山西省臨汾市霍州大張第二中學(xué)2021年高三物理上學(xué)期期末試題含解析

山西省臨汾市霍州大張第二中學(xué)2021年高三物理上學(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(jì)15分．每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意1.請(qǐng)用學(xué)過(guò)的物理知識(shí)判斷，下列說(shuō)法正確的是（）A．物體的加速度大小不能瞬間改變，但加速度的方向可以瞬間發(fā)生變化B．安培力是大量運(yùn)動(dòng)電荷所受洛侖茲力的宏觀表現(xiàn)C．做圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的合外力一定指向圓心D．牛頓第一、二、三定律都可以用實(shí)驗(yàn)的方式加以驗(yàn)證參考答案：B【考點(diǎn)】安培力；加速度；牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用；洛侖茲力．【分析】根據(jù)加速度的大小方向都可以瞬間改變，安培力與洛倫茲力的關(guān)系，圓周運(yùn)動(dòng)包含勻速圓周運(yùn)動(dòng)和非勻變速圓周運(yùn)動(dòng)，牛頓第一定律不能通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證進(jìn)行判斷．【解答】解：A、加速度的大小方向都可以瞬間改變，A錯(cuò)誤；B、安培力是通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到的力，洛倫茲力是運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力，而電荷的定向移動(dòng)就能形成電流，因此安培力是大量運(yùn)動(dòng)電荷所受洛侖茲力的宏觀表現(xiàn)，而且安培力和洛倫茲力的方向都是通過(guò)左手定則判斷，B正確；C、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的合外力才一定指向圓心，如果是非勻變速圓周運(yùn)動(dòng)，受到的合外力就不指向圓心，C錯(cuò)誤；D、牛頓第一定律不能用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，因?yàn)檎也坏轿矬w不受力作用的實(shí)驗(yàn)條件，D錯(cuò)誤；故選：B2.（多選）如圖所示，置于豎直平面內(nèi)的AB光滑細(xì)桿軌道，它是以初速為v0，水平射程為s的平拋運(yùn)動(dòng)軌跡制成的，A端為拋出點(diǎn)，B端為落地點(diǎn)．右邊A1B1光滑桿是與AB光滑桿完全相同的沿AB線為軸轉(zhuǎn)過(guò)180°的桿子，現(xiàn)將兩相同a、b小球分別套在AB與A1B1軌道的最上端，同時(shí)由靜止開(kāi)始從軌道頂端滑下，重力加速度為g．則（）A．a(chǎn)、b兩小球同時(shí)從軌道末端出來(lái)B．小球b從軌道末端出來(lái)的速度大小為C．小球a從軌道末端出來(lái)的水平速度大小為D．除初始時(shí)刻速度都為零外，在軌道上運(yùn)動(dòng)的任意時(shí)刻，b球速度總是大于a球體速度參考答案：解：A、根據(jù)機(jī)械能守恒定律，兩個(gè)球最后的速度應(yīng)該相等，而A1B1軌道坡度先大后小，AB軌道坡度先小后大，故應(yīng)該是b球先達(dá)到軌道末端；故A錯(cuò)誤；B、光滑細(xì)桿軌道AB，它是以初速為v0，水平射程為s的平拋運(yùn)動(dòng)軌跡制成的，故高度差為：h==…①小球a從靜止釋放，根據(jù)機(jī)械能守恒定律，有：mgh=…②聯(lián)立①②解得：v=故B正確；C、光滑細(xì)桿軌道AB，它是以初速為v0，水平射程為s的平拋運(yùn)動(dòng)軌跡制成的，故末速度與水平速度的夾角的正切值為：tanθ=故小球a從軌道末端出來(lái)的水平速度大小為：vx=vcosθ=?=故C正確；D、根據(jù)機(jī)械能守恒定律，兩個(gè)球最后的速度應(yīng)該相等，而A1B1軌道坡度先大后小，AB軌道坡度先小后大，故除初始時(shí)刻速度都為零外，在軌道上運(yùn)動(dòng)的任意時(shí)刻，b球速度總是大于a球體速度；故D正確；故選：BCD．3.日光燈中有一個(gè)啟動(dòng)器，其中的玻璃泡中裝有氖氣。啟動(dòng)時(shí)，玻璃泡中的氖氣會(huì)發(fā)出紅光，這是由于氖原子的A．外層電子受激而產(chǎn)生的

B．自由電子的周期性運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的C．內(nèi)層電子受激而產(chǎn)生的

D．原子核受激而產(chǎn)生的參考答案：A4.水平放置的平行板電容器與電源相連，下極板接地。帶負(fù)電的液滴靜止在兩極板間P點(diǎn)，以E表示兩極板間的場(chǎng)強(qiáng)，U表示兩極板間的電壓，φ表示P點(diǎn)的電勢(shì)。若電容器與電源斷開(kāi)，保持下極板不動(dòng)，將上極板稍微向上移到某一位置，則A.U變大，E不變，φ不變 B.U不變，E變小，φ降低C.液滴將向下運(yùn)動(dòng) D.液滴仍保持靜止參考答案：AD【詳解】電容器與電源斷開(kāi)，則帶電量Q不變，保持下極板不動(dòng)，將上極板稍微向上移到某一位置，則d變大，根據(jù)可知C變小，根據(jù)Q=CU可知U變大，由與上述式子聯(lián)立可得：,則E不變；因P點(diǎn)與下極板的距離不變，根據(jù)U=Ed可知P點(diǎn)與下極板的電勢(shì)差不變，即P點(diǎn)的電勢(shì)φ不變，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；由于E不變，則液滴受的電場(chǎng)力不變，則液滴仍保持靜止，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確.5.如圖所示，一個(gè)半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O點(diǎn)為其球心，碗的內(nèi)表面及碗口光滑。一根細(xì)線跨在碗口上，線的兩端分別系有質(zhì)量為m1和m2的小球。當(dāng)它們處于平衡狀態(tài)時(shí)，質(zhì)量為m1的小球與O點(diǎn)的連線與水平線的夾角為α=90°，質(zhì)量為m2的小球位于水平地面上，設(shè)此時(shí)細(xì)線的拉力大小為T，質(zhì)量為m2的小球?qū)Φ孛鎵毫Υ笮镹，則（

）A．T=

B．T=C．N=m2g

D．N=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.有一列簡(jiǎn)諧橫波在彈性介質(zhì)中沿x軸正方向以速率v=10m/s傳播，某時(shí)刻的波形如圖所示，把此時(shí)刻作為零時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)方程為y=

m.參考答案：由題圖讀出波長(zhǎng)和振幅，由波速公式求出頻率，由得出角速度，由于質(zhì)點(diǎn)A開(kāi)始時(shí)刻向下振動(dòng)，故將相關(guān)數(shù)據(jù)代入可得答案．7.在研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用一張印有小方格的紙記錄軌跡，小方格的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)．小球在平拋運(yùn)動(dòng)途中的幾個(gè)位置如圖中的a、b、c、d所示，則小球平拋初速度的計(jì)算式為v0大小為＝

；小球經(jīng)過(guò)c點(diǎn)時(shí)的速度VC大小為_(kāi)_____

_____（均用L、g表示）．參考答案：（3分）；8.如圖7甲所示為用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄小車運(yùn)動(dòng)情況的裝置，開(kāi)始時(shí)小車在水平玻璃板上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，后來(lái)在薄布面上做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，所打出的紙帶如圖乙所示(附有刻度尺)，紙帶上相鄰兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔為0.02s.圖7從紙帶上記錄的點(diǎn)跡情況可知，A、E兩點(diǎn)跡之間的距離為_(kāi)_______cm，小車在玻璃板上做勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度大小為_(kāi)_______m/s，小車在布面上運(yùn)動(dòng)的加速度大小為_(kāi)_______m/s2.參考答案：7.20(7.19～7.21均可)；0.90(0.89～0.91均可)；5.0(4.9～5.1均可)9.如圖為“用DIS（位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)）研究加速度和力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置。（1）在該實(shí)驗(yàn)中必須采用控制變量法，應(yīng)保持___________不變，用鉤碼所受的重力作為_(kāi)__________，用DIS測(cè)小車的加速度。（2）改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測(cè)量。在某次實(shí)驗(yàn)中根據(jù)測(cè)得的多組數(shù)據(jù)可畫出a-F關(guān)系圖線（如圖所示）。①分析此圖線的OA段可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是_________________________________。②（單選題）此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是（

）A．小車與軌道之間存在摩擦

B．導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)C．所掛鉤碼的總質(zhì)量太大

D．所用小車的質(zhì)量太大參考答案：（1）小車的總質(zhì)量，小車所受外力，（2）①在質(zhì)量不變的條件下，加速度與外力成正比，②C，10.一個(gè)同學(xué)在研究小球自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，用頻閃照相連續(xù)記錄下小球的位置如圖所示。已知閃光周期為s，測(cè)得7.68cm，12.00cm，用上述數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算可得小球運(yùn)動(dòng)的加速度約為_(kāi)______m/s2，圖中x2約為_(kāi)_______cm。（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）參考答案：4.5,9.611.我國(guó)交流電的周期為_(kāi)_______，頻率為_(kāi)_______，1min內(nèi)電流方向改變了___次。參考答案：0.02s

50Hz

6000次。12.（選修3－3（含2－2）模塊）（5分）分子間同時(shí)存在引力和斥力，且都隨分子間距離的增大而

。分子勢(shì)能的變化情況由分子力做功情況決定，與分子間的距離有關(guān)?，F(xiàn)有兩分子相距為r，已知r0為兩分子引力和斥力相等時(shí)的距離，當(dāng)r>r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為

，當(dāng)增大分子間的距離，分子勢(shì)能

，當(dāng)r<r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為

，當(dāng)減小分子間的距離，分子勢(shì)能

。參考答案：答案：減小引力增大斥力增大13.（2分）傳感器是自動(dòng)控制設(shè)備中不可缺少的元件。圖是一種測(cè)定位移的電容式傳感器電路。在該電路中，閉合開(kāi)關(guān)S一小段時(shí)間后，使工件（電介質(zhì)）緩慢向左移動(dòng)，則在工件移動(dòng)的過(guò)程中，通過(guò)電流表G的電流

（填“方向由a至b”、“方向由b至a”或“始終為零”）參考答案：方向由a至b三、簡(jiǎn)答題：本題共2小題，每小題11分，共計(jì)22分14.螺線管通電后，小磁針靜止時(shí)指向如圖所示，請(qǐng)?jiān)趫D中標(biāo)出通電螺線管的N、S極，并標(biāo)出電源的正、負(fù)極。參考答案：N、S極1分電源+、-極15.(3-5模塊)(5分)有兩個(gè)質(zhì)量為m的均處于基態(tài)的氫原子A、B，A靜止，B以速度v0與之發(fā)生碰撞．己知：碰撞前后二者的速度均在一條直線上，碰撞過(guò)程中部分動(dòng)能有可能被某一氫原子吸收。從而該原子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，然后，此原子向低能級(jí)態(tài)躍遷，并發(fā)出光子．如欲碰后發(fā)出一個(gè)光子，則速度v0至少需要多大？己知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為E1(E1<0)。參考答案：解析：，--------------(1分)

，--------------(1分)

，--------------(1分)

--------------(2分)四、計(jì)算題：本題共3小題，共計(jì)47分16.如圖所示，用一個(gè)電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)電阻為r的電源，向滑動(dòng)變阻器R供電．請(qǐng)推導(dǎo)電源輸出功率最大時(shí)需滿足的條件．參考答案：解：由閉合電路歐姆定律得：電源的輸出功率為：P=I2R聯(lián)立得：由數(shù)學(xué)變形得：當(dāng)R=r時(shí)，P有最大值．答：當(dāng)R=r時(shí)電源輸出功率最大．【考點(diǎn)】閉合電路的歐姆定律．【分析】根據(jù)閉合電路歐姆定律得出電路中電流的表達(dá)式，由功率公式得出電源的輸出功率表達(dá)式，再由數(shù)學(xué)知識(shí)求解．17.如圖甲所示，兩根完全相同的光滑平行導(dǎo)軌固定，每根導(dǎo)軌均由兩段與水平方向成θ=30°的長(zhǎng)直導(dǎo)軌和一段圓弧導(dǎo)軌平滑連接而成，導(dǎo)軌兩端均連接電阻，阻值R1=R2=2Ω，導(dǎo)軌間距L=0.6m。在右側(cè)導(dǎo)軌所在斜面的矩形區(qū)域M1M2P2P1內(nèi)分布有垂直斜面向上的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)上下邊界M1P1、M2P2的距離d=0.2m，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示。t=0時(shí)刻，在右側(cè)導(dǎo)軌斜面上與M1P1距離s=0.1m處，有一根阻值r=2Ω的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌由靜止釋放，金屬棒第一次經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)過(guò)程恰好勻速通過(guò)，最終金屬棒在導(dǎo)軌上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。取重力加速度g=10m/s2，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。求：（1）金屬棒ab勻速通過(guò)磁場(chǎng)的速度大小v；（2）在t1=0.1s時(shí)刻和t2=0.25s時(shí)刻電阻R1兩端的電壓之比；（3）最終電阻R2產(chǎn)生的總熱量Q總。參考答案：（1）1m/s（2）4:1（3）0．01J試題分析：（1）由mgs·sinθ=mv2得（3）設(shè)ab的質(zhì)量為m，ab在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)ab的電流ab受到的安培力FA＝BIL又mgsinθ=BIL解得m=0．024kg在t=0～0．2s時(shí)間里，R2兩端的電壓U2=0．2V，產(chǎn)生的熱量ab最終將在M2P2下方的軌道區(qū)域內(nèi)往返運(yùn)動(dòng)，到M2P2處的速度為零，由功能關(guān)系可得在t=0．2s后，整個(gè)電路最終產(chǎn)生的熱量Q=mgdsinθ+mv2=0．036J由電路關(guān)系可得R2產(chǎn)生的熱量Q2=Q=0．006J故R2產(chǎn)生的總熱量Q總=Q1+Q2=0．01J考點(diǎn)：法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、能量守恒定律【名師點(diǎn)睛】本題是法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律以及能量守恒定律等知識(shí)的綜合應(yīng)用，關(guān)鍵要搞清電路的連接方式及能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系，明確感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)既與電路知識(shí)有關(guān)，又與電磁感應(yīng)有關(guān)．18.高臺(tái)滑雪以其驚險(xiǎn)刺激而聞名，運(yùn)動(dòng)員在空中的飛躍姿勢(shì)具有很強(qiáng)的觀賞性．某滑雪軌道的完整結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)化成如圖所示的示意圖．其中AB段是助滑雪道，傾角α＝30°，BC段是水平起跳臺(tái)，CD段是著陸雪道，AB段與BC段圓滑相連，DE段是一小段圓弧(其長(zhǎng)度可忽略)，在D、E兩點(diǎn)分別與CD、EF相切，EF是減速雪道，傾角θ＝37°．軌道各部分與滑雪板間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ＝0.25，圖中軌道最高點(diǎn)A處的起滑臺(tái)距起跳臺(tái)BC的豎直高度h＝10m．A點(diǎn)與C點(diǎn)的水平距離L1＝20m，C點(diǎn)與D點(diǎn)的距離為32.625m．運(yùn)動(dòng)員連同滑雪