河南省商丘市夏邑第一中學2022年高三物理上學期期末試卷含解析一、選擇題：本題共5小題，每小題3分，共計15分．每小題只有一個選項符合題意1.如圖甲所示，電流恒定的通電直導線MN垂直平放在兩條相互平行的水平光滑長導軌上，電流方向由M指向N，在兩導軌間存在著豎直磁場，取垂直于紙面向里的方向為磁感應強度的正方向，當t＝0時導線恰好靜止，若B按如圖乙所示的余弦規(guī)律變化，下列說法正確的是（）

A．在最初的一個周期內，導線在導軌上做往復運動

B．在最初的一個周期內，導線一直向左運動

C．在最初的半個周期內，導線的加速度先增大后減小

D．在最初的半個周期內，導線的速度先增大后減小參考答案：AD2.如圖所示，將一輕彈簧下端固定在傾角為θ的粗糙斜面底端，彈簧處于自然狀態(tài)時上端位于A點．質量為m的物體從斜面上的B點由靜止下滑，與彈簧發(fā)生相互作用后，最終停在斜面上。下列說法正確的是（

）

A．物體最終將停在A點

B．物體第一次反彈后不可能到達B點

C．整個過程中重力勢能的減少量大于克服摩擦力做的功

D．整個過程中物體的最大動能大于彈簧的最大彈性勢能參考答案：BC3.平行板電容器,其兩板始終保持跟一直流電源的正、負極相連接,當兩板間插入電介質時,電容器的帶電量和兩極板間的電勢差的變化是A.帶電量不變，電勢差增大

B.帶電量不變，電勢差減小C.帶電量增大，電勢差不變

D.帶電量減小，電勢差不變參考答案：C4.矩形線框在勻強磁場內勻速轉動過程中，線框輸出的交流電壓隨時間變化的圖像如圖所示，下列說法中正確的是

A．交流電壓的有效值為V

B．交流電壓的最大值為V，頻率為0．25Hz

C．2s末線框平面垂直于磁場，通過線框的磁通量最大

D．1s末線框平面垂直于磁場，通過線框的磁通量變化最快參考答案：BC5.壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小，有位同學設計了利用壓敏電阻判斷升降機運動狀態(tài)的裝置，其工作原理圖如圖，將壓敏電阻固定在升降機底板上，其上放置一個物塊，在升降機運動過程的某一段時間內，發(fā)現電流表的示數I不變，且I大于升降機靜止時電流表的示數I0，在這段時間內A．升降機可能勻減速下降B．升降機一定勻減速下降C．升降機可能勻加速下降D．升降機一定勻加速下降參考答案：C二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計16分6.某地區(qū)地震波中的橫波和縱波傳播速率分別約為4km/s和9km/s，一種簡易地震儀由豎直彈簧振子P和水平彈簧振子H組成．在一次地震中，震源在地震儀下方，觀察到兩振子相差10s開始振動，則彈簧振子____（選填“P”或“H”）先開始振動，震源距地震儀約______Km。參考答案：P，72

7.如圖所示為“風光互補路燈”系統(tǒng)，它在有陽光時通過太陽能電池板發(fā)電，有風時通過風力發(fā)電機發(fā)電，二者皆備時同時發(fā)電，并將電能輸至蓄電池儲存起來，供路燈照明使用。為了能使蓄電池的使用壽命更為長久，一般充電至90％左右即停止，放電余留20％左右即停止電能輸出。下表為某型號風光互補路燈系統(tǒng)配置方案：風力發(fā)電機太陽能電池組件最小啟動風速1.0m/s太陽能電池36W最小充電風速2.0m/s太陽能轉化效率15%最大限制風速12.0m/s蓄電池500Ah-12V最大輸出功率400W大功率LED路燈80W-12V當風速為6m／s時，風力發(fā)電機的輸出功率將變?yōu)?0W，在這種情況下，將蓄電池的電量由20％充至90％所需時間為

h；如果當地垂直于太陽光的平面得到的太陽輻射最大強度約為240W／m2，要想使太陽能電池的最大輸出功率達到36W，太陽能電池板的面積至少要＿＿＿＿＿m2。參考答案：8418.（6分）如果乘客在地鐵列車中能忍受的最大加速度是1.4m/s2，兩相鄰車站相距560m，則地鐵列車在這兩站行駛時間最少為_________s，這種情況下最大行駛速度為_________m/s。參考答案：40s，28m/s9.小胡同學在學習了圓周運動的知識后，設計了一個課題，名稱為：快速測量自行車的騎行速度。他的設想是：通過計算踏腳板轉動的角速度，推算自行車的騎行速度。如上圖所示是自行車的傳動示意圖，其中Ⅰ是大齒輪，Ⅱ是小齒輪，Ⅲ是后輪。當大齒輪Ⅰ（腳踏板）的轉速通過測量為n（r/s）時，則大齒輪的角速度是

rad/s。若要知道在這種情況下自行車前進的速度，除需要測量大齒輪Ⅰ的半徑r1，小齒輪Ⅱ的半徑r2外，還需要測量的物理量是

。用上述物理量推導出自行車前進速度的表達式為：

。參考答案：2πn,

車輪半徑r3,2πn根據角速度ω=2πn得：大齒輪的角速度ω=2πn。踏腳板與大齒輪共軸，所以角速度相等，小齒輪與大齒輪通過鏈條鏈接，所以線速度相等，設小齒輪的角速度為ω′，測量出自行車后輪的半徑r3，根據v=r3ω′

得：v=2πn10.特種兵過山谷的一種方法可化簡為如右圖所示的模型：將一根長為2d、不可伸長的細繩的兩端固定在相距為d的A、B兩等高處，懸繩上有小滑輪P，戰(zhàn)士們相互配合，可沿著細繩滑到對面。開始時，戰(zhàn)士甲拉住滑輪，質量為m的戰(zhàn)士乙吊在滑輪上，處于靜止狀態(tài)，AP豎直，則此時甲對滑輪的水平拉力為____________；若甲將滑輪由靜止釋放，則乙在滑動中速度的最大值為____________。（不計滑輪與繩的質量，不計滑輪的大小及摩擦）

參考答案：11.（6分）改變內能的兩種方式：_____________和________________。參考答案：做功；熱傳遞12.如圖所示，勻強磁場豎直向上穿過水平放置的金屬框架，框架寬L，足夠長且電阻不計，右端接有電阻R。磁場的磁感強度為B。一根質量為m，電阻不計的金屬棒以v0的初速沿框架向左運動。棒與框架間的動摩擦因數為μ。測得棒在整個運動過程中，通過電阻的電量為q，則棒能運動的距離為______________，電阻R上消耗的電能為______________。

參考答案：，13.雨滴落到地面的速度通常僅為幾米每秒，這與雨滴下落過程中受到空氣阻力有關。雨滴間無相互作用且雨滴質量不變，重力加速度為g。（1）質量為m的雨滴由靜止開始，下落高度h時速度為u，求這一過程中克服空氣阻力所做的功W。____（2）將雨滴看作半徑為r的球體，設其豎直落向地面的過程中所受空氣阻力f=kr2v2，其中v是雨滴的速度，k是比例系數。a．設雨滴的密度為ρ，推導雨滴下落趨近的最大速度vm與半徑r的關系式；____b．示意圖中畫出了半徑為r1、r2（r1>r2）的雨滴在空氣中無初速下落的v–t圖線，其中_________對應半徑為r1的雨滴（選填①、②）；若不計空氣阻力，請在圖中畫出雨滴無初速下落的v–t圖線。（

）（3）由于大量氣體分子在各方向運動的幾率相等，其對靜止雨滴的作用力為零。將雨滴簡化為垂直于運動方向面積為S的圓盤，證明：圓盤以速度v下落時受到的空氣阻力f∝v2（提示：設單位體積內空氣分子數為n，空氣分子質量為m0）。________參考答案：

(1).

(2).

(3).①

(4).

(5).詳見解析【分析】(1)對雨滴由動能定理解得：雨滴下落h的過程中克服阻做的功；(2)雨滴的加速度為0時速度最大解答；(3)由動量定理證明【詳解】(1)對雨滴由動能定理得：解得：；(2)a.半徑為r的雨滴體積為：，其質量為當雨滴的重力與阻力相等時速度最大，設最大速度為，則有：其中聯立以上各式解得：由可知，雨滴半徑越大，最大速度越大，所以①對應半徑為的雨滴，不計空氣阻力，雨滴做自由落體運動，圖線如圖：；(3)設在極短時間內，空氣分子與雨滴碰撞，設空氣分子的速率為U，在內，空氣分子個數為：，其質量為設向下為正方向，對圓盤下方空氣分子由動量定理有：對圓盤上方空氣分子由動量定理有：圓盤受到的空氣阻力為：聯立解得：。三、簡答題：本題共2小題，每小題11分，共計22分14.（10分）在其他能源中，核能具有能量密度大，地區(qū)適應性強的優(yōu)勢，在核電站中，核反應堆釋放的核能被轉化為電能。核反應堆的工作原理是利用中子轟擊重核發(fā)生裂變反應，釋放出大量核能。(1)核反應方程式，是反應堆中發(fā)生的許多核反應中的一種，n為中子，X為待求粒子，為X的個數，則X為________，=__________，以、分別表示、、核的質量，，分別表示中子、質子的質量，c為光的真空中傳播的速度，則在上述核反應過程中放出的核能（2）有一座發(fā)電能力為的核電站，核能轉化為電能的效率為。假定反應堆中發(fā)生的裂變反應全是本題(1)中的核反應，已知每次核反應過程中放出的核能，核的質量，求每年(1年=3.15×107s)消耗的的質量。參考答案：解析：(1)

(2)反應堆每年提供的核能

①其中T表示1年的時間以M表示每年消耗的的質量，得：

②解得:代入數據得：M=1.10×103（kg）

③15.如圖甲所示，將一質量m=3kg的小球豎直向上拋出，小球在運動過程中的速度隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示，設阻力大小恒定不變，g=10m/s2，求（1）小球在上升過程中受到阻力的大小f．（2）小球在4s末的速度v及此時離拋出點的高度h．參考答案：（1）小球上升過程中阻力f為5N；（2）小球在4秒末的速度為16m/s以及此時離拋出點h為8m考點： 牛頓第二定律；勻變速直線運動的圖像．專題： 牛頓運動定律綜合專題．分析： （1）根據勻變速直線運動的速度時間公式求出小球上升的加速度，再根據牛頓第二定律求出小球上升過程中受到空氣的平均阻力．（2）利用牛頓第二定律求出下落加速度，利用運動學公式求的速度和位移．解答： 解：由圖可知，在0～2s內，小球做勻減速直線運動，加速度大小為：由牛頓第二定律，有：f+mg=ma1代入數據，解得：f=6N．（2）2s～4s內，小球做勻加速直線運動，其所受阻力方向與重力方向相反，設加速度的大小為a2，有：mg﹣f=ma2即4s末小球的速度v=a2t=16m/s依據圖象可知，小球在4s末離拋出點的高度：．答：（1）小球上升過程中阻力f為5N；（2）小球在4秒末的速度為16m/s以及此時離拋出點h為8m點評： 本題主要考查了牛頓第二定律及運動學公式，注意加速度是中間橋梁四、計算題：本題共3小題，共計47分16.在科技館中有一種彈球游戲，其原理可以簡化為如下圖所示模型。有一矩形水平平臺abcd，e和f分別為ad、bc的中點，平臺的高度為5m，ab長度為10m，在平臺上方存在著水平向里E=10V/m的勻強電場和豎直方向的勻強磁場B=1T，其余地方無電場和磁場。某時刻小球2從f點的正下方以速度m/s沿gh水平向右彈出，之后帶電量為q=+1C的絕緣小球1以速度沿ef方向水平向右彈出，且efgh在同一直線上。為使小球1能砸到小球2，不計一切摩擦，（g取10m/s2）。求：小球1速度的大小和勻強磁場B的方向。小球1應該比小球2晚多長時間彈出。參考答案：（１）小球１在復合場中應該沿直線運動，所以，（３分）帶入數據得：=10m/s，（２分）B的方向豎直向上（２分）小球１到ｂｃ邊時平拋（２分）解得：ｔ＝１ｓ，ｘ＝１０ｍ（２分）小球２運動到ｘ處的時間：ｓ（１分）小球１運動到ｘ處的時間：（１分）所以（２分）所以小球１比小球２晚０．５ｓ彈出17.如圖所示，電源電動勢內阻，電阻。間距的兩平行金屬板水平放置，板間分布有垂直于紙面向里、磁感應強度的勻強磁場。閉合開關，板間電場視為勻強電場，將一帶正電的小球以初速度沿兩板間中線水平射入板間。設滑動變阻器接入電路的阻值為，忽略空氣對小球的作用，取。（1）當時，電阻消耗的電功率是多大？（2）若小球進入板間做勻速度圓周運動并與板相碰，碰時速度與初速度的夾角為，則是多少？參考答案：（1）閉合電路的外電阻為

①

根據閉合電路的歐姆定律

②

R2兩端的電壓為

③

R2消耗的功率為

④（2）小球進入電磁場做勻速圓周運動，說明重力和電場力等大反向，洛侖茲力提供向心力，根據牛頓第二定律

⑤

⑥

連立⑤⑥化簡得

⑦

小球做勻速圓周運動的初末速的夾角等于圓心角為60°，根據幾何關系得

R=d