山东省德州市2022届高三上学期物理期末考试试卷

试卷更新日期：2022-09-09 类型：期末考试

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一、单选题

1. 在水槽里放两块挡板，中间留一个狭缝，水波通过狭缝的传播情况如图所示。若在挡板后的M点放置一乒乓球，以下说法正确的是（　　）

A、乒乓球会随水波的传播向远处运动 B、若仅将右侧挡板向左平移一小段距离，乒乓球的振动会变得比原来明显 C、若仅增大水波波源的振动频率，乒乓球的振动会变得比原来明显 D、此实验研究的是水波的干涉

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2. 如图所示，长方体金属块各处的电阻率相同，三边长分别为a、b、c，当M、N两端的电压为U时，金属块中的电流为I；当P、Q两端的电压为U时，金属块中的电流为（　　）

A、I B、 $\frac{a^{2}}{c^{2}} I$ C、 $\frac{a^{2}}{b^{2}} I$ D、 $\frac{b^{2}}{c^{2}} I$

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3. 如图甲所示，悬挂在天花板上的轻弹簧下端连着物体M，M和物体N又通过轻绳相连，M、N两物体的质量相等，并且都处于静止状态。 $t = 0$ 时刻轻绳断裂，不计空气阻力，之后M偏离平衡位置的位移x随时间t变化的关系如图乙所示，以下说法正确的是（　　）

A、 $t_{1}$ 时刻M的回复力最大 B、 $t_{1}$ 时刻弹簧的形变量为0 C、 $t_{2}$ 时刻弹簧的弹性势能最大 D、 $t_{4}$ 时刻M的加速度与重力加速度大小相等，方向相反

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4. 如图甲所示，两固定导体线圈a、b在同一平面内，a在内侧，b在外侧．现使a接交流电源，规定逆时针方向为正方向，a中的电流i随时间t按正弦规律变化，图像如图乙所示，以下说法正确的是（　　）

A、 $t_{3} ∼ t_{4}$ 时间内线圈b中有逆时针方向的电流 B、 $t_{2}$ 时刻线圈b中的电流最大 C、 $t_{1}$ 时刻两线圈间的作用力最大 D、 $t_{1} ∼ t_{2}$ 时间内两线圈相互排斥

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5. 海浪机械能是未来可使用的绿色能源之一，利用海浪发电可加速地球上碳中和的实现．某科技小组设计的海浪发电装置的俯视图如图所示，圆柱体磁芯和外壳之间有辐射状磁场，它们可随着海浪上下浮动，磁芯和外壳之间的间隙中有固定的环形导电线圈，线圈的半径为L，电阻为r，所在处磁场的磁感应强度大小始终为B，磁芯和外壳随海浪上下浮动的速度为v，v随时间t的变化关系为 $v = v_{0} s i n \frac{2 π}{T} t$ ，其中的T为海浪上下浮动的周期．现使线圈与阻值为R的电阻形成回路，则该发电装置在一个周期内产生的电能为（　　）

A、 $\frac{2 π^{2} B^{2} v_{0}^{2} L^{2} T}{R + r}$ B、 $\frac{4 π^{2} B^{2} v_{0}^{2} L^{2} T}{R + r}$ C、 $\frac{2 B^{2} v_{0}^{2} L^{2} T}{R + r}$ D、 $\frac{4 B^{2} v_{0}^{2} L^{2} T}{R + r}$

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6. 如图所示， $△ A B C$ 为一等腰直角棱镜的横截面，其材料的折射率为 $\sqrt{2}$ ，同一颜色的光线1、2、3都平行 $B C$ 入射到 $A B$ 面，经 $B C$ 面反射后都能从 $A C$ 面射出。不考虑光在棱镜内的多次反射，则下列叙述错误的是（　　）

A、三条光线都在 $B C$ 面上发生全反射 B、三条光线在 $A C$ 面上射出后仍平行 $B C$ C、从 $A C$ 射出后，光线从上到下的顺序为3、2、1 D、若光线3绕入射点逆时针转过一小角度，则可能从 $B C$ 面射出棱镜

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7. 某同学要测量德州市某点地磁场的磁感应强度，选取的电流元的电流大小为I，长度为L。测得电流元竖直放置时地磁场对它的力的大小为 $F_{1}$ ；水平东西放置时地磁场对它的力的大小为 $F_{2}$ ，设地磁场在该点磁感应强度的大小为B，与水平方向的夹角为 $α$ ，则（　　）

A、 $B = \frac{F_{2}}{I L}$ ， $c o s α = \frac{F_{1}}{F_{2}}$ B、 $B = \frac{1}{I L} \sqrt{F_{2}^{2} - F_{1}^{2}}$ ， $t a n α = \frac{F_{1}}{F_{2}}$ C、 $B = \frac{1}{I L} \sqrt{F_{1}^{2} + F_{2}^{2}}$ ， $c o s α = \frac{F_{1}}{F_{2}}$ D、 $B = \frac{1}{I L} \sqrt{F_{2}^{2} - F_{1}^{2}}$ ， $t a n α = \frac{F_{2}}{F_{1}}$

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8. 如图所示电路中，a、b、c、d为四个完全相同的电阻， $M N$ 端接电压恒定的正弦交流电，滑片P处于变压器右侧线圈的中点时，通过a、b、c、d四个电阻的电流都为I，当滑片P处于变压器右侧线圈的最下端时，通过电阻a的电流为（　　）

A、 $\frac{3}{2} I$ B、 $2 I$ C、 $\frac{16}{7} I$ D、 $3 I$

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二、多选题

9. 1834年，洛埃利用平面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）．某实验小组重做该实验，如图所示，水平放置的平面镜 $M N$ 左侧有一与纸面垂直的缝光源S，S仅发出单一频率的光，平面镜右侧固定有竖直放置的光屏，平面镜所在水平线与光屏的交点为P，对光屏上呈现的干涉图样以下说法正确的是（　　）

A、光屏上呈现水平的明暗相间的干涉条纹 B、光屏上呈现的条纹关于P点上下对称 C、若将缝光源S水平向右移动一小段距离，光屏上的条纹间距将变大 D、若将缝光源S竖直向下移动一小段距离，光屏上的条纹间距将变大

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10. 如图所示电路中，电源的电动势为E，内阻为r，电压表和电流表均为理想电表，使滑动变阻器 $R_{3}$ 的滑片自a端向b端移动， $Δ U$ 表示电压表示数的变化量； $Δ I$ 表示电流表示数的变化量，以下说法正确的是（　　）

A、电阻 $R_{1}$ 的功率减小 B、电源的效率增大 C、 $| \frac{Δ U}{Δ I} |$ 增大 D、电阻 $R_{2}$ 和 $R_{3}$ 的总功率变大

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11. 如图所示，倾角为 $α$ 的固定足够长斜面上方有垂直纸面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，在斜面上由静止开始释放一带负电的物块，物块的质量为m，带电量大小为q，与斜面间的动摩擦因数为 $μ$ ， $μ < t a n α$ ，重力加速度为g，对物块的运动过程以下说法正确的是（　　）

A、物块做匀变速直线运动 B、物块机械能的减小量等于克服摩擦力做的功 C、物块的最大速度为 $\frac{m g s i n α}{μ q B} - \frac{m g c o s α}{q B}$ D、若仅将磁场改为与原来相反的方向，物块的运动方向一直不变

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12. 如图所示，足够大的光屏与x轴平行，并且垂直于 $x O y$ 平面， $x O y$ 平面还有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在坐标原点O有一粒子源，粒子源不停地向 $x O y$ 平面内的各个方向发射带负电的粒子，所有粒子的质量均为m，带电量均为q，初速度大小均为v，粒子击中光屏时会被光屏吸收．初速度在第一象限内与x轴成 $30 °$ 角的粒子恰好击中光屏与y轴的交点M，不计粒子间的相互作用，以下说法正确的是（　　）

A、M点的坐标为 $(0 ， \frac{m v}{q B})$ B、在磁场中运动时间最短的粒子的运动时间为 $\frac{2 π m}{3 q B}$ C、光屏上被击中区域最右侧的x坐标为 $\frac{m v}{q B}$ D、光屏上被击中区域最左侧的x坐标为 $- \frac{m v}{q B}$

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三、实验题

13. 某同学用图甲所示的装置做“用单摆测定重力加速度”的实验。

(1)、以下说法正确的是____。

A、实验所用小球的密度不要太大 B、测量周期时只需测得小球做一次周期性运动的时间即可 C、实验时小球的摆动幅度应大些 D、悬挂小球的细绳的质量要尽可能小些

(2)、图乙和图丙为细线上端的两种不同的悬挂方式．应该选图所示的悬挂方式。

(3)、该同学用游标卡尺测量小球的直径．测量的刻度部分如图丁所示，则小球的直径为cm。

(4)、该同学通过改变细线长度进行多次测量，记录每次测得的周期T和对应的细线长度L，画出的 $T^{2} - L$ 图像如图戊所示， $π \approx 3.14$ ，由此得当地重力加速度为 $m / s^{2}$ （结果保留三位有效数字）。

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14. 要精确测量某电池的电动势和内阻，实验室提供的器材如下：
待测电池：电动势约为 $4 V$ ；
两完全相同的电压表 $V_{1}$ 、 $V_{2}$ ，内阻都约为 $4000 Ω$
滑动变阻器 $R_{1}$ 阻值范围 $0 ~ 20 Ω$
定值电阻 $R_{2}$ ：阻值为 $12 Ω$
定值电阻 $R_{3}$ 阻值为 $100 Ω$
开关S，导线若干

(1)、设计的测量电路如图甲所示，虚线框内的定值电阻应为（选填“ $R_{2}$ ”或“ $R_{3}$ ”）

(2)、电压表 $V_{1}$ 的示数记为 $U_{1}$ ；电压表 $V_{2}$ 的示数记为 $U_{2}$ ，闭合开关S，调节滑动变阻器进行多次测量，根据测量数据画出的 $U_{1} - U_{2}$ 图像如图乙所示，则电源的电动势 $E =$ V，内阻 $r =$ $Ω$ （结果均保留三位有效数字）；

(3)、在第（2）问中，测得的（选填“电动势”或“内阻”）有系统误差，其来源于。

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四、解答题

15. 如图所示为某容器的剖面，容器壁的厚度不计，高度为d，盛有的液体的深度为 $\frac{3}{7} d$ ，现用某单色平行光平行纸面自容器外部向容器内部照射，所有光线与竖直方向的夹角都为 $37 °$ ，容器壁在液体底部形成的影子长度为 $\frac{9}{14} d$ ，已知光在真空中的速度大小为c， $s i n 37 ° = \frac{3}{5}$ ，不考虑光的反射，求：

(1)、容器内液体对该单色光的折射率；

(2)、光线自液体表面到达液体底部的时间。

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16. 一列简谐横波沿x轴正向传播， $t = 0$ 时刻恰好传播到 $x = 6.0 c m$ 处，波形图如图所示。 $t = 2.25 s$ 时， $x = 6.0 c m$ 处的质点第一次到达波峰。求：

(1)、写出 $x = 3.0 c m$ 处的质点的位移随时间变化的函数表达式；

(2)、自 $t = 0$ 至 $t = 3 s$ ， $x = 8.0 c m$ 处的质点经过的路程。

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17. 如图甲所示，金属板A、B竖直放置，电容器两极板C、D水平放置，光屏M与金属板A、B平行，A板上的S点与光屏上的O点连线水平且与电容器的中线重合．A、B间电压与电容器两极板间的电压都为U；电容器两极板间还有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小用 $B_{0}$ （未知）表示；电容器右边缘到光屏M之间有如图乙所示的垂直纸面的匀强磁场．现从A板上S点无初速度释放一个电子，电子在A、B间加速后沿着电容器中线水平通过，在 $t = 0$ 时刻离开电容器．已知电容器两极板间的距离为d，电容器右边缘到光屏M的距离为 $2 \sqrt{3} d$ ，电子的质量为m，带电量大小为e，不计电子的重力，求：

(1)、电容器两极板间匀强磁场的磁感应强度 $B_{0}$ 的大小；

(2)、电子击中光屏上的位置与O点的距离；

(3)、若在电容器右边缘与光屏M之间再施加垂直纸面的匀强电场，所施加匀强电场的电场强度大小为电容器极板间电场强度大小的9倍，计算得出电子击中光屏上的位置与O点的距离。

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18. 如图甲所示，两光滑平行金属导轨固定在水平面上，虚线 $P Q$ 右侧有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小 $B = 5 T$ ，导体棒 $M N$ 和正方形导线框 $a b c d$ 静止在 $P Q$ 右侧的导轨上，且导体棒 $M N$ 和导线框的 $a b$ 、 $c d$ 两边都垂直于导轨，导线框的边长、导体棒 $M N$ 的长度及导轨的宽度都为 $L = 0.2 m$ 。现固定导线框，将与 $M N$ 垂直的水平恒力作用在导体棒 $M N$ 的中点上，水平恒力的大小 $F = 2 N$ ，当 $M N$ 达到最大速度后撤掉恒力，同时释放导线框，经过一段时间，导线框达到最大速度，此时导线框 $c d$ 边还没有到达虚线 $P Q$ 处，又经过一段时间，当导线框的 $c d$ 边到达虚线 $P Q$ 时，立即将导体棒 $M N$ 固定。已知导体棒 $M N$ 和导线框的质量都为 $m = 0.1 k g$ ；导体棒 $M N$ 及导线框 $a b$ 、 $c d$ 边的电阻都为 $r = \frac{4}{3} Ω$ ，导轨和导线框其余电阻不计，导体棒 $M N$ 与导线框一直没有接触，求：

(1)、导线框的最大速度；

(2)、导线框离开磁场的过程中，整个回路产生的焦耳热；

(3)、将导线框的 $c d$ 边到达 $P Q$ 时做为零时刻，自零时刻起对导线框施加水平方向的作用力f，使导线框以 $a = 3.6 m / s^{2}$ 的加速度匀减速离开磁场，以水平向左为正方向，对导线框离开磁场的过程：
①通过推导写出作用力f（单位：N）随时间t（单位：s）变化的函数表达式；
②在图乙中定性画出作用力f随位移x变化的图像。（推导过程不做要求，但要标出初末状态对应的坐标值）

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