山西省呂梁市臨縣第二中學(xué)2021-2022學(xué)年高三物理下學(xué)期期末試卷含解析

山西省呂梁市臨縣第二中學(xué)2021-2022學(xué)年高三物理下學(xué)期期末試卷含解析一、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.如圖所示，質(zhì)量均為m的小球A、B（可視為質(zhì)點(diǎn)）用長(zhǎng)為2h的細(xì)線相連，放在高為h的光滑水平桌面上，A球剛好在桌邊，現(xiàn)使小球A由靜止開(kāi)始下落，若A、B兩球落地后均不再?gòu)椘?，則下面說(shuō)法正確的是（

）A、在小球A落地前，細(xì)線對(duì)小球B的拉力等于mgB、在小球A落地前，細(xì)線對(duì)小球B的拉力等于mgC、小球B落地時(shí)恰好把細(xì)線拉直D、小球B落地時(shí)不能把細(xì)線拉直參考答案：BD2.原來(lái)做勻速運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)內(nèi)，具有一定質(zhì)量的物體A靜止在地板上，其與升降機(jī)的側(cè)壁間有一被壓縮的彈簧，如圖所示?，F(xiàn)發(fā)現(xiàn)A突然被彈簧推向左方，由此可判斷，此時(shí)升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)可能是(

)A.加速上升

B.減速上升

C.加速下降

D.減速下降參考答案：答案：BC

解析：因彈簧被壓縮，所以彈簧對(duì)物體A有向左的彈力，此時(shí)物體A受向右的靜摩擦力而處于靜止。當(dāng)物體A被彈簧推向左方時(shí)，說(shuō)明最大靜摩擦力減小，物體對(duì)升降機(jī)底板的壓力減小，即物體處于失重狀態(tài)，所以升降機(jī)可能是減速上升或加速下降，BC正確。3.（單選）電場(chǎng)強(qiáng)度方向與軸平行的靜電場(chǎng)，其電勢(shì)隨的分布如圖所示，一質(zhì)量為m、帶電量為＋q的粒子（不計(jì)重力），以初速度從左側(cè)沿軸正方向進(jìn)入電場(chǎng)。下列敘述正確的是（

）A．粒子從點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)的過(guò)程中，在點(diǎn)速度最大B．粒子從點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)的過(guò)程中，電勢(shì)能先減小后增大C．要使粒子能運(yùn)動(dòng)到處，粒子的初速度至少為D．若，則粒子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大動(dòng)能為參考答案：AD試題分析：粒子從點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)的過(guò)程中，正電荷從低電勢(shì)向高電勢(shì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電場(chǎng)力做負(fù)功，從高電勢(shì)向運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電場(chǎng)力做正功，根據(jù)公式可得從從高電勢(shì)向運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電場(chǎng)力做工最多，所以到點(diǎn)時(shí)動(dòng)能最大，即速度最大，粒子從點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)的過(guò)程中，電場(chǎng)力先做負(fù)功后做正功，所以電勢(shì)能先增大后減小，A正確B錯(cuò)誤；因?yàn)閺狞c(diǎn)的電勢(shì)和點(diǎn)的電勢(shì)相等，所以電場(chǎng)力做功為零，即只要粒子能運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)則一定會(huì)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)，根據(jù)公式，點(diǎn)到點(diǎn)的電勢(shì)差為，所以，解得，即要使粒子能運(yùn)動(dòng)到處，粒子的初速度至少為，C錯(cuò)誤；若，粒子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)時(shí)動(dòng)能最大，故粒子從點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)的電勢(shì)差為，根據(jù)動(dòng)能定理可得：，解得，D正確4.天文單位（簡(jiǎn)寫(xiě)AU）是天文常數(shù)之一，歷史上定義為地球和太陽(yáng)之間的平均距離。已知水星距離太陽(yáng)約0.4AU,木星距離太陽(yáng)約5.2AU．海王星距離太陽(yáng)約30.1AU，則通過(guò)估算判斷下述行星公轉(zhuǎn)角速度最接近的是(

)

A．水星

B．地球

C．木星

D．海王星參考答案：D5.如圖所示，AC、BD為圓的兩條互相垂直的直徑，圓心為O。

將等電荷量的正、負(fù)點(diǎn)電荷放在圓周上，它們的位置關(guān)于AC對(duì)稱．要使圓心O處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零，可在圓周上再放置一個(gè)適當(dāng)電荷量的正點(diǎn)電荷十Q，則該點(diǎn)電荷＋Q應(yīng)放在：A．A點(diǎn)

B．B點(diǎn)

C．C點(diǎn)

D．D點(diǎn)參考答案：D二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計(jì)16分6.某波源S發(fā)出一列簡(jiǎn)諧橫波，波源S的振動(dòng)圖像如圖所示。在波的傳播方向上有A、B兩點(diǎn)，他們到S的距離分別為45m和55m。測(cè)得A、B兩點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)的時(shí)間間隔為1.0s。由此可知①波長(zhǎng)λ=

m；②當(dāng)B點(diǎn)離開(kāi)平衡位置的位移為+6cm時(shí)，A點(diǎn)離開(kāi)平衡位置的位移是

cm。參考答案：20，-67.（6分）2004年7月25日，中國(guó)用長(zhǎng)征運(yùn)載火箭成功的發(fā)射了“探測(cè)二號(hào)”衛(wèi)星．圖是某監(jiān)測(cè)系統(tǒng)每隔2.5s拍攝的，關(guān)于起始勻加速階段火箭的一組照片。已知火箭的長(zhǎng)度為40m，用刻度尺測(cè)量照片上的長(zhǎng)度，結(jié)果如圖所示?；鸺募铀俣萢=

m/s2，火箭在照片中第2個(gè)像所對(duì)應(yīng)時(shí)刻的瞬時(shí)速度大小υ=

m/s。參考答案：答案：8

(3分)

42

（3分）8.一衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度大小為v，若地球質(zhì)量為M，引力常量為G，則該衛(wèi)星的圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R為

；它在1/6周期內(nèi)的平均速度的大小為

。參考答案：；9.某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗(yàn)證“動(dòng)能定理”，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖所示的裝置，另外他們還找到了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫(xiě)紙、紙帶、小木塊、細(xì)沙．當(dāng)滑塊連接上紙帶，用細(xì)線通過(guò)滑輪掛上空的小沙桶時(shí)，釋放小桶，滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)．若你是小組中的一位成員，要完成該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，則：（1）你認(rèn)為還需要的實(shí)驗(yàn)器材有

．（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)為了保證滑塊受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等，沙和沙桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的實(shí)驗(yàn)條件是

，實(shí)驗(yàn)時(shí)為保證細(xì)線拉力為木塊的合外力首先要做的步驟是

．（3）在（2）的基礎(chǔ)上，某同學(xué)用天平稱量滑塊的質(zhì)量M．往沙桶中裝入適量的細(xì)沙，用天平稱出此時(shí)沙和沙桶的總質(zhì)量m．讓沙桶帶動(dòng)滑塊加速運(yùn)動(dòng)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄其運(yùn)動(dòng)情況，在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上取兩點(diǎn)，測(cè)出這兩點(diǎn)的間距L和這兩點(diǎn)的速度大小v1與v2（v1<v2）．則本實(shí)驗(yàn)最終要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為

（用題中的字母表示實(shí)驗(yàn)中測(cè)量得到的物理量）．參考答案：（1）天平，刻度尺（2分）（2）沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量（2分），平衡摩擦力（2分）（3）（4分）（1）實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證動(dòng)能增加量和總功是否相等，故需要求出總功和動(dòng)能，故還要天平和刻度尺；故答案為：刻度尺、天平；

（2）沙和沙桶加速下滑，處于失重狀態(tài)，其對(duì)細(xì)線的拉力小于重力，設(shè)拉力為T(mén)，根據(jù)牛頓第二定律，有

對(duì)沙和沙桶，有mg-T=ma

對(duì)小車(chē)，有T=Ma

解得故當(dāng)M＞＞m時(shí)，有T≈mg

小車(chē)下滑時(shí)受到重力、細(xì)線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應(yīng)該用重力的下滑分量來(lái)平衡摩擦力，故可以將長(zhǎng)木板的一端墊高；

故答案為：沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量，平衡摩擦；

（3）總功為：mgL，動(dòng)能增加量為：故答案為：mgL=10.在圖（a）所示的電路中，合上電鍵S，變阻器的滑動(dòng)頭C從A端滑至B端的過(guò)程中，電源的輸出功率P與路端電壓U、路端電壓U與總電流I的關(guān)系曲線分別如圖（b）、（c）所示。不計(jì)電表、導(dǎo)線對(duì)電路的影響。則電源電動(dòng)勢(shì)E=__________V，電源內(nèi)阻r=________Ω。參考答案：12，311.牛頓在發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律時(shí)曾用月球的運(yùn)動(dòng)來(lái)檢驗(yàn)，物理學(xué)史上稱為著名的“月地檢驗(yàn)”．已知地球半徑，表面附近重力加速度為，月球中心到地球中心的距離是地球半徑的倍，根據(jù)萬(wàn)有引力定律可求得月球的引力加速度為

．又根據(jù)月球繞地球運(yùn)動(dòng)周期，可求得其相向心加速度為

，如果兩者結(jié)果相等，定律得到了檢驗(yàn)。參考答案：，12.汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為50kW，若汽車(chē)總質(zhì)量為5×103kg，在水平路面上行駛時(shí)，所受阻力大小恒為5×103N，則汽車(chē)所能達(dá)到的最大速度為_(kāi)_______m/s，若汽車(chē)以0.5m/s2的加速度由靜止開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng)，這一過(guò)程能維持的時(shí)間為_(kāi)_______s。參考答案：10，40/313.用充電器為一手機(jī)鋰電池充電，等效電路如圖所示，充電器電源的輸出電壓為U，輸出電流為I，手機(jī)電池的內(nèi)阻為r，則電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為_(kāi)_______，充電器的充電效率為_(kāi)_______．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.如圖甲所示，斜面傾角為θ=37°，一寬為d=0.65m的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于斜面向上，磁場(chǎng)邊界與斜面底邊平行。在斜面上由靜止釋放一矩形金屬線框，線框沿斜面下滑，下邊與磁場(chǎng)邊界保持平行。取斜面底部為重力勢(shì)能零勢(shì)能面，從線框開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到恰好完全進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，線框的機(jī)械能E和位移x之間的關(guān)系如圖乙所示，圖中①、②均為直線段。已知線框的質(zhì)量為M=0.1kg，電阻為R=0.06Ω．（取g=l0m·s-2,sin37°=0.6,

cos37°=0.8)求：(1)線框與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ；(2)線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)到恰好完全進(jìn)入磁場(chǎng)所用的時(shí)間t：(3)線框穿越磁場(chǎng)的過(guò)程中，線框中的最大電功率Pm。參考答案：0.5；1/6s；0.54W【詳解】（1）由能量守恒定律，線框減小的機(jī)械能等于克服摩擦力做功，則其中x1=0.36m；解得μ=0.5（2）金屬線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，減小的機(jī)械能等于克服摩擦力和安培力做的功，機(jī)械能均勻減小，因此安培力也是恒力，線框做勻速運(yùn)動(dòng)，速度為v1v12=2ax1解得a=2m/s2v1=1.2m/s其中

x2為線框的側(cè)邊長(zhǎng)，即線框進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中運(yùn)動(dòng)的距離，可求出x2=0.2m，則（3）線框剛出磁場(chǎng)時(shí)速度最大，線框內(nèi)電功率最大由可求得v2=1.8m/s根據(jù)線框勻速進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)：可得FA=0.2N又因?yàn)榭傻脤2、B2L2帶入可得：15.

（選修3-3（含2-2）模塊）(6分)理想氣體狀態(tài)方程如下：。從理論的角度，設(shè)定一定的條件，我們便能得到氣體三大定律：玻意爾定律、查理定律和蓋·呂薩克定律。下面請(qǐng)你通過(guò)設(shè)定條件，列舉其中兩條定律的內(nèi)容。（要求條件、內(nèi)容要與定律名稱相對(duì)應(yīng)，不必寫(xiě)數(shù)學(xué)表達(dá)式）參考答案：

答案：玻意爾定律：一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，它的壓強(qiáng)跟體積成反比。查理定律：一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下，它的壓強(qiáng)跟熱力學(xué)溫度成正比。蓋·呂薩克定律：一定質(zhì)量的氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，它的體積跟熱力學(xué)溫度成正比。四、計(jì)算題：本題共3小題，共計(jì)47分16.如圖所示，從A點(diǎn)以的水平速度拋出一質(zhì)量的小物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)），當(dāng)物塊運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)時(shí)，恰好沿切線方向進(jìn)入光滑圓弧軌道BC，經(jīng)圓孤軌道后滑上與C點(diǎn)等高、靜止在粗糙水平面的長(zhǎng)木板上，圓弧軌道C端切線水平。已知長(zhǎng)木板的質(zhì)量M=4kg,A、B兩點(diǎn)距C點(diǎn)的高度分別為H=0.6m、h=0.15m，R=0.75m，物塊與長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，長(zhǎng)木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。求：（1）小物塊運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)時(shí)的速度大小和方向；（2）小物塊滑動(dòng)至C點(diǎn)時(shí)，對(duì)圓弧軌道C點(diǎn)的壓力；（3）長(zhǎng)木板至少為多長(zhǎng)，才能保證小物塊不滑出長(zhǎng)木板？參考答案：⑴物塊做平拋運(yùn)動(dòng)：H－h(huán)=gt2

（2分）設(shè)到達(dá)C點(diǎn)時(shí)豎直分速度為vy：vy＝gt（1分）=5m/s（1分）方向與水平面的夾角為θ：tanθ＝vy/v0＝3/4，即θ=37°

（1分）⑵從A至C點(diǎn)，由動(dòng)能定理得mgH=（2分）設(shè)C點(diǎn)受到的支持力為FN，則有FN－mg=（1分）由上式可得v2=m/s

FN=47.3N

（1分）根據(jù)牛頓第三定律可知，物塊m對(duì)圓弧軌道C點(diǎn)的壓力大小為47.3N（1分）⑶由題意可知小物塊m對(duì)長(zhǎng)木板的摩擦力f=μ1mg=5N（1分）長(zhǎng)木板與地面間的最大靜摩擦力近似等于滑動(dòng)摩擦力f′=μ2(M+m)g=10N（1分）因f<f′，所以小物塊在長(zhǎng)木板上滑動(dòng)時(shí)，長(zhǎng)木板靜止不動(dòng)（1分）小物塊在長(zhǎng)木板上做勻減速運(yùn)動(dòng)，至長(zhǎng)木板右端時(shí)速度剛好為0則長(zhǎng)木板長(zhǎng)度至少為l==2.8m

（2分）17.（10分）一活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在氣缸內(nèi)，初始時(shí)氣體體積為3.0×10-3。用DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)測(cè)得此時(shí)氣體的溫度和壓強(qiáng)分別為300K和1.0×105Pa。推動(dòng)活塞壓縮氣體，測(cè)得氣體的溫度和壓強(qiáng)分別為320K和1.0×105Pa。（1）求此時(shí)氣體的體積；（2）保持溫度不變，緩慢改變作用在活塞上的力，使氣體壓強(qiáng)變?yōu)?.0×104Pa，求此時(shí)氣體的體積。參考答案：解析：（1）由氣體狀態(tài)方程知：

將V0＝3.0×10－3，T0=300K，P0=1.0×105Pa，T1=320K，P1=1.0×105Pa代入上式

解得：V1=3.2×10－3

（2）氣體發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻馬定律有：

P1V1=P2V2

將P2=8.0×104pa代入可得：

V2=4.0×10－3

18.如圖所示，一根質(zhì)量可以忽略的細(xì)桿，長(zhǎng)為2，兩端和中心處分別固連著質(zhì)量為的小球B、D和C，開(kāi)始時(shí)靜止在光滑的水平桌面上。桌面上另有一質(zhì)量為的小球A，以一給定速度沿垂直于桿DB的方間與右端小球B作彈性碰撞。求剛碰后小球A,B,C,D的速度，并詳細(xì)討論以后可能發(fā)生的運(yùn)動(dòng)情況。參考答案：求剛碰撞后小球A、B、C、D的速度設(shè)剛碰撞后，小球A、B、C、D的速度分別為、、、，并設(shè)它們的方向都與的方向相同．由于小球C位于由B、C、D三球組成的系統(tǒng)的質(zhì)心處，所以小球C的速度也就是這系統(tǒng)的質(zhì)心的速度．因碰撞前后四小球組成的質(zhì)點(diǎn)組的動(dòng)量守恒，故有

（1）碰撞前后質(zhì)點(diǎn)組的角動(dòng)量守恒，有

（2）這里角動(dòng)量的參考點(diǎn)設(shè)在與B球重合的空間固定點(diǎn)，且規(guī)定順時(shí)針?lè)较虻慕莿?dòng)量為正．因?yàn)槭菑椥耘鲎?，碰撞前后質(zhì)點(diǎn)組的動(dòng)能相等，有

（3）因?yàn)闂U是剛性桿，小球B和D相對(duì)于小球C的速度大小必相等，方向應(yīng)相反，所以有

（4）解（1）、（2）、（3）、（4）式，可得兩個(gè)解

=0

（5）和

（6）因?yàn)橐彩莿偱鲎埠笥葿、C、D三小球組成的系統(tǒng)的質(zhì)心的速度，根據(jù)質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定律，碰撞后這系統(tǒng)的質(zhì)心不可能靜止不動(dòng)，故（5）式不合理，應(yīng)舍去．取（6）式時(shí)可解得剛碰撞后A、B、D三球的速度

（7）

（8）

（9）2．討論碰撞后各小球的運(yùn)動(dòng)碰撞后，由于B、C、D三小球組成的系統(tǒng)不受外力作用，其質(zhì)心的速度不變，故小球C將以（6）式的速度即沿方向作勻速運(yùn)動(dòng)．由（4）、（8）、（9）式可知，碰撞后，B、D兩小球?qū)⒗@小球C作勻角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度的大小為

（10）方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较颍桑?）式可知，碰后小球A的速度的大小和方向與M、m的大小有關(guān)，下面就M、m取值不同而導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)情形的不同進(jìn)行討論：（i），即碰撞后小球A停住，由（7）式可知發(fā)生這種運(yùn)動(dòng)的條件是

即

（11）（ii），即碰撞后小球A反方向運(yùn)動(dòng)，根據(jù)（7）式，發(fā)生這種運(yùn)動(dòng)的條件是

（12）（iii）但，即碰撞后小球A沿方向作勻速直線運(yùn)動(dòng)，但其速度小于小球C的速度．由（7）式和（6）式，可知發(fā)生這種運(yùn)動(dòng)的條件是

和

即

（13）（iv），即碰撞后小球A仍沿方向運(yùn)動(dòng)，且其速度大于小球C的速度，發(fā)生這種運(yùn)動(dòng)的條件是

（14）（v），即碰撞后小球A和小球C以相同的速度一起沿方向運(yùn)動(dòng)，發(fā)生這種運(yùn)動(dòng)的條件是

（15）在這種情形下，由于小球B、D繞小球C作圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)細(xì)桿轉(zhuǎn)過(guò)時(shí)，小球D將從小球A的后面與小球A相遇，而發(fā)生第二次碰撞，碰后小球A繼續(xù)沿方向運(yùn)動(dòng)．根據(jù)質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理，C球的速度要減小，碰后再也不可能發(fā)生第三次碰撞．這兩次碰撞的時(shí)間間隔是

（16）從第一次碰撞到