2021-2022学年高三年级物理期末试卷及答案

2021～2022学年高三年级期末试卷(二)物理(满分：100分考试时间：75分钟)2022．1一、单项选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分．每小题只有一个选项最符合题意．1. 中科院近代物理所将2612Mg原子核加速后轰击243 95Am原子核，成功合成了超重元素265Bh，并同时释放出某种粒子，该粒子为()107A. 中子B. 质子C. 电子D. 氦核2. 磁传感器是将磁信号转变为电信号的仪器．如图所示，将探头放在磁场中，可以很方便地测量磁场的强弱和方向．探头可能是()A. 感应线圈B. 热敏电阻C. 霍尔元件D. 干簧管3. 探究气体等温变化规律的实验装置，如图所示．空气柱的长度由刻度尺读取、气体的压强通过柱塞与注射器内空气柱相连的压力表读取．为得到气体的压强与体积关系，下列做法正确的是()A. 柱塞上涂油是为了减小摩擦力B. 改变气体体积应缓慢推拉柱塞C. 推拉柱塞时可用手握住注射器D. 实验前应测得柱塞受到的重力4. “天问一号”的环绕器在绕火星做圆周运动时，绕行速率为v，周期为T，已知引力常量为G，由此可求得()A. 火星表面的重力加速度B. 火星的半径C. 火星的密度D. 火星的质量5. 如图所示，先后用波长为λ1、λ2的单色光照射阴极K均可产生光电流．调节滑片P，当电压表示数分别为U 1、U 2时，λ1、λ2的光电流恰减小到零．已知U 1<U 2，电子电荷量为e ，真空中的光速为c .下列说法正确的是( )A. 两种单色光光子的动量p 1>p 2B. 光电子的最大初动能E k1>E k2C. 普朗克恒量为e （U 1－U 2）（λ1－λ2）cD. 逸出功为e （λ2U 2－λ1U 1）λ1－λ26. 如图所示为验证动量守恒实验装置图．先让入射球m 1多次从斜轨上S 位置静止释放，然后把被碰小球m 2静止于轨道的水平部分，再将入射小球m 1从斜轨上S 位置静止释放，与小球m 2相撞，并多次重复．根据水平地面记录纸上落点痕迹的照片，估算小球m 2与m 1的质量之比为( )A. 0.17B. 4.0C. 0.62D. 0.87. 如图所示，电量为Q 正电荷均匀地分布在半径为r 的圆环上．M 为圆环平面内点，过圆心O 点的x 轴垂直于环面，N 为x 轴上一点，ON ＝h .则( )A. M 、O 两点场强都为零B. M 、O 、N 三点中O 点电势最高C. N 点场强大小为kQh 2＋r2D. 过M 点以O 点为圆心的圆是一条等势线8. 往复式内燃机利用迪塞尔循环来工作，该循环由两个绝热过程、一个等压过程和一个等容过程组成．如图所示为一定质量的理想气体所经历的一个迪塞尔循环，则该气体()A. 在状态c和d时的内能可能相等B. 在a→b过程中，外界对其做的功全部用于增加内能C. a→c过程中增加的内能小于c→d过程中减少的内能D. 在一次循环过程中吸收的热量小于放出的热量9. 一根柔软质地完全均匀的缆绳悬在向右水平匀速飞行的直升机下方，空气对缆绳的阻力不可忽略．下列最能显示缆绳形状示意图的是()10. 如图所示，竖直放置的U形光滑导轨与一电容器串联．导轨平面有垂直于纸面的匀强磁场，金属棒ab与导轨接触良好，由静止释放后沿导轨下滑．电容C足够大，原来不带电，不计一切电阻．设导体棒的速度为v、动能为E k、两端的电压为U ab.电容器上的电荷量为q.它们与时间t、位移x的关系图像正确的是()二、非选择题：本题共5题，共60分．其中第12题～15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．11. (15分)在“测量金属丝的电阻率”时，某实验小组选用的主要仪器有：待测金属丝(接入电路的长度为50.00 cm，电阻约几欧)，电压表V(0～3 V，内阻约2 kΩ；0～15 V，内阻约15 kΩ)，电流表A(0～3 A，内阻约0.01 Ω；0～0.6 A，内阻约0.05 Ω)，滑动变阻器R(0～10 Ω，0.6 A)，干电池两节，导线若干．(1) 用螺旋测微器测量金属丝的直径，某次测量结果如图甲所示，读数应为________mm.(2) 请用笔画线代替导线，在图乙中完成实物电路的连接．(3) 实验中，调节滑动变阻器，记录到的电压表和电流表的示数如下表所示，请在图丙中作出UI图线．U/V 1.05 1.40 2.00 2.30 2.60I/A0.220.280.400.460.51(4) 进一步分析，可得金属丝的电阻率ρ＝________Ω·m(结果保留两位有效数字).(5) 测得的电阻率比真实值偏大可能原因有________．A. 金属丝粗细不均匀导致测出的直径偏大B. 开关闭合时间过长导致测出的电阻偏大C. 电压表内阻不够大导致测出的电阻偏大D. 滑动变阻器阻值偏小导致测量范围偏小12. (8分)某个兴趣小组为了研究圆柱体铁芯的涡流热功率，构建了如图所示的分析模型．电阻率为ρ的硅钢薄片绕成一个内径为r、高度为h的圆柱面，其厚度为d≪r.平行于圆柱面轴线方向存在磁感应强度B(t)＝B m sin ωt随时间变化的磁场．求此硅钢薄片中：(1) 感应电动势的有效值E；(2) 发热功率P.13. (8分)医院里给病人打“吊针”的装置如图所示．输液瓶刚从药房取出时，其内部气体体积为V0、压强为0.825p0(p0为大气压强)、温度为2 ℃.一段时间后，瓶内气体温度升高到环境温度7 ℃.准备输液时，在密封瓶口上插入进气管A和输液管B(输液调节器未打开)，发现外部有气体进入瓶内．求：(1) 当瓶内气体升高到环境温度后，瓶内气体的气压p；(2) 准备输液时，从进气口A进入瓶内的空气与瓶内原有空气的质量之比．14. (13分)如图所示的离心装置：水平轻杆被固定在竖直转轴的O 点，质量为m 的小圆环A 和轻质弹簧套在轻杆上，弹簧两端分别固定于O 和A ，弹簧劲度系数k ＝20mg3L ，小环A 与水平杆的动摩擦因数μ＝0.5，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．套在竖直转轴上的质量同为m 的光滑小圆环B 通过可轻质杆与小圆环A 相连，链接处可自由转动．装置静止时，长为L 的轻质杆与竖直方向的夹角为37°，弹簧处于原长状态．取重力加速度为g ，sin 37°＝ 0.6，cos 37°＝0.8，竖直转轴带动装置由静止开始缓慢加速转动．求：(1) 装置静止时，小环A 受杆的摩擦力大小f ； (2) 轻杆与竖直方向夹角为53° 时的角速度ω； (3) 轻杆与竖直方向的夹角从37°变化到53°的过程中，竖直转轴对装置所做的功W .15. (16分)如图所示的速度选择器：在xOy 平面内，垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B ；两极板构成的圆弧形狭缝，圆心角为60°，半径为R ，当极板间加上电压时可在狭缝中形成大小相等的径向电场．S (－R2 ，0)点有一离子源，向x 轴上方各方向垂直磁场连续发射不同速率的正离子，离子的质量为m ，电量为q .以O 点为圆心转动圆弧形电极，并相应改变其电场强度大小，各方向的粒子都有机会通过速度选择器的狭缝．(1) 当速度选择器处于y 轴对称位置时，求通过速度选择器的离子的速度大小； (2) 当速度选择器处于y 轴对称位置时，求速度选择器中电场强度的方向和大小； (3) 求速度选择器P 端射出离子的最小速度与最大速度．2021～2022学年高三年级期末试卷(二)(常州)物理参考答案及评分标准1. A2. C3. B4. D5. D6. A7. D8. B9. C 10. B11. (1) 0.400(0.398～0.402均正确)(2分) (2) 如图乙所示(3分) (3) 如图丙所示(3分)(4) 1.3×10－6(1.2×10－6～1.4×10－6均正确)(3分) (5) AB(4分，漏选得2分，错选不得分)12. (8分)解：(1) 硅钢薄片中，产生正弦式交变电流的最大电动势E m ＝NB m Sω(1分) 所以E m ＝B mπr 2ω(1分)有效值E ＝E m2 (1分)解得E ＝B mπωr 22(1分)(2) 由R ＝ρL S 0 ，其中S 0＝hd ，L ＝2πr ，可得此硅钢薄片绕成的圆柱面的电阻为R ＝2ρπrhd(2分)根据发热功率P ＝E 2R(1分)代入数据可得P ＝E 2R ＝(B mπωr 22)2·hd 2ρπr ＝πhdB 2m ω2r34ρ (1分)13. (8分)解：(1) 由查理定律p 1T 1 ＝pT(2分)其中p 1＝0.825p 0，T 1＝275 K ，T ＝280 K 解得p ＝0.84p 0(2分)(2) 设开始输液，插入输液管后，进入气室E 的气体在p 0压强下的体积为ΔV ， 则p 2V 0＋p 0ΔV ＝p 0V 0(1分) 解得ΔV ＝0.16V 0(1分)从进气口A 进入气室E 的空气Δm 与瓶内原有气体质量m 0之比Δm m ＝ΔVV 0－ΔV (1分)解得Δm m ＝421(1分) 14. (13分)解：(1) 装置静止时，设杆对B 的作用力为F ，则F ＝mg cos 37° (1分)A 受力平衡f ＝F sin 37°(1分)解得 f ＝34mg (f <μ·2mg ＝mg )(1分)(2) 轻杆与竖直方向的最终夹角为53°时，弹簧弹力F k ＝k Δx ＝43 mg (1分)A 受摩擦力f m ＝μ·2mg ＝mg (1分) 对A 分析f m ＋F k －mg tan 53°＝mrω2(2分) 其中r ＝L sin 53° 解得ω＝5g4L(1分) (3) B 下降的高度h ＝15 LA 的动能为E k A ＝12 m (ωL sin 53°)2摩擦力所做的功W f ＝f m·Δx ＝0.2mgL (1分)弹簧增加的弹性势能E p ＝F k ·Δx ＝12 k Δx 2得E p ＝215 mgL (1分)对A ：W ＋mgh －W f ＝E k A ＋E p (2分) 解得W ＝815mgL (1分)15. (16分)解：(1) 由几何关系可得，通过速度选择器的离子在磁场中运动的轨迹半径R 1＝R2(2分) 在磁场中，q v 1B ＝m v 21R 1(2分)则通过速度选择器的离子的速度大小为v 1＝qBR2m (1分)(2) 在狭缝中运动的轨迹半径为R 2＝R在狭缝中，电场强度方向背离圆心向外(1分) q v 1B －qE ＝m v 21R 2 (2分)解得E ＝B v 12 ＝qRB 24m(2分)(3) (Ⅰ)由几何关系可得，能通过速度选择器的离子在磁场中运动的最小半径R 3满足R 23 ＋(R2)2＝(R －R 3)2 解得R 3＝38R (2分)能通过速度选择器的离子的最小速度v 3＝3qBR8m(1分)(Ⅱ) 如图所示，能通过速度选择器的离子在磁场中运动的最小半径R 4满足： 2R 4＝R ＋R2解得R 4＝34R (2分)能通过速度选择器的离子的最大速度v 4＝3qBR4m (1分)。