河南省商丘市永城第三高級中學2021年高三物理上學期期末試卷含解析

河南省商丘市永城第三高級中學2021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.（單選）一個小孩在繃床上做游戲，從高處落到繃床上后又被彈回到原高度．在他從高處開始下落到彈回至原高度的整個過程中，運動的速度隨時間變化的圖象如圖所示．圖中oa段和de段為直線，則根據(jù)此圖可知（）A．小孩和繃床接觸的時間段為t1～t5B．小孩和繃床接觸的時間段為t2～t4C．在運動過程中小孩加速度最大的時刻是t3D．在運動過程中小孩加速度最大的時刻是t2、t4參考答案：解：當小孩從高處下落而未與蹦床接觸時小孩只受重力，其加速度為g，而在小孩彈起過程中，當小孩與蹦床脫離后，小孩只受重力，故其加速度亦為g，所以當速度圖象為傾斜的直線時，小孩在空中不與蹦床接觸．所以小孩與蹦床接觸的時間為t1～t5．故A正確，B錯誤．速度時間圖象的斜率代表物體的加速度，顯然t3時刻圖象的斜率最大，故t3時刻小孩的加速度最大．故C正確D錯誤．故選A、C．2.如圖所示，小車上有一定滑輪，跨過定滑輪的繩上一端系一重球，另一端系在彈簧秤上，彈簧秤固定在小車上．開始時小車處在靜止狀態(tài)．當小車勻加速向右運動時（

）Ａ．彈簧秤讀數(shù)及小車對地面壓力均增大Ｂ．彈簧秤讀數(shù)及小車對地面壓力均變小

Ｃ．彈簧秤讀數(shù)變大，小車對地面的壓力不變Ｄ．彈簧秤讀數(shù)不變，小車對地面的壓力變大參考答案：答案：C3.（單選）為了解釋地球的磁性，19世紀安培假設(shè)：地球的磁場是由繞過地心的軸的環(huán)形電流I引起的。在下列四個圖中，正確表示安培假設(shè)中環(huán)形電流方向的是參考答案：B4.半徑相等的兩個小球甲和乙，在光滑的水平面上沿同一直線相向運動，若甲球質(zhì)量大于乙球質(zhì)量，發(fā)生碰撞前，兩球的動能相等，則碰撞后兩球的狀態(tài)可能是

（填選項前的字母）A．兩球的速度方向均與原方向相反，但它們動能仍相等B．兩球的速度方向相同，而且它們動能仍相等C．甲、乙兩球的動量相同D．甲球的動量不為零，乙球的動量為零

參考答案：C5.（2013?青島模擬）如圖所示，物塊M通過與斜面平行的細繩與小物塊m相連，斜面的傾角θ可以改變，討論物塊M對斜面的摩擦力的大小，則一定有（）A． 若物塊M保持靜止，則θ角越大，摩擦力越大B． 若物塊M保持靜止，則θ角越大，摩擦力越小C． 若物塊M沿斜面下滑，則θ角越大，摩擦力越大D． 若物塊M沿斜面下滑，則θ角越大，摩擦力越小參考答案：D解：A、B、物體m受到重力mg和拉力T，處于平衡狀態(tài)，有T=mg對滑塊M受力分析，受重力Mg、支持力N、拉力T和靜摩擦力f，其中靜摩擦力方向取決于拉力T和重力的下滑分量的大小，若mg＜Mgsinθ，如圖1；若mg＞Mgsinθ，如圖2根據(jù)平衡條件，對于圖1，有T+f=Mgsinθ故θ越大，f越大；根據(jù)平衡條件，對于圖2，有T=f+Mgsinθ故θ越大，f越??；故A、B均錯誤；C、D、由于物體M下滑，所以物體所受到滑動摩擦力f，有f=μN又由于是在斜面上，所以f=μmgcosθ當θ增大時cosθ減少（0～90度），所以f減少，故C錯誤，D正確；故選D．二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計16分6.如圖所示，半徑為R的光滑半圓球固定在水平面上，頂部有一小物體A，現(xiàn)給它一個水平初速度，當這一水平初速度v0至少為_______________時，它將做平拋運動，這時小物體A的落地點P到球心O的距離=_______________.參考答案：;在最高點，有mg-N=m，N=0時物體A做平拋運動，此時v0=．物體A做平拋運動的時間，所以==。7.某同學采用如圖3所示的裝置驗證規(guī)律：“物體質(zhì)量一定，其加速度與所受合力成正比”。a.按圖3把實驗器材安裝好，不掛配重，反復(fù)移動墊木直到小車做勻速直線運動；b.把細線系在小車上并繞過定滑輪懸掛配重，接通電源，放開小車，打點計時器在被小車帶動的紙帶上打下一系列點，取下紙帶，在紙帶上寫上編號；c.保持小車的質(zhì)量M不變，多次改變配重的質(zhì)量m，再重復(fù)步驟b；d.算出每條紙帶對應(yīng)的加速度的值;e.用縱坐標表示加速度a，橫坐標表示配重受的重力mg(作為小車受到的合力F)，作出a-F圖象。①在步驟d中，該同學是采用v--t圖象來求加速度的。圖4為實驗中打出的一條紙帶的一部分，紙帶上標出了連續(xù)的3個計數(shù)點，依次為B、C、D，相鄰計數(shù)點之間還有4個計時點沒有標出。打點計時器接在頻率為50Hz的交流電源上。打點計時器打C點時，小車的速度為___________m/s；②其余各點的速度都標在了v-t坐標系中，如圖5所示。T=0.10s時，打點計時器恰好打B點。請你將①中所得結(jié)果標在圖5所示的坐標系中，并作出小車運動的v-t圖線；利用圖線求出小車此次運動的加速度a=_______m/s2；③最終該同學所得小車運動的a-F圖線如圖6所示，從圖中我們看出圖線是一條經(jīng)過原點的直線。根據(jù)圖線可以確定下列說法中不正確的是A.本實驗中小車質(zhì)量一定時，其加速度與所受合力成正比B.小車的加速度可能大于重力加速度gC.可以確定小車的質(zhì)量約為0.50kgD.實驗中配重的質(zhì)量m遠小于小車的質(zhì)量M參考答案：8.某學校物理興趣小組，利用光控實驗板“探究自由落體的下落高度與速度之間的關(guān)系”，如圖甲所示。將數(shù)據(jù)記錄在Excel工作薄中，利用Excel處理數(shù)據(jù)，如圖乙所示，小組進行探究，得出結(jié)論。在數(shù)據(jù)分析過程中，小組先得出了vB—h圖像，繼而又得出vB2—h圖像，如圖丙、丁所示：請根據(jù)圖象回答下列問題：①小組同學在得出vB—h圖像后，為什么還要作出vB2－h(huán)圖像？

．②若小球下落過程機械能守恒，根據(jù)實驗操作及數(shù)據(jù)處理，求得丁圖圖像的斜率為k，則重力加速度g=

．參考答案：：①先作出的vB-h圖像，不是一條直線，根據(jù)形狀無法判斷vB、h關(guān)系，進而考慮vB2-h圖像，從而找出vB2、h之間的線性關(guān)系．

②（2分）k/2．解析：若小球下落過程機械能守恒，則有mgh=mvB2，即vB2=2gh。vB2-h圖像的斜率k=2g，重力加速度g=k/2．9.某同學利用數(shù)碼相機研究豎直上拋小球的運動情況。數(shù)碼相機每隔0．05s拍照一次，圖7是小球上升過程的照片，圖中所標數(shù)據(jù)為實際距離，則：

（1）圖中t5時刻小球的速度v5＝________m/s。

（2）小球上升過程中的加速度a＝________m/s2。

（3）t6時刻后小球還能上升的高度h=________m。參考答案：見解析（1）頻閃儀每隔T=0.05s閃光一次，根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，得：v5=m/s=4.08m/s.

（2）根據(jù)勻變速直線運動的推論公式可以求出加速度，即：a=-10m/s2

（3）=0.64m.10.如圖為密閉鋼瓶中的理想氣體分子在兩種不同溫度下的速率分布情況，可知，一定溫度下氣體分子的速率呈現(xiàn)

分布規(guī)律；T1溫度下氣體分子的平均動能

（選填“大于”、“等于”或“小于”）T2溫度下氣體分子的平均動能。參考答案：中間多、兩頭少；小于試題分析：由圖可知，兩種溫度下氣體分子速率都呈現(xiàn)“中間多、兩頭少”的分布特點．由于T1時速率較低的氣體分子占比例較大，則說明溫度下氣體分子的平均動能小于溫度下氣體分子的平均動能．考點：考查了分子平均動能【名師點睛】要注意明確分子平均動能為統(tǒng)計規(guī)律，溫度升高時并不是所有分子的速率均增大，同時注意圖象的性質(zhì)，能明確如何判斷分子平均速率的變化和溫度的變化．11.用如圖甲所示裝置做“探究物體的加速度跟力的關(guān)系”的實驗．實驗時保持小車的質(zhì)量M(含車中的鉤碼)不變，用在繩的下端掛的鉤碼的總重力mg作為小車受到的合力，用打點計時器和小車后端拖動的紙帶測出小車運動的加速度．(1)實驗時繩的下端先不掛鉤碼，反復(fù)調(diào)整墊木的左右位置，直到小車做勻速直線運動，這樣做的目的是____________________________________．(2)圖乙為實驗中打出的一條紙帶的一部分，從比較清晰的點跡起，在紙帶上標出了連續(xù)的5個計數(shù)點A、B、C、D、E，相鄰兩個計數(shù)點之間都有4個點跡沒有標出，測出各計數(shù)點到A點之間的距離，如圖乙所示．已知打點計時器接在頻率為50Hz的交流電源兩端，則此次實驗中小車運動的加速度的測量值a＝________m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)通過增加繩的下端掛的鉤碼的個數(shù)來改變小車所受的拉力F，得到小車的加速度a與拉力F的數(shù)據(jù)，畫出a–F圖線后，發(fā)現(xiàn)當F較大時，圖線發(fā)生了如圖丙所示的彎曲．該同學經(jīng)過思考后將實驗方案改變?yōu)橛眯≤囍械你^碼掛在繩的下端來增加鉤碼的個數(shù)和外力．那么關(guān)于該同學的修正方案，下列說法正確的是________．(寫選項字母)A.該修正方案可以避免aF圖線的末端發(fā)生彎曲B.該修正方案要避免a–F圖線的末端發(fā)生彎曲的的條件是M≥mC.該修正方案畫出的a–F圖線的斜率為D.該修正方案畫出的a–F圖線的斜率為參考答案：(1)平衡小車運動中所受的摩擦阻力(3分)(2)0.99或1.0(3分，答1.00或1.01扣1分)(3)AD12.一個氮14原子核內(nèi)的核子數(shù)有______個；氮14吸收一個α粒子后釋放出一個質(zhì)子，此核反應(yīng)過程的方程是________。參考答案：14， 13.如圖所示，連通器的三支管水銀面處于同一高度，A、B管上端封閉，C管上端開口，今在C管中加入一定量的水銀，且保持溫度不變，則穩(wěn)定后A管內(nèi)的水銀柱高度____（選填“大于”、“等于”或“小于”）B管內(nèi)水銀柱高度，A管內(nèi)氣體壓強改變量____

（選填“大于”、“等于”或“小于”）B管內(nèi)氣體壓強改變量。參考答案：三、實驗題：本題共2小題，每小題11分，共計22分14.如圖1所示，用電動勢為E、內(nèi)阻為r的電源，向滑動變阻器R供電。改變變阻器R的阻值，路端電壓U與電流I均隨之變化。（1）以U為縱坐標，I為橫坐標，在圖2中畫出變阻器阻值R變化過程中U-I圖像的示意圖，并說明U-I圖像與兩坐標軸交點的物理意義。（2）a．請在圖2畫好的U-I關(guān)系圖線上任取一點，畫出帶網(wǎng)格的圖形，以其面積表示此時電源的輸出功率；b．請推導(dǎo)該電源對外電路能夠輸出的最大電功率及條件。（3）請寫出電源電動勢定義式，并結(jié)合能量守恒定律證明：電源電動勢在數(shù)值上等于內(nèi)、外電路電勢降落之和。參考答案：（1）U–I圖象如圖所示：圖象與縱軸交點的坐標值為電源電動勢，與橫軸交點的坐標值為短路電流（2）a如圖所示：b.（3）見解析（1）U–I圖像如圖所示，其中圖像與縱軸交點的坐標值為電源電動勢，與橫軸交點的坐標值為短路電流（2）a．如圖所示b．電源輸出的電功率：當外電路電阻R=r時，電源輸出的電功率最大，為（3）電動勢定義式：根據(jù)能量守恒定律，在圖1所示電路中，非靜電力做功W產(chǎn)生的電能等于在外電路和內(nèi)電路產(chǎn)生的電熱，即本題答案是：（1）U–I圖像如圖所示，其中圖像與縱軸交點的坐標值為電源電動勢，與橫軸交點的坐標值為短路電流（2）a．如圖所示當外電路電阻R=r時，電源輸出的電功率最大，為（3）點睛：運用數(shù)學知識結(jié)合電路求出回路中最大輸出功率的表達式，并求出當R=r時，輸出功率最大。15.（6分）我們可以采用圖所示的電路來測量電壓表的內(nèi)阻，已知該電壓表的量程為3.0V，可供選擇的步驟如下：

A．閉合開關(guān)S

B．斷開開關(guān)S

C．將電阻箱R0的阻值調(diào)到最大

D．將電阻箱R0的阻值調(diào)到零E．將滑動變阻器的滑動觸頭調(diào)到a端F．將滑動變阻器的滑動觸頭調(diào)到b端G．調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值，使電壓表的示數(shù)為3.0VH．調(diào)節(jié)變阻箱R0的阻值，使電壓表示數(shù)為1.5V，讀出此時電阻箱R0。的阻值為R1上述操作步驟中，不必要的是

，其余必要的操作步驟按合理順序排列應(yīng)為

，籬電壓表內(nèi)阻的測量值Rv=

．參考答案：

答案：CF，DEAGHB，R1

四、計算題：本題共3小題，共計47分16.質(zhì)量M＝9kg、長L=1m的木板在動摩擦因數(shù)=0.1的水平地面上向右滑行，當速度時，在木板的右端輕放一質(zhì)量m=1kg的小物塊如圖所示．當小物塊剛好滑到木板左端時，物塊和木板達到共同速度．取g=10m/s2，求：

（1）從木塊放到木板上到它們達到相同速度所用的時間t；

（2）小物塊與木板間的動摩擦因數(shù)．參考答案：解：（1）設(shè)木板在時間t內(nèi)的位移為x1；木塊的加速度大小為a2，時間t內(nèi)的位移為x2則有x1=v0t-

①x2=

②x1=

③又

④你入數(shù)據(jù)得t=1s

⑤(2)根據(jù)牛頓第二定律，有

⑥

⑦解得

17.光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)深入地揭示了光的粒子性的一面。前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量之外還具有動量。由狹義相對論可知，一定的質(zhì)量m與一定的能量E相對應(yīng)：，其中c為真空中光速。（1）已知某單色光的頻率為ν，波長為λ，該單色光光子的能量，其中h為普朗克常量。試借用質(zhì)子、電子等粒子動量的定義：動量=質(zhì)量×速度，推導(dǎo)該單色光光子的動量。（2）光照射到物體表面時，如同大量氣體分子與器壁的頻繁碰撞一樣，將產(chǎn)生持續(xù)均勻的壓力，這種壓力會對物體表面產(chǎn)生壓強，這就是“光壓”，用I表示。

一臺發(fā)光功率為P0的激光器發(fā)出一束某頻率的激光，光束的橫截面積為S。當該激光束垂直照射到某物體表面時，假設(shè)光全部被吸收，試寫出其在物體表面引起的光壓的表達式。（3）設(shè)想利用太陽光的“光壓”為探測器提供動力，將太陽系中的探測器送到太陽系以外，這就需要為探測器制作一個很大的光帆，以使太陽光對光帆的壓力超過太陽對探測器的引力，不考慮行星對探測器的引力。一個質(zhì)量為m的探測器，正在朝遠離太陽的方向運動。已知引力常量為G，太陽的質(zhì)量為M，太陽單位時間輻射的總能量為P。設(shè)帆面始終與太陽光垂直，且光帆能將太陽光一半反射，一半吸收。試估算該探測器光帆的面積應(yīng)滿足的條件。參考答案：（1）光子的能量

〖2分〗光子的動量

〖2分〗可得

〖2分〗（2）一小段時間Δt內(nèi)激光器發(fā)射的光子數(shù)

〖1分〗光照射物體表面，由動量定理

〖2分〗產(chǎn)生的光壓

〖1分〗解得

〖2分〗（3）由（2）同理可知，當光一半被反射一半被吸收時，產(chǎn)生的光壓

〖2分〗

距太陽為r處光帆受到的光壓

〖2分〗太陽光對