山東省濟南市章丘第一高級中學高三物理下學期期末試卷含解析

山東省濟南市章丘第一高級中學高三物理下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.下列有關(guān)物理思想、物理史實和實驗方法的敘述正確的是：

（

）A．探究彈簧的彈力與伸長量的關(guān)系時，應(yīng)采用控制變量法B．英國物理學家牛頓在比薩斜塔上完成了落體實驗C．牛頓將實驗與邏輯推理結(jié)合，用理想實驗法推翻了“力是維持物體運動原因”的錯誤認識。D．伽利略通過落體實驗證明了重量并不是影響落體運動快慢的原因參考答案：D2.（單選）如圖所示，P是水平地面上的一點，A，B、C、D在一條豎直線上，且AB=BC=CD．從A、B、C三點分別水平拋出一個物體，這三個物體都落在水平地面上的P點．則三個物體拋出時的速度大小之比vA：vB：vC為（）A．：：B．1：：C．1：2：3D．1：1：1參考答案：考點：平拋運動．.專題：平拋運動專題．分析：據(jù)題意知A，B，C三點到P點的水平距離相等，欲求三物體拋出速度之比，只需求出三物體到達地面時間之比即可．解答：解：三個物體距地面豎直位移SA：SB：SC=3：2：1，且豎直方向做初速度為零的勻加速運動

由勻加速直線運動公式（豎直方向）S=v0t+at2，v0=0，a=g

得tA：tB：tC=；：1

（1）

再考慮水平方向vAtA=vBtB=vCtC

（2）

聯(lián)立（1）（2）解出vA：vB：vC=：：

故選：A．點評：解決平拋與類平拋問題，需要將物體的實際運動分解為水平與豎直方向兩部分，水平方向做勻速運動，豎直方向為初速度是零的勻加速運動，兩部分時間相同．3.(單選)關(guān)于物理學的研究方法，以下說法錯誤的是A．伽利略開創(chuàng)了運用邏輯推理和實驗相結(jié)合進行科學研究的方法B．卡文迪許在利用扭秤實驗裝置測量萬有引力常量時，應(yīng)用了“放大法”C．電場強度是用比值法定義的，因而電場強度與電場力成正比，與試探電荷的電荷量成反比D．探究合力與分力的關(guān)系，用的是“等效替代”的方法參考答案：C4.在豎直平面內(nèi)固定一半徑為R的金屬細圓環(huán)，質(zhì)量為m的金屬小球（視為質(zhì)點）通過長為L的絕緣細線懸掛在圓環(huán)的最高點。當圓環(huán)、小球都帶有相同的電荷量Q（未知）時，發(fā)現(xiàn)小球在垂直圓環(huán)平面的對稱軸上處于平衡狀態(tài)，如圖所示。已知靜電力常量為。則下列說法中正確的是

A.電荷量

B.電荷量C.繩對小球的拉力

D.繩對小球的拉力參考答案：A5.自由下落的物體，某物理量x隨時間的變化關(guān)系圖線如圖所示。該物理量x可能是A．速度 B．動能

C．加速度 D．機械能參考答案：A二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計16分6.為了探究受到空氣阻力時，物體運動速度隨時間的變化規(guī)律，某同學采用了“加速度與物體質(zhì)量、物體受力關(guān)系”的實驗裝置(如圖所示)．實驗時，平衡小車與木板之間的摩擦力后，在小車上安裝一薄板，以增大空氣對小車運動的阻力．(1)往砝碼盤中加入一小砝碼，在釋放小車________(選填“之前”或“之后”)接通打點計時器的電源，在紙帶上打出一系列的點．(2)從紙帶上選取若干計數(shù)點進行測量，得出各計數(shù)點的時間t與速度v的數(shù)據(jù)如下表：時間t/s00.501.001.502.002.50速度v/(m·s－1)0.120.190.230.260.280.29請根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出小車的v－t圖象．(3)通過對實驗結(jié)果的分析，該同學認為：隨著運動速度的增加，小車所受的空氣阻力將變大．你是否同意他的觀點？請根據(jù)v－t圖象簡要闡述理由．參考答案：7.氫原的能級如圖所示，一大群處于第一激發(fā)態(tài)的氫原子吸收2.55eV能量后從高能級向低能級躍遷，能發(fā)出

種不同頻率的光子，這些光子中能使截止頻率為8.07×1014Hz的鋅板發(fā)生光電效應(yīng)的有

種。已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s。參考答案：8.如圖所示，在場強為E的勻強電場中有相距為L的兩點A、B，連線AB與電場線的夾角為θ，將一電荷量為q的正電荷從A點移到B點．若沿直線AB移動該電荷，電場力做功W=____，AB兩點間的電勢差UAB

．參考答案：qELcosθ_

ELcosθ9.一根兩端開口的長玻璃管豎直插入水銀槽中并固定，如圖所示．管內(nèi)徑橫截面積為S，管中有一輕質(zhì)光滑活塞，活塞下方封閉L長度、熱力學溫度為To的氣柱，當活塞上放一個質(zhì)量為m的小砝碼后，達到平衡時管內(nèi)外水銀面的高度差為________；然后對氣體加熱，使氣柱長度恢復(fù)到L，此過程中氣體的溫度升高了__________．（已知外界大氣壓為p0，水銀密度為ρ）．參考答案：；

10.某同學想設(shè)計一個調(diào)光電路，現(xiàn)在已有下列器材：一只標有“6V，3W”的燈泡L，一只標有“12Ω，1A”的滑動變阻器，一電源電動勢為12V，電源內(nèi)阻不計，開關(guān)一只，導(dǎo)線若干．要想使調(diào)光電路的開關(guān)閉合后，改變滑動變阻器的滑片P的位置，可使燈泡由正常發(fā)光到逐漸變暗，直至熄滅．

（1）為了滿足實驗設(shè)計的要求還需要_________________________（填寫實驗器材），理由_____________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

___________________________________________

（2）請在右邊的方框內(nèi)畫出符合設(shè)計要求的電路圖．參考答案：（1）一個分壓電阻R0；

若僅用現(xiàn)有器材設(shè)計電路其電路圖如圖所示，通過計算可知，當滑動觸片P使燈泡正確發(fā)光時，滑動電阻器左邊部分電阻為R1=7.42Ω，通過部分的電流將大于1A，所以滑動變阻器將破壞，因此不能滿足燈泡正常發(fā)光的情況．

（2）電路圖如圖所示．11.北京時間2011年3月11日在日本海域發(fā)生強烈地震，并引發(fā)了福島核電站產(chǎn)生大量的核輻射，經(jīng)研究，其中核輻射的影響最大的是銫137（），可廣泛散布到幾百公里之外，且半衰期大約是30年左右）．請寫出銫137發(fā)生β衰變的核反應(yīng)方程：

．如果在該反應(yīng)過程中釋放的核能為，則該反應(yīng)過程中質(zhì)量虧損為

．（已知碘（I）為53號元素，鋇（）為56號元素）參考答案：

12.生活中經(jīng)常用“呼嘯而來”形容正在駛近的車輛，這是聲波在傳播過程中對接收這而言頻率發(fā)生變化的表現(xiàn)，無線電波也具有這種效應(yīng)。圖中的測速雷達正在向一輛接近的車輛發(fā)出無線電波，并接收被車輛反射的無線電波。由于車輛的運動，接收的無線電波頻率與發(fā)出時不同。利用頻率差就能計算出車輛的速度。已知發(fā)出和接收的頻率間關(guān)系為，式中C為真空中的光速，若，，可知被測車輛的速度大小為_________m/s。參考答案：答案：30解析：根據(jù)題意有，解得v＝30m/s。13.電容器作為儲能器件，在生產(chǎn)生活中有廣泛的應(yīng)用。對給定電容值為C的電容器充電，無論采用何種充電方式，其兩極間的電勢差u隨電荷量q的變化圖像都相同。（1）請在圖1中畫出上述u–q圖像。類比直線運動中由v–t圖像求位移方法，求兩極間電壓為U時電容器所儲存的電能Ep。（

）______（2）在如圖2所示的充電電路中，R表示電阻，E表示電源（忽略內(nèi)阻）。通過改變電路中元件的參數(shù)對同一電容器進行兩次充電，對應(yīng)的q–t曲線如圖3中①②所示。a．①②兩條曲線不同是______（選填E或R）的改變造成的；b．電容器有時需要快速充電，有時需要均勻充電。依據(jù)a中的結(jié)論，說明實現(xiàn)這兩種充電方式的途徑。__________________（3）設(shè)想使用理想的“恒流源”替換（2）中電源對電容器充電，可實現(xiàn)電容器電荷量隨時間均勻增加。請思考使用“恒流源”和（2）中電源對電容器的充電過程，填寫下表（選填“增大”、“減小”或“不變”）。

“恒流源”（2）中電源電源兩端電壓________通過電源的電流________

參考答案：

(1).

(2).

(3).R

(4).要快速度充電時，只要減小圖2中的電阻R；要均勻充電時，只要適當增大圖2中的電阻R即可

(5).增大

(6).不變

(7).不變

(8).減小【詳解】由電容器電容定義式得到圖象，類比圖象求位移求解電量，由圖3斜率解決兩種充電方式不同的原因和方法；根據(jù)電容器充電過程中電容器兩極板相當于電源解答(1)由電容器電容定義式可得：，整理得：，所以圖象應(yīng)為過原點的傾斜直線，如圖：由題可知，兩極間電壓為U時電容器所儲存的電能即為圖線與橫軸所圍面積，即，當兩極間電壓為U時，電荷量為，所以；(2)a.由于電源內(nèi)阻不計，當電容器充滿電后電容器兩端電壓即電源的電動勢，電容器最終的電量為：，由圖可知，兩種充電方式最終的電量相同，只是時間不同，所以①②曲線不同是R造成的；b.由圖3可知，要快速度充電時，只要減小圖2中的電阻R，要均勻充電時，只要適當增大圖2中的電阻R即可；(3)在電容器充電過程中在電容器的左極板帶正電，右極板帶負電，相當于另一電源，且充電過程中電量越來越大，回路中的總電動勢減小，當電容器兩端電壓與電源電動勢相等時，充電結(jié)束，所以換成“恒流源”時，為了保證電流不變，所以“恒流源兩端電壓要增大，通過電源的電流不變，在(2)電源的電壓不變，通過電源的電流減小。三、簡答題：本題共2小題，每小題11分，共計22分14.（8分）在衰變中常伴有一種稱為“中微子”的粒子放出。中微子的性質(zhì)十分特別，因此在實驗中很難探測。1953年，萊尼斯和柯文建造了一個由大水槽和探測器組成的實驗系統(tǒng)，利用中微子與水中的核反應(yīng)，間接地證實了中微子的存在。（1）中微子與水中的發(fā)生核反應(yīng)，產(chǎn)生中子（）和正電子（），即中微子+→+，可以判定，中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別是

。（填寫選項前的字母）

A.0和0

B.0和1

C.1和0

D.1和1（2）上述核反應(yīng)產(chǎn)生的正電子與水中的電子相遇，與電子形成幾乎靜止的整體后，可以轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€光子（），即+2

已知正電子和電子的質(zhì)量都為9.1×10-31㎏，反應(yīng)中產(chǎn)生的每個光子的能量約為

J.正電子與電子相遇不可能只轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€光子，原因是

。參考答案：（1）A；(2)；遵循動量守恒解析：（1）發(fā)生核反應(yīng)前后，粒子的質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)均不變，據(jù)此可知中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分都是0，A項正確。（2）產(chǎn)生的能量是由于質(zhì)量虧損。兩個電子轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€光子之后，質(zhì)量變?yōu)榱?，由，故一個光子的能量為，帶入數(shù)據(jù)得=J。正電子與水中的電子相遇，與電子形成幾乎靜止的整體，故系統(tǒng)總動量為零，故如果只產(chǎn)生一個光子是不可能的，因為此過程遵循動量守恒。15.如圖所示，熒光屏MN與x軸垂直放置，熒光屏所在位置橫坐標x0＝40cm，在第一象限y軸和MN之間存在沿y軸負方向的勻強電場，在第二象限有半徑R＝10cm的圓形磁場，磁感應(yīng)強度大小B＝0.4T，方向垂直xOy平面向外。磁場的邊界和x軸相切于P點。在P點有一個粒子源，平行于坐標平面，向x軸上方各個方向發(fā)射比荷為1.0×108C./kg的帶正電的粒子，已知粒子的發(fā)射速率v0＝4.0×106m/s。不考慮粒子的重力粒子間的相互作用。求(1)帶電粒子在磁場中運動的軌跡半徑;(2)若所有帶電粒子均打在x軸下方的熒光屏上，求電場強度的最小值參考答案：（1）（2）【詳解】（1）粒子在磁場中做圓周運動，其向心力由洛倫茲力提供，即：，則；（2）由于r＝R，所以所有粒子從右半圓中平行x軸方向進入電場進入電場后，最上面的粒子剛好從Q點射出電場時，電場強度最小，粒子進入電場做類平拋運動，水平方向上豎直方向，聯(lián)立解得最小強度為：；四、計算題：本題共3小題，共計47分16.如圖所示，豎直固定的光滑絕緣的直圓筒底部放置一場源A，其電荷量Q=＋4×10－3C，場源電荷A形成的電場中各點的電勢表達式為，其中k為靜電力恒量，r為空間某點到A的距離．有一個質(zhì)量為m=0.1kg的帶正電小球B，B球與A球間的距離為a=0.4m，此時小球B處于平衡狀態(tài)，且小球B在場源A形成的電場中具有的電勢能表達式為，其中r為q與Q之間的距離．有一質(zhì)量也為m的不帶電絕緣小球C從距離B的上方H=0.8m處自由下落，落在小球B上立刻也小球B粘在一起向下運動，它們到達最低點后又向上運動，它們向上運動到達的最高點P．（取g=10m/s2，k=9×109N·m2/C2），求：

（1）小球C與小球B碰撞后的速度為多少？

（2）小球B的帶電量q為多少？

（3）P點與小球A之間的距離為多大？

（4）當小球B和C一起向下運動與場源A距離多遠時，其速度最大？速度的最大值為多少？參考答案：（1）小球C自由下落H距離的速度v0==4m/s

小球C與小球B發(fā)生碰撞，由動量守恒定律得：mv0=2mv1，所以v1=2m/s（2）小球B在碰撞前處于平衡狀態(tài)，對B球進行受力分析知：

，代入數(shù)據(jù)得：C

（3）C和B向下運動到最低點后又向上運動到P點，運動過程中系統(tǒng)能量守恒，設(shè)P與A之間的距離為x，由能量守恒得：

代入數(shù)據(jù)得：x=(0.4＋)m（或x=0.683m）

（4）當C和B向下運動的速度最大時，與A之間的距離為y，對C和B整體進行受力分析有：，代入數(shù)據(jù)有：y=

m（或y=0.283m）

（2分）

由能量守恒得：

代入數(shù)據(jù)得：（或vm=2.16m/s）

17.如圖所示，磁感應(yīng)強度大小B=0.15T、方向垂直紙面向里的勻強磁場分布