2021年江蘇省南京市文樞中學(xué)高三物理下學(xué)期期末試題含解析

2021年江蘇省南京市文樞中學(xué)高三物理下學(xué)期期末試題含解析一、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(xiàng)符合題意1.如圖所示，兩物塊A、B套在水平粗糙的CD桿上，并用不可伸長的輕繩連接，整個裝置能繞過CD中點(diǎn)的軸OO1轉(zhuǎn)動，已知兩物塊質(zhì)量相等，桿CD對物塊A、B的最大靜摩擦力大小相等，開始時繩子處于自然長度（繩子恰好伸直但無彈力），物塊B到OO1軸的距離為物塊A到OO1軸的距離的兩倍，現(xiàn)讓該裝置從靜止開始轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)速逐漸增大，在從繩子處于自然長度到兩物塊A、B即將滑動的過程中，下列說法正確的是

A．A受到的摩擦力一直增大，后保持不變B．B受到的摩擦力先增大，后保持不變C．A受到的摩擦力是先增大后減小再增大D．B受到的摩擦力一直在增大參考答案：BC2.如圖所示，真空中三個質(zhì)量相等的小球A、B、C，帶電量分另為QA=6q，QB=3q，QC=8q?，F(xiàn)用恰當(dāng)大小的恒力F拉C，可使A、B、C沿光滑水平面做勻加速直線運(yùn)動，運(yùn)動過程中A、B、C保持相對靜止，且A、B間距離與B、C間距離相等。不計電荷運(yùn)動產(chǎn)生磁場的影響，小球可視為點(diǎn)電荷，則此過程中B、C之間的作用力大小為A. B.C. D.參考答案：A【詳解】對三個球的整體：F=3ma；對AB的整體：F1=2ma，解得F1=；即AB對C的庫侖力的合力為；因：，分析庫侖力的方向后可知FBC-FAC=，解得。3.（單選）在物理學(xué)發(fā)展的過程中，許多物理學(xué)家的科學(xué)研究推動了人類文明的進(jìn)程．在對以下幾位物理學(xué)家所作科學(xué)貢獻(xiàn)的敘述中，正確的說法是（

）A．英國物理學(xué)家牛頓用實(shí)驗(yàn)的方法測出萬有引力常量GB．第谷接受了哥白尼日心說的觀點(diǎn)，并根據(jù)開普勒對行星運(yùn)動觀察記錄的數(shù)據(jù)，應(yīng)用嚴(yán)密的數(shù)學(xué)運(yùn)算和橢圓軌道假說，得出了開普勒行星運(yùn)動定律C．亞里士多德認(rèn)為兩個從同一高度自由落下的物體，重物體與輕物體下落一樣快D．牛頓提出的萬有引力定律奠定了天體力學(xué)的基礎(chǔ)參考答案：D4.（多選）如圖所示，帶電粒子以初速度v0從a點(diǎn)沿x軸正方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，運(yùn)動中經(jīng)過b點(diǎn)，Oa=Ob；若撤去磁場，加一個與y軸平行的勻強(qiáng)電場，粒子以相同的初速度v0從a點(diǎn)進(jìn)入電場，粒子仍能通過b點(diǎn)．不計粒子重力，那么電場強(qiáng)度E與磁感應(yīng)強(qiáng)度B之比以及粒子從a到b在磁場中與在電場中運(yùn)動的時間之比分別為（）A．2v0B．C．1D．參考答案：考點(diǎn)：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動．專題：帶電粒子在磁場中的運(yùn)動專題．分析：帶電粒子以速度v0從a點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，運(yùn)動中經(jīng)過b點(diǎn)，Oa=Ob，所以圓周運(yùn)動的半徑正好等于d，根據(jù)半徑公式求出B，如果換成勻強(qiáng)電場，則粒子做類平拋運(yùn)動，根據(jù)平拋運(yùn)動的基本規(guī)律即可求解．解答：解：設(shè)oa=ob=d，因?yàn)閹щ娏Ｗ釉诖艌鲋凶鰟蛩賵A周運(yùn)動，所以圓周運(yùn)動的半徑正好等于d，粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，由牛頓第二定律得：qv0B=m，解得：B=，粒子的運(yùn)動時間：t1=T=．如果換成勻強(qiáng)電場，水平方向以v0做勻速直線運(yùn)動，在水平方向：d=v0t2，豎直沿y軸負(fù)方向做勻加速運(yùn)動，即：d=（）2，解得：E=，解得：=2v0，=；故選：AD．點(diǎn)評：帶電粒子在電場磁場中的運(yùn)動要把握其運(yùn)動規(guī)律，在電場中利用幾何關(guān)系得出其沿電場和垂直于電場的運(yùn)動規(guī)律；而在磁場中也是要注意找出相應(yīng)的幾何關(guān)系，從而確定圓心和半徑．5.如圖所示是兩個城市間的光纜中的一條光導(dǎo)纖維的一段，光纜總長為L，它的玻璃芯的折射率為，外層材料的折射率為。若光在空氣中傳播速度近似為，則對于光由它的一端射入經(jīng)多次全反射后從另一端射出的過程中，下列判斷中正確的是A．，光通過光纜的時間等于B．，光通過光纜的時間大于C．，光通過光纜的時間等于D．，光通過光纜的時間大于參考答案：D二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計16分6.

（選修3—3含2—2）（6分）布朗運(yùn)動是大量液體分子對懸浮微粒撞擊的

引起的，是大量液體分子不停地做無規(guī)則運(yùn)動所產(chǎn)生的結(jié)果．布朗運(yùn)動的激烈程度與

和

有關(guān)。參考答案：答案：不平衡；微粒的質(zhì)量；液體的溫度．（每空2分）7.如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體，處在A狀態(tài)時，溫度為tA=27℃，則在狀態(tài)B的溫度為﹣33℃．氣體從狀態(tài)A等容變化到狀態(tài)M，再等壓變化到狀態(tài)B的過程中對外所做的功為300J．（取1atm=1.0×105Pa）參考答案：考點(diǎn)：理想氣體的狀態(tài)方程．專題：理想氣體狀態(tài)方程專題．分析：由圖象可知A和B狀態(tài)的各個狀態(tài)參量，根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程可以求得在B狀態(tài)時氣體的溫度，在等壓變化的過程中，封閉氣體的壓力不變，根據(jù)功的公式W=FL可以求得氣體對外做功的大小．解答：解：由圖可知，對于一定質(zhì)量的理想氣體，在A狀態(tài)時，PA=2.5atm，VA=3L，TA=27+273=300K在B狀態(tài)時，PB=1atm，VB=6L，TB=？根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程可得=代入數(shù)據(jù)解得TB=240k=﹣33°C氣體從狀態(tài)A等容變化到狀態(tài)M的過程中，氣體的體積不變，所以此過程中不對外部做功，從狀態(tài)M等壓變化到狀態(tài)B的過程中，封閉氣體的壓強(qiáng)不變，壓力的大小為F=PS，氣體對外做的功的大小為W=FL=PS?L=P△V=1.0×105Pa×（6﹣3）×10﹣3=300J．故答案為：﹣33°C，300J點(diǎn)評：根據(jù)圖象，找出氣體在不同的狀態(tài)下的狀態(tài)參量，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程計算即可，在計算做功的大小的時候，要注意A到M的過程，氣體的體積不變，氣體對外不做功．只在M到B的等壓的過程中對外做功．8.（6分）美國“肯尼迪”號航空母艦上裝有幫助飛機(jī)起飛的彈射系統(tǒng)，已知“F—A15”型戰(zhàn)斗機(jī)在跑道上產(chǎn)生的最大加速度為5.0m/s2，起飛速度為50m/s。若要該飛機(jī)滑行100m后起飛，則彈射系統(tǒng)必須使飛機(jī)具有

m/s的初速度。假設(shè)某航空母航不裝彈射系統(tǒng)，要求該飛機(jī)仍能在此艦上正常飛行，則該艦身長至少為

m。參考答案：10m/s；250m9.如圖所示，粗細(xì)均勻、導(dǎo)熱良好、裝有適量水銀的U形管豎直放置，右端與大氣相通，左端封閉氣柱長l1=20cm(可視為理想氣體)，兩管中水銀面等高?，F(xiàn)將右端與一低壓艙(未畫出)接通，穩(wěn)定后右管水銀面高出左管水銀面h=10cm。(環(huán)境溫度不變，大氣壓強(qiáng)p0=75cmHg)①求穩(wěn)定后低壓艙內(nèi)的壓強(qiáng)(用“cmHg”作單位)。②此過程左管內(nèi)的氣體對外界________(填“做正功”“做負(fù)功”或“不做功”)，氣體將________(填“吸熱”或“放熱”)．參考答案：①50cmHg②做正功吸熱10.右圖為小車做直線運(yùn)動的s－t圖，則小車在BC段做______運(yùn)動，圖中B點(diǎn)對應(yīng)的運(yùn)動狀態(tài)的瞬時速度大小是______m/s。參考答案：勻速

1.6-2.1

11.如圖，一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a沿abc變化到狀態(tài)c，吸收了340J的熱量，并對外做功120J。若該氣體由狀態(tài)a沿adc變化到狀態(tài)c時，對外做功40J，則這一過程中氣體

▲

（填“吸收”或“放出”）

▲

J熱量。參考答案：吸收

260J；12.從離地面高度為h處有自由下落的甲物體，同時在它正下方的地面上有乙物體以初速度v0豎直上拋，要使兩物體在空中相碰，則做豎直上拋運(yùn)動物體的初速度v0應(yīng)滿足什么條件？________（不計空氣阻力，兩物體均看作質(zhì)點(diǎn)）.若要乙物體在下落過程中與甲物體相碰，則v0應(yīng)滿足什么條件？________參考答案：v0≥，≤v0≤13.水槽內(nèi)有一振源，振動時產(chǎn)生的水波通過一個空隙發(fā)生衍射現(xiàn)象，為了使衍射現(xiàn)象更明顯，可采用的方法是使空隙的寬度；或者是使振源的振動頻率（填“變大”或“變小”）。參考答案：

變小、變小三、簡答題：本題共2小題，每小題11分，共計22分14.（4分）歷史上第一次利用加速器實(shí)現(xiàn)的核反應(yīng)，是用加速后動能為0.5MeV的質(zhì)子H轟擊靜止的X，生成兩個動能均為8.9MeV的He.（1MeV=1.6×-13J）①上述核反應(yīng)方程為___________。②質(zhì)量虧損為_______________kg。參考答案：解析：或，?？键c(diǎn)：原子核15.（選修3-4模塊）（4分）如圖所示是一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t=0時刻的波形圖，已知波的傳播速度v=2m/s．試回答下列問題：①寫出x=1.0m處質(zhì)點(diǎn)的振動函數(shù)表達(dá)式；②求出x=2.5m處質(zhì)點(diǎn)在0～4.5s內(nèi)通過的路程及t=4.5s時的位移．參考答案：

解析：①波長λ=2.0m，周期T=λ/v=1.0s，振幅A=5cm，則y=5sin(2πt)

cm（2分）

②n=t/T=4.5，則4.5s內(nèi)路程s=4nA=90cm；x=2.5m質(zhì)點(diǎn)在t=0時位移為y=5cm，則經(jīng)過4個周期后與初始時刻相同，經(jīng)4.5個周期后該質(zhì)點(diǎn)位移y=

—5cm．（2分）四、計算題：本題共3小題，共計47分16.（22分）離子推進(jìn)器是太空飛行器常用的動力系統(tǒng)，某種推進(jìn)器設(shè)計的簡化原理如圖1所示，截面半徑為R的圓柱腔分為兩個工作區(qū)。I為電離區(qū)，將氙氣電離獲得1價正離子II為加速區(qū)，長度為L，兩端加有電壓，形成軸向的勻強(qiáng)電場。I區(qū)產(chǎn)生的正離子以接近0的初速度進(jìn)入II區(qū)，被加速后以速度vM從右側(cè)噴出。I區(qū)內(nèi)有軸向的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，在離軸線R/2處的C點(diǎn)持續(xù)射出一定速度范圍的電子。假設(shè)射出的電子僅在垂直于軸線的截面上運(yùn)動，截面如圖2所示（從左向右看）。電子的初速度方向與中心O點(diǎn)和C點(diǎn)的連線成α角（0<α<90?）。推進(jìn)器工作時，向I區(qū)注入稀薄的氙氣。電子使氙氣電離的最小速度為v0，電子在I區(qū)內(nèi)不與器壁相碰且能到達(dá)的區(qū)域越大，電離效果越好。已知離子質(zhì)量為M；電子質(zhì)量為m，電量為e。（電子碰到器壁即被吸收，不考慮電子間的碰撞）。（1）求II區(qū)的加速電壓及離子的加速度大小；（2）為取得好的電離效果，請判斷I區(qū)中的磁場方向（按圖2說明是“垂直紙面向里”或“垂直紙面向外”）；（3）ɑ為90?時，要取得好的電離效果，求射出的電子速率v的范圍；（4）要取得好的電離效果，求射出的電子最大速率vM與α的關(guān)系。圖1

圖2參考答案：（1）由動能定理：

Ue=Mv2M

解得U=

由運(yùn)動學(xué)公式v2=2aL

解得a=v2M

（2）由右手定則磁場方向應(yīng)垂直于紙面向外（3）當(dāng)α=900時，電子最大的圓直徑為R，即半徑r=R

據(jù)得v=所以（4）做出臨界軌跡圓與壁相切于B,圓心為A連接B、A、O，由幾何知識知三者必然共線，由余弦定理，據(jù)故s17.如圖所示，長L=8m，質(zhì)量M=3kg的薄木板靜止放在光滑水平面上，質(zhì)量m=1kg的小物體放在木板的右端，現(xiàn)對木塊施加一水平向右的拉力F，取g=10m/s2，求：(1)若薄木板上表面光滑，欲使薄木板以2m/s2的加速度向右運(yùn)動，需對木板施加的水平拉力為多大?(2)若木板上表面粗糙，物體與薄木板間的動摩擦因數(shù)為0．3，若拉力F=6N，求物體對薄木板的摩擦力大小和方向？（3）若木板上表面粗糙，物體與薄木板間的動摩擦因數(shù)為0．3，若拉力F=15N，物體所能獲得的最大速度。參考答案：（1）6N（2）1．5N（3）12m/s（1）薄木板上表面光滑，木板受到的合外力為拉力，由牛頓第二定律得：，則拉力大小為；（2）當(dāng)木塊相對于木板滑動時，對木塊，由牛頓第二定律得：，解得：，木塊相對于木板恰好滑動時，由牛頓第二定律得：拉力：，拉力為6N時，木塊相對于木板靜止，由牛頓第二定律得：，解得：；對物塊，由牛頓第二定律得：f=ma′=1×1.5=1.5N，方向：水平向右；（3）拉力F=15N＞F0，木塊相對于木塊滑動，對木板，由牛頓第二定律得：,解得：，所以木塊位移為：，木板位移為：木塊從木板上滑下時有：，此時木塊的速度：，解得：v=12m/s，則木塊獲得的最