黑龙江省牡丹江市第三高级中学2022届高三上学期期末考试物理含答案

2021--2022学年度第一学期期末考试

高三物理试卷

考试时间:90分钟   分值:100分

一、单项选择题（共9题，每题的四个选项中只有一个选项正确，每题3分，共27分）

1．下列说法正确的是(　　)

A．在光电效应实验中，只要入射光足够强，时间足够长，金属表面就会逸出光电子

B．在光电效应的实验中，饱和光电流大小取决于入射光的频率，频率越大，饱和光电流越大

C．根据玻尔的原子理论，氢原子从n＝5的激发态跃迁到n＝2的激发态时，原子能量减小，电势能增加

D．一群处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可以产生6种谱线

2.下列关于核反应的说法正确的是(　　)

A.U→Th＋He是铀核的裂变

B.H＋H→He＋n是α衰变方程

C.Th衰变为Rn，经过3次α衰变，2次β衰变

D.核反应Al＋He→P＋X中的X是质子

3.一长直导线与闭合金属线框放在同一竖直面内，如图甲所示，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示(以竖直向上为电流的正方向)．则在0～T时间内，下列说法正确的是(　　)

A．0～时间内，穿过线框的磁通量最小

B.～时间内，线框中产生的感应电流方向始终不变

C. ～时间内，线框先有收缩的趋势后有扩张的趋势

D. ～T时间内，线框所受安培力的合力方向向右

3题                                 4题

4.笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件。当显示屏开启时磁体远离霍尔元件，电脑正常工作；当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，电脑进入休眠状态。如图所示，一块宽为a、长为c的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，通入方向向右的电流时，电子的定向移动速度为v。当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中，于是元件的前、后表面间出现电压U，以此控制屏幕的熄灭。则元件的(　　)

A.前表面的电势比后表面的低

B.前、后表面间的电压U与a无关

C.增大磁感应强度B，前、后表面间的电压U增大

D.将磁场方向变为与元件的上、下表面平行，U不变

5.如图所示，边长为1 cm的正三角形ABC处于匀强电场中，电场方向平行于三角形所在平面．将电子由A点移动到B点，电场力做功4 eV；将电子由A点移动到C点，电场力做功2 eV.电场强度大小为(　　)

A．400 V/m  B．200 V/m

C．200 V/m  D．300 V/m

6.在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n＝1500，横截面积S＝20cm2，螺线管导线电阻r＝1.0Ω，R1＝4.0Ω，R2＝5.0Ω，电容器电容C＝30μF。在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按图乙所示的规律变化。则下列说法中正确的是（    ）

A. 螺线管中产生的感应电动势为1.5V

B. 闭合电键，电路中的电流稳定后电容器上极板带正电

C. 电路中的电流稳定后，电阻R1的电功率为5×10－2W

D. 电键断开，流经电阻R2的电荷量为1.8×10－5C

6题                                    7题

7．图甲为小型交流发电机的原理图，发电机的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴OO′匀速转动，从t＝0时刻开始，通过矩形线圈的磁通量随时间变化的规律如图乙所示，已知线圈的匝数n＝50，线圈的电阻r＝5 Ω，线圈与外电路连接的定值电阻R＝45 Ω，电压表为理想交流电表．则下列判断正确的是(　　)

A．线圈转动的周期为6.28 s

B．t＝0时刻，线圈中的感应电动势为0

C．线圈转动过程中产生的最大电动势为100 V

D．电压表的示数为45 V

8. 如图，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，质量为m、电荷量为q（q > 0）的带电粒子从圆周上的M点沿直径方向射入磁场。若粒子射入磁场时的速度大小为v1，离开磁场时速度方向偏转90o；若射入磁场时的速度大小为v2，离开磁场时速度方向偏转60o，不计重力，则v1：v2为（　　）

A.B. C.D.

9.如图所示，竖直面内两条平行的、间距为L的四分之一光滑圆弧导轨处于方向竖直向下的匀强磁场中，两导轨与内阻不计的电源、开关、总阻值为R的滑动变阻器相连，导轨与导线电阻均不计。现将一长度也为L、电阻为的导体棒ab放置在导轨上，导体棒恰能静止在图示位置。现缓慢将滑片P从一端移动到另外一端，使导体棒沿导轨缓慢向下滑动，则下列说法错误的是（　）

A. 在滑片P滑动的过程中，导轨对导体棒的支持力一直减小

B. 在滑片P滑动的过程中，导体棒所受的安培力一直减小

C. 滑片P应由C点向D点滑动

D. 在滑片P滑动的过程中，滑动变阻器消耗的电功率先增大后减小

二、多项选择题（共4题，每题4分，在每小题的四个选项中，有两个或多个选项正确，选全的得4分，错选不给分，少选给2分，共16分）

10．某区域的电场线分布如图所示，其中间一根电场线是直线，一带正电的粒子从直线上的O点由静止开始在电场力作用下运动到A点。取O点为坐标原点，沿直线向右为x轴正方向，粒子的重力忽略不计。在O到A运动过程中，下列关于粒子运动速度v和加速度a随时间t的变化、粒子运动径迹上的电势φ和动能Ek随位移x的变化图线可能正确的是（     ）

11.如图所示为某小型电站高压输电示意图，变压器均为理想变压器，发电机输出功率为20 kW.在输电线路上接入一个电流互感器，其原、副线圈的匝数比为1∶10，电流表的示数为1 A，输电线的总电阻为10 Ω，则下列说法正确的是(　　)

A．采用高压输电可以增大输电线中的电流

B．升压变压器的输出电压U2＝2 000 V

C．用户获得的功率为19 kW

D．将P下移，用户获得的电压将增大

12.如图所示，等边三角形导体框abc边长为l，bd垂直于ac。导体框所在空间有竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场。当导体框绕过bd的轴以角速度匀速转动时，下列说法正确的是（    ）

A.导体框中无感应电流

B.导体框中产生正弦交变电流

c. a、d两点间电势差为0

D. a、d两点间电势差大小为

13．如图所示，在地面上方的水平匀强电场中，一个质量为m、电荷量 为+q的小球，系在一根长为L的绝缘细线一端，可以在竖直平面内绕O点做圆周运动。AB为圆周的水平直径，CD为竖直直径。已知重力加速度为，电场强度E=，不计空气阻力，下列说法正确的是（    ）

A.若小球在竖直平面内绕O点做完整圆周运动，则它运动过程中的最小速度为

B.若小球在竖直平面内绕O点做完整圆周运动，则小球运动到B点时的机械能最大

C.若将小球在A点由静止开始释放，它将在ACBD圆弧上往复运动

D.若将小球在A点以大小为的速度竖直向上抛出，它将能够到达B点

三、实验题（共2题，共15分）

14.（5分）某同学利用图甲所示电路测量量程为3V 的电压表的内阻，可供选择的器材有：电阻箱R(最大阻值99 999.9 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值50 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值5 kΩ)，直流电源E(电动势4 V)，开关1个，导线若干。

实验步骤如下：

①按电路原理图甲连接线路；

②将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到图甲中最左端位置，闭合开关S；

③调节滑动变阻器阻值，使电压表满偏；

④保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为2.00 V，记下电阻箱的阻值。

回答下列问题：

(1)实验中应选择滑动变阻器________(填“R1”或“R2”)。

(2)根据图甲所示电路将图乙中的实物图连线。

图甲图乙

(3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为1250.0 Ω，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，可得电压表的内阻为________Ω（结果保留到个位）。

15.（10分）某同学在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，备有下列器材：

A.待测的干电池(电动势约为1.5 V，内阻小于1.0 Ω)

B.电流表A1(量程0～3 mA，内阻Rg1＝10 Ω)

C.电流表A2(量程0～0.6 A，内阻Rg2约为0.1 Ω)

D.滑动变阻器R1(阻值范围0～20 Ω，额定电流10 A)

E.滑动变阻器R2(阻值范围0～200 Ω，额定电流1 A)

F.电阻箱R0(阻值范围0～999 Ω)

G.开关和导线若干

(1)某同学发现上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，于是他设计了如图甲的 a、b、c、d所示的四个参考实验电路，并计划用图象法处理实验数据，其中最合理的是图________所示的电路；在该电路中，为了操作方便且能准确地进行测量，滑动变阻器应选________(填写器材前的字母代号)。

                图甲                                        图乙

(2)该同学选出合理的实验电路后，把与R0串联的电流表当作量程为0～3 V的电压表使用，于是将电阻箱R0的阻值调至________ Ω。

(3)图乙为该同学利用(1)中选出的合理的实验电路测出的数据绘出的I1－I2图线(I1为电流表A1的示数，I2为电流表A2的示数)，被测干电池的电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω。(结果保留2位小数)

四、计算题（共3题，16题10分、17题17分、18题15分，共37分）

16．如图所示，两条足够长的平行金属导轨间距为0.5 m，固定在倾角为37°的斜面上。导轨顶端连接一个阻值为1 Ω的电阻。在MN下方存在方向垂直于斜面向上、大小为1 T的匀强磁场。质量为0.5 kg的金属棒从AB处由静止开始沿导轨下滑，其运动过程中的v­t图象如图所示。金属棒运动过程中与导轨保持垂直且接触良好，金属棒与导轨间的动摩擦因数为0.25，不计金属棒和导轨的电阻，取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。

求：(1)求金属棒在磁场中能够达到的最大速率；

(2)已知金属棒从进入磁场到速度达到5 m/s时通过电阻的电荷量为1.3 C，求此过程中电阻产生的焦耳热。

17.如图所示，在真空中xOy平面的第一象限内，分布有沿x轴负方向的匀强电场，场强E＝4×104 N/C，第二、三象限内分布有垂直纸面向里且磁感应强度为B2的匀强磁场，第四象限内分布有垂直纸面向里且磁感应强度为B1＝0.2 T的匀强磁场。在x轴上有一个垂直于y轴的平板OM，平板上开有一个小孔P，在y轴负方向上距O点为 cm的粒子源S可以向第四象限平面内各个方向发射α粒子，且OS>OP。设发射的α粒子速度大小v均为2×105 m/s，除了垂直x轴通过P点的α粒子可以进入电场，其余打到平板上的α粒子均被吸收。已知α粒子的比荷为＝5×107 C/kg，重力不计，求：

(1)P点距O点的距离为多少？

(2)α粒子经过P点第一次进入电场，运动后到达y轴的位置与O点的距离为多少？

(3)要使离开电场的α粒子能回到粒子源S处，磁感应强度B2应为多大？

18.（1）下列说法中正确的是__________

（填正确答案标号，选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得0分）

A．机械波在某种介质中传播，若波源的频率增大，其传播速度就一定增大

B．当波源与观察者相互远离时，观察到的波频率变小

C．在波的干涉中，振动加强点的位移不一定始终最大

D．如果测出单摆的摆长l、周期T，作出l－T2图象，图象的斜率等于重力加速度g

E．在双缝干涉实验中，其它条件不变，仅用红光代替黄光作为入射光可增大干涉条纹的间距

（2）如图所示，1、2、3、4、5为均匀介质中质点的平衡位置，间隔为a=2cm.沿x轴成一条直线排列；t=0时，质点1开始竖直向下振动，激起的正弦波向右传播;到t=2s时，从第2个质点到第4个质点，均完成了4次全振动，但均未完成5次全振动，此时刻波形如图实线所示，第2个质点在波峰，第4个质点在波谷。求：

①质点振动的周期及这列波的波速。

②从t=2s时起，经过多长时间，从第2个质点到第4个质点区间出现图中虚线波形。

2021--2022学年度第一学期期末考试

高三物理答案

一、单项选择题

二、多项选择题

三、实验题

14. （1）R1　(2)见解析图　(3)2500
15. (1)b　D　(2)990　(3)1.47或1.48　  0.84或0.85

四、计算题

16.解析(1)金属棒在磁场中能够达到的最大速率时，金属棒处于平衡状态

根据平衡条件有mgsin 37°＝BIL＋μmgcos 37°

根据闭合回路欧姆定律有I＝ 

金属棒切割磁感线产生的感应电动势为E＝BLvm 

由以上各式解得vm＝8 m/s。

(2)金属棒从进入磁场通过电阻的电荷量为q＝t＝＝＝＝ 

解得金属棒在磁场下滑的位移x＝＝2.6 m 

由动能定理有mgxsin 37°－μmgxcos 37°－WA＝mv－mv 

此过程中电阻产生的焦耳热等于克服安培力做的功Q＝WA 

由以上各式解得，此过程中电阻产生的焦耳热Q＝2.95 J。

17.(1)α粒子从S射出经过磁场B1后，能从P点垂直x轴通过的运动轨迹如图甲所示，

图甲

由公式B1qv＝m可知，粒子的轨道半径r＝＝0.02 m，

由几何关系可知cos θ＝＝，则θ＝30°，

由此可知P点距O点的距离OP＝r－rsin θ＝0.01 m。

(2)α粒子进入电场后做类平抛运动，加速度为a＝＝2×1012 m/s2，

x轴方向位移为x＝OP＝at2，y轴方向位移为y＝vt，

则粒子到达y轴位置与O点的距离为y＝0.02 m。

(3)设粒子在y轴射出电场的位置到粒子源S的距离为H，则

H＝y＋h＝(2＋)×10－2 m，

设粒子在y轴射出电场的速度方向与y轴正方向夹角为φ，

由tan φ＝＝1，可知φ＝45°，

则α粒子射入磁场B2的速度大小v′＝v，

α粒子能回到粒子源S处可分以下两种情况处理

①粒子经B2磁场偏转后直接回到粒子源S处，如图乙所示。

图乙

设粒子在B2磁场中做圆周运动的半径为R，由几何关系可知cos 45°＝，

则R＝＝×10－2 m，由公式B2qv′＝，得到B2＝＝ T。

②粒子经B2磁场偏转后进入B1磁场偏转再回到离子源S处，如图丙所示。

图丙

则粒子进入B1磁场的偏转半径r′＝＝＝r＝2×10－2 m，

由几何关系可知 cos 45°＝，则R′＝＝×10－2 m，

由公式B2qv′＝，得到B2＝＝ T＝ T。

18.（1）BCE

（2）