山东省德州2021届高三上学期物理期末考试试卷

试卷更新日期：2021-03-10 类型：期末考试

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一、单选题

1. 下列物理现象：①闻其声而不见其人；②当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到音调变高。这两种现象分别属于声波的（）

A、衍射、多普勒效应 B、干涉、衍射 C、共振、干涉 D、衍射、共振

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2. 以下关于热学的说法正确的是（）

A、物体温度升高时，物体内所有分子的动能都增大 B、水表面层的分子间的作用表现为相互吸引 C、气体产生压强是由于分子间相互排斥 D、符合能量守恒定律的过程都能自发进行

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3. 为了夜间行车安全，很多公路的护栏上都安装有反光板，反光板是由实心透明材料做成的结构体，并不发光，如图所示为反光板的剖面图，由矩形和多个等腰直角三角形组成。当汽车灯光垂直矩形左侧照射时，光线经右侧边缘两次全反射后会沿着相反的方向返回。反光板的折射率至少应为（）

A、 $\frac{\sqrt{2}}{2}$ B、 $\sqrt{2}$ C、 $\frac{3 \sqrt{2}}{2}$ D、 $2 \sqrt{2}$

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4. 如图所示，一束复色光a自空气射向上下表面平行的足够长的玻璃砖，经过玻璃砖后分成b、c两束光，以下说法正确的是（）

A、b、c两束光一定相互平行 B、b光在玻璃砖中的传播速度大于c光 C、若c光能使氢原子自基态向高能级跃迁，则b光也一定能使氢原子自基态向高能级跃迁 D、若b、c两束光分别经过同一双缝发生干涉，b光的条纹间距较宽

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5. 如图所示为两列相干水波的干涉图样，图中的实线表示波峰，虚线表示波谷。已知两列波的振幅均为5cm，C点是BE连线的中点，下列说法中正确的是（）

A、再过半个周期，A点变为减弱点 B、图示时刻C点正处于平衡位置且向下运动 C、D点保持静止不动 D、图示时刻A，B两点的竖直高度差为10cm

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6. 如图甲所示，在光滑水平面上，使电路abcd的ad端加上如图乙所示的交变电压，a点电势高于d点电势时电压u为正值，电路abcd所围区域内还有一弹性导线框MNPQ置于光滑水平面上，以下说法不正确的是（）

A、t₁时刻，线框MNPQ中的感应电流为零 B、t₂时刻，电路abcd对线框MN的安培力为零 C、t₃时刻，线框MNPQ中的感应电流为顺时针方向 D、t₂~t₃时间内，线框MNPQ的面积会变大

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7. 如图所示，L₁和L₂是不计电阻的输电线，电压互感器原、副线圈匝数比 $\frac{n_{1}}{n_{2}}$ 为k₁ ，电流互感器原、副线圈匝数比 $\frac{n_{1}^{^{'}}}{n_{2}^{^{'}}}$ 为k₂ ，电压表V的示数为U，电流表A的示数为I，则输电线的输送功率为（）

A、 $U I$ B、 $k_{1} k_{2} U I$ C、 $\frac{k_{2}}{k_{1}} U I$ D、 $\frac{k_{1}}{k_{2}} U I$

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8. 已知普朗克常量为 $h = 6.63 \times 10^{- 34} J \cdot s$ ，元电荷 $e = 1.60 \times 10^{- 19} C$ ，如图所示为金属钙的遏止电压U_c随入射光频率v变化的图像，图像中v₀的数值约为（）

A、 $7.7 \times 10^{14}$ B、 $1.3 \times 10^{15}$ C、 $2.1 \times 10^{33}$ D、 $4.8 \times 10^{33}$

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二、多选题

9. 2020年12月4日，一个应该载入世界核聚变史册的日子。核聚变关键装置“中国环流器二号M装置”首次放电，标志着我国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造和运行技术。该装置内释放核能的核反应方程为 $_{1}^{2} H +_{1}^{3} H \to_{2}^{4} He + X$ ，对此以下说法正确的是（）

A、核反应产物中的X粒子为 $_{0}^{1} n$ B、反应后核子的总质量等于反应前核子的总质量 C、反应后产生的新核的比结合能变大 D、该核反应也是世界各地正在运行的核电站中的主要核反应

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10. 水平地面上固定一段光滑绝缘圆弧轨道，过轨道左端N点的竖直线恰好经过轨道的圆心（图上未画出），紧贴N点左侧还固定有绝缘竖直挡板。自零时刻起将一带正电的小球自轨道上的M点由静止释放。小球与挡板碰撞时无能量损失，碰撞时间不计，运动周期为T，MN间的距离为L并且远远小于轨道半径，以下说法正确的是（）

A、圆弧轨道的半径为 $\frac{g T^{2}}{π^{2}}$ B、空间加上竖直向下的匀强电场，小球的运动周期会增大 C、空间加上垂直纸面向里的匀强磁场，若小球不脱离轨道，运动周期会增大 D、 $\frac{2}{3} T$ 时小球距N点的距离约为 $\frac{L}{2}$

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11. 如图所示，水平向左的匀强磁场的磁感应强度大小为B，磁场中固定着两个水平放置的相同金属圆环，两金属圆环通过导线与阻值为R的电阻和理想电压表相连，两金属圆环的圆心在同一竖直线上。现有一导体棒在外力作用下以大小为ω的角速度沿金属圆环内侧逆时针（俯视）匀速转动，转动过程中导体棒始终处于竖直状态并且上下两端始终与金属圆环接触良好，导体棒的长度为L，电阻为r，金属圆环的半径为 $\frac{L}{2}$ ，金属圆环与导线的电阻不计，初始时导体棒在图示位置，速度与磁感线垂直。以下说法正确的是（）

A、导体棒转每转动一周电流方向改变一次 B、导体棒转过 $30 °$ 时产生的电动势为 $\frac{\sqrt{3} B L^{2} ω}{2}$ C、电压表的示数为 $\frac{\sqrt{2} B L^{2} ω R}{4 (R + r)}$ D、导体棒转动一周外力做功为 $\frac{π B^{2} L^{4} ω}{4 (R + r)}$

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12. 如图所示，圆形区域存在磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外的匀强磁场，MN、PQ为圆形区域相互垂直的两条直径。一电荷量为q，质量为m的粒子以大小为v的速度沿平行于直径MN的方向射入磁场，射入点到MN的距离为圆形区域半径的一半，粒子从P点射出磁场，不计粒子的重力，以下说法正确的是（）

A、粒子在P点沿QP方向离开磁场 B、粒子在磁场中运动的时间为 $\frac{π m}{3 q B}$ C、圆形匀强磁场区域的半径为 $\frac{\sqrt{3} m v}{2 q B}$ D、仅把磁场方向改为与原来相反的方向，粒子在磁场中的运动时间变为 $\frac{2 π m}{3 q B}$

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三、实验题

13. 某实验小组用注射器和压强传感器探究一定质量的气体发生等温变化时遵循的规律，实验装置如图1所示。用活塞和注射器外筒封闭一定的气体，其压强可由左侧的压强传感器测得。

(1)、关于该实验，下列说法正确的是______。

A、该实验用控制变量法研究气体的变化规律 B、实验时注射器必须水平放置 C、注射器内部的橫截面积没必要测量 D、注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位

(2)、进行实验操作时，不能推拉活塞过快，其原因是。

(3)、该实验小组首先在甲实验室进行了实验，下表为记录的实验数据，其中有一次记录的实验数据错误，记录错误的是（填错误数据对应的实验序号）。

实验序号	1	2	3	4	5
封闭气柱长度L（cm）	12.00	11.00	10.00	9.00	8.00
封闭气柱压强p（ $\times 10^{5} Pa$ ）	1.01	1.09	1.19	1.33	1.90

(4)、该实验小组又利用同一装置对同一封闭气体在另一温度稍高的乙实验室进行了实验，根据甲、乙实验室记录的数据用正确的方法画出的

p - \frac{1}{L}

图像如图2所示，根据乙实验室记录数据画出的图像应为（填图线代号）。

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四、填空题

14. 某科技小组设计了一种“车辆闯红灯违规记录仪”，在路面停止线前侧埋上压敏电阻，其阻值随压力的变化如图甲所示，和压敏电阻组合的仪器如图乙所示，仪器主要由控制电路和工作电路组成，控制电路中的光控开关接收到红光时会自动闭合，接收到绿光或黄光时会自动断开；控制电路中电源的电动势为9V，内阻为2Ω，继电器线圈电阻为8Ω，滑动变阻器连人电路的电阻为50Ω；当控制电路中的电流大于0.06A时，衔铁会被吸引，从而启动工作电路，电控照相机拍照记录违规车辆。

(1)、当红灯亮时，若车辆越过停止线，电流表A的示数会变（选填“大”或“小”）。

(2)、质量超过kg的车辆闯红灯时才会被拍照记录（重力加速度为10m/s²）。

(3)、若要增大“车辆闯红灯违规记录仪”的灵敏度，即违规车辆的质量比第（2）问结果小，也会被拍照记录，则滑动变阻器的滑片应向（选填“a”或“b”）端滑动。

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五、解答题

15. 如图所示，内壁光滑的固定气缸水平放置，其右端由于有固定挡板，厚度不计的活塞不能离开气缸，气缸内封闭着一定质量的理想气体，温度为27℃，活塞距气缸左端底部的距离为0.6m。现对封闭气体加热，活塞缓慢移动，一段时间后停止加热，此时封闭气体的压强变为 $2 \times 10^{5} Pa$ 。已知气缸内壁水平长度为0.8m，横截面积为0.04m² ，外部大气压强为 $1 \times 10^{5} Pa$ 。

(1)、求刚停止加热时封闭气体的温度；

(2)、若加热过程中封闭气体吸收的热量为2000J，求封闭气体的内能变化量。

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16. 一列简谐波沿x轴正向传播， $t = 0$ 时刻恰好传播到 $x =6 .0cm$ 处，波形如图所示。 $t = 2.25 s$ 时，平衡位置为 $x =6 .0cm$ 的质点第一次到达波峰。

(1)、写出平衡位置为 $x =3 .0cm$ 的质点离开平衡位置的位移随时间变化的函数表达式；

(2)、自 $t = 0$ 时刻起经过多长时间平衡位置 $x =8 .0cm$ 的质点处于波峰？

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17. 如图所示，间距为L的两平行光滑金属导轨固定在水平面上，导轨电阻不计，水平面上虚线MN左右两侧都有磁感应强度大小均为B的匀强磁场，左侧磁场的方向竖直向下；右侧磁场的方向竖直向上，与导轨垂直的金属棒ab和cd的质量都为m，电阻都为r，分别静止在MN的左右两侧。现对两金属棒都施加水平向右的恒力，恒力的大小都为F，ab棒经过位移L达到最大速度，此时cd棒恰好到达虚线MN处。运动过程中两金属棒始终垂直于导轨，求：

(1)、ab棒的最大速度；

(2)、自开始施加力F至ab棒达最大速度，回路中产生的焦耳热；

(3)、自开始施加力F至ab棒达最大速度的时间。

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18. 宇宙中的暗物质湮灭会产生大量的高能正电子，正电子的质量为m，电量为e，通过寻找宇宙中暗物质湮灭产生的正电子是探测暗物质的一种方法（称为“间接探测”）。如图所示是某科研攻关小组为空间站设计的探测器截面图，粒子入口的宽度为d，以粒子入口处的上沿为坐标原点建立xOy平面直角坐标系，以虚线AB、CD、EF为边界， $0 < x < d$ 区域有垂直纸面向外的匀强磁场， $d < x < 2 d$ 区域有垂直纸面向里的匀强磁场， $0 < x < 2 d$ 区域内磁感应强度的大小均为B； $2 d < x < 3 d$ 区域有沿y轴负方向的匀强电场，电场强度大小为 $\frac{e B^{2} d}{m}$ ； $x = 5 d$ 处放置一块与y轴平行的足够长的探测板PQ。在某次探测中，仅考虑沿x轴正方向射入的大量速度不等的正电子，正电子的重力以及相互作用不计，其中一些正电子到达边界AB时，速度与x轴的最小夹角为 $30 °$ ，对此次探测，求：

(1)、初速度多大的正电子不能到达探测板PQ？

(2)、正电子自入口到探测板PQ的最短时间；

(3)、正电子经过边界CD时的y轴坐标范围；

(4)、自坐标原点O射入的速度最大的正电子到达探测板PQ时的y轴坐标。

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