湖南省常德市合口鎮(zhèn)中學2021年高三物理期末試卷含解析

湖南省常德市合口鎮(zhèn)中學2021年高三物理期末試卷含解析一、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）某屋頂為半球形，一人在半球形屋頂上向上緩慢爬行（如圖所示），他在向上爬的過程中（）A．屋頂對他的支持力不變B．屋頂對他的支持力變大C．屋頂對他的摩擦力不變D．屋頂對他的摩擦力變大參考答案：考點：共點力平衡的條件及其應用；力的合成與分解的運用．專題：共點力作用下物體平衡專題．分析：以人為研究對象，作出力圖，根據(jù)平衡條件得出屋頂對他的摩擦力和支持力與θ坡角的關系式，再分析兩個力如何變化．解答：解：以人為研究對象，作出力圖．設此人的重力為G，根據(jù)平衡條件得：屋頂對他的摩擦力：f=Gsinθ屋頂對他的支持力：N=Gcosθ人在半球形屋頂上向上緩慢爬行的過程中，坡角θ減小，則f減小，N增大．即屋頂對他的摩擦力減小，屋頂對他的支持力增大．故選B．點評：本題是簡單的三力力平衡問題，分析受力，作出力圖是關鍵．2.“驗證機械能守恒定律”的實驗裝置如圖所示，實驗中發(fā)現(xiàn)重物增加的動能略小于減少的重力勢能，其主要原因是（

）A．重物的質(zhì)量過大

B．重物的體積過小C．電源的電壓偏低

D．重物及紙帶在下落時受到阻力參考答案：D3.如圖甲所示，水平放置的平行金屬導軌左端通過一單刀雙開關S與定值電阻R和平行板電容器C連接，導體棒MN垂直置于導軌上且與導軌接觸良好。規(guī)定向右為正方向，導體棒MN沿導軌運動的圖象如圖乙所示，金屬棒始終處于方向豎直向上的勻強磁場中，不計導軌和導體棒MN的電阻，則在時間內(nèi)A.若開關S接1，則電容器C始終處于充電狀態(tài)B.若開關S接1，則時刻電容器C兩端的電壓最大C.若開關S接2，則導體棒MN所受安培力的方向先向左后向右D.若開關S接2，則時刻導體棒MN所受的安培力最大參考答案：C【詳解】在圖象中，圖象的斜率表示導體棒運動的速度，由圖乙可知，時間內(nèi)斜率是正、時間內(nèi)斜率為負值，則說明時間內(nèi)導體棒先向右移動后向左移動。若S接A，導體棒通過金屬導軌與平行板電容器C連接，時間內(nèi)導體棒向右先加速后減速，然后向左先加速后減速運動，根據(jù)可知，電容器兩端電壓先增大后減小，再反向增大減小，可知電容器先充電再放電，再充電再放電，故A錯誤；若S接A，時刻導體瞬間靜止，即導體不切割磁感線，故MN中無感應電動勢產(chǎn)生，電容器兩極板電壓為零，即最小，故B錯誤；若S接B，導體棒通過金屬導軌與定值電阻R連，時間內(nèi)，導體棒先向右運動后向左運動，根據(jù)右手定則可知，電流的方向先順時針后逆時針，由左手定則可知，MN所受安培力方向先向左后向右，故C正確；若S接B，時刻MN瞬間靜止，導體不切割磁感線，電路中無電流，MN受安培力為零即最小，故D錯誤。故選C。4.從地面豎直上拋一物體A，同時在離地面某一高度處有一物體B自由下落，兩物體在空中同時到達同一高度時速度大小均為v，則下列說法正確的是(

)A．A上拋的初速度與B落地時速度大小相等，都是2vB．兩物體在空中運動的時間相等C．A上升的最大高度與B開始下落時的高度相同D．兩物體在空中同時達到的同一高度處一定是B開始下落時高度的中點參考答案：AC設兩物體從下落到相遇的時間為t，豎直上拋物體的初速度為v0，則由題gt=v0-gt=v

解得v0=2v．故A正確．根據(jù)豎直上拋運動的對稱性可知，B自由落下到地面的速度為2v，在空中運動時間為tB=，A豎直上拋，在空中運動時間tA=2×=．故B錯誤．物體A能上升的最大高度hA=，B開始下落的高度hB=，顯然兩者相等．故C正確．兩物體在空中同時達到同一高度為h=gt2===hB．故D錯誤．故選AC。5.壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小，有位同學設計了利用壓敏電阻判斷升降機運動狀態(tài)的裝置，其工作原理圖如圖，將壓敏電阻固定在升降機底板上，其上放置一個物塊，在升降機運動過程的某一段時間內(nèi)，發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)I不變，且I大于升降機靜止時電流表的示數(shù)I0，在這段時間內(nèi)A．升降機可能勻減速下降B．升降機一定勻減速下降C．升降機可能勻加速下降D．升降機一定勻加速下降參考答案：C二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計16分6.在一次課外活動中，某同學用圖甲所示裝置測量放在水平光滑桌面上鐵塊A與金屬板B間的動摩擦因數(shù)。已知鐵塊A的質(zhì)量mA=1kg，金屬板B的質(zhì)量mB=0.5kg。用水平力F向左拉金屬板B，使其一直向左運動，穩(wěn)定后彈簧秤示數(shù)的放大情況如圖甲所示，則A、B間的摩擦力Ff=______N，A、B間的動摩擦因數(shù)μ=

。（g取10m/s2）。該同學還將紙帶連接在金屬板B的后面，通過打點計時器連續(xù)打下一系列的點，測量結果如圖乙所示，圖中各計數(shù)點間的時間間隔為0.1s，可求得拉金屬板的水平力F=

N.參考答案：7.如圖所示，一束β粒子自下而上進入一垂直紙面的勻強磁場后發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則磁場方向向

，進入磁場后，β粒子的動能

（填“增加”、“減少”或“不變”）。參考答案：答案：里不變解析：由圖可知，β粒子（帶負電）進入磁場時所受洛倫茲力方向水平向右，根據(jù)左手定則可以判斷磁場方向向里。由于β粒子在磁場中運動，洛倫茲力不做功，所以β粒子的動能不變。8.如圖所示為皮帶轉(zhuǎn)動裝置，右邊兩輪共軸連接，且RA=RC=2RB皮帶不打滑，則在A、B、C三輪中的周期TA：TB：TC=

，線速度vA：vB：vC=

，向心加速度aA：aB：aC=

、

參考答案：2：1：1，1：1：2，1：2：4解：由于A輪和B輪是皮帶傳動，皮帶傳動的特點是兩輪與皮帶接觸點的線速度的大小與皮帶的線速度大小相同，故，所以，

由角速度和線速度的關系式可得，由于B輪和C輪共軸，故兩輪角速度相同，即，故

，所以周期之比為

由角速度和線速度的關系式可得。9.有兩列簡諧橫波a、b在同一媒質(zhì)中沿x軸正方向傳播，波速均為v＝2m/s。在t＝0時，兩列波的波峰正好在x＝2.5m處重合，如圖所示。

①兩列波的周期分別為Ta

和Tb

。②當t1＝0.5s時，橫波b的傳播使質(zhì)點P發(fā)生的位移為_____________m。參考答案：①1.25s；2s；②-2cm------------每空1分，共3分10.(5分)豎直放置的兩塊平行金屬板A、B，分別跟電源的正負極連接，將電源正極接地，如圖所示。在A、B中間固定一個帶正電的電荷q，現(xiàn)保持A板不動，使B板向右平移一小段距離后，電荷q所在位置的電勢U將

，電荷q的電勢能將

。（填：變大、變小或不變。）

參考答案：

答案：變大、變大11.圖示是某時刻兩列簡諧橫波的波形圖，波速大小均為10m/s，一列波沿x軸正向傳播(實線所示)；另一列波沿x軸負向傳播(虛線所示)，則在x軸上質(zhì)點a(x=1m)和b(x=2m)中，質(zhì)點___________(選填“a”或“b”)振動加強，從該時刻起經(jīng)過0.1s時，c質(zhì)點坐標為___________。參考答案：

(1).a

(2).（3m,0.4m）【詳解】(1)兩列波長相同的波疊加，由圖象知，b、d兩點都是波峰與波谷相遇點，則b、d兩點振動始終減弱，是振動減弱點；(2)由圖象可知，兩列波的波長都為λ=4m，則周期,而，c點此時向上運動，經(jīng)過到達波谷，此時y方向的位移為y=-2A=-0.4cm，故c點的坐標為（3m，-0.4cm）.【點睛】本題考查了波的疊加原理，要知道波峰與波峰或波谷與波谷相遇點振動加強，波峰與波谷相遇點振動減弱，要注意：振動加強點并不是位移始終最大.12.一個同學在研究小球自由落體運動時，用頻閃照相連續(xù)記錄下小球的位置如圖所示。已知閃光周期為s，測得7.68cm，12.00cm，用上述數(shù)據(jù)通過計算可得小球運動的加速度約為_______m/s2，圖中x2約為________cm。（結果保留3位有效數(shù)字）參考答案：13.土星周圍有美麗壯觀的“光環(huán)”,組成環(huán)的顆粒是大小不等、線度從1μm到10m的巖石、塵埃,類似于衛(wèi)星,它們與土星中心的距離從7.3×104

km延伸到1.4×105km.已知環(huán)的外緣顆粒繞土星做圓周運動的周期約為14h,引力常量為6.67×10-11N·m2/kg2,則土星的質(zhì)量約為

。（估算時不考慮環(huán)中顆粒間的相互作用）參考答案：三、實驗題：本題共2小題，每小題11分，共計22分14.某同學準備對計算器中的鈕扣電池進行探究，此類電池的內(nèi)阻一般約為1-5kΩ，電動勢的標稱值為3V。他從實驗室中找來了如下器材：A.電壓表V1,量程3V，內(nèi)阻約20KΩ B.電壓表V2,量程6V，內(nèi)阻約10MΩC．定值電阻:R01=1kΩD．定值電阻:R02=20kΩE．滑動變阻器R(0-50kΩ)F．待測鈕扣電池、開關、導線若干(1)實驗電路如圖所示，請在圖中虛線框內(nèi)填入所選電壓表的字母代號;(2)該同學測量出路端電壓U和干路電流I，作出U-I圖線如圖2所示，由圖線可知，該電池的短路電流為_______mA，電動勢為_______V,內(nèi)阻為_______kΩ;(3)當路端電壓為1.5V時，電源的輸出功率為_______W.（計算結果均保留三位有效數(shù)字)參考答案：(1)V1測R0兩端電壓，V2測電源兩端電壓(2)2.00mA(1.90-2.10均可)

3.00V(2.90-3.10均可)1.50kΩ(1.40-1.60均可)

(3)1.5×10-3W(1.40-1.60×10-3W均可)15.某同學用如圖1實驗裝置驗證m1、m2組成的系統(tǒng)機械能守恒，m1=0.1kg、m2=0.3kg，m2從高處由靜止開始下落，打點頻率為50Hz的打點計時器在m1拖著的紙帶上打出一系列的點，對紙帶上的點進行測量，即可驗證機械能守恒定律．如圖2給出的是實驗中獲得的一條符合條件的紙帶：0是打下的第一個點，每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點未畫出，計數(shù)點間的距離如圖所示．（當?shù)刂亓铀俣萭為9.80m/s2，所有結果均保留三位有效數(shù)字）（1）在紙帶上打下計數(shù)點5時的速度v5=2.40m/s；（2）在打點0一5過程中系統(tǒng)動能的增量△EK=1.15J，系統(tǒng)重力勢能的減少量△Ep=1.18J；（3）在實驗處理數(shù)據(jù)中，系統(tǒng)動能的增量總小于系統(tǒng)重力勢能的減少量，導致這一誤差的原因除了有空氣阻力外，還有可能是（寫一條）摩擦阻力．（4）該同學根據(jù)本實驗作出了v2﹣h圖象如圖3所示，則根據(jù)圖象求得重力加速度g=9.70m/s2．參考答案：考點：機械能守恒定律．專題：機械能守恒定律應用專題．分析：（1）根據(jù)在勻變速直線運動中時間中點的瞬時速度大小等于該過程中的平均速度，可以求出打下記數(shù)點5時的速度大?。唬?）根據(jù)物體的初末動能大小可以求出動能的增加量，根據(jù)物體重力做功和重力勢能之間的關系可以求出系統(tǒng)重力勢能的減小量，比較動能增加量和重力勢能減小量之間的關系可以得出機械能是否守恒；（3）根據(jù)數(shù)學知識可知，得出圖象若為直線，則可很容易的判斷兩個物理量之間的關系；（4）根據(jù)圖象的物理意義可知，圖象的斜率大小等于物體的重力加速度大?。獯穑航猓海?）根據(jù)在勻變速直線運動中時間中點的瞬時速度大小等于該過程中的平均速度，可知打第5個點時的速度為：v5===2.4m/s（2）物體的初速度為零，所以動能的增加量為：△Ek=m﹣0=1.15J；重力勢能的減小量等于物體重力做功，故：△EP=W=mgh=1.18J；由此可知動能的增加量和勢能的減小量基本相等，因此在在誤差允許的范圍內(nèi)，m1、m2組成的系統(tǒng)機械能守恒．（3）系統(tǒng)動能的增量總小于系統(tǒng)重力勢能的減少量，原因是存在摩擦阻力，機械能要減小．（4）本題中根據(jù)機械能守恒可知，mgh=，即有：=gh，所以﹣h圖象中圖象的斜率表示重力加速度，由圖可知，斜率k=9.7，故當?shù)氐膶嶋H重力加速度g=9.70m/s2．故答案為：（1）2.40；（2）1.15，1.18；（3）摩擦阻力；（4）9.70．點評：本題全面的考查了驗證機械能守恒定律中的數(shù)據(jù)處理問題，要熟練掌握勻變速直線運動的規(guī)律以及功能關系，增強數(shù)據(jù)處理能力．四、計算題：本題共3小題，共計47分16.如圖所示,一水平圓盤繞過圓心的豎直軸轉(zhuǎn)動,圓盤邊緣有一質(zhì)量m=1.0kg的小滑塊.當圓盤轉(zhuǎn)動的角速度達到某一數(shù)值時,滑塊從圓盤邊緣滑落,經(jīng)光滑的過渡圓管進入軌道ABC.已知AB段斜面傾角為53°,BC段斜面傾角為37°,滑塊與圓盤及斜面間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.5,A點離B點所在水平面的高度h=1.2m.滑塊在運動過程中始終未脫離軌道,不計在過渡圓管處和B點的機械能損失,最大靜摩擦力近似等于滑動摩擦力,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37=0.8.

(1)若圓盤半徑R=0.2m,當圓盤的角速度多大時,滑塊從圓盤上滑落？(2)若取圓盤所在平面為零勢能面,求滑塊到達B點時的機械能.(3)從滑塊到達B點時起,經(jīng)0.6s正好通過C點,求BC之間的距離.參考答案：(2)滑塊在A點時的速度：vA=ωR=1m/s

（1分）從A到B的運動過程由動能定理得mgh-μmgcos53°·=mvB2-mvA2

（2分）在B點時的機械能：EB=mvB2-mgh=-4J

（1分）(3)滑塊在B點時的速度：vB=4m/s滑塊沿BC段向上運動時的加速度大?。篴1=g(sin37°+μcos37°)=10m/s2

（1分）返回時的加速度大小a2=g(sin37°-μcos37°)=2m/s2

（2分）BC間的距離：sBC==0.76m

17.（18分）一質(zhì)量m=20kg的小車停放在光滑固定軌道ABCDE的A點處，如圖所示，軌道的AB段是水平的，CDE段是一段R=20m的圓弧，圓弧的最高點D比AB高出h=1.25m.。有一質(zhì)量M=60kg的人以v0的水平速度跳上小車，并與小車一起沿軌道滑行，不計一切阻力。試計算當人的速度v0多大時，小車滑行到D點時對軌道的壓力恰好為零？（g取10m/s2)參考答案：解析：小車在半徑為R的圓周上作圓周運動，處于圓周軌道的最高點時，小車和人所受重力之和提供向心力，設小車滑行到D點時的速度為u，根據(jù)牛頓第二定律

得u=10m/s

（6分）設人和小車以共同速度v，從水平面運動到D的過程中機械能守恒，根據(jù)機械能守恒定律得

得

v=15m/s

（6分）在人接觸小車，并使小車和人一起前進的過程中，無水平方向外力作用，故水平方向上動量守恒，得

得v0=20m/s（6分）18.（18分）如圖所示，小車B靜止在光滑水平上，一個質(zhì)量為m的鐵塊A（可視為質(zhì)點），以水平速度v0＝4.0m/s滑上小車B的左端，然后與小車右擋板碰撞，最后恰好滑到小車的中點，已知，小車車面長L＝1m。設A與擋板碰撞無機械能損失，碰撞時間可忽略不計，g取10m/s2，求：（1）A、B最后速度的大??；（2）鐵塊A與小車B之間的動摩擦因數(shù)；（3）鐵塊A與小車B的擋板相碰撞前后小車B的速度，并在圖的坐標中畫出A、B相對滑動過程中小車B相對地面的速度v－t圖線。參考答案：解析：(1)對A、B系統(tǒng)，由動量守恒定律：Mv0＝(M＋m)v得

（4分）

（2）A、B系統(tǒng)，由動量定理，對全過程有

μmg1.5L=

解得

（4分）

（3）設A、B碰撞前速度分別為v10和v20

對系統(tǒng)動量守恒

mv0=mv