湖南省常德市2022届高三上学期物理期末检测试卷

试卷更新日期：2022-09-07 类型：期末考试

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一、单选题

1. 处于n＝4能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有（）

A、3种 B、4种 C、5种 D、6种

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2. 高空坠物极易对行人造成伤害。若一个 $100 g$ 的瓷砖碎片从一居民楼的25层坠下，与地面的碰撞时间约为 $2 m s$ ，则该瓷砖碎片对地面产生的冲击力约为（）

A、 $20 N$ B、 $2 \times 1 0^{2} N$ C、 $2 \times 1 0^{3} N$ D、 $2 \times 1 0^{4} N$

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3. 如图甲所示，在线圈 $l_{1}$ 中通入电流 $i_{1}$ 后，在 $l_{2}$ 上产生的感应电流随时间变化的规律如图乙所示， $l_{1}$ 、 $l_{2}$ 中电流的正方向如甲图中的箭头所示．则通入线圈 $l_{1}$ 中的电流 $i_{1}$ 随时间变化的图线是下图中的（）

A、 B、 C、 D、

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4. 宇航员的训练、竞技体育的指导、汽车的设计等都会用到急动度的概念。急动度j是加速度变化量 $Δ a$ 与发生这一变化所用时间 $Δ t$ 的比值，即 $j = \frac{Δ a}{Δ t}$ ，它的方向与物体加速度变化量的方向相同。一物体从静止开始做直线运动，其加速度a随时间t的变化关系如图，则该物体在（）

A、 $t = 0$ 时和 $t = 2 s$ 时加速度大小相等，方向相反 B、 $0 ~ 1 s$ 和 $0 ~ 5 s$ 内速度的变化量相同 C、 $t = 3 s$ 时急动度为零 D、 $t = 2 s$ 时和 $t = 4 s$ 时急动度大小相等，方向相反

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5. 如图所示， $A 、 B 、 C$ 是正三角形的三个顶点，O是 $A B$ 的中点，两根互相平行的通电长直导线垂直纸面固定在 $A 、 B$ 两处，导线中通入的电流大小相等、方向相反。已知通电长直导线产生磁场的磁感应强 $B = \frac{k I}{r} ， I$ 为通电长直导线的电流大小，r为距通电长直导线的垂直距离，k为常量。已知C点处的磁感应强度大小为 $B_{0}$ ，则关于O点处的磁感应强度说法正确的是（）

A、大小为 $B_{0}$ ，方向垂直 $A B$ 连线向下 B、大小为 $2 B_{0}$ ，方向垂直 $A B$ 连线向上 C、大小为 $\sqrt{3} B_{0}$ ，方向垂直 $A B$ 连线向上 D、大小为 $4 B_{0}$ ，方向垂直 $A B$ 连线向下

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6. 如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为 $1 ： 3$ ，正弦交流电源的电压有效值恒为 $U = 12 V$ ，电阻 $R_{1} = 1 Ω$ ， $R_{2} = 2 Ω$ 。若滑动变阻器接入电路的电阻为 $7 Ω$ ，则（）

A、通过 $R_{1}$ 的电流为 $6 A$ B、 $R_{1}$ 与 $R_{2}$ 消耗的电功率相等 C、若向上移动P，电压表读数将变大 D、若向下移动P，电源输出功率将不变

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二、多选题

7. 在星球表面发射探测器，当发射速度为v时，探测器可绕星球表面做匀速圆周运动；当发射速度达到 $\sqrt{2}$ v时，可摆脱星球引力束缚脱离该星球．已知地球、火星两星球的质量比约为10∶1，半径比约为2∶1，下列说法正确的有（）

A、探测器的质量越大，脱离星球所需要的发射速度越大 B、探测器在地球表面受到的引力比在火星表面的大 C、探测器分别脱离两星球所需要的发射速度相等 D、探测器脱离星球的过程中，势能逐渐增大

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8. 复兴号动车在世界上首次实现速度 $350 k m / h$ 自动驾驶功能，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。如图所示，一列质量为m的动车，初速度为 $v_{0}$ ，以恒定功率P在平直轨道上运动，经时间t达到该功率下的最大速度 $v_{m}$ ，设动车行驶过程所受到的阻力F保持不变。动车在时间t内（）

A、做匀加速直线运动 B、牵引力的功率 $P = F v_{m}$ C、当动车速度为 $\frac{v_{m}}{3}$ 时，其加速度为 $\frac{2 F}{m}$ D、牵引力做功大于 $\frac{1}{2} m {v_{m}}^{2} - \frac{1}{2} m {v_{0}}^{2}$

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9. “电子能量分析器”主要由处于真空中的电子偏转器和探测板组成。偏转器是由两个相互绝缘、半径分别为 $R_{A}$ 和 $R_{B}$ 的同心金属半球面A和B构成， $A 、 B$ 分别是电势为 $φ_{A} 、 φ_{B}$ 的等势面，其过球心的截面如图所示。一束电荷量为 $- e (e > 0)$ 、质量为m的电子以不同的动能从偏转器左端M的正中间小孔垂直入射，进入偏转电场区域，最后到达偏转器右端的探测板N。其中动能为 $E_{k 0}$ 的电子沿电势为 $φ_{C}$ 的等势面C做匀速圆周运动到达N板的正中间，到达N板左、右边缘处的电子，经过偏转电场前、后的动能改变量分别为 $Δ E_{k 左}$ 和 $Δ E_{k 右}$ 。若电场的边缘效应，电子之间的相互影响，均可忽略。下列判断正确的是（）

A、偏转器内的电场是匀强电场 B、等势面C处的电场强度大小为 $E = 4 \frac{E_{K 0}}{e (R_{A} + R_{B})}$ C、到达N板左、右边缘处的电子，其中左边缘处的电势能大 D、 $∣ Δ E_{k 左} | > | Δ E_{k 右} ∣$

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10. 如图所示，不带电物体A质量为m，带电量为 $q (q > 0)$ 的物体B质量为 $2 m$ ， A、B用跨过定滑轮的绝缘轻绳连接，物体B静止在倾角为 $θ = 30 °$ 且足够长的斜面上，劲度系数为k的轻弹簧一端固定在竖直挡板上，另一端与物体A相连，整个系统不计一切摩擦。某时刻，施加一场强大小为 $\frac{2 m g}{q}$ ，方向沿斜面向下的匀强电场，在物体B获得最大速度的过程中弹簧未超过弹性限度（已知弹簧的弹性势能 $E_{p} = \frac{1}{2} k x^{2}$ ， x为弹簧的形变量；轻绳与A、B的接触面均平行，且不会断裂），下列说法正确的是（）

A、施加电场的初始时刻，轻绳的拉力为 $\frac{5 m g}{3}$ B、物体B的速度最大时，弹簧的形变量为 $\frac{2 m g}{k}$ C、物体B从开始运动到最大速度的过程中，系统电势能的减少量为 $\frac{4 m^{2} g^{2}}{k}$ D、物体B从开始运动到最大速度的过程中，物体A和物体B机械能之和增加

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三、实验题

11. 某同学用图甲所示的装置来探究动能定理。在木板上固定两个完全相同的遮光条A、B，两遮光条间的距离L。用不可伸长的细线绕过定滑轮和动滑轮将木板与弹簧测力计C相连，木板放在安装有定滑轮和光电门的轨道D上（轨道D已倾斜一定的角度），放在水平桌面上，P为小桶（内有沙子），滑轮的质量和摩擦不计。

(1)、下列对实验中轨道应倾斜一定角度，其目的是____

A、为了释放木板后，木板在细线拉动下能匀速下滑 B、为了增大木板下滑的加速度，提高实验精度 C、尽量保证细线拉力对木板做的功等于木板所受合力对木板做的功

(2)、实验主要步骤如下：
①测量木板、遮光条的总质量M，用游标卡尺测量遮光条的宽度d如乙图所示，其读数为mm；
②按甲图正确安装器材。
③将木板左端与轨道左端对齐，静止释放木板，木板在细线拉动下运动，记录弹簧测力计示数F及遮光条B、A先后经过光电门的遮光时间。
④在小桶中增加沙子，重复③的操作。
⑤比较 $W 、 Δ E_{k}$ 的大小，得出实验结论。
若某次实验中，测得遮光条B、A先后经过光电门的遮光时间为 $t_{1} 、 t_{2}$ ，请你把要探究的结果用题目中的字母表达出来（用字母 $M 、 t_{1} 、 t_{2} 、 d 、 L 、 F$ 表示）

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12. 要测量电压表 $V_{1}$ 的内阻 $R_{V l}$ ，其量程为 $3 V$ ，内阻约 $3 k Ω$ 。实验室提供的器材有：
电流表A，量程 $0.6 A$ ，内阻约为 $0.1 Ω$
电压表 $V_{2}$ ，量程 $5 V$ ，内阻约为 $5 k Ω$
定值电阻 $R_{1}$ ，阻值为 $20 Ω$
定值电阻 $R_{2}$ ，阻值为 $2 k Ω$
滑动变阻器 $R_{3}$ ，最大阻值 $100 Ω$ ，额定电流 $1.5 A$
电源E，电动势 $6 V$ ，内阻约 $0.5 Ω$
开关S一个，导线若干。

(1)、某同学设想按甲图所示电路进行测量，读出电压表 $V_{1}$ 和电流表A的示数后，用欧姆定律计算出 $R_{v 1}$ 。该方案实际上（填“可行”或“不可行”），最主要的原因是。

(2)、另一同学按如图乙所示的实物电路来测量电压表 $V_{1}$ 的内阻 $R_{v 1}$ 。
①图中 $R_{0}$ 应选。（选填“ $R_{1}$ ”或“ $R_{2}$ ”）
②在答题卡相应方框内画出该实验电路图。
③接通电路后，调整滑动变阻器的滑动触头在适当的位置，此时电压表 $V_{1}$ 的读数为 $U_{1}$ ，电压表 $V_{2}$ 的读数为 $U_{2}$ ，定值电阻的阻值为 $R_{0}$ ，则电压表 $V_{1}$ 的内阻 $R_{v l}$ 的表达式为 $R_{v l} =$ 。

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四、解答题

13. 如图所示，电阻为R的正方形单匝线圈 $a b c d$ 的边长为 $L ， b c$ 边与匀强磁场边缘重合。磁场的宽度等于线圈的边长，磁感应强度大小为B。在水平拉力作用下，线圈以v的速度向右穿过磁场区域。求线圈在上述过程中

(1)、感应电动势的大小E；

(2)、所受拉力的大小F；

(3)、感应电流产生的热量Q。

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14. 物理气相沉积镀膜是芯片制作的关键环节之一，如图是该设备的平面结构简图。初速度不计的氩离子（比荷 $\frac{q_{1}}{m_{1}} = 2.4 \times 1 0^{6} C / k g$ ）经电压 $U_{0} = \frac{25}{12} \times 1 0^{3} V$ 的电场加速后，从C点水平向右进入竖直向下的场强为 $E = \frac{5}{3} \times 1 0^{4} V / m$ 的匀强电场，恰好打到电场、磁场的竖直分界线I最下方M点（未进入磁场）并被位于该处的金属靶材全部吸收， $C M$ 两点的水平距离为 $0.5 m$ 。靶材溅射出的部分金属离子（比荷 $\frac{q_{2}}{m_{2}} = 2.0 \times 1 0^{6} C / k g$ ）沿各个方向进入两匀强磁场区域，速度大小均为 $1.0 \times 1 0^{4} m / s$ ，并沉积在固定基底上，M点到基底的距离为 $\frac{\sqrt{2}}{4} m$ 。基底与水平方向夹角为 $45 °$ ，大小相等、方向相反（均垂直纸面）的两磁场 $B = 1 \times 1 0^{- 2} T$ 的分界线Ⅱ过M点且与基底垂直。（两种离子均带正电，忽略重力及离子间相互作用力。）求：

(1)、 $C M$ 两点的高度差；

(2)、在纸面内，基底上可被金属离子打中而镀膜的区域长度。

(3)、金属离子打在基座上所用时间最短时粒子的入射方向与分界线Ⅱ的夹角的正弦值。

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15. 如图所示，质量为m的小圆环A套在足够长的光滑水平杆上，位于水平地面上M点的正上方L处。可视为质点小物块B的质量为 $3 m$ ，通过长度为L的轻绳与A连接，初始时轻绳处于水平状态，A、B均处于静止。某时刻由静止释放B，B到达最低点时的速度恰好与水平地面相切，此时轻绳恰好断裂，之后B在水平地面上向右运动，一段时间后在N点平滑进入内壁光滑的竖直固定细圆环，圆环的半径 $R = \frac{L}{20} ， B$ 在N点平滑离开圆环时的速度可能向左，也可能向右。已知物块B与水平地面间的动摩擦因数为0.1， $g = 10 m / s^{2}$ 。求：

(1)、轻绳断裂时物块A、B各自的速度大小；

(2)、从开始运动到轻绳断裂小圆环A的位移大小；

(3)、若B在圆环运动的过程中始终不脱离轨道，求M到N的距离满足的条件。

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