山东省威海市2022届高三上学期物理期末考试试卷

山东省威海市2022届高三上学期物理期末考试试卷姓名：__________班级：__________考号：__________题号一二三四总分评分一、单选题1．53131I是元素碘的一种人工放射性同位素，在核医学中，以NaI溶液的形式直接用于甲状腺功能检查和甲状腺疾病治疗。53131I的衰变方程为A．Y是α粒子B．53131I将在16天后全部衰变为C．53131I核的中子数小于D．方程中的Y来自于531312．质量为1kg的小滑块以某一初动能沿水平面向右滑动，如图甲所示，刚开始滑动的2m内小滑块的动能与位移关系如图乙所示，下列说法正确的是（）A．滑块在水平面上运动的总时间为1.2sB．滑块在水平面上运动的总位移为4mC．滑块沿水平面做加速度逐渐减小的减速运动D．整个过程中，滑块受水平面作用力的冲量大小为6N·s3．增透膜是一种表面镀层，它利用光的干涉原理，减少反射光来增加光在表面的透过率某同学的眼镜片镀有一层材料为氟化镁的增透膜，反射光呈现蓝紫色，已知绿光的频率为5.45×1014Hz，在真空中的波速为3×108m/s，氟化镁对绿光的折射率为1.38，为增加绿光的透过率，该增透膜的最小厚度约为（）A．100nm B．200nm C．300nm D．400nm4．2021年10月16日，神舟十三号载人飞船与天和核心舱采用自主快速径向交会对接模式成功对接，与此前已对接的天舟二号、天舟三号货运飞船一起构成四舱（船）组合体。翟志刚、王亚平、叶光富三名航天员从神舟十三号载人飞船进入天和核心舱，将在轨飞行6个月，据王亚平介绍，航天员在核心舱内每天能看到16次日出。已知地球半径为6400km，地球表面的重力加速度为10m/s2，下列说法正确的是（）A．核心舱的运行速度大于第二宇宙速度B．核心舱的离地高度约等于地球半径C．核心舱的向心加速度大于赤道上的物体随地球自转的向心加速度D．根据狭义相对论，在轨飞行的过程中，航天员的手表变快了5．图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=10∶1，定值电阻R1=5Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为10Ω。刚开始时，R2接入电路中的阻值最大，此时R2中电流i2随时间变化的正弦曲线如图乙。电表为理想电表，下列说法正确的是（）A．交变电流频率为50HzB．原线圈两端电压为150VC．滑片向上滑动时，电压表示数减小D．由图乙可知电流i2的有效值为26．某透明材料制成的管道的横截面如图所示，a、b为过O点的同心圆。用两束平行光Q、P射向管道，光束P通过圆心，光束Q进入材料的折射光线恰好与圆a相切，并与光束P交于圆b上的M点。已知b的半径是a的两倍，则该材料的折射率为（）A．1.25 B．1.5 C．2 D．37．如图所示，滑块M与重物m通过轻绳跨过定滑轮相连，M放在水平地面的长木板上，当长木板在外力的作用下向右运动时，M静止不动。测得M与m的总质量为1.4kg，固定滑轮的悬线拉力为5N，与竖直方向的夹角为37°，若定滑轮的重力忽略不计，重力加速度取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，则M与长木板间的动摩擦因数为（）A．0.2 B．0.3 C．0.4 D．0.58．一定质量的理想气体，由状态A开始，经历①②两个不同过程到达状态C，p-T图像如图所示，下列说法正确的是（）A．过程①气体对外做功B．过程②气体先放出热量后吸收热量C．气体在过程①吸收的热量小于过程②吸收的热量D．单位时间内，状态A比状态C器壁单位面积上分子碰撞的次数多二、多选题9．如图甲所示，P、Q为真空中两固定点电荷，O为PQ连线的中点，MN为PQ连线的中垂线，从MN上的C点由静止释放一试探电荷，电荷仅在电场力作用下运动，运动过程中的速度-时间图像如图乙所示（已知图像关于虚线对称），下列说法正确的是（）A．P、Q为等量同种电荷 B．P、Q为等量异种电荷C．t1时刻，试探电荷位于O点 D．t2时刻，试探电荷位于O点10．一列简谐横波t=0时刻的波形如图所示，其中M、N为平衡位置在x1=3m和x2=9m的两个质点。已知质点M比质点N提前0.5s回到平衡位置，下列说法正确的是（）A．简谐波沿x轴正方向传播 B．波传播速度的大小为4m/sC．t=1s时，M、N的速率相等 D．t=1s时，M、N的运动方向相同11．如图所示，电阻不计的光滑U形金属导轨固定在绝缘水平面上。区域Ⅰ、Ⅱ中存在方向均竖直向上的磁场，Ⅰ区中磁感应强度随时间均匀增加，Ⅱ区中为匀强磁场。阻值恒定的金属棒在外力F作用下从无磁场区域中a位置由静止开始向右做匀加速运动，到达区域Ⅱ的左边界时撤去外力F，金属棒经Ⅱ区的b位置到达c位置时速度变为零。运动过程中金属棒始终垂直导轨且接触良好，下列说法正确的是（）A．金属棒能够返回无磁场区B．在无场区运动过程中，通过金属棒的电量为0C．金属棒第一次经过b时的加速度大于第二次经过b时的加速度D．从a至c外力F做的功等于回路中的焦耳热12．如图甲所示，质量为m的物块静止在竖直放置的轻弹簧上（物块与弹簧不相连），弹簧下端固定，劲度系数为k。t=0时刻，对物块施加一竖直向上的外力F，使物块由静止向上运动，当弹簧第一次恢复原长时，撤去外力F。从0时刻到F撤去前，物块的加速度a随位移x的变化关系如图乙所示。重力加速度为g，忽略空气阻力，在物块上升阶段，下列说法正确的是（）A．外力F为恒力，且大小为mgB．物块的最大加速度大小为2gC．外力F撤去后物块可以继续上升的最大高度为mgD．弹簧最大弹性势能为m三、实验题13．很多智能手机都有加速度传感器。安装能显示加速度情况的应用程序，会有三条加速度图像，它们分别记录手机沿图甲所示坐标轴方向的加速度随时间变化的情况。某同学将手机水平拿到距离缓冲垫上方一定高度处，打开加速度传感器，然后松手释放，让手机自由下落，最终手机跌到缓冲垫上。观察手机屏幕上的加速度传感器的图线如图乙所示。请观察图像回答以下问题∶（本题结果均保留2位有效数字）（1）由图乙可读出当地的重力加速度大小约为m/s（2）手机自由下落的高度约为m；（3）若手机的质量为170g，缓冲垫对手机竖直方向上的最大作用力约为N。14．某同学采用如图甲所示的电路测定未知电阻Rx，其中R1、R2为定值电阻，R3为电阻箱，G为灵敏电流计，实验步骤如下：（1）实验前，先用多用电表粗测Rx的阻值，用“×100”挡时发现指针偏转角过小他应换用挡（选填“×10”或“×1k”）；（2）按图甲将图乙中的实物连线补充完整；（3）闭合开关，调整电阻箱的阻值，当电阻箱读数为R0时，灵敏电流计G的示数为零，此时A、B两点电势（填“相等”或“不相等”），测得Rx=（用R1、R2、R0表示）；（4）实验中有同学怀疑R1、R2所标读数不准确，于是他在（3）中读出电阻箱的阻值R0后，将电路中的电阻箱和Rx互换位置，再次调整电阻箱的阻值。当电阻箱的读数为R0′时，灵敏电流计G的示数再次为零，则Rx=（用R0、R0′表示）。四、解答题15．如图所示为某同学设计的过压保护装置。长度为L的竖直放置的绝热气缸与面积为S的绝热活塞封闭一定质量的理想气体，气缸的顶端装有卡环，底端装有泄压阀，当压强小于等于2p0，泄压阀保持密闭，当压强大于2p0，就会自动排出部分气体，以保持缸内压强2p0不变。初始时，活塞距离缸底的距离为气缸长度的23，封闭气体的温度为T0，大气压强为p0，活塞的重力为0.2p0S，当温度缓慢升高到T1（1）T1；（2）当温度缓慢升至3T0，从泄压阀排出的气体在压强为p0、温度为T0时的体积。16．如图所示，光滑水平面AB与竖直面内粗糙半圆形轨道BC在B点平滑相连，轨道半径为R，C点为轨道最高点。用一质量为m的小球压缩轻弹簧后由静止释放，小球以某速度离开弹簧后进入轨道。弹簧的弹性势能表达式Ep（1）求小球经过半圆轨道最低点B时，受到的支持力的大小FN与弹簧压缩量x间的关系表达式，并定性做出能直观反映FN与x关系的图像；（2）当弹簧的压缩量为x0时释放小球，小球恰好能通过C点，求小球沿半圆形轨道运动过程中阻力所做的功（3）设小球离开C点的速度为v0，以C点为坐标原点，水平向右为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向，建立平面直角坐标系，写出小球离开C点后在空中运动的轨迹方程。17．如图所示，两物块P、Q静止在水平地面上，相距L=0.48m，P、Q的质量分别为1kg和4kg，P与左侧一固定的弹性挡板接触。已知P与水平地面间无摩擦，P与弹性档板碰撞无能量损失，Q与水平地面间的动摩擦因数为0.1，重力加速度为10m/s2。某时刻，P以4m/s的初速度向Q运动并与之发生弹性正撞。求：（1）P与Q第一次碰撞后的瞬间各自速度的大小；（2）P与Q第二次碰撞后的瞬间Q的速度大小。18．如图所示，a、b、c、d四个界面将空间分成宽度均为l三个场区，区域I存在竖直向下的匀强电场，区域Ⅱ存在垂直纸面向里的匀强磁场，区域Ⅲ同时存在水平向右的匀强电场和匀强磁场。已知区域Ⅰ和区域Ⅲ的电场强度大小相等，区域Ⅱ和区域Ⅲ的磁感应强度大小均为B。一质子从界面a上的O点沿纸面以速率v0射入区域I，初速度方向与界面a成角θ=53°，到达界面b时的速率仍为v0。若质子的电量为e、质量为m，质子可以无障碍的通过各个界面，磁感应强度大小B=6mv05el，sin53°=（1）电场强度E的大小；（2）质子在区域Ⅱ中的运动时间t；（3）质子在区域Ⅲ运动过程中受到的洛伦兹力冲量I的大小。

答案解析部分1．【答案】D【解析】【解答】A．根据质量数守恒、电荷数守恒可知，Y是电子，A不符合题意；B．测得其半衰期为8天。在16天后还有14C．53131I核的中子数为78个，D．衰变产生的电子是核内中子向质子的转化时产生的，D符合题意。故答案为：D。

【分析】和反应方程满足质量数和电荷数守恒，结合半衰期的表达式进行分析判断。2．【答案】A【解析】【解答】A．刚开始滑动的2m内E代入数据解得μ=0物体的加速度a=μg=5m/根据图像结合动能定义式可知，初速度v所以滑块在水平面上运动的总时间为t=A符合题意；B．滑块在水平面上运动的总位移为x=B不符合题意；C．滑块沿水平面做加速度不变的匀变速运动，C不符合题意；D．根据动量定理，整个过程中，滑块受水平面摩擦力的冲量大小为I=Δp=m但水平面对物体的作用力还包括弹力，故滑块受水平面作用力的冲量大小不是6N·s，D不符合题意。故答案为：A。

【分析】刚开始滑动的2m内根据动能定理得出动摩擦因数，利用牛顿第二定律得出物体的加速度，通过匀变速直线运动的规律得出滑块在水平面上运动的总时间和滑块在水平面上运动的总位移，利用动量定理得出摩擦力的冲量。3．【答案】A【解析】【解答】由于人眼对绿光最敏感，所以通常所用的光学仪器其镜头表面所涂的增透膜的厚度只使反射的绿光干涉相消，但薄膜的厚度不宜过大，只需使其厚度为绿光在膜中波长的14，使绿光在增透膜的前、后两个表面上的反射光互相抵消。光从真空进入某种介质后，其波长会发生变化，若绿光在真空中波长为λ0，在增透膜中的波长为λ，由折射率与光速的光系和光速与波长及频率的关系得得λ=解得增透膜厚度d=故答案为：A。

【分析】折射率与光速的光系和光速与波长及频率的关系得出该波的波长，进一步得出增透膜的厚度。4．【答案】C【解析】【解答】A．核心舱绕地球运行，因此发射速度应大于地球的第一宇宙速度，小于地球的第二宇宙速度，运行速度同样小于第二宇宙速度，A不符合题意；B．航天员在核心舱内每天能看到16次日出。则周期T=根据GMmr解得，核心舱的离地心距离约等于地球半径，B不符合题意；C．同步卫星与地球自转角速度相等，据a=rω2可知，赤道上物体的向心加速度小于同步卫星的向心加速度，而核心舱的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，根据G可知，核心舱的向心加速度大于同步卫星的向心加速度，也就大于赤道上的物体随地球自转的向心加速度，C符合题意；D．根据狭义相对论，在轨飞行的过程中，航天员的手表变慢了，D不符合题意。故答案为：C。

【分析】根据航天员看到日出的次数得出核心舱的周期，结合万有引力提供向心力以及在星球表面重力等于万有引力得出核心舱离地心的距离；通过牛顿第二定律得出加速度的大小关系。5．【答案】D【解析】【解答】A．根据图乙可知，交变电流频率为f=A不符合题意；BD．根据图乙可知，电流有效值为I=所以副线圈两端电压U原、副线圈匝数比n1∶n2=10∶1，根据电压与匝数关系可知，原线圈两端电压为UB不符合题意D符合题意；C．滑片向上滑动时，副线圈电阻减小，电流增大U=IR可知，电压表示数变大，C不符合题意；故答案为：D.

【分析】根据周期和频率的关系得出该交流点的频率，通过有效值和最大值的关系以及欧姆定律得出副线圈两端的电压，结合原副线圈的匝数比和电压比的关系得出原线圈两端的电压。6．【答案】D【解析】【解答】连线如下图已知b的半径是a的两倍，且根据几何关系可知，两光线入射点与O点组成了正三角形，所以Q光线入射角为60°，折射角为30°，折射率为n=故答案为：D。

【分析】根据光路图以及几何关系和折射定律得出该材料的折射率。7．【答案】B【解析】【解答】固定滑轮的悬线拉力为5N，与竖直方向的夹角为37°，根据平衡状态可知，绳中拉力为mg，所以2mg解得m=0对M分析可知，根据几何关系，水平方向mgcos16°=μ解得μ=0故答案为：B。

【分析】分别对M和m进行受力分析，根据共点力平衡得出m的质量和动摩擦因数。8．【答案】C【解析】【解答】AD．过程①气体压强与热力学温度成正比，则气体发生等容变化，气体体积不变，外界对气体不做功，气体温度升高，内能增大，由热力学第一定律ΔU=Q＋W可知，气体吸收热量，单位时间内，状态A比状态C器壁单位面积上分子碰撞的次数少，AD不符合题意；B．AB过程气体压强不变，温度升高，由盖—吕萨克定律可知其体积增大，气体对外界做功，气体温度升高，内能增大，由热力学第一定律ΔU=Q＋W可知，气体要吸收热量，且气体对外界所做的功小于气体所吸热量，BC过程气体发生等温变化，气体内能不变，压强增大，由玻意耳定律可知，体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律ΔU=Q＋W可知，气体放热，且外界对气体所做的功等于气体所放热量，则过程②气体先吸收热量后放出热量，B不符合题意；C．过程①气体所吸热量为Q1=ΔU过程②气体所吸热量为Q2=ΔU+W气体在过程①吸收的热量小于过程②吸收的热量，C符合题意。故答案为：C。

【分析】温度是气体内能的标志，结合热力学第一定律得出气体的吸放热，结合气体实验定律进行分析判断。9．【答案】A,C【解析】【解答】AB．从MN上的C点由静止释放一试探电荷，电荷仅在电场力作用下运动，运动过程中的速度-时间图像如图乙所示，因为图像关于虚线对称，所以可以判断试探电荷在MN上运动，两电荷对试探电荷同为引力，所以P、Q为等量同种电荷，A符合题意B不符合题意；CD．t1时刻，试探电荷速度最大，所以合力做功最多，所以试探电荷位于O点，t2时刻，试探电荷速度为零，到达关于O的对称点，C符合题意D不符合题意。故答案为：AC。

【分析】v-t图像的斜率表示电荷的加速度，结合电荷的运动情况得出PQ电荷的电性，通过对称性得出试探电荷的位置。10．【答案】B,C【解析】【解答】A．由题意可知t=0时M沿y轴负方向运动，N沿y轴正方向运动，所以M应位于波传播方向波形的上坡上，N应位于波传播方向波形的下坡上，即波沿x轴负方向传播，A不符合题意；B．设波的传播速度为v，由题意可知4m−解得v=4m/sB符合题意；CD．由图可知波长为λ=8m，则波的周期为T=从t=0到t=1s经过了半个周期，根据振动的特点可知t=1s时M、N的位移相同，速率相同，而运动方向相反，C符合题意，D不符合题意。故答案为：BC。

【分析】根据质点振动的方向以及波传播的方向之间的关系得出波的传播方向，结合波传播的距离和速度的关系该波传播的速度。11．【答案】A,C【解析】【解答】A．在I区域中，磁感应强度随时间均匀增加，感应电动势恒定，导体棒进入Ⅱ区域之前，感应电流恒为I1，导体棒中的电流方向从上向下，返回时此电流在导体棒中的方向从下向上，设大小为I2′，所以导体棒中总电流为I1B．在无场区运动过程中，金属棒和区域Ⅰ组成闭合回路，Ⅰ区中磁感应强度随时间均匀增加，产生感应电动势，有感应电流，则通过的金属棒的电量不为0，B不符合题意；C．在I区域中，磁感应强度随时间均匀增加，感应电动势恒定，导体棒进入Ⅱ区域之前，感应电流恒为I1，导体棒中的电流方向从上向下，导体棒进入Ⅱ区域后，导体切割磁感线，产生的感应电流为I2，此电流在导体棒中的方向从上向下，所以导体棒中总电流为I1+返回时此电流在导体棒中的方向从下向上，设大小为I2′，所以导体棒中总电流为I1−根据牛顿第二定律，金属棒第一次经过b时的加速度大于第二次经过b时的加速度，C符合题意；D．金属棒从a至到达区域Ⅱ的左边界时外力F做的功等于回路中的焦耳热，撤去后，仍然产生焦耳热，D不符合题意。故答案为：AC。

【分析】根据法拉第电磁感应定律以及磁通量的表达式得出导体棒中电流的方向，结合安培力的表达式以及牛顿第二定律得出金属棒两次经过b时加速度的大小关系，通过焦耳定律得出F做的功和焦耳热的关系。12．【答案】A,C【解析】【解答】A．根据图像可知，F撤去前瞬间，加速度为零，故F=mg初始时k对物块有F+k根据图像可知，a与x成正比，所以F为恒力，A符合题意；B．初始时刻加速度最大，为a=B不符合题意；C．从初始到物体脱离弹簧，根据速度位移公式v可知a-x图象围成的面积表示12v从脱离弹力到最高点，根据动能定理有−mgh=0−联立解得外力F撤去后物块可以继续上升的最大高度为h=C符合题意；D．从初始到物体脱离弹簧，根据功能关系有E解得ED不符合题意。故答案为：AC。

【分析】根据a-x的图像以及牛顿第二定律判断F是否为恒力，结合匀变速直线运动的规律和动能定理得出继续上升的最大高度，从初始到物体脱离弹簧，根据功能关系得出弹簧的最大弹性势能。13．【答案】（1）[9.8，10]（2）[0.60，1.01]（3）2.5或2.6【解析】【解答】(1)根据图乙可读出当地的重力加速度大小约为9.8m/s2.(2)手机自由下落的高度约h=(3)向上加速度最大时，缓冲垫对手机竖直方向上的作用力最大F−mg=ma解得F=2

【分析】（1）根据图乙得出当地的重力加速度；

（2）结合自由落体运动的规律得出手机自由下落的高度；

（3）加速度最大时，结合牛顿第二定律得出F的大小。14．【答案】（1）×1k（2）如图所示：（3）相等；R（4）R【解析】【解答】(1)实验前，先用多用电表粗测Rx的阻值，用“×100”挡时发现指针偏转角过小，说明电阻太大，应用更大挡位，故应换用×1k挡位；(2)按图甲将图乙中的实物连线补充完整，如图(3)当电阻箱读数为R0时，灵敏电流计G的示数为零，此时A、B两点电势相等，因为两点间无电流，根据电桥原理可知R解得R(4)根据电桥原理，两次有R解得R

【分析】（1）根据欧姆表指针的偏转得出选择的档位；

（2）根据测定未知电阻的实验原理补充完整电路图；

（3）当电阻箱读数为R0时，根据电桥原理得出待测电阻的阻值；

（4）将电路中的电阻箱和Rx互换位置，再次调整电阻箱的阻值后结合电桥原理得出待测电阻的阻值。15．【答案】（1）解：温度由T0升高到T1解得T（2）解：初态时封闭气体的压强p1。设排出的气体在