天津河北外國語中學2022年高三物理上學期期末試卷含解析

天津河北外國語中學2022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1.一條小船在靜水中的速度為10m/s，要渡過寬度為60m、水流速度為6m／s的河流，下列說法正確的

A．小船渡河的最短時間為6s

B．小船渡河的最短時間為l0s

C．若小船在靜水中的速度增加，則小船渡河的最短路程減小

D．若小船在靜水中的速度增加，則小船渡河的最短路程不變參考答案：AD當以靜水中的速度垂直河岸過河時，過河時間最短，為t=s=6s，因此，B選項錯誤．A選項正確。小船在靜水中的速度為10m/s，它大于河水流速6m/s，由速度合成的平行四邊形法則可知，合速度可以垂直河岸，因此，過河位移（即最短路程）為60m，靜水中船速增加時，合速度要改變，由于船速始終大于水流的速度，合速度可以垂直河岸，過河的最短路程不改變，因此，C選項錯誤．D選項正確。2.如圖所示，一根不可伸長的輕繩兩端各系一個小球a和b，跨在兩根固定在同一高度的光滑水平細桿上，質量為3m的a球置于地面上，質量為m的b球從水平位置靜止釋放.當a球對地面壓力剛好為零時，b球擺過的角度為θ。下列結論正確的是(

)A.θ=90°B.θ=45°C.b球擺動到最低點的過程中，重力對小球做功的功率先增大后減小D.b球擺動到最低點的過程中，重力對小球做功的功率一直增大參考答案：AC3.圖6是物體做直線運動的v-t圖象，由圖可知，該物體A．第1s內和第3s內的運動方向相反B.第3s內和第4s內的加速度相同C.第1s內和第4s內的位移大小不等D．0~2s內和0~4s內的平均速度大小相等參考答案：B4.（單選）如圖所示是“跑步機”示意圖，質量為m的運動員踩在與水平面成a角的靜止皮帶上，運動員用力向后蹬皮帶，皮帶運動過程中

受到的阻力恒為f．在皮帶以速度v勻速向后運動的過程中，下列說法中正確的是

A．人腳對皮帶的摩擦力平行于皮帶斜向上

B．人對皮帶不做功

C．人對皮帶做功的功率為fv

D．人對皮帶做功的功率為mgv參考答案：C5.某物體在三個共點力的作用下處于靜止狀態(tài)，則下列符合條件的有(

)A．7N、8N、15N

B．11N、5N、8N

C．1N、6N、8N

D．4N、3N、12N參考答案：

AB二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計16分6.物體因繞軸轉動而具有的動能叫轉動動能，轉動動能的大小與物體轉動的角速度有關．為了研究某一砂輪的轉動動能EK與角速度ω的關系，可采用下述方法：先讓砂輪由動力帶動勻速轉動，測得其角速度ω，然后讓砂輪脫離動力，由于輪與軸之間存在摩擦，砂輪最后停下，測出脫離動力到停止轉動砂輪轉過的圈數n．測得幾組不同的ω和n如下表所示ω（rad/s）

0.5

1

2

3

4n5

20

80

180

320Ek（J）

另外已測得砂輪轉軸的直徑為1cm，轉軸間的摩擦力為10/πN．（1）試計算出每次脫離動力時砂輪的轉動動能，并填入上表中；（2）試由上述數據推導出該砂輪轉動動能Ek與角速度ω的關系式Ek=2ω2；（3）若脫離動力后砂輪的角速度為2.5rad/s，則它轉過45圈后角速度ω=2rad/s．參考答案：考點：線速度、角速度和周期、轉速．專題：勻速圓周運動專題．分析：（1）砂輪克服轉軸間摩擦力做功公式W=f?n?πD，f是轉軸間的摩擦力大小，n是砂輪脫離動力到停止轉動的圈數，D是砂輪轉軸的直徑．根據動能定理得知，砂輪克服轉軸間摩擦力做功等于砂輪動能的減小，求解砂輪每次脫離動力的轉動動能．（2）采用數學歸納法研究砂輪的轉動動能Ek與角速度ω的關系式：當砂輪的角速度增大為原來2倍時，砂輪的轉動動能Ek是原來的4倍；當砂輪的角速度增大為原來4倍時，砂輪的轉動動能Ek是原來的16倍，得到Ek與ω2成正比，則有關系式Ek=kω2．將任一組數據代入求出比例系數k，得到砂輪的轉動動能Ek與角速度ω的關系式．（3）根據動能與角速度的關系式，用砂輪的角速度表示動能，根據動能定理求出轉過45圈后的角速度．解答：解：（1）根據動能定理得：Ek=f?n?πD，代入計算得到數據如下表所示．ω/rad?s﹣10.51234n5.02080180320Ek/J0.5281832（2）由表格中數據分析可知，當砂輪的角速度增大為原來2倍時，砂輪的轉動動能Ek是原來的4倍，得到關系Ek=kω2．當砂輪的角速度增大為原來4倍時，砂輪的轉動動能Ek是原來的16倍，得到Ek與ω2成正比，則有關系式Ek=kω2．k是比例系數．將任一組數據比如：ω=1rad/s，Ek=2J，代入得到k=2J?s/rad，所以砂輪的轉動動能Ek與角速度ω的關系式是Ek=2ω2（3）根據動能定理得﹣f?n?πD=2ω22﹣2ω12代入解得ω2=2rad/s故答案為：（1）如表格所示；（2）2ω2；（3）2．點評：本題考查應用動能定理解決實際問題的能力和應用數學知識處理物理問題的能力；注意摩擦力做功與路程有關．7.

（選修3—4）（6分）露珠在陽光下顯得晶瑩明亮是由于光的

現象造成的；通過手指縫看日光燈，可以看到彩色條紋是由于光的

現象造成的；水面上的汽油薄膜呈現彩色花紋是由于光的

現象造成的。參考答案：答案：全反射；衍射；干涉；（每空2分）8.一物塊置于光滑的水平面上，受方向相反的水平力F1，F2作用從靜止開始運動，兩力隨位移x變化的規(guī)律如圖，則位移x=

m時物塊的動能最大，最大動能為

J．參考答案：9.（4分）從某金屬表面逸出光電子的最大初動能與入射光的頻率的圖像如下圖所示，則這種金屬的截止頻率是__________HZ；普朗克常量是____________J/HZ。參考答案：4.3(±0.1)×1014Hz

(6.2～6.8)×10-34Js10.一列簡諧橫波沿x軸傳播，t＝0時刻波形如圖所示，此時質點P沿y軸負方向運動，質點Q經過0．3s第一次到達平衡位置，則該波的傳播方向為沿x軸___（填”正”“負”）方向，傳播波速為______m／s，經過1．2s，質點P通過的路程為______cm。參考答案：

(1).負

(2).10

(3).8（1）此時質點P沿y軸負方向運動，由波的形成原理可知此波沿沿x軸負方向傳播。（2）Q經過0．3s第一次到達平衡位置，可知波的周期為，所以波速為（3）經過1．2s，質點P通過的路程為11.如圖所示是采用動力學方法測量空間站質量的原理圖，已知飛船質量為3.0×103kg。在飛船與空間站對接后，推進器對它們的平均推力大小為900N，推進器工作了5s，測出飛船和空間站速度變化了0.05m/s，則飛船和空間站的加速度大小為__________m/s2；空間站的質量為__________kg。參考答案：

答案：0.01m/s2

，8.7×104kg12.如圖所示，位于豎直平面內的固定半徑為R的光滑圓環(huán)軌道，圓環(huán)軌道與水平面相切于M點，與豎直墻相切于A點，豎直墻上另一點B與M的連線和水平面的夾角為600，C是圓環(huán)軌道的圓心，D是圓環(huán)上與M靠得很近的一點（DM遠小于CM）．已知在同一時刻：a、b兩球分別由A、B兩點從靜止開始沿光滑傾斜直軌道運動到M點；c球由C點自由下落到M點；d球從D點靜止出發(fā)沿圓環(huán)運動到M點．則a、b、c、d四個小球最先到達M點的球是_______球。重力加速度取為g，d球到達M點的時間為____________。參考答案：c球；tD=。

13.已知氫原子的基態(tài)能量為E，激發(fā)態(tài)能量,其中n=2,3…。用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速。能使氫原子從第一激發(fā)態(tài)電離的光子的最大波長為________參考答案：原子從n=2躍遷到+∞所以故：三、實驗題：本題共2小題，每小題11分，共計22分14.用圖（a）所示的實驗裝置驗證牛頓第二定律：（1）某同學通過實驗得到如圖（b）所示的a﹣F圖象，造成這一結果的原因是：在平衡摩擦力時木板與水平桌面間的傾角

（填“偏大”或“偏小”）．（2）該同學在平衡摩擦力后進行實驗，實際小車在運動過程中所受的拉力

砝碼和盤的總重力（填“大于”、“小于”或“等于”），為了便于探究、減小誤差，應使小車質量M與砝碼和盤的總質量m滿足

的條件．（3）某同學得到如圖（c）所示的紙帶，已知打點計時器電源頻率為50Hz．A、B、C、D、E、F、G是紙帶上7個連續(xù)的點．△s=sDG﹣sAD=

cm．由此可算出小車的加速度a=

m/s2（加速度a計算結果保留兩位有效數字）．參考答案：（1）偏大；（2）小于；M＞＞m；（3）1.80；5.0．【考點】驗證牛頓第二運動定律．【分析】（1）考查實驗時平衡摩擦力時出現的誤差問題，不是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，就是平衡摩擦力時過大．從圖上分析兩圖各是什么原因即可．（2）根據牛頓第二定律求出繩子拉力與砝碼和盤的總重力的關系，判斷出在什么情況下砝碼和盤的總重力在數值上近似等于小車運動時受到的拉力．（3）根據勻變速直線運動的規(guī)律△x=aT2可以求出加速度的大小．【解答】解：（1）當拉力F等于0時，小車已經產生力加速度，故原因是平衡摩擦力時平衡摩擦力過大，在平衡摩擦力時木板與水平桌面間的傾角偏大．（2）對整體分析，根據牛頓第二定律得，a=，繩子的拉力F=Ma=，所以實際小車在運動過程中所受的拉力小于砝碼和盤的總重力．當M＞＞m，即砝碼和盤的總質量遠小于小車和小車上砝碼的總質量時，砝碼和盤的總重力在數值上近似等于小車運動時受到的拉力．（3）根據刻度尺的示數可知△s=3.90cm﹣2.10cm=1.80cm，時間間隔為t=0.06s，代入公式△x=at2可以求出加速度為：a=5.0m/s2．故答案為：（1）偏大；（2）小于；M＞＞m；（3）1.80；5.0．15.某實驗小組利用如圖1所示的實驗裝置測量小滑車和木板之間的動摩擦因數。主要實驗步驟如下：i．將帶滑輪的長木板固定在水平桌面上，按圖連接實驗裝置，小滑車置于打點計時器附近，牽引端只掛一個鉤碼。ii．接通電源，由靜止釋放小滑車，小滑車運動至木板左端附近時制動小滑車，關閉電源，取下紙帶，計算出小車勻加速運動時的加速度；iii．依次從小滑車上取下第一個、第二個、第三個……鉤碼掛在牽引端，重復步驟ii，分別計算小車勻加速運動時的加速度、、……iv．在坐標系中描點，用直線擬合，計算動摩擦因數（m為牽引端鉤碼總質量，設小滑車及實驗中所有鉤碼的總質量為M）。請回答下列問題：（1）關于實驗原理及操作，下列說法正確的是_____。A．實驗中必須平衡摩擦力B．滑輪與小滑車間的細繩應與木板平行C．必須保證牽引端鉤碼的總質量遠小于小滑車和車上鉤碼的總質量D．還需要測得小滑車的質量（2）某條紙帶測量數據如圖2所示，A、B、C、D、E、F、G為7個相鄰的計數點，相鄰的兩個計數點之間還有四個點未畫出。量出相鄰的計數點之間的距離分別為AB=4.22cm、BC=4.65cm、CD=5.08cm、DE=5.49cm、EF=5.91cm、FG=6.34cm。已知打點計時器的工作頻率為50Hz，則小滑車的加速度值為a=m/s2（結果保留2位有效數字）______；（3）測得圖線在a軸上的截距為b，已知重力加速度為g，則小滑車與木板間的動摩擦因數表達式為_______。參考答案：

(1).B；

(2).0.42；

(3).；試題分析：(1)根據實驗的目的和要求事項分析答題；(2)利用逐差法求得小滑車的加速度；(3)根據牛頓第二定律表示出小車的加速度，即可判斷出截距，進而求得摩擦因數。解：(1)A項：該實驗的目的是為了測量小滑車與長木板之間的摩擦因數，所以在實驗的過程中，不能調整長木板傾斜程度，平衡摩擦力，否則不能測量摩擦因數，故A錯誤；B項：為了保證鉤碼的重力提供小滑車的拉力，必須保證繩與木板平行，故B正確；C項：依次從小滑車上取下第一個、第二個、第三個…鉤碼掛在牽引端，不需要保證引端鉤碼的總質量遠小于小滑車和車上鉤碼的總質量，故C錯誤；D項：根據mg=Ma，由于整個過程中保持總質量不變，故無需測量小車的質量，故D錯誤。(2)AB=4.22cm=0.0422m、BC=4.65cm=0.0465m、CD=5.08cm=0.0508m、DE=5.49cm=0.0549m、EF=5.91cm=0.0591、FG=6.34cm=0.0634m

根據△x=aT2可得；(3)根據mgμ（M-m）g=Ma可知，故-μg=b解得：。【點睛】本題考查了實驗注意事項、求動摩擦因數、求加速度，知道實驗注意事項、實驗原理、應用牛頓第二定律與勻變速直線運動的推論即可正確解題。四、計算題：本題共3小題，共計47分16.（11分）宇宙中存在一些離其他恒星較遠的、由質量相等的三顆星組成的三星系統(tǒng)，通?？珊雎云渌求w對它們的引力作用，已觀測到穩(wěn)定的三星系統(tǒng)存在兩種基本的構成形式：一種是三顆星位于同一直線上，兩顆星圍繞中央星在同一半徑為的圓軌道上運行，如圖甲所示。另一種形式是三顆星位于等邊三角形的三個項點上，并沿外接于等邊三角形的圓形軌道運行，如圖乙所示，設每個星體的質量均為，

(1)試求第一種形式下，星體運動的線速度和周期；(2)假設兩種形式星體的運動周期相同，第二種形式下星體之間的距離應為多少？參考答案：解析：(1)第一種形式下，如圖甲所示，以某個運動的星體為研究對象，根據萬有引力定律和牛頓第二定律，有，則求得星體運動的線速度。又有可求得星體運動的周期為：。(2)第二種形式下，設星體之間的距離為,如圖乙所示，則三個星體做圓周運動的半徑為，由于星體做圓周運動所需要的向心力靠其他兩個星體的萬有引力的合力提供，由力的合成和牛頓第二定律，有：，解得：。17.如圖所示，靜止于光滑水平面上的光滑斜劈