2021年湖南省株洲市第十六中學(xué)高三物理下學(xué)期期末試題含解析

2021年湖南省株洲市第十六中學(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符合題意1.著名物理學(xué)家費曼曾設(shè)計過這樣一個實驗：一塊水平放置的絕緣體圓盤可繞過其中心的豎直軸自由轉(zhuǎn)動，在圓盤的中部有一個線圈，圓盤的邊緣固定著一圈帶負電的金屬小球，如圖所示．當(dāng)線圈接通直流電源后，線圈中的電流方向如圖中箭頭所示，圓盤會發(fā)生轉(zhuǎn)動．幾位同學(xué)對這一實驗現(xiàn)象進行了解釋和猜測，你認為合理的是（）A．接通電源后，線圈產(chǎn)生磁場，帶電小球受到洛倫茲力，從而導(dǎo)致圓盤沿順時針轉(zhuǎn)動（從上向下看）B．接通電源后，線圈產(chǎn)生磁場，帶電小球受到洛倫茲力，從而導(dǎo)致圓盤沿逆時針轉(zhuǎn)動（從上向下看）C．接通電源的瞬間，線圈產(chǎn)生變化的磁場，從而產(chǎn)生電場，導(dǎo)致圓盤沿順時針轉(zhuǎn)動（從上向下看）D．接通電源的瞬間，線圈產(chǎn)生變化的磁場，從而產(chǎn)生電場，導(dǎo)致圓盤沿逆時針轉(zhuǎn)動（從上向下看）參考答案：C【考點】楞次定律；洛侖茲力．【分析】由題，在線圈接通電源的瞬間，線圈中的電流是增大的，產(chǎn)生的磁場是逐漸增強的，逐漸增強的磁場會產(chǎn)生電場（麥克斯韋電磁理論）．在小球所在圓周處相當(dāng)于有一個環(huán)形電場，小球因帶電而受到電場力作用從而會讓圓板轉(zhuǎn)動．根據(jù)小球的帶電性，判定圓板的轉(zhuǎn)動方向．【解答】解：A、小球在靜止時不受洛倫茲力，故圓盤不會發(fā)生轉(zhuǎn)動；故AB錯誤；C、若金屬小球帶正電且線圈中電流突然增大，根據(jù)電磁場理論可知，電場力順時針方向，則圓盤轉(zhuǎn)動方向與電流流向相反；故圓盤沿順時針轉(zhuǎn)動；故C正確；D錯誤；故選：C．2.北京時間2012年2月25日凌晨0時l2分，中國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征三號丙”運載火箭，將第十一顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星成功送入太空軌道。這是一顆地球同步衛(wèi)星，也是中國2012年發(fā)射的首顆北斗導(dǎo)航系統(tǒng)組網(wǎng)衛(wèi)星。2020年左右，將建成由30余顆衛(wèi)星組成的‘北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，提供覆蓋全球的高精度、高可靠的定位、導(dǎo)航和授時服務(wù)。下列關(guān)于第十一顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星說法正確的是

A.運行速度大于7.9km/s

B．衛(wèi)星上的物體處于完全失重的狀態(tài)，不受地球的引力作用

C．比月球的角速度小

D。衛(wèi)星在向上發(fā)射升空的過程中其重力勢能逐漸變大，參考答案：D3..如圖所示，一個質(zhì)量為m的滑塊靜止置于傾角為30°的粗糙斜面上，一根輕彈簧一端固定在豎直墻上的P點，另一端系在滑塊上，彈簧與豎直方向的夾角為30°，則()A．滑塊可能受到三個力作用

B．彈簧一定處于壓縮狀態(tài)C．斜面對滑塊的支持力大小可能為零D．斜面對滑塊的摩擦力大小一定等于mg參考答案：AD4.電燈懸掛于兩墻之間，如圖所示，使接點A上移，但保持O點位置不變，則A點上移過程中，繩OA的拉力(

)A．逐漸增大

B．逐漸減小C．先增大，后減小

D．先減小，后增大參考答案：D5.（多選）如圖所示，一直流電動機與阻值R=9Ω的電阻串聯(lián)在電源上，電源電動勢E=30V，內(nèi)阻r=1Ω，用理想電壓表測出電動機兩端電壓U=10V，已知電動機線圈電阻RM=1Ω，則下列說法中正確的是（）A．通過電動機的電流為10AB．電動機的輸入功率為20WC．電動機的熱功率為4WD．電動機的輸出功率為16W參考答案：考點：電功、電功率．專題：恒定電流專題．分析：電動機正常工作時的電路是非純電阻電路，歐姆定律不成立，而R和r是純電阻，可以對R和r，運用用歐姆定律求電路中的電流；電動機輸入功率P入=UI，發(fā)熱功率P熱=I2RM，輸出功率P出=P﹣P熱．根據(jù)功率關(guān)系求出電動機輸出的功率．解答：解：A、根據(jù)閉合電路歐姆定律，有：E=U+I（r+R）解得：I===2A，故A錯誤；B、C、D、電動機的輸入功率：P入=UI=10×2=20W電動機的熱功率：P熱=I2RM=22×1=4W電動機的輸出功率：P出=P﹣P熱=UI﹣I2RM=10×2﹣22×1=16W故B正確，C正確，D正確；故選：BCD．點評：對于電動機電路區(qū)分是純電阻電路還是非純電阻電路，可從從能量轉(zhuǎn)化的角度理解：電能全部轉(zhuǎn)化內(nèi)能時，是純電阻電路．電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和其他能時，是非純電阻電路．二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計16分6.一簡諧橫波以10m/s的波速沿x軸正方向傳播。已知t=0時刻的波形如圖，則x=0處質(zhì)點振動方向

______

(“沿y軸負方向”或“沿y軸正方向”)，從t=0開始計時，x=2m處的振動方程為y=

_______

cm。

參考答案：y軸負方向7.一帶電液滴靜止在水平放置的兩平行金屬板間，距離下板的高度差為10mm，此時兩板的電壓為300V，如果兩板間的電壓減小為240V，液滴運動到下極板所需的時間為_________s。(g=10m／S)參考答案：答案：0.18.一簡諧橫波在x軸上傳播，t=0時的波形如圖甲所示，x=200cm處質(zhì)點P的振動圖線如圖乙所示，由此可以確定這列波的波長為

m，頻率為

Hz，波速為

m/s，傳播方向為

（填“向左”或“向右”）。參考答案：1；

0.5；0.5；向左9.如圖所示，AB為勻質(zhì)桿，其重為8N，它與豎直墻面成37°角；BC為支撐AB的水平輕桿，A、B、C三處均用鉸鏈連接且位于同一豎直平面內(nèi)。則BC桿對B端鉸鏈的作用力的方向為________________，該力的大小為_____________N。（sin37°=0.6，cos37°=0.8）參考答案：水平向右，310.（選修3—3（含2—2）模塊）（6分）某壓力鍋結(jié)構(gòu)如圖所示，蓋好密封鍋蓋，將壓力閥套在出氣孔上，給壓力鍋加熱，當(dāng)鍋內(nèi)氣體壓強達到一定值時，氣體就把壓力閥頂起．已知大氣壓強P隨海拔高度H的變化滿足P=P0(1–aH)，其中常數(shù)a＞0，隨海拔高度H的增大，大氣壓強P

（填“增大”、“減小”或“不變”），閥門被頂起時鍋內(nèi)氣體壓強

（填“增大”、“減小”或“不變”），結(jié)合查理定律分析可知，在不同海拔高度使用壓力鍋，閥門被頂起時鍋內(nèi)氣體的溫度隨著海拔高度的增加而

．（填“升高”、“降低”或“不變”）參考答案：答案：減?。?分）；減?。?分）；降低．（2分）11.用如圖1實驗裝置驗證m1、m2組成的系統(tǒng)機械能守恒，m2從高處由靜止開始下落，m1上拖著的紙帶打出一系列的點，對紙帶上的點跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律，圖2給出的是實驗中獲取的一條紙帶；0是打下的第一個點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個點（圖2中未標出）．計數(shù)點的距離如圖2所示，已知m1=50g、m2=150g，則（已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.8m/s2，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（1）在紙帶上打下計數(shù)點5時的速度v=

m/s；（2）在打點0～5過程中系統(tǒng)動能的增量△Ek=

J，系統(tǒng)勢能的減少量△Eφ=

J．由此得出的結(jié)論是

．參考答案：（1）2.4；（2）0.58；0.59，在誤差允許范圍內(nèi)，m1、m2組成系統(tǒng)機械能守恒．【考點】驗證機械能守恒定律．【分析】（1）勻變速直線運動中時間中點的瞬時速度等于該過程中的平均速度，由此可以求出打下計數(shù)點5時的速度．（2）根據(jù)物體的初末動能大小可以求出動能的增加量，根據(jù)物體重力做功和重力勢能之間的關(guān)系可以求出系統(tǒng)重力勢能的減小量，比較動能增加量和重力勢能減小量之間的關(guān)系可以得出機械能是否守恒．【解答】解：（1）由于每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點沒有畫出，所以相鄰的計數(shù)點間的時間間隔T=0.1s，根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出點5的瞬時速度：v5=．（2）在0～5過程中系統(tǒng)動能的增量：△EK=（m1+m2）v52=×0.2×2.42J≈0.58J．系統(tǒng)重力勢能的減小量為：△Ep=（m2﹣m1）gx=0.1×9.8×（0.384+0.216）J≈0.59J，由此可知在誤差允許范圍內(nèi)，m1、m2組成系統(tǒng)機械能守恒．故答案為：（1）2.4；（2）0.58；0.59，在誤差允許范圍內(nèi)，m1、m2組成系統(tǒng)機械能守恒．12.（5分）從足夠高處先后讓兩個鋼球自由下落，兩球間用長為10米的細繩連結(jié)。第一個球下落1秒鐘后第二個球開始下落。不計空氣阻力及繩的質(zhì)量，則在第二個球開始下落后

s，連結(jié)兩球的細繩剛好被拉直。（g=10m/s2）參考答案：

0.513.如圖所示，A、B兩滑環(huán)分別套在間距為1m的光滑水平細桿上，A和B的質(zhì)量之比為1∶3，用一自然長度為1m的輕彈簧將兩環(huán)相連，在A環(huán)上作用一沿桿方向的、大小為20N的拉力F，當(dāng)兩環(huán)都沿桿以相同的加速度a運動時，彈簧與桿夾角為53°。（cos53°=0.6）則彈簧的勁度系數(shù)為________N/m。若突然撤去拉力F，在撤去拉力F的瞬間，A的加速度為a′，a′與a大小之比為

。參考答案：100N/m。

3:1三、實驗題：本題共2小題，每小題11分，共計22分14.（8分）如圖所示的電路中，1、2、3、4、5、6為連接點的標號。在開關(guān)閉合后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮?，F(xiàn)用多用電表檢查電路故障，需要檢測的有：電源、開關(guān)、小燈泡、3根導(dǎo)線以及電路中的各點連接。（1）為了檢測小燈泡以及3根導(dǎo)線，在連接點1、2已接好的情況下，應(yīng)當(dāng)選用多用電表的

擋。在連接點1、2同時斷開的情況下，應(yīng)當(dāng)選用多用電表的

擋。（2）在開關(guān)閉合情況下，若測得5、6兩點間的電壓接近電源的電動勢，則表明___

可能有故障（3）將小燈泡拆離電路，寫出用多用表檢測該小燈泡是否有故障的具體步驟。

。參考答案：（1）電壓；歐姆；（2）開關(guān)或連接點5、6；（3）①調(diào)到歐姆檔；②將紅、黑表筆相接,檢查歐姆檔能否正常工作；③測量小燈泡的電阻,如電阻無窮大,表明小燈泡有故障。解析：(1)在1、2兩點接好的情況下,應(yīng)當(dāng)選用多用電表的電壓檔,在1、2同時斷開的情況下,應(yīng)選用歐姆檔；(2)表明5、6兩點可能有故障；(3)①調(diào)到歐姆檔②將紅黑表筆相接,檢查歐姆檔能否正常工作③測量小燈泡的電阻,如電阻無窮大,表明小燈泡有故障。15.①圖甲中10分度游標卡尺（主尺的最小分度為1mm）的讀數(shù)為

mm②圖乙中螺旋測微器的讀數(shù)為

mm參考答案：①5.46㎝；②2.185㎜游標卡尺的讀數(shù)：54+0.1，即5.46㎝；螺旋測微器讀數(shù)：四、計算題：本題共3小題，共計47分16.有一玩具電動車,質(zhì)量M=100Kg,停在水平路面上,車身的平板離地面的高度h=1.25m,一質(zhì)量m=50Kg的小物塊置于車的平板上,它到車尾端的距離L=1.00m,與車板間的滑動摩擦因數(shù)μ=0.20；如圖所示，今突然啟動玩具電動車,使它以恒定的牽引力向前行駛,結(jié)果物塊從車板上滑落，物塊剛離開車板的時刻,車向前行駛的距離s0=2.0m.求物塊落地時,落地點到車尾的水平距離s．（不計路面與平板車間以及輪軸之間的摩擦.取g=10m/s2）參考答案：解析：設(shè)作用于玩具電動車的水平牽引力恒為F,從車啟動至物塊離開車板經(jīng)歷的時間為t,在這個過程中,車的加速度為a1,物塊的加速度為a2.則有

F－μ

mg=Ma1

a2

=

=μg=2m/s2

由運動學(xué)公式

s0=a1t2

,

s0－L=a2t2由以上幾式得a1=4m/s2玩具電動車所受的牽引力

F=500N物塊開始離開車板時刻,物塊和車的速度分別為v1和v2,則v1==2m/s

v2==4m/s物塊離開車板后作平拋運動,其水平速度為v1,所經(jīng)歷的時間為t1,走過的水平距離為s1,則有s1=vt1

h=gt12

則s1=1m在這段時間內(nèi)車的加速度

a==5m/s2

車運動的距離

s2=v2t1+at12=2.625m則物塊落地點到車尾的水平距離s=s2-s1=2.625-1=1.625m17.有一帶活塞的氣缸，如圖1所示。缸內(nèi)盛有一定質(zhì)量的氣體。缸內(nèi)還有一可隨軸轉(zhuǎn)動的葉片，轉(zhuǎn)軸伸到氣缸外，外界可使軸和葉片一起轉(zhuǎn)動，葉片和軸以及氣缸壁和活塞都是絕熱的，它們的熱容量都不計。軸穿過氣缸處不漏氣。

如果葉片和軸不轉(zhuǎn)動，而令活塞緩慢移動，則在這種過程中，由實驗測得，氣體的壓強和體積遵從以下的過程方程式

圖1

其中,均為常量,＞1（其值已知）?？梢杂缮鲜綄?dǎo)出，在此過程中外界對氣體做的功為

式中和,分別表示末態(tài)和初態(tài)的體積。如果保持活塞固定不動，而使葉片以角速度做勻角速轉(zhuǎn)動，已知在這種過程中，氣體的壓強的改變量和經(jīng)過的時間遵從以

圖2下的關(guān)系式

式中為氣體的體積，表示氣體對葉片阻力的力矩的大小。

上面并沒有說氣體是理想氣體，現(xiàn)要求你不用理想氣體的狀態(tài)方程和理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)的知識，求出圖2中氣體原來所處的狀態(tài)與另一已知狀態(tài)之間的內(nèi)能之差（結(jié)果要用狀態(tài)、的壓強、和體積、及常量表示）參考答案：，

（1）可知，當(dāng)V增大時，p將隨之減小（當(dāng)V減小時，p將隨之增大），在圖上所對應(yīng)的曲線（過狀態(tài)A）大致如圖所示．在曲線上取體積與狀態(tài)B的體積相同的狀態(tài)C．現(xiàn)在設(shè)想氣體從狀態(tài)A出發(fā)，保持葉片不動，而令活塞緩慢地向右移動，使氣體膨脹，由狀態(tài)A到達狀態(tài)C，在此過程中，外界對氣體做功

（2）用UA、UC分別表示氣體處于狀態(tài)A、C時的內(nèi)能，因為是絕熱過程，所以內(nèi)能的增量等于外界對氣體做的功，即

（3）再設(shè)想氣體處于狀態(tài)C時，保持其體積不變，即保持活塞不動，令葉片以角速度??做勻速轉(zhuǎn)動，這樣葉片就要克服氣體阻力而做功，因為缸壁及活塞都是絕熱的，題設(shè)缸內(nèi)其它物體熱容量不計，活塞又不動（即活塞不做功），所以此功完全用來增加氣體的內(nèi)能．因為氣體體積不變，所以它的溫度和壓強都會升高，最后令它到達狀態(tài)B．在這過程中葉片轉(zhuǎn)動的時間用?t表示，則在氣體的狀態(tài)從C到B的過程中，葉片克服氣體阻力做功

（4）令UB表示氣體處于狀態(tài)B時的內(nèi)能，由熱力學(xué)第一定律得

（5）由題知

（6）由（4）、（5）、（6）式得

（7）（7）式加（3）式，得

（8）利用和得

18.如圖所示，質(zhì)量均為m大小相同的小球A、B（都可視為質(zhì)點）靜止在光滑水平面內(nèi)的x軸上，它們的位置坐標分別為x=0和x=l．現(xiàn)沿x軸方向加一個力場，該力場只對小球A產(chǎn)生沿x軸正方向大小為F的恒力，以后兩小球發(fā)生正碰過程時間很短，不計它們碰撞過程的動能損失．（1）小球A、B在第一次碰撞后的速度大小各是多少？（2）如果該力場的空間范圍是0≤x≤L（L＞l），求滿足下列條件的L值①小球A、B剛好能夠發(fā)生兩次碰撞；②小球A、B剛好能夠發(fā)生n次碰撞．參考答案：解：（1）A第一次碰前速度設(shè)為v0動能定理：A與B