河北省唐山市2022届高三上学期物理期末考试试卷

试卷更新日期：2022-09-07 类型：期末考试

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一、单选题

1. 钚是一种放射性元素，是原子能工业的重要原料，可作为核燃料和核武器的裂变剂。钚239是 $_{92}^{238} U$ 经过中子照射蜕变形成的，蜕变方程为 $_{92}^{238} U +_{0}^{1} n \to_{92}^{239} U$ ； $_{92}^{239} U$ 再经历两次 $β$ 衰变形成钚239，则钚元素的质子数是（）

A、88 B、90 C、94 D、96

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2. 如图，质量相同的 $A$ 、 $B$ 两球可看成质点，分别由相同高度的固定光滑曲面和固定光滑斜面顶端静止释放。下滑至光滑水平面的过程中， $A$ 、 $B$ 两球所受合力的冲量大小分别为 $I_{1}$ 、 $I_{2}$ ，在斜面上运动时间分别为 $t_{1}$ 、 $t_{2}$ ，已知曲面和斜面均与光滑水平面平滑连接，则（）

A、 $I_{1} > I_{2}$ B、 $I_{1} = I_{2}$ C、 $t_{1} > t_{2}$ D、 $t_{1} = t_{2}$

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3. 如图所示，一劲度系数为 $k$ 的轻弹簧左端固定在竖直墙壁上，右端连接置于粗糙水平面的物块。此时弹簧自然伸长，物块位于 $O$ 点。现用外力向左推动物块，当弹簧压缩量为 $x_{0}$ 时，使物块静止，然后由静止释放物块，物块到达 $O$ 点时速度刚好为0。已知此过程中向左推动木块的外力所做的功为 $W$ 。则此过程中弹簧的最大弹性势能为（）

A、 $W$ B、 $\frac{W}{2}$ C、 $\frac{W}{3}$ D、 $\frac{W}{4}$

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4. 2021“一带一路”年度汉字发布活动中，“互”字作为最能体现2021年“一带一路”精神内涵的汉字拔得头筹，成为年度汉字。如图为力学兴趣小组制作的“互”字形木制模型。模型分上下两部分，质量均为 $m$ 。用细线连接两部分。当细线都绷紧时，整个模型可以竖直静止在水平地面上。其中连接 $a$ 、 $b$ 两点的细线为 $l$ ，连接 $c$ 、 $d$ 两点的细线为 $n$ ，重力加速度为g。则（）

A、细线 $l$ 对 $a$ 点的作用力向上 B、细线 $l$ 的拉力等于细线 $n$ 的拉力 C、细线 $n$ 的拉力大小等于 $m g$ D、整个模型对地面的压力大小为 $2 m g$

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5. 如图，理想变压器的原线圈匝数 $n_{1} = 1100$ 匝，接入电压 $U_{1} = 220 V$ 的正弦交流电路中。副线圈匝数 $n_{2} = 110$ 匝，副线圈上接有“ $44 V$ 、 $20 W$ ”的定值电阻，则变压器的输入功率是（）

A、 $5 W$ B、 $10 W$ C、 $20 W$ D、 $25 W$

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6. 瑞士天文学家迪迪埃·奎洛兹（Didier Queloz）因为“发现了围绕其他类太阳恒星运行的系外行星”而获得了2019年诺贝尔物理学奖。假设某一系外行星的半径为 $R$ ，质量为 $M$ ，公转半径为 $r$ ，公转周期为 $T$ 。一质量为 $m$ 的宇宙飞船围绕该系外行星做匀速圆周运动，半径为 $r_{1}$ ，周期为 $T_{1}$ 。不考虑其他天体的影响。已知引力常量为 $G$ ，则有（）

A、 $\frac{r_{1}^{3}}{T_{1}^{2}} = \frac{r^{3}}{T^{2}}$ B、 $\frac{r_{1}^{3}}{T_{1}^{2}} = \frac{R^{3}}{T^{2}}$ C、 $\frac{r_{1}^{3}}{T_{1}^{2}} = \frac{G M}{4 π^{2}}$ D、 $\frac{r_{1}^{3}}{T_{1}^{2}} = \frac{G m}{4 π^{2}}$

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7. 如图，虚线是真空中某点电荷产生的电场中的一条直线，直线上 $a$ 点的电场强度大小为 $E$ ，方向与直线的夹角为 $30 °$ ，则这条直线上电场强度最大值为（）

A、 $\frac{E}{2}$ B、 $E$ C、 $2 E$ D、 $4 E$

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二、多选题

8. 如图，一个质点以加速度 $a_{1}$ 做初速度为零的匀加速直线运动， $3 s$ 后变为以加速度 $a_{2}$ 做匀变速直线运动持续到 $6 s$ 末，质点的末速度大小变为 $v$ 。若前 $4 s$ 内图像与坐标轴围成的面积大小为 $s_{1}$ ，后 $2 s$ 图像与坐标轴围成的面积大小为 $s_{2}$ ，则下列说法正确的是（）

A、 $a_{1} = 1 m / s^{2}$ B、 $a_{2} = 3 m / s^{2}$ C、 $v = 6 m / s$ D、 $s_{1} = s_{2} = 6 m$

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9. 在珠海举行的第13届中国航展吸引了全世界的军事爱好者。如图，曲线 $a b$ 是一架飞机在竖直面内进行飞行表演时的轨迹。假设从 $a$ 到 $b$ 的飞行过程中，飞机的速率保持不变。则沿曲线 $a b$ 运动时，飞机（）

A、所受合力方向竖直向下 B、所受合力大小不等于0 C、飞机竖直分速度变大 D、飞机水平分速度保持不变

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10. 如图，两条平行的金属导轨所在平面与水平面成一定夹角 $θ$ ，间距为 $d$ 。导轨上端与电容器连接，电容器电容为 $C$ 。导轨下端与光滑水平直轨道通过绝缘小圆弧平滑连接，水平直轨道平行且间距也为 $d$ ，左侧末端连接一阻值为 $R$ 的定值电阻。导轨均处于匀强磁场中，磁感应强度大小均为 $B$ ，方向分别垂直导轨所在平面。质量为 $m$ ，电阻为 $r$ ，宽度为 $d$ 的金属棒 $M N$ 从倾斜导轨某位置由静止释放，保证金属棒运动过程始终与平行导轨垂直且接触良好，金属棒下滑到两个轨道连接处时的速度刚好是 $v$ ，重力加速度为 $g$ ，忽略导轨电阻，水平导轨足够长。则下列说法正确的是（）

A、金属棒初始位置到水平轨道的高度为 $\frac{v^{2}}{2 g}$ B、电容器两极板携带的最大电荷量为 $C B d v$ C、金属棒在水平轨道上运动时定值电阻产生的焦耳热为 $\frac{1}{2} m v^{2}$ D、金属棒在水平轨道运动的最大位移 $\frac{m v (R + r)}{B^{2} d^{2}}$

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三、实验题

11. 小明利用如图装置验证机械能守恒定律。图中 $A B$ 为轻杆， $O$ 为固定转轴， $A$ 端小球固定于杆上，质量为 $m_{A}$ 。 $B$ 端小球放在轻质勺形槽内，质量为 $m_{B}$ 。由静止释放后，轻杆从水平位置逆时针转动，轻杆转到竖直位置时被制动， $B$ 球被水平抛出。

(1)、实验时，小明首先测量了 $m_{A}$ 、 $m_{B}$ 及两球距 $O$ 点的距离 $L_{A}$ 、 $L_{B}$ ，除此之外，还需要测量的物理量有____。

A、A球从释放到运动至最低点的时间 $t$ B、O点离地面的高度 $h$ C、B球落地点与O点的水平距离 $x$

(2)、结合（1）中的各物理量，轻杆从水平位置自由释放，利用上述测定的物理量和重力加速度 $g$ ，可得系统重力势能减少量为，动能增加量为。

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12. 某兴趣小组要探究一种新材料制成的圆柱体的电阻，步骤如下：

(1)、用螺旋测微器测量其直径如图甲，由图可知其直径为 $m m$ 。

(2)、该同学先用多用电表的欧姆档粗略测量圆柱体的电阻，测量时选定档位后，红黑表笔短接进行。当他用 $\times 10$ 档测量时，多用电表指针如图乙所示，则圆柱体的电阻为 $Ω$ 。

(3)、接下来，想精确地测量其电阻 $R$ ，除待测圆柱体外，实验室提供的器材还有：
A．直流电源 $E$ （电动势 $4 V$ ，内阻不计）
B．电流表 $A_{1}$ （量程 $0 ~ 3 m A$ ，内阻约 $50 Ω$ ）
C．电流表 $A_{2}$ （量程 $0 ~ 15 m A$ ，内阻约 $30 Ω$ ）
D．电压表 $V_{1}$ （量程 $0 ~ 3 V$ ，内阻 $R_{V_{1}} = 10 k Ω$ ）
E. 电压表 $V_{2}$ （量程 $0 ~ 15 V$ ，内阻 $R_{V_{2}} = 25 k Ω$ ）
F. 滑动变阻器 $R_{1}$ （阻值范围 $0 ~ 15 Ω$ ，允许通过的最大电流 $2.0 A$ ）
G. 滑动变阻器 $R_{2}$ （阻值范围 $0 ~ 2 k Ω$ ，允许通过的最大电流 $0.5 A$ ）
H. 开关、导线若干。
①要在虚线框内画出电路原理图，并在图中标出所用仪器的代号。
②若所选电表测量数据分别为 $U$ 、 $I$ ，待测电阻精确值的表达式。

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四、解答题

13. 如图，可视为质点的两个物块 $A$ 、 $B$ 质量均为 $m$ ， $B$ 物块静止在下端固定的轻质弹簧上，轻质弹簧劲度系为 $k$ 。物块 $A$ 在弹簧原长位置从静止开始释放，忽略空气阻力，物块 $A$ 与物块 $B$ 碰撞后结为整体。已知碰撞时间极短，碰后整体具有的最大动能等于物块 $A$ 碰前的最大动能，重力加速度为 $g$ ，求

(1)、两物块碰撞后的共同速度；

(2)、整体最大速度时，弹簧弹性势能增加了多少。

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14. 如图，顶角为 $30 °$ 的“V”字形区域内存在垂直于纸面向外的匀强磁场。 $O M$ 上方存在电场强度大小为 $E$ 的匀强电场，方向竖直向上。在 $O M$ 上距离 $O$ 点 $3 L$ 处有一点 $A$ ，在电场中距离 $A$ 为 $d$ 的位置由静止释放一个质量为 $m$ 、电荷量为 $q$ 的带负电的粒子，经电场加速后该粒子以一定速度从 $A$ 点射入磁场后，第一次恰好不从 $O N$ 边界射出。不计粒子的重力。求：

(1)、粒子运动到 $A$ 点时的速率 $v_{0}$ ；

(2)、匀强磁场磁感应强度大小 $B$ ；

(3)、粒子从释放到第2次离开磁场的总时间。

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15. 如图为竖直放置的 $U$ 形管，两侧均为粗细均匀的玻璃管，左管开口，右管封闭。但右管横截面积是左管的3倍，管中装入水银，大气压强为 $P_{0} = 76 c m H g$ 。开口管中水银面到管口距离为 $h_{1} = 22 c m$ ，且水银面比封闭管内高 $Δ h = 4 c m$ ，封闭管内空气柱长为 $h_{2} = 11 c m$ 。现用小活塞把开口端封住，并缓慢推动活塞，使两管液面相平，推动过程中两管的气体温度始终不变，不计小活塞与管壁阻力，求：

(1)、右管中气体的最终压强；

(2)、活塞推动的距离。

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16. 如图，横截面为半径 $R = 6 c m$ 的半圆形透明柱体与屏幕 $M N$ 相切于 $B$ 点， $M N$ 垂直于直径 $A B$ ，一单色光以入射角 $53 °$ 射向圆心 $O$ ，反射光线与折射光线恰好垂直。已知光在真空中的传播速度为 $3 \times 1 0^{8} m / s$ （ $s i n 53 ° = 0.8$ ， $c o s 53 ° = 0.6$ ）。

(1)、介质的折射率；

(2)、光线从 $O$ 点照射到屏幕 $M N$ 上所用的时间。

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五、填空题

17. 如图所示，汽车引擎盖被气弹簧支撑着。气弹簧由活塞杆、活塞、填充物、压力缸等部分组成，其中压力缸为密闭的腔体，内部充有一定质量的氮气，再打开引擎盖时密闭于腔体内的压缩气体膨胀，将引擎盖顶起，若腔体内气体与外界无热交换，内部的氮气可以视为理想气体，则腔体内气体分子的平均动能（选填“减小”或者“增大”），腔体内壁单位时间、单位面积被氮气分子碰撞的次数（选填“增多”、“减少”或“不变”）

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18. 一条弹性绳子呈水平状态，两端 $P$ 、 $Q$ 同时开始上下振动，一小段时间后产生的波形如图，两列波均可看成为简谐波，振幅均为 $1 c m$ ， $A$ 、 $B$ 两点间距为 $10 m$ ，两列波从该时刻运动至相遇所用时间 $0.1 s$ ，则该绳波的波速是 $m / s$ ， $A$ 、 $B$ 连线中点位置是振动的（填写“加强点”或者“减弱点”）。

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