中数据可得 　 　cm；
（2）若测得 ， ，则 的大小为　 　N；
（3）通过比较 与　 　的大小和方向，即可得出实验结论。
【答案】（1）10.00
（2）5.00
（3）
【知识点】验证力的平行四边形定则
【解析】【解答】（1）根据胡克定律，有
代入表格中第二组和第三组数据，有
解得
同理，再代入第一组和第二组数据，得
可得 。（2）根据OA、OB的长度可求橡皮筋的弹力大小为 （3）在两个力的作用效果和一个力的作用效果相同的情况下，由平行四边形求得的力 和一个力 作用时比较，即可验证力的平行四边形定则。
【分析】（1）利用胡克定律可以求出劲度系数的大小，再结合第一二组数据可以求出弹簧的原长大小；
（2）利用胡克定律及弹簧的长度可以求出拉力的大小；
（3）通过比较实验合力和理论合力可以得出实验的结论。
四、解答题
15．（2021高三上·辽阳期末）如图所示，一汽缸开口竖直向下吊在天花板上，汽缸内质量为M、横截面积为S的水平活塞与汽缸内壁紧密接触并且可以在缸内无摩擦地自由滑动，活塞下通过轻绳吊一质量为m的重物，此时活塞上表面到缸底的距离为d，现去掉重物。大气压强恒为p0，重力加速度大小为g，环境温度保持不变，气缸的导热性能良好。求：
（1）去掉重物前系统平衡时，气缸内气体的压强p；
（2）去掉重物后系统重新平衡时，活塞上表面到缸底的距离x。
【答案】（1）解：去掉重物前系统平衡时，对活塞受力分析，有pS+Mg+mg= p0S
解得p = p0
（2）解：去掉重物后系统重新平衡时，缸内气体的压强
由玻意耳定律有pSd=p' Sx
解得
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【分析】（1）去掉重物时活塞处于静止，利用活塞的平衡可以求出气体的压强大小；
（2）撤去重物后，利用活塞的平衡可以求出气体的压强，结合气体的等温变化可以求出活塞上表面到缸底的距离。
16．（2021高三上·辽阳期末）如图所示，间距为d的平行导轨A2A3、C2C3所在平面与水平面的夹角 ，其下端连接阻值为R的电阻，处于磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中，水平台面所在区域无磁场。长为d、质量为m的导体棒静止在光滑水平台面ACC1A1上，在大小为mg（g为重力加速度大小）、方向水平向左的恒力作用下做匀加速运动，经时间t，导体棒恰好运动至左边缘A1C1，此时撤去恒力，然后从左边缘A1C1飞出台面，并恰好沿A2A3方向落到A2C2处，沿导轨下滑距离x后开始做匀速运动。导体棒在导轨上运动时始终与导轨垂直且接触良好，除了电阻R外的其他电阻、一切摩擦均不计。求：
（1）导体棒到达A1C1处时的速度大小v0；
（2）A2C2与台面ACC1A1间的高度差h；
（3）导体棒在导轨上变速滑行的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q。
【答案】（1）解：导体棒在台面上做匀加速直线运动，则有
根据牛顿第二定律有
解得
（2）解：导体棒离开台面后做平抛运动，则有
解得
（3）解：设导体棒到达A2C2处时的速度大小为v1，则有
设导体棒在导轨上做匀速运动的速度大小为v2，由受力平衡有
根据闭合电路的欧姆定律有
由能量守恒定律有
解得
【知识点】匀变速直线运动的位移与速度的关系；牛顿第二定律；平抛运动
【解析】【分析】（1）导体棒做匀加速直线运动；利用速度公式结合牛顿第二定律可以求出导体棒到达A1C1的速度大小；
（2）导体棒离开平台后做平抛运动；利用竖直方向的速度位移公式结合速度的分解可以求出高度差的大小；
（3）导体棒切割磁感线相当于电源；利用平抛运动速度的分解可以求出切割速度的大小；导体棒在导轨上最后做匀速直线运动；利用平衡方程可以求出稳定后的速度大小，结合能量守恒定律可以求出产生的焦耳热大小。
17．（2020·吉林模拟）如图所示，小物块甲紧靠轨道BCD静置于光滑水平面上，轨道BCD由水平轨道CD及与CD相切于C的光滑 圆弧轨道组成，圆弧轨道的半径为R。现将小物块乙（视为质点）从B点正上方到B点高度为R的P点由静止释放，乙从B点沿切线方向进入圆弧轨道，恰好不会从水平轨道CD的左端D点掉落。已知甲、乙以及轨道BCD的质量相同，乙与CD间的动摩擦因数μ=0.5，重力加速度大小为g。求：
（1）乙通过C点时的速度大小v1；
（2）CD的长度L以及乙在CD上滑行的时间t；
（3）在乙从B点开始滑到D点的时间内，轨道BCD的位移大小x。
【答案】（1）解：设乙的质量为m，当乙滑到C点时，轨道 与甲的共同速度大小为 ，系统水平方向动量守恒，有
由系统机械能守恒有
解得
（2）解：乙滑到C点后，轨道 与甲分离，设轨道 与乙速度相同时的速度大小为v，乙从C点滑到D点的过程中，对乙和轨道 ，由动量守恒定律和能量守恒定律分别有 解得
设乙从C点滑到D点的过程中的加速度大小为a，由牛顿第二定律有
乙从C点滑到D点的过程做匀减速直线运动，有
解得
（3）解：设乙从B点滑到C点的时间为 ，该过程轨道 通过的距离为 ，系统水平方向动量守恒，有
设乙沿轨道 从C点运动到D点的过程中轨道 通过的距离为 ，由动能定理有
经分析可知 解得
【知识点】动量守恒定律
【解析】【分析】（1）利用动量守恒定律结合机械能守恒定律可以求出速度的大小；
（2）利用动量守恒定律结合能量守恒定律和速度公式可以求出运动的时间；
（3）利用动量守恒定律结合动能定理可以求出位移的大小。
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