山西省大同市鐵路職工第一中學(xué)2021-2022學(xué)年高三物理上學(xué)期期末試卷含解析

山西省大同市鐵路職工第一中學(xué)2021-2022學(xué)年高三物理上學(xué)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，在傾角為α的傳送帶上有質(zhì)量均為m的三個木塊1、2、3，中間均用原長為L、勁度系數(shù)為k的輕彈簧連接起來，木塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)均為μ，其中木塊1被與傳送帶平行的細(xì)線拉住，傳送帶按圖示方向勻速運動，三個木塊處于平衡狀態(tài)．下列結(jié)論正確的是

()A．2、3兩木塊之間的距離等于L＋B．2、3兩木塊之間的距離等于L＋C．1、2兩木塊之間的距離等于2、3兩木塊之間的距離D．如果傳送帶突然加速，相鄰兩木塊之間的距離都將增大參考答案：B對木塊3進(jìn)行受力分析，如圖所示．設(shè)2、3之間的彈簧的形變量為Δx1，因為木塊處于平衡狀態(tài)，故k·Δx1＝mgsinα＋μmgcosα，則2、3兩木塊之間的距離等于L＋，選項A錯而B正確；將木塊2、3作為一個整體，設(shè)1、2之間的彈簧的形變量為Δx2，由受力平衡得：k·Δx2＝2mgsinα＋2μmgcosα，則1、2兩木塊之間的距離等于L＋，選項C錯誤；如果傳送帶突然加速，不影響木塊的受力情況，故相鄰兩木塊之間的距離保持原值不變，選項D錯誤．2.如圖5所示，傾角為的斜面體C置于水平面上，B置于斜面上，通過細(xì)繩跨過光滑的定滑輪與A連接，連接B的一段細(xì)繩與斜面平行，若A、B、C都處于靜止?fàn)顟B(tài)。則 （

） A．B受到C對它的摩擦力方向一定沿斜面向上 B．C受到水平面的摩擦力一定為零 C．水平面對C的支持力與B、C的總重力大小相等 D．若將細(xì)繩剪斷，B物體依然靜止在斜面上，水平面對C的摩擦力一定為零參考答案：D3.（單選）“軌道康復(fù)者”航天器可在太空中給“垃圾”衛(wèi)星補充能源，延長衛(wèi)星的使用壽命。如圖所示的是“軌道康復(fù)者”在某次拯救一顆地球同步衛(wèi)星前，二者在同一平面內(nèi)沿相同繞行方向繞地球做勻速圓周運動的示意圖，此時二者的連線通過地心，軌道半徑之比為1:4。若不考慮衛(wèi)星與“軌道康復(fù)者”之間的引力，則下列說法正確的是A．在圖示軌道上，“軌道康復(fù)者”的速度大于7.9km／sB．在圖示軌道上，“軌道康復(fù)者”的加速度大小是地球同步衛(wèi)星的4倍C．在圖示軌道上，“軌道康復(fù)者”的周期為3h，且從圖示位置開始經(jīng)1.5h與同步衛(wèi)星的距離最近D．若要對該同步衛(wèi)星實施拯救，“軌道康復(fù)者”應(yīng)從圖示軌道上加速，然后與同步衛(wèi)星對接參考答案：D【考點】考查人造衛(wèi)星的加速度、周期和軌道的關(guān)系；萬有引力定律及其應(yīng)用。．圖示軌道略高于近地軌道，由得，r越大，v越小，故“軌道康復(fù)者”的速度小于近地衛(wèi)星的速度，即小于7.9km/s；故A錯誤；由得，在圖示軌道上，“軌道康復(fù)者”與地球同步衛(wèi)星加速度之比為；故B錯誤；由開普勒第三定律，解得=；從圖示位置開始經(jīng)1.5h后，“軌道康復(fù)者”轉(zhuǎn)半圈，而同步衛(wèi)星轉(zhuǎn)圈，此時并不在最近點，故C錯誤；“軌道康復(fù)者”應(yīng)從圖示軌道上加速后到同步衛(wèi)星軌道上與同步衛(wèi)星對接。4.9．（多選）甲、乙兩車在一平直公路上從同一地點沿同一方向沿直線運動，它們的v-t圖像如圖所示。下列判斷正確的是（

）

A．乙車啟動時，甲車在其前方50m處

B．運動過程中，乙車落后甲車的最大距離為75m

C．乙車啟動10s后正好追上甲車

D．乙車超過甲車后，兩車不會再相遇

參考答案：ABD5.（單選）奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流能在周圍產(chǎn)生磁場，法拉第認(rèn)為磁也一定能生電，并進(jìn)行了大量的實驗。圖中環(huán)形物體是法拉第使用過的線圈，A、B兩線圈繞在同一個鐵環(huán)上，A與直流電源連接，B與靈敏電流表連接。實驗時未發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉(zhuǎn)，即沒有“磁生電”，其原因是A.線圈A中的電流較小，產(chǎn)生的磁場不夠強B.線圈B中產(chǎn)生的電流很小，電流表指針偏轉(zhuǎn)不了C.線圈A中的電流是恒定電流.不會產(chǎn)生磁場D.線圈A中的電流是恒定電流，產(chǎn)生穩(wěn)恒磁場參考答案：D

解析：閉合與斷開開關(guān)S的瞬間，A線圈中的電流發(fā)生了變化，穿過線圈B的磁通量發(fā)生變化，電流表G中產(chǎn)生感應(yīng)電流．閉合開關(guān)S后，穿過線圈B的磁通量都不發(fā)生變化，電流表G中沒有感應(yīng)電流，感應(yīng)電流只出現(xiàn)在磁通量變化的暫態(tài)過程中，這是在法拉第研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的過程中中的瓶頸所在．故選項D符合題意．故選：D．二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計16分6.處于激發(fā)狀態(tài)的原子，在入射光的電磁場的影響下，從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷，兩個狀態(tài)之間的能量差以輻射光子的形式發(fā)射出去，這種輻射叫做受激輻射。原子發(fā)生受激輻射時，發(fā)出的光子頻率、發(fā)射方向等，都跟入射光子完全一樣，這樣使光得到加強，這就是激光產(chǎn)生的機(jī)理。那么，發(fā)生受激輻射時，產(chǎn)生激光的原子的總能量En、電勢能Ep、電子動能Ek的變化情況是__________A．Ep增大、Ek減小、En減小

B．Ep減小、Ek增大、En減小C．Ep增大、Ek增大、En增大

D．Ep減小、Ek增大、En不變參考答案：B7.若以M表示水的摩爾質(zhì)量，ρ表示在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣的密度，NA為阿伏加德羅常數(shù)，則在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下體積為V的水蒸氣中分子數(shù)為N=NA．參考答案：在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下體積為V的水蒸氣質(zhì)量m=ρV，物質(zhì)的量為，分子數(shù)為N=NA；8.一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的p-V圖象如圖所示．在由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中，理想氣體的溫度

▲

（填“升高”、“降低”或“不變”）．在由狀態(tài)A變化到狀態(tài)C的過程中，理想氣體吸收的熱量

▲

它對外界做的功（填“大于”、“小于”或“等于”）參考答案：升高（2分），等于9.（6分）某物理小組的同學(xué)設(shè)計了一個粗測玩具小車通過凹形橋最低點時的速度的實驗。所用器材有：玩具小車、壓力式托盤秤、凹形橋模擬器（圓弧部分的半徑為R=0.20m）。完成下列填空：（1）將凹形橋模擬器靜置于托盤秤上，如圖（a）所示，托盤秤的示數(shù)為1.00kg；（2）將玩具小車靜置于凹形橋模擬器最低點時，托盤秤的示數(shù)如圖（b）所示，該示數(shù)為_____kg;（3）將小車從凹形橋模擬器某一位置釋放，小車經(jīng)過最低點后滑向另一側(cè)，此過程中托盤秤的最大示數(shù)為m；多次從同一位置釋放小車，記錄各次的m值如下表所示：序號12345m（kg）1.801.751.851.751.90（4）根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可求出小車經(jīng)過凹形橋最低點時對橋的壓力為_____N；小車通過最低點時的速度大小為_______m/s。（重力加速度大小取9.80m/s2，計算結(jié)果保留2位有效數(shù)字）

參考答案：（2）1.40

（4）7.9；1.4試題分析：根據(jù)秤盤指針可知量程是10kg，指針?biāo)甘緮?shù)為1.4kg.（4）記錄的托盤稱各次示數(shù)并不相同，為減小誤差，取平均值，即m=1.81kg。而模擬器的重力為，所以小車經(jīng)過凹形橋最低點的壓力為mg-mg′≈7.9N。根據(jù)徑向合力提供向心力即，整理可得考點：圓周運動

10.小胡同學(xué)在學(xué)習(xí)了圓周運動的知識后，設(shè)計了一個課題，名稱為：快速測量自行車的騎行速度。他的設(shè)想是：通過計算踏腳板轉(zhuǎn)動的角速度，推算自行車的騎行速度。如上圖所示是自行車的傳動示意圖，其中Ⅰ是大齒輪，Ⅱ是小齒輪，Ⅲ是后輪。當(dāng)大齒輪Ⅰ（腳踏板）的轉(zhuǎn)速通過測量為n（r/s）時，則大齒輪的角速度是

rad/s。若要知道在這種情況下自行車前進(jìn)的速度，除需要測量大齒輪Ⅰ的半徑r1，小齒輪Ⅱ的半徑r2外，還需要測量的物理量是

。用上述物理量推導(dǎo)出自行車前進(jìn)速度的表達(dá)式為：

。參考答案：2πn,

車輪半徑r3,2πn根據(jù)角速度ω=2πn得：大齒輪的角速度ω=2πn。踏腳板與大齒輪共軸，所以角速度相等，小齒輪與大齒輪通過鏈條鏈接，所以線速度相等，設(shè)小齒輪的角速度為ω′，測量出自行車后輪的半徑r3，根據(jù)v=r3ω′

得：v=2πn11.用圖甲所示的裝置利用打點計時器進(jìn)行探究動能定理的實驗，實驗時測得小車的質(zhì)量為，木板的傾角為。實驗過程中，選出一條比較清晰的紙帶，用直尺測得各點與A點間的距離如圖乙所示：AB=；AC=；AD=；AE=。已知打點計時器打點的周期為T，重力加速度為g，小車與斜面間摩擦可忽略不計。那么打D點時小車的瞬時速度為

；取紙帶上的BD段進(jìn)行研究，合外力做的功為

，小車動能的改變量為

。參考答案：12.如圖為一小球做平拋運動的閃光照片的一部分，圖中背景方格的邊長均為5cm，如果取g=10m/s2，那么（1）閃光頻率是__________Hz。（2）小球運動中水平分速度的大小是__________m/s。（3）小球經(jīng)過B點時的速度大小是__________m/s。參考答案：（1）10Hz

（2）1.5m/s

（3）2.5m/s。13.如圖為某一簡諧橫波在某時刻的波形圖，已知該機(jī)械波傳播的速度為2m/s，此時質(zhì)點a振動方向沿y軸正方向。則質(zhì)點a的振動周期是

s，從此時刻開始質(zhì)點b第一次到達(dá)波谷需要的時間是

s。參考答案：2

1．．三、實驗題：本題共2小題，每小題11分，共計22分14.某研究性學(xué)習(xí)小組利用氣墊導(dǎo)軌驗證機(jī)械能守恒定律，實驗裝置如圖甲所示。在氣墊導(dǎo)軌上相隔一定距離的兩處安裝兩個光電傳感器A、B，滑塊P上固定一寬度為d的遮光條，若光線被遮光條遮擋，光電傳感器會輸出電壓，兩光電傳感器采集數(shù)據(jù)后與計算機(jī)相連。滑塊在細(xì)線的牽引下向左加速運動，遮光條經(jīng)過光電傳感器A、B時，通過計算機(jī)可以得到如圖乙所示的電壓U隨時間t變化的圖象。①實驗前，接通氣源，將滑塊（不掛鉤碼）置于氣墊導(dǎo)軌上，輕推滑塊，當(dāng)圖乙中的_______（選填“＞”、“＝”或“＜”）時，說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平。②滑塊P用細(xì)線跨過定滑輪與質(zhì)量為m的鉤碼Q相連，將滑塊P由圖甲所示位置釋放，通過計算機(jī)得到如圖乙所示圖像，若、、d和m已知，要驗證滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒，還應(yīng)測出的物理量是_______和_______。參考答案：①

=；②滑塊質(zhì)量，兩光電傳感器間距離.①如果遮光條通過光電門的時間相等，則說明遮光條做勻速運動，即說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平．②要驗證滑塊和鉤碼組成的系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒，就應(yīng)該去求出動能的增加量和重力勢能的減小量，光電傳感器測量瞬時速度是實驗中常用的方法，由于光電門的寬度很小，所以我們用很短時間內(nèi)的平均速度代替瞬時速度，進(jìn)而可得滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)動能的增加量，滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)的重力勢能的減小量△Ep=mgL，所以還應(yīng)測出滑塊質(zhì)量M，兩光電傳感器間的距離L．15.（10分）某同學(xué)為了探究物體在斜面上的運動時摩擦力與斜面傾角的關(guān)系，設(shè)計實驗裝置如圖。長直平板一端放在水平桌面上，另一端架在一物塊上。在平板上標(biāo)出A、B兩點，B點處放置一光電門，用光電計時器記錄滑塊通過光電門時擋光的時間。實驗步驟如下：①用游標(biāo)卡尺測量滑塊的擋光長度d，用天平測量滑塊的質(zhì)量m；②用直尺測量AB之間的距離s，A點到水平桌面的垂直距離h1，B點到水平桌面的垂直距離h2；③將滑塊從A點靜止釋放，由光電計時器讀出滑塊的擋光時間t1④重復(fù)步驟③數(shù)次，并求擋光時間的平均值；⑤利用所測數(shù)據(jù)求出摩擦力f和斜面傾角的余弦值；⑥多次改變斜面的傾角，重復(fù)實驗步驟②③④⑤，做出f-關(guān)系曲線。（1）用測量的物理量完成下列各式（重力加速度為g）：①斜面傾角的余弦=

；②滑塊通過光電門時的速度v=

；③滑塊運動時的加速度a=

；④滑塊運動時所受到的摩擦阻力f=

；（2）測量滑塊擋光長度的游標(biāo)卡尺讀數(shù)如圖所示，讀得d=

。

參考答案：（1）①；②；③；④；（2）3.62cm解析：(1)物塊在斜面上做初速度為零的勻加速直線運動,受重力、支持力、滑動摩擦力,如圖所示①；根據(jù)三角形關(guān)系可得到,②根據(jù)③根據(jù)運動學(xué)公式,有,即有；④根據(jù)牛頓第二定律,則有；(2)在游標(biāo)卡尺中，主尺上是3.6cm，在游標(biāo)尺上恰好是第1條刻度線與主尺對齊，再考慮到卡尺是10分度，所以讀數(shù)為3.6cm+0.1×1mm=3.61cm或者3.62cm也對。四、計算題：本題共3小題，共計47分16.坐標(biāo)原點O處有一點狀的放射源，它向xoy平面內(nèi)的x軸上方各個方向發(fā)射α粒子，α粒子的速度大小都是v0，在0＜y＜d的區(qū)域內(nèi)分布有指向y軸正方向的勻強電場，場強大小為，其中q與m分別為α粒子的電量和質(zhì)量；在d＜y＜2d的區(qū)域內(nèi)分布有垂直于xoy平面的勻強磁場．a(chǎn)b為一塊很大的平面感光板，放置于y=2d處，如圖所示．觀察發(fā)現(xiàn)此時恰無粒子打到ab板上．（不考慮a粒子的重力）（1）求α粒子剛進(jìn)人磁場時的動能；（2）求磁感應(yīng)強度B的大小；（3）將ab板平移到什么位置時所有粒子均能打到板上？并求出此時ab板上被α粒子打中的區(qū)域的長度．參考答案：考點：帶電粒子在勻強磁場中的運動；牛頓第二定律；動能定理的應(yīng)用；帶電粒子在勻強電場中的運動．專題：壓軸題；帶電粒子在磁場中的運動專題．分析：（1）根據(jù)動能定理求出α粒子剛進(jìn)人磁場時的動能．（2）粒子沿x軸正方向射出的粒子進(jìn)入磁場偏轉(zhuǎn)的角度最大，若該粒子進(jìn)入磁場不能打在ab板上，則所有粒子均不能打在ab板上．根據(jù)帶電粒子在電場中類平拋運動，求出進(jìn)入磁場中的偏轉(zhuǎn)角度，結(jié)合幾何關(guān)系得出軌道半徑，從而得出磁感應(yīng)強度的大?。?）沿x軸負(fù)方向射出的粒子若能打到ab板上，則所有粒子均能打到板上．其臨界情況就是此粒子軌跡恰好與ab板相切．根據(jù)帶電粒子在磁場中運動的軌道半徑大小得出磁場的寬度，從而確定出ab板移動的位置，根據(jù)幾何關(guān)系求出ab板上被α粒子打中的區(qū)域的長度．解答：解：（1）根據(jù)動能定理：可得末動能（2）根據(jù)上題結(jié)果可知vt=2v0，對于沿x軸正方向射出的粒子進(jìn)入磁場時與x軸正方向夾角，其在電場中沿x方向的位移，易知若此粒子不能打到ab板上，則所有粒子均不能打到ab板，因此此粒子軌跡必與ab板相切，可得其圓周運動的半徑又根據(jù)洛倫茲力提供向心力可得（3）易知沿x軸負(fù)方向射出的粒子若能打到ab板上，則所有粒子均能打到板上．其臨界情況就是此粒子軌跡恰好與ab板相切．由圖可知此時磁場寬度為原來的，即當(dāng)ab板位于的位置時，恰好所有粒子均能打到板上；ab板上被打中區(qū)域的長度答：（1）α粒子剛進(jìn)人磁場時的動能為．（2）磁感應(yīng)強度B的大小為．（3）當(dāng)ab板位于的位置時，恰好所有粒子均能打到板上，打中區(qū)域的長度為．點評：本題考查了帶電粒子在電場和磁場中的運動，關(guān)鍵確定粒子運動的臨界情況，通過幾何關(guān)系解決，對學(xué)生數(shù)學(xué)幾何能力要求較高．17.如圖所示，在光滑絕緣水平面上有兩個帶電小球、，質(zhì)量分別為3m和m，小球帶正電q，小球帶負(fù)電-2q，開始時兩小球相距s0，小球有一個水平向右的初速度v0，小球的初速度為零，若取初始狀態(tài)下兩小球構(gòu)成的系統(tǒng)的電勢能為零，試證明：當(dāng)兩小球的速度相同時系統(tǒng)的電勢能最大，并求出該最大值；參考答案：（1）由于兩小球構(gòu)成的系統(tǒng)合外力為零，設(shè)某狀態(tài)下兩小球的速度分別為和，由動量守恒定律得

（1）（2分）所以，系統(tǒng)的動能減小量為

（2）（2分）由于系統(tǒng)運動過程中只有電場力做功，所以系統(tǒng)的動能與電勢能之和守恒，考慮到系統(tǒng)初狀態(tài)下電勢能為零，故該狀態(tài)下的電勢能可表為

（3）（1分）聯(lián)立（1）、（3）兩式，得

（4）（1分）由（4）式得：當(dāng)

（5）（1分）時，系統(tǒng)的電勢能取得最大值，而將（5）式代入（1）式，得（6）（1分）

即當(dāng)兩小球速度相同時系統(tǒng)的電勢能最大，最大值為

18.如圖所示，帶電平行金屬板PQ和MN之間的距離為d；兩金屬板之間有垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B。如圖建立坐標(biāo)系，x軸平行于金屬板，與金屬板中心線重合，y軸垂直于金屬板。區(qū)域I的左邊界在y軸，右邊界與區(qū)域I