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湖北省部分市州2021-2022學(xué)年高三上學(xué)期物理元月期末聯(lián)合調(diào)研考試試卷姓名:__________班級(jí):__________考號(hào):__________題號(hào)一二三四總分評(píng)分一、單選題1.2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予英國(guó)華裔物理學(xué)家高琨,以表彰他在光纖通信研究中的突出貢獻(xiàn)。光纖通信中信號(hào)傳播的主要載體是光導(dǎo)纖維。以下物理現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)與光導(dǎo)纖維傳播信號(hào)的原理相同的是()A. B.C. D.2.科學(xué)家通過(guò)輻射探測(cè)器發(fā)現(xiàn)閃電能夠引發(fā)大氣核反應(yīng),并產(chǎn)生放射性同位素。其中一種典型的核反應(yīng)如圖所示,閃電產(chǎn)生的高能γ射線(xiàn)把14NA.a(chǎn)是715N,b是614C C.a(chǎn)是713N,b是613C 3.2022年北京冬奧會(huì)將于2月4日開(kāi)幕,花樣滑冰雙人項(xiàng)目是我國(guó)有望奪金的強(qiáng)項(xiàng)。假設(shè)花樣滑冰表演中,男女運(yùn)動(dòng)員沿同一直線(xiàn)相向運(yùn)動(dòng),速度大小均為1m/s,兩人相遇時(shí)用力推對(duì)方,此后都沿各自原方向的反方向運(yùn)動(dòng)。已知女運(yùn)動(dòng)員質(zhì)量為50kg,彼此的平均推力約為150N,作用時(shí)間約1s,則女運(yùn)動(dòng)員剛反向運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大小約為()A.1m/s B.2m/s C.3m/s D.4m/s4.北京時(shí)間2021年10月16日0時(shí)23分,神舟十三號(hào)載人飛船順利將翟志剛、王亞平、葉光富3名航天員送入太空。飛船的某段運(yùn)動(dòng)可近似為如圖所示的情境,圓形軌道Ⅰ為空間站運(yùn)行軌道,橢圓軌道II為載人飛船運(yùn)行軌道,兩軌道相切于A點(diǎn),設(shè)圓形軌道I的半徑為r,地球表面重力加速度為g,地球半徑為R,地球的自轉(zhuǎn)周期為T(mén),橢圓軌道II的半長(zhǎng)軸為a,下列說(shuō)法正確的是()A.根據(jù)題中信息,可求出地球的質(zhì)量M=B.載人飛船若要進(jìn)入軌道I,需要在A點(diǎn)減速C.載人飛船在軌道I上A點(diǎn)的加速度大于在軌道II上A點(diǎn)的加速度D.空間站運(yùn)行的周期與載人飛船在橢圓軌道II上運(yùn)行的周期之比為r5.如圖所示,金屬棒放置在傾角為θ的斜面上,其中通有垂直紙面向里的恒定電流,勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直斜面向上。保持磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不變,但方向沿順時(shí)針在紙面內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)過(guò)θ角,在此過(guò)程中金屬棒始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。若導(dǎo)軌和金屬棒均不光滑,則()A.金屬棒受到的安培力一定減小B.金屬棒受到的摩擦力一定增大C.金屬棒受到的彈力一定減小D.斜面對(duì)金屬棒的作用力一定增大6.如圖所示,質(zhì)量相同的甲、乙兩物體緊挨著放置于粗糙的水平面上,已知甲、乙之間的接觸面傾斜且光滑,它們與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同。現(xiàn)施加一水平恒力F作用在物體上,使兩物體一起加速運(yùn)動(dòng),兩者不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。若力F作用在物體甲上,兩物體運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a1,甲、乙之間的彈力大小為FN1;若力F作用在物體乙上,兩物體運(yùn)動(dòng)的加速度為a2A.a(chǎn)1=a2,F(xiàn)N1C.a(chǎn)1=a2,F(xiàn)N17.如圖,正點(diǎn)電荷位于平面直角坐標(biāo)系xoy中,A點(diǎn)坐標(biāo)為(3,0A.該點(diǎn)電荷一定位于A,D兩點(diǎn)之間B.A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度一定比C點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大C.將正試探電荷從B點(diǎn)移到C點(diǎn),電勢(shì)能增大D.將負(fù)試探電荷從O點(diǎn)移到B點(diǎn),電場(chǎng)力做正功二、多選題8.田徑比賽中運(yùn)動(dòng)員拋出的鉛球在空中運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,A、B為軌跡上等高的兩點(diǎn),鉛球可視為質(zhì)點(diǎn),空氣阻力不計(jì)。則從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中鉛球的動(dòng)能Ek、重力勢(shì)能EA. B.C. D.9.理想變壓器連接燈泡和滑動(dòng)變阻器的電路如圖所示,M、N端連接一個(gè)穩(wěn)壓交流電源,三個(gè)相同燈泡L1、L2和A.燈泡L1變亮,L2變暗 B.燈泡L1C.電源輸出功率一定增大 D.滑動(dòng)變阻器電功率一定增大10.如圖所示,在同一均勻介質(zhì)中,t=0時(shí)位于坐標(biāo)原點(diǎn)O的振源開(kāi)始向上振動(dòng)形成沿x軸正、負(fù)方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波,t=0.A.該波向兩個(gè)方向傳播的波速大小均為10m/sB.x=?3m和x=3m處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)情況始終相反C.x=?3m和x=3m處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)情況始終相同D.t=0.7s時(shí),x=-3m處質(zhì)點(diǎn)正沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)11.如圖,同一傾斜平面內(nèi)固定有兩組寬度分別為L(zhǎng)、2L的足夠長(zhǎng)光滑導(dǎo)體軌道,金屬桿a、b水平放置且與軌道接觸良好。定值電阻阻值為R,其余部分電阻不計(jì)。整個(gè)裝置處于垂直軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。下列說(shuō)法正確的是()A.若桿a、b的質(zhì)量相等,靜止釋放桿a,用平行軌道平面的外力F使桿b保持靜止,則a下滑過(guò)程中F逐漸減小B.若桿a、b的質(zhì)量相等,同時(shí)由靜止釋放兩桿,則最終兩桿將以不同的速度勻速下滑C.若桿a、b的質(zhì)量之比為1:2,同時(shí)由靜止釋放兩桿,則最終兩桿將以相同的速度勻速下滑D.若桿a、b的質(zhì)量之比為1:2,先后由靜止釋放兩桿,若勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)兩桿將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)相同,則a、b勻速運(yùn)動(dòng)的速度之比為2:1三、實(shí)驗(yàn)題12.小明同學(xué)在家自主開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究,利用圖甲中的實(shí)驗(yàn)裝置研究小球下落過(guò)程中受到的空氣阻力(可認(rèn)為空氣阻力保持不變)。小明將小球的球心從正對(duì)毫米刻度尺的零刻度O處由靜止釋放,固定在三角支架上的手機(jī)拍攝到小球完整的下落視頻。截取視頻的連續(xù)三幀圖片并組合在一起,得到小球位置分布示意圖(如圖乙所示),hA=2.50cm,hB=26.(1)小球下落到位置B時(shí)的速度大小為m/s;(2)小球下落過(guò)程的加速度大小為m/s;(3)小球下落過(guò)程受到的阻力為重力的%。(以上計(jì)算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)13.現(xiàn)要測(cè)量某電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。可利用的器材有:電壓表V,內(nèi)阻很大;5個(gè)阻值均為R的定值電阻R1、R2、R3、R(1)按圖(a)在實(shí)物圖(b)中畫(huà)出導(dǎo)線(xiàn)1,并標(biāo)出其P端。(2)測(cè)量時(shí),改變鱷魚(yú)夾P所夾的位置,使R1、R2、R3、R4、R(3)以電壓U的倒數(shù)1U為縱軸,電阻數(shù)目1n為橫軸畫(huà)出1U?1n圖線(xiàn),若圖線(xiàn)的斜率為k,縱截距為b,則電源的電動(dòng)勢(shì)四、解答題14.如圖,一端封閉、粗細(xì)均勻的U形玻璃管開(kāi)口向上豎直放置,管內(nèi)用水銀將一段氣體封閉在管中。當(dāng)溫度為T(mén)1=280K時(shí),被封閉的氣柱長(zhǎng)L=22cm,兩邊水銀柱高度差h=16cm,大氣壓強(qiáng)(1)封閉氣體溫度緩慢升高到多少,左右兩玻璃管內(nèi)的水銀面恰好相平?(2)向右管內(nèi)緩慢注入水銀,使左右兩玻璃管內(nèi)的水銀面恰好相平,則注入的水銀柱高度為多少?(以上計(jì)算結(jié)果均保留整數(shù))15.如圖所示,在光滑的水平面上有一質(zhì)量為M=2.0kg的小車(chē),車(chē)上固定一處于自然長(zhǎng)度的輕質(zhì)彈簧,彈簧左端此時(shí)正好位于P點(diǎn),且P點(diǎn)與小車(chē)左端距離s=0.10m。小車(chē)左端放置一可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊,其質(zhì)量為m=2.0kg,整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)?,F(xiàn)給滑塊水平向右的初速度(1)當(dāng)彈簧被壓縮至最短時(shí)小車(chē)的速度大小為多少?(2)彈簧具有的最大彈性勢(shì)能為多少?(3)現(xiàn)更換原長(zhǎng)相同但勁度系數(shù)k不同的輕質(zhì)彈簧,要使滑塊不相對(duì)于小車(chē)向左運(yùn)動(dòng),則彈簧勁度系數(shù)需滿(mǎn)足什么條件?(已知輕質(zhì)彈簧的彈性勢(shì)能Ep16.如圖所示為某離子收集器裝置的示意圖,在xOy坐標(biāo)平面內(nèi),半徑為R的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域邊界與y軸相切于坐標(biāo)原點(diǎn)O,磁場(chǎng)方向垂直于坐標(biāo)平面,一截面為矩形的電場(chǎng)處理器AMNC與磁場(chǎng)相切于P點(diǎn),AC邊與y軸重合,其中AM=AC=2R,AC與MN間存在沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),在MN處放置有與MN等長(zhǎng)的熒光屏?,F(xiàn)有大量質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子,以相同速率v0各向均勻的從O點(diǎn)射入x>0(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小和方向:(2)電場(chǎng)處理器AMNC間的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小;(3)若F為MN中點(diǎn),熒光屏上MF間與FN間收集到的離子數(shù)目之比為多少。
答案解析部分1.【答案】C【解析】【解答】光導(dǎo)纖維傳播信號(hào)的原理是光從光密介質(zhì)向光疏介質(zhì)傳播時(shí)發(fā)生了全反射。A.是光的折射現(xiàn)象,不是全反射,A不符合題意;B.是光的色散現(xiàn)象,折射原理,不是全反射,B不符合題意;C.是全反射現(xiàn)象,C符合題意;D.是光的干涉現(xiàn)象,不是全反射,D不符合題意。故答案為:C。
【分析】光導(dǎo)纖維傳播信號(hào)的原理是光發(fā)生了全反射,C是全反射現(xiàn)象。2.【答案】C【解析】【解答】根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒,閃電產(chǎn)生的高能γ射線(xiàn)把14N原子核里的中子移除出,質(zhì)量數(shù)減少,電荷數(shù)不變,所以a是713N故答案為:C。
【分析】核反應(yīng)過(guò)程質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒,中子移除出,質(zhì)量數(shù)減少,電荷數(shù)不變。得出ab分別為什么粒子。3.【答案】B【解析】【解答】由動(dòng)量定理(F?f)t=mv2?mv1,在推對(duì)方的極短時(shí)間內(nèi)阻力f?F,可忽略。以女運(yùn)動(dòng)員反向運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较颍瑢=150N,t=1s,v故答案為:B。
【分析】由動(dòng)量定理,合力沖量等于動(dòng)量變化。代入數(shù)據(jù)求得女運(yùn)動(dòng)員剛反向運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大小。4.【答案】D【解析】【解答】A.根據(jù)題中信息,則有GMmR2B.載人飛船若要進(jìn)入軌道I,需要在A點(diǎn)加速,所以B不符合題意;C.載人飛船在軌道I上A點(diǎn)的加速度等于在軌道II上A點(diǎn)的加速度,所以C不符合題意;D.根據(jù)開(kāi)普勒第三定律可知r3T2=k,則故答案為:D。
【分析】萬(wàn)有引力提供神舟十三號(hào)載人飛船圍繞地球運(yùn)動(dòng)的向心力。非常做離心運(yùn)動(dòng)必須要加速。根據(jù)開(kāi)普勒第三定律可得空間站運(yùn)行的周期與載人飛船在橢圓軌道II上運(yùn)行的周期。5.【答案】D【解析】【解答】A.由題知金屬棒通有垂直紙面向里的恒定電流,保持磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不變,但方向沿順時(shí)針在紙面內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)過(guò)θ角,根據(jù)F安=BIL,可知F安不變,A不符合題意;BC.設(shè)磁場(chǎng)方向轉(zhuǎn)過(guò)的角度為α,且在α轉(zhuǎn)動(dòng)到θ的過(guò)程中對(duì)導(dǎo)體棒做受力分析有FN=mgcosθ+BILsinα,BILcosα=mgsinθ±f,在α轉(zhuǎn)動(dòng)到θ的過(guò)程中α增大,則FN增大,則金屬棒受到的彈力一定增大,由于BILcosα與mgsinθ的大小關(guān)系未知,則金屬棒受到的摩擦力可能增大也可能減小,BC不符合題意;D.斜面對(duì)金屬棒的作用力與重力與安培力的合力大小相等方向相反,而重力與安培力的合力為F合故答案為:D。
【分析】F安=BIL,可知F安不變。由受力平衡,列出平衡方程,知?jiǎng)t金屬棒受到的摩擦力可能增大也可能減小。斜面對(duì)金屬棒的作用力與重力與安培力的合力大小相等方向相反,在α轉(zhuǎn)動(dòng)到θ的過(guò)程中F一直增大。6.【答案】A【解析】【解答】甲乙看成一個(gè)整體加速運(yùn)動(dòng)時(shí),整體有F?2μmg=2ma,可得F2m?μg=a,所以無(wú)論力F作用在物體甲上還是作用在物體乙上,產(chǎn)生的加速度大小相等,即a1=a2,當(dāng)力F作用在物體甲上時(shí),甲對(duì)乙的彈力斜向下,設(shè)與水平方向夾角為α,則對(duì)乙有FN1cosα?μ(mg+故答案為:A。
【分析】甲乙看成一個(gè)整體加速運(yùn)動(dòng)時(shí),由牛頓第二定律求出整體加速度。求出甲乙間彈力表達(dá)式,得到它們大小關(guān)系。7.【答案】C【解析】【解答】A.根據(jù)點(diǎn)電荷在距其r處的電勢(shì)為φ=kQB.由于EA>EC,根據(jù)點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)Q=kQC.由于EB>EC,可知φB<φC,根據(jù)Ep=φq,可知將正試探電荷從B點(diǎn)移到C點(diǎn),電勢(shì)能增大,C符合題意;D.由于EB>EO,可知φB<φC,根據(jù)Ep=φq,可知將負(fù)試探電荷從O點(diǎn)移到B點(diǎn),電勢(shì)能增大,則電場(chǎng)力做負(fù)功,D不符合題意。故答案為:C。
【分析】點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng),A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度一定比C點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小。φB<φC,根據(jù)Ep=φq,正試探電荷從B點(diǎn)移到C點(diǎn),電勢(shì)能增大。將負(fù)試探電荷從O點(diǎn)移到B點(diǎn),電勢(shì)能增大,電場(chǎng)力做負(fù)功。8.【答案】B,D【解析】【解答】AB.以初始位置為零勢(shì)能面,拋出時(shí)速度方向速度為vy,的機(jī)械能守恒,則Ek=E-Ep=E-mgh,mgh=mg(vyt-12gt2),可看出EC.鉛球做斜上拋運(yùn)動(dòng),機(jī)械能守恒,則Ek—t圖應(yīng)是一條水平的直線(xiàn),C不符合題意;D.速度的水平分量不變,豎直分量先減小到零,后反向增加,故根據(jù)P=mgvy=mg│v0sinθ-gt│,重力的功率先均勻減小后均勻增加,D符合題意。故答案為:BD。
【分析】以初始位置為零勢(shì)能面,拋出時(shí)速度方向速度為vy,球的機(jī)械能守恒。得出Ep—t函數(shù)關(guān)系式,得出圖像。鉛球做斜上拋運(yùn)動(dòng),機(jī)械能守恒,則Ek—t圖應(yīng)是一條水平的直線(xiàn)。重力的功率先均勻減小后均勻增加。9.【答案】B,C【解析】【解答】AB.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向上移動(dòng)時(shí),副線(xiàn)圈總電阻減小,由公式I2=U2R副,可知副線(xiàn)圈電流增加,所以燈泡C.根據(jù)公式P=UI,可知當(dāng)原線(xiàn)圈電流增加時(shí),電源輸出功率增大。C符合題意;D.在副線(xiàn)圈電路中,根據(jù)分壓原理可知滑動(dòng)變阻器兩端電壓減小,根據(jù)分流原理可知滑動(dòng)變阻器電流增加,由功率表達(dá)式P=UI,不能判斷滑動(dòng)變阻器的電功率變化情況。D不符合題意。故答案為:BC。
【分析】當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向上移動(dòng)時(shí),副線(xiàn)圈電流增加,所以燈泡L2變亮。公式P=UI10.【答案】A,C【解析】【解答】A.由于x軸上-3m~3m的區(qū)間內(nèi)第2次出現(xiàn)如圖所示波形,根據(jù)振源的振動(dòng)分析可知t=74T=0.A符合題意;BC.由于波向振源兩邊傳播,由對(duì)稱(chēng)性可知x=?3m和x=3m處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)情況始終相同。B不符合題意,C符合題意;D.t=0.7s時(shí),根據(jù)圖可知x=-3m處質(zhì)點(diǎn)正沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)。D不符合題意。故答案為:AC。
【分析】根據(jù)波的周期性得出周期以及波速。波向振源兩邊傳播,由對(duì)稱(chēng)性可知x=?3m和x=3m處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)情況始終相同。t=0.7s時(shí),x=-3m處質(zhì)點(diǎn)正沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)。11.【答案】C,D【解析】【解答】A.若桿a、b的質(zhì)量相等,設(shè)二者質(zhì)量均為m。桿a下滑過(guò)程中,根據(jù)左手定則可知a、b所受安培力方向均為沿軌道向上。桿a先做加速運(yùn)動(dòng),在開(kāi)始的一段時(shí)間內(nèi)由于速度較小,回路中感應(yīng)電流較小,桿b所受安培力不足以與重力的分力相平衡,此時(shí)外力F沿軌道向上,隨著桿a的速度不斷增大,回路中電流逐漸增大,桿b所受安培力逐漸增大,則F逐漸減小,當(dāng)F減小至零時(shí),設(shè)回路中電流為I1,根據(jù)平衡條件有mgsinθ=2BIB.若桿a、b的質(zhì)量相等,同時(shí)由靜止釋放兩桿,由于通過(guò)兩桿的電流在任意時(shí)刻都相等,所以桿b所受安培力大小始終為桿a的2倍,而桿a、b重力沿軌道向下的分力大小相等,所以?xún)蓷U不可能同時(shí)處于平衡狀態(tài)勻速下滑,B不符合題意;C.若桿a、b的質(zhì)量之比為1:2,同時(shí)釋放后某一時(shí)刻的加速度分別為aa=mgD.若桿a、b的質(zhì)量之比為1:2,先后由靜止釋放兩桿,由題意可知?jiǎng)蛩龠\(yùn)動(dòng)時(shí)兩桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相同,即BLva=2BL故答案為:CD。
【分析】若桿a、b的質(zhì)量相等,由平衡條件,當(dāng)F減小至零后桿a還將繼續(xù)加速,回路中電流繼續(xù)增大,桿b所受安培力繼續(xù)增大。通過(guò)兩桿的電流在任意時(shí)刻都相等,桿b所受安培力大小始終為桿a的2倍。由題意可知?jiǎng)蛩龠\(yùn)動(dòng)時(shí)兩桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相同。12.【答案】(1)2.24(2)9.61(3)1.94【解析】【解答】(1)小球下落到位置B時(shí)的速度大小為v(2)小球下落過(guò)程的加速度大小為a=(3)設(shè)小球下落過(guò)程受到的阻力為f,根據(jù)牛頓第二定律可得mg?f=ma,又k=fmg
【分析】(1)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的中間時(shí)刻瞬時(shí)速度等于全程平均速度。
(2)由逐差法求出運(yùn)動(dòng)的加速度大小。
(3)由牛頓第二定律可得球下落過(guò)程受到的阻力為f。13.【答案】(1)(2)r(3)1b;【解析】【解答】(1)如圖(2)根據(jù)閉合電路的歐姆定律E=U+UnR(3)由題意可知rER=k,1E=b
【分析】(1)根據(jù)電路圖,結(jié)合電流流向,依次連接電路各個(gè)部分。
(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律求出電壓U與電阻數(shù)目n的關(guān)系。
(3)由函數(shù)關(guān)系結(jié)合圖像可得電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻大小。14.【答案】(1)解:對(duì)于封閉氣體,初始狀態(tài),設(shè)U形玻璃管橫截面積為s,p1=p0溫度升高到兩液面恰相平時(shí),末狀態(tài)p2=根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有p解得T(2)解:右管緩慢注入水銀,左右兩玻璃管水銀面恰相平時(shí),此時(shí)p3=根據(jù)玻意耳定律有p所需要加入的水銀柱的長(zhǎng)度為H=2解得H=25cm【解析】【分析】(1)溫度升高到兩液面恰相平時(shí),結(jié)合受力平衡以及理想氣體狀態(tài)方程可得升高到的溫度。
(2)左右兩玻璃管內(nèi)的水銀面恰好相平,根據(jù)玻意耳定律可得所需要加入的水銀柱的長(zhǎng)度。15.【答案】(
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