山西省呂梁市臨縣第二中學2021-2022學年高三物理下學期期末試卷含解析

山西省呂梁市臨縣第二中學2021-2022學年高三物理下學期期末試卷含解析一、選擇題：本題共5小題，每小題3分，共計15分．每小題只有一個選項符合題意1.如圖所示，質(zhì)量均為m的小球A、B（可視為質(zhì)點）用長為2h的細線相連，放在高為h的光滑水平桌面上，A球剛好在桌邊，現(xiàn)使小球A由靜止開始下落，若A、B兩球落地后均不再彈起，則下面說法正確的是（

）A、在小球A落地前，細線對小球B的拉力等于mgB、在小球A落地前，細線對小球B的拉力等于mgC、小球B落地時恰好把細線拉直D、小球B落地時不能把細線拉直參考答案：BD2.原來做勻速運動的升降機內(nèi)，具有一定質(zhì)量的物體A靜止在地板上，其與升降機的側(cè)壁間有一被壓縮的彈簧，如圖所示?，F(xiàn)發(fā)現(xiàn)A突然被彈簧推向左方，由此可判斷，此時升降機的運動可能是(

)A.加速上升

B.減速上升

C.加速下降

D.減速下降參考答案：答案：BC

解析：因彈簧被壓縮，所以彈簧對物體A有向左的彈力，此時物體A受向右的靜摩擦力而處于靜止。當物體A被彈簧推向左方時，說明最大靜摩擦力減小，物體對升降機底板的壓力減小，即物體處于失重狀態(tài)，所以升降機可能是減速上升或加速下降，BC正確。3.（單選）電場強度方向與軸平行的靜電場，其電勢隨的分布如圖所示，一質(zhì)量為m、帶電量為＋q的粒子（不計重力），以初速度從左側(cè)沿軸正方向進入電場。下列敘述正確的是（

）A．粒子從點運動到點的過程中，在點速度最大B．粒子從點運動到點的過程中，電勢能先減小后增大C．要使粒子能運動到處，粒子的初速度至少為D．若，則粒子在運動過程中的最大動能為參考答案：AD試題分析：粒子從點運動到點的過程中，正電荷從低電勢向高電勢運動過程中，電場力做負功，從高電勢向運動過程中電場力做正功，根據(jù)公式可得從從高電勢向運動過程中電場力做工最多，所以到點時動能最大，即速度最大，粒子從點運動到點的過程中，電場力先做負功后做正功，所以電勢能先增大后減小，A正確B錯誤；因為從點的電勢和點的電勢相等，所以電場力做功為零，即只要粒子能運動到點則一定會運動到點，根據(jù)公式，點到點的電勢差為，所以，解得，即要使粒子能運動到處，粒子的初速度至少為，C錯誤；若，粒子在運動過程中運動到點時動能最大，故粒子從點運動到點的電勢差為，根據(jù)動能定理可得：，解得，D正確4.天文單位（簡寫AU）是天文常數(shù)之一，歷史上定義為地球和太陽之間的平均距離。已知水星距離太陽約0.4AU,木星距離太陽約5.2AU．海王星距離太陽約30.1AU，則通過估算判斷下述行星公轉(zhuǎn)角速度最接近的是(

)

A．水星

B．地球

C．木星

D．海王星參考答案：D5.如圖所示，AC、BD為圓的兩條互相垂直的直徑，圓心為O。

將等電荷量的正、負點電荷放在圓周上，它們的位置關(guān)于AC對稱．要使圓心O處的電場強度為零，可在圓周上再放置一個適當電荷量的正點電荷十Q，則該點電荷＋Q應(yīng)放在：A．A點

B．B點

C．C點

D．D點參考答案：D二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計16分6.某波源S發(fā)出一列簡諧橫波，波源S的振動圖像如圖所示。在波的傳播方向上有A、B兩點，他們到S的距離分別為45m和55m。測得A、B兩點開始振動的時間間隔為1.0s。由此可知①波長λ=

m；②當B點離開平衡位置的位移為+6cm時，A點離開平衡位置的位移是

cm。參考答案：20，-67.（6分）2004年7月25日，中國用長征運載火箭成功的發(fā)射了“探測二號”衛(wèi)星．圖是某監(jiān)測系統(tǒng)每隔2.5s拍攝的，關(guān)于起始勻加速階段火箭的一組照片。已知火箭的長度為40m，用刻度尺測量照片上的長度，結(jié)果如圖所示?；鸺募铀俣萢=

m/s2，火箭在照片中第2個像所對應(yīng)時刻的瞬時速度大小υ=

m/s。參考答案：答案：8

(3分)

42

（3分）8.一衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的線速度大小為v，若地球質(zhì)量為M，引力常量為G，則該衛(wèi)星的圓周運動的半徑R為

；它在1/6周期內(nèi)的平均速度的大小為

。參考答案：；9.某探究學習小組的同學欲驗證“動能定理”，他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置，另外他們還找到了打點計時器所用的學生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊、細沙．當滑塊連接上紙帶，用細線通過滑輪掛上空的小沙桶時，釋放小桶，滑塊處于靜止狀態(tài)．若你是小組中的一位成員，要完成該項實驗，則：（1）你認為還需要的實驗器材有

．（2）實驗時為了保證滑塊受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等，沙和沙桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的實驗條件是

，實驗時為保證細線拉力為木塊的合外力首先要做的步驟是

．（3）在（2）的基礎(chǔ)上，某同學用天平稱量滑塊的質(zhì)量M．往沙桶中裝入適量的細沙，用天平稱出此時沙和沙桶的總質(zhì)量m．讓沙桶帶動滑塊加速運動，用打點計時器記錄其運動情況，在打點計時器打出的紙帶上取兩點，測出這兩點的間距L和這兩點的速度大小v1與v2（v1<v2）．則本實驗最終要驗證的數(shù)學表達式為

（用題中的字母表示實驗中測量得到的物理量）．參考答案：（1）天平，刻度尺（2分）（2）沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于滑塊的質(zhì)量（2分），平衡摩擦力（2分）（3）（4分）（1）實驗要驗證動能增加量和總功是否相等，故需要求出總功和動能，故還要天平和刻度尺；故答案為：刻度尺、天平；

（2）沙和沙桶加速下滑，處于失重狀態(tài)，其對細線的拉力小于重力，設(shè)拉力為T，根據(jù)牛頓第二定律，有

對沙和沙桶，有mg-T=ma

對小車，有T=Ma

解得故當M＞＞m時，有T≈mg

小車下滑時受到重力、細線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應(yīng)該用重力的下滑分量來平衡摩擦力，故可以將長木板的一端墊高；

故答案為：沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于滑塊的質(zhì)量，平衡摩擦；

（3）總功為：mgL，動能增加量為：故答案為：mgL=10.在圖（a）所示的電路中，合上電鍵S，變阻器的滑動頭C從A端滑至B端的過程中，電源的輸出功率P與路端電壓U、路端電壓U與總電流I的關(guān)系曲線分別如圖（b）、（c）所示。不計電表、導(dǎo)線對電路的影響。則電源電動勢E=__________V，電源內(nèi)阻r=________Ω。參考答案：12，311.牛頓在發(fā)現(xiàn)萬有引力定律時曾用月球的運動來檢驗，物理學史上稱為著名的“月地檢驗”．已知地球半徑，表面附近重力加速度為，月球中心到地球中心的距離是地球半徑的倍，根據(jù)萬有引力定律可求得月球的引力加速度為

．又根據(jù)月球繞地球運動周期，可求得其相向心加速度為

，如果兩者結(jié)果相等，定律得到了檢驗。參考答案：，12.汽車發(fā)動機的功率為50kW，若汽車總質(zhì)量為5×103kg，在水平路面上行駛時，所受阻力大小恒為5×103N，則汽車所能達到的最大速度為________m/s，若汽車以0.5m/s2的加速度由靜止開始做勻加速運動，這一過程能維持的時間為________s。參考答案：10，40/313.用充電器為一手機鋰電池充電，等效電路如圖所示，充電器電源的輸出電壓為U，輸出電流為I，手機電池的內(nèi)阻為r，則電能轉(zhuǎn)化為化學能的功率為________，充電器的充電效率為________．參考答案：

三、簡答題：本題共2小題，每小題11分，共計22分14.如圖甲所示，斜面傾角為θ=37°，一寬為d=0.65m的有界勻強磁場垂直于斜面向上，磁場邊界與斜面底邊平行。在斜面上由靜止釋放一矩形金屬線框，線框沿斜面下滑，下邊與磁場邊界保持平行。取斜面底部為重力勢能零勢能面，從線框開始運動到恰好完全進入磁場的過程中，線框的機械能E和位移x之間的關(guān)系如圖乙所示，圖中①、②均為直線段。已知線框的質(zhì)量為M=0.1kg，電阻為R=0.06Ω．（取g=l0m·s-2,sin37°=0.6,

cos37°=0.8)求：(1)線框與斜面間的動摩擦因數(shù)μ；(2)線框剛進入磁場到恰好完全進入磁場所用的時間t：(3)線框穿越磁場的過程中，線框中的最大電功率Pm。參考答案：0.5；1/6s；0.54W【詳解】（1）由能量守恒定律，線框減小的機械能等于克服摩擦力做功，則其中x1=0.36m；解得μ=0.5（2）金屬線框進入磁場的過程中，減小的機械能等于克服摩擦力和安培力做的功，機械能均勻減小，因此安培力也是恒力，線框做勻速運動，速度為v1v12=2ax1解得a=2m/s2v1=1.2m/s其中

x2為線框的側(cè)邊長，即線框進入磁場過程中運動的距離，可求出x2=0.2m，則（3）線框剛出磁場時速度最大，線框內(nèi)電功率最大由可求得v2=1.8m/s根據(jù)線框勻速進入磁場時：可得FA=0.2N又因為可得將v2、B2L2帶入可得：15.

（選修3-3（含2-2）模塊）(6分)理想氣體狀態(tài)方程如下：。從理論的角度，設(shè)定一定的條件，我們便能得到氣體三大定律：玻意爾定律、查理定律和蓋·呂薩克定律。下面請你通過設(shè)定條件，列舉其中兩條定律的內(nèi)容。（要求條件、內(nèi)容要與定律名稱相對應(yīng)，不必寫數(shù)學表達式）參考答案：

答案：玻意爾定律：一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，它的壓強跟體積成反比。查理定律：一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下，它的壓強跟熱力學溫度成正比。蓋·呂薩克定律：一定質(zhì)量的氣體，在壓強不變的情況下，它的體積跟熱力學溫度成正比。四、計算題：本題共3小題，共計47分16.如圖所示，從A點以的水平速度拋出一質(zhì)量的小物塊（可視為質(zhì)點），當物塊運動至B點時，恰好沿切線方向進入光滑圓弧軌道BC，經(jīng)圓孤軌道后滑上與C點等高、靜止在粗糙水平面的長木板上，圓弧軌道C端切線水平。已知長木板的質(zhì)量M=4kg,A、B兩點距C點的高度分別為H=0.6m、h=0.15m，R=0.75m，物塊與長木板之間的動摩擦因數(shù)，長木板與地面間的動摩擦因數(shù)。求：（1）小物塊運動至B點時的速度大小和方向；（2）小物塊滑動至C點時，對圓弧軌道C點的壓力；（3）長木板至少為多長，才能保證小物塊不滑出長木板？參考答案：⑴物塊做平拋運動：H－h(huán)=gt2

（2分）設(shè)到達C點時豎直分速度為vy：vy＝gt（1分）=5m/s（1分）方向與水平面的夾角為θ：tanθ＝vy/v0＝3/4，即θ=37°

（1分）⑵從A至C點，由動能定理得mgH=（2分）設(shè)C點受到的支持力為FN，則有FN－mg=（1分）由上式可得v2=m/s

FN=47.3N

（1分）根據(jù)牛頓第三定律可知，物塊m對圓弧軌道C點的壓力大小為47.3N（1分）⑶由題意可知小物塊m對長木板的摩擦力f=μ1mg=5N（1分）長木板與地面間的最大靜摩擦力近似等于滑動摩擦力f′=μ2(M+m)g=10N（1分）因f<f′，所以小物塊在長木板上滑動時，長木板靜止不動（1分）小物塊在長木板上做勻減速運動，至長木板右端時速度剛好為0則長木板長度至少為l==2.8m

（2分）17.（10分）一活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在氣缸內(nèi)，初始時氣體體積為3.0×10-3。用DIS實驗系統(tǒng)測得此時氣體的溫度和壓強分別為300K和1.0×105Pa。推動活塞壓縮氣體，測得氣體的溫度和壓強分別為320K和1.0×105Pa。（1）求此時氣體的體積；（2）保持溫度不變，緩慢改變作用在活塞上的力，使氣體壓強變?yōu)?.0×104Pa，求此時氣體的體積。參考答案：解析：（1）由氣體狀態(tài)方程知：

將V0＝3.0×10－3，T0=300K，P0=1.0×105Pa，T1=320K，P1=1.0×105Pa代入上式

解得：V1=3.2×10－3

（2）氣體發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻馬定律有：

P1V1=P2V2

將P2=8.0×104pa代入可得：

V2=4.0×10－3

18.如圖所示，一根質(zhì)量可以忽略的細桿，長為2，兩端和中心處分別固連著質(zhì)量為的小球B、D和C，開始時靜止在光滑的水平桌面上。桌面上另有一質(zhì)量為的小球A，以一給定速度沿垂直于桿DB的方間與右端小球B作彈性碰撞。求剛碰后小球A,B,C,D的速度，并詳細討論以后可能發(fā)生的運動情況。參考答案：求剛碰撞后小球A、B、C、D的速度設(shè)剛碰撞后，小球A、B、C、D的速度分別為、、、，并設(shè)它們的方向都與的方向相同．由于小球C位于由B、C、D三球組成的系統(tǒng)的質(zhì)心處，所以小球C的速度也就是這系統(tǒng)的質(zhì)心的速度．因碰撞前后四小球組成的質(zhì)點組的動量守恒，故有

（1）碰撞前后質(zhì)點組的角動量守恒，有

（2）這里角動量的參考點設(shè)在與B球重合的空間固定點，且規(guī)定順時針方向的角動量為正．因為是彈性碰撞，碰撞前后質(zhì)點組的動能相等，有

（3）因為桿是剛性桿，小球B和D相對于小球C的速度大小必相等，方向應(yīng)相反，所以有

（4）解（1）、（2）、（3）、（4）式，可得兩個解

=0

（5）和

（6）因為也是剛碰撞后由B、C、D三小球組成的系統(tǒng)的質(zhì)心的速度，根據(jù)質(zhì)心運動定律，碰撞后這系統(tǒng)的質(zhì)心不可能靜止不動，故（5）式不合理，應(yīng)舍去．?。?）式時可解得剛碰撞后A、B、D三球的速度

（7）

（8）

（9）2．討論碰撞后各小球的運動碰撞后，由于B、C、D三小球組成的系統(tǒng)不受外力作用，其質(zhì)心的速度不變，故小球C將以（6）式的速度即沿方向作勻速運動．由（4）、（8）、（9）式可知，碰撞后，B、D兩小球?qū)⒗@小球C作勻角速度轉(zhuǎn)動，角速度的大小為

（10）方向為逆時針方向．由（7）式可知，碰后小球A的速度的大小和方向與M、m的大小有關(guān)，下面就M、m取值不同而導(dǎo)致運動情形的不同進行討論：（i），即碰撞后小球A停住，由（7）式可知發(fā)生這種運動的條件是

即

（11）（ii），即碰撞后小球A反方向運動，根據(jù)（7）式，發(fā)生這種運動的條件是

（12）（iii）但，即碰撞后小球A沿方向作勻速直線運動，但其速度小于小球C的速度．由（7）式和（6）式，可知發(fā)生這種運動的條件是

和

即

（13）（iv），即碰撞后小球A仍沿方向運動，且其速度大于小球C的速度，發(fā)生這種運動的條件是

（14）（v），即碰撞后小球A和小球C以相同的速度一起沿方向運動，發(fā)生這種運動的條件是

（15）在這種情形下，由于小球B、D繞小球C作圓周運動，當細桿轉(zhuǎn)過時，小球D將從小球A的后面與小球A相遇，而發(fā)生第二次碰撞，碰后小球A繼續(xù)沿方向運動．根據(jù)質(zhì)心運動定理，C球的速度要減小，碰后再也不可能發(fā)生第三次碰撞．這兩次碰撞的時間間隔是

（16）從第一次碰撞到