山西省臨汾市杏園中學2021-2022學年高三物理上學期期末試卷含解析

山西省臨汾市杏園中學2021-2022學年高三物理上學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15分．每小題只有一個選項符合題意1.有兩個光滑固定斜面AB和BC，A、C兩點在同一水平面上，斜面BC比AB長（如圖甲所示），下面四個圖中（如圖乙）正確表示滑塊速率隨時間t變化規(guī)律的是：（）參考答案：C2.（多選）在真空中A、B兩點分別放置等量異種電荷，在電場中通過A、B兩點的豎直平面內對稱位置取一個矩形路徑abcd，如圖所示，現(xiàn)將一電子沿abcd移動一周，則下列判斷正確的是（）A．由a→b電場力做正功，電子的電勢能減小B．由b→c電場對電子先做負功，后做正功，總功為零C．由c→d電子的電勢能一直增加D．由d→a電子的電勢能先減小后增加，電勢能總增加量為零參考答案：考點：電勢能．專題：電場力與電勢的性質專題．分析：根據(jù)電勢高低，分析電場力對電子做功的正負．電場力做正功時，電勢能減?。幌喾?，電勢能增加．根據(jù)等勢線的分布情況可知，電子靠近正電荷時，電勢升高；反之，電勢降低．解答：解：A、由a→b，電勢降低，電場力做負功，電子的電勢能增加．故A錯誤．B、如圖，畫出過b、c的等勢線，則知由b→c，電勢先降低再升高，則電場對電子先做負功，后做正功．根據(jù)對稱性可知，b、c兩點的電勢相等，電場力做的總功為零．故B正確．C、由c→d，電勢升高，電場力做正功，電子的電勢能減?。蔆錯誤．D、由d→a，電勢先升高后降低，電場對電子先做正功，后做負功，電子的電勢能先減小后增加，電勢能總增加量為零．d、a兩點的電勢相等，電場力做的總功為零．故D正確．故選BD點評：本題要對等量異種電荷等勢面的分布和電場線情況了解，考試經(jīng)常做文章，抓住對稱性分析對稱點的電勢關系．3.下列關于物理學發(fā)展史的說法中正確的是（

）A.伽利略通過大量實驗，發(fā)現(xiàn)只要斜面的傾角一定，不同質量的小球從不同高度開始滾動，小球的加速度都是相同的

B.奧斯特為了解釋磁體產(chǎn)生的磁場提出了分子電流假說C.楞次在對理論基礎和實驗資料進行嚴格分析后，提出提出了電磁感應定律D．美國物理學家密立根經(jīng)過多次實驗，比較準確地測定了電子的電荷量參考答案：AD牛頓通過對伽利略的對接斜面實驗的研究總結，最后得出了牛頓第一定律，根據(jù)mgsinα=μmgcosα得，a=gsinα，在斜面的傾角一定時，小球沿斜面下滑的加速度都是相同，故A對。安培提出了分子電流假說，故B錯。法拉第提出了電磁感應定律，故C錯。美國物理學家密立根在1909年，當他準備好條件使帶電云霧在重力與電場力平衡下把電壓加到10000伏時，他發(fā)現(xiàn)的是云層消散后“有幾顆水滴留在機場中”，從而創(chuàng)造出測量電子電荷的平衡水珠法、平衡油滑法，就從實驗上確證了元電荷的存在，并在1913年比較準確地測定了電子電荷的數(shù)值：e=（4.774±0．009）×10-10esu。故D正確。4.（單選）根據(jù)玻爾假設，若規(guī)定無窮遠處的能量為0，則量子數(shù)為n的氫原子的能量En=，E1為基態(tài)的能量，經(jīng)計算為﹣13.6eV，現(xiàn)規(guī)定氫原子處于基態(tài)時的能量為0，則（）A．量子數(shù)n=2時能級的能量為0B．量子數(shù)n=3時能級的能量為﹣C．若要使氫原子從基態(tài)躍遷到第4能級，則需要吸收的光子能量為﹣D．若采用能量為﹣的高速電子轟擊而躍遷到激發(fā)態(tài)，這些氫原子從激發(fā)態(tài)向低能級躍遷的過程中可釋放出10種不同頻率的光子參考答案：【考點】：玻爾模型和氫原子的能級結構；氫原子的能級公式和躍遷．【專題】：原子的能級結構專題．【分析】：通過量子數(shù)n的能級值En=，可以得知結果；基態(tài)的氫原子吸收的能量必須等于兩能級間的能級差時，才能被吸收，根據(jù)該關系，確定出吸收光子后躍遷的第幾能級，根據(jù)數(shù)學組合公式求出激發(fā)后發(fā)射光子的種類．：解：A、量子數(shù)n=2時，能級時的能量為E2=E1=×（﹣13.6eV）=﹣3.4eV，故A錯誤．B、量子數(shù)n=3時，能級的能量為﹣，故B錯誤；C、基態(tài)的氫原子吸收的能量必須等于兩能級間的能級差時，才能被吸收，根據(jù)△E=Em﹣En，可知：使氫原子從基態(tài)躍遷到第4能級，吸收的光子能量為，故C正確；D、采用能量為﹣的高速電子轟擊而躍遷到激發(fā)態(tài)，根據(jù)Em﹣En=hγ，得原子獲得能量躍遷到n=4激發(fā)態(tài)，由數(shù)學組合公式，求得這些氫原子從激發(fā)態(tài)向低能級躍遷的過程中可釋放出6種不同頻率的光子，故D錯誤．故選：C．5.（單選）如圖所示，AOC是光滑的金屬導軌，電阻不計，AO沿豎直方向，OC沿水平方向；PQ金屬直桿，電阻為R，幾乎豎直斜靠在導軌AO上，由靜止開始在重力作用下運動，運動過程中P、Q端始終在金屬導軌AOC上，空間存在著垂直紙面向外的勻強磁場，則在PQ桿從開始滑動到P端滑到OC的過程中，PQ中感應電流的方向A．始終是由P→QB．始終是由Q→PC．先是由P→Q，后是由Q→PD．先是由Q→P，后是由P→Q參考答案：C二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計16分6.一燈泡的電功率為P，若消耗的電能看成全部以波長為入的光波均勻地向周圍輻射，設光在空氣的傳播速度近似為真空中的光速c，普朗克常量為h．則這種光波光子的能量為，在距離燈泡d處垂直于光的傳播方向S面積上，單位時間內通過的光子數(shù)目為

。參考答案：7.如圖所示，寬L=0.4m的豎直障礙物上開有間距d=0.6m的矩形孔，其下沿離地高h=1.2m．離地高H=2m的質點與障礙物相距x=1m．將質點水平拋出，為使質點能穿過該孔，質點的初速度v0至少為2.5m/s，最大為3.5m/s．（g取10m/s2）參考答案：考點：平拋運動．專題：平拋運動專題．分析：小球做平拋運動，要從矩形孔飛出，臨界情況是恰好進入孔和恰好從空射出，根據(jù)平拋運動的分位移公式列式求解即可．解答：解：小球做平拋運動，根據(jù)分位移公式，有：x′=v0ty=故：v0=x′恰好到孔左端下邊緣時，水平分位移為x′1=x=1m，豎直分位移為y=H﹣h=2﹣1.2=0.8m，故：v01=x1′=1×=2.5m/s恰好到孔右端下邊緣時，水平分位移為x′2=x+L=1+0.4=1.4m，豎直分位移為y=H﹣h=2﹣1.2=0.8m，故：v01=x2′=1.4×=3.5m/s故為使質點能穿過該孔，質點的初速度v0至少為2.5m/s，最大為3.5m/s；故答案為：2.5，3.5．點評：本題關鍵是明確小球的運動性質，然后找到臨界狀態(tài)，根據(jù)平拋運動的分位移公式列式求解，不難．8.（6分）某行星繞太陽的運動可近似看作勻速圓周運動，已知行星運動的軌道半徑為R，周期為T，萬有引力恒量為G，則該行星的線速度大小為___________，太陽的質量可表示為___________。參考答案：，9.氫原子的能級圖如圖所示，一群氫原子處于量子數(shù)n＝4能量狀態(tài)，則氫原子最多輻射

種頻率的光子。輻射光子的最大能量為

。參考答案：10.如圖所示，用質量為m的活塞密封住質量為M的氣缸，氣缸有內一定質量的理想氣體，活塞跟缸壁間的摩擦不計，大氣壓為p0，活塞橫截面積為S，整個裝置倒立在水平地面上．當封閉氣體的熱力學溫度為T時，活塞與地面接觸但無相互作用力，這時封閉氣體的壓強為__________．當溫度升高到某一值時，發(fā)現(xiàn)氣缸雖與地面接觸但無相互作用力，這時封閉氣體的溫度為______________．

參考答案：11.（多選）質量為m的小球由輕繩a和b系于一輕質木架上的A點和C點，如圖所示。當輕桿繞軸BC以角速度ω勻速轉動時，小球在水平面內作勻速圓周運動，繩a在豎直方向、繩b在水平方向。當小球運動在圖示位置時．繩b被燒斷的同時桿也停止轉動，則(

)A．小球仍在水平面內作勻速圓周運動

B．在繩被燒斷瞬間，a繩中張力突然增大C．若角速度ω較小，小球在垂直于平面ABC的豎直平面內擺動D．若角速度ω較大，小球可以在垂直于平面ABC的豎直平面內作圓周運動參考答案：BCD12..如圖所示，有一個勻強電場，方向平行于紙面。電場中有A、B、C、D四點，已知AD=DB=BC=d，且ABBC。有一個電量為q的正電荷從A點移動到B點電場力做功為2W，從B點移動到C點克服電場力做功為W。則電場中D點的電勢

（填“大于”“小于”或“等于”）C點的電勢；該電場的電場強度為

。參考答案：等于；13.幾個力如果都作用在物體的

，或者它們的

相交于同一點，這幾個力叫做共點力．參考答案：．同一點

延長線三、簡答題：本題共2小題，每小題11分，共計22分14.如圖所示,甲為某一列簡諧波t=t0時刻的圖象,乙是這列波上P點從這一時刻起的振動圖象,試討論:①波的傳播方向和傳播速度.②求0~2.3s內P質點通過的路程.參考答案：①x軸正方向傳播，5.0m/s②2.3m解：(1)根據(jù)振動圖象可知判斷P點在t=t0時刻在平衡位置且向負的最大位移運動，則波沿x軸正方向傳播，由甲圖可知，波長λ=2m，由乙圖可知，周期T=0.4s，則波速(2)由于T=0.4s，則,則路程【點睛】本題中根據(jù)質點的振動方向判斷波的傳播方向，可采用波形的平移法和質點的振動法等等方法，知道波速、波長、周期的關系.15.（選修3-5）（6分）a、b兩個小球在一直線上發(fā)生碰撞，它們在碰撞前后的s～t圖象如圖所示，若a球的質量ma=1kg，則b球的質量mb等于多少?參考答案：解析：由圖知=4m/s、=—1m/s、=2m/s

（2分）

根據(jù)動量守恒定律有：ma=ma

+

mb

（2分）

∴mb=2.5kg （2分）四、計算題：本題共3小題，共計47分16.隨著科學技術的發(fā)展，磁動力作為一種新型動力系統(tǒng)已經(jīng)越來越多的應用于現(xiàn)代社會，如圖13所示為電磁驅動裝置的簡化示意圖，兩根平行長直金屬導軌傾斜放置，導軌平面與水平面的夾角為q，導軌的間距為L，兩導軌上端之間接有阻值為R的電阻。質量為m的導體棒ab垂直跨接在導軌上，接觸良好，導體棒與導軌間的動摩擦因數(shù)為μ=tanθ，導軌和導體棒的電阻均不計，且在導軌平面上的矩形區(qū)域（如圖中虛線框所示）內存在著勻強磁場，磁場方向垂直導軌平面向上，磁感應強度的大小為B。（導體棒在運動過程中始終處于磁場區(qū)域內）（1）若磁場保持靜止，導體棒在外力的作用下以速度v0沿導軌勻速向下運動，求通過導體棒ab的電流大小和方向；（2）當磁場以某一速度沿導軌平面勻速向上運動時，可以使導體棒以速度v0沿斜面勻速向上運動，求磁場運動的速度大??；（3）為維持導體棒以速度v0沿斜面勻速向上運動，外界必須提供能量，此時系統(tǒng)的效率η為多少。（效率是指有用功率對驅動功率或總功率的比值）參考答案：（1）磁場靜止，導體棒以速度v0向下切割磁感線感應電動勢：

…………………（2分）感應電流：

………………（2分）由右手定則判定，電流的方向由b指向a…………………（2分）（2）磁場帶動導體棒共同向上運動受力如圖所示：感應電動勢：……（2分）感應電流：………………

（1分）安培力：…………………

（1分）平衡方程：……………

（1分）得：

（1分）（3）導體棒以速度v0沿斜面勻速向上運動時，感應電流：

……………

（1分）導體棒中焦耳熱功率：…

（1分）摩擦生熱功率：……（1分）克服重力做功的功率：……………（1分）系統(tǒng)的總功率：…………（1分）系統(tǒng)的效率：………

（1分）17.曉明站在水平地面上，手握不可伸長的輕繩一端，繩的另一端系有質量為m的小球，甩動手腕，使球在豎直平面內做圓周運動，當球某次運動到最低點時，繩突然斷掉。球飛離水平距離d后落地，如題圖所示，已知握繩的手離地面高度為d，手與球之間的繩長為3d/4，重力加速度為g，忽略手的運動半徑和空氣阻力。求繩斷時球的速度大小v1，和球落地時的速度大小v2。問繩能承受的最大拉力多大？改變繩長，使球重復上述運動。若繩仍在球運動到最低點時斷掉，要使球拋出的水平距離最大，繩長應為多少？最大水平距離為多少？（結果保留根號）參考答案：（1）

（2）

（3）

（1）設繩斷后球飛行時間為t1，由平拋運動規(guī)律，有豎直方向：，水平方向：

得：由機械能守恒定律，有：

得：（2）設繩能承受的最大拉力大小為T，這也是球受到繩的最大拉力大小球做圓周運動的半徑為：由圓周運動向心力公式，有：

得：（3）設繩長為l，繩斷時球的速度大小為v3，繩承受的最大拉力不變，有：得：繩斷后球做平拋運動，豎直位移為d－l，水平位移為x，時間為t2，有：，得：當時，x有極大值18.如圖所示，質量為M的光滑長木板靜止在光滑水平地面上，左端固