山西省太原市民賢高級(jí)中學(xué)2021年高三物理期末試題含解析

山西省太原市民賢高級(jí)中學(xué)2021年高三物理期末試題含解析一、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1.一彈簧振子做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，則以下說法正確的是（）A．振子的質(zhì)量越大，則該振動(dòng)系統(tǒng)的周期越長(zhǎng)B．振子的質(zhì)量越大，則該彈簧振子系統(tǒng)的機(jī)械能越大C．已知振動(dòng)周期為T，若△t=T，則在t時(shí)刻和（t+△t）時(shí)刻振子運(yùn)動(dòng)的加速度一定相同D．若t時(shí)刻和（t+△t）時(shí)刻彈簧的長(zhǎng)度相等，則△t一定為振動(dòng)周期的整數(shù)倍E．振子的動(dòng)能相等時(shí)，彈簧的長(zhǎng)度不一定相等參考答案：解：A、彈簧振子的振動(dòng)周期，振子質(zhì)量越大，振動(dòng)系統(tǒng)的周期越長(zhǎng)，故A正確；B、振幅越大則機(jī)械能越大；而能量與周期、振子質(zhì)量及頻率等均無關(guān)；故B錯(cuò)誤；C、若△t=T，則在t時(shí)刻和（t﹣△t）時(shí)刻振子振子的位移與t時(shí)刻相同，加速度也相同，故C正確；D、從平衡位置再回到平衡位置，經(jīng)歷的時(shí)間最少為，彈簧的長(zhǎng)度相等，故D錯(cuò)誤；E、關(guān)于平衡位置對(duì)稱的兩個(gè)位置，振子的動(dòng)能相等，彈簧的長(zhǎng)度不等，故E正確；故選：ACE【考點(diǎn)】簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅、周期和頻率．【分析】彈簧振子的周期公式；由彈性勢(shì)能的公式可知EP=kx2，則可求得彈簧振子的能量決定因素；做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的彈簧振子，通過平衡位置時(shí)，速度最大，加速度最?。辉谧畲笪灰铺帟r(shí)，速度最小，加速度的大小最大．振子位移是指振子離開平衡位置的位移，從平衡位置指向振子所在的位置，通過同一位置，位移總是相同．速率和動(dòng)能相同，但速度有兩種方向，可能不同．2.如圖所示，A板發(fā)出的電子經(jīng)加速后，水平射入水平放置的兩平行金屬板M、N間，M、N金屬板間所加的電壓為U，電子最終打在光屏P上，關(guān)于電子的運(yùn)動(dòng)，則下列說法中正確的是

A．滑動(dòng)觸頭向右移動(dòng)時(shí)，其他不變，則電子打在熒光屏上的位置上升B．滑動(dòng)觸頭向左移動(dòng)時(shí)，其他不變，則電子打在熒光屏上的位置上升C．電壓U增大時(shí)，其他不變，則電子打在熒光屏上的速度大小不變D．電壓U增大時(shí)，其他不變，則電子從發(fā)出到打在熒光屏上的時(shí)間不變參考答案：BD3.如圖所示，在研究平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球A沿軌道滑下，離開軌道末端（末端水平）時(shí)撞開接觸開關(guān)S，被電磁鐵吸住的小球B同時(shí)自由下落，改變整個(gè)裝置的高度H做同樣的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)位于同一高度的A、B兩個(gè)小球總是同時(shí)落地，該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明了A球在離開軌道后（）A．豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)B．豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)C．水平方向的分運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)D．水平方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)參考答案：B4.水平傳輸裝置如圖所示，在載物臺(tái)左端給物塊一個(gè)恒定的初速度，當(dāng)傳輸帶順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過傳輸帶所用時(shí)間為t1；當(dāng)傳輸帶逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過傳輸帶所用時(shí)間為t2；當(dāng)傳輸帶不動(dòng)時(shí)，通過傳輸帶所用時(shí)間為t3.下列判斷正確的是A．一定有t1＜t2B．一定有t2＞t3＞t1C．可能有t1＝t2＝t3D．一定有t1＝t2＜t3參考答案：C解析：傳送帶不動(dòng)時(shí)，物塊做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，傳到右端時(shí)間為t3，若帶順時(shí)針轉(zhuǎn)，但物塊速度大于帶速時(shí)，物塊仍可能一直減速，則t1＝t3，同理帶逆時(shí)轉(zhuǎn)，物塊傳到右端速度未減為零時(shí)t2＝t3，故應(yīng)選C。5.（單選）伽利略創(chuàng)造的把實(shí)驗(yàn)、假設(shè)和邏輯推理相結(jié)合的科學(xué)方法，有力地促進(jìn)了人類科學(xué)認(rèn)識(shí)的發(fā)展。利用如圖所示的裝置做如下實(shí)驗(yàn)小球從左側(cè)斜面上的O點(diǎn)由靜止釋放后沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，并沿右側(cè)斜面上升。斜面上先后鋪墊三種粗糙程度逐漸減低的材料時(shí)，小球沿右側(cè)斜面上升到的最高位置依次為1、2、3。根據(jù)三次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比，可以得到的最直接的結(jié)論是A.如果斜面光滑，小球?qū)⑸仙脚cO點(diǎn)等高的位置B.如果小球不受力，它將一直保持勻速運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)C.如果小球受到力的作用，它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)將發(fā)生改變D.小球受到的力一定時(shí)，質(zhì)量越大，它的加速度越小參考答案：A解析：A、如果斜面光滑，小球不會(huì)有能量損失，將上升到與O點(diǎn)等高的位置，故A正確；B、通過推理和假想，如果小球不受力，它將一直保持勻速運(yùn)動(dòng)，得不出靜止的結(jié)論，故B錯(cuò)誤；C、根據(jù)三次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比，不可以直接得到運(yùn)動(dòng)狀態(tài)將發(fā)生改變的結(jié)論，故C錯(cuò)誤；D、受到的力一定時(shí)，質(zhì)量越大，它的加速度越小是牛頓第二定律的結(jié)論，與本實(shí)驗(yàn)無關(guān)，故D錯(cuò)誤．故選：A．二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計(jì)16分6.（5分）從地面上以初速度豎直上拋一物體，相隔時(shí)間后又以初速度從地面上豎直上拋另一物體，要使、能在空中相遇，則應(yīng)滿足的條件是

。參考答案：解析：在同一坐標(biāo)系中作兩物體做豎直上拋運(yùn)動(dòng)的圖像，如圖所示。要A、B在空中相遇，必須使兩者相對(duì)于拋出點(diǎn)的位移相等，即要求圖線必須相交，據(jù)此可從圖中很快看出：物體最早拋出時(shí)的臨界情形是物體落地時(shí)恰好與相遇；物體最遲拋出時(shí)的臨界情形是物體拋出時(shí)恰好與相遇。故要使能在空中相遇，應(yīng)滿足的條件為：。7.（6分）在圖中，物體的質(zhì)量m=0．5kg，所加壓力F=40N，方向與豎直墻壁垂直。若物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，則物體所受的靜摩擦力大小為_________N，方向________；若將F增大到60N，物體仍靜止，則此時(shí)物體所受的靜摩擦力大小為_______N。參考答案：

5

向上

5

8.如圖所示是測(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度的一種裝置。把一個(gè)很小的測(cè)量線圈放在待測(cè)處，測(cè)量線圈平面與該處磁場(chǎng)方向垂直，將線圈跟沖擊電流計(jì)G串聯(lián)（沖擊電流計(jì)是一種測(cè)量電量的儀器）。當(dāng)用反向開關(guān)K使螺線管里的電流反向時(shí)，測(cè)量線圈中就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而有電流流過G。該測(cè)量線圈的匝數(shù)為N，線圈面積為S，測(cè)量線圈電阻為R，其余電阻不計(jì)。（1）若已知開關(guān)K反向后，沖擊電流計(jì)G測(cè)得的電量大小為q，則此時(shí)穿過每匝測(cè)量線圈的磁通量的變化量為△φ＝__________（用已知量的符號(hào)表示）。（2）待測(cè)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B＝__________。參考答案：（1）qR/N,（2）qR/2NS解析：（1）由I=q/△t，E=IR，E=N△φ/△t，聯(lián)立解得△φ=qR/N。（2）由φ＝BS，△φ=2BS，△φ=qR/N，聯(lián)立解得B＝qR/2NS。9.某研究性實(shí)驗(yàn)小組為探索航天器球形返回艙穿過大氣層時(shí)所受空氣阻力(風(fēng)力)的影響因素，進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)研究。如圖為測(cè)定風(fēng)力的實(shí)驗(yàn)裝置圖。其中CD是一段水平放置的長(zhǎng)為L(zhǎng)的光滑均勻電阻絲，電阻絲阻值較大；一質(zhì)量和電阻均不計(jì)的細(xì)長(zhǎng)裸金屬絲一端固定于O點(diǎn)，另一端懸掛小球P，無風(fēng)時(shí)細(xì)金屬絲豎直，恰與電阻絲在C點(diǎn)接觸，OC=H；有風(fēng)時(shí)細(xì)金屬絲將偏離豎直方向，與電阻絲相交于某一點(diǎn)(如圖中虛線所示，細(xì)金屬絲與電阻絲始終保持良好的導(dǎo)電接觸)。(1)已知電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻不計(jì)，理想電壓表兩接線柱分別與O點(diǎn)和C點(diǎn)相連，球P的質(zhì)童為m，重力加速度為g，由此可推得風(fēng)力大小F與電壓表示數(shù)U的關(guān)系為F=_______。(2)研究小組的同學(xué)猜想:風(fēng)力大小F可能與風(fēng)速大小v和球半徑r這兩個(gè)因數(shù)有關(guān)，于是他們進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)后獲得了如下數(shù)據(jù)：(下表中風(fēng)速v的單位為m/s，電壓U的單位為V，球半徑r的單位為m)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，風(fēng)力大小F與風(fēng)速大小v和球半徑r的關(guān)系是_______(比例系數(shù)用k表示)。參考答案：

(1).

(2).【詳解】(1)以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，對(duì)小球受力分析，設(shè)金屬絲與豎直方向的夾角為，由平衡條件可得，風(fēng)力。金屬絲與電阻絲交點(diǎn)與C點(diǎn)間長(zhǎng)度為，電阻；由串聯(lián)分壓規(guī)律可知電壓表示數(shù)。聯(lián)立解得：。(2)由表中數(shù)據(jù)可得，在球半徑一定的情況下，電壓表示數(shù)與風(fēng)速成正式，則風(fēng)力大小與風(fēng)速成正比，即與成正比。由球的體積公式、密度公式和可得，；在風(fēng)速一定的情況下，球半徑增大到原來的兩倍，電壓表示數(shù)減小為原來的，可得風(fēng)速一定的條件下，風(fēng)力與半徑的關(guān)系為與成正比。綜上，風(fēng)力大小與風(fēng)速大小和球半徑的關(guān)系是。10.一顆衛(wèi)星繞某一星球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，衛(wèi)星的軌道半徑為r，運(yùn)動(dòng)周期為T，星球半徑為R，則衛(wèi)星的加速度為，星球的質(zhì)量為．（萬有引力恒量為G）參考答案：：解：衛(wèi)星的軌道半徑為r，運(yùn)動(dòng)周期為T，根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)的公式得衛(wèi)星的加速度a=根據(jù)萬有引力提供衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，=mM=故答案為：，11.如圖甲所示，一輕質(zhì)彈簧豎直懸掛于某一深度為h＝30.0cm且開口向下的小筒中(沒有外力作用時(shí)彈簧的下端位于筒內(nèi)，測(cè)力計(jì)的掛鉤可以同彈簧的下端接觸)，若本實(shí)驗(yàn)的長(zhǎng)度測(cè)量工具只能測(cè)量露出筒外彈簧的長(zhǎng)度l，現(xiàn)要測(cè)出彈簧的原長(zhǎng)l0和彈簧的勁度系數(shù)，某同學(xué)通過改變l而測(cè)出對(duì)應(yīng)的彈力F，作出F－l圖象如圖乙所示，則彈簧的勁度系數(shù)為k＝________N/m，彈簧的原長(zhǎng)l0＝_________cm。參考答案：12.如圖所示為氫原子的能級(jí)圖，n為量子數(shù)。在氫原子核外電子由量子數(shù)為2的軌道躍遷到量子數(shù)為3的軌道的過程中，將

（填“吸收”、“放出”）光子。若該光子恰能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，則一群處于量子數(shù)為4的激發(fā)態(tài)的氫原子在向基態(tài)躍遷過程中，有

種頻率的光子能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)。

參考答案：

吸收（2分）

5（2分）13.在使兩個(gè)分子間的距離由很遠(yuǎn)(r＞10-9m)變到很難再靠近的過程中,分子間的作用力的大小將(

)

(A)先減小后增大

(B)先增大后減小(C)先增大后減小再增大

(D)先減小后增大再減小參考答案：C三、簡(jiǎn)答題：本題共2小題，每小題11分，共計(jì)22分14.如圖所示，一定質(zhì)量理想氣體經(jīng)歷A→B的等壓過程，B→C的絕熱過程（氣體與外界無熱量交換），其中B→C過程中內(nèi)能減少900J．求A→B→C過程中氣體對(duì)外界做的總功．參考答案：W=1500J【詳解】由題意可知，過程為等壓膨脹，所以氣體對(duì)外做功為：過程：由熱力學(xué)第一定律得：

則氣體對(duì)外界做的總功為：

代入數(shù)據(jù)解得：。15.一在隧道中行駛的汽車A以的速度向東做勻速直線運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)前方相距處、以的速度同向運(yùn)動(dòng)的汽車B正開始勻減速剎車，其剎車的加速度大小,從此刻開始計(jì)時(shí)，若汽車A不采取剎車措施，汽車B剎車直到靜止后保持不動(dòng)，求：（1）汽車A追上汽車B前，A、B兩汽車間的最遠(yuǎn)距離；（2）汽車A恰好追上汽車B需要的時(shí)間．參考答案：（1）16m（2）8s(1)當(dāng)A、B兩汽車速度相等時(shí)，兩車間的距離最遠(yuǎn)，即v＝vB－at＝vA

得t＝＝3s此時(shí)汽車A的位移xA＝vAt＝12m；汽車B位移xB＝vBt－at2＝21mA、B兩汽車間的最遠(yuǎn)距離Δxm＝xB＋x0－xA＝16m(2)汽車B從開始減速直到靜止經(jīng)歷的時(shí)間t1＝＝5s

運(yùn)動(dòng)的位移x′B＝＝25m汽車A在t1時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的位移x′A＝vAt1＝20m

此時(shí)相距Δx＝x′B＋x0－x′A＝12m汽車A需要再運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2＝＝3s

故汽車A追上汽車B所用時(shí)間t＝t1＋t2＝8s四、計(jì)算題：本題共3小題，共計(jì)47分16.如圖所示，一圓柱形桶的高為d、底面直徑．當(dāng)桶內(nèi)無液體時(shí)，用一細(xì)束單色光從某點(diǎn)A沿桶口邊緣恰好照射到桶底邊緣上的某點(diǎn)B．當(dāng)桶內(nèi)液體的深度等于桶高的一半時(shí)，仍然從A點(diǎn)沿AB方向照射，恰好照射到桶底上的C點(diǎn)．C、B兩點(diǎn)相距，光在真空中的速度c=3.0×108m/s．求：（i）液體的折射率n；（ii）光在液體中傳播的速度v．參考答案：解：（i）據(jù)題意，其光路如圖所示．設(shè)入射角為i，折射角為r，由幾何知識(shí)有：tani==，則有：i=60°又BN′=ON′tan60°=dtanr===，解得：r=30°故折射率為：n===（ii）光在液體中傳播的速度為：v==≈1.7×108m/s答：（i）液體的折射率n是；（ii）光在液體中傳播的速度v是1.7×108m/s．【考點(diǎn)】光的折射定律．【分析】（i）根據(jù)幾何關(guān)系求出入射角和折射角，結(jié)合折射定律求出液體的折射率．（ii）根據(jù)公式v=求出光在液體中的傳播速度v．17.如圖1所示，質(zhì)量m=1.0kg的物塊，在水平向右、大小F=5.0N的恒力作用下，沿足夠長(zhǎng)的粗糙水平面由靜止開始運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)過程中，空氣對(duì)物塊的阻力沿水平方向向左，其大小f空=kv，k為比例系數(shù)，f空隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖2所示。g取10m/s2。（1）求物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ；（2）估算物塊運(yùn)動(dòng)的最大速度vm；（3）估算比例系數(shù)k。參考答案：18.一傳送帶與水平面夾角為370，頂?shù)降组L(zhǎng)為12.8m，以4m/s勻速向下運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)將一物塊輕輕從頂端放在帶上，物塊與帶間動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，求從頂運(yùn)動(dòng)到底端的