山西省忻州市砂河中学2021-2022学年高三物理期末试题含解析

山西省忻州市砂河中学2021-2022学年高三物理期末试题含解析一、选择题：本题共5小题，每小题3分，共计15分．每小题只有一个选项符合题意1.如图所示，在水平面内有一质量分布均匀的木杆可绕端点O在水平面上自由转动。一颗子弹以垂直于杆的水平速度v0击中静止木杆上的P点，并随木杆一起转动。已知木杆质量为M，长度为L；子弹质量为m，点P到点O的距离为x。忽略木杆与水平面间的摩擦。设子弹击中木杆后绕点O转动的角速度为ω。下面给出ω的四个表达式中只有一个是合理的。根据你的判断，ω的合理表达式应为A．

B．C．

D．参考答案：A2.（单选）在一个匀强电场中有a、b两点，相距为d，电场强度为E，把一个电量为q的正电荷由a点移到b点时，克服电场力做功为W，下列说法正确的是A．该电荷在a点电势能较b点大

B．a点电势比b点电势低C．a、b两点电势差大小一定为U=Ed

D．a、b两点电势差参考答案：B3.北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的区域性有源三维卫星定位与通信系统（CNSS），该系统包括5颗同步卫星和30颗一般轨道卫星。对于其中的5颗同步卫星，下列说法中正确的是（

）它们运行的线速度小于第一宇宙速度

B.它们的向心加速度等于地面重力加速度C.它们位于5个不同的独立轨道上

D.它们中的一颗可能经过天津的正上方参考答案：A第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，也是最大的圆周运动的环绕速度，而同步卫星的轨道半径要大于近地卫星的轨道半径，根据v=可以发现，同步卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度，故A正确．由可知同步卫星的向心加速度，而地面重力加速度，故B错误。若卫星在除赤道所在平面外的任意点实现了“同步”，那它的运动轨道所在平面与受到地球的引力就不在一个平面上，这是不可能的．同步卫星要和地球自转同步，即ω相同，根据F=G=mω2（R+h），因为ω一定，所以h必须固定，即同步卫星的高度是一个确定的值，故同步卫星必定在赤道上空某一特定高度的轨道上运行，选项CD错误。4.如图所示是一个玩具陀螺，a、b和c是陀螺上的三个点。当陀螺绕垂直于地面的轴线以角速度稳定旋转时，下列表述正确的是

A．a、b和c三点的线速度大小相等B．a、b和c三点的角速度相等C．a、b的角速度比c的大D．c的线速度比a、b的大参考答案：B解析：5.一质量为m的铁球在水平推力F的作用下，静止在倾角为θ的斜面和竖直墙壁之间，铁球与斜面的接触点为A，推力F的作用线通过球心O，如图所示，假设斜面、墙壁均光滑。若水平推力缓慢增大，则在此过程中：A．铁球对斜面的作用力缓慢增大；B．斜面对铁球的支持力大小为mg/cosθ；C．墙对铁球的作用力大小始终等于推力F；D．墙对铁球的作用力大小始终小于推力F。参考答案：BD二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.如图所示，长L的轻直杆两端分别固定小球A和B，A、B都可以看作质点，它们的质量分别为2m和m。A球靠在光滑的竖直墙面上，B球放置在光滑水平地面上，杆与竖直墙面的夹角为37o。现将AB球由静止释放，A、B滑至杆与竖直墙面的夹角为53o时，vA：vB＝____________，A球运动的速度大小为____________。

参考答案：4：3，（或0.559）7.（3分）如图，a、b两弹簧劲度系数均为K，两球质量均为m，不计弹簧的质量，两球静止，则两弹簧伸长量之和为

。参考答案：3mg/k8.有两个大小相等的力F1和F2，当它们的夹角为90°时，合力为F，则当它们的夹角为120°时，合力的大小为_____________。参考答案：9.（6分）如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R。线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度匀速转动，线框中感应电流的有效值I=

。线框从中性面开始转过的过程中，通过导线横截面的电荷量q=

。

参考答案：，解析：本题考查交变流电的产生和最大值、有效值、平均值的关系及交变电流中有关电荷量的计算等知识。电动势的最大值，电动势的有效值，电流的有效值；10.在河面上方20m的岸上有人用长绳栓住一条小船，开始时绳与水面的夹角为．人以恒定的速率v＝3m/s拉绳，使小船靠岸，那么s后小船前进了_________m，此时小船的速率为_____m/s．参考答案：19.6；5

11.在图（a）所示的电路中，合上电键S，变阻器的滑动头C从A端滑至B端的过程中，电源的输出功率P与路端电压U、路端电压U与总电流I的关系曲线分别如图（b）、（c）所示。不计电表、导线对电路的影响。则电源电动势E=__________V，电源内阻r=________Ω。参考答案：12，312.一物体沿x轴做直线运动，其位置坐标x随时间t变化的规律为x=15+2t2，（采用SI单位制），则该物体在前2秒内的位移为8m，第5秒末的速度为20m/s．参考答案：【考点】：匀变速直线运动的位移与时间的关系．【专题】：运动学中的图像专题．【分析】：由位移公式和所给定表达式对应项相等，求出初速度以及加速度，再由速度公式分别求出5s时的瞬时速度．由速度公式求出第5秒末的速度．：解：由位移公式x=v0tat2，按时间对应项相等，可得：v0=0，a=4m/s2由v5=at5，得第5秒末的速度为：v5=4×5=20m/s物体在前2秒内的位移为：x=x2﹣x0=15+2t2﹣15=2×22=8m故答案为：8，20【点评】：本题就是对匀变速运动的位移公式和速度公式的直接考查，比较简单．13.某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验，图甲所示为实验装置的简图。(交流电的频率为50Hz)（1）如图乙所示为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为__

______m/s2。(保留两位有效数字)（2）保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m及对应的数据如下表：实验次数12345678小车加速度a/m·s－21.901.721.491.251.000.750.500.30小车质量m/kg0.250.290.330.400.500.711.001.67/kg－14.003.453.032.502.001.411.000.60请在如图12所示的坐标纸中画出图线，并由图线求出小车加速度a与质量倒数之间的关系式是______________________。参考答案：三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.（7分）一定质量的理想气体，在保持温度不变的的情况下，如果增大气体体积，气体压强将如何变化？请你从分子动理论的观点加以解释．如果在此过程中气体对外界做了900J的功，则此过程中气体是放出热量还是吸收热量？放出或吸收多少热量？（简要说明理由）参考答案：气体压强减小（1分）一定质量的气体，温度不变时，分子的平均动能一定，气体体积增大，分子的密集程度减小，所以气体压强减小．（3分）一定质量的理想气体，温度不变时，内能不变，根据热力学第一定律可知，当气体对外做功时，气体一定吸收热量，吸收的热量等于气体对外做的功量即900J．（3分）15.（9分）我国登月的“嫦娥计划”已经启动，2007年10月24日，我国自行研制的探月卫星“嫦娥一号”探测器成功发射。相比较美国宇航员已经多次登陆月球。而言，中国航天还有很多艰难的路要走。若一位物理学家通过电视机观看宇航员登月球的情况，他发现在发射到月球上的一个仪器舱旁边悬挂着一个重物在那里摆动,悬挂重物的绳长跟宇航员的身高相仿,这位物理学家看了看自己的手表，测了一下时间，于是他估测出月球表面上的自由落体加速度。请探究一下,他是怎样估测的?参考答案：据宇航员的身高估测出摆长；测出时间，数出摆动次数，算得摆动周期；据公式,求得月球的重力加速度。解析：据单摆周期公式,只要测出单摆摆长和摆动周期,即可测出月球表面上的自由落体加速度．据宇航员的身高估测出摆长；测出时间，数出摆动次数，算得摆动周期；据公式求得月球的重力加速度。(9分)

四、计算题：本题共3小题，共计47分16.如图所示，半径为R的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴重合，转台以一定角速度匀速旋转，一质量为m的小物块落入陶罐内，经过一段时间后，小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，它和O点的连线与之间的夹角为60°。重力加速度大小为g。(1)若=，小物块受到的摩擦力恰好为零，求；(3分)(2)若=(1)，且0<k<1，求小物块受到的摩擦力大小和方向。(8分)参考答案：（1）(2)当ω=（1+k）ω0时，摩擦力方向沿罐壁切线向下，大小为当ω=（1-k）ω0时，摩擦力方向沿罐壁切线向上，大小为

向下解析：：（1）当摩擦力为零，支持力和重力的合力提供向心力，有：mgtanθ＝mRsinθω02，解得

ω0＝（2）当ω=（1+k）ω0时，重力和支持力的合力不够提供向心力，摩擦力方向沿罐壁切线向下，根据牛顿第二定律得，fcos60°+Ncos30°=mRsin60°ω2．

fsin60°+mg=Nsin30°

联立两式解得f＝当ω=（1-k）ω0时，摩擦力方向沿罐壁切线向上，

根据牛顿第二定律得，Ncos30°-fcos60°=mRsin60°ω2．mg=Nsin30°+fsin60°

联立两式解得f＝17.(2).(9分)两束平行的细激光束，垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆柱玻璃上，如图所示。已知其中一条光线沿直线穿过玻璃，它的入射点是O；另一条光线的入射点为A，穿过玻璃后两条光线交于P点。已知玻璃截面的圆半径为R，OA=，OP=R。求玻璃材料的折射率。参考答案：由题意可知，P、Q两质点相距波长的整数倍，经过t=0.35s=，P、Q两质点位移大小相等，方向相反，速度大小相等，方向相同，加速度大小相等，方向相反。(2)作出光路图如图所示，其中一条光线沿直线穿过玻璃，可知O点为圆心；

(2分)另一条光线沿直线进入玻璃，在半圆面上的入射点为B，入射角设为θ1，折射角设为θ2则得θ1=300

(2分)因OP=R，由几何关系知BP=R，则折射角θ2=600

(2分)

由折射定律得玻璃的折射率为n==1.73

(3分)

18.2003年低空跳伞运动正式登陆中国，2005年北京中央电视塔低空跳伞国际公开赛上，我国5名优秀跳