精品解析：山东省滕州市第一中学2021-2022学年高三上学期期末模拟考试物理试题

2022届高三第一学期期末模拟考试 物理试题 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。 1. 在力学发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了物理学的进步。对以下几位物理学家所作科学贡献的表述中，与事实不相符的是（　　） A. 伽利略首先建立平均速度、瞬时速度和加速度等描述运动的概念 B. 胡克提出如果行星的轨道是圆形，太阳与行星间的引力与距离的平方成反比 C. 卡文迪许是测量地球质量的第一人 D. 伽利略根据理想斜面实验，得出自由落体运动是匀变速直线运动 【答案】D 【解析】 【详解】A．伽利略首先建立平均速度、瞬时速度和加速度等描述运动的概念，故A正确； B．胡克提出如果行星的轨道是圆形，太阳与行星间的引力与距离的平方成反比，故B正确； C．卡文迪许是测量地球质量的第一人。故C正确； D．伽利略将斜面实验的结论合理外推，证明了自由落体运动是匀变速直线运动，故D错误。 本题选与事实不相符的，故选D。 2. 如图所示，在球型的大碗内，一同学用倒置的筷子缓慢推动光滑小球，由碗底G沿弧面向上运动，推动过程中筷子始终沿半径方向，已知碗的上沿与圆心的连线与水平方向的夹角为30°，球的大小不计，已知重力加速度为g，关于小球的受力下列说法正确的是（　　） A. 上升过程碗对小球的弹力先变大后变小 B. 上升过程筷子对小球的弹力先变大后变小 C. 筷子对球的最大弹力为 D. 碗对小球的最小弹力为 【答案】C 【解析】 【详解】AB．小球受重力mg、碗的弹力T、筷子的弹力F作用，筷子与竖直方向的夹角为，如图 可得 在小球运动过程中越来越大，故F一直增大，T一直减小，故AB错误； C．在E点时筷子对小球的弹力最大，筷子对球的最大弹力为 故C正确； D．在E点时碗对小球的弹力最小，碗对球的最小弹力为 故D错误。 故选C。 3. 如图所示，用长为l、不可伸长的轻绳，一端系质量为m的小球，另一端固定在O处。把小球拉到轻绳与水平面间夹角为30°的A点静止释放，则小球下落到另一侧B时的速度大小为（重力加速度为g）（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】小球自由落体运动到与初始位置关于水平线对称的位置，则 轻绳拉紧瞬间，沿绳方向速度迅速减到零，垂直于绳方向速度为 然后小球沿圆弧运动到点B，根据机械能守恒，有 解得 故选C。 4. 如图甲所示，一长为L的导体棒，绕水平圆轨道的圆心O匀速顺时针转动，角速度为，电阻为r，在圆轨道空间存在有界匀强磁场，磁感应强度大小为B．半径小于的区域内磁场竖直向上，半径大于的区域磁场竖直向下，俯视如图乙所示，导线一端Q与圆心O相连，另一端P与圆轨道连接给电阻R供电，其余电阻不计，则（　　） A. 电阻R两端的电压为 B. 电阻R中的电流方向向下 C. 电阻R中的电流大小为 D. 导体棒的安培力做功的功率为 【答案】BC 【解析】 【详解】AC．导体棒转动产生的感应电动势为 电阻R的电流大小为 电阻R两端的电压为 选项A错误，C正确； B．根据右手定则可知圆心为负极，圆环为正极，电阻R中的电流方向向下，故B正确； D．导体棒的安培力做功的功率等于电功率，则为 选项D错误。 故选BC。 5. 2021年10月16日，我国神舟十三号载人飞船成功发射，搭载着翟志刚、王亚平和叶光富3名宇航员与天宫号空间站顺利对接，从此拉开了长达6个月的太空驻留工作序幕。3位宇航员乘坐宇宙飞船绕地球做圆周运动时，由于地球遮挡阳光，会经历“日全食”过程。已知地球半径为R，地球质量为M，引力常量为G，地球自转周期为T0，太阳光可看作平行光。如图，王亚平在A点测出她对地球的张角为，OA与太阳光平行，下列说法正确的是（　　） A. 宇航员每次经历“日全食”过程的时间 B. 宇航员每天经历“日全食”的次数为 C. 空间站绕地球运动的速率 D. 由于神舟十三号载人飞船与天宫号空间站的质量比较大，运动速度快，所以飞船与空间站的连接处存在着巨大的相互作用力 【答案】B 【解析】 【详解】A．由于太阳光为平行光，每次经历“日全食”过程中，天宫号空间站做圆周运动所对弦长为2R，如图所示 根据已知条件可知，做圆周运动的半径 而 可知 根据 可知天宫号空间站运动的周期 则宇航员每次经历“日全食”过程的时间 A错误； B．宇航员每天经历“日全食”的次数为 B正确； C．根据 可知空间站绕地球运动的速率 C错误； D．由于神舟十三号载人飞船与天宫号空间站都绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，利用整体法和隔离体法可知，飞船与空间站的连接处相互作用力几乎为零，D错误。 故选B。 6. 如图所示为模拟远距离输电的部分测试电路。a、b端接电压稳定的正弦交流电源，理想变压器的原、副线圈匝数比为k且，定值电阻，电流表、电压表均为理想电表，其示数分别用I和U表示。当向上调节滑动变阻器的滑片P时，电流表、电压表示数变化量分别用和表示。则以下说法正确的是（　　） A. B. C. D. 电源的输出功率减小 【答案】A 【解析】 【详解】AB．根据变压器的原理可得 则有 U1=kU2 在原线圈电路中有 U0=I1R1+U1 即 整理可得 因为电流表、电压表示数分别用I和U表示，则上式可写成 可得 选项A正确，B错误； C．因为 可得 选项C错误； D．由A中表达式可知 当向上调节滑动变阻器的滑片P时，R3阻值减小，则R等效减小，初级电流I1变大，根据 P=U0I1 可知电源的输出功率增加，选项D错误。 故选A。 7. 青岛市即墨区鳌山湾一带受崂山余脉和海岛影响，形成了长达60多公里的狭长“疾风带”，为风力发电创造了有利条件，目前该地风电总装机容量已达18万千瓦。如图，风力推动三个叶片转动，叶片带动转子（磁极）转动，在定子（线圈）中产生电流，实现风能向电能的转化。已知叶片长为r，风速为v，空气密度为，流到叶片旋转形成的圆面的空气中约有速度减速为0，有以原速率穿过，如果不考虑其他能量损耗。下列说法正确的是（　　） A. 一台风力发电机的发电功率约为 B. 一台风力发电机的发电功率约为 C. 空气对风力发电机一个叶片的平均作用力约为 D. 空气对风力发电机一个叶片的平均作用力约为 【答案】D 【解析】 【详解】AB．在时间∆t内吹到叶片上的空气质量 一台风力发电机的发电功率约为 选项AB错误； CD．根据动量定理 解得空气对风力发电机一个叶片的平均作用力约为 选项C错误，D正确。 故选D。 8. 如图所示，PQ为磁感应强度为、方向垂直纸面向里的匀强磁场的边界，磁场中的O点有一粒子源，它均匀地向纸面内各个方向同时发射速率为、比荷为的带正电的粒子。已知O点与PQ的距离为10cm，不计带电粒子的重力和粒子间的相互作用，下列判断正确的是（　　） A. 飞出磁场的粒子数占所有粒子数的三分之一 B. 飞出磁场的粒子数占所有粒子数的四分之一 C. PQ上有粒子飞出的区域长度为 D. 飞出磁场的粒子在磁场中运动的最长时间是最短时间的倍 【答案】D 【解析】 【详解】AB．粒子在磁场中 运动半径为 等于O到PQ的距离，各个方向发射的粒子的轨迹如图1所示，水平向右和水平向左射出的粒子恰经过边界PQ，则从O点射向过O点水平线上方的粒子都不能射出磁场，射向水平面下方的粒子都可以射出磁场，故飞出磁场的粒子数占所有粒子数的一半，故AB错误； C．粒子从上下边界飞出的临界点如图2所示，其中打到最下面的位置距离O点为2r，故PQ上有粒子飞出的区域长度为 故C错误； D．如图3所示，粒子运动时间最长，所对圆心角为270°，故在磁场中运动时间为 如图4所示，粒子轨迹对应的弦长最短，粒子运动时间最短，所对圆心角为60°，故在磁场中运动时间为 所以 tmax=4.5tmin 故D正确。 故选D。 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，至少有两项是符合题目要求的。 9. 如图所示，平行板电容器水平放置，两极板间电场强度大小为E，方向竖直向上。两极板中间用一光滑绝缘细杆垂直连接，杆上套有带正电荷的小球和绝缘弹簧，小球压在弹簧上，但与弹簧不拴接。开始时对小球施加一竖直向下的外力，将小球压至某位置使小球保持静止。撤去外力后小球从静止开始向上运动，上升h时恰好与弹簧分离，分离时小球的速度为v，小球上升过程不会撞击到上极板，已知小球的质量为m、带电荷量为q，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. 与弹簧分离时小球的动能为mgh+qEh B. 从开始运动到与弹簧分离，小球与弹簧组成的系统增加的机械能为qEh C. 从开始运动到与弹簧分离，小球电势能、重力势能的变化量等于弹性势能的变化量 D. 撤去外力时，弹簧的弹性势能为 【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】A．根据动能定理可知，合外力对小球所做的功等于小球动能的变化量，所以小球与弹簧分离时的动能为 故A错误； B．根据除重力弹簧弹力外的其他力做功改变物体机械能可知，从开始运动到与弹簧分离，小球与弹簧组成的系统增加的机械能为 故B正确； C．根据能量守恒可知，从开始运动到与弹簧分离，小球电势能、重力势能、动能的变化量等于弹性势能的变化量，故C错误； D．从撤去外力到小球与弹簧分离，由动能定理可知 解得 故D正确。 故选BD。 10. 水平地面上固定一段光滑绝缘圆弧轨道，过轨道左端N点的竖直线恰好经过轨道的圆心（图上未画出），紧贴N点左侧还固定有绝缘竖直挡板。自零时刻起将一带正电的小球自轨道上的M点由静止释放。小球与挡板碰撞时无能量损失，碰撞时间不计，运动周期为T，MN间的距离为L并且远远小于轨道半径，以下说法正确的是（重力加速度为g）（　　） A. 圆弧轨道的半径为 B. 空间加上竖直向下的匀强电场，小球的运动周期会增大 C. 空间加上垂直纸面向里的匀强磁场，若小球不脱离轨道，运动周期会增大 D. 时小球距N点的距离约为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．由MN间的距离为L并且远远小于轨道半径，则小球在圆弧轨道过程，可看成单摆模型，其周期为单摆的半个周期，根据单摆的周期公式有 ， 解得圆弧轨道的半径为 所以A正确； B．空间加上竖直向下的匀强电场，等效重力加速度增大，根据单摆的周期公式可知小球的运动周期将减小，所以B错误； C．空间加上垂直纸面向里的匀强磁场，小球下滑时由洛伦兹力总是于速度方向垂直，洛伦兹力总不做功，不改变速度大小，所以若小球不脱离轨道，运动周期将不改变，则C错误； D．由MN间的距离为L并且远远小于轨道半径，则小球在圆弧轨道过程，可看成单摆模型。单摆离开平衡位置的位移与时间的关系为 其中单摆的周期为2T，所以角速度为 因此单摆离开平衡位置的位移与时间的关系为 从M到N的时间为 因此对应从平衡位置N点离开的时间为 代入关系式解得 D正确。 故选AD。 11. 如图所示，底端固定在水平面上的轻弹簧竖直放置，物块A、B叠放在弹簧上，物块相互绝缘且质量均为1.0kg，A带正电且电荷量为0.2C，B不带电。开始处于静止状态，此时弹簧压缩了10cm，若突然施加竖直方向的匀强电场，此瞬间A对B的压力大小变为5N，g=10m/s2，则（　　） A. 电场强度大小为50N/C，方向竖直向下 B. 此后系统振动的振幅为 C. 此后系统振动的振幅为 D. 一起振动的最大加速度为5m/s2 【答案】BD 【解析】 【详解】A．两物块A、B开始处于静止状态，可得弹簧弹力的大小 若突然加沿竖直方向的匀强电场，弹簧弹力不突变，此瞬间A对B的压力大小变为5N，对B受力分析 得 分析A的受力竖直向上的电场力qE和B对A的支持力FN，竖直向下的重力mg 解得 方向竖直向上。故A错误； BC．系统到达平衡位置时 解得 此后系统AB分离，由分离前简谐振幅为 分离后B的振幅为A2，则根据能量守恒 解得 故B未离开弹簧。B的振幅为，故B正确，C错误； D．由A、B选项分析可知，一起振动的最大加速度 故D正确。 故选BD。 12. 如图，坐标平面的x轴水平，y轴竖直，处于竖直向下、大小为E0的匀强电场中，OA为与Ox轴间夹角的界面。质量为m，带电量为+q的粒子从y轴上的P点，以某一速度v0沿x轴正向射出，经过时间t，再在坐标平面内加上另一匀强电场E，之后粒子沿垂直于界面的方向再经时间t到达界面，且到达界面时速度刚好为零。不计粒子重力，下面说法正确的是（　　） A. 粒子到达界面OA后会沿原运动轨迹返回P点 B. 粒子从P点射出的初速度 C. 后来所加匀强电场的场强 D. P点纵坐标 【答案】BC 【解析】 【详解】A．粒子运动过程只受电场力作用，粒子到达斜面时速度为零，故粒子在第二个t内做匀减速直线运动；又有粒子在第一个t内只受竖直向下的电场力作用，故粒子做类平抛运动，那么，粒子运动轨迹如图中虚线所示 根据粒子在第二个t内做匀减速直线运动，且粒子刚好沿垂直于斜面的方向到达斜面可得，粒子到达界面OA后不会沿原运动轨迹返回P点。故A错误； B．粒子在第一个t末的速度方向垂直斜面，由类平抛运动加速度 可得 粒子从P点射出的初速度 故B正确； C．粒子在第二个t内加速度的竖直分量为 方向竖直向上；水平方向的加速度 方向水平向左；粒子受两个电场的电场力作用，场强E0产生的加速度方向竖直向下，大小为a，故场强E产生竖直向上的加速度 和水平向左的加速度 所以，场强E的竖直分量为2E0，水平分量为E0，所以 故C正确； D．第一个时间t内，粒子做类平抛运动，在竖直方向的位移 水平方向的位移 在第二个时间t内，粒子做匀减速运动，竖直方向的平均速度为，水平方向的平均速度为，故在竖直方向的位移 水平方向的位移 且有 那么，粒子竖直位移 水平位移 所以，P点与x轴的距离 又 所以P点纵坐标 故D错误。 故选BC。 三、非选择题：本题共6小题，共计60分。 13. （1）在“验证力的平行四边形定则”实验中，先用两只弹簧测力计通过两个细绳套互成角度地牵拉橡皮条至某一点O，则需要记录O点的位置和___________、___________；然后再改用一只弹簧测力计牵拉，使橡皮条伸长到 O点，依次如图甲、乙所示； （2）请根据图乙，读出此次测量中弹簧测力计的示数F=___________； （3）如图丙，根据实验的数据记录，按选定的标度（已知图中相邻圆环间距表示1N）已作出了两个分力、的图示（大小未标出），请继续在图丙中： ①按同样的标度作出力（即合力的测量值）的图示； ②按力的平行四边形定则作出、的合力的图解值。___________ （4）由（3）可以得出实验结论___________。 【答案】 ①. 两个弹簧测力计的读数 ②. 两个细绳套的方向 ③. 4.0 ④. 见解析 ⑤. 在误差范围内，两个力的合成遵循平行四边形法则 【解析】 【详解】（1）[1][2]在“验证力的平行四边形定则”实验中，先用两只弹簧测力计通过两个细绳套互成角度地牵拉橡皮条至某一点O，则需要记录O点的位置、两个弹簧测力计的读数、两个细绳套的方向；然后再改用一只弹簧测力计牵拉，使橡皮条伸长到O点。 （2）[3]弹簧测力计的分度值为0.2N，需要估读到0.1N，则此次测量中弹簧测力计的示数为 （3）[4]如图所示 （4）[5]由（3）作出的图示可以看出F和F′在误差允许范围内近似相等，得出的实验结论是在误差范围内，两个力的合成遵循平行四边形法则。 14. 为测量一定值电阻Rx（约15Ω~20Ω）的阻值，实验室提供的主要器材如下： 电池组E（电动势约3V） 电流表（量程0~0.6A） 电压表（量程（0~3V） 电阻箱R（阻值范围0~99.9Ω） 为便测量尽可能准确，某同学用图1所示电路进行测量.闭合开关，调节电阻箱R的阻值，读出电阻箱的阻值R及对应电流表、电压表的示数I、U，相关数据如下表所示： 次数 1 2 3 4 5 R/Ω 8.0 11.1 14.3 16.7 20.0 I/A 0.48 0.39 0.35 0.33 0.31 U/V 2.53 2.60 2.69 2.75 2.81 0.19 0.15 0.13 0.12 0.11 0.13 0.09 0.07 0.06 0.05 完成下列问题： （1）请用笔画线代替导线，将图2中实物连成实验电路；______ （2）若将电流表、电压表视为理想电表、则电流表的示数I、电压表的示数U、电阻箱的阻值R及待测电阻Rx四个物理量之间满足的关系式是_________； （3）根据表中给出的数据，在图3给出的坐标系中作出图线；______ （4）由作出的图线，可求得电阻Rx的测量值为Rx=________Ω.（保留3位有效数字） 【答案】 ①. ②. ③. ④. 28.6 【解析】 【详解】（1）[1]根据电路图，注意正负极，从而连接实物图，如下图所示： （2）[2]因电流表、电压表视为理想电表，根据欧姆定律，结合并联电路电阻公式，则有 （3）[3]根据表格数据，描点作图，平滑连接图象如下图所示： （4）[4]将 整理得 由图象可知，纵截距 斜率 解得 Rx=28.6Ω 15. 如图甲所示，虚线左、右两侧的空间均存在与纸面垂直的匀强磁场，右侧匀强磁场的方向垂直纸面向外，磁感应强度大小恒为；左侧匀强磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，规定垂直纸面向外为磁场的正方向。一硬质细导线的电阻率为、横截面积为，将该导线做成半径为的圆环固定在纸面内，圆心在上。求： （1）时，圆环受到的安培力； （2）在内，通过圆环的电荷量。 【答案】（1），安培力方向垂直于向左；（2） 【解析】 【分析】 【详解】(1)根据法拉第电磁感定律，圆环中产生的感应电动势 上式中 由图乙可知 根据欧姆定律有 根据电阻定律有 时，圆环受到的安培力 联立解得 安培力方向垂直于向左。 (2)通过圆环的电荷量 根据欧姆定律和法拉第电磁感应定律有 在内，圆环磁通量的变化量为 联立解得 16. 如图为某玩具的轨道结构示意图，半径R1=0.40m的竖直固定圆弧轨道BC、水平直线轨道CD及半径R2=0.2m的竖直圆轨道O2平滑连接，固定平台上端A点与B点的高度差h=0.45m，O1C与直线轨道垂直，O1B与O1C的夹角。某次游戏中，将小球Q置于直线轨道上，弹射装置将质量m=0.2kg的小球P自A点以一定初速度水平弹出，恰好沿B点的切线方向进入圆弧轨道，小球P与小球Q碰撞后粘在一起，从D点进入圆轨道。碰撞时间极短，不计一切摩擦，小球可视为质点，重力加速度g取10m/s2，求： （1）小球P从A点弹出时的初速度大小； （2）小球P运动到C点时对轨道的作用力； （3）若小球P、Q未脱离圆轨道O2，求小球Q质量的取值范围。 【答案】（1）；（2）10N，方向竖直向下；（3）或 【解析】 【分析】 【详解】（1）小球到达B点时的竖直速度 则水平速度 （2）小球在B点的速度 小球从B到C机械能守恒，则 在C点时 解得 vC=4m/s；FN=10N 由牛顿第三定律，小球对C点轨道的作用力为10N，方向竖直向下。 （3）小球P与小球Q碰撞后粘在一起，设总质量为M，若不脱离轨道，则若能经过轨道最高点，则 从最低点到最高点 解得 若物体能到达与O2等高的点，则 解得 v2=2m/s 两球碰撞由动量守恒定律 当时可得 mQ≈0.053kg 当v=v2=2m/s时解得 mQ=0.2kg 则小球Q质量的取值范围是mQ≤0.053kg或者mQ≥0.2kg 17. 如图所示，真空中有一个半径r＝0.5m的圆形磁场区域，与x轴相切于坐标原点O，磁感应强度B＝2×10－4T，方向垂直于纸面向外，在圆形磁场区域的右侧有一水平放置的正对平行金属板M、N，板间距离为d＝0.5m，板长L＝0.6m，板间中线O2O3的反向延长线恰好过磁场圆的圆心O1．若在O点处有一粒子源，能均匀的向磁场中各个方向源源不断地发射速率相同、比荷为＝1×108C/kg且带正电的粒子，粒子的运动轨迹在纸面内。已知一个沿y轴正方向射入磁场的粒子，恰能沿直线O2O3方向射入平行板间。不计重力、阻力及粒子间的相互作用力，求： （1）粒子入射的速度v0的大小； （2）若已知两平行金属板间电场强度E＝V/m，则从M、N板右端射出平行板间的粒子数与从O点射入磁场的总粒子数的比值η。 （3）若平行板足够长，且在平行板的左端装上一挡板（图中未画出），挡板正中间O2处有一小孔，恰能让单个粒子通过，且在两板间加上沿y轴负方向的匀强电场E和垂直xOy平面向里的匀强磁场，B＝2×10－4T，要使粒子能从两极板间射出。求电场强度E的大小范围。（提示：带电粒子在复合场中的运动可以看成匀速直线运动和匀速圆周运动的合运动） 【答案】（1）1.0×104m/s；（2）；（3）V/m<E<V/m 【解析】 【详解】（1）由题意可知，沿y轴正方向射入的粒子运动轨迹如图所示 有 R＝r＝ v0＝＝1.0×104m/s （2）沿任一方向射入磁场的粒子，其运动轨迹都是半径为r的圆，所有粒子出磁场后都沿平行x轴正方向运动。恰能从N板左端射入平行板间的粒子的运动轨迹如图曲线Ⅰ所示 则 sin∠O4OA＝＝ ∠O4OA＝30° 所以从N板左端射入的粒子从O点射出时与y轴的夹角为α＝30°， 同理可得，从M板左端射入的粒子从O点射出时与y轴的夹角为β＝30°。 所以射入板间的粒子占射入磁场粒子的比例为 能射出电场的粒子其偏移量 所以射入板间的粒子恰好有一半从M、N板右端射出，所以 （3）令v0＝v1＋v2 Eq＝Bqv1 ①当v0＝v1时，有 E＝2V/m ②当v0>v1时，有 v2＝v0－v1＝ 粒子以v2做匀速圆周运动 若要粒子能从两板间射出，则，则可得 ③当v0<v1时，有 v2＝v1－v0＝ 粒子以v2做匀速圆周运动，有 若要粒子能从两板间射出，则，可得 综上 V/m<E<V/m 18. 如图甲，足够长木板A静置于光滑水平面上，小物块B、C置于木板A上，物块B、C间的距离L0=1.1m。t=0时刻物块B以v0=6m/s的初速度水平向右运动，同时给木板一水平向左的推力F，使木板保持静止；经过一段时间，B、C发生弹性碰撞，且碰撞过程时间极短，在B、C发生碰撞的同时撤去对木板的推力F。B、C发生碰撞前物块B运动的v2—x图像如图乙所示（v为B向右运动x距离时的瞬时速度）。已知物块B、C的质量分别为mB=1kg、mC=4kg，木板A的质量mA=1kg，B、C与木板间的动摩擦因数相同，重力加速度g=10m/s2，计算结果保留4位有效数字，求： （1）物块与木板间的动摩擦因数； （2）B、C碰撞后系统总共产生的摩擦热Q； （3）从B、C碰撞后到A、B、C三者共速所经历的时间t； （4）A、B、C三者共速时，B、C两物块间的距离△L。 【答案】（1）0.5；（2）10.42J；（3）0.767s；（4）1.784m 【解析】 【详解】（1）取水平向右方向为正向，B、C发生碰撞前，对物块B，有 由图像可知 解得： （2）设物块B碰前速度为，最终A、B、C的共同速度为v 对B，有 （或 ） 对A、B、C系统，有 解得： （3）设碰撞后物块B、C的速度分别为、，碰后经时间t三者共速， 有 解得： ， 碰撞后物块B做类竖直上抛运动，对B，有 （或） 解得： （4）设B、C碰撞后，物块B运动位移为xB，有 设B、C碰撞后，经时间t1木板A与物块C共速，此过程木板A与物块C的位移分别为xA、xC，再经过时间t2，A、B、C三者共速，此过程木板A与物块C共同发生的位移为xAC，有 解得： 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2022届高三第一学期期末模拟考试 物理试题 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。 1. 在力学发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了物理学的进步。对以下几位物理学家所作科学贡献的表述中，与事实不相符的是（　　） A. 伽利略首先建立平均速度、瞬时速度和加速度等描述运动的概念 B. 胡克提出如果行星的轨道是圆形，太阳与行星间的引力与距离的平方成反比 C. 卡文迪许是测量地球质量的第一人 D. 伽利略根据理想斜面实验，得出自由落体运动是匀变速直线运动 2. 如图所示，在球型的大碗内，一同学用倒置的筷子缓慢推动光滑小球，由碗底G沿弧面向上运动，推动过程中筷子始终沿半径方向，已知碗的上沿与圆心的连线与水平方向的夹角为30°，球的大小不计，已知重力加速度为g，关于小球的受力下列说法正确的是（　　） A. 上升过程碗对小球的弹力先变大后变小 B. 上升过程筷子对小球的弹力先变大后变小 C. 筷子对球的最大弹力为 D. 碗对小球的最小弹力为 3. 如图所示，用长为l、不可伸长的轻绳，一端系质量为m的小球，另一端固定在O处。把小球拉到轻绳与水平面间夹角为30°的A点静止释放，则小球下落到另一侧B时的速度大小为（重力加速度为g）（　　） A. B. C. D. 4. 如图甲所示，一长为L的导体棒，绕水平圆轨道的圆心O匀速顺时针转动，角速度为，电阻为r，在圆轨道空间存在有界匀强磁场，磁感应强度大小为B．半径小于的区域内磁场竖直向上，半径大于的区域磁场竖直向下，俯视如图乙所示，导线一端Q与圆心O相连，另一端P与圆轨道连接给电阻R供电，其余电阻不计，则（　　） A. 电阻R两端的电压为 B. 电阻R中的电流方向向下 C. 电阻R中的电流大小为 D. 导体棒的安培力做功的功率为 5. 2021年10月16日，我国神舟十三号载人飞船成功发射，搭载着翟志刚、王亚平和叶光富3名宇航员与天宫号空间站顺利对接，从此拉开了长达6个月的太空驻留工作序幕。3位宇航员乘坐宇宙飞船绕地球做圆周运动时，由于地球遮挡阳光，会经历“日全食”过程。已知地球半径为R，地球质量为M，引力常量为G，地球自转周期为T0，太阳光可看作平行光。如图，王亚平在A点测出她对地球的张角为，OA与太阳光平行，下列说法正确的是（　　） A. 宇航员每次经历“日全食”过程的时间 B. 宇航员每天经历“日全食”的次数为 C. 空间站绕地球运动的速率 D. 由于神舟十三号载人飞船与天宫号空间站的质量比较大，运动速度快，所以飞船与空间站的连接处存在着巨大的相互作用力 6. 如图所示为模拟远距离输电的部分测试电路。a、b端接电压稳定的正弦交流电源，理想变压器的原、副线圈匝数比为k且，定值电阻，电流表、电压表均为理想电表，其示数分别用I和U表示。当向上调节滑动变阻器的滑片P时，电流表、电压表示数变化量分别用和表示。则以下说法正确的是（　　） A. B. C. D. 电源的输出功率减小 7. 青岛市即墨区鳌山湾一带受崂山余脉和海岛影响，形成了长达60多公里的狭长“疾风带”，为风力发电创造了有利条件，目前该地风电总装机容量已达18万千瓦。如图，风力推动三个叶片转动，叶片带动转子（磁极）转动，在定子（线圈）中产生电流，实现风能向电能的转化。已知叶片长为r，风速为v，空气密度为，流到叶片旋转形成的圆面的空气中约有速度减速为0，有以原速率穿过，如果不考虑其他能量损耗。下列说法正确的是（　　） A. 一台风力发电机的发电功率约为 B. 一台风力发电机的发电功率约为 C. 空气对风力发电机一个叶片的平均作用力约为 D. 空气对风力发电机一个叶片的平均作用力约为 8. 如图所示，PQ为磁感应强度为、方向垂直纸面向里的匀强磁场的边界，磁场中的O点有一粒子源，它均匀地向纸面内各个方向同时发射速率为、比荷为的带正电的粒子。已知O点与PQ的距离为10cm，不计带电粒子的重力和粒子间的相互作用，下列判断正确的是（　　） A. 飞出磁场的粒子数占所有粒子数的三分之一 B. 飞出磁场的粒子数占所有粒子数的四分之一 C. PQ上有粒子飞出的区域长度为 D. 飞出磁场的粒子在磁场中运动的最长时间是最短时间的倍 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，至少有两项是符合题目要求的。 9. 如图所示，平行板电容器水平放置，两极板间电场强度大小为E，方向竖直向上。两极板中间用一光滑绝缘细杆垂直连接，杆上套有带正电荷的小球和绝缘弹簧，小球压在弹簧上，但与弹簧不拴接。开始时对小球施加一竖直向下的外力，将小球压至某位置使小球保持静止。撤去外力后小球从静止开始向上运动，上升h时恰好与弹簧分离，分离时小球的速度为v，小球上升过程不会撞击到上极板，已知小球的质量为m、带电荷量为q，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. 与弹簧分离时小球的动能为mgh+qEh B. 从开始运动到与弹簧分离，小球与弹簧组成的系统增加的机械能为qEh C. 从开始运动到与弹簧分离，小球电势能、重力势能的变化量等于弹性势能的变化量 D. 撤去外力时，弹簧的弹性势能为 10. 水平地面上固定一段光滑绝缘圆弧轨道，过轨道左端N点的竖直线恰好经过轨道的圆心（图上未画出），紧贴N点左侧还固定有绝缘竖直挡板。自零时刻起将一带正电的小球自轨道上的M点由静止释放。小球与挡板碰撞时无能量损失，碰撞时间不计，运动周期为T，MN间的距离为L并且远远小于轨道半径，以下说法正确的是（重力加速度为g）（　　） A. 圆弧轨道的半径为 B. 空间加上竖直向下的匀强电场，小球的运动周期会增大 C. 空间加上垂直纸面向里的匀强磁场，若小球不脱离轨道，运动周期会增大 D. 时小球距N点的距离约为 11. 如图所示，底端固定在水平面上的轻弹簧竖直放置，物块A、B叠放在弹簧上，物块相互绝缘且质量均为1.0kg，A带正电且电荷量为0.2C，B不带电。开始处于静止状态，此时弹簧压缩了10cm，若突然施加竖直方向的匀强电场，此瞬间A对B的压力大小变为5N，g=10m/s2，则（　　） A. 电场强度大小为50N/C，方向竖直向下 B. 此后系统振动的振幅为 C. 此后系统振动的振幅为 D. 一起振动的最大加速度为5m/s2 12. 如图，坐标平面的x轴水平，y轴竖直，处于竖直向下、大小为E0的匀强电场中，OA为与Ox轴间夹角的界面。质量为m，带电量为+q的粒子从y轴上的P点，以某一速度v0沿x轴正向射出，经过时间t，再在坐标平面内加上另一匀强电场E，之后粒子沿垂直于界面的方向再经时间t到达界面，且到达界面时速度刚好为零。不计粒子重力，下面说法正确的是（　　） A. 粒子到达界面OA后会沿原运动轨迹返回P点 B. 粒子从P点射出的初速度 C. 后来所加匀强电场的场强 D. P点纵坐标 三、非选择题：本题共6小题，共计60分。 13. （1）在“验证力的平行四边形定则”实验中，先用两只弹簧测力计通过两个细绳套互成角度地牵拉橡皮条至某一点O，则需要记录O点的位置和___________、___________；然后再改用一只弹簧测力计牵拉，使橡皮条伸长到 O点，依次如图甲、乙所示； （2）请根据图乙，读出此次测量中弹簧测力计的示数F=___________； （3）如图丙，根据实验的数据记录，按选定的标度（已知图中相邻圆环间距表示1N）已作出了两个分力、的图示（大小未标出），请继续在图丙中： ①按同样的标度作出力（即合力的测量值）的图示； ②按力的平行四边形定则作出、的合力的图解值。___________ （4）由（3）可以得出实验结论___________。 14. 为测量一定值电阻Rx（约15Ω~20Ω）的阻值，实验室提供的主要器材如下： 电池组E（电动势约3V） 电流表（量程0~0.6A） 电压表（量程（0~3V） 电阻箱R（阻值范围0~99.9Ω） 为便测量尽可能准确，某同学用图1所示电路进行测量.闭合开关，调节电阻箱R的阻值，读出电阻箱的阻值R及对应电流表、电压表的示数I、U，相关数据如下表所示： 次数 1 2 3 4 5 R/Ω 8.0 11.1 14.3 16.7 20.0 I/A 0.48 0.39 0.35 0.33 0.31 U/V 2.53 2.60 2.69 2.75 2.81 0.19 0.15 0.13 0.12 0.11 0.13 0.09 0.07 0.06 0.05 完成下列问题： （1）请用笔画线代替导线，将图2中实物连成实验电路；______ （2）若将电流表、电压表视为理想电表、则电流表的示数I、电压表的示数U、电阻箱的阻值R及待测电阻Rx四个物理量之间满足的关系式是_________； （3）根据表中给出的数据，在图3给出的坐标系中作出图线；______ （4）由作出的图线，可求得电阻Rx的测量值为Rx=________Ω.（保留3位有效数字） 15. 如图甲所示，虚线左、右两侧的空间均存在与纸面垂直的匀强磁场，右侧匀强磁场的方向垂直纸面向外，磁感应强度大小恒为；左侧匀强磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，规定垂直纸面向外为磁场的正方向。一硬质细导线的电阻率为、横截面积为，将该导线做成半径为的圆环固定在纸面内，圆心在上。求： （1）时，圆环受到的安培力； （2）在内，通过圆环的电荷量。 16. 如图为某玩具的轨道结构示意图，半径R1=0.40m的竖直固定圆弧轨道BC、水平直线轨道CD及半径R2=0.2m的竖直圆轨道O2平滑连接，固定平台上端A点与B点的高度差h=0.45m，O1C与直线轨道垂直，O1B与O1C的夹角。某次游戏中，将小球Q置于直线轨道上，弹射装置将质量m=0.2kg的小球P自A点以一定初速度水平弹出，恰好沿B点的切线方向进入圆弧轨道，小球P与小球Q碰撞后粘在一起，从D点进入圆轨道。碰撞时间极短，不计一切摩擦，小球可视为质点，重力加速度g取10m/s2，求： （1）小球P从A点弹出时的初速度大小； （2）小球P运动到C点时对轨道的作用力； （3）若小球P、Q未脱离圆轨道O2，求小球Q质量的取值范围。 17. 如图所示，真空中有一个半径r＝0.5m的圆形磁场区域，与x轴相切于坐标原点O，磁感应强度B＝2×10－4T，方向垂直于纸面向外，在圆形磁场区域的右侧有一水平放置的正对平行金属板M、N，板间距离为d＝0.5m，板长L＝0.6m，板间中线O2O3的反向延长线恰好过磁场圆的圆心O1．若在O点处有一粒子源，能均匀的向磁场中各个方向源源不断地发射速率相同、比荷为＝1×108C/kg且带正电的粒子，粒子的运动轨迹在纸面内。已知一个沿y轴正方向射入磁场的粒子，恰能沿直线O2O3方向射入平行板间。不计重力、阻力及粒子间的相互作用力，求： （1）粒子入射的速度v0的大小； （2）若已知两平行金属板间电场强度E＝V/m，则从M、N板右端射出平行板间的粒子数与从O点射入磁场的总粒子数的比值η。 （3）若平行板足够长，且在平行板的左端装上一挡板（图中未画出），挡板正中间O2处有一小孔，恰能让单个粒子通过，且在两板间加上沿y轴负方向的匀强电场E和垂直xOy平面向里的匀强磁场，B＝2×10－4T，要使粒子能从两极板间射出。求电场强度E的大小范围。（提示：带电粒子在复合场中的运动可以看成匀速直线运动和匀速圆周运动的合运动） 18. 如图甲，足够长木板A静置于光滑水平面上，小物块B、C置于木板A上，物块B、C间的距离L0=1.1m。t=0时刻物块B以v0=6m/s的初速度水平向右运动，同时给木板一水平向左的推力F，使木板保持静止；经过一段时间，B、C发生弹性碰撞，且碰撞过程时间极短，在B、C发生碰撞的同时撤去对木板的推力F。B、C发生碰撞前物块B运动的v2—x图像如图乙所示（v为B向右运动x距离时的瞬时速度）。已知物块B、C的质量分别为mB=1kg、mC=4kg，木板A的质量mA=1kg，B、C与木板间的动摩擦因数相同，重力加速度g=10m/s2，计算结果保留4位有效数字，求： （1）物块与木板间的动摩擦因数； （2）B、C碰撞后系统总共产生的摩擦热Q； （3）从B、C碰撞后到A、B、C三者共速所经历的时间t； （4）A、B、C三者共速时，B、C两物块间的距离△L。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $