湖北省部分市州2021-2022学年高三上学期物理元月期末联合调研考试试卷

试卷更新日期：2022-09-09 类型：期末考试

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一、单选题

1. 2009年诺贝尔物理学奖授予英国华裔物理学家高琨，以表彰他在光纤通信研究中的突出贡献。光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维。以下物理现象或实验与光导纤维传播信号的原理相同的是（　　）

A、 B、 C、 D、

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2. 科学家通过辐射探测器发现闪电能够引发大气核反应，并产生放射性同位素。其中一种典型的核反应如图所示，闪电产生的高能 $γ$ 射线把 $^{14} N$ 原子核里的中子移除出去，产生不稳定的原子核a，a再衰变成中微子（质量数和电荷数均为零）、正电子和稳定的原子核b。则（　　）

A、a是 $_{7}^{15} N$ ， b是 $_{6}^{14} C$ B、a是 $_{6}^{13} C$ ， b是 $_{6}^{14} C$ C、a是 $_{7}^{13} N$ ， b是 $_{6}^{13} C$ D、a是 $_{7}^{13} N$ ， b是 $_{6}^{12} C$

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3. 2022年北京冬奥会将于2月4日开幕，花样滑冰双人项目是我国有望夺金的强项。假设花样滑冰表演中，男女运动员沿同一直线相向运动，速度大小均为1m/s，两人相遇时用力推对方，此后都沿各自原方向的反方向运动。已知女运动员质量为50kg，彼此的平均推力约为150N，作用时间约1s，则女运动员刚反向运动时的速度大小约为（　　）

A、1m/s B、2m/s C、3m/s D、4m/s

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4. 北京时间2021年10月16日0时23分，神舟十三号载人飞船顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入太空。飞船的某段运动可近似为如图所示的情境，圆形轨道Ⅰ为空间站运行轨道，椭圆轨道II为载人飞船运行轨道，两轨道相切于A点，设圆形轨道I的半径为r，地球表面重力加速度为g，地球半径为R，地球的自转周期为T，椭圆轨道II的半长轴为a，下列说法正确的是（　　）

A、根据题中信息，可求出地球的质量 $M = \frac{4 π^{2} r^{3}}{G T^{2}}$ B、载人飞船若要进入轨道I，需要在A点减速 C、载人飞船在轨道I上A点的加速度大于在轨道II上A点的加速度 D、空间站运行的周期与载人飞船在椭圆轨道II上运行的周期之比为 $\sqrt{r^{3}} ： \sqrt{a^{3}}$

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5. 如图所示，金属棒放置在倾角为θ的斜面上，其中通有垂直纸面向里的恒定电流，匀强磁场磁感应强度大小为B，方向垂直斜面向上。保持磁感应强度的大小不变，但方向沿顺时针在纸面内缓慢转过θ角，在此过程中金属棒始终处于静止状态。若导轨和金属棒均不光滑，则（）

A、金属棒受到的安培力一定减小 B、金属棒受到的摩擦力一定增大 C、金属棒受到的弹力一定减小 D、斜面对金属棒的作用力一定增大

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6. 如图所示，质量相同的甲、乙两物体紧挨着放置于粗糙的水平面上，已知甲、乙之间的接触面倾斜且光滑，它们与水平面间的动摩擦因数相同。现施加一水平恒力F作用在物体上，使两物体一起加速运动，两者不发生相对滑动。若力F作用在物体甲上，两物体运动的加速度大小为 $a_{1}$ ，甲、乙之间的弹力大小为 $F_{N 1}$ ；若力F作用在物体乙上，两物体运动的加速度为 $a_{2}$ 、甲、乙之间的弹力大小为 $F_{N 2}$ 。则（　　）

A、 $a_{1} = a_{2}$ ， $F_{N 1} > F_{N 2}$ B、 $a_{1} > a_{2}$ ， $F_{N 1} < F_{N 2}$ C、 $a_{1} = a_{2}$ ， $F_{N 1} < F_{N 2}$ D、 $a_{1} < a_{2}$ ， $F_{N 1} > F_{N 2}$

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7. 如图，正点电荷位于平面直角坐标系 $x o y$ 中，A点坐标为 $(\sqrt{3} ， 0)$ ， B点的坐标为 $(0 ， 1)$ ， C点为AB的中点，D点为OA的中点。其中O点与C点电势相等，A点与B点电势相等。则（）

A、该点电荷一定位于A，D两点之间 B、A点的电场强度一定比C点的电场强度大 C、将正试探电荷从B点移到C点，电势能增大 D、将负试探电荷从O点移到B点，电场力做正功

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二、多选题

8. 田径比赛中运动员抛出的铅球在空中运动轨迹如图所示，A、B为轨迹上等高的两点，铅球可视为质点，空气阻力不计。则从A点运动到B点的过程中铅球的动能 $E_{k}$ 、重力势能 $E_{p}$ 、机械能E、重力的瞬时功率P的大小随时间t变化的图像中正确的是（取A、B所在平面为零势能面）（）

A、 B、 C、 D、

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9. 理想变压器连接灯泡和滑动变阻器的电路如图所示，M、N端连接一个稳压交流电源，三个相同灯泡 $L_{1}$ 、 $L_{2}$ 和 $L_{3}$ 接入电路中发光，当滑动变阻器的滑片P向上移动时，下列说法正确的是（　　）

A、灯泡 $L_{1}$ 变亮， $L_{2}$ 变暗 B、灯泡 $L_{1}$ 、 $L_{2}$ 都变亮 C、电源输出功率一定增大 D、滑动变阻器电功率一定增大

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10. 如图所示，在同一均匀介质中， $t = 0$ 时位于坐标原点O的振源开始向上振动形成沿x轴正、负方向传播的简谐横波， $t = 0.7 s$ 时，在x轴上-3m~3m的区间内第2次出现如图所示波形，下列说法中正确的是（　　）

A、该波向两个方向传播的波速大小均为10m/s B、 $x = - 3 m$ 和 $x = 3 m$ 处的质点振动情况始终相反 C、 $x = - 3 m$ 和 $x = 3 m$ 处的质点振动情况始终相同 D、t=0.7s时，x=-3m处质点正沿y轴负方向运动

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11. 如图，同一倾斜平面内固定有两组宽度分别为L、2L的足够长光滑导体轨道，金属杆a、b水平放置且与轨道接触良好。定值电阻阻值为R，其余部分电阻不计。整个装置处于垂直轨道平面向上的匀强磁场中。下列说法正确的是（　　）

A、若杆a、b的质量相等，静止释放杆a，用平行轨道平面的外力F使杆b保持静止，则a下滑过程中F逐渐减小 B、若杆a、b的质量相等，同时由静止释放两杆，则最终两杆将以不同的速度匀速下滑 C、若杆a、b的质量之比为1：2，同时由静止释放两杆，则最终两杆将以相同的速度匀速下滑 D、若杆a、b的质量之比为1：2，先后由静止释放两杆，若匀速运动时两杆将其他形式的能转化为电能的本领相同，则a、b匀速运动的速度之比为2：1

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三、实验题

12. 小明同学在家自主开展实验探究，利用图甲中的实验装置研究小球下落过程中受到的空气阻力（可认为空气阻力保持不变）。小明将小球的球心从正对毫米刻度尺的零刻度O处由静止释放，固定在三角支架上的手机拍摄到小球完整的下落视频。截取视频的连续三帧图片并组合在一起，得到小球位置分布示意图（如图乙所示）， $h_{A} = 2.50 c m$ ， $h_{B} = 26.50 c m$ ， $h_{C} = 77.20 c m$ 。已知手机视频相邻两帧间的时间间隔为 $\frac{1}{6} s$ ， g取 $9.8 m / s^{2}$ ，则：

(1)、小球下落到位置B时的速度大小为m/s；

(2)、小球下落过程的加速度大小为m/s；

(3)、小球下落过程受到的阻力为重力的%。（以上计算结果均保留3位有效数字）

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13. 现要测量某电源的电动势和内阻。可利用的器材有：电压表V，内阻很大；5个阻值均为R的定值电阻 $R_{1}$ 、 $R_{2}$ 、 $R_{3}$ 、 $R_{4}$ 、 $R_{5}$ ；开关S；一端连有鳄鱼夹P的导线1，其他导线若干。某同学设计的测量电路如图（a）所示。

(1)、按图（a）在实物图（b）中画出导线1，并标出其P端。

(2)、测量时，改变鳄鱼夹P所夹的位置，使 $R_{1}$ 、 $R_{2}$ 、 $R_{3}$ 、 $R_{4}$ 、 $R_{5}$ 依次串入电路，记录对应的电压表的示数U和连入电路中的电阻数目n，则电压U与电阻数目n的关系为 $\frac{1}{U} =$ （用题中所给字母R、n、E、r表示）。

(3)、以电压U的倒数 $\frac{1}{U}$ 为纵轴，电阻数目 $\frac{1}{n}$ 为横轴画出 $\frac{1}{U} - \frac{1}{n}$ 图线，若图线的斜率为k，纵截距为b，则电源的电动势 $E =$ ，内阻 $r =$ （用题中所给字母k、b、R表示）。

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四、解答题

14. 如图，一端封闭、粗细均匀的U形玻璃管开口向上竖直放置，管内用水银将一段气体封闭在管中。当温度为 $T_{1} = 280 K$ 时，被封闭的气柱长 $L = 22 c m$ ，两边水银柱高度差 $h = 16 c m$ ，大气压强 $p_{0} = 76 c m H g$ 。求：

(1)、封闭气体温度缓慢升高到多少，左右两玻璃管内的水银面恰好相平？

(2)、向右管内缓慢注入水银，使左右两玻璃管内的水银面恰好相平，则注入的水银柱高度为多少？（以上计算结果均保留整数）

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15. 如图所示，在光滑的水平面上有一质量为 $M = 2.0 k g$ 的小车，车上固定一处于自然长度的轻质弹簧，弹簧左端此时正好位于P点，且P点与小车左端距离 $s = 0.10 m$ 。小车左端放置一可视为质点的滑块，其质量为 $m = 2.0 k g$ ，整个装置处于静止状态。现给滑块水平向右的初速度 $v_{0} = 1.0 m / s$ ，滑块恰好能够返回到小车最左端。已知滑块与小车上表面动摩擦因数 $μ = 0.1$ ，重力加速度g取 $10 m / s^{2}$ 。问：

(1)、当弹簧被压缩至最短时小车的速度大小为多少？

(2)、弹簧具有的最大弹性势能为多少？

(3)、现更换原长相同但劲度系数k不同的轻质弹簧，要使滑块不相对于小车向左运动，则弹簧劲度系数需满足什么条件？（已知轻质弹簧的弹性势能 $E_{p} = \frac{1}{2} k x^{2}$ ，其中k为弹簧劲度系数，x为弹簧形变量）

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16. 如图所示为某离子收集器装置的示意图，在xOy坐标平面内，半径为R的圆形匀强磁场区域边界与y轴相切于坐标原点O，磁场方向垂直于坐标平面，一截面为矩形的电场处理器AMNC与磁场相切于P点，AC边与y轴重合，其中 $A M = A C = 2 R$ ， AC与MN间存在沿x轴正方向的匀强电场，在MN处放置有与MN等长的荧光屏。现有大量质量为m、电荷量为q的正离子，以相同速率 $v_{0}$ 各向均匀的从O点射入 $x > 0$ 区域，其中沿Ox方向射入的离子刚好经过P点，已知所有离子均能打到荧光屏上，形成的亮线恰与M、N连线重合，不计离子重力及相互作用，求：

(1)、匀强磁场的磁感应强度B大小和方向：

(2)、电场处理器AMNC间的电场强度E的大小；

(3)、若F为MN中点，荧光屏上MF间与FN间收集到的离子数目之比为多少。

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