2022届四川省成都市树德中学高三（下）开学考试理综物理试题含解析

  四川省成都市树德中学2022届高三下学期开学考试

理综物理试题

一、选择题∶（本题共8小题，每小题6分。在每小题给出的四个选项中，第14~18题只有一项符合题目要求，第19~21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分

1. 如图所示、通有向左的恒定电流的长直导线水平固定放置，绝缘细线一端系于导线上的O点，另一端系一个带负电小球，细线拉直。第一次让小球在A点由静止释放，让小球绕O点沿圆1在竖直面内做圆周运动；第二次让小球在B点由静止释放，让小球绕O点沿圆2在竖直面内做圆周运动。圆1与导线垂直。圆2与直导线在同一竖直面内，小球分别沿圆1、圆2首次运动到最低点C时细线的张力相等，忽略小球运动过程中空气阻力的影响。下列关于A、B两点高度的判断正确的是（　　）

A. A点更高 B. B点更高 C. 高度相同 D. 无法确定

【答案】A

【解析】

【详解】设两次实验中细线的张力大小均为T，小球在轨道1运动至最低点C时的速度大小为v1，根据牛顿第二定律有

根据安培定则可知恒定电流在C点处产生磁场的磁感应强度垂直纸面向外，根据左手定则可知小球在轨道2运动至最低点C时所受洛伦兹力方向竖直向下，设此时小球速度大小为v2，根据牛顿第二定律有

比较上述两式可知

由于洛伦兹力不做功，所以小球两次运动过程中机械能均守恒，根据

可知A点更高，故选A。

2. 2021年5月15日，天问一号着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区。如图所示，着陆前其近火点和远火点的高度分别为280千米（可视为贴近火星表面）和5.9万千米，若“天问一号”探测器的质量为，在远火点时的速度大小为，点距离火星球心的距离为，火星的密度为，半径为，引力常量为，则下列说法正确的是（　　）

A. “天问一号”探测器在点的动量大小为

B. “天问一号”探测器在点的线速度大于

C. “天问一号”探测器在点的引力势能大于在点的引力势能

D. “天问一号”探测器在点的加速度小于

【答案】B

【解析】

【详解】A．由题知，“天问一号”探测器在远火点时的速度大小为，根据开普勒第二定律，可知“天问一号”探测器在近火点M的速度要大于v，所以天问一号”探测器在点的动量大小大于，故A错误；

B．若“天问一号”探测器在近火点M做的是匀速圆周运动，设线速度为，根据万有引力提供向心力，则有

又

联立解得

而“天问一号”探测器在近火点M做的是椭圆运动，即在M点要点火加速做离心运动，才能从圆轨道变到椭圆轨道，故“天问一号”探测器在点的线速度大于，故B正确；

C．“天问一号”从M点运动到N点，万有引力做负功，引力势能增大，故C错误；

D．“天问一号”在N点受万有引力作用，根据牛顿第二定律有

又因为“天问一号”从N点到M点要做近心运动，则在N点有

联立解得

故D错误。

故选B。

3. 如图（甲），粗糙、绝缘的水平地面上，一质量的带负电小滑块（可视为质点）在处以初速度沿x轴正方向运动，滑块与地面间的动摩擦因数。整个区域存在沿水平方向的电场，滑块在不同位置所具有的电势能Ep如图（乙）所示，P点是图线最低点，虚线AB是经过处的切线，并且AB经过（0，3）和（3，0）两点，，则（　　）

A. 处的电势最低

B. 滑块向右运动过程中，速度先增大后减小

C. 滑块运动至处时，速度最大

D. 滑块向右一定不能经过处的位置

【答案】D

【解析】

【详解】A．由图乙可知滑块在x=3m处电势能最低，因为滑块带负电，所以x=3m处的电势最高，选项A错误；

BC．Ep-x图像斜率的绝对值表示滑块所受电场力的大小，所以滑块在x=1m处所受电场力大小为

滑块所受滑动摩擦力大小为

在1~3m区间内，滑块所受电场力与滑动摩擦力方向相反，且不断减小，则滑块所受合外力方向与速度方向相反；在x=3m之后，滑块所受电场力与滑动摩擦力同向，且不断增大，则滑块所受合外力方向也与速度方向相反。综上所述可知滑块向右运动过程中，速度始终减小，在x=1m处速度最大，选项BC错误；

D．滑块在x=1m处的电势能与在x=4m处的电势能相等，根据能量守恒定律，若滑块能够经过x=4m处，则应满足

根据题中数据可知实际情况并不满足上式，所以滑块一定无法经过x=4m处的位置，选项D正确。

故选D。

4. 如图所示，带正电的小球A用竖直立在地面上的绝缘杆支撑固定，把带正电的小球B绕过A球正上方的定滑轮的绝缘细线用手拉住。开始时A、B在同一水平线上并处于静止状态，不计两个小球的大小。现使小球B缓慢向下移动，小球B在向下移动过程中，A、B两球的电荷量保持不变，不计两球间的万有引力，则在B球缓慢移动一小段距离的过程中（　　）

A. A、B两球间的距离在增大 B. 小球B的运动轨迹是直线

C. 细线上的张力一直增大 D. A、B两球组成的系统电势能在减小

【答案】C

【解析】

【详解】ABC．设小球B受到的重力为mg，A、B两球的带电量分别为q1、q2，两球间的距离为r，定滑轮距离A球为h，距离B球为d，对B球受力分析如图：

根据相似三角形可知

得

小球B缓慢向下移动过程中，两个三角形仍然是相似的，以上的公式仍然成立。

根据题意移动过程mg、h不变，则在小球缓慢移动过程中r保持不变，因此小球的运动轨迹是一段圆弧，则A、B两球之间的库仑力大小保持不变，又

由于d在增大，因此一直在增大，所以细线上的张力F一直在增大，选项AB错误，C正确；

D．由于小球的运动轨迹是一段圆弧，库仑力不做功，则A、B两球组成的系统电势能不变，选项D错误。

故选C。

5. 如图所示，质量为2kg的木板M放置在足够大光滑水平面上，其右端固定一轻质刚性竖直挡板，能承受的最大压力为4N，质量为1kg的可视为质点物块m恰好与竖直挡板接触，已知M、m间动摩擦因数，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。初始两物体均静止，某时刻开始M受水平向左的拉力F作用，F与M的位移x的关系式为（其中，F的单位为N，x的单位为m），重力加速度，下列表述正确的是（　　）

A. m的最大加速度为

B. m的最大加速度为

C. 竖直挡板对m做的功最多为48J

D. 当M运动位移为24m过程中，木板对物块的冲量大小为

【答案】C

【解析】

【详解】AB．m与木板M之间的最大静摩擦力为

N＝5N

m受到的向左的力最大为静摩擦力与弹力的和，所以最大加速度为

am==m/s2=9m/s2

选项AB错误；

C．F随x的增大而增大，整体的加速度逐渐增大，当挡板的弹力达到最大时，F最大，对整体由牛顿第二定律得F的最大值为

又

解得当m的加速度最大时的位移

此过程由积累的关系可得

由动能定理即可求出系统的动能为

由此即可求出m的最大速度

当摩擦力达到最大静摩擦力时有

此时对整体有

解得

又

解得当摩擦力达到最大静摩擦力时的位移

由动能定理即可求出系统的动能为

由此即可求出此时m的速度

之后挡板开始对物块有力的作用，根据动能定理有

解得竖直挡板对m做的功最多为

选项C正确；

D．当位移为24m时m的速度，则物块受到合外力的冲量大小

合外力的冲量包括竖直挡板、摩擦力、支持力以及重力对物块的冲量，而木板对物块的冲量大小不包括重力的冲量，因此大小不为，选项D错误。

故选C。

6. 如图所示的理想变压器中，原、副线圈的匝数之比为，现在M、N两点间接一交变电流，小灯泡a、b、c均正常发光，小灯泡b正常发光时的电阻为4Ω、额定功率为16W，小灯泡a、c的额定功率、电阻均相同，已知电源的输出功率为32W，则下列说法正确的是（    ）

A. 小灯泡c的额定功率为8W B. 小灯泡a的额定电流为0.5A

C. 小灯泡b的额定电压为8V D. M、N间所加电源的电压为24V

【答案】AC

【解析】

【详解】A．设原线圈功率为P，则有

联立解得

故A正确；

BC．小灯泡b消耗的功率为

解得

灯泡c的额定电流为

小灯泡b的额定电流为

所以原线圈的电流为

则有

故B错误，C正确；

D．电源的输出功率等于

解得

故D错误。

故选AC。

7. 如图所示，水平光滑地面上停放着一辆质量为m小车，小车的半径四分之一光滑圆弧轨道在最低点与水平轨道相切于A点。在水平轨道的右端固定一个轻弹簧，弹簧处于自然长度时左端位于水平轨道的B点正上方，B点右侧轨道光滑，A、B的距离为，一个质量也为m的可视为质点的小物块从圆弧轨道最高点以的速度开始滑下，则在以后的运动过程中（重力加速度为，弹簧始终在弹性限度内，空气阻力不计。）（　　）

A. 若A、B间的轨道也光滑，小车的最大速度为

B. 若A、B间的轨道也光滑，物块运动到最高点时到水平轨道的距离为1.8m

C. 若物块与A、B间轨道的动摩擦因数为0.5，弹簧的最大弹性势能等于因摩擦产生的总热量

D. 若物块与A、B间轨道的动摩擦因数为0.5，小车运动的总位移大小为0.35m

【答案】AD

【解析】

【详解】A．若A、B间的轨道也光滑，则小物块和小车相互作用过程能量守恒，水平方向动量守恒，经分析知小物块第一次下滑到圆弧轨道最低点时小车速度最大，设小车的最大速度为，此时小物块的速度为，则有

联立并代入数据解得

选项A正确；

B．若A、B间的轨道也光滑，根据动量守恒和能量守恒可知物块运动到圆弧轨道最高点时的速度为

此后小物块做竖直上抛运动，高度

则物块运动到最高点时到水平轨道距离为

选项B错误；

C．若物块与A、B间轨道的动摩擦因数为0.5，设小物块与小车的相对位移为s，根据能量守恒有

解得

可知小物块滑行到水平轨道压缩一次弹簧后恰停在A点。全过程根据能量守恒可得因摩擦产生总热量

物块与小车的速度相同时弹簧弹性势能最大，设共同速度为v，由动量守恒定律得

解得

v=0

此过程根据能量守恒知弹簧的最大弹性势能

因此弹簧的最大弹性势能不等于因摩擦产生的总热量，选项C错误；

D．小物块沿圆弧轨道下滑过程中，设运动时间为t，小车运动的位移为，根据系统水平动量守恒得

解得

分析之后的运动过程可知小车的位移为0，所以小车运动的总位移大小为0.35m，选项D正确。

故选AD。

8. 如图所示，电阻不计的光滑金属导轨MN、PQ水平放置，间距为d，两侧接有电阻、，阻值均为R，右侧有磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场，质量为m、长度也为d的金属杆置于左侧，在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动，经时间t到达时撤去恒力F，金属杆在到达NQ之前减速为零，已知金属杆电阻也为R，与导轨始终保持垂直且接触良好，下列说法正确的是（　　）

A. 杆刚进入磁场时，杆两端的电压为

B. 杆在磁场中运动的最大位移大小为

C. 整个过程中，杆上产生的焦耳热为

D. 整个过程中，上产生的焦耳热为

【答案】BD

【解析】

【详解】A．杆进入磁场前的加速度，由牛顿第二定律可得

则刚进入时速度大小为

v=at=

杆刚进入磁场时产生的感应电动势

E=Bdv

则杆两端的电压为

选项A错误；

B．杆进入磁场后，由动量定理有

即

解得

选项B正确；

CD．整个过程中，产生的焦耳热，由能量守恒定律可得

则杆上产生的焦耳热为

电阻R1上产生的焦耳热为

选项C错误，D正确。

故选BD。

第Ⅱ卷

二、非选择题：包括必考题和选考题两部分。第22题~第32题为必考题，每个试题考生都必须做答。第33题~第38题为选考题，考生根据要求做答。

9. 某研究性学习小组利用如图1所示装置测量弹簧的弹性势能和物块与桌面间的动摩擦因数，实验步骤如下：

①将一长直薄木板上端斜靠在水平桌面右边缘O点，长木板下端固定在水平地面上；

②将轻弹簧一端固定在水平桌面左边沿的墙面上，弹簧处于原长时，其右端在O点左侧；

③用带凹槽的物块把弹簧压缩到P点，释放物块，测出物块在长木板上的落点与O点的距离x；

④通过在物块上增减砝码来改变物块的质量m，重复步骤③的操作；

⑤得到一系列的与，根据数据作出图象，如图所示。

回答下列问题：

（1）为达到实验目的，除已经测出物块的质量和在长木板上的落点与O点的距离x外，还需要测量______；

A．弹簧的原长L0

B．P点到桌面右边沿的距离L

C．用量角器测出长木板与水平面的夹角θ      

D．弹簧压缩前物块到桌面右边沿的距离L1

（2）若当地的重力加速度为g，根据图2可知弹簧被压缩到P点时的弹性势能为______，物块与桌面间的动摩擦因数为______。（用图2中的a、b和（1）中所选物理量的符号表示结果）

【答案】    ①. BC    ②.     ③.

【解析】

【详解】(1)[1]释放弹簧后弹簧对滑块做功，弹簧的弹性势能转化为滑块的动能；从释放滑块到滑块到达桌面边缘过程，由能量守恒定律得

滑块离开桌面后做平抛运动，水平方向

竖直方向

整理得

实验除了测出、外，还需要测出弹簧压缩后滑块到桌面边沿的距离与长木板与水平地面的夹角。

故选BC。

(2)[2][3]由，可知，图象的斜率

图象的纵轴截距

解得

，

10. 如图甲，干电池、开关S、电阻箱R和阻值未知的定值电阻串联组成电路，结合多用电表，测量电阻、干电池的电动势E和内阻r，其主要实验步骤如下：

（1）测量的阻值：

①闭合开关S，调节电阻箱R，读出其示数。

②把多用电表的选择开关置于直流电压挡的“”量程，与“_________”（选填“＋”或“-”）接线孔相连的那支表笔接电路中的a点，另一支表笔接电路中的c点，记下电压表的示数。

③接电路中的a点的那支表笔不动，另一支表笔改接到电路中的b点，多用电表的指针如图乙所示，则其读数________V。

④电阻的表达式为________（用表示）

⑤多次改变电阻箱的阻值，重复以上步骤，测出的平均值

（2）测量干电池的电动势E和内阻r：

若保护电阻的阻值，为了保证测量结果尽可能精确，实验步骤依次如下：

①接电路中的a点的那支表笔不动，另一支表笔接电路中的________（选填“b”或“c”）点，调节电阻箱阻值R，记下此时电压表的示数U；

②多次改变电阻箱阻值R，记录下对应的电压U；

③以为纵坐标、为横坐标，根据实验数据作出线如图丙所示；

④不考虑电表对电路的影响，分析图线可知：干电池的电动势________V，内阻______（计算结果均保留两位有效数字）。这种测量方法会导致电动势的测量值________真实值（选填“大于”、“小于”）。

【答案】    ①. ＋    ②. 4.3    ③.     ④. b    ⑤. 10    ⑥. 0.90    ⑦. 小于

【解析】

【详解】（1）[1]电路中的a点电势最高，与“+”接线孔相连的那支表笔应接电路中的a点；

[2]选用挡，分度值为，指针处于半格处，读数

[3]由欧姆定律有

解得

（2）①[4]接电路中的a点的那支表笔不动，另一支表笔接电路中的b点；

②[5][6]调节电阻箱阻值R，记下此时电压表的示数U．不考虑电表对电路的影响，由闭合电路的欧姆定律有

即

结合图象有

解得

[7]考虑到多用电表的分流，设挡的内阻为，电动势的真实值为，则

即测量值小于真实值。

11. 如图所示，倾角为37°的斜面底端与水平传送带平滑对接，水平传送带足够长且在电动机的带动下保持以的恒定速度匀速向左运动。质量的小滑块从斜面上A点静止释放，在斜面和水平传送带上多次往复运动后停在斜面底端，A点距离斜面底端的高。小滑块与斜面间动摩擦因数，与水平传送带之间动摩擦因数，小滑块可视为质点，重力加速度g取，小滑块通过斜面底端与传送带的对接点时速率不变。求：

（1）小滑块第一次在传送带上运动的过程中，电动机由于传送小滑块多消耗的电能；

（2）小滑块停止运动前，第2n次经过斜面最低点时的动能与次经过斜面最低点时的动能之比；

（3）小滑块在斜面上运动的总路程s。

【答案】（1）60J；（2）5；（3）6m

【解析】

【详解】（1）小滑块第一次沿斜面下滑的位移大小为

小滑块第一次沿斜面下滑，有

解得

小滑块第一次在传送带上运动时间

电动机由于传送滑块多消耗的电能等于传送带克服摩擦力做功

（2）小滑块第2n次过斜面最低点后沿斜面上滑，由动能定理有

然后小滑块沿斜面下滑第次过斜面最低点，由动能定理有

解得

（3）分析知，滑块每次滑上传送带与离开传送带的速度大小相等，设滑块在斜面上运动的总路程为s，由能量守恒定律有

解得滑块在斜面上运动的总路程为

12. 如图甲所示，在xOy平面的第一象限内存在周期性变化的磁场，规定磁场垂直纸面向内的方向为正，磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示。质量为m、电荷量为+q的粒子，在t=0时刻沿x轴正方向从坐标原点O射入磁场。图乙中T0为未知量，不计粒子的重力。已知，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：

（1）时间内粒子做匀速圆周运动的角速度ω；

（2）若粒子不能从Oy轴射出磁场，磁感应强度变化周期的最大值Tm；

（3）若使粒子能从坐标为（3d，4d）的D点平行于Ox轴射出，射入磁场时速度的大小v。

【答案】（1）；（2）；（3），（其中n=1,2,3,…）

【解析】

【详解】（1）根据洛伦兹力提供向心力可知

其中

可得

（2）要使得粒子不从y轴射出，则轨迹如图

在前内的运动半径为

在后内的运动半径为

由几何关系可知

粒子做圆周运动的周期

则

解得磁感应强度变化周期的最大值

（3）要想使粒子经过D点且平行Ox轴射出，则粒子只能从nT0时刻过D点，（其中n=12,3,…），则轨迹如图

由（2）问可得

由几何关系可知

，（其中n=1,2,3,…）

解得

（其中n=1,2,3,…）

又

解得

，（其中n=1,2,3,…）

【物理—选修 3-4】（15分）

13. 如图，实线是沿x轴传播的一列简谐横波在时的波形图，虚线是这列波在时的波形图。若该波的波速是80cm/s，则这列波沿x轴_________传播（填“正方向”“负方向”）。时，处的质点位移为_________cm。

【答案】    ①. 负方向    ②. -3

【解析】

【分析】

【详解】[1]在0.05s内波传播的距离为x=vt=0.05×80cm=4cm，结合波形图可知，波沿x轴负向传播；

[2]时波沿x轴负向传播的距离为s=vt=16cm=λ+4cm，则将t=0时刻的波形图沿x轴负向平移4cm，正好与虚线波形重合，可知此时x=3cm处的质点恰好到达波谷位置，则位移为-3cm。

14. 图示为某种材料制成的透明器件，其横截面由三角形和半圆形组成，，半圆的半径为R，圆心在O点，P点在AC上且。现有一光线MP沿纸面与AC面成角从Р点入射到AC面上，折射后恰好通过O点。已知光在真空中的速度大小为c，可能用到的三角函数值，。求：

（1）透明材料的折射率n；

（2）光从Р点入射到第一次射出透明体的传播时间t。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）设折射角为r，光路图如图所示：

入射角

由折射定律有

在中，根据正弦定理有

其中

解得

（2）在中，根据正弦定理有

解得

光从P点入射到第一次射出透明体的传播时间

又

解得