河北省保定市雄縣中學2021年高三物理下學期期末試卷含解析

河北省保定市雄縣中學2021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.（單選）2013年12月2日，“長征三號乙”運載火箭將“嫦娥三號”月球探測器成功送入太空，12月6日“嫦娥三號”由地月轉移軌道進入100公里環(huán)月軌道，12月10日成功變軌到近月點為15公里的橢圓軌道，12月14日從15公里高度降至月球表面成功實現(xiàn)登月。則關于“嫦娥三號”登月過程的說法正確的是

A.“嫦娥三號”由地月轉移軌道需要減速才能進入100公里環(huán)月軌道B.“嫦娥三號”在近月點為15公里的橢圓軌道上各點的速度都大于其在100公里圓軌道上的速度C.“嫦娥三號”在100公里圓軌道上運動的周期大于其在近月點為15公里的橢圓軌道上運動的周期D.從15公里高度降至月球表面過程中，“嫦娥三號”處于失重狀態(tài)參考答案：A“嫦娥三號”由地月轉移軌道實施近月制動才能進入100公里環(huán)月圓軌道上，A正確；由衛(wèi)星變軌條件可知近月點為15公里的橢圓軌道上遠月點的速度小于圓軌道上的速度；由開普勒第三定律可得“嫦娥三號”在100公里圓軌道上運動的周期大于其在橢圓軌道上運動的周期，C正確；從15公里高度降至月球表面過程“嫦娥三號”需要減速下降，處于超重狀態(tài)，D錯誤。2.如圖所示，兩虛線之間的空間內(nèi)存在著正交或平行的勻強電場E和勻強磁場B，有一個帶正電的小球(電荷量為＋q，質量為m)從正交或平行的電磁混合場上方的某一高度自由落下，那么帶電小球可能沿直線通過下列哪幾個電磁混合場A．①②③

B．②③④C．①②

D．③④參考答案：D3.如圖所示，長為l的輕桿一端固定一質量為m的小球，另一端有

固定轉軸O，桿可在豎直平面內(nèi)繞軸O無摩擦轉動。已知小球通過最低點Q時，速度大小為v=，則小球的運動情況為

A．小球不可能到達圓周軌道的最高點P

B．小球能到達圓周軌道的最高點P，但在P點不受輕桿對它的作用力

C．小球能到達圓周軌道的最高點P，且在P點受到輕桿對它向上的彈力

D．小球能到達圓周軌道的最高點P，且在P點受到輕桿對它向下的彈力參考答案：4.（單選）如圖3所示，足夠長的水平傳送帶以的速度勻速運行.t=0時，在最左端輕放一個小滑塊，t=2s時，傳送帶突然制動停下.已知滑塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為u=0.2，.在下圖中，關于滑塊相對地面運動的v-t圖像正確的是（

）參考答案：【知識點】牛頓第二定律；勻變速直線運動的速度與時間的關系；勻變速直線運動的圖像．A2A5C2【答案解析】D解析：滑塊放在傳送帶上受到滑動摩擦力作用做勻加速運動，a==μg=2m/s2，滑塊運動到與傳送帶速度相同時需要的時間t1==1s然后隨傳送帶一起勻速運動的時間t2=t-t1=1s當送帶突然制動停下時，滑塊在傳送帶摩擦力作用下做勻減速運動直到靜止，a′=-a=-2m/s2,運動的時間t3=＝1s所以速度時間圖象對應D選項．故選D【思路點撥】滑塊放在傳送帶上受到滑動摩擦力作用做勻加速運動，當速度與傳送帶相等時，和傳送帶一起做運動運動，當傳送帶突然制動停下時，滑塊在傳送帶摩擦力作用下做勻減速運動直到靜止．物體在傳送帶運動問題，關鍵是分析物體的受力情況，來確定物體的運動情況，有利于培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力．5.（單選）2014年11月歐航局“菲萊”探測器第一次在彗星上實現(xiàn)軟著陸，人類對外太空的探索翻開了新的篇章．某探測器在太空被一未知行星的引力俘獲，成為其衛(wèi)星，若測得探測器繞行星做圓周運動半徑為R，探測器與行星的連線在時間t內(nèi)掃過的角度為θ，則再結合萬有引力常量G可知（）A．行星的質量B．行星的半徑C．行星的平均密度D．探測器所受引力的大小參考答案：解：A、根據(jù)探測器與行星的連線在時間t內(nèi)掃過的角度為θ，可以得出角速度的大小為：，根據(jù)萬有引力提供向心力，有：，解得：M=，A正確．B、根據(jù)題目中物理量，無法求出行星的半徑，則無法得出行星的體積，所以無法求出行星的平均密度，故B、C錯誤．D、由于探測器的質量未知，無法求出探測器所受的引力大小，故D錯誤．故選：A．二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計16分6.某同學的質量為60kg，在一次野營中，他從岸上以2m/s的速度，跳到一條以0.5m/s的速度正對著他飄來的小船上，跳上船后他又走了幾步，最終停在船上。已知小船的質量為140kg，則人與小船共同運動的速度大小為_______m/s，運動方向為________。（填“向左”或“向右”）參考答案：0.25；向右7.小楠同學利用打點計時器所記錄的紙帶來研究做勻變速直線運動小車的運動情況，實驗中得到一條紙帶，如圖所示，其中兩相鄰計數(shù)點間有四個點未畫出，已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz，則：（1）C點相對應刻度尺的讀數(shù)為

cm；（2）打E點時小車運動的速度vE=

m/s（保留兩位有效數(shù)字）；（3）小車運動的加速度a=

m/s2（保留兩位有效數(shù)字）．參考答案：（1）3.00；（2）0.24；（3）0.40．【考點】測定勻變速直線運動的加速度．【分析】根據(jù)圖示刻度尺確定其分度值，然后讀出刻度尺示數(shù)；由△x=at2求出加速度，根據(jù)勻變速運動中平均速度等于中間時刻瞬時速度求解B點對應的速度．【解答】解：（1）由圖示刻度尺可知，其分度值為1mm，由圖可知，C、D、E、F四點對應的刻度分別是3.00cm、4.90cm、7.00cm、9.60cm，（2）利用勻變速直線運動的推論得：vE==≈0.24m/s（3）由△x=at2可知，小車的加速度：a==≈0.40m/s2．故答案為：（1）3.00；（2）0.24；（3）0.40．8.(4分)假定兩個分子的距離為無窮遠時它們的分子勢能為O，使一個分子固定，另一個分子在外力作用下從無窮遠逐漸向它靠近，直至相距很近很近。兩個分子間距離為r0時分子間的引力與斥力平衡，則當r>r0時外力在做

（填“正功”或“負功”或“不做功）；當r<r0時分子勢能在

（填“不變”或“增加”或“減少”）參考答案：

答案：正功

增加（各2分）9.“用DIS測變速直線運動的瞬時速度”實驗中，使用的傳感器是____________傳感器。小王同學利用DIS實驗器材研究某物體沿X軸運動的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)物體所處的坐標X與時間t滿足X=t3-2t（單位均是SI制單位），則該物體在第2秒末的瞬時速度大小為____________m/s。

參考答案：光電門

10

10.如圖所示，用質量為m的活塞密封住質量為M的氣缸，氣缸有內(nèi)一定質量的理想氣體，活塞跟缸壁間的摩擦不計，大氣壓為p0，活塞橫截面積為S，整個裝置倒立在水平地面上．當封閉氣體的熱力學溫度為T時，活塞與地面接觸但無相互作用力，這時封閉氣體的壓強為__________．當溫度升高到某一值時，發(fā)現(xiàn)氣缸雖與地面接觸但無相互作用力，這時封閉氣體的溫度為______________．

參考答案：11.物體因繞軸轉動而具有的動能叫轉動動能，轉動動能的大小與物體轉動的角速度有關．為了研究某一砂輪的轉動動能EK與角速度ω的關系，可采用下述方法：先讓砂輪由動力帶動勻速轉動，測得其角速度ω，然后讓砂輪脫離動力，由于輪與軸之間存在摩擦，砂輪最后停下，測出脫離動力到停止轉動砂輪轉過的圈數(shù)n．測得幾組不同的ω和n如下表所示ω（rad/s）

0.5

1

2

3

4n5

20

80

180

320Ek（J）

另外已測得砂輪轉軸的直徑為1cm，轉軸間的摩擦力為10/πN．（1）試計算出每次脫離動力時砂輪的轉動動能，并填入上表中；（2）試由上述數(shù)據(jù)推導出該砂輪轉動動能Ek與角速度ω的關系式Ek=2ω2；（3）若脫離動力后砂輪的角速度為2.5rad/s，則它轉過45圈后角速度ω=2rad/s．參考答案：考點：線速度、角速度和周期、轉速．專題：勻速圓周運動專題．分析：（1）砂輪克服轉軸間摩擦力做功公式W=f?n?πD，f是轉軸間的摩擦力大小，n是砂輪脫離動力到停止轉動的圈數(shù)，D是砂輪轉軸的直徑．根據(jù)動能定理得知，砂輪克服轉軸間摩擦力做功等于砂輪動能的減小，求解砂輪每次脫離動力的轉動動能．（2）采用數(shù)學歸納法研究砂輪的轉動動能Ek與角速度ω的關系式：當砂輪的角速度增大為原來2倍時，砂輪的轉動動能Ek是原來的4倍；當砂輪的角速度增大為原來4倍時，砂輪的轉動動能Ek是原來的16倍，得到Ek與ω2成正比，則有關系式Ek=kω2．將任一組數(shù)據(jù)代入求出比例系數(shù)k，得到砂輪的轉動動能Ek與角速度ω的關系式．（3）根據(jù)動能與角速度的關系式，用砂輪的角速度表示動能，根據(jù)動能定理求出轉過45圈后的角速度．解答：解：（1）根據(jù)動能定理得：Ek=f?n?πD，代入計算得到數(shù)據(jù)如下表所示．ω/rad?s﹣10.51234n5.02080180320Ek/J0.5281832（2）由表格中數(shù)據(jù)分析可知，當砂輪的角速度增大為原來2倍時，砂輪的轉動動能Ek是原來的4倍，得到關系Ek=kω2．當砂輪的角速度增大為原來4倍時，砂輪的轉動動能Ek是原來的16倍，得到Ek與ω2成正比，則有關系式Ek=kω2．k是比例系數(shù)．將任一組數(shù)據(jù)比如：ω=1rad/s，Ek=2J，代入得到k=2J?s/rad，所以砂輪的轉動動能Ek與角速度ω的關系式是Ek=2ω2（3）根據(jù)動能定理得﹣f?n?πD=2ω22﹣2ω12代入解得ω2=2rad/s故答案為：（1）如表格所示；（2）2ω2；（3）2．點評：本題考查應用動能定理解決實際問題的能力和應用數(shù)學知識處理物理問題的能力；注意摩擦力做功與路程有關．12.某同學設計了如圖所示的裝置來探究加速度與力的關系．彈簧測力計固定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪，細繩的兩端分別與彈簧測力計的掛鉤和礦泉水瓶連接．在桌面上畫出兩條平行線MN、PQ，并測出間距d.開始時將木板置于MN處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開始運動為止，記下彈簧測力計的示數(shù)F0，以此表示滑動摩擦力的大?。賹⒛景宸呕卦幉醋?，繼續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧測力計的示數(shù)F1，然后釋放木板，并用秒表記下木板運動到PQ處的時間t.

(1)木板的加速度可以用d、t表示為a＝____________；為了減小測量加速度的偶然誤差可以采用的方法是(一種即可)__________．(2)改變瓶中水的質量重復實驗，確定加速度a與彈簧測力計示數(shù)F1的關系．下列圖象能表示該同學實驗結果的是____________．

(3)用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點是________．A．可以改變滑動摩擦力的大小B．可以更方便地獲取多組實驗數(shù)據(jù)C．可以比較精確地測出摩擦力的大小D．可以獲得更大的加速度以提高實驗精度參考答案：(1)由于木板做初速度為零的勻加速直線運動，由d＝at2，得加速度a＝，減小偶然誤差的常用方法是多次測量，求平均值．(2)由牛頓第二定律可得F1－F0＝ma，解得a＝.此實驗要求水的質量必須遠小于木板的質量．當?shù)V泉水瓶中水的質量逐漸增大到一定量后，圖象將向下彎曲，所以能夠表示該同學實驗結果的圖象是圖C(3)由于水的質量可以幾乎連續(xù)變化，所以可以比較精確地測出摩擦力的大小，可以方便地獲取多組實驗數(shù)據(jù)，所以選項B、C正確．13.質量分別為60kg和70kg的甲、乙兩人，分別同時從原來靜止在光滑水平面上的小車兩端.以3m/s的水平初速度沿相反方向跳到地面上。若小車的質量為20kg，則當兩人跳離小車后，小車的運動速度大小為______________m/s，方向與______________（選填“甲”、“乙”）的初速度方向相同。參考答案：1.5m/s，甲三、簡答題：本題共2小題，每小題11分，共計22分14.如圖，光滑絕緣底座上固定兩豎直放置、帶等量異種電荷的金屬板a、b，間距略大于L，板間電場強度大小為E，方向由a指向b，整個裝置質量為m?，F(xiàn)在絕綠底座上施加大小等于qE的水平外力，運動一段距離L后，在靠近b板處放置一個無初速度的帶正電滑塊，電荷量為q，質量為m，不計一切摩擦及滑塊的大小，則(1)試通過計算分析滑塊能否與a板相撞(2)若滑塊與a板相碰，相碰前，外力F做了多少功;若滑塊與a板不相碰，滑塊剛準備返回時，外力F做了多少功?參考答案：（1）恰好不發(fā)生碰撞（2）【詳解】(1)剛釋放小滑塊時，設底座及其裝置的速度為v由動能定理：放上小滑塊后，底座及裝置做勻速直線運動，小滑塊向右做勻加速直線運動當兩者速度相等時，小滑塊位移絕緣底座的位移故小滑塊剛好相對絕緣底座向后運動的位移，剛好不相碰(2)整個過程絕緣底座位移為3L則答：(1)通過計算分析可各滑塊剛好與a板不相撞；(2)滑塊與a板不相碰，滑塊剛準備返回時，外力F做功為3qEL。15.（選修3-3模塊）（4分）如圖所示，絕熱隔板S把絕熱的氣缸分隔成體積相等的兩部分，S與氣缸壁的接觸是光滑的．兩部分中分別盛有相同質量、相同溫度的同種氣體a和b．氣體分子之間相互作用可忽略不計．現(xiàn)通過電熱絲對氣體a緩慢加熱一段時間后，a、b各自達到新的平衡狀態(tài)．試分析a、b兩部分氣體與初狀態(tài)相比，體積、壓強、溫度、內(nèi)能各如何變化？參考答案：

答案:

氣缸和隔板絕熱，電熱絲對氣體a加熱，a溫度升高，體積增大，壓強增大，內(nèi)能增大；（2分）

a對b做功，b的體積減小，溫度升高，壓強增大，內(nèi)能增大。（2分）四、計算題：本題共3小題，共計47分16.從地面上以初速度v0=10m/s豎直向上拋出一質量為m=0.2kg的球，若運動過程中受到的空氣阻力與其速率成正比關系，球運動的速率隨時間變化規(guī)律如圖所示，t1時刻到達最高點，再落回地面，落地時速率為v1=2m/s，且落地前球已經(jīng)做勻速運動．(g=10m/s2)求：（1）球從拋出到落地過程中克服空氣阻力所做的功；（2）球拋出瞬間的加速度大??；

參考答案：（1）由動能定理得

（2分）克服空氣阻力做功

（2分）代入數(shù)據(jù)得：W=9.6J

(1分)（2）空氣阻力

f=kv

（2分）落地前勻速，則

mg-kv1=0

（2分）剛拋出時加速度大小為a0，則

（2分）解得

（1分）

代入數(shù)據(jù)得：=60m/s2

(1分)17.如圖所示，半徑R=0.5m的金屬圓筒a內(nèi)同軸放置一半徑稍小的金屬圓筒b，筒a外部有平行于圓筒軸線、范圍足夠大的勻強磁場，磁感應強度B=0.2T．兩圓筒之間加有U=150V的電壓，使兩圓筒間產(chǎn)生強電場．一比荷為=104C/kg的帶正電粒子從緊貼b筒的c點由靜止釋放，穿過a筒上正對c點的小孔，垂直進入勻強磁場（不計粒子重力）．（1）求帶電粒子在磁場中做圓周運動的軌道半徑；（2）若粒子從小孔射出的同時，筒a沿逆時針方向繞軸線高速旋轉．為使粒子在不碰到圓筒a的情況下，還能返回到出發(fā)點c，則圓筒a旋轉的角速度應滿足什么條件？（忽略筒a旋轉引起的磁場變化，不計粒子在兩筒間運動的時間）參考答案：解：（1）設粒子從兩圓筒間電場中飛出時速度為v，根據(jù)動能定理得：設粒子在磁場中做勻速圓周運動的軌道半徑為r，聯(lián)立解得：（1）粒子從A點進入磁場，可做出其運動軌跡，如圖中虛線所示．利用幾何關系可算得：設粒子在磁場中做圓周運動的周期為T，從A到B所用時間為t，則：則設圓筒角速度為ω，為使粒子每次都能從圓筒上的小孔進入電場，則應滿足：由以上各式解得：ω=（24n+8）×102rad/s（n=0，1，2，3…）答：（1）帶電粒子在磁場中做圓周運動的軌道半徑為0.866m．（2）圓筒a旋轉的角速度應滿足的條件是：ω=（24n+8）×102rad/s（n=0，1，2，3…）．【考點】帶電粒子在勻強磁場中的運動；動能定理．【專題】帶電粒子在磁場中的運動專題．【分析】（1）粒子先加速后進入磁場做圓周運動，先由動能定理求得加速獲得的速度，再由牛頓第二定律求解軌道半徑．（2）粒子從A點進入磁場，畫出其運動軌跡，由幾何關系求出軌跡所的對