山西省運(yùn)城市北城分校2021年高三物理期末試題含解析

山西省運(yùn)城市北城分校2021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.（單選）一物體作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，在其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，不發(fā)生變化的物理量是（）

A．線速度B．角速度C．向心加速度D．合外力參考答案：考點(diǎn)：線速度、角速度和周期、轉(zhuǎn)速．專(zhuān)題：勻速圓周運(yùn)動(dòng)專(zhuān)題．分析：勻速圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，線速度的方向時(shí)刻改變，向心加速度、合外力的方向始終指向圓心，方向也是時(shí)刻改變．解答：解：A、在勻速圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，線速度的大小不變，方向時(shí)刻改變．故A錯(cuò)誤．

B、在勻速圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，角速度的大小和方向都不變．故B正確．

C、根據(jù)a=知，在勻速圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，向心加速度的大小不變，方向始終指向圓心．故C錯(cuò)誤．

D、根據(jù)知，在勻速圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，合外力的大小不變，方向始終指向圓心．故D錯(cuò)誤．故選B．2.（單選）同學(xué)甲拿住豎直木尺的頂端，同學(xué)乙在木尺下端做好握住木尺的準(zhǔn)備，當(dāng)同學(xué)乙看到木尺由靜止下落，立即握住木尺．測(cè)得木尺下降了大約10cm，則同學(xué)乙此次抓握的反應(yīng)時(shí)間最接近（） A．0.2s B． 0.15s C． 0.1s D． 0.05s參考答案：解答： 解：在人的反應(yīng)時(shí)間中，直尺下降的距離h=45cm．根據(jù)h=gt2t==≈0.15s選項(xiàng)ACD錯(cuò)誤，B正確．故選：B．點(diǎn)評(píng)： 解決本題的關(guān)鍵知道自由落體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間就是人的反應(yīng)時(shí)間．以及掌握自由落體運(yùn)動(dòng)位移時(shí)間公式h=gt2．3.(單選)如圖所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)的直棒一端可繞固定軸O轉(zhuǎn)動(dòng)，另一端擱在升降平臺(tái)上，平臺(tái)以速度v勻速上升，當(dāng)棒與豎直方向的夾角為α?xí)r，棒的角速度為()參考答案：B4.（多選題）發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí),先將衛(wèi)星發(fā)射到近地圓軌道1,然后經(jīng)變軌使其沿橢圓軌道2運(yùn)行,最后再次變軌,將衛(wèi)星送入同步圓軌道3。軌道1與2相切于Q點(diǎn),軌道2與3相切于P點(diǎn),如圖所示,則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時(shí),以下說(shuō)法正確的是A、衛(wèi)星在軌道3上的速率大于它在軌道1上的速率B、衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于它在軌道1上的角速度C、衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的速率小于它在軌道2上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的速率D、衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的速率小于它在軌道3上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的速率參考答案：BCD5.將一只皮球豎直向上拋出,皮球運(yùn)動(dòng)時(shí)受到空氣阻力的大小與速度的大小成正比.下列描繪皮球在上升過(guò)程中加速度大小a與時(shí)間t關(guān)系的圖象,可能正確的是參考答案：C二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計(jì)16分6.如圖1所示，寒假前，某同學(xué)利用DIS系統(tǒng)對(duì)封閉在注射器內(nèi)的一定質(zhì)量的氣體作了兩次等溫過(guò)程的研究．第一次是在室溫下通過(guò)推、拉活塞改變氣體體積，并記錄體積和相應(yīng)的壓強(qiáng)；第二次在較高溫度環(huán)境下重復(fù)這一過(guò)程．（1）結(jié)束操作后，該同學(xué)繪制了這兩個(gè)等溫過(guò)程的p﹣1/V關(guān)系圖線，如圖．則反映氣體在第二次實(shí)驗(yàn)中的p﹣1/V關(guān)系圖線的是1（選填“1”或“2”）；（2）該同學(xué)是通過(guò)開(kāi)啟室內(nèi)暖風(fēng)空調(diào)實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度升高的．在這一過(guò)程中，注射器水平地放置在桌面上，活塞可以自由伸縮，管內(nèi)的氣體經(jīng)歷了一個(gè)等壓（選填“等壓”“等溫”或“等容”）的變化過(guò)程．參考答案：考點(diǎn)：理想氣體的狀態(tài)方程；熱力學(xué)第一定律．專(zhuān)題：理想氣體狀態(tài)方程專(zhuān)題．分析：（1）由圖看出p﹣圖象是過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，斜率一定，根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)研究出斜率等于pV，即可根據(jù)氣態(tài)方程分析．（2）注射器水平地放置在桌面上，以活塞為研究對(duì)象，受力分析，根據(jù)平衡條件列方程，進(jìn)而分析作何種變化．解答：解：（1）由圖2看出p﹣圖象是過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，其斜率等于pV，斜率不變，則pV不變，根據(jù)氣態(tài)方程=c，可知?dú)怏w的溫度不變，均作等溫變化．由氣態(tài)方程得知T與pV正比，即T與圖線的斜率成正比，所以可知反映氣體在第二次實(shí)驗(yàn)中的p﹣關(guān)系圖線的是1．（2）注射器水平地放置在桌面上，設(shè)注射器內(nèi)的壓強(qiáng)為P，大氣壓強(qiáng)為P0，活塞橫截面積為S，活塞移動(dòng)過(guò)程中速度緩慢，認(rèn)為活塞處于平衡狀態(tài)，則：PS=P0S即P=P0可知，管內(nèi)的氣體壓強(qiáng)等于大氣壓，保持不變，所以管內(nèi)氣體經(jīng)歷了一個(gè)等壓變化．故答案為：（1）1；（2）等壓．點(diǎn)評(píng)：對(duì)于氣體的圖象，往往要研究其斜率、面積等方面的數(shù)學(xué)意義，來(lái)分析其物理意義．確定封閉氣體壓強(qiáng)時(shí)通常是以封閉氣體的活塞為研究對(duì)象受力分析通過(guò)平衡條件列方程來(lái)確定．7.人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)處于完全失重狀態(tài)，物體對(duì)支持面沒(méi)有壓力，所以在這種環(huán)境中已無(wú)法用天平稱(chēng)量物體的質(zhì)量。針對(duì)這種環(huán)境，某興趣小組通過(guò)查資料獲知，：彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期為（其中m時(shí)振子的質(zhì)量，k時(shí)彈簧的勁度系數(shù)）。他們?cè)O(shè)計(jì)了一種裝置來(lái)間接測(cè)量物體的質(zhì)量，如圖所示，A是帶夾子的金屬塊，金屬塊和夾子的總質(zhì)量為m0，B是待測(cè)質(zhì)量的物體（可以被A上的夾子固定），彈簧的勁度系數(shù)k未知，當(dāng)他們有一塊秒表。

（1）請(qǐng)你簡(jiǎn)要地寫(xiě)出測(cè)量待測(cè)物體質(zhì)量的方法，測(cè)量的物理量用字母表示①______________________________；

②______________________________。（2）用所測(cè)物理量和已知物理量求待測(cè)物體質(zhì)量的計(jì)算式為m＝____參考答案：(1)

①不放B時(shí)用秒表測(cè)出彈簧振子完成30次全振動(dòng)的時(shí)間t1②將B固定在A上，用秒表測(cè)出彈簧振子完成30次全振動(dòng)的時(shí)間t2（此兩步共4分，明確寫(xiě)出只測(cè)一次全振動(dòng)時(shí)間的最多給2分）(2)

（2分）8.（多選）（2014秋?滕州市校級(jí)期中）下列說(shuō)法正確的是（）A． 伽利略的理想實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因B． 人站在電梯中，人對(duì)電梯的壓力與電梯對(duì)人的支持力不一定大小相等C． 兩個(gè)不同方向的勻變速直線運(yùn)動(dòng)，它們的合運(yùn)動(dòng)不一定是勻變速直線運(yùn)動(dòng)D． 由F=ma可知：當(dāng)F=0時(shí)a=0，即物體靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)．所以牛頓第一定律是牛頓第二定律的特例參考答案：AC解：A、伽利略的理想實(shí)驗(yàn)說(shuō)明物體不受力，物體照樣運(yùn)動(dòng)，即力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因．故A正確．B、人對(duì)電梯的壓力和電梯對(duì)人的支持力是一對(duì)作用力和反作用力，大小相等．故B錯(cuò)誤．C、兩個(gè)不同方向的勻變速直線運(yùn)動(dòng)合成，若合速度的方向與合加速度的方向不在同一條直線上，物體做曲線運(yùn)動(dòng)．故C正確．D、第二定律針對(duì)的是有合外力作用時(shí)的狀態(tài)，第一定律是針對(duì)沒(méi)有外力的狀態(tài)，第一定律不是第二定律的特例．故D錯(cuò)誤．故選AC．9.如圖所示，兩端封閉的均勻玻璃管豎直放置，管中間有一段水銀柱將管中氣體分成體積相等的兩部分，管內(nèi)氣體的溫度始終與環(huán)境溫度相同。一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)下面氣體的體積比原來(lái)大了，則可以判斷環(huán)境溫度

了（填“升高”或“降低”），下面氣體壓強(qiáng)的變化量

上面氣體壓強(qiáng)的變化量（填“大于”、“等于”或“小于”）。

參考答案：升高

；等于10.一物塊置于光滑的水平面上，受方向相反的水平力F1，F(xiàn)2作用從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，兩力隨位移x變化的規(guī)律如圖，則位移x=

m時(shí)物塊的動(dòng)能最大，最大動(dòng)能為

J．參考答案：11.（2）一束細(xì)光束由真空沿著徑向射入一塊半圓柱形透明體，如圖（a）所示，對(duì)其射出后的折射光線的強(qiáng)度進(jìn)行記錄，發(fā)現(xiàn)折射O

光線的強(qiáng)度隨著θ的變化而變化，如圖（b）的圖線所示.此透明體的臨界角為

▲，折射率為

▲

.參考答案：60°（2分），12.用如圖所示的裝置，探究功與物體速度變化的關(guān)系．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先適當(dāng)墊高木板，然后由靜止釋放小車(chē)，小車(chē)在橡皮條彈力的作用下被彈出，沿木板滑行。小車(chē)滑行過(guò)程中帶動(dòng)通過(guò)打點(diǎn)計(jì)器的紙帶，記錄運(yùn)動(dòng)情況．觀察發(fā)現(xiàn)紙帶前面部分點(diǎn)跡疏密不勻，后面部分點(diǎn)跡比較均勻，回答下列問(wèn)題：（1）適當(dāng)墊高木板是為了

；（2）通過(guò)紙帶求小車(chē)速度時(shí)，應(yīng)使用紙帶的

（填“全部”、“前面部分”或“后面部分”）；（3）若實(shí)驗(yàn)作了n次，所用橡皮條分別為1根、2根……n根，通過(guò)紙帶求出小車(chē)的速度分別為v1、v2……vn，用W表示橡皮條對(duì)小車(chē)所做的功，作出的W—v2圖線是一條過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，這說(shuō)明W與v2的關(guān)系是

。參考答案：(1)平衡摩擦力(2)后面部分

(3)W與v2成正比（1）用1條、2條、3條…同樣的橡皮筋將小車(chē)?yán)酵晃恢冕尫?，橡皮筋拉力?duì)小車(chē)所做的功依次為w、2w、3w…探究橡皮筋拉力對(duì)小車(chē)所做的功W與小車(chē)速度v的定量關(guān)系．將木板放有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端墊高，小車(chē)不連橡皮筋，尾部固定一紙帶，輕推小車(chē)使小車(chē)沿木板向下運(yùn)動(dòng)，如果紙帶上打出的點(diǎn)間距是均勻的，說(shuō)明紙帶的運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)，小車(chē)重力沿斜面方向的分力剛好平衡了小車(chē)所受的摩擦力．

（2）橡皮筋拉力對(duì)小車(chē)所做的功全部完成后，打出來(lái)的點(diǎn)才能反映物體的速度．所以應(yīng)使用紙帶的后面部分．

（3）W-v2圖線是一條過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可確定W與速度v的平方成正比．13.圖1為驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。圖中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為50Hz的交流電源，打點(diǎn)的時(shí)間間隔用Δt表示。在小車(chē)質(zhì)量未知的情況下，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種方法用來(lái)研究“在外力一定的條件下，物體的加速度與其質(zhì)量間的關(guān)系”。（1）完成下列實(shí)驗(yàn)步驟中的填空：①平衡小車(chē)所受的阻力：小吊盤(pán)中不放物塊，調(diào)整木板右端的高度，用手輕撥小車(chē)，直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列________的點(diǎn)。②按住小車(chē)，在小吊盤(pán)中放入適當(dāng)質(zhì)量的物塊，在小車(chē)中放入砝碼。③打開(kāi)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，釋放小車(chē)，獲得帶有點(diǎn)列的紙帶，在紙帶上標(biāo)出小車(chē)中砝碼的質(zhì)量m。④按住小車(chē)，改變小車(chē)中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)步驟③。⑤在每條紙帶上清晰的部分，每5個(gè)間隔標(biāo)注一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)。測(cè)量相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距s1，s2，…。求出與不同m相對(duì)應(yīng)的加速度a。⑥以砝碼的質(zhì)量m為橫坐標(biāo)為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上做出關(guān)系圖線。若加速度與小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量成反比，則與m處應(yīng)成_________關(guān)系（填“線性”或“非線性”）。（2）完成下列填空：①本實(shí)驗(yàn)中，為了保證在改變小車(chē)中砝碼的質(zhì)量時(shí)，小車(chē)所受的拉力近似不變，小吊盤(pán)和盤(pán)中物塊的質(zhì)量之和應(yīng)滿足的條件是_______________________。②設(shè)紙帶上三個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距為s1、s2、s3。a可用s1、s3和Δt表示為a=__________。圖2為用米尺測(cè)量某一紙帶上的s1、s3的情況，由圖可讀出s1=__________mm，s3=__________。由此求得加速度的大小a=__________m/s2。③圖3為所得實(shí)驗(yàn)圖線的示意圖。設(shè)圖中直線的斜率為k，在縱軸上的截距為b，若牛頓定律成立，則小車(chē)受到的拉力為_(kāi)__________，小車(chē)的質(zhì)量為_(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.（8分）一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C，其中AB過(guò)程為等壓變化，BC過(guò)程為等容變化。已知VA=0.3m3，TA=TB=300K、TB=400K。（1）求氣體在狀態(tài)B時(shí)的體積。（2）說(shuō)明BC過(guò)程壓強(qiáng)變化的微觀原因（3）沒(méi)AB過(guò)程氣體吸收熱量為Q，BC過(guò)氣體

放出熱量為Q2，比較Q1、Q2的大小說(shuō)明原因。參考答案：解析：（1）設(shè)氣體在B狀態(tài)時(shí)的體積為VB，由蓋--呂薩克定律得，，代入數(shù)據(jù)得。(2)微觀原因：氣體體積不變，分子密集程度不變，溫度變小，氣體分子平均動(dòng)能減小，導(dǎo)致氣體壓強(qiáng)減小。(3)大于；因?yàn)門(mén)A=TB，故AB增加的內(nèi)能與BC減小的內(nèi)能相同，而AB過(guò)程氣體對(duì)外做正功，BC過(guò)程氣體不做功，由熱力學(xué)第一定律可知大于?？键c(diǎn)：壓強(qiáng)的微觀意義、理想氣體狀態(tài)方程、熱力學(xué)第一定律15.（8分）為確定愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程的正確性，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：用動(dòng)能為MeV的質(zhì)子轟擊靜止的鋰核Li，生成兩個(gè)粒子，測(cè)得兩個(gè)粒子的動(dòng)能之和為MeV。寫(xiě)出該反應(yīng)方程，并通過(guò)計(jì)算說(shuō)明正確。（已知質(zhì)子、粒子、鋰核的質(zhì)量分別取、、）參考答案：核反應(yīng)方程為核反應(yīng)的質(zhì)量虧損，由質(zhì)能方程可得，質(zhì)量虧損相當(dāng)?shù)哪芰縈eV而系統(tǒng)增加的能量MeV，這些能量來(lái)自核反應(yīng)中，在誤差允許的范圍內(nèi)可認(rèn)為相等，所以正確。四、計(jì)算題：本題共3小題，共計(jì)47分16.（10分）總質(zhì)量為80kg的跳傘運(yùn)動(dòng)員從離地500m的直升機(jī)上跳下，經(jīng)過(guò)2s后拉開(kāi)繩索開(kāi)啟降落傘，如圖所示是跳傘過(guò)程中的v－t圖像，試根據(jù)圖像求：（g取10m/s2）（1）t＝1s時(shí)運(yùn)動(dòng)員的加速度和所受阻力的大??；（2）估算前14s內(nèi)運(yùn)動(dòng)員下落的高度及克服阻力做的功。參考答案：（1）a＝＝8m/s2

（2分）

mg－f＝ma

（2分）

f＝mg－ma＝160N

（2分）

（2）大約是39.5格，所以h＝39.5′4＝158m

（1582m）

（2分）

Wf＝mgh－mv2＝1.25′105J

（1.23×105J～1.27×105J）

（2分）17.（14分）如圖所示，桌面上有許多大小不同的塑料球，它們的密度均為，有水平向左恒定的風(fēng)作用在球上，使它們做勻加速運(yùn)動(dòng)（摩擦不計(jì)）。已知風(fēng)對(duì)球的作用力與球的最大橫截面積成正比，即F=kS，k為一常量。

（1）對(duì)塑料球來(lái)說(shuō)，空間存在一個(gè)風(fēng)力場(chǎng)，請(qǐng)定義風(fēng)力場(chǎng)強(qiáng)度并寫(xiě)出其表達(dá)式

（2）在該風(fēng)力場(chǎng)中風(fēng)力對(duì)球做功與路徑無(wú)關(guān)，因此可引入風(fēng)力勢(shì)能和風(fēng)力勢(shì)的概念。若以柵欄P為風(fēng)力勢(shì)能參考平面，寫(xiě)出風(fēng)力勢(shì)能EP和風(fēng)力勢(shì)U的表達(dá)式

（3）寫(xiě)出風(fēng)力場(chǎng)中機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式（小球半徑用r