启东市2021-2022学年高三年级期末物理试卷

一、 单项选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分．每小题只有一个选项最符合题意．

1. 2021年，“天问一号”火星探测器成功实施近火制动，进入近火点280 km、远火点5.9×104 km的停泊轨道，在轨运行周期为两个火星日．则(　　)

A. 探测器发射速度大于16.7 km/s

B. 探测器在近火点的动能大于在远火点的动能

C. 探测器在远火点的速度大于火星的第一宇宙速度

D. 火星同步卫星的轨道高度大于5.9×104 km

2. 将一圆形细铁丝圈蘸上肥皂水，使圈内附上肥皂膜，水平静置时，由于重力作用，肥皂膜中央区域略凹且厚度略大，让单色光从上方摄入，如图所示．则从上往下可看到(　　)

A. 间距相等的平行条纹    B. 内疏外密的平行条纹

C. 间距相等的环状条纹    D. 内疏外密的环状条纹

3. 53Li(锂核)是不稳定的，一个静止的53Li分裂时的核反应方程为53Li―→42He＋X＋γ，其中X的动量大小为p1，42He的动量大小为p2，γ光子与42He运动方向相同，普朗克常量为h.则(　　)

A. X是中子    B. X是电子

C. γ光子的波长为p1－p2(h)    D. γ光子的波长为p1＋p2(h)

4. 一列简谐横波沿x轴传播，t＝0.1 s时的波形图如图甲所示，P、Q为介质中平衡位置分别在xP＝2.5 cm、xQ＝5.0 cm处的质点．如图乙所示为质点Q的振动图像．则(　　)

A. t＝0.25 s时，Q的加速度沿＋y方向

B. 波沿＋x方向传播

C. 从t＝0.1 s到t＝0.3 s，质点Q沿－x方向移动10 cm

D. t＝0.28 s时，P的速度沿＋y方向

5. 如图所示，投球游戏中，某同学将皮球从地面上方O处水平抛出．第一次皮球直接落入墙角A处的空框，第二次皮球与地面发生一次碰撞后恰好落入A处空框．已知皮球与地面碰撞前后水平分速度不变，竖直分速度大小不变、方向相反，不计空气阻力．则(　　)

A. 第一次抛出的初速度是第二次抛出初速度的3倍

B. 两次抛出皮球过程人对球做的功一样多

C. 皮球入框瞬间，第二次重力的功率大于第一次

D. 从投出到入框，第二次皮球重力势能的减少量比第一次多

6. 氢原子能级图如图所示，大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射光照射逸出功为2.25 eV的光电管．下列判断正确的是(　　)

A. 能使光电管发生光电效应的光有3种

B. 所有光电子中最大初动能为10.5 eV

C. 氢原子从n＝4能级跃迁至基态时发出的光波长最长

D. 若要使光电流为0，至少需给光电管加12.75 V的反向电压

7. 如图所示，在一块很大的接地金属平板的上方固定一负点电荷Q，图中虚线为一试探电荷只在电场力作用下的运动轨迹，A、B为轨迹上两点，则该试探电荷(　　)

A. 带正电

B. 在A点的速度比在B点的速度小

C. 在A点的电势能比在B点的电势能小

D. 在A点的加速度比在B点的加速度大

8. 立方体玻璃容器内盛一定体积的水，盖上玻璃盖后置于完全失重环境下，则容器内水(图中阴影区域)的形状可能是(　　)

9. 用图示装置做“验证动量守恒定律”实验．在滑块1、2上分别装有相同的挡光片及弹簧圈，测出挡光片宽度d，滑块1、2的质量分别为m1、m2.实验时打开气泵，让滑块1以一定的初速度向左运动并与静止的滑块2碰撞，记下滑块1经过光电门M的挡光时间t1和滑块1、2分别经过光电门N的挡光时间t′1和t2.下列相关说法正确的是(　　)

A. 滑块1、2的质量必须相等

B. 实验前调节导轨平衡时，不用打开气泵，只须滑块能在任意位置平衡即可

C. 若实验发现m1(t1(d))略大于m1(t′1(d))＋m2(t2(d))，可能的原因是导轨左端偏低

D. 若实验发现t1(1)＋t′1(1)＝t2(1)，说明碰撞时动量守恒且无机械能损失

10. 如图所示，光滑水平面上放有质量为M＝2 kg的足够长的木板B，通过水平轻弹簧与竖直墙壁相连的物块A叠放在B上，A的质量为m＝1 kg，弹簧的劲度系数k＝100 N/m.初始时刻，系统静止，弹簧处于原长．现用一水平向右的拉力F＝10 N作用在B上，已知A、B间动摩擦因数μ＝0.2，g取10 m/s2.则(　　)

A. A受到的摩擦力逐渐变大

B. A向右运动的最大距离为4 cm

C. B做加速度减小的加速运动

D. B对A的摩擦力一直对A做正功

二、 非选择题：本题共5题，共60分．其中第12题～第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位．

11. (15分)用如图甲所示的电路测量待测电阻的阻值，实验室提供的器材有：

A. 待测电阻Rx(约几百欧)

B. 灵敏电流计G(量程0～10 mA，内阻Rg＝100 Ω)

C. 定值电阻R0(200 Ω)

D. 滑动变阻器R1(0～10 Ω)

E. 滑动变阻器R2(0～1 000 Ω)

F. 单刀单掷开关S1

G. 单刀双掷开关S2

H. 学生电源E

I. 导线若干

(1) 为使操作更方便，实验中应选择滑动变阻器________(选填 “R1”或“R2”).

(2) 请按照如图甲所示的电路图，用笔画线代替导线将图乙中的实物器材连线补充完整．

(3) 下列实验操作步骤，正确顺序是________．

① 将滑动变阻器置于适当位置

② 改变滑动变阻器滑片位置，重复上述步骤，多次实验

③ 保持滑动变阻器滑片不动，将S2接a端，记录此时电流计的示数Ia

④ 将开关S2接b端，改变滑动变阻器滑片位置，记录此时电流计的示数Ib

⑤ 闭合开关S1

(4) 实验中数据记录如下表：

根据表中数据在图丙中作出IaIb图像，根据图像求得待测电阻Rx＝________Ω.(结果保留三位有效数字)

(5) 若考虑S2在a、b间切换时对电路的影响，则Rx的测量值________(选填“＞”“＝”或“＜”)真实值．

12. (8分)图甲为某同学设计的充电装置示意图，线圈ab匝数为n＝100匝，面积为S＝10－3m2，匀强磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度随时间按正弦规律变化，如图乙所示．理想变压器副线圈接充电器，已知额定电压为6 V的充电器恰能正常工作，不计线圈电阻．求：

(1) 线圈ab中的最大感应电动势Em；

(2) 变压器原、副线圈匝数比n1∶n2.

13.(8分)航模小组用容积为2.0 L的可乐瓶制作了一支水火箭，箭身及其配重质量M＝0.1 kg，现向瓶中装入0.5 L的水后用带气嘴的橡胶塞塞紧瓶口，将火箭竖直放置，如图所示．用打气筒向里打气，已知打气筒每打一次气能把0.5 L、1 atm的空气压入瓶内，当瓶内空气压强达到6 atm时橡胶塞脱落，水流高速喷出，火箭向上飞起．

(1) 设打气过程气体温度保持不变，求打气的次数；

(2) 若火箭以v＝25 m/s的速度一次性向下喷出水流m＝0.3 kg，已知ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 m/s2，忽略空气阻力和喷水过程重力的影响．求火箭上升的最大高度．

14.(13分)如图所示，粗糙轻杆水平固定在竖直轻质转轴上A点．质量为m的小球和轻弹簧套在轻杆上，小球与轻杆间的动摩擦因数为μ，弹簧原长为0.6L，左端固定在A点，右端与小球相连．长为L的细线一端系住小球，另一端系在转轴上B点，AB间距离为0.6L.装置静止时将小球向左缓慢推到距A点0.4L处时松手，小球恰能保持静止．接着使装置由静止缓慢加速转动．已知小球与杆间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，不计转轴所受摩擦．

(1) 求弹簧的劲度系数k；

(2) 求小球与轻杆间恰无弹力时装置转动的角速度ω；

(3) 从开始转动到小球与轻杆间恰无弹力过程中，外界提供给装置的能量为E，求该过程摩擦力对小球做的功W.

15.(16分)科学研究中，常通过施加适当的电场和磁场实现对带电粒子运动的控制．如图所示，放射源P沿水平方向发出一速率为v0、质量为m、带电量为＋q的粒子，粒子恰能沿水平带电极板M、N的中轴线通过，再从A处小孔对着圆心O进入半径为R的固定圆筒中．已知M、N两板间距为d，板间磁感应强度大小为B0，方向垂直纸面向外，圆筒内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小可调．粒子每次与筒壁发生碰撞后均原速率反弹且电荷量不变，不计粒子重力．

(1) 求极板M、N间的电压U，并判断M、N两板电势的高低；

(2) 要使粒子能返回A处且与筒壁碰撞次数最少，求筒内磁感应强度的大小B；

(3) 若粒子能返回A处，写出其在筒内运动时间t和筒内磁感应强度大小B的关系式．