山西省忻州市西營(yíng)學(xué)校2021年高三物理測(cè)試題含解析

山西省忻州市西營(yíng)學(xué)校2021年高三物理測(cè)試題含解析一、選擇題：本題共5小題，每小題3分，共計(jì)15分．每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意1.如圖所示，長(zhǎng)為2L的輕桿，兩端各固定一小球A和B，過(guò)桿的中點(diǎn)O有一水平光滑固定軸，桿可繞軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)．當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)到豎直位置且A球在上端、B球在下端時(shí)桿的角速度為ω，此時(shí)桿對(duì)轉(zhuǎn)軸的作用力為零，則A、B兩小球的質(zhì)量之比為(

)A．1︰1

B．

C．

D．參考答案：D2.將金屬塊用壓縮的輕彈簧卡在一個(gè)矩形箱子中，如圖所示，在箱子的上頂板和下底板裝有壓力傳感器，能隨時(shí)顯示出金屬塊和彈簧對(duì)箱子上頂板和下底板的壓力大小。將箱子置于電梯中，隨電梯沿豎直方向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)箱子隨電梯以a=4．0m/s2的加速度豎直向上做勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，上頂板的傳感器顯示的壓力為4．0N，下底板的傳感器顯示的壓力為10．0N。取g=10m/s2，若上頂板傳感器的示數(shù)是下底板傳感器的示數(shù)的一半，則升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可能是

（

）

A．勻加速上升，加速度大小為5m/s2

B．勻加速下降，加速度大小為5m/s2

C．勻速上升

D．靜止?fàn)顟B(tài)參考答案：B3.（單選）半圓形玻璃磚橫截面如圖，AB為直徑，O點(diǎn)為圓心．在該截面內(nèi)有a、b兩束單色可見(jiàn)光從空氣垂直于AB射入玻璃磚，兩入射點(diǎn)到O的距離相等．兩束光在半圓邊界上反射和折射的情況如圖所示，則對(duì)a、b兩束光說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．在同種均勻介質(zhì)中傳播，a光的傳播速度較大B．以相同的入射角從空氣斜射入水中，b光的折射角大C．若a光照射某金屬表面能發(fā)生光電效應(yīng)，b光也一定能D．分別通過(guò)同一雙縫干涉裝置，a光的相鄰亮條紋間距大參考答案：B4.（多選）靜電透鏡是利用靜電場(chǎng)使電子束會(huì)聚或發(fā)散的一種裝置．如圖所示為該透鏡工作原理示意圖，虛線表示這個(gè)靜電場(chǎng)在xOy平面內(nèi)的一簇等勢(shì)線，等勢(shì)線形狀相對(duì)于Ox軸、Oy軸對(duì)稱，且相鄰兩等勢(shì)線的電勢(shì)差相等．圖中實(shí)線為某個(gè)電子通過(guò)電場(chǎng)區(qū)域時(shí)的軌跡示意圖，關(guān)于此電子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）A． a點(diǎn)的電勢(shì)低于b點(diǎn)的電勢(shì)B． 電子在a點(diǎn)的加速度大于在b點(diǎn)的加速度C． 電子在a點(diǎn)的動(dòng)能大于在b點(diǎn)的動(dòng)能D． 電子在a點(diǎn)的電勢(shì)能大于在b點(diǎn)的電勢(shì)能參考答案：AD考點(diǎn)： 電勢(shì)；電勢(shì)能．專題： 電場(chǎng)力與電勢(shì)的性質(zhì)專題．分析： 根據(jù)等勢(shì)線與電場(chǎng)線垂直和電勢(shì)變化的情況從而畫出電場(chǎng)線，然后根據(jù)受力情況分析出物體在x軸方向的速度變化情況．根據(jù)負(fù)電荷在電勢(shì)低處電勢(shì)能大，判斷電勢(shì)能的變化，確定電場(chǎng)力做功的正負(fù)．解答： 解：A、由于等勢(shì)線的電勢(shì)沿x軸正向增加，根據(jù)等勢(shì)線與電場(chǎng)線垂直，可作出電場(chǎng)線，電子所受的電場(chǎng)力與場(chǎng)強(qiáng)方向相反，故電子在y軸左側(cè)受到一個(gè)斜向右下方的電場(chǎng)力，在y軸右側(cè)受到一個(gè)斜向右上方的電場(chǎng)力，故電子沿x軸方向一直加速，對(duì)負(fù)電荷是從低電勢(shì)向高電勢(shì)運(yùn)動(dòng)，故A正確．B、根據(jù)等勢(shì)線的疏密知道b處的電場(chǎng)線也密，場(chǎng)強(qiáng)大，電子的加速度大，故B錯(cuò)誤．C、根據(jù)負(fù)電荷在負(fù)電荷在電勢(shì)低處電勢(shì)能大，可知電子的電勢(shì)能一直減小，則電子在a處的電勢(shì)能大于在b處的電勢(shì)能D電子的電勢(shì)能一直減小，則電子穿過(guò)電場(chǎng)的過(guò)程中，電場(chǎng)力始終做正功，動(dòng)能增加，故C錯(cuò)誤，D正確．故選：AD．點(diǎn)評(píng)： 解決這類題目的一定要從受力情況著手，分析電子的運(yùn)動(dòng)情況，能熟練運(yùn)用推論：負(fù)電荷在電勢(shì)低處電勢(shì)能大，判斷電勢(shì)能的變化．5.（單選）如圖所示為一質(zhì)點(diǎn)作直線運(yùn)動(dòng)的速度﹣時(shí)間圖象，下列說(shuō)法中正確的是（）A．a(chǎn)b段與bc段的速度方向相反B．bc段與cd段的加速度方向相反C．a(chǎn)b段質(zhì)點(diǎn)的加速度大小為2m/s2D．bc段質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的位移為2m參考答案：：解：A、ab段與bc段圖象都在十字架上方，速度為正，方向相同，故A錯(cuò)誤；B、v﹣t圖象中，斜率表示加速度，bc段與cd段的加速度相同，故B錯(cuò)誤；C、ab段質(zhì)點(diǎn)的加速度大小為a==2m/s2，故C正確；D、bc段質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的位移x=，故D錯(cuò)誤．故選：C二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計(jì)16分6.在“用DIS探究牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中（1）下圖（左）是本實(shí)驗(yàn)的裝置圖，實(shí)驗(yàn)采用分體式位移傳感器，其發(fā)射部分是圖中的_____，與數(shù)據(jù)采集器連接的是______部分．（填①或②）（2）上圖（右）是用DIS探究加速度與力的關(guān)系時(shí)所得到的a–F實(shí)驗(yàn)圖象，由圖線可知，小車的質(zhì)量為___________kg．參考答案：（1）①，②

（每空格1分）（2）m=0.77kg7.一個(gè)質(zhì)量為M=3kg的木板與一個(gè)輕彈簧相連，在木板的上方有一質(zhì)量m為2kg的物塊，若在物塊上施加一豎直向下的外力F，此時(shí)木板和物塊一起處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示。突然撤去外力，木板和物塊一起向上運(yùn)動(dòng)0.2m時(shí)，物塊恰好與木板分離，此時(shí)木板的速度為4m/s，則物塊和木板分離時(shí)彈簧的彈力為________N，木板和物塊一起向上運(yùn)動(dòng)，直至分離的過(guò)程中，彈簧彈力做的功為________J。參考答案：０

N；

５０

J。8.如圖所示，陰極射線管(A為其陰極)放在蹄形磁鐵的N、S兩極間，射線管的B極接在直流高壓電源的____極.此時(shí)，熒光屏上的電子束運(yùn)動(dòng)軌跡________偏轉(zhuǎn)(選填“向上”、“向下”或“不”).參考答案：答案：正、向下9.一個(gè)圓盤邊緣系一根細(xì)繩，繩的下端拴著一個(gè)質(zhì)量為m的小球，圓盤的半徑是r，繩長(zhǎng)為L(zhǎng)，圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)小球隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并且細(xì)繩與豎直方向成θ角，如圖所示，則圓盤的轉(zhuǎn)速是______.參考答案：10.（填空）用一根細(xì)繩，一端系住一個(gè)質(zhì)量為m的小球，另一端懸在光滑水平桌面上方h處，繩長(zhǎng)l大于h，使小球在桌面上做如圖所示的勻速圓周運(yùn)動(dòng)．若使小球不離開桌面，則小球運(yùn)動(dòng)的半徑是__________

，其轉(zhuǎn)速最大值是__________。（已知重力加速度為g）參考答案：；

11.若神舟九號(hào)飛船在地球某高空軌道上做周期為T的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知地球的質(zhì)量為M，萬(wàn)有引力常量為G。則飛船

運(yùn)行的線速度大小為______，運(yùn)行的線速度_______第一宇宙速度。（選填“大于”、“小于”或“等于”）參考答案：

小于

12.

（2分）已知水的折射率是n=1.33，則光在水中的傳播速度為

。

參考答案：

答案：2.3Χ108m/s13.（4分）有質(zhì)量的物體周圍存在著引力場(chǎng)。萬(wàn)有引力和庫(kù)侖力有類似的規(guī)律，因此我們可以用定義靜電場(chǎng)強(qiáng)度的方法來(lái)定義引力場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)。由此可得，與質(zhì)量為M的質(zhì)點(diǎn)相距r處的引力場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的表達(dá)式為EG=____________（萬(wàn)有引力恒量用G表示）。參考答案：答案：三、簡(jiǎn)答題：本題共2小題，每小題11分，共計(jì)22分14.（6分）小明在有關(guān)媒體上看到了由于出氣孔堵塞，致使高壓鍋爆炸的報(bào)道后，給廠家提出了一個(gè)增加易熔片（熔點(diǎn)較低的合金材料）的改進(jìn)建議。現(xiàn)在生產(chǎn)的高壓鍋已普遍增加了含有易熔片的出氣孔（如圖所示），試說(shuō)明小明建議的物理道理。參考答案：高壓鍋一旦安全閥失效，鍋內(nèi)氣壓過(guò)大，鍋內(nèi)溫度也隨之升高，當(dāng)溫度達(dá)到易熔片的熔點(diǎn)時(shí)，再繼續(xù)加熱易熔片就會(huì)熔化，鍋內(nèi)氣體便從放氣孔噴出，使鍋內(nèi)氣壓減小，從而防止爆炸事故發(fā)生。15.（10分）在其他能源中，核能具有能量密度大，地區(qū)適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，在核電站中，核反應(yīng)堆釋放的核能被轉(zhuǎn)化為電能。核反應(yīng)堆的工作原理是利用中子轟擊重核發(fā)生裂變反應(yīng)，釋放出大量核能。(1)核反應(yīng)方程式，是反應(yīng)堆中發(fā)生的許多核反應(yīng)中的一種，n為中子，X為待求粒子，為X的個(gè)數(shù)，則X為________，=__________，以、分別表示、、核的質(zhì)量，，分別表示中子、質(zhì)子的質(zhì)量，c為光的真空中傳播的速度，則在上述核反應(yīng)過(guò)程中放出的核能（2）有一座發(fā)電能力為的核電站，核能轉(zhuǎn)化為電能的效率為。假定反應(yīng)堆中發(fā)生的裂變反應(yīng)全是本題(1)中的核反應(yīng)，已知每次核反應(yīng)過(guò)程中放出的核能，核的質(zhì)量，求每年(1年=3.15×107s)消耗的的質(zhì)量。參考答案：解析：(1)

(2)反應(yīng)堆每年提供的核能

①其中T表示1年的時(shí)間以M表示每年消耗的的質(zhì)量，得：

②解得:代入數(shù)據(jù)得：M=1.10×103（kg）

③四、計(jì)算題：本題共3小題，共計(jì)47分16.（20分）曾經(jīng)流行過(guò)一種向自行車車頭供電的小型交流發(fā)電機(jī)，圖1為其結(jié)構(gòu)示意圖。圖中N、S是一對(duì)固定的磁極，abcd為固定在轉(zhuǎn)軸上的矩形線框，轉(zhuǎn)軸過(guò)bc的中點(diǎn)、與ab邊平行，它的一端有一半徑r0＝1.0cm的摩擦小輪，小輪與自行車車輪的邊緣相接觸，如圖2所示。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因摩擦而帶動(dòng)小輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使線圈在磁極間轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)線框由N=800匝導(dǎo)線組成，每匝線圈的面積S=20cm2，磁極間的磁場(chǎng)可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度B=0.010T，自行車車輪的半徑R1=35cm，小齒輪的半徑R2=4.0cm，大齒輪的半徑R3=10.0cm（見(jiàn)圖2）?，F(xiàn)從靜止開始使大齒輪加速轉(zhuǎn)動(dòng)，問(wèn)大齒輪的角速度為多大才能使發(fā)電機(jī)輸出電壓的有效值U=3.2V？（假定摩擦小輪與自行車之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)）

參考答案：解析：當(dāng)自行車車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)摩擦小輪使發(fā)電機(jī)的線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，線框中產(chǎn)生一正弦交流電動(dòng)勢(shì)，其最大值εm=NBS0

①

ω0為線框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，即摩擦輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。

發(fā)電機(jī)兩端電壓的有效值

U=εm

②

設(shè)自行車車輪的角速度為ω1，由于自行車車輪摩擦小輪之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，有

R1ω1=R0ω0

③

小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度與自行車轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度相同，也為ω1。設(shè)大齒輪的角速度為ω，有

R3ω=rω1

④

由以上各式得

ω=

⑤

代入數(shù)據(jù)得

ω=3.2rad/s

⑥17.如圖所示，虛線FG、MN、CD為在同一平面內(nèi)的水平直線邊界，在MN、CD間有垂直邊界的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)的大小E=1.5×105N/C，方向如圖，在FG、MN間有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.2T，已知電場(chǎng)和磁場(chǎng)沿邊界方向的長(zhǎng)度均足夠長(zhǎng)，電場(chǎng)在垂直邊界方向的寬度d1=0.20m，在CD邊界上某點(diǎn)O處有一放射源，沿紙面向電場(chǎng)中各個(gè)方向均勻地輻射出速率均為v0=1.0×106m/s的某種帶正電粒子，粒子質(zhì)量m=6.4×10﹣27kg，電荷量q=3.2×10﹣19C，粒子可以無(wú)阻礙地通過(guò)邊界MN進(jìn)入磁場(chǎng)，不計(jì)粒子的重力及相互作用．（1）求粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑；（2）要使所有粒子不從FG邊界射出，求磁場(chǎng)垂直邊界MN方向上的最小寬度d；（3）若磁場(chǎng)垂直邊界MN方向上的寬度為0.2m，求邊界FG上有粒子射出的長(zhǎng)度范圍及粒子首次在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間．參考答案：解：（1）帶電粒子從電場(chǎng)進(jìn)入磁場(chǎng)，由動(dòng)能定理有：

進(jìn)入磁場(chǎng)后，洛侖茲力提供向心力：

聯(lián)立兩式得：v=2×106m/s，r=0.2m

（2）在O點(diǎn)水平向左或向右方向射出的粒子做類平拋運(yùn)動(dòng)，其偏向角與水平方向

夾角為θ，則：

=，

所以θ=60°

當(dāng)從最左邊射出的粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后是一個(gè)優(yōu)弧，當(dāng)該優(yōu)弧與磁場(chǎng)上邊界相切時(shí)，

由幾何關(guān)系有磁場(chǎng)寬度為d=Lmin=r+rcos60°=0.2m+02．×0.5m=0.3m（3）水平向左射出的粒子打在A點(diǎn)，水平位移：

x=v0t=v0===0.23m

從A點(diǎn)與水平方向成60°射出的粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)打在上邊邊界的P點(diǎn)，由對(duì)稱

性，可知P點(diǎn)偏離O點(diǎn)的左邊x=0.23m．Ⅲ

顯然從O點(diǎn)豎直向上射出的粒子劃過(guò)四分之一圓弧打在Q點(diǎn)，該點(diǎn)是粒子打擊的

最右端．由幾何關(guān)系可知Q點(diǎn)偏離O點(diǎn)的右邊r=0.2m

所以能夠從FG邊緣穿出的長(zhǎng)度范圍為x+r=0.43m

顯然豎直向上射出的粒子恰恰在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過(guò)半周，轉(zhuǎn)180再回到MN，此種情況粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)．

=3.14×10﹣7s答：（1）粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為0.2m．（2）要使所有粒子不從FG邊界射出，磁場(chǎng)垂直邊界MN方向上的最小寬度d為0.3m．（3）若磁場(chǎng)垂直邊界MN方向上的寬度為0.2m，邊界FG上有粒子射出