山西省太原市西山煤电集团公司第五中学2022年高三物理上学期期末试卷含解析

山西省太原市西山煤电集团公司第五中学2022年高三物理上学期期末试卷含解析一、选择题：本题共5小题，每小题3分，共计15分．每小题只有一个选项符合题意1.电子感应加速器是加速电子的装置，它的主要部分如图甲所示，划斜线区域为电磁铁的两极，在其间隙中安放一个环行真空室。电磁铁中通以频率约几十赫兹的强大交变电流，使两极间的磁感应强度B周期性变化（向纸面外为正），从而在环行室内感应出很强的涡旋电场。用电子枪将电子注入环行室，它们在涡旋电场的作用下被加速，同时在磁场里受到洛伦兹力的作用，沿圆轨道运动如图乙所示。若磁场随时间变化的关系如图丙所示，则可用来加速电子的是B—t图象中（

）A．第一个周期

B．第二个周期

C．第三个周期

D．第四个周期参考答案：答案：A2.一定质量的理想气体从某一状态开始，先发生等容变化，接着又发生等压变化，能正确反映该过程的图像为下列图中的

（

）参考答案：A3.如图所示，理想变压器的原线圈接有交变电压U，副线圈接有光敏电阻R1（光敏电阻随光照强度增大而减小）、定值电阻R2．则（

）A．仅增强光照时，原线圈的输入功率减小B．仅向下滑动P时，R2两端的电压增大C．仅向下滑动P时，R2消耗的功率减小D．仅增大U时，R2消耗的功率减小参考答案：B解析：A、当光照增强时，光敏电阻的电阻值减小，故变压器的输出功率增加，故输入功率也增加，故A错误；B、当滑动触头P向下滑动时，原线圈匝数减小，根据电压与匝数成正比知变压器的输出电压增大；根据功率表达式P=，R2消耗的功率增大，故B正确C错误；D、当U增大时，根据电压与匝数成正比知变压器的输出电压增大；根据功率表达式P=，用电器消耗的功率增大；故D错误；故选：B．变压器的输入电压决定输出电压，输出电流决定输入电流，输出功率决定输入功率；结合功率表达式分析判断即可．本题关键是明确电压器的电压、电流、功率关系，知然后结合变压比公式和功率公式进行动态分析．4.如图所示，有一列传播的简谐横波，x=0与x=1cm处的两个质点的振动图象分别如图中实线与虚线所示。则这列波的

（

）A．波长一定是4cmB．周期一定是4sC．振幅一定是2cmD．传播速度一定是1cm/s参考答案：BC5.如图所示，手沿水平方向将书压在竖直墙壁上，使其保持静止。现增大手对书的压力，则书A．将沿墙壁滑动

B．受到的合外力增大C．对墙壁的压力不变

D．受到的静摩擦力不变参考答案：D二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.一个质量为50千克的人站立在静止于平静的水面上的质量为400千克船上，突然船上人以2米/秒的水平速度跳向岸，不计水的阻力，则船以_____

___米/秒的速度后退，若该人向上跳起，以人船为系统，人船的动量_________。（填守恒或不守恒）参考答案：0．25

；不守恒

7.汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗，如图所示，在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表读数为4.8A，电动机启动时电流表读数为80A，若电源电动势为12V，内阻为0.05Ω，电流表内阻不计，则车灯的电阻为______________Ω，因电动机启动，车灯的电功率的减少量为______________W。参考答案：2.45Ω，30.3W8.雨滴落到地面的速度通常仅为几米每秒，这与雨滴下落过程中受到空气阻力有关。雨滴间无相互作用且雨滴质量不变，重力加速度为g。（1）质量为m的雨滴由静止开始，下落高度h时速度为u，求这一过程中克服空气阻力所做的功W。____（2）将雨滴看作半径为r的球体，设其竖直落向地面的过程中所受空气阻力f=kr2v2，其中v是雨滴的速度，k是比例系数。a．设雨滴的密度为ρ，推导雨滴下落趋近的最大速度vm与半径r的关系式；____b．示意图中画出了半径为r1、r2（r1>r2）的雨滴在空气中无初速下落的v–t图线，其中_________对应半径为r1的雨滴（选填①、②）；若不计空气阻力，请在图中画出雨滴无初速下落的v–t图线。（

）（3）由于大量气体分子在各方向运动的几率相等，其对静止雨滴的作用力为零。将雨滴简化为垂直于运动方向面积为S的圆盘，证明：圆盘以速度v下落时受到的空气阻力f∝v2（提示：设单位体积内空气分子数为n，空气分子质量为m0）。________参考答案：

(1).

(2).

(3).①

(4).

(5).详见解析【分析】(1)对雨滴由动能定理解得：雨滴下落h的过程中克服阻做的功；(2)雨滴的加速度为0时速度最大解答；(3)由动量定理证明【详解】(1)对雨滴由动能定理得：解得：；(2)a.半径为r的雨滴体积为：，其质量为当雨滴的重力与阻力相等时速度最大，设最大速度为，则有：其中联立以上各式解得：由可知，雨滴半径越大，最大速度越大，所以①对应半径为的雨滴，不计空气阻力，雨滴做自由落体运动，图线如图：；(3)设在极短时间内，空气分子与雨滴碰撞，设空气分子的速率为U，在内，空气分子个数为：，其质量为设向下为正方向，对圆盘下方空气分子由动量定理有：对圆盘上方空气分子由动量定理有：圆盘受到的空气阻力为：联立解得：。9.已知双缝到光屏之间的距离L=500mm，双缝之间的距离d=0.50mm，单缝到双缝之间的距离s=100mm，测量单色光的波长实验中，照射得8条亮条纹的中心之间的距离为4.48mm，则相邻条纹间距△x=

mm；入射光的波长λ=

m（结果保留有效数字）．参考答案：0.64，6.4×10﹣7【考点】双缝干涉的条纹间距与波长的关系．【分析】根据8条亮条纹，有7个亮条纹间距，从而求得相邻条纹间距；再由双缝干涉条纹间距公式△x=λ求解波长的即可．【解答】解：8条亮条纹的中心之间有7个亮条纹，所以干涉条纹的宽度：△x==0.64mm根据公式：△x=λ代入数据得：λ==mm=0.00064mm=6.4×10﹣7m故答案为：0.64，6.4×10﹣710.有一水平方向的匀强电场，场强大小为9×103N/C，在电场内作一半径为10cm的圆，圆周上取A、B两点，如图所示，连线AO沿E方向，BO⊥AO，另在圆心O处放一电量为10﹣8C的正点电荷，则A处的场强大小为0N/C；B处的场强大小为1.27×104N/C．参考答案：考点：电场强度．专题：电场力与电势的性质专题．分析：根据公式E=k求出点电荷在A、B两点处产生的场强大小，判断出场强方向，A、B两点的场强是由正点电荷和匀强电场场强的合成，根据平行四边形定则求解AB两点处的场强大小．解答：解：点电荷在A点处产生的场强大小为E=k=9×109×N/C=9×103N/C，方向从O→A；而匀强电场方向向右，大小9×103N/C，叠加后，合电场强度为零．同理，点电荷在B点处产生的场强大小也为E=k=9×109×N/C=9×103N/C，方向从O→B；根据平行四边形定则得，则两点的场强是由正点电荷和匀强电场场强的合成，A点的场强大小为：

EA=E点﹣E匀=9×103N/C﹣9×103N/C=0；同理，B点的场强大小为：

EB=E=1.27×104N/C与水平方向成45°角斜向右下方；故答案为：0，1.27×104，点评：本题电场的叠加问题，一要掌握点电荷的场强公式E=k；二要能根据据平行四边形定则进行合成．11.氢原子能级如图所示，则要使一个处于基态的氢原子释放出一个电子而变成为氢离子，该氢离子需要吸收的能量至少是

eV；一群处于n=4能级的氢原子跃迁到n=2的状态过程中，可能辐射

种不同频率的光子。参考答案：13.6eV（3分）

3（3分）解析：要使一个处于基态的氢原子释放出一个电子而变成氢离子，该氢原子需要吸收的能量至少等于氢原子的电离能13.6eV。一群处于n=4能级的氢原子跃迁到n=2的状态过程中，可能辐射2+1=3种不同频率的光子。12.在光滑水平面上，有一个粗细均匀的单匝正方形闭合线框abcd，在水平外力的作用下，从静止开始沿垂直磁场边界方向做匀加速直线运动，穿过匀强磁场，平行磁场区域的宽度大于线框边长，如图甲所示．测得线框中产生的感应电流i的大小和运动时间t的变化关系如图乙所示．已知图象中四段时间分别为△t1、△t2、△t3、△t4．在△t1、△t3两段时间内水平外力的大小之比1：1；若已知△t2：△t3：△t4=2：2：1，则线框边长与磁场宽度比值为7：18．参考答案：考点：导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的能量转化．专题：电磁感应——功能问题．分析：线框未进入磁场时没有感应电流，水平方向只受外力作用．可得△t1、△t3两段时间内水平外力的大小相等．设线框加速度a，bc边进入磁场时速度v，根据运动学位移公式得到三段位移与时间的关系式，即可求出则线框边长与磁场宽度比值．解答：解：因为△t1、△t3两段时间无感应电流，即无安培力，则线框做匀加速直线运动的合外力为水平外力．所以△t1、△t3两段时间内水平外力的大小相等．即水平外力的大小之比为1：1．设线框加速度a，bc边进入磁场时速度v，△t2=△t3=2△t4=2△t，线框边长l，磁场宽L根据三段时间内线框位移，得：

v?2△t+a（2△t）2=l

v?4△t+a（4△t）2=L

v?5△t+a（5△t）2=l+L解得：=故答案为：1：1，7：18．点评：此题是电磁感应与电路、力学知识的综合，根据图象上获取的信息，结合E=Blv分析线框的运动情况是解题的关键．13.质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2、m3，质子和中子结合成氘核时，发出r射线，已知普朗克恒量为h，真空中光速为c，则这个核反应的质量亏损△m=

，r射线的频率v=

。参考答案：三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.（09年大连24中质检）（选修3—4）（5分）半径为R的半圆柱形玻璃，横截面如图所O为圆心，已知玻璃的折射率为，当光由玻璃射向空气时，发生全反射的临界角为45°．一束与MN平面成45°的平行光束射到玻璃的半圆柱面上，经玻璃折射后，有部分光能从MN平面上射出．求①说明光能从MN平面上射出的理由?

②能从MN射出的光束的宽度d为多少?参考答案：解析：①如下图所示，进入玻璃中的光线a垂直半球面，沿半径方向直达球心位置O，且入射角等于临界角，恰好在O点发生全反射。光线a右侧的光线（如：光线b）经球面折射后，射在MN上的入射角一定大于临界角，在MN上发生全反射，不能射出。光线a左侧的光线经半球面折射后，射到MN面上的入射角均小于临界角，能从MN面上射出。（1分）最左边射向半球的光线c与球面相切，入射角i=90°折射角r=45°。故光线c将垂直MN射出（1分）

②由折射定律知（1分）

则r=45°

（1分）

所以在MN面上射出的光束宽度应是

（1分）15.（4分）已知气泡内气体的密度为1.29kg/，平均摩尔质量为0.29kg/mol。阿伏加德罗常数，取气体分子的平均直径为，若气泡内的气体能完全变为液体，请估算液体体积与原来气体体积的比值。（结果保留一位有效数字）。参考答案：设气体体积为，液体体积为气体分子数,(或)则

（或）解得

(都算对)解析：微观量的运算，注意从单位制检查运算结论，最终结果只要保证数量级正确即可。设气体体积为，液体体积为气体分子数,(或)则

（或）解得

(都算对)四、计算题：本题共3小题，共计47分16.如图所示，上端封闭、下端开口的玻璃管竖直放置，管长55cm，其中有一段长为6cm的水银柱，将长为2cm的空气柱A封闭在管的上部，空气柱B和大气连通．现用一小活塞将管口封住，并将活塞缓慢往上压，当水银柱上升4cm时停止上压．已知外界大气压恒为76cmHg，上压过程气体温度保持不变，A、B均为理想气体，求：①气体A、B末状态的压强；

②试分析此过程中B气体是吸热还是放热？参考答案：解：①气体A的初态的压强为pA：pA+p柱=p0末态时气柱的长度为lA’：lA’=lA﹣△l气体A发生等温变化：pAlAS=pA’lA’S解得：pA’=87.5cmHg气体B的末态压强为pB’：解得：pB’=pA’+p柱=93.5cmHg②气体B的初态：压强为p0，气体柱的长度为lB：lB=L﹣lA﹣l柱=29cm气体B发生等温变化：pBlBS=pB’lB’S解得：lB’=23.6cmlB’＜lB，气体B的变化是等温压缩等温变化，内能不变△U=0，压缩体积减小，外界对气体做功W＞0由热力学第一定律△U=W+Q可知Q＜0：气体B要放热答：①气体A末状态的压强87.5cmHg，B气体末态压强93.5cmHg；

②试分析此过程中B气体是放热【考点】理想气体的状态方程．【分析】①以A气体为研究对象，根据玻意耳定律求出末态压强，再根据两部分气体的压强关系求出B气体的末态压强；②根据玻意耳定律求出B气体的长度，判断体积变化，再根据热力学第一定律判断吸放热16.(10分)如图所示，质量为m的物体用细绳拴住放在粗糙的水平传送带上，传送带逆时针匀速转动，稳定时物体到传送带左端的距离为L，绳与水平方向的夹角为θ=30°，此时绳中的拉力为.若剪断细绳，物体到达传送带左端时的速度刚好与传送带相同，求传送带的转动速率.参考答案：解