山东省枣庄市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. “千克”这一基本单位原由国际千克原器来定义。国际千克原器是1889年第一届国际计量大会批准制造的，它是一个用铂依合金制成的圆柱体，高度和直径均为 $39 m m$ ，原型保存在巴黎国际计量局。因受空气污染和氧化等因素影响，国际千克原器的质量出现细微变化，已难以适应现代精密测量要求。因此科学界一直想用一种基于物理常数的定义来取代。2018年11月16日，第26届国际计量大会决定，千克由普朗克常量h及米和秒定义，即 $1 k g = \frac{h}{6.2607015 \times 1 0^{- 34} m^{2} \cdot s^{- 1}}$ 。该决定已于2019年5月20日生效。此次标准实施后，国际单位制中7个基本单位全部建立在不变的自然常数基础上，保证了国际单位的长期稳定性和通用性。以下说法正确的是（）

A、普朗克常量h是一个无单位的常量 B、普朗克常量h的单位等效于 $N \cdot m \cdot s^{2}$ C、普朗克常量h的单位等效于 $J \cdot s$ D、普朗克常量h的单位等效于 $J \cdot s^{- 1}$

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2. 人们对电磁炮的研究不断深入。某高中科研兴趣小组利用学过的知识制造了一台电磁炮，其原理示意图如图甲所示，高压直流电源电动势为E，大电容器的电容为C。线圈套在中空的塑料管上，管内光滑，将直径略小于管的内径的金属小球静置于管口附近。首先将开关S接1，使电容器完全充电，然后立即将S转接2，此后电容器放电，通过线圈的电流随时间的变化如图乙所示，金属小球在 $0 ~ t_{1}$ 的时间内被加速发射出去， $t_{1}$ 时刻刚好运动到管口。下列关于该电磁炮的说法正确的是（）

A、小球在塑料管中做匀变速直线运动 B、在 $0 ~ t_{1}$ 的时间内，小球中产生的涡流从左向右看是顺时针方向的 C、在 $t_{1}$ 时刻，小球受到的线圈磁场对它的作用力为零 D、在 $0 ~ t_{1}$ 的时间内，电容器储存的电能全部转化为小球的动能

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3. 近十年来，我国环形变压器从无到有，已形成相当大的生产规模，广泛应用于计算机、医疗设备、家电设备和灯光照明等方面，如图甲所示。环形变压器与传统方形变压器相比，漏磁和能量损耗都很小，可视为理想变压器。原线圈匝数 $n_{1} = 880$ 匝，副线圈接一个“ $12 V$ 　 $22 W$ ”的照明电灯，示意图如图乙所示，图中电压表与电流表均为理想交流电表。原线圈接交流电源，原线圈两端的电压随时间变化的关系图像如图丙所示，最大值 $U_{m} = 220 \sqrt{2} V$ ，最大值始终保持不变，照明电灯恰好正常发光。则（　　）

A、原线圈两端电压的有效值和 $t = 2.5 \times 1 0^{- 3} s$ 的电压瞬时值相等 B、若电压表为非理想电表，电压表的读数会变小 C、照明电灯正常发光时，电流表的读数为 $0.05 A$ D、在 $t = 5 \times 1 0^{- 3} s$ 时刻，电压表的示数为零

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4. 如图所示，倾斜圆盘圆心处固定有与盘面垂直的细轴，盘面上放有质量为m的一个物块（可视为质点），物块到轴的距离为d，物块与盘面的动摩擦因数为 $μ$ ，盘面与水平面夹角为 $θ$ 。当圆盘以角速度 $ω$ 匀速转动时，物块始终与圆盘保持相对静止。图中A、B、C、D为物块做圆周运动经过的点，其中A为最高点、B为最低点，C、D为跟圆心在同一水平面上的两点。已知重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则下列说法正确的是（）

A、当圆盘静止时，物块在A，B，C，D各点受到的摩擦力大小均为 $μ m g c o s θ$ B、当圆盘匀速转动时，若物块运动到A点没有滑离圆盘，则运动到其它点也不会滑离圆盘 C、当圆盘以角速度 $ω$ 匀速转动时，物块运动到C，D两点时，受到摩擦力的大小均为 $\sqrt{(μ m g c o s θ)^{2} + {(m ω^{2} d)}^{2}}$ D、当圆盘以角速度 $ω$ 匀速转动时，物块运动到C，D两点时，受到摩擦力的大小均为 $\sqrt{(m g s i n θ)^{2} + {(m ω^{2} d)}^{2}}$

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5. 如图所示， $A O$ 为不可伸长的轻绳， $B O$ 为可绕B点自由转动的轻质细杆，杆长为L，A、B两点的高度差也为L。在O点悬挂质量为m的重物，杆与绳子的夹角 $α = 30 °$ ，下列说法正确的是（）

A、绳 $A O$ 对O点的拉力大小为 $m g$ B、绳 $A O$ 对O点的拉力大小为 $\sqrt{3} m g$ C、杆 $B O$ 对O点的力沿杆由O指向B D、杆 $B O$ 对B点的力大小为 $\sqrt{3} m g$

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6. 半径分别为r和 $4 r$ 的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一根长为 $3 r$ 、电阻为R的均匀金属棒 $M N$ 置于圆导轨上， $N M$ 的延长线通过圆导轨中心O，在两导轨之间接阻值分别为 $R_{1} = R$ 、 $R_{2} = 3 R$ 的两定值电阻，装置的俯视图如图所示。整个装置位于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向竖直向下。金属棒在水平外力作用下以角速度 $ω$ 绕圆心O顺时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触，不跟电阻相碰，导轨电阻忽略不计。下列说法正确的是（）

A、金属棒中电流从N流向M B、金属棒转动产生的电动势为 $\frac{9}{2} B ω r^{2}$ C、电阻 $R_{1}$ 中电流为 $\frac{2 B ω r^{2}}{5 R}$ D、水平外力做功的功率为 $\frac{225 B^{2} ω^{2} r^{4}}{7 R}$

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7. 如图所示，一轻绳跨过光滑且可看作质点的定滑轮，一端系着质量为M的物块，另一端系着质量为m的圆环，圆环套在竖直的光滑细杆上。已知细杆与定滑轮的水平距离为 $d = 0.8 m$ ，初始时轻绳与竖直杆的夹角 $θ = 53 °$ （ $s i n 53 ° = 0.8$ ， $c o s 53 ° = 0.6$ ），取重力加速度 $g = 10 m / s^{2}$ 。现在由静止释放两物体，下列说法正确的是（）

A、释放之后圆环和物块组成的系统机械能先减小、后增大 B、若 $M = 4 m$ ，当轻绳与细杆垂直时，圆环的速度为 $v = 2 m / s$ C、若 $M = 2 m$ ，圆环运动区间的长度为 $1.2 m$ D、为保证圆环在初始位置上方运动，物块与圆环的质量之比应该满足 $\frac{M}{m} > \frac{5}{4}$

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8. 如图所示，A、B、C、D是真空中正四面体的四个顶点，所有棱长都为 $d = \sqrt{6} c m$ ，则该正四面体处于匀强电场中，电场方向与三角形 $A B D$ 所在平面平行，已知A、B和C点的电势分别为 $(2 - \sqrt{6}) V$ 、 $(2 + \sqrt{6}) V$ 和 $2 V$ 。该正四面体的外接球面上的电势最低值、最高值分别为（　　）

A、 $- 1 V$ 、 $5 V$ B、0、 $5 V$ C、 $(2 - 2 \sqrt{3}) V$ 、 $(2 + 2 \sqrt{3}) V$ D、 $(2 - 2 \sqrt{2}) V$ 、 $(2 + 2 \sqrt{2}) V$

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二、多选题

9. 海边会发生潮汐现象，潮来时，水面升高；潮退时，水面降低。有人认为这是由于太阳对海水的引力变化以及月球对海水的引力变化所造成的。中午，太阳对海水的引力方向指向海平面上方；半夜，太阳对海水的引力方向指向海平面下方；拂晓和黄昏，太阳对海水的引力方向跟海平面平行。月球对海水的引力方向的变化也有类似情况。太阳、月球对某一区域海水引力的周期性变化，就引起了潮汐现象。已知地球质量为M，半径为R。太阳质量约为地球质量的 $3 \times 1 0^{5}$ 倍，太阳与地球的距离约为地球半径的 $2 \times 1 0^{4}$ 倍，地球质量约为月球质量的80倍，月球与地球的距离约为地球半径的60倍。对于地球上同一片质量为m的海水来说，下列说法正确的是（）

A、太阳对这片海水的引力与地球对这片海水的引力之比约为 $\frac{F_{日}}{F_{地}} = \frac{3}{2000}$ B、太阳对这片海水的引力与月球对这片海水的引力之比约为 $\frac{F_{日}}{F_{月}} = \frac{216}{1}$ C、我国农历中的“朔”是指太阳、月球和地球共线、且月球位于太阳和地球之间的月相，此时，海边容易形成大潮 D、对于同一片海水而言，地球、月球、太阳对它的引力的矢量和可能为零

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10. 如图所示，两个带等量异种电荷的点电荷，分别固定在绝缘水平桌面上的A、B两点，其中在A点的为正电荷。一绝缘圆形细管水平固定在桌面A、B两点之间，且圆形细管圆心O位于A、B连线的中点，细管与A、B连线及中垂线交点分别为C、E、D、F。一个带负电的小球在细管中按顺时针方向做完整的圆周运动，不计一切摩擦，小球电量保持不变。下列说法正确的是（　　）

A、小球从C运动到D的过程中，速度先增大、后减小 B、C点的电势比F点的电势高 C、小球经过C点的速度大于经过E点的速度，经过C点的电势能小于经过E点的电势能 D、小球经过D，E两点所受的电场力相同

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11. 如图甲所示为一列沿x轴传播的简谐横波在 $t = 2 s$ 时刻的波的图象，a、b、c为介质中的三个质点，图乙表示该波 $x = 6 m$ 处a质点的振动图像，下列说法正确的是（　　）

A、该波沿x轴负向传播 B、 $t = 4 s$ 时刻，质点b振动的速度方向与加速度方向相同 C、 $t = 3.5 s$ 时刻，质点c振动的速度方向沿y轴负方向 D、质点c的位移随时间变化的关系式 $y = 10 s i n (\frac{π t}{2} - \frac{5}{6} π) c m$

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12. 如图所示，等腰三角形内分布有垂直于纸面向外的匀强磁场，它的底边在x轴上且长为 $2 L$ ，高为L。纸面内直角边长均为L的直角三角形导线框 $A B C$ 沿x轴正方向做匀速直线运动穿过磁场区域，在 $t = 0$ 时刻恰好位于图中所示的位置。以顺时针方向为导线框中电流的正方向，在下面四幅图中能够正确表示导线框中的电流跟导线框所走位移的关系图像（ $i - x$ 图像）和导线框受到的安培力大小跟导线框所走位移的关系图像（ $F - x$ 图像）的是（）

A、 B、 C、 D、

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三、实验题

13. 某实验小组的同学在用如图甲所示的装置做“探究加速度a与力F的关系”和“探究加速度a与质量m的关系”实验时，用轻网兜装人若干相同的小钢珠代替图中槽码进行实验。现把1个小钢珠对小车施加的拉力记为1珠力，把两个实验的数据都记录在下表中。小钢珠加速运动对拉力造成的影响忽略不计。
F/（珠力）
6
3
6
4
5
6
6
6
7
$m / k g$
0.86
0.36
0.61
0.36
0.36
0.41
0.36
0.31
0.36
$a / (m \cdot s^{- 2})$
0.34
0.39
0.48
0.53
0.67
0.71
0.81
0.93
0.94

(1)、从数据表中选取5组数据，在答题卡图乙坐标纸中作出保持小车质量一定时的 $a - F$ 图像。

(2)、大量实验结果表明，小车的加速度a与它所受的作用力F成正比，与它的质量m成反比，其表达式为 $a \propto \frac{F}{m}$ ，写成等式为 $F = k m a$ 。那么，根据表中数据，可得 $k =$ 。（结果小数点后保留两位）

(3)、当满足关系时，可使 $k = 1$ 。

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14. 已知某定值电阻的额定电流为 $0.3 A$ ，其标称的电阻值是 $24 Ω$ 。为测定该定值电阻在额定电流下电阻的实际值，某同学用电流表、电压表、滑动变阻器（ $0 ~ 24 Ω$ ，额定电流为 $2 A$ ）、直流电源等组成实验电路如下图。不考虑电表内阻对电路的影响，电源内阻忽略不计。

(1)、图中哪几根导线的连接有错误？（填写导线标号①、②…⑧）。

(2)、用笔画线代替导线，请在答题卡图中把错误的连接纠正过来，将实验电路连接完整。

(3)、在你纠正后的电路中，经实验测出电阻的实际值为 $24 Ω$ 。之后若将滑动变阻器的滑动触头滑到正中间，闭合开关接通电路，那么，电阻两端的电压等于V，通过电源的电流等于A。

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四、解答题

15. 如图所示，水平面上固定一个倾角为 $θ$ 、长度为s的斜面。现于斜面顶端以速度 $v_{0}$ 水平抛出一个弹性小球，小球恰好第一次直接落到斜面底端，不计一切阻力，小球体积不计，已知重力加速度为g。求：

(1)、小球从斜面顶端到斜面底端的运动时间；

(2)、在斜面的底端放置一个反弹挡板，假设小球运动到斜面底端时只撞击反弹挡板，弹起后，能够在第二次落到斜面时恰好落至出发点且速度方向水平。若反弹挡板与地面的夹角为a，请写出α与 $θ$ 的函数关系。已知碰撞过程中没有能量损失。

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16. 第24届冬季奥运会将于2022年2月4日~20日举办，举办地点是中国北京、中国河北省张家口市。冰壶，也叫掷冰壶，是冬奥会比赛项目，是一种高智商、高雅的技巧类运动，展现动静之美、取舍之智，被喻为冰上的“国际象棋”。现有两个冰壶A、B，并排在足够大的水平冰面上，质量均为m，它们跟冰面之间的动摩擦因数分别为 $μ_{A}$ 、 $μ_{B}$ ；A、B原来静止，某时刻，B受到瞬时水平冲量I后，立即向右运动，此时，它们还同时各自受到等大的持续恒力F作用，F跟I同向，且 $F > μ_{A} m g$ 、 $F > μ_{B} m g$ ，其中g为重力加速度，设冰壶受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，如图所示。

(1)、试在 $μ_{A} > μ_{B}$ 、 $μ_{A} = μ_{B}$ 、 $μ_{A} < μ_{B}$ 三种情况下，讨论它们能否再次并排？请列出关系式进行讨论。

(2)、如果能再次并排，那么，再次并排时它们离出发点多远？

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17. 把振动物体看作不考虑体积的微粒时，这个振动物体就叫谐振子。谐振子是理想化模型。如图1所示，在光滑水平面上，两物块A与B由理想轻弹簧连接振动（弹簧两端跟A、B始终相连），物块A、B就叫谐振子。初始时刻，弹簧被压缩，按住A、B保持静止；然后，由静止同时释放A、B，此后A的速度v跟时间t的关系图像（ $v - t$ 图像）如图2所示（规定水平向右的方向为正方向）。已知 $m_{A} = 0.1 k g$ ， $m_{B} = 0.2 k g$ ，弹簧的劲度系数 $k = 45 N / m$ ，弹簧弹性势能表达式为 $E_{p} = \frac{1}{2} k x^{2}$ ，其中x为弹簧形变量。

(1)、请在答题卡图2中画出B的速度 $v_{B}$ 跟时间t的关系图像（ $v_{B} - t$ 图像）；

(2)、求初始时刻弹簧的弹性势能 $E_{p 0}$ ；

(3)、求当A的速率为 $1 m / s$ 时，A的加速度大小。

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18. 如图所示，在第一象限内垂直于 $x O y$ 平面的两平面a、b平行于x轴，a、b、x轴之间间距均为d；b与x轴之间有垂直于纸面向外的匀强磁场，a、b之间有沿y轴负方向的匀强电场，第四象限有沿y轴正方向的匀强电场，两电场场强大小相等。质量为m，电荷量为 $+ q$ 的粒子A，从平面a与y轴交点处（在电场内）平行于x轴向正方向以速度 $v_{0}$ 射出，穿过平面b时速度与b夹角为 $6 0^{∘}$ 。有一电中性粒子B自由静止在x轴的 $M_{1}$ 点，质量 $m_{B} = \frac{1}{3} m$ 。粒子A恰好在 $M_{1}$ 点垂直于x轴与粒子B发生弹性正碰，碰撞过程中没有电荷转移。设粒子A再次从磁场向下穿过x轴的点分别为 $M_{2}$ 、 $M_{3}$ ……，且在 $M_{2}$ 、 $M_{3}$ ……点处均预先放置跟粒子B完全相同的自由静止中性粒子，使粒子A到达这些点时，都与之发生弹性碰撞。不计粒子的重力。求：

(1)、电场强度的大小；

(2)、磁感应强度的大小；

(3)、 $M_{1} M_{2}$ 、 $M_{2} M_{3}$ 、 $M_{3} M_{4}$ ……所有相邻两点之间的距离。

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F/（珠力）	6	3	6	4	5	6	6	6	7
$m / k g$	0.86	0.36	0.61	0.36	0.36	0.41	0.36	0.31	0.36
$a / (m \cdot s^{- 2})$	0.34	0.39	0.48	0.53	0.67	0.71	0.81	0.93	0.94