天津铁厂第二中学2021年高三物理期末试卷含解析

天津铁厂第二中学2021年高三物理期末试卷含解析一、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）物体A、B从同一地点开始沿同一方向做直线运动，它们的速度图象如图所示．则（） A． 在0～t2时间内，A的加速度不断增大，B的加速度不断减小 B． 在0～t2时间内，A物体的位移大于B物体的位移 C． 在0～t1时间内B在前A在后，t1～t2时间内A在前B在后 D． 在0～t2时间内A、B两物体的平均速度相等参考答案：考点： 匀变速直线运动的图像．专题： 运动学中的图像专题．分析： 速度﹣时间图象上某点的切线的斜率表示该点对应时刻的加速度大小，图线与时间轴包围的面积表示对应时间内的位移大小，再根据平均速度的定义进行分析．解答： 解：A、速度﹣时间图象上某点的切线的斜率表示该点对应时刻的加速度大小，故物体A做加速度不断减小的减速运动，物体B做加速度不断减小的加速运动，故A错误；B、图线与时间轴包围的面积表示对应时间内的位移大小，如果物体的速度从v2均匀减小到v1，或从v1均匀增加到v2，物体的位移就等于图中梯形的面积，平均速度就等于，故AⅠ的平均速度大于，BⅡ的平均速度小于，故B正确，D错误；C、由图象可知在t1时刻，两者速度相等，位移之差最大，此后一段时间内A的位移仍大于B的位移，在位移相等前，A始终在B的前面，故C错误；故选：B点评： 本题关键是根据速度时间图象得到两物体的运动规律，然后根据平均速度的定义和图线与时间轴包围的面积表示对应时间内的位移大小分析处理2.（多选）如图所示，有一个重力不计的方形容器，被水平力F压在竖直的墙面上处于静止状态，现缓慢地向容器内注水，直到将容器刚好盛满为止，在此过程中容器始终保持静止，则下列说法中正确的是

A．容器受到的摩擦力不变

B．容器受到的摩擦力逐渐增大C．水平力F可能不变

D．水平力F必须逐渐增大参考答案：BCAB、由题知物体处于静止状态，受力平衡，竖直方向摩擦力等于容器和水的总重力，所以容器受到的摩擦力逐渐增大，故A错误B正确；CD、水平方向受力平衡，力F可能不变，故C正确D错误。故选BC。3.（单选）某同学用如图所示的电路进行小电机的输出功率的研究，其实验步骤如下所述，闭合电键后，调节滑动变阻器，电动机未转动时，电压表的读数为U1，电流表的读数为I1；再调节滑动变阻器，电动机转动后电压表的读数为U2，电流表的读数为I2，则此时电动机的输出功率为A．

B．

C．U2I2 D．参考答案：A4.一群处于n=3激发态的氢原子向基态跃迁，辐射光以θ角照射到平行玻璃砖的上表面，所有光线都能从玻璃砖的下表面射出如图所示，下列说法中正确的是A．跃迁过程中将辐射出三种不同频率的光B．下表面射出的3条光线平行于入射光线C．下表面射出的3条光线分别照射逸出功为1.9eV的金属都能产生光电效应D．下表面射出的3条光线，用同一装置分别作光的双缝干涉实验，测得相邻两亮条纹间的宽度相同参考答案：AB5.（多选题）如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数之比为10：1，原线圈两端接入一正弦交流电源；副线圈电路中的电容器C和电阻R为负载，交流电压表和交流电流表均为理想电表，则下列说法正确的是（）A．若电压表的示数为6V，则输入电压的峰值为60VB．电流表A的示数为流经电阻R的电流C．若输入电压U=100V，则电容器C的耐压值至少为10VD．若输入电压的峰值保持不变，将其频率变大，则变压器的输入功率也将增大参考答案：CD【考点】变压器的构造和原理．【分析】电压表读数6V为有效值，电压与匝数成正比可得输入电压的有效值为60V，根据正弦交流电有效值与最大值的关系可得输入电压的最大值；输入功率随输出功率而变化，输出功率变大则输入功率变大．流电能通过电容器，所以电流表A的示数为流经电阻R的电流与流经电容器的电流的和．【解答】解：A、若电压表读数为6V，由电压与匝数成正比可得输入电压有效值为6×10=60V，根据正弦交流电有效值与最大值的关系可得因此其最大值为60V，故A错误；B、由于交流电能通过电容器，所以电流表A的示数为流经电阻R的电流与流经电容器的电流的和，故B错误；C、若输入电压U=100V，则输出电压的有效值：U2=?U=×100=10V，根据正弦交流电有效值与最大值的关系可得因此其最大值为10V，电容器C的耐压值至少为10V，故C正确；D、若输入电压的峰值保持不变，将其频率变大，电容器的容抗将减小，则流过电容器的电流值增大，所以变压器的输出功率将增大，则变压器的输入功率也将增大，故D正确．故选：CD．二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.2011年3月11日本福岛核电站发生核泄漏事故，其中铯137（Cs）对核辐射的影响最大，其半衰期约为30年．①请写出铯137（Cs）发生β衰变的核反应方程[已知53号元素是碘（I），56号元素是钡（Ba）]②若在该反应过程中释放的核能为E，则该反应过程中质量亏损为（真空中的光速为c）．③泄露出的铯l37约要到公元2101年才会有87.5%的原子核发生衰变．参考答案：解：①发生β衰变的核反应方程

②根据爱因斯坦质能方程知△m=③由半衰期公式知剩余的原子核没衰变，经历了3个半衰期，即90年，要到公元2101年才会有87.5%的原子核发生衰变．

故答案为：，，21017.平行光a垂直射向一半径为R的玻璃半球的平面，其截面如图所示，发现只有P、Q之间所对圆心角为60°的球面上有光射出，则玻璃球对a光的折射率为

▲

，若仅将a平行光换成b平行光，测得有光射出的范围增大，设a、b两种色光在玻璃球中的速度分别为va和vb，则va

▲

vb（选填“>”、“<”或“=”）．参考答案：8.电动车所需能量有它所携带的蓄电池供给。图为某电动车与汽油车性能的比较。通常车用电动机的质量是汽油机电动机质量的4倍或者5倍。为促进电动车的推广使用，在技术上应对电动车的_________、_____________等部件加以改进。

给电动车蓄电池充电的能量实际上来自于发电站。一般发电站燃烧燃料释放出来的能量仅30％转化为电能，在向用户输送及充电过程中又损失了20%，这意味着使用电动车时能量转化的总效率约为________％。参考答案：答案：蓄电池

电动机

16.8解析：根据题意，使用电动车时能量转化的总效率约为30%×80%×70%=16.8％。9.

如图所示，简谐横波I沿AC方向传播，波源A点的振动图象如图（甲）所示。简谐横波II沿BC方向传播，波源B点的振动图象如图（乙）所示，两列波在C点相遇，已知AC=20cm，BC=60cm，波速都为2m/s。两列波的振动方向相同，则C点的振动振幅为

cm．

参考答案：

答案：710.如图所示为氢原子的能级图，n为量子数。①在氢原子的核外电子由量子数为2的轨道跃迁到量子数为3的轨道的过程中，将______(填“吸收”、“放出”)光子。②若已知普朗克常量h=6.6×10－34J·S，某金属的逸出功为3.3eV，则该金属的极限频率_____________Hz。若一群处于量子数为3的激发态的氢原子在向基态跃迁过程中，有________种频率的光子能使该金属产生光电效应．参考答案：11..某实验小组设计了“探究做功与物体速度变化的关系”的实验装置，实验步骤如下：a.实验装置如图所示，细绳一端系在滑块上，另一端绕过小滑轮后挂一砂桶，小砂桶内装一定量砂子，用垫块将长木板固定有定滑轮的一端垫高，不断调整垫块的高度，直至轻推滑块后，滑块恰好能沿长木板向下做匀速直线运动；b.保持长木板的倾角不变，取下细绳和砂桶，将滑块右端与纸带相连，并穿过打点计时器的限位孔，接通打点计时器的电源后，释放滑块，让滑块从静止开始加速下滑；c.取下纸带，在纸带上取如图所示的A、B两计数点，并用刻度尺测出s1、s2、s。根据以上实验，回答下列问题：若忽略滑轮质量及轴间摩擦，本实验中滑块加速下滑时所受的合外力______砂桶及砂的总重力（填“等于”“大于”或“小于”）为探究从A到B过程中，做功与物体速度变化关系，则实验中还需测量的量有______________________________________________________。设打点计时器的打点周期为T，请写出探究结果表达式_________________________此实验方案存在缺陷，可能造成较大误差，造成较大误差的原因是_______________参考答案：（1）等于（2）砂与砂桶的重力mg、滑块质量M（3）

（4）第一步操作中纸带没有连接，而实验中纸带与计时器的限位孔间存在摩擦（或滑轮有质量、滑轮轴有摩擦）12.某种物质分子间作用力表达式，则该物质固体分子间的平均距离大约为

；液体表面层的分子间的距离比

（填“大”或“小“）。参考答案：⑵

大分子之间的作用力等于0时，由，所以：，故，液体表面层分子之间表现为引力，故分子间距离大于平衡距离。13.某波源S发出一列简谐横波，波源S的振动图像如图所示。在波的传播方向上有A、B两点，他们到S的距离分别为45m和55m。测得A、B两点开始振动的时间间隔为1.0s。由此可知①波长λ=

m；②当B点离开平衡位置的位移为+6cm时，A点离开平衡位置的位移是

cm。参考答案：20，-6三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.（选修模块3－4）如图所示是一种折射率n=1.5的棱镜用于某种光学仪器中。现有一束光线沿MN的方向射到棱镜的AB界面上，入射角的大小。求光在棱镜中传播的速率及此束光线射出棱镜后的方向（不考虑返回到AB面上的光线）。

参考答案：解析：由得（1分）

由得，（1分）

由＜，可知C＜45°（1分）

而光线在BC面的入射角＞C，故光线在BC面上发生全反射后，垂直AC面射出棱镜。（2分）

15.（4分）图为一简谐波在t=0时，对的波形图，介质中的质点P做简谐运动的表达式为y=4sin5xl，求该波的速度，并指出t=0.3s时的波形图(至少画出一个波长)

参考答案：解析：由简谐运动的表达式可知，t=0时刻指点P向上运动，故波沿x轴正方向传播。由波形图读出波长，；由波速公式，联立以上两式代入数据可得。t=0.3s时的波形图如图所示。

四、计算题：本题共3小题，共计47分16.（16分）如图所示，两平行的光滑金属导轨安装在一光滑绝缘斜面上，导轨间距为l、足够长且电阻忽略不计，导轨平面的倾角为，条形匀强磁场的宽度为d，磁感应强度大小为B、方向与导轨平面垂直。长度为2d的绝缘杆将导体棒和正方形的单匝线框连接在一起组成“”型装置，总质量为m，置于导轨上。导体棒中通以大小恒为I的电流（由外接恒流源产生，图中未图出）。线框的边长为d（d<l），电阻为R，下边与磁场区域上边界重合。将装置由静止释放，导体棒恰好运动到磁场区域下边界处返回，导体棒在整个运动过程中始终与导轨垂直。重力加速度为g。求：（1）装置从释放到开始返回的过程中，线框中产生的焦耳热Q；（2）线框第一次穿越磁场区域所需的时间t1；（3）经过足够长时间后，线框上边与磁场区域下边界的最大距离m。参考答案：解析：(1)设装置由静止释放到导体棒运动到磁场下边界的过程中，作用在线框上的安培力做功为W由动能定理

且

解得

（2）设线框刚离开磁场下边界时的速度为，则接着向下运动

由动能定理

装置在磁场中运动时受到的合力感应电动势

=Bd感应电流

=安培力

由牛顿第二定律，在t到t+时间内，有则有解得

（3）经过足够长时间后，线框在磁场下边界与最大距离之间往复运动

由动能定理

解得

17.如图，小球a、b用等长细线悬挂于同一固定点O。让球a静止下垂，将球b向右拉起，使细线水平。从静止释放球b，两球碰后粘在一起向左摆动，此后细线与竖直方向之间的最大偏角为60°。忽略空气阻力，求（i）两球a、b的质量之比；（ii）两球在碰撞过程中损失的机械能与球b在碰前的最大动能之比。参考答案：(2)(ⅰ)=－1(ⅱ)=1－18.某天，张叔叔在上班途中沿人行道向一公交车站走去，发现一辆公交车正从身旁的平直公路驶过，此时，张叔叔的速度是1m/s，公交车的速度是15m/s，他们距车站的距离为50m。假设公交车在行驶到距车站25m处开始刹车。刚好到车站停下，停车10s后公交车又启动向前开去。张叔叔的最大速度是6m/s，最大起跑加速度为2.5m/s