河南省驻马店市2022届高三上学期物理期末统一考试试卷

试卷更新日期：2022-09-01 类型：期末考试

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一、单选题

1. 一质量为m的物体在水平恒力F（大小未知）的作用下沿水平地面从静止开始做匀加速直线运动。物体通过的路程为 $x_{0}$ 时撤去力F，物体继续滑行 $3 x_{0}$ 的路程后停止运动。重力加速度大小为g，物体与地面间的动摩擦因数为μ，则水平恒力F的大小为（）

A、2μmg B、3μmg C、4μmg D、6μmg

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2. 一艘帆船正逆风行驶，其逆风行驶的受力分析如图所示，风力的大小为F、方向与光滑平整的帆面的夹角为 $θ$ ，航向与帆面的夹角也为 $θ$ ，风力在垂直帆面方向的分力推动帆船逆风行驶，则风力在航向方向的分力大小为（）

A、 $F s i n^{2} θ$ B、 $F s i n θ c o s θ$ C、 $F t a n θ$ D、 $\frac{F}{t a n θ}$

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3. 如图所示，在纸面内有一磁感应强度大小为 $B_{0}$ 、方向水平向右的匀强磁场，匀强磁场的方向与固定长直导线垂直，长直导线内通有垂直纸面向外的恒定电流Ⅰ，在纸面内以导线的横截面为圆心画一个虚线圆，ab．cd是虚线圆的直径，ab、cd分别与匀强磁场垂直和平行。已知通有电流i的长直导线产生的磁场在距其r处的磁感应强度大小 $B = k \frac{i}{r}$ （其中k为已知常量）。已知a点的磁感应强度为0，下列说法正确的是（）

A、虚线圆的半径为 $\frac{k I}{2 B_{0}}$ B、c、d两点的磁感应强度大小均为 $2 B_{0}$ C、c、d两点的磁感应强度方向相反 D、若带电荷量为 $+ q$ 的检验电荷以速率v经过b点，其速度方向为由a指向b，则其受到的洛伦兹力大小为 $2 B_{0} q v$ 、方向垂直纸面向外

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4. 实验小组让一篮球从距水平地面高 $h_{1} = 1.8$ m处由静止自由落下，测得篮球反弹的高度 $h_{2} = 0.8$ m，篮球与地面的作用时间忽略不计，该篮球每次与地面碰擅前后瞬间的速率的比值不变，取重力加速度大小 $g = 10 m / s^{2}$ ，不计空气阻力，规定竖直向下为正方向。下列说法正确的是（）

A、篮球从刚释放至第一次反弹到最高点的过程中的运动时间为1.2s B、篮球从刚释放至第一次反弹到最高点的过程的平均速度大小为2.6m/s C、篮球每次与地面碰撞前、后的速率的比值为 $\frac{9}{4}$ D、篮球第二次碰撞后瞬间的速度大小为 $\frac{8}{3}$ m/s

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5. 2021年，某杂志上的一篇文章中描述了一颗质量达到木星级别的气态行星，绕银河系内的一颗白矮星做匀速圆周运动。已知地球绕太阳微圆周运动的轨道半径为r，若该白矮星的质量约为太阳的一半，气态行星绕白矮星做圆周运动的轨道半径约为3r。取1年 $= 3.14 \times 1 0^{7} s$ ， $\sqrt{6} = 2.5$ ， $π = 3.14$ ，则可估算出该气态行星的角速度约为（）

A、 $8 \times 1 0^{- 8} r a d / s$ B、 $8 \times 1 0^{- 6} r a d / s$ C、 $3 \times 1 0^{- 8} r a d / s$ D、 $3 \times 1 0^{- 6} r a d / s$

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6. 如图所示，真空中有一电荷均匀分布的带正电圆环，半径为r，带电荷量为q，圆心O在x轴的坐标原点处，圆环的边缘A点与x轴上P点的连线与x轴的夹角为37°，静电力常量为k，取 $s i n 37 ° = \frac{3}{5}$ 、 $c o s 37 ° = \frac{4}{5}$ ，则整个圆环产生的电场在P点的电场强度大小为（）

A、 $\frac{27 k q}{125 r^{2}}$ B、 $\frac{36 k q}{125 r^{2}}$ C、 $\frac{48 k q}{125 r^{2}}$ D、 $\frac{64 k q}{125 r^{2}}$

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二、多选题

7. 若物体被抛出时的速度不沿水平方向，而是向斜上方或向斜下方（这种情况常称为斜抛），则它的受力情况与平抛运动完全相同。如图甲所示，球状烟花中有一部分是做斜上抛运动，其中一火药做斜抛运动的轨迹如图乙所示，图乙中初速度 $v_{0}$ 和初速度与水平方向的夹角 $θ$ 均为已知量，重力加速度大小为g，不计空气阻力，下列说法正确的是（）

A、该火药的射高为 $\frac{v_{0}^{2} s i n^{2} θ}{2 g}$ B、该火药的射高为 $\frac{v_{0}^{2} c o s^{2} θ}{2 g}$ C、若斜抛运动的初速度 $v_{0}$ 大小不变，抛射角 $θ$ 改变，则该火药射程的最大值为 $\frac{2 v_{0}^{2}}{g}$ D、若斜抛运动的初速度 $v_{0}$ 大小不变，抛射角 $θ$ 改变，则该火药射程的最大值为 $\frac{v_{0}^{2}}{g}$

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8. 如图甲所示，MN和PQ是两根相互平行且都竖直放置的光滑金属导轨，其间距 $L = 0.5 m$ ，已知两导轨均足够长且电阻不计；有一匀强磁场垂直两金属导轨所在的竖直面水平向里，其磁感应强度大小 $B = 2 T$ ， ab是一根与导轨垂直且始终与导轨接触良好的金属杆，金属杆具有一定质量，其电阻 $R = 2 Ω$ 。开始时，将开关S断开，让杆ab从位置1由静止开始自由下落，一段时间后，再将S闭合，杆ab继续运动到位置2。若从刚释放杆ab开始计时，画出的杆ab从位置1运动到位置2的速度随时间变化的关系图像如图乙所示。取重力加速度大小 $g = 10 m / s^{2}$ ，不计空气阻力，下列说法正确的是（）

A、位置1、2间的距离为3.2m B、杆ab的质量为0.1kg C、在杆ab从位置1运动到位置2的过程中，回路中产生的热量为4.8J D、在杆ab从位置1运动到位置2的过程中，通过杆ab某一横截面的电荷量为2.4C

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9. 如图甲所示，轻质弹簧放在光滑的水平地面上，一端固定在竖直墙上，另一端与静止的物块A相连，一颗子弹以水平向右的速度 $v_{0}$ 射入物块A，极短的时间内二者达到共同速度。如图乙所示，轻质弹簧放在光滑的水平地面上，一端固定在竖直墙上，另一端与静止的物块B相连，给物块B一个水平向右、大小为F的推力，在物块B之后的运动过程中，推力始终保持不变。两弹簧的劲度系数均为k，子弹与物块A、B的质量均为m，弹簧的弹性势能 $E_{p}$ ，与弹簧的形变量x以及弹簧的劲度系数k之间的关系为 $E_{p} = - \frac{1}{2} k x^{2}$ ，弹簧均在弹性限度内。下列说法正确的是（）

A、从子弹刚要进入物块A到弹簧第一次恢复原长的过程中，墙对弹簧的冲量的大小为0 B、图乙中的弹簧的最大压缩量为 $\frac{2 F}{k}$ C、当图乙中的弹簧的压缩量最大时，其弹性势能为 $\frac{4 F^{2}}{k}$ D、物块B的最大速度为 $F \sqrt{\frac{1}{m k}}$

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10. 1个原线圈、2个副线圈的理想变压器外部结构如图甲所示，其内部结构对应电路图如图乙所示，原线圈的回路中接有阻值未知的定值电阻 $R_{0}$ ，理想电流表的示数 $I_{0} = 1 A$ ，正弦交流电源输出的电压的有效值 $U = 100 V$ ，原线圈的匝数 $n_{0} = 10$ ，第1个副线圈的匝数 $n_{1} = 20$ ，第2个副线圈的匝数 $n_{2} = 30$ ，定值电阻 $R_{1} = 3600 Ω$ ，定值电阻 $R_{2}$ 的阻值未知，通过 $R_{2}$ 的电流 $I_{2}$ 与通过 $R_{1}$ 的电流 $I_{1}$ 之比为6：1， $R_{0}$ 的功率与 $R_{2}$ 的功率之和为91W。下列说法正确的是（）

A、通过 $R_{1}$ 的电流为0.05A B、定值电阻 $R_{0}$ 的阻值为100Ω C、 $R_{2}$ 的阻值为90Ω D、 $R_{0}$ 的功率与 $R_{1}$ 的功率之和为19W

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三、实验题

11. 实验小组用如图甲所示的装置做“探究功与速度变化的关系”实验。将小车在一条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为 $W_{0}$ ，当用2条、3条…完全相同的橡皮筋并在一起且伸长的长度保持与第一次相同进行第2次、第3次…实验时，用速度传感器测出小车速度v和速度的平方 $v^{2}$ ，将数据输入电脑处理，得到如图乙所示的 $v^{2} - t$ 图象，由图象可以读出每次实验时小车获得的最大速度的平方分别为a、b、c，回答下列问题：

(1)、本实验（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力。

(2)、若 $a ： b ： c = 1 ： 2 ： 3$ ，可以得出橡皮筋对小车做的功W与小车最大速度的平方 $v^{2}$ 成（填“正比”或“反比”）。

(3)、多次实验后，做出很多种图象，其中一种 $W - v^{2}$ 图象如图丙所示，其中一种W-v图象如图丁所示，丙图的图线平滑延长不过坐标原点的原因是；丁图的图线平滑延长不过坐标原点的原因是。

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12. 一实验小组的同学要测某种金属丝的电阻率。先用欧姆表粗略地测量金属丝的电阻，选用“ $\times 10$ ”欧姆挡，正确操作后得到的示数如图甲所示，用游标卡尺测量金属丝直径的结果如图乙所示。

(1)、图甲的示数为Ω，图乙的示数为 mm。

(2)、按图丙所示的电路图，用笔画线代替导线把图丁的实物图补充完整。

(3)、用图丙电路图测得金属丝电阻的测量值（填“偏大”或“偏小”）。若金属丝的有效长度用L表示，横截面的直径用d表示，两端的电压用 $U_{0}$ 表示，通过金属丝的电流用 $I_{0}$ 表示，则该金属丝的电阻率 $ρ =$ （用L、d、 $U_{0}$ 、 $I_{0}$ 表示）。

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四、解答题

13. 某学员刚拿到驾照，在练习开车时，汽车由静止开始在平直的公路上行驶，其运动过程的v-t图像如图所示，求：

(1)、车在0～10s内的加速度大小a；

(2)、车在0～60s内的平均速度大小 $\bar{v}$ 。

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14. 如图所示，一导轨位于水平面内的直角坐标系中，导轨与抛物线 $x = k y^{2}$ 重合，整个导轨均处于磁感应强度大小为B、方向垂直水平面向下的匀强磁场中。一质量为m、单位长度的电阻为 $R_{0}$ 的足够长直导体棒处于y轴上．且关于x轴对称，导体棒在外力作用下从原点由静止开始沿x轴正方向做加速度大小为a的匀加速直线运动，运动过程中导体棒始终与y轴平行且与导轨接触良好，不计导轨的电阻。求：

(1)、导体棒在运动过程中受到的安培力F随x变化的关系式；

(2)、在导体棒从 $x = 0$ 处运动到 $x = d$ 处的过程中，外力做的功W。

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15. 如图所示，质量之比为2：1的甲、乙两物体之间有少量炸药，静止放置在光滑的水平地面上；内壁光滑的半圆轨道固定放置在水平地面上，A、O、C三点在同一条竖直线上，A是半圆轨道的圆心，A是半圆轨道的最低点，C是半圆轨道的最高点，半圆轨道的半径 $R = 0.1 m$ 。炸药爆炸结束后瞬间，乙的速度大小 $v_{乙} = \sqrt{6} m / s$ ，乙沿着水平地面向左运动，然后与小球丙发生弹性碰撞，物体乙与小球丙发生弹性碰撞后小球丙到达C点时，半圆轨道对小球丙的压力大小 $F_{N} = 20 N$ ，且小球丙离开C点做平抛运动落到水平地面上，水平位移大小 $x = \frac{\sqrt{2}}{5} m$ 。已知炸药爆炸产生的能量的90%转化为甲、乙两物体的动能，取重力加速度大小 $g = 10 m / s^{2}$ ，甲、乙、丙均可视为质点。求：

(1)、小球丙的质量及其在C点的速度大小；

(2)、炸药爆炸产生的能量。

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16. 电场和磁场可以控制带电粒子的运动，使其沿一定的轨迹运动。如图所示，ab边长为L的矩形边界内存在匀强电场，其方向为由b指向a；两边界1、2平行且间距确定但未知，边界cd正好在边界1上，边界1.2之间存在磁感应强度方向垂直纸面向里、大小为 $\frac{8 E_{0}}{3 v_{0}}$ 的匀强磁场，电场边界和磁场边界在同一平面内。一质量为m、带正电的粒子（不计受到的重力）从a点以大小为 $v_{0}$ 的速度射入电场，经过电场偏转后，从c点垂直边界1射出电场，接着经过磁场偏转后到达d点，粒子在c点的动能与动量大小之比为 $\frac{v_{0}}{4}$ ；若仅减小匀强磁场的磁感应强度，使粒子不从边界2射出的磁感应强度的最小值与电场强度大小之比为 $\frac{4}{3 v_{0}}$ 。求：

(1)、粒子在a点的速度方向与边界ad的夹角及粒子所带的电荷量；

(2)、匀强电场的电场强度大小和磁场的边界1与边界2之间的距离；

(3)、粒子正好不从边界2射出时，粒子从a点射入电场到从边界1射出磁场的运动时间。

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