河北省唐山市2022届高三上学期物理期末考试试卷

河北省唐山市2022届高三上学期物理期末考试试卷姓名：__________班级：__________考号：__________题号一二三四五总分评分一、单选题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92238U经过中子照射蜕变形成的，蜕变方程为92238U+A．88 B．90 C．94 D．962．如图，质量相同的A、B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，A、B两球所受合力的冲量大小分别为I1、I2，在斜面上运动时间分别为t1A．I1>I2 B．I1=3．如图所示，一劲度系数为k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O点。现用外力向左推动物块，当弹簧压缩量为x0时，使物块静止，然后由静止释放物块，物块到达O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WA．W B．W2 C．W3 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m。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a、b两点的细线为l，连接c、d两点的细线为n，重力加速度为g。则（）A．细线l对a点的作用力向上B．细线l的拉力等于细线n的拉力C．细线n的拉力大小等于mgD．整个模型对地面的压力大小为2mg5．如图，理想变压器的原线圈匝数n1=1100匝，接入电压U1=220V的正弦交流电路中。副线圈匝数n2A．5W B．10W C．20W D．25W6．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R，质量为M，公转半径为r，公转周期为T。一质量为m的宇宙飞船围绕该系外行星做匀速圆周运动，半径为r1，周期为T1。不考虑其他天体的影响。已知引力常量为A．r13TC．r13T7．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a点的电场强度大小为E，方向与直线的夹角为30°，则这条直线上电场强度最大值为（）A．E2 B．E C．2E D．二、多选题8．如图，一个质点以加速度a1做初速度为零的匀加速直线运动，3s后变为以加速度a2做匀变速直线运动持续到6s末，质点的末速度大小变为v。若前4s内图像与坐标轴围成的面积大小为s1，后2sA．a1=1m/s2 B．a2=3m/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ab是一架飞机在竖直面内进行飞行表演时的轨迹。假设从a到b的飞行过程中，飞机的速率保持不变。则沿曲线ab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θ，间距为d。导轨上端与电容器连接，电容器电容为C。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d，左侧末端连接一阻值为R的定值电阻。导轨均处于匀强磁场中，磁感应强度大小均为B，方向分别垂直导轨所在平面。质量为m，电阻为r，宽度为d的金属棒MN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v，重力加速度为g，忽略导轨电阻，水平导轨足够长。则下列说法正确的是（）A．金属棒初始位置到水平轨道的高度为vB．电容器两极板携带的最大电荷量为CBdvC．金属棒在水平轨道上运动时定值电阻产生的焦耳热为1D．金属棒在水平轨道运动的最大位移mv三、实验题11．小明利用如图装置验证机械能守恒定律。图中AB为轻杆，O为固定转轴，A端小球固定于杆上，质量为mA。B端小球放在轻质勺形槽内，质量为mB。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，（1）实验时，小明首先测量了mA、mB及两球距O点的距离LAA．A球从释放到运动至最低点的时间tB．O点离地面的高度hC．B球落地点与O点的水平距离x（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g，可得系统重力势能减少量为，动能增加量为。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mm。（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×10档测量时，多用电表指针如图乙所示，则圆柱体的电阻为Ω。（3）接下来，想精确地测量其电阻R，除待测圆柱体外，实验室提供的器材还有：A．直流电源E（电动势4V，内阻不计）B．电流表A1（量程0~3mAC．电流表A2（量程0~15mAD．电压表V1（量程0~3VE.电压表V2（量程0~15VF.滑动变阻器R1（阻值范围0~15ΩG.滑动变阻器R2（阻值范围0~2kΩH.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U、I，待测电阻精确值的表达式。四、解答题13．如图，可视为质点的两个物块A、B质量均为m，B物块静止在下端固定的轻质弹簧上，轻质弹簧劲度系为k。物块A在弹簧原长位置从静止开始释放，忽略空气阻力，物块A与物块B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A碰前的最大动能，重力加速度为g，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。14．如图，顶角为30°的“V”字形区域内存在垂直于纸面向外的匀强磁场。OM上方存在电场强度大小为E的匀强电场，方向竖直向上。在OM上距离O点3L处有一点A，在电场中距离A为d的位置由静止释放一个质量为m、电荷量为q的带负电的粒子，经电场加速后该粒子以一定速度从A点射入磁场后，第一次恰好不从ON边界射出。不计粒子的重力。求：（1）粒子运动到A点时的速率v0（2）匀强磁场磁感应强度大小B；（3）粒子从释放到第2次离开磁场的总时间。15．如图为竖直放置的U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P0=76cmHg。开口管中水银面到管口距离为h1=22cm，且水银面比封闭管内高（1）右管中气体的最终压强；（2）活塞推动的距离。16．如图，横截面为半径R=6cm的半圆形透明柱体与屏幕MN相切于B点，MN垂直于直径AB，一单色光以入射角53°射向圆心O，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3×108m/s（sin（1）介质的折射率；（2）光线从O点照射到屏幕MN上所用的时间。五、填空题17．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”）18．一条弹性绳子呈水平状态，两端P、Q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1cm，A、B两点间距为10m，两列波从该时刻运动至相遇所用时间0.1s，则该绳波的波速是m/s，A、B连线中点位置是振动的

答案解析部分1．【答案】C【解析】【解答】因每经历一次β衰变电荷数增加1，则92239U再经历两次故答案为：C。

【分析】每经历一次β衰变电荷数增加1，质量数不变，钚239的电荷数比U核电荷数92多2。2．【答案】B【解析】【解答】设斜面高度为h，根据机械能守恒定律，对A、B两球均有mgh=滑至光滑水平面时速度为v=A、B两球质量相等，根据I=Δp=mv可知I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t1、t故答案为：B。

【分析】两球速度相等，质量相等，动量也相等。A做加速度越来越小的加速运动，B做匀加速直线运动，无法比较时间。3．【答案】B【解析】【解答】设弹簧的最大弹性势能为Ep，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E联立解得EACD不符合题意B符合题意。故答案为：B。

【分析】弹簧的最大弹性势能转化为克服摩擦力所产生的内能。由动能定理求解弹簧的最大弹性势能4．【答案】D【解析】【解答】A．细线只能提供沿细线的拉力，所以细线l对a点的作用力向下。A不符合题意；BC．对模型上部分受力分析，有F易知，细线l的拉力小于细线n的拉力，细线n的拉力大于mg。BC不符合题意；D．对整个模型受力分析，有F根据牛顿第三定律，可知整个模型对地面的压力大小为2mg。D符合题意。故答案为：D。

【分析】对物体受力分析，由受力平衡可得各个力的大小关系。对模型整体分析，根据牛顿第三定律，可知整个模型对地面的压力大小。5．【答案】A【解析】【解答】定值电阻的阻值为R=根据变压器原副线圈的电压与匝数比得U解得U则定值电阻的实际功率P根据变压器原副线圈功率相等可知变压器的输入功率是5W，A符合题意，BCD不符合题意。故答案为：A。

【分析】由电功率计算式得到电阻大小，变压器原副线圈的电压比等于与匝数比，得到定值电阻的实际功率。理想变压器原副线圈功率相等。6．【答案】C【解析】【解答】CD．质量为m的宇宙飞船围绕该系外行星做匀速圆周运动，它们之间的万有引力提供向心力可得G整理可得rC符合题意，D不符合题意。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，AB不符合题意。故答案为：C。

【分析】它们之间的万有引力提供宙飞船围绕该系外行星做匀速圆周运动向心力，开普勒第三定律适用于绕同一中心天体运动的物体。7．【答案】D【解析】【解答】根据题意可知，电场为点电荷电场，点电荷一定在a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r，O点点电荷带电量为Q，根据几何关系可得Ob=根据点电荷场强公式，可知E则这条直线上电场强度最大值EABC不符合题意D符合题意。故答案为：D。

【分析】距离点电荷距离最小，电场强度越大。根据几何关系和点电荷电场强度表达式以及平行四边形法则得到直线上电场强度最大值。8．【答案】A,C,D【解析】【解答】AB．根据v−t图像斜率表示加速度可知aaA符合题意，B不符合题意；C．由速度时间关系得末速度大小v=|−3×2|m/s=6m/sC符合题意；D．由图可得ssD符合题意。故答案为：ACD。

【分析】根据v−t图像斜率表示加速度，可以算出加速度。位移等于图像与坐标轴围成的面积大小。9．【答案】B,C【解析】【解答】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，A不符合题意；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，B符合题意；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，C符合题意，D不符合题意。故答案为：BC。

【分析】飞机做曲线运动，所受合力方向指向轨迹的内侧，飞机做曲线运动，运动状态改变，加速度不为零。对飞机进行速度分解，竖直分速度变大，水平分速度减小。10．【答案】B,D【解析】【解答】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mgh=则金属棒初始位置到水平轨道的高度不等于v2B．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=CBdvB符合题意；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Q=因金属棒有内阻，则定值电阻产生的焦耳热小于12D．由动量定理−Bq=解得金属棒在水平轨道运动的最大位移x=D符合题意。故答案为：BD。

【分析】根据能量守恒定律，重力势能转化为动能和电容器储存的电能。金属棒下滑到两个轨道连接处时的速度最大，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势最大，此时电容器两端电压最大。由动量定理求电荷量。11．【答案】（1）B；C（2）mAg【解析】【解答】（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x，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A球从释放到运动至最低点的时间t。故答案为：BC。（2）轻杆从水平位置自由释放，系统重力势能的减少量ΔB球到达抛出点的速度v由图可知，两球转动的角速度相等，则此时A球的速度v则系统的动能增加量Δ

【分析】（1）利用平抛运动的位移公式测量初速度的大小则需要测量其水平距离及O距离地面的高度；

（2）利用重力势能的表达式可以求流程重力势能的变化量；利用其平抛运动的位移公式结合两个小球线速度的大小关系可以求出动能的增量。12．【答案】（1）3.600（2）欧姆调零；340（3）；UR【解析】【解答】（1）用螺旋测微器测量其直径为3.5mm+0.01mm×10.0=3.600mm（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，红黑表笔短接进行欧姆调零。圆柱体的电阻为34×10Ω=340Ω。（3）①电源电动势为4V，则电路可能出现的最大电流为I=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由电路可知R=

【分析】（1）螺旋测微器读数要估读到最小刻度后一位。

（2）红黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，进行欧姆调零。读数等于表盘示数乘以档位。

（3）电源电动势为4V，即最大电压4伏，为根据欧姆定律得到电路可能出现的最大电流。根据电路连接，结合欧姆定律可得待测电阻精确值的表达式。13．【答案】（1）解：如图所示A、B初始位置的距离mg=k可得x根据动能定理mg解得A下落至与B碰前的速度可得v=两者碰撞过程动量守恒m联立可得v（2）解：由题意当弹簧弹力的大小等于两者重力时，整体速度最大2mg=kx可得x=2增加的弹性势能为Δ【解析】【分析】（1）由动能定理求出A下落速度，碰撞过程动量守恒，根据动量守恒定律求出两物块碰撞后的共同速度。

（2）当弹簧弹力的大小等于两者重力时，整体速度最大。根据弹性势能表达式求出弹簧弹性势能增加的量。14．【答案】（1）解：带电粒子由静止开始到达A点时，由动能定理可得qEd=解得v（2）解：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sin即粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径为r=L设匀强磁场磁感应强度为B，由洛伦兹力充当向心力可得Bq解得B=（3）解：带电粒子从静止加速到A所用时间为t带电粒子在磁场中运动的周期T=带电粒子在磁场中运动时间t带电粒子再次进入电场再返回所用时间t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t所以总时间为t=【解析】【分析】（1）带电粒子在电场中，电场力做功，由动能定理求出粒子运动到A点时的速率v0。

（2）画出粒子圆周运动的轨迹。由几何关系得到粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径，伦兹力充当向心力，求出匀强磁场磁感应强度大小B。

15．【答案】（1）解：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p体积为V末状态气体压强p2，从初状态到末状态，左侧管水银面下降Δh1，右侧水银面上