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高三物理限时练12
一、单项选择题：共11题，每题4分，共44分.每题只有一个选项最符合题意.
1．2021年2月18日，核动力火星车“毅力号”成功着陆火星。“毅力号”配置的放射性同位素热电发生器（RTG），能将放射性元素衰变过程中产生的热能，转化为火星车工作需要的电能。下列关于放射性元素的衰变说法正确的是（　　）
A．放射性元素衰变过程吸收能量
B．目前核电站是利用衰变释放的能量发电的
C．放射性元素钋的半衰期为138天，100g的钋经276天，剩余元素钋的质量为25g
D．核反应→属于α衰变
2．如图甲，两列沿相反方向传播的横波，形状是半个波长的正弦曲线，上下对称，其振幅和波长都相等。它们在相遇的某一时刻会出现两列波“消失”的现象，如图乙。则（　　）
A．此时质点a向右运动 B．此时质点b向下运动
C．此后质点a、b振动速度相同 D．此后质点a、b振动时间相同
3．不可回收的航天器不再使用后，将成为太空垃圾。处理太空垃圾的方式通常有两种：一种方式是让它们回落地球，并在大气中燃尽；另一种方式是将它们推入更高的轨道，使其远离其它正常运行的卫星。图是在地球附近的太空垃圾示意图，下列说法正确的是（　　）
A．离地面越近的太空垃圾运行角速度越小
B．离地面越远的太空垃圾运行周期越大
C．太空垃圾可能会与同一轨道上同向飞行的航天器相撞
D．由于稀薄大气的影响，会使太空垃圾速度减小，轨道半径增大
4．红光和蓝光分别通过0.4mm、0.8mm的单缝产生明暗相间的条纹，如图所示。其中蓝光通过0.8mm的单缝产生的条纹应是（　　）
A．B．
C．D．
5．如图所示，匀强电场的电场强度大小为，方向水平向右。将质量为的带正电小球以初速度竖直向上抛出。不计空气阻力，已知，则从抛出至上升到最高点的过程中，小球（　　）
A．运动到最高点时的动能最小
B．运动到最高点时的电势能最大
C．动能最小时，电场力的功率最小
D．动能最小时，速度和电场方向的夹角为45°
6．如图所示，为均匀带电半圆环，O为其圆心，O处的电场强度大小为E，将一试探电荷从无穷远处移到O点，电场力做功为W。若在处再放置一段圆的均匀带电圆弧，如虚线所示，其单位长度带电量与相同，电性与相反，则此时O点场强大小及将同样的试探电荷从无穷远处移到O点电场力做功为（　　）
A．， B．，
C．， D．，
7．半径为R的圆环放在如图所示的磁场中，磁感应强度大小均为B。圆环的圆心在坐标原点处，通以大小为I的顺时针电流，整个圆环受到的安培力为（　　）
A．2BIR， 竖直向上
B．2BIR，竖直向下
C．BIR，左下方
D．BIR，右下方
8．如图所示，在同一水平面内有两根平行长导轨，导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域，区域宽度均为，磁感应强度大小相等、方向交替向上向下，一边长为的正方形金属线框在导轨上由图示位置开始向右匀速运动。线框中感应电流随时间变化的正确图像是（　　）
A．B．C． D．
9．一定质量的理想气体从状态开始，经历一次循环回到状态，其压强随体积倒数变化的图像如图所示，其中的反向延长线过原点为双曲线，与横轴平行。下列说法正确的是（ ）
A．过程气体内能不变，气体从外界吸收热量
B．过程气体分子平均动能不变
C．过程气体分子单位时间内对容器壁单位面积的碰撞次数减少
D．全过程气体从外界吸收热量
10．某同学用可拆变压器探究“原副线圈的电压比与匝数比的关系”。将原线圈接在交流电源上，将副线圈接在电压传感器（可视为理想电压表）上，观察到副线圈电压随时间t变化的图像如图所示，在时间内该同学先断开开关，其后进行的操作可能是（　　）
A．增加了交流电源的频率 B．拧紧了松动的铁芯Q
C．减少了副线圈的匝数 D．增加了原线圈的匝数
11．如图所示，倾角为的光滑斜面固定在水平地面上，轻质弹簧下端固定在斜面底端，上端连接一轻质薄板。一物块从斜面顶端由静止下滑，滑至薄板处，立即和薄板粘连并运动至最低点，弹簧形变始终在弹性限度内，空气阻力不计，重力加速度大小为g，则（　　）
A．物块和薄板粘连瞬间物块速度减小
B．整个过程物块、弹簧和薄板组成的系统机械能不守恒
C．物块能够返回斜面顶端
D．物块在最低点的加速度大于
二、非选择题：共5题，共56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．
12．（12分）实验室有一粗细均匀的电阻丝。
（1）小明用多用电表欧姆挡粗测其电阻值，选择开关拨到“”倍率测量时，发现指针偏角过大，应将选择开关拨到 （选填“”或“”）挡，重新欧姆调零后，再进行测量示数如图1所示读数为 。
（2）该同学设计如图2所示的电路测量该电阻丝的电阻率。在刻度尺两端的接线柱a和b之间接入该电阻丝，金属夹P夹在电阻丝上，沿电阻丝移动金属夹，改变接入电路的电阻丝长度。实验提供的器材有：
电池组E（电动势为3.0V，内阻约）；
电流表（量程0～）；
电流表（量程0～）；
电阻箱R（0～）；
开关、导线若干。
实验操作步骤如下：
a.用螺旋测微器测出电阻丝的直径D，示数如图4所示，读数为 mm；
b.根据所提供的实验器材，设计如图2所示的实验电路；
c.调节电阻箱使其接入电路的电阻值最大，将金属夹夹在电阻丝某位置上；
d.闭合开关S，调整电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表满偏，记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L；
e.改变P的位置，调整电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表再次满偏；
f.重复多次，记录每一次的R和L数据。
①电流表应选择 （选填“”或“”）；
②用记录的多组R和L的数据，绘出了如图3所示图线，截距分别为和，则电阻丝的电阻率表达式 （用题中已知量的字母表示）；
③电流表的内阻对本实验结果 （选填“有”或“无”）影响。
13．（8分）如图甲所示，匀强磁场中有一矩形闭合线圈，线圈平面与磁场方向垂直。已知线圈的匝数，边长、，线圈电阻。磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，取垂直纸面向里为磁场的正方向。求：
(1)时线圈内感应电动势的大小和感应电流的方向；
(2)在内通过线圈的电荷量。
14．（8分）半径为R的半球形透明介质截面如图所示，底面AOB与EOF夹角为，D为OB的中点。一束平行光垂直底面AOB射入介质，由D点入射的光线沿着与EOF平行的方向射出介质。现将一不透光的圆形挡板贴在底面AOB上，使所有光线都不能由球面射出。求：
（1）透明介质的折射率；
（2）不透光圆形挡板的最小面积。
15．（14分）如图所示，水平地面上的O处固定一竖直光滑杆，质量为m的小滑块P套在杆上，质量为2m的小滑块Q放在地面上。滑块P、Q间通过铰链用长为L的刚性轻杆连接，一水平轻弹簧右端与Q相连，左端与固定在地面上的竖直挡板连接。已知Q在初始位置A处时两杆夹角，弹簧为原长，两小滑块均恰好静止。现给滑块Q一水平外力F，使Q从A位置运动到B位置，此处两杆夹角为53°，该过程中P、Q始终在同一竖直平面内，已知弹簧劲度系数，且弹簧始终在弹性限度内，最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，重力加速度为g，，。求：
(1)滑块Q静止在位置A时，滑块Q受到的摩擦力f大小及支持力大小；
(2)若P以向下做匀加速运动，滑块Q到达位置B时的速度大小；
(3)若P缓慢向下运动，Q从A位置运动到B位置过程中，力F对滑块Q做的功。
16．（14分）如图所示，平面直角坐标系中第一、二、四象限内存在磁感应强度大小为B的匀强磁场。第一、四象限内磁场方向垂直纸面向里，第二象限内磁场方向垂直纸面向外。第三象限存在沿y轴正方向的匀强电场。质量为m、电荷量为q（）的粒子从点以一定初速度释放，初速度方向与x轴正方向的夹角为，从点垂直y轴进入第四象限磁场区域，然后从点垂直x轴进入第一象限。不计粒子重力，求：
（1）粒子进入第四象限时的速度；
（2）若使第二象限磁场反向，大小变成2B，求粒子第100次经过y轴时的纵坐标；
（3）若在第二象限内施加一沿x轴负方向、电场强度大小与第三象限电场相同的匀强电场，求粒子在第二象限运动的最大速度。
高三物理限时练12
1．
【答案】C
【详解】A．根据题意可知放射性元素衰变过程释放能量，故A错误；
B．目前核电站是利用核裂变释放的能量发电的，故B错误；
C．根据公式可知
故C正确；
D．核反应→
属于人工转变，故D错误。
2．
【答案】D
【详解】AB．由图看出，两列波的波峰与波谷叠加，振动减弱，两波的振幅相等，所以如图（乙）所示的时刻两列波“消失”；根据波形平移法判断可知，向右传播的波单独引起a质点的振动方向向下，b质点的振动方向向上，向左传播的波单独引起a质点的振动方向向下，b质点的振动方向向上，根据叠加原理可知，此时a质点的振动方向是向下，b质点的振动方向是向上，故AB错误；
C．根据以上分析可知，a、b振动速度大小相同，方向不同，故C错误；
D．因为两列波的波长相等，波速相同，根据
可知周期相等，所以此后质点a、b振动时间相同，故D正确。
3．
【答案】B
【详解】ABC．太空垃圾绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力可得
解得，
可知离地面越近的太空垃圾运行角速度越大，离地面越远的太空垃圾运行周期越大，太空垃圾在同一轨道上同向飞行的航天器角速度相同，不可能相撞，故AC错误，B正确；
D．由于稀薄大气的影响，会使太空垃圾速度减小，使得万有引力大于所需的向心力，做近心运动，轨道半径减小，故D错误。
4．
【答案】D
【详解】单缝衍射的图样是中间宽，两边窄的条纹，由于蓝光的波长比红光短，所以蓝光衍射条纹的宽度要小于红光衍射条纹的宽度，又缝越宽，条纹间距越小，所以蓝光通过0.8mm的单缝产生的条纹应是D选项的图样。
故选D。
5．
【答案】D
【详解】AD．小球在匀强电场中受重力和电场力，其中两个力的合力为
且小球所受合力与电场强度方向的夹角为，将初速度沿合力方向分解记为，垂直于合力方向分解记为，
当速度方向与合力方向垂直时，即速度方向与电场强度的夹角为时，小球动能最小，小球在最高点时，速度方向与合力方向不垂直，此时动能不是最小，A错误，D正确；
B．小球水平方向受电场力向右做匀加速，电场力始终做正功，电势能逐渐减小，所以小球在起点位置时，电势能最大，B错误；
C．小球在起点位置时，电场力的功率
小球在动能最小处，电场力的功率
所以动能最小时，电场力的功率不是最小，C错误。
6．
【答案】A
【详解】把题中半圆环等分为两段，即每段为圆环，电场强度为，且方向分别与E夹角为，根据电场强度的叠加原理可知 因为电势是标量，每段导体在O上的电势为
将一试探电荷从无穷远处移到O点，电场力做功为
同理，在cd处再放置一段圆的均匀带电圆弧后，可等分为3个圆环，由于电性与abc相反，根据场强叠加可知O处的场强大小为
电势为3个圆环在O点的电势之和，为
将同样的试探电荷从无穷远处移到O点电场力做功为，故选A。
7．
【答案】D
【详解】对称性可知1象限、3象限部分的导线所受安培力等大反向（抵消为0），2象限、4象限部分的导线所受安培力等大同向，几何关系可知，2象限、4象限部分的导线有效长度均为，故安培力
左手定则可知其方向为右下方。
8．
【答案】A
【详解】边长为的正方形金属线框在导轨上由图示位置开始向右匀速运动，线框内的磁通量不发生变化，故线框内不产生感应电流。
9．
【答案】C
【详解】A．根据
的斜率表示温度，过程图像斜率不变，所以温度不变，理想气体内能只与温度有关，即内能不变，因为气体体积减小，外界对气体做正功，即，根据热力学第一定律
可知，气体向外界放出热量，故A错误；
B．图像在过程中的各点与坐标原点连线构成的斜率逐渐减小，表示理想气体的温度逐渐降低，可知平均动能减小，故B错误；
C．图像在过程中的各点与坐标原点连线构成的斜率逐渐增大，表示理想气体的温度逐渐降升高，分子平均动能增大，而压强不变，则气体分子单位时间内对容器壁的碰撞次数减少，故C正确；
D．过程和过程气体体积变化量大小相同，根据图像可知前一过程压强大于后一过程，且前一过程气体体积减小，外界对气体做功
后一过程气体体积增大，气体对外界做功，
而 根据热力学第一定律 可得，所以全过程放热，故D错误。
10．
【答案】B
【详解】A．只增大交流电源的频率，不能改变副线圈输出电压，故A错误；
B．拧紧了变压器铁芯Q，副线圈输出电压增大，故B正确；
CD．由图丙知，时刻前的电压值小于时刻后的电压值，而周期不变，根据
增大了副线圈的匝数或减少了原线圈的匝数，副线圈输出电压增大，故CD错误；
11．
【答案】D
【详解】A．薄板质量忽略不计，物块与薄板粘连瞬间物块速度不变，A错误；
B．整个过程中，只有物块的重力势能、动能以及弹簧的弹性势能发生变化，则物块、弹簧和薄板组成的系统机械能守恒，B错误；
C．由于物块与薄板粘连，物块沿斜面向上运动的过程中，弹簧恢复原长后，弹性势能增加，则物块无法返回斜面顶端，C错误；
D．物块与薄板接触时的加速度为
此时物块具有速度，根据弹簧振子简谐振动运动规律对称性，物块运动至最低点时的加速度沿斜面向上，大于，D正确。
12．
【答案】 11 0.512/0.511/0.513 A2 无
【详解】（1）[1]选择开关拨到“”倍率测量时，发现指针偏角过大，说明电阻丝的阻值相对于所选量程偏小，所以应减小量程，将选择开关拨到挡。
[2]挡位下10~15之间的分度值为1，且欧姆挡表盘刻度分布不均匀，不需要估读，所以题图1所示读数为11Ω。
（2）[3]电阻丝的直径为
[4]当选用电流表A1时，电流表满偏时电路中的总电阻为
当选用电流表A2时，电流表满偏时电路中的总电阻为
电流表选择A2，可以使P和R有更加广泛的调节范围，从而使实验数据能够更加充实，故选A2。
[5]由题意可知，电流表每次满偏时电路外电阻相同（设为R总），则有
整理得即图线的斜率为
解得
[6]根据上面分析可知，是否考虑电流表内阻只对图线的截距有影响，但对图线的斜率无影响，所以电流表的内阻对本实验结果无影响。
13．
【答案】(1)，感应电流方向为或者顺时针(2)
【详解】（1）时感应电动势 磁通量的变化量根据图乙可知，时磁感应强度的变化率大小 代入数据解得 根据楞次定律可知，感应电流方向为或者顺时针
（2）在内线圈中感应电动势 其中根据欧姆定律，感应电流 则通过线圈的电荷量 其中解得
14．
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）光路如图所示：
由几何知识可知 由折射定律可得
（2）刚好发生全反射时挡板的半径挡板的面积
15．
【答案】(1)， (2) (3)
【详解】（1）滑块Q静止在A位置时，两小滑块均恰好静止，对P受力分析有
解得对P、Q整体有，解得，
（2）Q从A位置运动到B位置过程中，对P有又解得
杆连接P、Q，根据关联速度有解得
（3）Q从A位置运动到B位置过程中，Q通过的位移解得摩擦力对Q做的功解得弹簧弹力对Q做的功解得对P、Q系统解得
16．
【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）粒子在第四象限内的磁场中由洛伦兹力提供向心力
根据几何关系有
解得
（2）粒子在第四象限内的磁场中由洛伦兹力提供向心力
在第二象限运动的圆周运动半径为
第2，4，6，8次经过y轴的坐标分别为：l，2l，3l，4l，可得第100次经过y轴的坐标为
（3）在第三象限电场中，水平方向竖直方向解得
由于只有电场力做功，当粒子x方向的位移最大时速度最大，此时x轴方向的分速度为零，沿y轴方向的分速度即为合速度，则对粒子，由
可得
由动能定理得
解得

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