黑龙江省牡丹江市第一高级中学2021届高三上学期期末物理试题

这是一份黑龙江省牡丹江市第一高级中学2021届高三上学期期末物理试题，共19页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题（每小题只有一个正确选项，本题共9小题，每小题4分，共计36分）
1. 如图所示，物体B叠放在物体A上，A、B的质量均为m，且上、下表面均与斜面平行，它们以共同速度沿倾角为θ的固定斜面C匀速下滑，则( )
A．A、B间没有静摩擦力
B．A受到B的静摩擦力方向沿斜面向上
C．A受到斜面的滑动摩擦力大小为mgsin θ
D．A与斜面间的动摩擦因数μ＝tan θ
2.关于简谐运动，下列说法中正确的是（ ）
A．回复力跟位移成正比，方向有时跟位移相同，有时跟位移方向相反；
B．加速度跟位移成正比，方向永远跟位移方向相反；
C．速度跟位移成反比，方向跟位移有时相同有时相反；
D．加速度跟回复力成反比，方向永远相同。
3. 2020年11月24日，“嫦娥五号”月球探测器发射成功，这是我国首次执行月球采样返回任务，也是迄今为止我国执行的最为复杂的航天任务。“嫦娥五号”探测器由四大部分组成：轨道器、着陆器、上升器和返回器。下列说法正确的是（ ）
A．轨道器驻留在绕月轨道上，其速度大于月球的第一宇宙速度
B．着陆器在靠近月球表面时需要启动反推火箭徐徐降落以实现软着陆，在软着陆的过程中其机械能减小
C．上升器以着陆器作为发射架，从月面上加速起飞，这时月壤样品处于失重状态
D．返回器在回到与轨道器相同的绕月轨道后，可以直接加速，实现与轨道器的对接
4. 明代学者方以智在阳燧倒影中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是（ ）
A．若增大入射角i，则b光先消失
B．在该三棱镜中a光波长小于b光波长
C．a光能发生偏振现象，b光不能发生偏振现象
D．a光在三棱镜中的传播速度大于b光
5.如图，理想变压器原、副线圈匝数之比为1：2，原线圈与定值电阻R1串联后，接入输出电压有效值恒定的正弦交流电源。副线圈电路中负载电阻为可变电阻R2，A、V是理想电表。当R2=2R1时，电流表的读数为1A，电压表的读数为4V，则（ ）
A．电源输出电压为8V
B．电源输出功率为4W
C．当R2=8Ω时，电压表的读数为3V
D．当R2=8Ω时，变压器输出功率最大
6.一列简谐横波沿x轴负方向传播。当t=0时其波形如图所示，则t=T时（ ）
A．Q处质点加速度沿y轴正方向
B．Q处质点的传播到图中的P点
C．P、Q两处质点的振动速度一样大
D．1cm7.如图甲所示为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示，发电机线圈匝数为20匝，内阻为1，外接灯泡的电阻为9恒定不变，则下列说法中正确的是（ ）
A．电压表的读数为6V
B．发电机输出功率为36W
C．线圈转动过程中，磁通量的最大值为Wb
D．在时刻，线圈平面恰好经过中性面垂面的位置
8.有一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c、d四点的位置如图所示，cd、cb分别垂直于x轴、y轴，其中a、O、b三点电势分别为：4V、6V、8V，一电荷量为q＝－2×10－5C的负点电荷由a点开始沿abcd路线运动，则下列判断正确的是（ ）
A．c点的电势为12V
B．电场强度的大小为V/m
C．该点电荷在c点的电势能为2×10－5J
D．该点电荷从a点移到d点的过程中，电场力做功为8×10－5J
9.如图所示,水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场,两个边长相等的单匝闭合正方形线圈Ⅰ和Ⅱ,分别用相同材料,不同粗细的导线绕制Ⅰ为细导线两线圈在距磁场上界面h高处由静止开始自由下落,再进入磁场,最后落到地面,运动过程中,线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界设线圈Ⅰ、Ⅱ落地时的速度大小分别为、,在磁场中运动时产生的热量分别为、不计空气阻力,已知线框电阻与导线长度成正比,与导线横截面积成反比,则（ ）
A．,
B．,
C．,
D．,
二、多项选择题（每小题有多个正确选项，共5小题，每小题4分，共计20分。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
10.已知地磁场类似于条形磁铁产生的磁场，地磁N极位于地理南极．如图所示，在牡丹江一中物理实验室的水平桌面上，放置边长为L的正方形闭合导体线框abcd，线框的ad边沿南北方向，ab边沿东西方向，下列说法正确的是（ ）
A．若使线框向东平移，则a点电势比d点电势低
B．若使线框向北平移，则a点电势等于b点电势
C．若以ad边为轴，将线框向上翻转90°，则翻转过程线框中电流方向始终为adcb方向
D．若以ab边为轴，将线框向上翻转90°，则翻转过程线框中电流方向始终为adcb方向
11.沿x轴传播的简谐横波上有平衡位置相距4m的两点P、Q，如图甲、乙分别是P、Q两质点的振动图像。已知波长大于2 m，这列波可能的波速为（ ）
A．m/s
B．m/s
C．8 m/
D．40m/s
12.如图甲所示，用单色光照射透明标准板M来检查被检体N的上表面的平直情况，观察到的现象如图乙所示，条纹中的P和Q的情况说明（ ）
A．N的上表面A处向上凸起
B．N的上表面B处向上凸起
C．N的上表面A处向下凹陷
D．N的上表面B处向下凹陷
13.用双缝干涉测光的波长的实验装置如图所示，实验装置使光屏上能观察到清晰的干涉条纹。关于该实验，下列说法正确的是( )
A．取下滤光片，光屏上将只见到白光
B．若将双缝间的距离d增大，光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小
C．测出n条亮条纹间的距离a，则相邻两条亮条纹间距为
D. 若将滤光片由红色换成绿色，光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小
14.如图所示，电动牙刷充电时将牙刷插入充电座内，充电座中的线圈接入220V交流电，牙刷内的线圈两端获得4.5V的电压，再通过控制电路对牙刷内部的直流充电电池充电，电池的电动势为2.4V，内阻为0.1，容量为800mAh，10小时即可充满。充满电后用户平均每天使用4分钟，可以连续使用60天。关于此电动牙刷的说法正确的是（ ）
A．充电座和牙刷中线圈的匝数比为440：19
B．充电时，直流充电电池中的平均电流是80mA
C．使用时电池的平均输出功率为0.48W
D．电池最多能提供的电能为6912J
三、实验题（每空格2分，共12分）
15.（4分）某同学用半圆形玻璃砖测定玻璃的折射率（如图甲中实线所示）。在固定好的白纸上作出直角坐标系xOy，实验时将半圆形玻璃砖M放在白纸上，使其底边aa′与Ox轴重合，且圆心恰好位于O点，实验正确操作后，移去玻璃砖，作OP3连线，用圆规以O点为圆心画一个圆（如图中虚线所示），此圆与AO线交点为B，与OP3连线的交点为C，测出B点到x、y轴的距离分别为l1、d1，C点到x、y轴的距离分别为l2、d2。
（1）根据测出的B、C两点到两坐标轴的距离，可知此玻璃折射率测量值的表达式n＝__；
（2）该同学又用平行玻璃砖做实验如图乙所示。他在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa′和bb′后，不小心碰了玻璃砖使它向aa′方向平移了少许，如图所示。则他测出的折射率将__（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
16.（8分）甲同学设计了如图甲所示的电路来测量电源电动势E及电阻R1和R2的阻值．
实验器材有：待测电源E(不计内阻)，待测电阻R1，待测电阻R2，电压表V(量程为1.5 V，内阻很大)，电阻箱R(0～99.99 Ω)，单刀单掷开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干．
(1)先测电阻R1的阻值．请将甲同学的操作补充完整：
闭合S1，将S2切换到a，调节电阻箱，读出其示数R0和对应的电压表示数U1.保持电阻箱示数不变，______________________，读出电压表的示数U2.则电阻R1的表达式为R1＝______________．
(2)甲同学已经测得电阻R1＝4.80 Ω，继续测电源电动势E和电阻R2的阻值，该同学的做法是：闭合S1，将S2切换到a，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U，用测得的数据，绘出了如图乙所示的eq \f(1,U)－eq \f(1,R)图线，则电源电动势E＝________V，电阻R2＝________Ω(保留3位有效数字)．
四、解答题（共3个小题，满分32分）
17.（8分）某种透明介质的截面如图所示，为半径为R的四分之一圆弧，O为圆心，为直角三角形，，与足够大的光屏垂直，A点与光屏接触细光束沿圆弧半径射向圆心O，当在界面上的入射角时，仅在光屏上形成一个亮斑，若不考虑光在透明介质中的多次反射。
(1)求该介质的折射率应不小于多少；
(2)若，当入射角i逐渐减小到时，A点右侧光斑恰好消失，仅在光屏A点左侧有个光斑，求及光斑到A点的距离。
18.（10分）如图所示，光滑水平面上的物体B、C静止放置，物体A以速度向B运动，A、B、C质量均为m且处于同一直线上，A与B碰后粘合在一起，随后AB与C发生弹性碰撞，求：
①A、B碰撞系统损失的机械能；
②AB与C发生弹性碰撞后，各物体的速度大小。
19.（14分）如图所示，两根正对的平行金属直轨道MN、M´N´位于同一水平面上，两轨道之间的距离l = 0.50 m，轨道的MM′端之间接一阻值R = 0.40 Ω的定值电阻，NN′端与两条位于竖直面内的半圆形光滑金属轨道NP、N′P′平滑连接，两半圆轨道的半径均为R0 = 0.50 m．直轨道的右端处于竖直向下、磁感应强度B = 0.5 T的匀强磁场中，磁场区域的宽度d = 0.80 m，且其右边界与NN′重合．现有一质量m = 0.20 kg、电阻r = 0.10 Ω的导体杆ab静止在距磁场的左边界s = 2.0 m处．在与杆垂直的水平恒力F = 2.0 N的作用下ab杆开始运动，当运动至磁场的左边界时撤去F，结果导体ab恰好能以最小速度通过半圆形轨道的最高点PP′．已知导体杆ab在运动过程中与轨道接触良好，且始终与轨道垂直，导体杆ab与直轨道之间的动摩擦因数μ = 0.10，轨道的电阻可忽略不计，取g = 10 m/s2，求：
（1）导体杆刚进入磁场时，通过导体杆上的电流大小和方向；
（2）导体杆穿过磁场的过程中通过电阻R上的电荷量；
（3）导体杆穿过磁场的过程中整个电路产生的焦耳热．
牡一中2018级高三学年上学期期末考试物理试题详解
1【答案】D
【解析】对物体B受力分析可知，B一定受重力、支持力，将重力分解可知重力有沿斜面向下的分力，B能匀速下滑，受力一定平衡，故A对B应有沿斜面向上的静摩擦力；根据力的相互作用规律可知，A受到B的静摩擦力应沿斜面向下，故A、B错误；对A、B整体分析，并将整体重力分解，可知沿斜面方向上，重力的分力与摩擦力等大反向，故A受的滑动摩擦力沿斜面向上，大小为2mgsin θ，C错误；对A、B整体分析，受重力、支持力和滑动摩擦力，由于匀速下滑，故重力沿斜面方向的分力与滑动摩擦力平衡，故2mgsin θ＝μ·2mgcs θ，解得μ＝tan θ，D正确。
2. 【答案】B
【解析】A．回复力跟位移成正比，方向总是跟位移方向相反，故A错误；B．加速度跟位移成正比，方向总是跟位移方向相反，故B正确；C．在同一位置速度方向有两种，而位移方向总是从平衡位置指向物体所在位置，则知速度方向有时跟位移相同，有时跟位移方向相反，故C错误；D．由牛顿第二定律知，加速度跟回复力成正比，方向永远相同，故D错误。
3. 【答案】B
【详解】A．轨道器驻留在绕月轨道上的半径大于月球的半径，由得
则其速度小于月球的第一宇宙速度，故A错误；B．着陆器在靠近月球表面时需要启动反推火箭徐徐降落以实现软着陆，在软着陆的过程中，反推力做负功，则机械能减小，故B正确；C．上升器以着陆器作为发射架，从月面上加速起飞，加速度方向向上，则月壤样品处于超重状态，故C错误；D．若返回器在回到与轨道器相同的绕月轨道后直接加速，则做离心运动，所以不可能实现与轨道器的对接，故D错误。
4. 【答案】D
【详解】A．当增大入射角i时，两单色光在左侧界面的折射角增大，但在右侧界面的入射角均减小，故不会发生全反射，故A错误；B．由题图知三棱镜对a光的折射率小于对b光的折射率，而同种介质对频率越大的光折射率越大，故光在三棱镜中的波长，则，故B错误；CD．由，得，偏振现象是横波所特有的，故a、b两光都能发生偏振现象，故C错误，D正确。
5. 【答案】D
【详解】A．当时，电流表的读数为1A，电压表的读数为4V，根据欧姆定，，理想变压器原、副线圈匝数之比为1：2，根据电压与匝数成正比得原线圈电压是
根据单相变压器中电流与匝数成反比得原线圈电流是
所以电源输出电压为A错误；
B．电源输出功率为B错误；D．根据欧姆定律得副线圈电流为，所以原线圈电流是，所以，当时，，即电压表的读数为6V；变压器输出的功率所以满足时变压器输入功率最大，解得
变压器输出的功率最大为，C错误，D正确。
6. 【答案】A
【详解】简谐横波上的质点只会纵向移动，不存在横向移动，横向传播的是振动状态，故B错误；
当时，Q处质点在波谷，则此时的加速度沿y轴的正方向。故A正确；当时，Q处的质点此时的振动速度是0，而P处质点处于平衡位置，速度为最大。故C错误；当时，该波向左传播，由上下坡法可知1cm＜x＜2cm范围内的质点正在向y轴的正方向运动；2cm＜x＜3cm范围内的质点正在向y轴的负方向运动。故D错误；
7. 【答案】C
【详解】A．感应电动势的有效值，小灯泡两端的电压
即电压表的示数为5.4V，故A错误；B．灯泡实际消耗的功率即为电源的输出功率，发电机输出功率为
，故B错误；C．线圈转动过程中，在磁场中匀速转动的角速度为，最大感应电动势为，可得磁通量的最大值为，故C正确；D．在时刻，感应电动势为0，线圈平面恰好经过中性面位置，故D错误。
8. 【答案】D
【详解】A．由于是匀强电场，故沿着一个方向前进相同距离电势的降低相等，故
代入数据解得：，故A错误；B．由于是匀强电场，故沿着同一个方向前进相同距离电势的降低相等可知，ab中点e电势为φe=6V，连接Oe则为等势面，根据几何关系可知，ab⊥Oe，因此
，ab⊥Oe，因此ab为电场线，且方向由b指向a，电场强度为
，故B错误；C．该点电荷在c点的电势能为故C错误；D．该点电荷从a点移到b点电场中做功为
，故D正确。
9. 【答案】D
【详解】
据题两个线圈从同一高度下落，到达磁场边界时具有相同的速度v，线圈切割磁感线产生感应电流，同时受到向上的安培力为：，由电阻定律得线圈的电阻（ρ为材料的电阻率，L为线圈的边长，S为单匝导线横截面积），所以下边刚进入磁场时所受的安培力为：，此时加速度为：，将线圈的质量m=ρ0S•4L（ρ0为材料的密度）代入上式，所以得加速度为：此式中各量对于两个线圈都相同，两个线圈的加速度a相同，则线圈Ⅰ和Ⅱ同步运动，落地速度相等：v1=v2，由能量守恒可得：（H是磁场区域的高度），因为Ⅰ为导线细，质量m小，产生的热量小，所以Q1＜Q2．
10. 【答案】AC
【解析】
A项：地磁场的竖直分量向下，若使线圈向东平动，地磁场的竖直分量向下，线圈的磁通量没有变化，没有感应电流产生，ad切割磁感线，产生感应电动势，a点的电势比d点的电势低，故A正确；
B项：若使线圈向北平动，地磁场的竖直分量向下，ab切割磁感线，由右手定则可知，a点的电势比b点的电势高，故B错误；C项：若以ad边为轴，将线圈向上翻转900，线圈的磁通量向下减小，根据楞交定律可知线圈中感应电流方向为adcba，故C正确；D项：若以ab边为轴将线圈向上翻转，因地磁场方向沿向北斜向下的方向，则线圈的磁通量先增加后减小，根据楞次定律可知线圈中感应电流方向为先abcda，后adcba，故D错误．
11.【答案】ACD
【详解】
由振动图像得质点的振动周期。①若波由P向Q传播，Q点比Q点晚振动的时间
，，，，，所以P、Q间距离为，，，，
则波长为：，，，，，因为，所以，。当时：
，，当时：，②若波由Q向P传播，P点比Q点晚振动的时间：，，，，所以P、Q的距离为：，，，，，则波长为，，，，，因为波长，所以，。当时：，；当时： ，。
12. 【答案】BC
【详解】
AC：P处所在的条纹是同一条纹，若为直线，则说明该处同一水平线，线上各点对应的空气层厚度都相同，但实际上P处条纹向左弯曲，意味着后一级条纹图中白色条纹提前出现，可见P处对应的检测平板上的A点所对应的空气层厚度与后一级条纹对应的空气层厚度相同，而后一级条纹本来对应的空气层厚度比前一级大，可见A处向下凹陷，才能实现该处空气层厚度与下一级条纹对应的空气层厚度一样，故C符合题意，A不符合题意；BD：薄膜干涉是等厚干涉，即同一条明纹处空气膜的厚度相同；从弯曲的条纹可知，Q点应该在同一条纹上，厚度相同，但现在推迟出现条纹，故知Q处空气薄膜凹陷，即N的上表面B处向上凸起，故B符合题意，D不符合题意。故选BC。
13. 【答案】BD
【解析】
【详解】
A．取下滤光片，不同的色光干涉，在光屏上将出现彩色的干涉条纹，故A错误；B．根据知，将双缝的距离d增大，则光屏.上相邻两条暗纹中心的距离减小，故B正确；C．测出n条亮条纹间的距离a,则相邻两条亮条纹间距为，故C错误；D．若将滤光片由红色换成绿色，光的波长减小，根据知，光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小，故D正确。
14. 【答案】BD
【详解】
A．根据变压器原理得，充电座和牙刷中线圈的匝数比为,故A错误；B．充电时，直流充电电池中的平均电流是,故B正确；电池最多能提供的电能为,使用时电池的总平均功率为,因为电池有内阻，使用过程中有部分内能产生，所以使用时电池的平均输出功率小于0.48W，故D正确，C错误。
15. 【答案】 不变
【详解】
（1）设光线在x轴上的入射角为i，折射角为r，玻璃砖的半径为R，根据数学知识得
，，则此玻璃折射率测量值的表达式为：。
（2）如图所示，红线表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图，而黑线是作图时所采用的光路图，通过比较发现，入射角和折射角没有变化，由折射率的定义式：测得的折射率将不变。
16. 【答案】：(1)将S2切换到b eq \f(U2－U1,U1)R0 (2)1.43 1.20
【解析】：(1)保持电阻箱示数不变，将S2切换到b，由于R和R1串联，所以通过R1的电流I＝eq \f(U1,R0)，R1两端的电压为U2－U1，所以R1＝eq \f(U2－U1,I)＝eq \f(U2－U1,U1)R0.
(2)根据闭合电路欧姆定律，E＝eq \f(U,R)(4.8＋R2＋R)，所以eq \f(1,U)＝eq \f(1,E)·(4.8＋R2)eq \f(1,R)＋eq \f(1,E)，由此式看出，eq \f(1,U)－eq \f(1,R)图线的截距为 eq \f(1,E)＝0.7，斜率k＝eq \f(1,E)·(4.8＋R2)＝eq \f(2.8－0.7,0.5)＝4.2，由此两式得，E≈1.43 V，R2＝1.20 Ω.
17. 【答案】(1)；(2)；
【详解】
(1)光在面能发生全反射，必有
，可得：故该介质的折射率应不小于
(2)如图：当入射角逐渐减小到时，A点右侧光斑恰好消失，在面的折射光线恰与平行，可得折射角。根据折射定律得：。
由几何关系得：
光斑到A点的距离
18. 【答案】①；②，
【解析】
试题分析：①设A与B碰后粘合在一起的速度大小为，以A的速度方向为正方向，由动量守恒定律得：，解得：， A、B碰撞系统损失的机械能。②设AB与C发生弹性碰撞后，速度大小分别为、，AB与C发生弹性碰撞，碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒，以A的速度方向为正方向，则有：， ，解得：，
19. 【答案】（1）3 A，方向由b到a （2）0.4 C （3）0.94 J
【分析】
本题考查电磁感应现象与能量问题的综合．
【详解】
（1）设导体杆在F的作用下运动至磁场的左边界时的速度为v1，根据动能定理则有：
导体杆刚进入磁场时产生的感应电动势：
此时通过导体杆上的电流大小：
=3A
根据右手定则可知，电流方向为由b向a
（2）设导体杆在磁场中运动的时间为t，产生的感应电动势的平均值为E平均，则由法拉第电磁感应定律有 ：

通过电阻R的感应电流的平均值：
通过电阻R的电荷量：
q=I平均t=0.4C
（3）设导体杆离开磁场时的速度大小为v2，运动到圆轨道最高点的速度为v3，因导体杆恰好能通过半圆形轨道的最高点，根据牛顿第二定律对导体杆在轨道最高点时有：
对于导体杆从NN′运动至PP′的过程，根据机械能守恒定律有：
解得v2=5.0m/s
导体杆穿过磁场的过程中损失的机械能：
此过程中电路中产生的焦耳热为：