山东省青岛市平度灰埠镇灰埠中学2021年高三物理期末试题含解析

山东省青岛市平度灰埠镇灰埠中学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.如图所示，MN和PQ为两个光滑的电阻不计的水平金属导轨，变压器为理想变压器，今在水平导轨部分加一竖直向上的匀强磁场，则以下说法正确的是

（

）A．若ab棒匀速运动，则IR≠0，IL≠0，IC=0B．若ab棒匀速运动，则IR=0，IL=0，IC=0C．若ab棒固定，磁场按B=Bmsinωt.的规律变化，则IR≠0，IL≠0，IC≠0D．若ab棒做匀加速运动，IR≠0，IL≠0，IC≠0参考答案：BCD2.2009年2月11日，俄罗斯的“宇宙-2251”卫星和美国的“铱-33”卫星在西伯利亚上空约805km处发生碰撞。这是历史上首次发生的在轨卫星碰撞事件。碰撞过程中产生的大量碎片可能会影响太空环境。假定有甲、乙两块碎片，绕地球运动的轨道都是圆，甲的运行速率比乙的大，则下列说法中正确的是：A．甲的运行周期一定比乙的长

B．甲距地面的高度一定比乙的高C．甲的向心力一定比乙的小

D．甲的加速度一定比乙的大参考答案：D甲、乙绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设碎片的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M，有F引=F向，G=ma向=m=mr，解得a向=①，v=②，F引=G③，,由于甲的运行速率比乙的大，根据①式，可以知道甲的轨道半径较小，离地高度低，故B错；由周期公式可知甲的周期小，故A错；由③式可得，未知两碎片的质量，无法判断向心力的大小，故C错；碎片的加速度是指引力加速度，由①式可知甲的加速度比乙大，故D对．3.A、B两点各放有电量为十Q和十2Q的点电荷，A、B、C、D四点在同一直线上，且AC＝CD＝DB。将一正电荷从C点沿直线移到D点，则（A）电场力一直做正功

（B）电场力先做正功再做负功（C）电场力一直做负功

（D）电场力先做负功再做正功参考答案：答案：B4.原子核X衰变为原子核Y再衰变为原子核Z的过程如下：下述各关系式中不正确的是

A．

B．

C．

D．参考答案：D5.（多选）从地面竖直上抛一个质量为m的小球，小球上升的最大高度为H，设上升过程中空气阻力f恒定．对于小球从抛出到上升至最高处的过程，下列说法正确的是：A．小球的动能减少了mgH

B．小球的机械能减少了fHC．小球的重力势能增加了mgH

D．小球的加速度大于重力加速度g参考答案：BCD二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.一行星绕某恒星做圆周运动。由天文观测可得其运行的周期为T、线速度的大小为v，已知引力常量为G，则行星运动的轨道半径为__________，恒星的质量为__________。参考答案：，7.如图所示是甲、乙两位同学在“探究力的平行四边形定则”的实验中所得到的实验结果，若用F表示两个分力F1、

F2的合力，用F′表示F1和F2的等效力，则可以判断___(填“甲”或“乙”)同学的实验结果是符合事实的．参考答案：_甲_(填“甲”或“乙”)8.如图，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面（纸面）向里，磁感应强度大小为B0，半圆弧导线框的直径为d，电阻为R。使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，线框中产生的感应电流大小为_________。现使线框保持图中所示位置，让磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为_________。

参考答案：；9.如图所示，光滑的半圆槽内，A球从高h处沿槽自由滑下，与静止在槽底的B球相碰，若碰撞后A球和B球到达的最大高度均为h／9，A球、B球的质量之比为_____________或____________。参考答案：1:4，1:210.（4分）有一电源，电动势为6Ｖ，内电阻为2Ω，将它与一台线圈电阻为1Ω的电动机和一个理想电流表串联成闭合电路，电流表读出电流为0.5Ａ，则整个电路的总功率Ｐ＝

Ｗ，电动机的输出功率Ｐ2＝

Ｗ。参考答案：

答案：3，2.2511.某同学设计了一个“探究加速度与物体所受合力F及质量m的关系”实验．如图a为实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为装有砝码的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车拉力F等于砝码和小桶的总重量，小车运动加速度a可用纸带上的打点求得．

（1）图（b）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．（保留二位有效数字）

（2）在“探究加速度与质量的关系”时，保持砝码和小桶质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m数据如下表：次

数123456789小车加速度a/m?s－21.981.721.481.251.000.750.480.500.30小车质量m/kg0.250.290.330.400.500.710.751.001.67

根据上表数据，为直观反映F不变时a与m的关系，请在图c

方格坐标纸中选择恰当物理量建立坐标系，并作出图线．（如有需要，可利用上表中空格）

（3）在“探究加速度与力的关系”时，保持小车的质量不变，改变小桶中砝码的质量，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F图线如图d，该图线不通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因．答：

．参考答案：12.设雨点下落过程中所受空气阻力大小与雨点半径的平方成正比，现有两个密度相同大小不同的雨点从同一高度的云层静止起下落，那么先到达地面的是________（填“大”或“小”）雨点，接近地面时速度较小的是________（填“大”或“小”）雨点。参考答案：答案：大，小解析：由m=ρV=ρπr3，f=kr2，mg-f=ma，联立解得a=g-。由于半径r大的雨滴下落的加速度大，所以大雨滴先到达地面。从同一高度的云层静止起下落，由v2=2ah可知，接近地面时速度较小的是小雨滴。

13.如图所示，自耦变压器输入端A、B接交流稳压电源，其电压有效值UAB＝100V，R0＝40W，当滑动片处于线圈中点位置时，C、D两端电压的有效值UCD为

V，通过电阻R0的电流有效值为

A。参考答案：答案：200，5解析：自耦变压器的原副线圈在一起，由题可知，原线圈的匝数为副线圈匝数的一半。理想变压器的变压比为，所以。根据部分电路欧姆定律有。三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.在“验证机械能守恒定律”的实验中，小明同学利用传感器设计实验：如图甲所示，将质量为m、直径为d的金属小球在一定高度h由静止释放，小球正下方固定一台红外线计时器，能自动记录小球挡住红外线的时间t，改变小球下落高度h，进行多次重复实验．此方案验证机械能守恒定律方便快捷．（1）用螺旋测微器测小球的直径如图乙所示，则小球的直径d=

mm；（2）在处理数据时，计算小球下落h高度时速度v的表达式为；（3）为直观判断小球下落过程中机械能是否守恒，应作下列哪一个图象？；A．h﹣t图象

B．h﹣图象

C．h﹣t2图象

D．h﹣图象（4）经正确的实验操作，小明发现小球动能增加量mv2总是稍小于重力势能减少量mgh，你认为增加释放高度h后，两者的差值会（填“增大”、“缩小”或“不变”）．参考答案：（1）17.805（2）（3）D（4）增大【考点】验证机械能守恒定律．【分析】螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数，在读可动刻度读数时需估读．本实验采用光电门利用平均速度法求解落地时的速度；则根据机械能守恒定律可知，当减小的机械能应等于增大的动能；由原理即可明确注意事项及数据的处理等内容．【解答】解：（1）螺旋测微器的固定刻度为17.5mm，可动刻度为30.5×0.01mm=0.305mm，所以最终读数为17.5mm+0.305mm=17.805mm，（2）已知经过光电门时的时间小球的直径；则可以由平均速度表示经过光电门时的速度；所以v=，（3）若减小的重力势能等于增加的动能时，可以认为机械能守恒；则有：mgh=mv2；即：2gh=（）2为直观判断小球下落过程中机械能是否守恒，所以应作h﹣图象，故选：D．（4）经正确的实验操作，小明发现小球动能增加量mv2总是稍小于重力势能减少量mgh，你认为增加释放高度h后，两者的差值会增大，故答案为：（1）17.805（2）（3）D（4）增大15.某同学在研究“对不同物体做相同功情况下，物体质量与速度的关系”时，提出了以下四种猜想：A．

B．C．

D.为验证猜想的正确性，该同学用如图所示的装置进行实验：将长木板平放在水平桌面上，木块固定在长木板一端，打点计时器固定在木块上，木块右侧固定一轻弹簧，用连接纸带的小车压缩弹簧至长木板的虚线处由静止释放，打点计时器在纸带上打下一系列点，选取点迹均匀的一部分纸带，计算出小车匀速运动的速度，测出小车的质量；然后在小车上加砝码，再次压缩弹簧至木板虚线处由静止释放小车，计算出小车和砝码匀速运动的速度，测出小车和砝码的总质量：再在小车上加砝码，重复以上操作，分别测出、……。①每次实验中，都将小车压缩弹簧至长木板的虚线处由静止释放，目的是_____________；若要消除每次实验中小车和纸带受到的阻力对小车运动的影响，应进行的实验操作是______________________________________________。②某次实验采集的五组数据如下表：由表格数据直观判断，明显不正确的两个猜想是A、B、C、D中的__________；若对某个猜想进行数据处理并作图，画出了如图所示的图象，则图中的横坐标应是_____________。参考答案：①小车获得相同的动能（弹簧对小车做功相同）（1分）；垫高木板固定打点计时器的一端，使小车连同纸带一起在木板上匀速运动（平衡摩擦力）②由表格中数据可知，质量m越大，相对应的速度越小，所以明显不正确的是AC；图象是正比例函数关系，然后据表格中数据估算的结果是一定值，所以得出图中的横坐标应该是。四、计算题：本题共3小题，共计47分16.电子对湮灭是指电子“e﹣”和正电子“e+”碰撞后湮灭，产生伽马射线的过程，电子对湮灭是正电子发射计算机断层扫描（PET）及正子湮灭能谱学（PAS）的物理基础．如图所示，在平面直角坐标系xOy上，P点在x轴上，且=2L，Q点在负y轴上某处．在第Ⅰ象限内有平行于y轴的匀强电场，在第Ⅱ象限内有一圆形区域，与x、y轴分别相切于A、C两点，=L，在第Ⅳ象限内有一未知的圆形区域（图中未画出），未知圆形区域和圆形区域内有完全相同的匀强磁场，磁场方向垂直于xOy平面向里．一束速度大小为v0的电子束从A点沿y轴正方向射入磁场，经C点射入电场，最后从P点射出电场区域；另一束速度大小为的正电子束从Q点沿与y轴正向成45°角的方向射入第Ⅳ象限，而后进入未知圆形磁场区域，离开磁场时正好到达P点，且恰好与从P点射出的电子束正碰发生湮灭，即相碰时两束粒子速度方向相反．已知正负电子质量均为m、电量均为e，电子的重力不计．求：（1）圆形区域内匀强磁场磁感应强度B的大小和第Ⅰ象限内匀强电场的场强E的大小；（2）电子子从A点运动到P点所用的时间；（3）Q点纵坐标及未知圆形磁场区域的最小面积S．参考答案：【考点】：带电粒子在匀强磁场中的运动；带电粒子在匀强电场中的运动．【专题】：带电粒子在复合场中的运动专题．【分析】：（1）电子在磁场中做匀速圆周运动，画出轨迹，结合几何关系求解轨道半径，根据牛顿第二定律列式求解磁感应强度；电子在电场中做类似平抛运动，根据类似平抛运动的分位移公式列式求解E即可；（2）电子在磁场中做匀速圆周运动，运动的时间是，在电场中做类似平抛运动，根据类似平抛运动的分位移公式列式即可求出在电场中运动的时间，最后求和；（3）在矩形区域中运动的粒子的速度偏转角度为90°，画出轨迹，结合几何关系确定磁场面积．：解：（1）电子束a从A点沿y轴正方向发射，经过C点，画出从A到C的轨迹，如图所示：结合几何关系，有：r=L…①粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，故：ev0B=m…②联立解得：B=；电子从C到P过程是类似平抛运动，根据分运动公式，有：2L=v0t2L=其中：a=联立解得：E=，（2）电子在磁场中运动的时间是，而：所以：电子从A到P的时间：（3）电子射出电场的区域后，沿y方向的分速度：vy=at2电子的运动方向与x轴之间的夹角：代入数据得：θ=45°速度的大小为：所以正电子“e+”在磁场中做匀速圆周运动，经过磁场的区域后速度偏转角为90°，洛伦兹力提供向心力，故：解得：r′=由于正电子离开磁场时正好到达P点，所以轨迹如图：由几何关系可得，该圆形区域的最小半径：R==L故最小面积为：S=πR2=πL2正电子束从Q点沿与y轴正向成45°角的方向射入第Ⅳ象限，所以：所以：所以Q点纵坐标是﹣4L．答：（1）圆形区域内磁场感应强度B的大小为；第Ⅰ象限内匀强电场的场强大小E为；（2）电子子从A点运动到P点所用的时间为；（3）Q点纵坐标是﹣4L，未知圆形磁场区域的最小面积是πL2．17.