上海市闵行区纪王中学2021年高三物理期末试题含解析

上海市闵行区纪王中学2021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.（单选）M、N是某电场中一条电场线上的两点，若在M点释放一个初速度为零的电子，电子仅受电场力作用，并沿电场线由M点运动到N点，其电势能随位移变化的关系如图所示，则下列说法正确的是（）A．电子在N点动能大于在M点动能B．该电场有可能是匀强电场C．该电子运动的加速度越来越小D．电子运动的轨迹为曲线参考答案：AC解析：A、由图知电子由M点运动到N点，电势能减小，而电子只受电场力，说明电场力对电子做正功，动能增加，因此N点动能大于M点的，故A正确；BC、由于电势能-距离图线的斜率表示电场力的大小，根据图象可知，电子受到的电场力越来越小，场强越来越小，故该电场不是匀强电场．斜率不断减小，电场力不断减小，则加速度减小，故电子的加速度逐渐减小，故B错误，C正确；D、带电粒子初速度为零且沿电场线运动，其轨迹一定为直线，故D错误．故选：AC2.回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示．它的核心部分是两个D形金属盒，两盒相距很近，接高频交流电源，两盒间的窄缝中形成匀强电场，两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面．带电粒子在磁场中做圆周运动，通过两盒间的窄缝时反复被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出．如果用同一回旋加速器分别加速氚核（13H）和α粒子（24He），比较它们所需加的高频交流电源的周期和获得的最大动能的大小，则

A．加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能也较大B．加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能较小C．加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能也较小D．加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能较大参考答案：B3.（单选）最近美国宇航局公布了开普勒探测器最新发现的一个奇特的行星系统，命名为“开普勒-11行星系统”，该系统拥有6颗由岩石和气体构成的行星围绕一颗叫做“kepler-11”的类太阳恒星运行。经观测，其中被称为“kepler-11b”的行星与“kepler-11”之间的距离是地日距离的，“kepler-11”的质量是太阳质量的倍，则“kepler-11b”的公转周期和地球公转周期的比值是：（

）A．

B．

C．

D．参考答案：C由得；所以，故选C。4.如图所示，R1为定值电阻，R2为可变电阻，E为电源电动势，r为电源的内电阻，以下说法中正确的是

A．当R2=Rl+r时，R2上获得最大功率

B．当Rl=R2+r时，Rl上获得最大功率C．当R2=O时，Rl上获得功率最大D．当R2=O时，电源的输出功率可能最大参考答案：

ACD5.如图所示，a、b两条曲线分别为汽车A、B行驶在同一条平直公路上的v﹣t图象，两条曲线交点的连线与时间轴平行，且a、b曲线关于它们两交点的连线对称．已知在t2时刻两车相遇，下列说法正确的是（）A．在t1﹣t2这段时间内，两车位移相等B．t1时刻两车处于同一位置C．t1时刻B车在前，A车在后D．在t1﹣t2这段时间内的任一时刻，A车与B车加速度相同参考答案：C【考点】匀变速直线运动的图像；匀变速直线运动的速度与时间的关系．【分析】根据速度时间图线判断汽车的运动规律，通过图线与时间轴围成的面积表示位移判断哪个汽车在前．通过图线的斜率判断加速度的变化【解答】解：A、在t2时刻两车相遇，在t1﹣t2时间内，a图线与时间轴围成的面积大，则A的位移大，可知t1时刻，A车在后，B车在前，故AB错误，C正确．D、图线切线的斜率表示加速度，由于图象是对称的，由图象可知，在t1﹣t2这段时间内的相同时刻，A车与B车加速度大小相等，方向相反．故D错误．故选：C二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙．当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态．若你是小组中的一位成员，要完成该项实验，则：（1）你认为还需要的实验器材有

（2）实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是

，实验时为保证细线拉力为木块的合外力首先要做的步骤

（3）在（2）的基础上，某同学用天平称量滑块的质量M.往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m.让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2（v1＜v2）。则本实验最终要验证的数学表达式为

（用题中的字母表示实验中测量得到的物理量）.参考答案：（1）天平，刻度尺（2分）（2）沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量（2分），平衡摩擦力（2分）（3）（3分）（1）实验要验证动能增加量和总功是否相等，故需要求出总功和动能，故还要天平和刻度尺；故答案为：刻度尺、天平；

（2）沙和沙桶加速下滑，处于失重状态，其对细线的拉力小于重力，设拉力为T，根据牛顿第二定律，有

对沙和沙桶，有mg-T=ma

对小车，有T=Ma

解得故当M＞＞m时，有T≈mg

小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力，故可以将长木板的一端垫高；

故答案为：沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量，平衡摩擦力；

（3）总功为：mgL，动能增加量为：故答案为：mgL=7.实图是一个多量程多用电表的简化电路图，测量电流、电压和电阻各有两个量程．当转换开关S旋到位置3时，可用来测量________；当S旋到位置________时，可用来测量电流，其中S旋到位置________时量程较大．参考答案：电阻1、218.如图是实验中得到的一条纸带．已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，当地的重力加速度g=9.80m/s2，测得所用重物的质量为1.00kg，纸带上第0、1两点间距离接近2mm，A、B、C、D是连续打出的四个点，它们到O点的距离如图所示，则由图4中数据可知，重物由O点运动到B点，重力势能的减少量等于

J，动能的增加量等于

J（取三位有效数字）．动能增加量小于重力势能的减少量的原因主要是

．参考答案：6.886.81

存在摩擦阻力做负功．【考点】验证机械能守恒定律．【分析】根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的瞬时速度，从而得出动能的增加量，根据下降的高度求出重力势能的减小量．【解答】解：B点的瞬时速度m/s=3.69m/s，则动能的增加量=6.81J，重力势能的减小量△Ep=mgh=1×9.80×0.7776J=6.88J．动能的增加量小于重力势能的减小量，主要原因是存在摩擦阻力做负功．故答案为：6.886.81

存在摩擦阻力做负功．9.如图所示，质量为m、边长为l的等边三角形ABC导线框，在A处用轻质细线竖直悬挂于质量也为m、长度为L的水平均匀硬杆一端，硬杆另一端通过轻质弹簧连接地面，离杆左端L/3处有一光滑固定转轴O。垂直于ABC平面有一个水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小为B，当在导线框中通以逆时针方向大小为I的电流时，AB边受到的安培力大小为________，此时弹簧对硬杆的拉力大小为________。参考答案：BIl；mg/4。 10.北京时间2011年3月11日在日本海域发生强烈地震，并引发了福岛核电站产生大量的核辐射，经研究，其中核辐射的影响最大的是铯137（），可广泛散布到几百公里之外，且半衰期大约是30年左右）．请写出铯137发生β衰变的核反应方程：

．如果在该反应过程中释放的核能为，则该反应过程中质量亏损为

．（已知碘（I）为53号元素，钡（）为56号元素）参考答案：

11.（2）“用DIS测变速直线运动的瞬时速度”实验中，使用光电门传感器。小王同学利用DIS实验器材研究某物体沿X轴运动的规律，发现物体所处的坐标X与时间t满足X=t3-2t（单位均是SI制单位），则该物体在第2秒末的瞬时速度大小为__________m/s。参考答案：1012.平行板电容器所带量Q=4×l0-8C，它的两极板之间电压U=2v，则它的电容为

F；如果电量减少一半，则两板间电势差变为

V。参考答案：2×10-8F

1V电容；当电量减小一半，电容不变，则电势差；13.为判断线圈绕向，可将灵敏电流计G与线圈L连接，如图所示．己知线圈由a端开始绕至b端：当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转．将磁铁N极向下从线圈上方竖直插入L时，发现指针向左偏转．（1）在图中L上画上几匝线圈，以便能看清线圈绕向；（2）当条形磁铁从图中的虚线位置向右远离L时，指针将指向．（3）当条形磁铁插入线圈中不动时，指针将指向

．（选填“左侧”、“右侧”或“中央”）

参考答案：

(1)如右图所示。(2)左侧(3)中央三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.某同学采用如图甲所示的电路测定电源的电动势和内电阻。已知干电池的电动势约为1.5V，内阻约为0.5Ω；电压表（量程0—3V，内阻3KΩ），电流表（量程0—0.6A，内阻1.0Ω），定值电阻R0=0.5Ω,滑动变阻器有R1（最大阻值10Ω，额定电流2A）和R2（最大阻值100Ω，额定电流0.1A）各一只。①实验中滑动变阻器应选用_____________。（选填“R1”或“R2”）②根据图甲在实物图乙中连线使之为实验电路。③在实验中测得多组电压和电流值，得到如图丙所示的电压与电流关系图线，根据图线求出的电源电动势E=__________V，内阻r=____________Ω。参考答案：①R1（3分）②答案见下图，正确得3分③1.46-1.48(3分)0.43-0.47(3分)滑动变阻器R2的额定电流跟电流表量程相比，在试验中很容易被烧坏，故应选R1，在图线上选取相距较远的两点，读取数据列方程可解得E、r。15.如图所示是用双缝干涉测光波波长的实验设备示意图，图中①是光源、②是滤光片、③是单缝、④是双缝、⑤是光屏。下列操作能增大光屏上相邻两条亮纹之间距离的是

A．增大③和④之间的距离

B．增大④和⑤之间的距离

C．将绿色滤光片改成红色滤光片

D．增大双缝之间的距离参考答案：四、计算题：本题共3小题，共计47分16.一棱镜的截面为直角三角形ABC，∠A=30o，斜边AB=a。棱镜材料的折射率为。在此截面所在的平面内，一条光线以45o的入射角从AC边的中点M射入棱镜(如图所示)。画出光路图，并求光线从棱镜射出的点的位置（不考虑光线沿原来路返回的情况）。参考答案：光路图如图所示（2分）设折射光线与AB的交点为D设入射角为i，折射角为r，由折射定律得：（1分）解得（1分）由几何关系可知，在D点的入射角（1分）设全发射的临界角为，则

（1分）解得（1分）因此，光在D点全反射。设光线的出射点为E，由几何关系得：

（1分）解得：

（1分）即出射点在BC边上离B点的位置。17.如图（a），小球甲固定于水平气垫导轨的左端，质量m=0.4kg的小球乙可在导轨上无摩擦地滑动，甲、乙两球之间因受到相互作用而具有一定的势能，相互作用力沿二者连线且随间距的变化而变化。现已测出势能随位置x的变化规律如图（b）中的实线所示。已知曲线最低点的横坐标x0=20cm，虚线①为势能变化曲线的渐近线，虚线②为经过曲线上某点的切线。

（1）将小球乙从x1=8cm处由静止释放，小球乙所能达到的最大速度为多大？

（2）假定导轨右侧足够长，将小球乙在导轨上从何处由静止释放，小球乙不可能第二次经过x0=20cm

的位置？并写出必要的推断说明；

（3）若将导轨右端抬高，使其与水平面的夹角α=30°，如图(c)所示。将球乙从x2=6cm处由静止

释放，小球乙运动到何处时速度最大？并求其最大速度；

（4）在图(b)上画出第（3）问中小球乙的动能Ek与位置x的关系图线。参考答案：)解答与评分标准：（1）球乙运动到x0=20cm位置时势能最少，速度最大，能量守恒：，

（4分）解出m/s=1m/s

（2分）（2）在0<x<6cm区间内将小球乙由静止释放，不可能第二次经过x0。

（2分）原因：

在0<x<20cm区间内两球之间作用力为排斥力，在20cm<x<∞区间内两球之间作用力为吸引力，无穷远处和6cm处的势能均为0.28J。若小球乙的静止释放点在6cm<x<∞区间，小球乙将做往复运动，多次经过x0=20cm的位置。而静止释放点在0<x<6cm区间内时，初态势能大于0.28J，小球乙将会运动到无穷远处而无法返回，只能经过x0位置一次。

（4分）（3）x3=12cm处的切线斜率J/m=2J/m，表明此处乙球受到甲球2N的排斥力，

（1分）乙球此处受到重力的分力mgsinα=…=2N

所以，乙球在x3=12cm处时，所受合外力等于零，速度最大，