2021年北京密云縣北莊中學(xué)高三物理期末試題含解析

2021年北京密云縣北莊中學(xué)高三物理期末試題含解析一、選擇題：本題共5小題，每小題3分，共計(jì)15分．每小題只有一個選項(xiàng)符合題意1.2012年4月30日，我國用一枚“長征3號乙”火箭成功發(fā)射兩顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星。若該衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動的半徑為r，地球質(zhì)量為M，半徑為R，萬有引力常量為G，下列表述正確的是A．衛(wèi)星的向心加速度大小為B．衛(wèi)星的線速度大小為C．若某一衛(wèi)星加速，則其做圓周運(yùn)動的半徑將會變大D．衛(wèi)星上的物體處于完全失重的狀態(tài)，不受地球的引力作用參考答案：C2.以水平速度υ飛行的子彈先后穿過兩塊豎直放置的由同種材料制成的鋼板，若子彈穿透兩塊鋼板后速度分別為0.8υ和0.6υ，則兩塊鋼板的厚度之比為A．1：1

B．9：7

C．8：6

D．16：9參考答案：B3.在研究平拋運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)只在豎直板面上記下了重垂線Y的方向，但忘了記下平拋的初位置，在坐標(biāo)紙上描出了一段曲線的軌跡，如圖所示，現(xiàn)在曲線上取A、B兩點(diǎn)，量出它們到y(tǒng)軸的距離，AA’=xl，BB’=x2，以及AB的豎直距離h，用這些可以求得小球平拋時初速度為

參考答案：A4.如右圖所示，兩質(zhì)量相同的小球A、B，分別用細(xì)線懸掛于等高的兩點(diǎn)，A球的懸線比B球的長，把兩球均拉到懸線水平后將小球由靜止釋放，以懸點(diǎn)所在平面為參考平面，則兩球經(jīng)最低點(diǎn)時（

）A、A球的速率等于B球的速率B、A球的動能等于B球的動能C、A球的機(jī)械能等于B球的機(jī)械能D、A球的對繩的拉力等于B球?qū)K的拉力參考答案：CD5.以下說法中正確的是A．簡諧運(yùn)動過程中質(zhì)點(diǎn)每次經(jīng)過同一位置時回復(fù)力相同B．在同種均勻介質(zhì)中傳播的聲波，頻率越高，波長越短

C．變化的電場一定產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場一定產(chǎn)生變化的電場D．真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，與光源、觀察者間的相對運(yùn)動沒有關(guān)系參考答案：ABD二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計(jì)16分6.某同學(xué)利用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置測定某一光的波長，已知雙縫間距為d，雙縫到屏的距離為L，將測量頭的分劃板中心刻線與某一亮條紋的中心對齊，并將該條紋記為第一亮條紋，其示數(shù)如圖7所示，此時的示數(shù)x1=

mm。然后轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線與第n亮條紋的中心對齊，測出第n亮條紋示數(shù)為x2。由以上數(shù)據(jù)可求得該光的波長表達(dá)式λ=

（用給出的字母符號表示）。參考答案：0.776mm，7.（6分）美國“肯尼迪”號航空母艦上裝有幫助飛機(jī)起飛的彈射系統(tǒng)，已知“F—A15”型戰(zhàn)斗機(jī)在跑道上產(chǎn)生的最大加速度為5.0m/s2，起飛速度為50m/s。若要該飛機(jī)滑行100m后起飛，則彈射系統(tǒng)必須使飛機(jī)具有

m/s的初速度。假設(shè)某航空母航不裝彈射系統(tǒng)，要求該飛機(jī)仍能在此艦上正常飛行，則該艦身長至少為

m。參考答案：10m/s；250m8.某同學(xué)利用數(shù)碼相機(jī)研究豎直上拋小球的運(yùn)動情況。數(shù)碼相機(jī)每隔0．05s拍照一次，圖7是小球上升過程的照片，圖中所標(biāo)數(shù)據(jù)為實(shí)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(yùn)動中時間中點(diǎn)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(yùn)動的推論公式可以求出加速度，即：a=-10m/s2

（3）=0.64m.9.右圖是自行車傳動機(jī)的示意圖，其中Ⅰ是大齒輪，Ⅱ是小齒輪，Ⅲ是后輪。⑴假設(shè)腳踏板的轉(zhuǎn)速為r/s,則大齒輪的角速度是___rad/s；⑵要知道在這種情況下自行車前進(jìn)的速度有多大，除需要測量大齒輪Ⅰ的半徑，小齒輪Ⅱ的半徑外，還需要測量的物理量是___；

⑶用上述量推導(dǎo)出自行車前進(jìn)速度的表達(dá)式：__。參考答案：⑴

⑵后輪的半徑

⑶10.如圖所示的波形圖，質(zhì)點(diǎn)C經(jīng)過0.5s時間后恰好運(yùn)動到圖中點(diǎn)（4，3）位置，則這列波可能的周期是

s，最小波速是

m/s。參考答案：(k=0、1、2…)，0.04

11.雨滴落到地面的速度通常僅為幾米每秒，這與雨滴下落過程中受到空氣阻力有關(guān)。雨滴間無相互作用且雨滴質(zhì)量不變，重力加速度為g。（1）質(zhì)量為m的雨滴由靜止開始，下落高度h時速度為u，求這一過程中克服空氣阻力所做的功W。____（2）將雨滴看作半徑為r的球體，設(shè)其豎直落向地面的過程中所受空氣阻力f=kr2v2，其中v是雨滴的速度，k是比例系數(shù)。a．設(shè)雨滴的密度為ρ，推導(dǎo)雨滴下落趨近的最大速度vm與半徑r的關(guān)系式；____b．示意圖中畫出了半徑為r1、r2（r1>r2）的雨滴在空氣中無初速下落的v–t圖線，其中_________對應(yīng)半徑為r1的雨滴（選填①、②）；若不計(jì)空氣阻力，請?jiān)趫D中畫出雨滴無初速下落的v–t圖線。（

）（3）由于大量氣體分子在各方向運(yùn)動的幾率相等，其對靜止雨滴的作用力為零。將雨滴簡化為垂直于運(yùn)動方向面積為S的圓盤，證明：圓盤以速度v下落時受到的空氣阻力f∝v2（提示：設(shè)單位體積內(nèi)空氣分子數(shù)為n，空氣分子質(zhì)量為m0）。________參考答案：

(1).

(2).

(3).①

(4).

(5).詳見解析【分析】(1)對雨滴由動能定理解得：雨滴下落h的過程中克服阻做的功；(2)雨滴的加速度為0時速度最大解答；(3)由動量定理證明【詳解】(1)對雨滴由動能定理得：解得：；(2)a.半徑為r的雨滴體積為：，其質(zhì)量為當(dāng)雨滴的重力與阻力相等時速度最大，設(shè)最大速度為，則有：其中聯(lián)立以上各式解得：由可知，雨滴半徑越大，最大速度越大，所以①對應(yīng)半徑為的雨滴，不計(jì)空氣阻力，雨滴做自由落體運(yùn)動，圖線如圖：；(3)設(shè)在極短時間內(nèi)，空氣分子與雨滴碰撞，設(shè)空氣分子的速率為U，在內(nèi)，空氣分子個數(shù)為：，其質(zhì)量為設(shè)向下為正方向，對圓盤下方空氣分子由動量定理有：對圓盤上方空氣分子由動量定理有：圓盤受到的空氣阻力為：聯(lián)立解得：。12.如圖所示，A、B兩點(diǎn)間電壓為U，所有電阻阻值均為R，當(dāng)K閉合時，UCD=______，當(dāng)K斷開時，UCD=__________。參考答案：0

U/313.利用氦—3（He）和氘進(jìn)行的聚變安全無污染，容易控制．月球上有大量的氦—3，每個航天大國都將獲得的氦—3作為開發(fā)月球的重要目標(biāo)之一．“嫦娥一號”探月衛(wèi)星執(zhí)行的一項(xiàng)重要任務(wù)就是評估月球中氦—3的分布和儲量．已知兩個氘核聚變生成一個氦—3和一個中子的核反應(yīng)方程是H＋H→He十n．已知H的質(zhì)量為m1，n的質(zhì)量為m2，He的質(zhì)量為m3．它們質(zhì)量之間的關(guān)系式應(yīng)為____________參考答案：2m1>m2+m3三、簡答題：本題共2小題，每小題11分，共計(jì)22分14.(3-5模塊)(5分)有兩個質(zhì)量為m的均處于基態(tài)的氫原子A、B，A靜止，B以速度v0與之發(fā)生碰撞．己知：碰撞前后二者的速度均在一條直線上，碰撞過程中部分動能有可能被某一氫原子吸收。從而該原子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，然后，此原子向低能級態(tài)躍遷，并發(fā)出光子．如欲碰后發(fā)出一個光子，則速度v0至少需要多大？己知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為E1(E1<0)。參考答案：解析：，--------------(1分)

，--------------(1分)

，--------------(1分)

--------------(2分)15.直角三角形的玻璃磚ABC放置于真空中，∠B＝30°，CA的延長線上S點(diǎn)有一點(diǎn)光源，發(fā)出的一條光線由D點(diǎn)射入玻璃磚，如圖所示．光線經(jīng)玻璃磚折射后垂直BC邊射出，且此光束經(jīng)過SD用時和在玻璃磚內(nèi)的傳播時間相等．已知光在真空中的傳播速度為c，，∠ASD＝15°.求：①玻璃磚的折射率；②S、D兩點(diǎn)間的距離．參考答案：(1)

(2)d試題分析：①由幾何關(guān)系可知入射角i=45°，折射角r=30°可得②在玻璃磚中光速光束經(jīng)過SD和玻璃磚內(nèi)的傳播時間相等有可得

SD=d考點(diǎn)：光的折射定律。四、計(jì)算題：本題共3小題，共計(jì)47分16.如圖所示，某透明材料制成的半球形光學(xué)元件直立放置，其直徑與水平光屏垂直接觸于M點(diǎn)，球心O與M間的距離為10cm。一束激光與該元件的豎直圓面成30角射向圓心O，結(jié)果在光屏上出現(xiàn)間距為d=40cm的兩個光斑，請完成光路圖并求該透明材料的折射率。參考答案：光屏上的兩個光斑分別是激光束經(jīng)光學(xué)元件反射與折射的光線形成，其光路圖如圖所示（2分）依題意，令，據(jù)反射規(guī)律與幾何關(guān)系知，反射光線形成光斑與點(diǎn)的距離為（1分）激光束的入射角=60°，設(shè)其折射角為，由幾何關(guān)系可知折射光線形成光斑與點(diǎn)間距為（1分）據(jù)題意有（1分）聯(lián)立各式并代入數(shù)據(jù)解得即（2分）據(jù)折射規(guī)律得（2分）17.(12分)如圖所示，在第二象限內(nèi)有水平向右的勻強(qiáng)電場，在第一、第四象限內(nèi)分別存在勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向如圖所示．現(xiàn)有一個帶電粒子在該平面內(nèi)從X軸上的P點(diǎn)，以垂直于X軸的初速度進(jìn)入勻強(qiáng)電場，恰好經(jīng)過y軸上的Q點(diǎn)且與y軸成450角射出電場，再經(jīng)過一段時間又恰好垂直于X軸進(jìn)入下面的磁場．已知OP之間的距離為d(不計(jì)粒子的重力)求：

(1)p點(diǎn)的坐標(biāo)；

(2)帶電粒子自進(jìn)入電場至在磁場中第二次經(jīng)過X軸的時間．參考答案：(1)(0，2d)

(2)(1)設(shè)p點(diǎn)的縱坐標(biāo)為h，到達(dá)p點(diǎn)的水平分速度為，則由類平拋運(yùn)動的規(guī)律可知

得h=2d,故Q點(diǎn)的坐標(biāo)為(0，2d)

(2)粒子在電、磁場中的運(yùn)動軌跡如圖所示，設(shè)粒子在磁場中運(yùn)動的半徑為R,周期為T,則由幾何關(guān)系可知：

粒子在磁場中的運(yùn)動時間為,粒子在電場中的運(yùn)動時間為,得總時間18.鋼鐵是國家工業(yè)的重要支柱。在現(xiàn)代化的鋼鐵廠，采用滾筒傳送鋼錠。圖示為我國某鋼鐵廠的鋼錠傳送裝置，斜坡長L=20m，高h(yuǎn)=2m，斜坡上緊排著一排滾筒。長l=8m、質(zhì)量m=l×kg的鋼錠ab放在滾筒上，鋼錠與滾筒間的動摩擦因數(shù)=O．3，工作時由電動機(jī)帶動所有滾筒順時針勻速轉(zhuǎn)動，使鋼錠沿斜坡向上移動，滾筒邊緣的線速度大小均為v=4m／s。由于斜坡傾角很小，可認(rèn)為鋼錠對滾筒的總壓力近似等于鋼錠的重力。取當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=10m／s。。試求：

(1)鋼錠在滾筒上加速運(yùn)動的加速度大小。

(2)鋼錠從坡底(如圖中所示位置)由靜止開始運(yùn)動，直到b端到達(dá)坡頂所需的時間。參考答案：【知識點(diǎn)】牛頓第二定律；勻變速直線運(yùn)動的速度與時間的關(guān)系

A2C2【答案解析】（1）2

m/s2（2）4m/s解析：（1）分析可知，欲使b端到達(dá)坡頂所需要的時間最短，需要電動機(jī)一直工作，則鋼軌先做勻加速直線運(yùn)動，當(dāng)它的速度等于滾筒邊緣的線速度后，做勻速直線運(yùn)動．鋼軌開始受到的滑動摩擦力為：f1=μmg=3×103

N

根據(jù)牛頓第二定律

f1-mg

sinα=