河北省唐山市2021-2022学年高三物理上学期期末考试试卷（Word版附解析）

唐山市2021-2022学年度高三年级第一学期期末考试物理注意事项：1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.钚是一种放射性元素，是原子能工业的重要原料，可作为核燃料和核武器的裂变剂。钚239是经过中子照射蜕变形成的，蜕变方程为；再经历两次衰变形成钚239，则钚元素的质子数是（　　）A.88B.90C.94D.96【答案】C【解析】【详解】因每经历一次β衰变电荷数增加1，则再经历两次衰变形成钚239，则钚239的电荷数为94，质子数为94。故选C。2.如图，质量相同的、两球可看成质点，分别由相同高度的固定光滑曲面和固定光滑斜面顶端静止释放。下滑至光滑水平面的过程中，、两球所受合力的冲量大小分别为、，在斜面上运动时间分别为、，已知曲面和斜面均与光滑水平面平滑连接，则（　　）A.B.C.D.【答案】B第19页/共19页学科网（北京）股份有限公司 【解析】【详解】设斜面高度为，根据机械能守恒定律，对A、B两球均有滑至光滑水平面时速度A、B两球质量相等，根据可知由题图可知A做加速度越来越小的加速运动，B做匀加速直线运动，曲面和斜面的长度位置，则、无法比较，故B正确，ACD错误。故选B。3.如图所示，一劲度系数为的轻弹簧左端固定在竖直墙壁上，右端连接置于粗糙水平面的物块。此时弹簧自然伸长，物块位于点。现用外力向左推动物块，当弹簧压缩量为时，使物块静止，然后由静止释放物块，物块到达点时速度刚好为0。已知此过程中向左推动木块的外力所做的功为。则此过程中弹簧的最大弹性势能为（　　）AB.C.D.【答案】B【解析】【详解】设弹簧的最大弹性势能为，木块向左运动时，根据动能定理木块向右运动时，根据动能定理联立解得故ACD错误B正确。故选B。第19页/共19页学科网（北京）股份有限公司 4.2021“一带一路”年度汉字发布活动中，“互”字作为最能体现2021年“一带一路”精神内涵的汉字拔得头筹，成为年度汉字。如图为力学兴趣小组制作的“互”字形木制模型。模型分上下两部分，质量均为。用细线连接两部分。当细线都绷紧时，整个模型可以竖直静止在水平地面上。其中连接、两点的细线为，连接、两点的细线为，重力加速度为g。则（　　）A.细线对点的作用力向上B.细线的拉力等于细线的拉力C.细线的拉力大小等于D.整个模型对地面的压力大小为【答案】D【解析】【详解】A．细线只能提供沿细线的拉力，所以细线对点的作用力向下。故A错误；BC．对模型上部分受力分析，有易知，细线的拉力小于细线的拉力，细线的拉力大于。故BC错误；D．对整个模型受力分析，有根据牛顿第三定律，可知整个模型对地面的压力大小为。故D正确。故选D。5.如图，理想变压器的原线圈匝数匝，接入电压的正弦交流电路中。副线圈匝数匝，副线圈上接有“、”的定值电阻，则变压器的输入功率是（　　）第19页/共19页学科网（北京）股份有限公司 AB.C.D.【答案】A【解析】【详解】定值电阻的阻值为根据变压器原副线圈的电压与匝数比得解得则定值电阻的实际功率根据变压器原副线圈功率相等可知变压器的输入功率是，故A正确，BCD错误。故选A。6.瑞士天文学家迪迪埃·奎洛兹（DidierQueloz）因为“发现了围绕其他类太阳恒星运行的系外行星”而获得了2019年诺贝尔物理学奖。假设某一系外行星的半径为，质量为，公转半径为，公转周期为。一质量为的宇宙飞船围绕该系外行星做匀速圆周运动，半径为，周期为。不考虑其他天体的影响。已知引力常量为，则有（　　）A.B.C.D.【答案】C【解析】【详解】CD．质量为的宇宙飞船围绕该系外行星做匀速圆周运动，它们之间的万有引第19页/共19页学科网（北京）股份有限公司 力提供向心力可得整理可得故C正确，D错误。AB．开普勒第三定律仅适用于绕同一中心天体运动的物体，题中系外行星公转和宇宙飞船绕系外行星飞行中心天体不同，不能使用开普勒第三定律，故AB错误。故选C。7.如图，虚线是真空中某点电荷产生的电场中的一条直线，直线上点的电场强度大小为，方向与直线的夹角为，则这条直线上电场强度最大值为（　　）A.B.C.D.【答案】D【解析】【详解】根据题意可知，电场为点电荷电场，点电荷一定在点电场强度方向的直线上，虚线是电场中的直线，这条直线上电场强度最大地方距离点电荷距离最小，如图设Oa的距离为，点点电荷带电量为，根据几何关系可得根据点电荷场强公式，可知则这条直线上电场强度最大值第19页/共19页学科网（北京）股份有限公司 故ABC错误D正确。故选D。二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。8.如图，一个质点以加速度做初速度为零的匀加速直线运动，后变为以加速度做匀变速直线运动持续到末，质点的末速度大小变为。若前内图像与坐标轴围成的面积大小为，后图像与坐标轴围成的面积大小为，则下列说法正确的是（　　）A.B.C.D.【答案】ACD【解析】【详解】AB．根据图像斜率表示加速度可知故A正确，B错误；C．由速度时间关系得末速度大小故C正确；D．由图可得第19页/共19页学科网（北京）股份有限公司 故D正确。故选ACD。9.在珠海举行的第13届中国航展吸引了全世界的军事爱好者。如图，曲线是一架飞机在竖直面内进行飞行表演时的轨迹。假设从到的飞行过程中，飞机的速率保持不变。则沿曲线运动时，飞机（　　）A.所受合力方向竖直向下B.所受合力大小不等于0C.飞机竖直分速度变大D.飞机水平分速度保持不变【答案】BC【解析】【详解】A．飞机做曲线运动，所受合力方向指向轨迹的凹向，则合力方向不一定竖直向下，选项A错误；B．飞机做曲线运动，加速度不为零，则所受合力大小不等于0，选项B正确；CD．飞机的速率保持不变，则向下运动时竖直分速度变大，水平分速度减小，选项C正确，D错误。故选BC。10.如图，两条平行的金属导轨所在平面与水平面成一定夹角，间距为。导轨上端与电容器连接，电容器电容为。导轨下端与光滑水平直轨道通过绝缘小圆弧平滑连接，水平直轨道平行且间距也为，左侧末端连接一阻值为的定值电阻。导轨均处于匀强磁场中，磁感应强度大小均为，方向分别垂直导轨所在平面。质量为，电阻为，宽度为的金属棒从倾斜导轨某位置由静止释放，保证金属棒运动过程始终与平行导轨垂直且接触良好，金属棒下滑到两个轨道连接处时的速度刚好是，重力加速度为，忽略导轨电阻，水平导轨足够长。则下列说法正确的是（　　）第19页/共19页学科网（北京）股份有限公司 A.金属棒初始位置到水平轨道的高度为B.电容器两极板携带的最大电荷量为C.金属棒在水平轨道上运动时定值电阻产生的焦耳热为D.金属棒在水平轨道运动的最大位移【答案】BD【解析】【详解】A．金属棒沿斜面下滑到底端时，重力势能转化为动能和电容器储存的电能（若倾斜导轨不光滑，还有摩擦生热），即由能量关系可知则金属棒初始位置到水平轨道的高度不等于，A错误；B．金属棒下滑到两个轨道连接处时的速度最大，此时电容器两端电压最大，最大值为Em=Bdv则电容器两极板携带的最大电荷量为Q=CEm=B正确；C．由能量关系可知，金属棒在水平轨道上运动时产生的总的焦耳热因金属棒有内阻，则定值电阻产生的焦耳热小于，C错误；D．由动量定理解得金属棒在水平轨道运动的最大位移第19页/共19页学科网（北京）股份有限公司 D正确故选BD。三、非选题：共54分。第11~14题为必考题，每个试题考生都必须作答。第15~16题为选考题，考生根据要求作答。（一）必考题：共42分。11.小明利用如图装置验证机械能守恒定律。图中为轻杆，为固定转轴，端小球固定于杆上，质量为。端小球放在轻质勺形槽内，质量为。由静止释放后，轻杆从水平位置逆时针转动，轻杆转到竖直位置时被制动，球被水平抛出。（1）实验时，小明首先测量了、及两球距点的距离、，除此之外，还需要测量的物理量有__________。A.球从释放到运动至最低点的时间B.点离地面的高度C.球落地点与点的水平距离（2）结合（1）中的各物理量，轻杆从水平位置自由释放，利用上述测定的物理量和重力加速度，可得系统重力势能减少量为____________，动能增加量为___________。【答案】①.BC②.③.【解析】【详解】（1）[1]验证机械能守恒定律,需要测量系统重力势能的减少量和系统动能的增加量，系统动能的增加量需要测量小球B的速度，求平抛运动的初速度，需要B球抛出点到地面的距离和落地点与抛出点的水平距离，因已有抛出点到点O的高度，只需测量出O与地面的高度h，不需要球从释放到运动至最低点的时间。故选BC。（2）[2]轻杆从水平位置自由释放，系统重力势能的减少量第19页/共19页学科网（北京）股份有限公司 [3]B球到达抛出点的速度由图可知，两球转动的角速度相等，则此时A球的速度则系统的动能增加量12.某兴趣小组要探究一种新材料制成的圆柱体的电阻，步骤如下：（1）用螺旋测微器测量其直径如图甲，由图可知其直径为__________。（2）该同学先用多用电表的欧姆档粗略测量圆柱体的电阻，测量时选定档位后，红黑表笔短接进行___________。当他用档测量时，多用电表指针如图乙所示，则圆柱体的电阻为__________。（3）接下来，想精确地测量其电阻，除待测圆柱体外，实验室提供的器材还有：A.直流电源（电动势，内阻不计）B.电流表（量程，内阻约）C.电流表（量程，内阻约）D.电压表（量程，内阻）E.电压表（量程，内阻）F.滑动变阻器（阻值范围，允许通过的最大电流）G.滑动变阻器（阻值范围，允许通过的最大电流）第19页/共19页学科网（北京）股份有限公司 H.开关、导线若干。①要在虚线框内画出电路原理图，并在图中标出所用仪器的代号。（）②若所选电表测量数据分别为、，待测电阻精确值的表达式__________。【答案】①.3.600②.欧姆调零③.340④.⑤.【解析】【详解】（1）[1]用螺旋测微器测量其直径为3.5mm+0.01mm×10.0=3.600mm（2）[2][3]该同学先用多用电表的欧姆档粗略测量圆柱体的电阻，测量时选定档位后，红黑表笔短接进行欧姆调零。圆柱体的电阻为34×10Ω=340Ω。（3）①[4]电源电动势为4V，则电路可能出现的最大电流为则电流表选择A2，因电压表内阻已知，则采用安培表外接；滑动变阻器要接成分压电路，则选择阻值较小的R1即可；电路如图；②[5]由电路可知第19页/共19页学科网（北京）股份有限公司 13.如图，可视为质点的两个物块、质量均为，物块静止在下端固定的轻质弹簧上，轻质弹簧劲度系为。物块在弹簧原长位置从静止开始释放，忽略空气阻力，物块与物块碰撞后结为整体。已知碰撞时间极短，碰后整体具有的最大动能等于物块碰前的最大动能，重力加速度为，求（1）两物块碰撞后的共同速度；（2）整体最大速度时，弹簧弹性势能增加了多少。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】如图所示（1）A、B初始位置的距离可得根据动能定理第19页/共19页学科网（北京）股份有限公司 解得A下落至与B碰前的速度可得两者碰撞过程动量守恒联立可得（2）由题意当弹簧弹力的大小等于两者重力时，整体速度最大可得增加的弹性势能为14.如图，顶角为的“V”字形区域内存在垂直于纸面向外的匀强磁场。上方存在电场强度大小为的匀强电场，方向竖直向上。在上距离点处有一点，在电场中距离为的位置由静止释放一个质量为、电荷量为的带负电的粒子，经电场加速后该粒子以一定速度从点射入磁场后，第一次恰好不从边界射出。不计粒子的重力。求：（1）粒子运动到点时的速率；（2）匀强磁场磁感应强度大小；（3）粒子从释放到第2次离开磁场的总时间。【答案】（1）；（2）；（3）第19页/共19页学科网（北京）股份有限公司 【解析】【详解】（1）带电粒子由静止开始到达A点时，由动能定理可得解得（2）作出粒子完整的运动轨迹图像如图所示粒子在磁场中的运动轨迹的圆心为O1，轨迹与ON边界相切于D点，设轨迹半径为r，由几何关系可得即粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径为设匀强磁场磁感应强度为B，由洛伦兹力充当向心力可得解得（3）带电粒子从静止加速到A所用时间为带电粒子在磁场中运动的周期带电粒子在磁场中运动时间第19页/共19页学科网（北京）股份有限公司 带电粒子再次进入电场再返回所用时间再次返回磁场有几何关系可知，以O点为圆心继续圆周运动至ON边界离开则再次做圆周运动的时间所以总时间为（二）选考题：共12分。请考生从2道题中任选一题作答，并用2B铅笔将答题卡上所选题目对应的题号右侧方框涂黑，按所涂题号进行评分；多涂、多答，按所涂的首题进行评分；不涂，按本选考题的首题进行评分。【选修3-3】（12分）15.如图所示，汽车引擎盖被气弹簧支撑着。气弹簧由活塞杆、活塞、填充物、压力缸等部分组成，其中压力缸为密闭的腔体，内部充有一定质量的氮气，再打开引擎盖时密闭于腔体内的压缩气体膨胀，将引擎盖顶起，若腔体内气体与外界无热交换，内部的氮气可以视为理想气体，则腔体内气体分子的平均动能_________（选填“减小”或者“增大”），腔体内壁单位时间、单位面积被氮气分子碰撞的次数________（选填“增多”、“减少”或“不变”）【答案】①.减小②.减小【解析】【详解】[1][2]根据∆U=W+Q，因为与外界无热交换所以Q=0，因为气体膨胀对外做功所以W<0，故∆U<0，所以分子的内能减小，平均动能减小。此过程中因为分子速率减小，空间里分子的密度减小，故氮气分子碰撞次数减小。16.如图为竖直放置的形管，两侧均为粗细均匀的玻璃管，左管开口，右管封闭。但右管横截面积是左管的3倍，管中装入水银，大气压强为。开口管中水银面到第19页/共19页学科网（北京）股份有限公司 管口距离为，且水银面比封闭管内高，封闭管内空气柱长为。现用小活塞把开口端封住，并缓慢推动活塞，使两管液面相平，推动过程中两管的气体温度始终不变，不计小活塞与管壁阻力，求：（1）右管中气体的最终压强；（2）活塞推动的距离。【答案】（1）88cmHg；（2）6cm【解析】【详解】（1）设左侧管横截面积为S，则右侧管横截面积为3S，以右侧管封闭气体为研究对象，初状态压强为体积为末状态气体压强，从初状态到末状态，左侧管水银面下降，右侧水银面上升，则可得末状态体积根据玻意耳定律联立可得第19页/共19页学科网（北京）股份有限公司 （2）以左侧管被活塞封闭的气体为研究对象，初状态体积末状态体积由等温变化有联立可得所以活塞推动的距离【选修3-4】（12分）17.一条弹性绳子呈水平状态，两端、同时开始上下振动，一小段时间后产生的波形如图，两列波均可看成为简谐波，振幅均为，、两点间距为，两列波从该时刻运动至相遇所用时间，则该绳波的波速是__________，、连线中点位置是振动的__________（填写“加强点”或者“减弱点”）。【答案】①.50②.减弱点【解析】【详解】[1]设该绳的波速为，则有解得[2]根据同侧法可知，左边的波传到、连线中点位置时向上振动，右边的波传到、连线中点位置时向下振动，可知、连线中点位置是振动的减弱点。第19页/共19页学科网（北京）股份有限公司 18.如图，横截面为半径的半圆形透明柱体与屏幕相切于点，垂直于直径，一单色光以入射角射向圆心，反射光线与折射光线恰好垂直。已知光在真空中的传播速度为（，）。（1）介质的折射率；（2）光线从点照射到屏幕上所用的时间。【答案】（1）；（2）4×10-10s【解析】【详解】（1）由几何关系可知入射角α＝53°折射角β＝37°根据折射定律可得n＝解得（2）由折射率可得v＝＝2.25×108m/s由几何关系可知OF＝＝01mEF＝OF－R光线从O到E所用时间t1＝第19页/共19页学科网（北京）股份有限公司 光线从E到F所用时间t2＝＝到荧光屏的时间t＝t1＋t2＝4×10-10s第19页/共19页学科网（北京）股份有限公司