2021-2022學年廣東省湛江市師范附屬中學高三物理上學期期末試題含解析

2021-2022學年廣東省湛江市師范附屬中學高三物理上學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符合題意1.（單選）甲、乙兩車某時刻由同一地點沿同一方向開始做直線運動，若以該時刻作為計時起點得到兩車的位移一時間圖象如圖所示，則下列說法正確的是（）A．t1時刻甲車從后面追上乙車B．t1時刻兩車相距最遠C．t1時刻兩車的速度剛好相等D．0到t1時間內(nèi)，兩車的平均速度相等參考答案：考點：勻變速直線運動的位移與時間的關(guān)系．專題：直線運動規(guī)律專題．分析：位移時間圖線切線的斜率表示瞬時速度，圖線上的點與原點連線的斜率表示平均速度．解答：解：A、t1時刻兩車的位移相等，知乙車從后面追上甲車．故A錯誤，B錯誤．C、t1時刻兩車圖線切線的斜率不等，則速度不等．故C錯誤．D、0到t1時間內(nèi)，兩車的位移相等，時間相等，則平均速度相等．故D正確．故選D．點評：解決本題的關(guān)鍵知道位移時間圖線的物理意義，知道圖線斜率表示的含義．2.一根長為l的細繩，一端系一小球，另一端懸掛于O點。將小球拉起使細繩與豎直方向成60°角。在O點正下方A、B、C三處先后釘一光滑小釘，使小球由靜止擺下后分別被三個不同位置的釘子擋住。已知OA=AB=BC=CD=，如圖所示，則小球繼續(xù)擺動的最大高度（與D點的高度差）之間的關(guān)系是

A．

B．

C．

D．參考答案：D3.人站在自動扶梯的水平踏板上，隨扶梯斜向上勻速運動，如圖所示．以下說法正確的是

A．人受到重力和支持力的作用B．人受到重力、支持力和摩擦力的作用C．人受到的合外力不為零D．人受到的合外力方向與速度方向相同參考答案：A4.如圖所示，斜面體的底面粗糙，斜面光滑，放在粗糙水平面上。彈簧的一端固定在墻面上，另一端與放在斜面上的物塊相連，彈簧的軸線與斜面平行。若物塊在斜面上做簡諧運動，斜面體保持靜止，則地面對斜面體的摩擦力與時間的關(guān)系圖象應(yīng)是下圖中的哪一個

參考答案：

答案：C5.(單選)如圖所示，在光滑的水平地面上放置著兩個質(zhì)量均為m的小球，用長度為2L的細線把兩小球連接起來，開始兩小球處于靜止狀態(tài)，細線伸直．現(xiàn)在細線的正中央沿著垂直于兩小球連線的方向施加一個恒定拉力F，使得兩小球運動起來．那么當兩小球之間距離為L時，每個小球獲得的瞬時加速度大小為()A.

B.

C.

D.參考答案：C二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計16分6.現(xiàn)要驗證“當合外力一定時，物體運動的加速度與其質(zhì)量成反比”這一物理規(guī)律。給定的器材如下：一傾角可以調(diào)節(jié)的長斜面（如圖）、小車、計時器一個、刻度尺、天平、砝碼、鉤碼若干。實驗步驟如下（不考慮摩擦力的影響），在空格中填入適當?shù)墓交蛭淖?。①用天平測出小車的質(zhì)量m②讓小車自斜面上方一固定點A1從靜止開始下滑到斜面底端A2，記下所用的時間t。③用刻度測量A1與A2之間的距離s。則小車的加速度a＝

。④用刻度測量A1相對于A2的高度h。則小車所受的合外力F＝

。⑤在小車中加鉤碼，用天平測出此時小車與鉤碼的總質(zhì)量m，同時改變h，使m與h的乘積不變。測出小車從A1靜止開始下滑到斜面底端A2所需的時間t。請說出總質(zhì)量與高度的乘積不變的原因______________________________。⑥多次測量m和t，以m為橫坐標，以

（填t或t2）為縱坐標，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作圖。如能得到一條____________線，則可驗證“當合外力一定時，物體運動的加速度與其質(zhì)量成反比”這一規(guī)律。參考答案：③

④；⑤為了使各次測量中，小車所受的合外力不變；⑥t；過原點的傾斜直線

7.某學習小組的同學欲探究“滑塊與桌面的動摩擦因數(shù)”，他們在實驗室組裝了一套如圖1所示的裝置。該小組同學的實驗步驟如下：用天平稱量出滑塊的質(zhì)量為M=400g，將滑塊放在水平桌面上并連接上紙帶，用細線通過滑輪掛上兩個鉤碼（每個鉤碼質(zhì)量為100g），調(diào)整滑輪高度使拉滑塊的細線與桌面平行，讓鉤碼拉動滑塊由靜止開始加速運動，用打點計時器記錄其運動情況。選取的實驗紙帶記錄如圖2所示，圖中A、B、C、D、E均為計數(shù)點，相鄰兩個計數(shù)點的時間隔均為0.1s，則物體運動的加速度為

m/s2，細線對滑塊的拉力大小為

N，滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)=

。（重力加速度為，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。

參考答案：0．85；

1．8

0．378.如圖所示是一列沿x軸負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，則x=1.5m處質(zhì)點的振動函數(shù)表達式y(tǒng)=

▲

cm，x=2.0m處質(zhì)點在0-1.5s內(nèi)通過的路程為

▲

cm。參考答案：、309.1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)質(zhì)子．科學研究表明其核反應(yīng)過程是：α粒子轟擊靜止的氮核后形成了不穩(wěn)定的復核，復核發(fā)生衰變放出質(zhì)子，變成氧核．設(shè)α粒子質(zhì)量為m1，初速度為v0，氮核質(zhì)量為m2，質(zhì)子質(zhì)量為m0,氧核的質(zhì)量為m3，不考慮相對論效應(yīng)．α粒子轟擊氮核形成不穩(wěn)定復核的瞬間，復核的速度大小為

，此過程中釋放的核能為________________________________．參考答案：

設(shè)復核速度為v，由動量守恒得解得整個過程中質(zhì)量虧損由愛因斯坦質(zhì)能方程，得10.圖示是某金屬發(fā)生光電效應(yīng)時光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖象，可知該金屬的逸出功為

．若入射光的頻率為2ν0，則產(chǎn)生的光電子最大初動能為．已知普朗克常量為h．參考答案：hν0，hν0．【考點】愛因斯坦光電效應(yīng)方程．【專題】定量思想；推理法；光電效應(yīng)專題．【分析】根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hv﹣W0和eUC=EKm得出遏止電壓Uc與入射光頻率v的關(guān)系式，從而進行判斷．【解答】解：當遏止電壓為零時，最大初動能為零，則入射光的能量等于逸出功，所以W0=hv0．從圖象上可知，逸出功W0=hv0．根據(jù)光電效應(yīng)方程，Ekm=hv﹣W0=hv0．若入射光的頻率為2ν0時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為hν0，故答案為：hν0，hν0．11.如圖所示，一輕桿上端可以繞固定的水平軸O無摩擦轉(zhuǎn)動，輕桿下端固定一個質(zhì)量為m的小球（可視為質(zhì)點），開始時輕桿豎直靜止。現(xiàn)用力F＝mg垂直作用于輕桿的中點，使輕桿轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動過程中保持力F與輕桿始終垂直，當輕桿轉(zhuǎn)過的角度θ＝_________時，F(xiàn)的功率最大。若從輕桿豎直靜止開始，保持F＝mg，且F始終水平作用于輕桿的中點，則桿能轉(zhuǎn)過的最大角度θM＝_________。參考答案：30o，53o12.如圖所示，一定質(zhì)量的某種理想氣體由狀態(tài)A變?yōu)闋顟B(tài)B，A、B兩狀態(tài)的相關(guān)參量數(shù)據(jù)已標于壓強—體積圖象上。該氣體由AB過程中對外做功400J，則此過程中氣體內(nèi)能增加了

J，從外界吸收了

J熱量參考答案：0（2分）

400（2分）觀察A、B兩點PV的乘積不變，溫度沒有變，對于理想氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān)，所以內(nèi)能沒有變，改變內(nèi)能的兩種形式有做功和熱傳遞，從外界吸熱等于對外做功400J

13.一位小學生在玩游戲，他將一顆小鵝卵石子從離地面高處用手以的初速度豎直向上拋出，取，請你盡快地估算出：小石子從拋出到落至離地面的過程中的平均速度，其大小是

，方向

.參考答案：0.50

向下三、實驗題：本題共2小題，每小題11分，共計22分14.某同學為了研究規(guī)格為“2v，0.36W”小燈泡的伏安特性曲線，現(xiàn)備有下列器材：①電源E(干電池兩節(jié)，內(nèi)阻很小)②電壓表（鋱程3V，內(nèi)阻約）③毫安表（量程50mA，內(nèi)阻為）④定值電阻三個：⑤滑動變阻器R0(最大阻值，額定電流1.5A)⑥開關(guān)S及導線若干根據(jù)以上器材試解答下列問題（1）該同學通過研究發(fā)現(xiàn)毫安表量程過小，因此在三個定值電阻中選擇電阻______(填R1或R2，R3)將毫安表雖程擴大，以滿足實驗要求。（）請在虛線方框內(nèi)畫出實驗的原理圖，并在圖中標出題中所給的表示各元件的符號。參考答案：（1）R1

（2）電路圖如圖所示：15.（14分）光電計時器是一種研究物體運動情況的常用計時儀器，其面板結(jié)構(gòu)如圖(甲)所示，a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置，當有物體從a、b間通過時，光電計時器就可以顯示物體的擋光時間．現(xiàn)用圖(乙)所示裝置做“利用自由落體運動驗證機械能守恒定律”的實驗，圖中1為小鋼球，2和3是固定在鐵架臺適當位置的兩個光電門，與之連接的兩個光電計時器沒有畫出．讓小鋼球從兩個光電門正上方某高度處自由落下，光電門2和3各自連接的計時器顯示的擋光時間分別為5.0×10—2s和2．0×10-2s．用游標卡尺測量小鋼球的直徑d，此時卡尺游標部分如圖(丙)所示

①讀出小鋼球的直徑d=____________________cm．②小鋼球經(jīng)過光電門這段時間可看作勻速運動，則

小鋼球通過光電門2中心的速度v1=_______________m/s，

小鋼球通過光電門3中心的速度v2=_______________m/s．(保留兩位有效數(shù)字)

③為了驗證機械能守恒定律，除了計算小鋼球通過光電門的速度外，還需要用工具直接測量的物理量有_____________(選填下列選項)．

A．小鋼球的質(zhì)量m

B．重力加速度g

C．光電門2中心到3中心的高度h

D．小鋼球通過光電門2中心到3中心的時間△t④要驗證的表達式______________________________________________________.參考答案：①5.015(4分)②1.0

2.5(每空各2分)③C(3分)④

(3分)

四、計算題：本題共3小題，共計47分16.據(jù)報道，北京首條磁懸浮列車運營線路已經(jīng)完成前期準備工作，正待命開工。磁懸浮列車它的驅(qū)動系統(tǒng)可簡化為如圖12模型：固定在列車下端的動力繞組可視為一個矩形純電阻金屬框，電阻為R，金屬框置于xOy平面內(nèi)，長邊MN長為l，平行于y軸，寬為d的NP邊平行于x軸，如圖甲所示。列車軌道沿Ox方向，軌道區(qū)域內(nèi)存在垂直于金屬框平面的磁場，磁感應(yīng)強度B沿Ox方向按正弦規(guī)律分布，其空間周期為λ，最大值為B0，即B=B0sin（2π），如圖乙所示。金屬框同一長邊上各處的磁感應(yīng)強度相同，整個磁場以速度v0沿Ox方向勻速平移。列車在驅(qū)動系統(tǒng)作用下沿Ox方向勻速行駛，速度為v(v<v0)。列車所受總阻力雖然很小但不能忽略。設(shè)在短暫時間內(nèi)，MN、PQ邊所在位置的磁感應(yīng)強度隨時間的變化可以忽略。（1）可以證明，當線框?qū)挾萪=λ/2時，列車可以獲得最大驅(qū)動力，求驅(qū)動力的最大值；（2）由于列車與磁場的相對運動，驅(qū)動力大小在隨時間變化。寫出驅(qū)動力大小隨時間的變化關(guān)系式；（3）為了列車平穩(wěn)運行，設(shè)計方案是在此線框前方合適位置再加一組與線框MNPQ同樣的線框M'N'P'Q'，兩線框間距離滿足一定條件時，列車可以獲得恒定的驅(qū)動力。求恒定驅(qū)動力大小及在兩線框不重疊的情況下兩組線框的MN與M'N'邊的最小距離。參考答案：（1）為使列車獲得最大驅(qū)動力，MN、PQ應(yīng)位于磁場中磁感應(yīng)強度同為最大值且反向的位置，這會使得金屬框中感應(yīng)電動勢最大，電流最強，也會使得金屬框長邊受到的安培力最大。此時線框中總的感應(yīng)電動勢為Em=2B0l（v0-v）相應(yīng)的，根據(jù)閉合電路歐姆定律Im=

設(shè)此時現(xiàn)況MN邊受到的安培力為Fm，根據(jù)安培力公式F=BIl

最大驅(qū)動力Fm=2B0ImlFm=（2）從MN邊在x=0處開始計時，MN邊到達x坐標處，磁場向右移動了v0t設(shè)此時線框中總的感應(yīng)電動勢為e，則e=2B0l（v0-v）sin（2π）相應(yīng)的，感應(yīng)電流為i=（v0-v）sin（2π）

驅(qū)動力：F=（v0-v）sin2（2π）（3）為了使驅(qū)動力不隨時間變化，即需要消除牽引力表達式中隨時間變化部分，此時只需線框M'N'P'Q'所受力滿足F'=（v0-v）cos2（2π）從而使得F總=（v0-v）sin2（2π）+（v0-v）cos2（2π）F總=（v0-v）不隨時間變化

即MN邊受力最大時，M'N'受力最小，而MN邊受力最小時，M'N'受力最大，即M'N'邊與MN邊最少相距3λ/4

17.（7分）如圖所示，為某一裝置的俯視圖，PQ、MN為豎直放置的很長的平行金屬板，兩板間有勻強磁場，其大小為B，方向豎直向下。金屬棒ＡＢ擱置在兩板上緣，并與兩板垂直良好接觸?，F(xiàn)有質(zhì)量為m，帶電量大小為q，其重力不計的粒子，以初速v0水平射入兩板間。（1）金屬棒AB應(yīng)朝什么方向，以多大速度運動，可以使帶電粒子做勻速運動？（2）若金屬棒的運動突然停止，帶電粒子在磁場中繼續(xù)運動，從這刻開始位移第一次達到時的時間間隔是多少？（假設(shè)磁場足夠大）參考答案：解析：18.(14分)如圖所示，光滑水平面上有一質(zhì)量為M=1kg的長木板，木板左端表面水平且長為L=2m，右端連有光滑的圓弧槽.現(xiàn)有一個的質(zhì)量為m=0.5kg可視為質(zhì)點的物塊以速度v0=3m/s水平滑上長木板，m與長木板水平部分間的動摩擦因數(shù)為μ=0.1，物塊滑過水平部分后能沖上圓弧面而又不能離開圓弧面.求

(1)物塊在圓弧面上能上升的最大高度；

(2)物塊最終相對木板靜止的位置離木板左端的距離；

(3)為使物塊最終能滑出木板，v0應(yīng)滿足的條件.參考答案：解析：

(1)物塊滑上長木板后，與木板相互作用，水平方向不受外力，動量守恒.物塊上升到最大高度