河北省衡水中学2021-2022学年高三上学期六调考试物理试题

#（9分）某物理兴趣小组要研究一个小灯泡的伏安特性曲线，已知小灯泡的额定电压约为4V,额定功率约为2W。实验器材如下：电压表（0〜5V,内阻约为10kQ）电流表（0〜100mA，内阻R=100）AC•滑动变阻器（50,1A）定值电阻R（40）,定值电阻R（100）2电源、开关和导线若干SrSrA、A、B、D、Q均可视为质点。已（1）实验器材中的电流表量程过小，但可以通过所给的定值电阻R1和R2改变其量程（如图甲所示），如果开关S接c,电流表的量程可以扩大为A。由分析可知，要完整测出小灯泡1的伏安特性曲线，开关S1应该接。（填“b”或“c”）（2）根据实验数据描绘出小灯泡的IU图像如图乙所示，当灯泡的电阻约为60时，小灯泡的实际功率约为Wo（结果保留两位有效数字）（12分）如图所示，工件C放在光滑水平地面上，其上表面为光滑的1圆弧轨道，其右端水平4切线处放置一小物块D，开始时，D、C均处于静止状态。长L=3.6m的轻绳上端系于O点，下端系一小物块P。拉紧轻绳使绳与竖直方向成60°角，将小物块P从静止开始释放，其达到最低点时炸裂成两个小物块A和B，物块A水平向左运动与D粘在一起，组成物块Q后不再分开，物块B仍系在绳上具有水平向右的速度，刚好能回到释放时的初始位置。知各物块的质量m=3kg，m=4kg、m=2kg、m=2kg、pOCDoA°m=1kg，1圆弧轨道的半径为R=1.8m，忽略空气阻力，b4取g=10m/s2。求：（1）小物块P在最低点时的速度大小。（2）在以后的运动过程中，工件C能获得的最大速度大小。(15分)如图所示，半径为R=0.2m的光滑半圆形绝缘轨道BC竖直固定放置，与水平绝缘轨道AB相切于B点，O为圆心，P为轨道上与圆心O的等高点，半圆形轨道所在的平面内有一匀强电场，其上边界正好沿OP所在的直线，电场强度大小E=5x103v/m，方向水平向右，一质量m=0.2kg、电荷量q二2x10-4C的带正电物块(可视为质点)从水平轨道AB上的某点M由静止开始释放，物块与水平轨道AB间的动摩擦因数卩=0.2,M、B两点的距离为L(未知),取g=10m/s2。若物块运动到P点时半圆形轨道对它的弹力为5N,求M、B两点的距离。若物块在运动的过程中不脱离半圆形轨道，求M、B两点的距离范围。8若M、B两点的距离为§m,则物块从离开C点至再次进入电场时与O点的距离为多少?15.［选修3—3］（12分）A•图甲为氧气分子在不同温度下的速率分布图像，由图可知状态①的温度比状态②的温度高图乙为一定质量的理想气体状态变化的P-V图线，由图可知气体由状态A变化到状态B的过程中，气体分子的平均动能先增大后减小图丙为分子间作用力的合力与分子间距离的关系，可知当分子间的距离r>r时，分子势能0随分子间距离的增大而增大—定质量的理想气体在等压膨胀的过程中，气体内能增加的同时向外界释放热量

(2)(8分)如图所示，柱形绝热汽缸固定在倾角为37°的斜面上，汽缸深度为H=4cm，汽缸口有固定卡槽。汽缸内用质量为m=1kg、横截面积为S=0.5cm2的绝热活塞封闭了一定质量的理想气H体，此时活塞距汽缸底部的距离为—，汽缸内气体温度为T。现通过汽缸底部的电热丝(体积可20忽略)缓慢对气体加热，一直到气体温度升高到3T。加热过程中通过电热丝的电流恒为I=0.2A,0电热丝电阻为R=1Q，加热时间为t=1min,若电热丝产生的热量全部被气体吸收。大气压强恒为P=I。X105pa，不计活塞及固定卡槽的厚度，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动且不漏气。已知sin37。=0.6，cos37。=0.8，取g=l0m/s2。求：气体温度升高到3T时的压强。气体温度从T升高到3T0的过程中增加的内能。16.[选修3—4]（12分）（1）（4分）一列沿x轴传播的简谐横波在t=2s时刻的波形如图甲所示，图乙是某质点的振动图像，则下列说法正确的是。乙乙该波的传播速度大小为1m/s该波如果沿x轴正方向传播，则图乙是x=0处或x=4m处质点的振动图像该波如果沿x轴负方向传播，则图乙是x=0处或x=4m处质点的振动图像无论该波沿x轴负方向传播还是沿x轴正方向传播，x=2m处的质点在2s内的路程都为2A（2）（8分）大部分高层建筑都会采用玻璃幕墙，玻璃幕墙美观大方，也提高了建筑内的采光率,玻璃幕墙一般都是用中空玻璃。某一玻璃幕墙其剖面及尺寸示意图如图所示，双层中空玻璃由两层玻璃加密封框架组成，形成一个夹层空间，隔层充入干燥空气，每单层玻璃厚度d=12mm,夹层宽度l=18mm，一光束沿与玻璃竖直面成i=53°角从室外经双层中空玻璃射入室内（光束与玻璃剖面在同一平面上），光通过玻璃后入射光线与出射光线会有一个偏移量（两光线垂直距离），玻璃折射率4n=3，光在空气中的速度近似为c=3.0x108m/s,sin53°=0.8,cos53°=0.6,求：（结果均保留两位有效数字）（i）这束光通过中空玻璃从室外到室内的偏移量h。（ii）这束光通过中空玻璃从室外到室内的时间t。物理参考答案2R2R一、选择題（:【解析】因图像为拋物线•可知物体做匀变速iI■血线运动*加速度不变‘A错课;图像的斜率等于速蛊.［可知0®打时创内揀测器的速證逹渐碱小川错谋：採iTP-测胖在f=D时刻的廝时速ftV..=—（=1,时割的S■卫卜速度为零*则方一+'=广工正确丨因横轴坐标的i1标戊不―-致•则用紅仰器址出虚统&L知轴光角&的正|切值不越/=0时刻採测器的速度大小,D错误_|B【解析】同步卫星的轨道在赤道的上方，不可能位II于丽江的上空*A错溟;同步卫星的囲期甘地球自转凰|■I期相同”则其运行的第速度与静止在赤逍上的物休的I角速度大小相等出止确；第-宇宙速度是卫星绕地球ii做勻速圆周运动的議大环绕連度•可知“凤云四号"气严・象卫星的运行速度一定小于第一宇甫速度，C错谋匸I“凤云四号”气象卫星绕地球他勻速恻周运动*鞭据万IrIi.■有引力提供向心力，有G啤二咖.解得「左Z在|r'厂■k地球表面上的物体•万有引力等于重力•有卞晋■=］IM側》.解得耳二&貢+因r>R丫所12口V岸,［）错泯。-K*d【解析】瘠凤的計幼触头从廿端向a端移动过程i■fa屮保.，的阻值减小"井联部分电S1减小‘幣个电路的总\电啊减小，总电洗増大，由p-j：ii可知，定值电阻町!的功率增大，由于并联部分的电阻减小•分到的电乐减|jjirr：6.小隈据户可知乩的功率减小，错龄〒表示i■U?定値电阻儿的阻備，可知其不变;了衣示井联部分的］■I阴偵，可知算减小・R错谍；由于电路中的总电流蹲尢，|根据u=用可知’电源内电压和定值电阻乩两端的i电压增大.则并联部井减小的电压耶于电諌內电压与i\出曲端电压的增加it之和，可知AbrE>A!JL,C错溟；丨W.必击为企值电姐&的为定值电軌乩和电源内阻之和，可知普正礎.D［窮析】由电路图可知」Vtft带正电，则由受力平衡可知•小球所受电场力方向垂直擾板向上闸小球带正电』错溟；若JS探捋闭合，曲于电容為短路.则凋节皓的阻值不改变两极板间任何物理t,小球仍祁止出错误£若S断开.则两极板电荷址不蛮£改变曲板间阪离，由£=丫=月=啤，粧扳何电场强度大小不dCd£rzi变’小球仍静止・〔；错课胡平勘条杵可得忤d30*=寮惮得厂辔5时.C【解析】带电环距左扱板最逬时，带电环与绝缘杆相对静止’这一过聲英徵完全非弹件碰損•由动址守忻定律得曲巩=（MM）Vt!则巧肌，由能量守恒老律得Ey4〒=~ynr*：—〒Wrt""联立解得E-r斗身・AJ）错谡,CiE碗;带电环从进人业场到从右圾i（jd板小礼豁开电场'这一过程类似弹性碰施、由动址守怛定律和能tt守恒定律‘有mv,.=択亦亠刑叫+-y的tr：=ySJV^+^Mpj，联立解得v\—-—圳="沽132cm'ML错误.C［解杭】M球在水平面内魅匀速囲周运动，所以托合力指向國心O,A错误；对B球进行受力井析稈隔航球•根据牛械第二定律得呐窗苹=•〔:正确*天花板対A•〔:正确*天花板対A球的作f?TW'/?.解得如用力尢小为F=4（2mg）!H-（tnm1R）1=—-—mgrDji:错舐IKC【解析】取水平向右为IE方向，小孩第一机推出A|:车时.有讯』—jw,"=九锲得s=—叽第n次推出A车时■有miu+eh叫I=—氓卩+川韶”*则叫-2科、,2mA卫*所lit-V,=trl+(w—])T)4时.小孩再也接不到小咎由股上各式得心020.5,R1!tt—2021X正确°二、选禅题服EC【解祈】题图甲电睹中.肖电路的外匝IU尊于电觀［内IS时，电邮的输出勒率最尢，则&=「一碍=2m此!Ei时电路中的电流r.=--=2A.则题图甲电路的虽尢］输出功率为P=I\（Rii-Ri）^=UW；对于題图乙屯|路.输岀功率也为L2W.电麻f:-ZA•由能吐守恒定!律関/；（«l.41<；）+2W=12训腐得&=1巧心Ekf\正叙9.CD【解析】由题图乙町知，在心范围内•餌块j机械能守恫•说明电场仅存在于0"心这个区就。£■［壬圈億的斜率表示屯场力.在。〜心过程中，电场力先|£冶大后诚小•在£二心处减小至零，所成在心〜S过i:程中■梢块先加速后屁極*A出错谋；曲线A点的切线［

4牛顿第二定律得F^=ma=-rng.小球在F点的动能营“=+刑丿=£肝“爲A错逗*13正确；小球建履平行于OP时馬门P距离呆远哉时tan5肾二巴.其中xjr=at-*vs—vM—i=汁山：错保；由几何关系知■小球所受的合外力与水平方向威3厂角斜向右下方，当小球速度方向与合力方向垂宜时■就过程合力做负功址犬丫小球的动能疑小’有鳥°=,9"y*■4山；=咄2e；—V.J—gr?,孵得ti—*D正晞*v,上护三、罪选择题11.（1）0.275（2分）d）不需要（2分》（3）L9<2分）【解析】（1）由囲乙知游标尺的第“条刻度线与主尺对齐.則读数为mm+0.05X15mni=2.75mm=0.275cmn佗）本实验测定的咼隋块的加速度大小，不需要测虽力与运戒的关系，故不需要保证听挂钩码的质就車远小于滑块〔包括遮光条】的质量Mfl⑶4（v-=2uL,对照图丙图像得2«=vm/s--3.B解得j=1.9m/<.斜率绘大.斜率绘大.滑块所受电场力昴大，则在.r=z,处电场£12.:强度最丿SC止确t在0〜孔範删内■电场力敬正功•机；械施增加。在G~心过程中某个位骰+滑块的速雁址|大•滑块经过工=孔址恬•电场消央，滑块机械能守iI恒*汨块績速上升*所以在几过程中，滑块先訓速i晴减速.D正确。10.Bi）【解析】设OP-=L,小啟从（3到P水平方向做!匀加迪直线运动，竖直方向做竖直上拋运动，到达F［点时竖直方向的速度曲嘗•山运动学公式得，水平方\E-向有Lsin$3。=专川豈直方向有Leos5胪=*八且\巾4v=atfV：.=K^'解得v=—v3id°水平方向由:（1）0.6（3分）N3分）（2）0.96（3分）【解折】（UflXS,接r,电流表的扯理为1=1"--^-—600mA=0.6A；流过小灯耙的掘尢hIp电流为人=»0.5亠即要完整测出小灯泡的伏安L」L特性曲线，开关％应该接J㈡」在图乙中作出阻值为R=60的电阻的特性曲线*如图所示，小灯泡的伏安特性tfli线与阻佈対k&n的电阻的特性由|蛾的愛点处的电压为u=2.dV*电流为I=0*4A.此时小灯泡的功車为P=门=2.4X0.4W=b.恋W”

【解析】仃）在P点‘对物块旻力分析，由牛顿第二定律碍ta^pFf=P（I分）物块由何运动到P的过桎.由朗能定理得仃分）13.（D6m/s:（2.）6m/s£【解靳】仃）轲块F由腾止释故至到达杲低点腳过$解得L=1m住）若物块恰好能到达厂点•由牛领第二錠能得rrrur程•由机犠能守恒足律得!I■II]【解析】仃）在P点‘对物块旻力分析，由牛顿第二定律碍ta^pFf=P（I分）物块由何运动到P的过桎.由朗能定理得仃分）13.（D6m/s:（2.）6m/s£【解靳】仃）轲块F由腾止释故至到达杲低点腳过$解得L=1m住）若物块恰好能到达厂点•由牛领第二錠能得rrrur程•由机犠能守恒足律得!I■II]mPgL（1■"cos60r）—（2分）iZ!■■■■解得^=6m/s4分）（D设物块P炸裂后物块冲的速頂犬小対切'物块E|的速變大小为叫•.则由题意可推划I■■I叫：=0（1分订由动蚩守恒定律得fj并“讥亠用..僧：—肌占叫（1分〉:解得码=1?m/s（1分）：物块由M运动到C的过糅，川劫能寵理得1“Eg（L+f?）—2m^J?-fiin^L=—）nvt-（1分）（1分》若物块龄峥能到达F点.物块由N运动到P的过禹由动能定理得（2分｝（1井）”设物块3与D祐在一起瞬间的共同速捉大小为巧」■■由动址守恒定律得rU>nAV\=CraA）uafl分｝：解稈u3—6m/s（1分门若物抉命运曲的过程中不脱离半IM1形轨逍・呱有O）物块由财运豹到〔：的过程.由动能定理得门分）工件匚上端滑芻+斗Q滑回到U的绘低点时.C的遽II度达到金尢值%,由动量守恒定律禅TOC\o"1-5"\h\z■<mA-\~nib）v-i=Cw，i~mnJvt+仙®”（1|由机械能守恒定律舸]|..I!十刖1>）诟=可枷「讥十丁砒!））讥解得％=Em/sI4k〔1）1m14（1分｝fl分J【2）匸笔丁（1分｝fl分J

E（｝（Li-R2mftR—戸a琴L—-ymv^be<1分）厠块<1分）（1甘）（1分）（I分）15.⑴ABC15.【解析】由图甲可知*①中速率大的并子占据的出例较大"喇说昭①对应的平均动能较兀+战①对应的温度校高正确用V圏像中的等溢线毘取阳址的一支，由图可甸，气体由状灌A变化到状态衣的过程

<1分）i!；（1分”<1*\\i-（1分）\g\:（1分）i31（1分）j中•溫度论斤髙后降低.则气体分子的半均动能先增j<1分）i!；（1分”<1*\\i-（1分）\g\:（1分）i31（1分）jI膨胀的过程中，体积唯大•温度升高，内能增加*加丿〉i①膨胀吐聲屮气体对外做功.阵vg巌拡热力学笫，i定律二FTQ灼，Q〉o.训气体内能增机的同时：从外界吸VD错课.!(2)(jJJ.3X105pfl(||)2.18J【解靳】(「初始Q対舌塞壁力平衡，有/?IS=/jS+jnnsin37L，解得户i=