山西省太原市西山煤電集團(tuán)公司第五中學(xué)2021年高三物理上學(xué)期期末試題含解析

山西省太原市西山煤電集團(tuán)公司第五中學(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.（多選）如圖，豎直放置的光滑圓弧型軌道O為圓心，且AB為沿水平方向的直徑，圓弧的最低點(diǎn)為D，若在A點(diǎn)以初速度v沿AB方向平拋一小球a，同時(shí)在圓弧底部C處釋放小球b（CD之間的弧長(zhǎng)遠(yuǎn)小于圓弧半徑），則小球b第一次向A運(yùn)動(dòng)過(guò)程中（）A．兩個(gè)小球可能在D相遇B．小球A不可能垂直打在圓弧軌道上C．若適當(dāng)調(diào)整一小球a的平拋初速度，兩個(gè)小球可能在D的右側(cè)圓弧上相遇D．若適當(dāng)調(diào)整一小球a的平拋初速度，兩個(gè)小球可能在D的左側(cè)圓弧上相遇參考答案：考點(diǎn)：平拋運(yùn)動(dòng)．專(zhuān)題：平拋運(yùn)動(dòng)專(zhuān)題．分析：本題小球a做平拋以，小球b做類(lèi)單擺運(yùn)動(dòng)，根據(jù)兩種運(yùn)動(dòng)的規(guī)律判斷小球是否可以發(fā)生碰撞．解答：解：ACD、根據(jù)題意知小球a做平拋運(yùn)動(dòng)，小球b做類(lèi)單擺運(yùn)動(dòng)，根據(jù)單擺周期公式可以求出小球b從C到D點(diǎn)的時(shí)間為：tb=T=×2π=在小球b到D時(shí)，小球a下落的高度為：ha===R＞R由此知，當(dāng)小球b到達(dá)D點(diǎn)前，小球a在豎直方向上下落高度大于半徑R，因此調(diào)節(jié)小球拋出速度小球a可以與小球b發(fā)生碰撞，且發(fā)生碰撞時(shí)小球b沒(méi)有到達(dá)D點(diǎn)，故發(fā)生碰撞位置在D點(diǎn)右側(cè)的圓弧上，故AD錯(cuò)誤，C正確．B、假設(shè)小球A垂直撞在軌道面上，根據(jù)幾何關(guān)系知，速度與水平方向的夾角是位移與水平方向的夾角的2倍，因?yàn)樗俣扰c水平方向夾角的正切值是位移與水平方向夾角的正切值的2倍，兩者相互矛盾，所以小球不可能垂直撞在軌道面上．故B正確．故選：BC．點(diǎn)評(píng)：本題關(guān)鍵考查小球b做類(lèi)單擺運(yùn)動(dòng)，小球b到達(dá)最低點(diǎn)的時(shí)間要用單擺周期公式進(jìn)行計(jì)算，這是解決本題的一個(gè)突破口，不能根據(jù)題意得出小球b做類(lèi)單擺運(yùn)動(dòng)，則無(wú)法求解此題．2.（多選）如圖所示，勁度系數(shù)為k的輕彈簧的一端固定在墻上，另一端與置于水平面上質(zhì)量為m的物體接觸（未連接），彈簧水平且無(wú)形變．用水平力，緩慢推動(dòng)物體，在彈性限度內(nèi)彈簧長(zhǎng)度被壓縮了x0，此時(shí)物體靜止．撤去F后，物體開(kāi)始向左運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的最大距離為4x0．物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g．則（）A．撤去F后，物體先做勻加速運(yùn)動(dòng)，再做勻減速運(yùn)動(dòng)B．撤去F后，物體剛運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為﹣μgC．物體做勻減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為2D．物體開(kāi)始向左運(yùn)動(dòng)到速度最大的過(guò)程中克服摩擦力做的功為μmg（x0﹣）參考答案：考點(diǎn)：牛頓第二定律．版權(quán)所有專(zhuān)題：壓軸題；牛頓運(yùn)動(dòng)定律綜合專(zhuān)題．分析：本題通過(guò)分析物體的受力情況，來(lái)確定其運(yùn)動(dòng)情況：撤去F后，物體水平方向上受到彈簧的彈力和滑動(dòng)摩擦力，滑動(dòng)摩擦力不變，而彈簧的彈力隨著壓縮量的減小而減小，可知加速度先減小后增大，物體先做變加速運(yùn)動(dòng)，再做變減速運(yùn)動(dòng)，最后物體離開(kāi)彈簧后做勻減速運(yùn)動(dòng)；撤去F后，根據(jù)牛頓第二定律求解物體剛運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大??；物體離開(kāi)彈簧后通過(guò)的最大距離為3x0，由牛頓第二定律求得加速度，由運(yùn)動(dòng)學(xué)位移公式求得時(shí)間；當(dāng)彈簧的彈力與滑動(dòng)摩擦力大小相等、方向相反時(shí)，速度最大，可求得此時(shí)彈簧的壓縮量，即可求解物體開(kāi)始向左運(yùn)動(dòng)到速度最大的過(guò)程中克服摩擦力做的功．解答：解：A、撤去F后，物體水平方向上受到彈簧的彈力和滑動(dòng)摩擦力，滑動(dòng)摩擦力不變，而彈簧的彈力隨著壓縮量的減小而減小，彈力先大于滑動(dòng)摩擦力，后小于滑動(dòng)摩擦力，則物體向左先做加速運(yùn)動(dòng)后做減速運(yùn)動(dòng)，隨著彈力的減小，合外力先減小后增大，則加速度先減小后增大，故物體先做變加速運(yùn)動(dòng)，再做變減速運(yùn)動(dòng)，最后物體離開(kāi)彈簧后做勻減速運(yùn)動(dòng)；故A錯(cuò)誤．B、撤去F后，根據(jù)牛頓第二定律得物體剛運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為a==．故B正確．C、由題，物體離開(kāi)彈簧后通過(guò)的最大距離為3x0，由牛頓第二定律得：勻減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a==μg．將此運(yùn)動(dòng)看成向右的初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，則

3x0=，得t=．故C錯(cuò)誤．D、由上分析可知，當(dāng)彈簧的彈力與滑動(dòng)摩擦力大小相等、方向相反時(shí)，速度最大，此時(shí)彈簧的壓縮量為x=，則物體開(kāi)始向左運(yùn)動(dòng)到速度最大的過(guò)程中克服摩擦力做的功為W=μmg（x0﹣x）=．故D正確．故選BD點(diǎn)評(píng)：本題分析物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況是解答的關(guān)鍵，要抓住加速度與合外力成正比，即可得到加速度是變化的．運(yùn)用逆向思維研究勻減速運(yùn)動(dòng)過(guò)程，比較簡(jiǎn)便．3.（單選）如圖所示，重物被繞過(guò)小滑輪的細(xì)線所懸掛，小滑輪被一根細(xì)線系于天花板上的點(diǎn)。放在粗糙的水平桌面上，是三根線的結(jié)點(diǎn)，水平拉著物體，、與夾角如圖所示。細(xì)線、小滑輪的重力和細(xì)線與滑輪間的摩擦力均可忽略，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。若懸掛小滑輪的細(xì)線的張力是，則下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（）(

)A．重物A的質(zhì)量為B．桌面對(duì)B物體的摩擦力為C．重物C的質(zhì)量為D．與豎直方向的夾角為參考答案：【知識(shí)點(diǎn)】共點(diǎn)力平衡的條件及其應(yīng)用；物體的彈性和彈力．B3B4B7【答案解析】D

解析：設(shè)懸掛小滑輪的斜線中的拉力與O′a繩的拉力分別為T(mén)1和T，則有：2Tcos30°=T1得：T=20N．重物A的質(zhì)量mA==2kg，故A正確；結(jié)點(diǎn)O′為研究對(duì)象，受力如圖，根據(jù)平衡條件得，彈簧的彈力為：F1=Tcos60°=10N．mcg=10Nmc=1kg，故C正確；

根據(jù)平衡條件桌面對(duì)B物體的摩擦力與O′b的拉力相等，即：F2=Tsin60°=20?N=10N，故B正確．D、由于動(dòng)滑輪兩側(cè)繩子的拉力大小相等，根據(jù)對(duì)稱性可知，細(xì)線OP與豎直方向的夾角為30°．故D錯(cuò)誤．題目要求選錯(cuò)誤的，故選：D．【思路點(diǎn)撥】根據(jù)懸掛小滑輪的斜線中的拉力與O′a繩的拉力關(guān)系，求出O′a繩的拉力．以結(jié)點(diǎn)O′為研究對(duì)象，分析受力，根據(jù)平衡條件求出彈簧的彈力和繩O′b的拉力．重物A的重力大小等于O′a繩的拉力大小．再根據(jù)物體B平衡求出桌面對(duì)物體B的摩擦力．本題涉及滑輪和結(jié)點(diǎn)平衡問(wèn)題．根據(jù)動(dòng)滑輪不省力的特點(diǎn)，確定細(xì)線OP與豎直方向的夾角是關(guān)鍵．4.a、b、c三個(gè)物體在同一條直線上運(yùn)動(dòng)．它們的位移－時(shí)間圖像如圖所示，其中a是一條頂點(diǎn)坐標(biāo)為（0，10）的拋物線，下列說(shuō)法正確的是

A.b、c兩物體都做勻速直線運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)物體的速度相同B.物體c的速度越來(lái)越大C.物體a的加速度為0.4m/s2D.在0?5s內(nèi)．a(chǎn)、b兩個(gè)物體間的距離逐漸變大參考答案：D【詳解】A、位移圖象中傾斜的直線表示物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則知b、c兩物體都做勻速直線運(yùn)動(dòng)。由圖看出斜率看出，b、c兩圖線的斜率大小相等、正負(fù)相反，說(shuō)明兩物體的速度大小相等、方向相反，速度不同，故A錯(cuò)誤。B、位移圖象的斜率表示速度，c圖線的斜率不變，說(shuō)明物體c的速度不變，故B錯(cuò)誤。C、對(duì)于勻加速直線運(yùn)動(dòng)位移公式x＝v0tat2，可見(jiàn)，x﹣t圖象是拋物線，所以物體a一定做勻加速直線運(yùn)動(dòng),在0﹣5s內(nèi)a通過(guò)的位移為x＝20m﹣10m＝10m，將t＝5s，x＝10m代入xat2，解得a＝0.8m/s2．故C錯(cuò)誤。D、t＝0時(shí)刻a、b從同一位置出發(fā)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，a物體沿正方向運(yùn)動(dòng)，b物體沿負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，在0?5s內(nèi)，a、b兩個(gè)物體間的距離逐漸變大，故D正確。5.是人工產(chǎn)生的放射性元素，產(chǎn)生后會(huì)自發(fā)衰變?yōu)?。關(guān)于衰變?yōu)?，下列說(shuō)法正確的是A．該衰變?yōu)棣了プ?/p>

B．該衰變?yōu)棣滤プ僀．的半衰期隨溫度升高、壓強(qiáng)增大而變小D．的中子數(shù)比的中子數(shù)少1個(gè)參考答案：

答案：B二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計(jì)16分6.潮汐能屬于無(wú)污染能源，但能量的轉(zhuǎn)化率較低，相比之下，核能是一種高效的能源．（1）在核電站中，為了防止放射性物質(zhì)泄漏，核反應(yīng)堆有三道防護(hù)屏障：燃料包殼、壓力殼和安全殼（見(jiàn)圖甲）．結(jié)合圖乙可知，安全殼應(yīng)當(dāng)選用的材料是________________（2）核反應(yīng)堆中的核廢料具有很強(qiáng)的放射性，目前常用的處理方法是將其裝入特制的容器中，然后______________（將選項(xiàng)前的字母代號(hào)填在橫線上）

A．沉入海底

B．放至沙漠

C．運(yùn)到月球

D．深埋海底（3）圖丙是用來(lái)監(jiān)測(cè)工作人員受到輻射情況的胸章，通過(guò)照相底片被射線感光的區(qū)域，可以判斷工作人員受到何種輻射。當(dāng)胸章上lmm鋁片和3mm鋁片下的照相底片被感光，而鉛片下的照相底片未被感光時(shí)，結(jié)合圖乙分析工作人員受到了_______射線的輻射；當(dāng)所有照相底片都被感光時(shí)，工作人員受到了_________射線的輻射。參考答案：（1）混凝土

（2）D

（3）

7.參考答案：8.某研究性學(xué)習(xí)小組利用如圖甲所示電路測(cè)量某電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r。在坐標(biāo)紙中畫(huà)出了如圖乙所示的U－I圖象，若電流表的內(nèi)阻為1Ω,則E＝________V，r＝________Ω參考答案：2.0；

1.4；9.研究發(fā)現(xiàn)兩個(gè)氘核可聚變成，已知氘核的質(zhì)量為2．0136u，中子的質(zhì)量為1．0087u，He核質(zhì)量為3．0150u．若質(zhì)量虧損1u對(duì)應(yīng)的核能為93l.5MeV，則兩個(gè)氘核聚變成核的核反應(yīng)方程為_(kāi)________________________；上述反應(yīng)中釋放的核能為_(kāi)_____________________________．參考答案：由核反應(yīng)方程質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得兩個(gè)氘核聚變成核的核反應(yīng)方程；由MeV可求出釋放的核能。10.某物理興趣小組的同學(xué)在研究彈簧彈力的時(shí)候，測(cè)得彈力的大小F和彈簧長(zhǎng)度L的關(guān)系如圖所示，則由圖線可知：（1）彈簧的勁度系數(shù)

N/m。（2）當(dāng)彈簧受到5N的拉力時(shí)，彈簧的長(zhǎng)度為

cm。參考答案：（1）200N/m。（2）12.5cm。11.某探究小組設(shè)計(jì)了“用一把尺子測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù)”的實(shí)驗(yàn)方案。如圖所示，將一個(gè)小球和一個(gè)滑塊用細(xì)繩連接，跨在斜面上端。開(kāi)始時(shí)小球和滑塊均靜止，剪斷細(xì)繩后，小球自由下落，滑塊沿斜面下滑，可先后聽(tīng)到小球落地和滑塊撞擊擋板的聲音，保持小球和滑塊釋放的位置不變，調(diào)整擋板位置，重復(fù)以上操作，直到能同時(shí)聽(tīng)到小球落地和滑塊撞擊擋板的聲音。用刻度尺測(cè)出小球下落的高度H、滑塊釋放點(diǎn)與擋板處的高度差h和沿斜面運(yùn)動(dòng)的位移。測(cè)出H=1m，h=0.3m，x=0.5m。（空氣阻力對(duì)本實(shí)驗(yàn)的影響可以忽略,g取10m／s2）。①物體下滑的加速度表達(dá)式為

，計(jì)算得a=

m/s2。②滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)表達(dá)式為_(kāi)_________________，計(jì)算得動(dòng)摩擦因數(shù)等于

。參考答案：12.如圖所示，m為在水平傳送帶上被傳送的小物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)），A為終端皮帶輪，已知皮帶輪半徑為r，傳送帶與皮帶輪間不會(huì)打滑。若物塊被水平拋出，則A輪每秒的轉(zhuǎn)數(shù)至少是A．

B．

C．

D．參考答案：C13.光電計(jì)時(shí)器是一種研究物體運(yùn)動(dòng)情況的常見(jiàn)儀器，當(dāng)有物體從光電門(mén)通過(guò)時(shí)，光電計(jì)時(shí)器就可以顯示物體的擋光時(shí)間，現(xiàn)利用如圖9所示裝置探究物體的加速度與合外力，質(zhì)量關(guān)系，其N(xiāo)Q是水平桌面，PQ是一端帶有滑輪的長(zhǎng)木板，1、2是固定在木板上的兩個(gè)光電門(mén)（與之連接的兩個(gè)光電計(jì)時(shí)器沒(méi)有畫(huà)出）．小車(chē)上固定著用于擋光的窄片K，測(cè)得其寬度為d，讓小車(chē)從木板的頂端滑下，光電門(mén)各自連接的計(jì)時(shí)器顯示窄片K的擋光時(shí)間分別為t1和t2。⑴該實(shí)驗(yàn)中，在改變小車(chē)的質(zhì)量M或沙桶的總質(zhì)量m時(shí)，保持M>>m，這樣做的目的是

；⑵為了計(jì)算出小車(chē)的加速度，除了測(cè)量d、t1和t2之外，還需要測(cè)量

，若上述測(cè)量量用x表示，則用這些物理量計(jì)算加速度的表達(dá)式為a=

；參考答案：（1）小車(chē)所受合外力大小等于（或約等于）mg

（2）兩光電門(mén)之間的距離（或小車(chē)由光電門(mén)1運(yùn)動(dòng)至光電門(mén)2所用的時(shí)間）

（或三、實(shí)驗(yàn)題：本題共2小題，每小題11分，共計(jì)22分14.在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在電壓為U，頻率為f的交流電源上，從實(shí)驗(yàn)中打出的幾條紙帶中選出一條理想紙帶，如圖所示，選取紙帶上打出的連續(xù)5個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E，測(cè)出A點(diǎn)距起始點(diǎn)的距離為s0，點(diǎn)AC間的距離為s1，點(diǎn)CE間的距離為s2，已知重錘的質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，則從起始點(diǎn)O到打下C點(diǎn)的過(guò)程中，重錘重力勢(shì)能的減少量為△EP=

，重錘動(dòng)能的增加量為△EK=

．參考答案：mg（S0+S1），．【考點(diǎn)】驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．【分析】紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度，從而求出動(dòng)能．根據(jù)功能關(guān)系得重力勢(shì)能減小量等于重力做功的數(shù)值．【解答】解：重力勢(shì)能的減小量等于重力所做功的大小，因此有：W=mgx=mg（S0+S1）；根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度大小等于該過(guò)程中的平均速度大小，因此有：vC==動(dòng)能的增量為：△Ek=mv=；故答案為：mg（S0+S1），．15.（11分）某同學(xué)在利用DIS實(shí)驗(yàn)的電壓、電流傳感器，描繪小燈泡的伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)中，采用了圖甲所示電路。

（1）圖甲中E矩形框內(nèi)應(yīng)該接

，F(xiàn)矩形框內(nèi)應(yīng)該接

。（選填“電壓傳感器”、“電流傳感器”或“小燈泡”）（2）該同學(xué)利用測(cè)量的數(shù)據(jù)，畫(huà)出如圖乙的圖線，但該同學(xué)忘記在坐標(biāo)上標(biāo)明橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)所表示物理量。請(qǐng)你根據(jù)圖線作出判斷：橫坐標(biāo)表示____________，縱坐標(biāo)表示_________。參考答案：

答案：（1）電壓傳感器，小燈泡

（2）電流，電壓四、計(jì)算題：本題共3小題，共計(jì)47分16.（3）如圖所示是一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)刻的波形圖，已知波的傳播速度v=2m/s．試回答下列問(wèn)題：①寫(xiě)出x=1.0m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)函數(shù)表達(dá)式；②求出x=2.5m處質(zhì)點(diǎn)在0～4.5s內(nèi)通過(guò)的路程及t=4.5s時(shí)的位移．參考答案：（3）①波長(zhǎng)λ=2.0m，周期T=λ/v=1.0s，振幅A=5cm，則y=5sin(2πt)

cm②n=t/T=4.5，則4.5s內(nèi)路程s=4nA=90cm；x=2.5m質(zhì)點(diǎn)在t=0時(shí)位移為y=5cm，則經(jīng)過(guò)4個(gè)周期后與初始時(shí)刻相同，經(jīng)4.5個(gè)周期后該質(zhì)點(diǎn)位移y=

—5cm．17.如圖所示，水平地面上有一“L”型滑板ABC，豎直高度AB=1.8m.D處有一固定障礙物，滑板右端C到障礙物的距離為1m.滑板左端加上水平向右