湖南省益陽市高橋鄉(xiāng)鄉(xiāng)中學(xué)2021-2022學(xué)年高三物理期末試題含解析

湖南省益陽市高橋鄉(xiāng)鄉(xiāng)中學(xué)2021-2022學(xué)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.（多選題）如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為44：5，b是原線圈的抽頭，且其恰好位于原線圈的中心，S為單刀雙擲開關(guān)，負(fù)載電阻R=25Ω，電表均為理想電表，在原線圈c、d兩端接入如圖乙所示的正弦交流電，下列說法中正確的是（）A．當(dāng)S與a連接，t=1×10﹣2s時(shí)，電流表的示數(shù)為0B．當(dāng)S與a連接，t=1.5×10﹣2s時(shí)，電壓表示數(shù)為50VC．將S由a撥到b時(shí)，電阻R消耗的功率為100WD．將S由b撥到a時(shí)，1s內(nèi)電阻R上電流方向改變100次參考答案：CD【分析】根據(jù)圖象可以求得輸出電壓的有效值、周期和頻率等，再根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比即可求得結(jié)論【解答】解：由圖象可知，電壓的最大值為V，交流電的周期為2×10﹣2s，所以交流電的頻率為f=50Hz，A、交流電的有效值為220V，根據(jù)電壓與匝數(shù)程正比可知，副線圈的電壓為25V，根據(jù)歐姆定律知I=，根據(jù)電流與匝數(shù)成反比知原線圈電流為I1=，故A錯(cuò)誤．B、當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時(shí)，副線圈電壓為25V，電壓表示數(shù)為有效值為25v，不隨時(shí)間的變化而變化，故B錯(cuò)誤；C、S與b連接時(shí)，副線圈兩端的電壓，電阻R消耗的功率為===100W，則C正確D、變壓器不會(huì)改變電流的頻率，所以副線圈輸出電壓的頻率為50Hz，1s電流方向改變100次，所以D正確．故選：CD【點(diǎn)評(píng)】掌握住理想變壓器的電壓、電流之間的關(guān)系，最大值和有效值之間的關(guān)系即可解決本題2.（多選）如圖，有一面積為S，匝數(shù)為N的矩形線圈繞OO′軸在磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。從圖示位置開始計(jì)時(shí)，下列判斷正確的是A．電流表測(cè)的是最大值B．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為C．P向上移動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)變大D．P向上移動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)變小參考答案：BD3.下列關(guān)于矢量和標(biāo)量的說法中正確的是()A．矢量和標(biāo)量沒有嚴(yán)格的區(qū)別，同一個(gè)物理量可以是矢量，也可以是標(biāo)量B．矢量都是有方向的

C．時(shí)間、時(shí)刻、路程都是標(biāo)量D．初中學(xué)過的電流是有方向的量，所以電流是矢量參考答案：BC4.（單選題）如圖所示，放在水平地面上的斜面體質(zhì)量A為M，一質(zhì)量為m的物塊B恰能沿斜面勻速下滑，若對(duì)物塊施以水平向右的拉力F，物塊B仍能沿斜面運(yùn)動(dòng)。則以下判斷正確的是

A．物塊B仍將沿斜面勻速下滑B．物塊B將沿斜面加速下滑C．地面對(duì)斜面A有向左的摩擦力D．地面對(duì)斜面A的支持力等于（M+m）g參考答案：B解：A、B、對(duì)物體B受力分析，受到重力、支持力和滑動(dòng)摩擦力，如圖

根據(jù)平衡條件，有,其中，解得，當(dāng)加上推力后，將推力按照作用效果正交分解，如圖

根據(jù)牛頓第二定律，有，由于拉力F的作用，支持力減小，故滑動(dòng)摩擦力減小，故物體做加速運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤，B正確；

C、D、無拉力時(shí)，對(duì)斜面受力分析，受到重力Mg，壓力、滑塊的摩擦力和地面的支持力，其中壓力和摩擦力的合力豎直向下，如圖

當(dāng)有拉力后，壓力和摩擦力都減小，但其合力依然向下，故地面對(duì)斜面體的支持力減小，地面與斜面體間無摩擦力，故C錯(cuò)誤，D錯(cuò)誤；5.宇航員在沒有空氣的月球表面，從同一高度同時(shí)由靜止釋放鐵錘和羽毛，則A．鐵錘下落的快

B．受到的合外力增大C．鐵錘和羽毛下落的一樣快

D．鐵錘和羽毛都不會(huì)下落參考答案：C二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計(jì)16分6.如圖所示，在點(diǎn)電荷+Q的電場(chǎng)中有A、B兩點(diǎn)，將兩正電荷a和b，其中他們的質(zhì)量4ma=mb，電量2qa=qb，分別從A點(diǎn)由靜止釋放到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，它們的速度大小之比為．參考答案：解：對(duì)ab從A到B得過程中分別運(yùn)用動(dòng)能定理得：

①②又因?yàn)橘|(zhì)量4ma=mb，電量2qa=qb，由解得：=故答案為：：17.如右圖所示，傾角為300的直角三角形底邊長(zhǎng)為2L，底邊處在水平位置，斜邊為光滑絕緣導(dǎo)軌．現(xiàn)在底邊中點(diǎn)O處固定一正電荷Ｑ，讓一個(gè)質(zhì)量為m的帶負(fù)電的點(diǎn)電荷從斜面頂端A沿斜面滑下．已測(cè)得它滑到仍在斜邊上的垂足D處的速度為v，則該質(zhì)點(diǎn)滑到斜邊底端C點(diǎn)時(shí)的速度為__________參考答案：8.如圖，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一矩形閉合線圈abcd，線圈平面與磁場(chǎng)垂直。已知線圈的匝數(shù)N＝10，邊長(zhǎng)ab＝1.0m、bc＝0.5m，電阻r＝2Ω。磁感應(yīng)強(qiáng)度B在0～4s內(nèi)從0.2T均勻變化到－0.2T。在4～5s內(nèi)從－0.2T均勻變化到零。在0～4s內(nèi)通過線圈的電荷量q=

C，在0～5s內(nèi)線圈產(chǎn)生的焦耳熱Q=

J。參考答案：1,19.如圖所示，一物體m在沿斜面向上的恒力F作用下，由靜止從底端沿光滑的斜面向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)實(shí)踐t力F做功為60J，此后撤去力F，物體又經(jīng)過時(shí)間t回到出發(fā)點(diǎn)，若以地面為零勢(shì)能面，物體回到出發(fā)點(diǎn)的動(dòng)能為

▲

；撤去力F時(shí)物體的重力勢(shì)能為

▲

。參考答案：10.水平放置的平行板電容器，其上板開有一個(gè)小孔，一質(zhì)量為m，電量為q的帶正電液滴，自空中自由下落，由小孔進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，設(shè)兩板電勢(shì)差為U，距離為d，要使液滴在板間下落的高度為，則液滴在板外自由下落的高度h=

。

參考答案：11.密封有空氣的薄圓塑料瓶到了冬季因降溫而變扁，此過程中瓶?jī)?nèi)空氣（不計(jì)分子勢(shì)能）的內(nèi)能

▲

（填“增大”或“減小”），

▲

熱量（填“放出”或“吸收”）．參考答案：減小12.如圖所示為氫原子的能級(jí)示意圖，一群氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài)，在向較低能級(jí)躍遷的過程中向外發(fā)出光子，并用這些光照射逸出功為2.49eV的金屬鈉．①這群氫原子能發(fā)出3種不同頻率的光，其中有2種頻率的光能使金屬鈉發(fā)生光電效應(yīng)．②金屬鈉發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能9.60eV．參考答案：3種

2種

9.60eV13.一質(zhì)子束入射到能靜止

靶核上，產(chǎn)生如下核反應(yīng):

P+

→X+n式中P代表質(zhì)子，n代表中子，X代表核反應(yīng)產(chǎn)生的新核。由反應(yīng)式可知，新核X的質(zhì)子數(shù)為

，中子數(shù)為

。參考答案：三、簡(jiǎn)答題：本題共2小題，每小題11分，共計(jì)22分14.（簡(jiǎn)答）光滑的長(zhǎng)軌道形狀如圖所示，下部為半圓形，半徑為R，固定在豎直平面內(nèi)．質(zhì)量分別為m、2m的兩小環(huán)A、B用長(zhǎng)為R的輕桿連接在一起，套在軌道上，A環(huán)距軌道底部高為2R．現(xiàn)將A、B兩環(huán)從圖示位置靜止釋放．重力加速度為g．求：（1）A環(huán)到達(dá)軌道底部時(shí)，兩環(huán)速度大??；（2）運(yùn)動(dòng)過程中A環(huán)距軌道底部的最大高度；（3）若僅將輕桿長(zhǎng)度增大為2R，其他條件不變，求運(yùn)動(dòng)過程中A環(huán)距軌道底部的最大高度．參考答案：（1）A環(huán)到達(dá)軌道底部時(shí)，兩環(huán)速度大小為；（2）運(yùn)動(dòng)過程中A環(huán)距軌道底部的最大高度為R；（3）若僅將輕桿長(zhǎng)度增大為2R，其他條件不變，運(yùn)動(dòng)過程中A環(huán)距軌道底部的最大高度為R．解：（1）A、B都進(jìn)入圓軌道后，兩環(huán)具有相同角速度，則兩環(huán)速度大小一定相等，對(duì)系統(tǒng)，由機(jī)械能守恒定律得：mg?2R+2mg?R=（m+2m）v2，解得：v=；（2）運(yùn)動(dòng)過程中A環(huán)距軌道最低點(diǎn)的最大高度為h1，如圖所示，整體機(jī)械能守恒：mg?2R+2mg?3R=2mg（h﹣R）+mgh，解得：h=R；（3）若將桿長(zhǎng)換成2R，A環(huán)離開底部的最大高度為h2．如圖所示．整體機(jī)械能守恒：mg?2R+2mg（2R+2R）=mgh′+2mg（h′+2R），解得：h′=R；答：（1）A環(huán)到達(dá)軌道底部時(shí)，兩環(huán)速度大小為；（2）運(yùn)動(dòng)過程中A環(huán)距軌道底部的最大高度為R；（3）若僅將輕桿長(zhǎng)度增大為2R，其他條件不變，運(yùn)動(dòng)過程中A環(huán)距軌道底部的最大高度為R．15.如圖所示，熒光屏MN與x軸垂直放置，熒光屏所在位置橫坐標(biāo)x0＝40cm，在第一象限y軸和MN之間存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在第二象限有半徑R＝10cm的圓形磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝0.4T，方向垂直xOy平面向外。磁場(chǎng)的邊界和x軸相切于P點(diǎn)。在P點(diǎn)有一個(gè)粒子源，平行于坐標(biāo)平面，向x軸上方各個(gè)方向發(fā)射比荷為1.0×108C./kg的帶正電的粒子，已知粒子的發(fā)射速率v0＝4.0×106m/s。不考慮粒子的重力粒子間的相互作用。求(1)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑;(2)若所有帶電粒子均打在x軸下方的熒光屏上，求電場(chǎng)強(qiáng)度的最小值參考答案：（1）（2）【詳解】（1）粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，其向心力由洛倫茲力提供，即：，則；（2）由于r＝R，所以所有粒子從右半圓中平行x軸方向進(jìn)入電場(chǎng)進(jìn)入電場(chǎng)后，最上面的粒子剛好從Q點(diǎn)射出電場(chǎng)時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度最小，粒子進(jìn)入電場(chǎng)做類平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向上豎直方向，聯(lián)立解得最小強(qiáng)度為：；四、計(jì)算題：本題共3小題，共計(jì)47分16.如圖所示，一均勻帶正電的無限長(zhǎng)細(xì)直棒水平放置，帶電細(xì)直棒在其周圍產(chǎn)生方向與直棒垂直向外輻射狀的電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小與直棒的距離成反比。在直棒上方有一長(zhǎng)為a的絕緣細(xì)線連接了兩個(gè)質(zhì)量均為m的小球A、B，A、B所帶電量分別為+q和+4q，球A距直棒的距離為a，兩球恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。不計(jì)兩小球之間的靜電力作用。（1）求細(xì)線的張力；（2）剪斷細(xì)線，若A球下落的最大速度為，求A球下落到速度最大過程中，電場(chǎng)力對(duì)A球做的功。（3）分析剪斷細(xì)線后，B球的運(yùn)動(dòng)情況及能量的轉(zhuǎn)化情況。參考答案：（1）設(shè)距直棒為的點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為。分別對(duì)兩小球列平衡方程：對(duì)A：對(duì)B：解得（2）設(shè)A球下落到距直棒為時(shí)速度最大，此時(shí)加速度為零，合力為零。由平衡條件：由（1）中解得：解得：由動(dòng)能定理：解得（3）剪斷細(xì)線后，B小球做先上后下的往復(fù)運(yùn)動(dòng)（振動(dòng)）。在上升過程中，電勢(shì)能逐漸減小，機(jī)械能逐漸增大（重力勢(shì)能增大，動(dòng)能先增大后減小）；在下降過程中，電勢(shì)能逐漸增加，機(jī)械能逐漸減?。ㄖ亓?shì)能減小，動(dòng)能先增大后減?。?。機(jī)械能與電勢(shì)能的總和不變。17.進(jìn)入21世紀(jì)，低碳環(huán)保、注重新能源的開發(fā)與利用的理念，已經(jīng)日益融入生產(chǎn)、生活之中．某節(jié)水噴灌系統(tǒng)如圖所示，噴口距地面的高度h=1.8m，能沿水平方向旋轉(zhuǎn)，噴口離轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離a=1.0m，水可沿水平方向噴出，噴水的最大速率v0=10m/s，每秒噴出水的質(zhì)量m0=7.0kg．所用的水是從井下抽取的，井中水面離地面的高度H=3.2m，并一直保持不變．水泵由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，電動(dòng)機(jī)電樞線圈電阻r=5.0Ω．電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸入電壓U=220V，輸入電流I=4.0A．不計(jì)電動(dòng)機(jī)的摩擦損耗，電動(dòng)機(jī)的輸出功率等于水泵所需要的最大輸入功率．水泵的輸出功率與輸入功率之比稱為水泵的抽水效率．（計(jì)算時(shí)π取3）試求：（1）求這個(gè)噴灌系統(tǒng)所能噴灌的最大面積S；（2）假設(shè)系統(tǒng)總是以最大噴水速度工作，求水泵的抽水效率η．參考答案：【考點(diǎn)】：能源的開發(fā)和利用；電功、電功率．【分析】：（1）水從噴口噴出后做平拋運(yùn)動(dòng)，已知高度h和最大的初速度v0，由平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律求出最大的水平位移．噴灌系統(tǒng)所能噴灌的區(qū)域是圓形，即求出面積；（2）水泵的抽水效率η等于水泵的輸出功率與輸入功率之比．水泵的輸入功率等于電動(dòng)機(jī)的輸出功率，水泵的輸出功率使水獲得機(jī)械能的功率．：解：（1）水從噴口噴出后做平拋運(yùn)動(dòng)，下落高度解得t=s=0.6s最大噴灌圓面半徑x=a+v0t=1+10×0.6=7m噴灌最大面積S=πx2﹣πa2=3.14（72﹣12）=144m2（2）電動(dòng)機(jī)的輸入功率P電=UI=220×4.0W=880W電動(dòng)機(jī)的熱功率水泵的輸入功率等于電動(dòng)機(jī)的輸出功率P入=P電﹣P熱=800W水泵的輸出功率其中m=m0t求得P出=700W水泵效率答：（1）這個(gè)噴灌系統(tǒng)所能噴灌的最大面積s是144m2；（2）假設(shè)系統(tǒng)總是以最大噴水速度工作，水泵的抽水效率η是87.5%；【點(diǎn)評(píng)】：本題運(yùn)用平拋運(yùn)動(dòng)和能量守恒定律分析和解決實(shí)際問題，抓住能量是如何轉(zhuǎn)化是解題的關(guān)鍵．18.如圖所示，水平傳送帶AB的右端與豎直面內(nèi)的用光滑鋼管彎成的“9”形固定軌道相接，鋼管內(nèi)徑很小。傳送帶的運(yùn)行速度為V0=6m／s，將質(zhì)量m=1.0kg的可看作質(zhì)點(diǎn)的滑塊無初速地放到傳送帶A端，長(zhǎng)度為L(zhǎng)=12.0m，“9”字全高H=0.8m，“9”字上半部分圓弧半徑為R=0.2m，滑塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.3，重力加速度g=10m／s2，試求：(1)滑塊從傳送帶A端運(yùn)動(dòng)到B端所需要的時(shí)間

(2)滑塊滑到軌道最高點(diǎn)C時(shí)對(duì)軌道作用力的大小和方向(3)若滑塊從“9”形規(guī)道D點(diǎn)水平拋出后，恰好垂直撞在傾角θ=60°的斜面上P點(diǎn)，求P、D兩點(diǎn)間的豎直高度h(保留兩位有效數(shù)字)參考答案：（1）

（2）

方向豎直向下（3）0.47m（1）在傳送帶上加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，由