山西省临汾市贾罕中学2021-2022学年高三物理上学期期末试卷含解析

山西省临汾市贾罕中学2021-2022学年高三物理上学期期末试卷含解析一、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.质量为m的小球放在光滑水平面上，在竖直线MN的左方受到水平恒力F1作用(m可视为质点)，在MN的右方除受F1外还受到与F1在同一条直线上的水平恒力F2作用，现设小球由A点静止开始运动如图a所示，小球运动的v-t图象如图b所示：由图可知下列说法正确的是

：(

)A．小球在MN的右方加速度大小为

B．F2的大小为C．小球在MN右方运动的时间为D．小球在t=0到t=t4这段时间最大位移为v1t2参考答案：DCB2.为模拟净化空气过程，有人设计了如图所示的含有灰尘空气的密闭玻璃圆柱桶（圆桶的高和直径相等）。第一种除尘方式是：在圆柱桶顶面和底面间加上电压U，沿圆柱桶的轴线方向形成一个匀强电场，尘粒运动方向如图甲所示；第二种除尘方式是：圆柱桶轴线处放一直导线，在导线与容器壁间加上的电压也等于U，形成沿半径方向的辐向电场，尘粒运动方向如图乙所示。已知空气阻力与尘粒运动的速度成正比，即f=kv（k为一定值）。假设每个尘粒的质量和电荷量均相同，重力忽略不计，尘粒的初速为零。则上述两种除尘方式中A．尘粒的电势能均不断增大 B．灰尘沉积处的电场强度相等C．尘粒最终均有可能做匀速运动D．电场对单个尘粒做功的最大值相等参考答案：D3.如图所示，质量为m1=2kg的物体A经跨过定滑轮的轻绳与质量为M=5kg的箱子B相连，箱子底板上放一质量为m2=1kg的物体C，不计定滑轮的质量和一切阻力，在箱子加速下落的过程中，取g=10m/s2，下列正确的是（

）

A．物体A处于失重状态，加速度大小为10m/s2

B．物体A处于超重状态，加速度大小为20m/s2

C．物体C处于失重状态，对箱子的压力大小为5N

D．轻绳对定滑轮的作用力大小为80N参考答案：C4.（多选）两电荷量分别为q1和q2的点电荷放在x轴上的A、B两点，两电荷连线上各点电势φ随x变化的关系图线如图所示，其中P点电势最低，且AP＞BP，取无穷远处为电势零点，则以下说法正确的是A．P点的电场强度大小为零

B．q1的电荷量可能等于q2的电荷量

C．q1和q2可能是同种电荷，也可能是异种电荷

D．负电荷从P点左侧移到P点右侧，电势能先增大后减小参考答案：AD5.一个点电荷从静电场中a点移动到b点，其电势能变化为零，则（A）ab两点场强一定相等

（B）此点电荷一定沿着等势面移动（C）a、b两点的电势一定相等

（D）作用于此电荷的电场力与其移动方向总是垂直的参考答案：C二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.（4分）随着能量消耗的迅速增加，如何有效的提高能量利用率是人类所面临的一项重要任务。如图是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案，与站台连接的轨道有一个小的坡度，从提高能量利用的角度来看，这种设计的优点是

。参考答案：

上坡时，部分动能转化为重力势能；下坡时部分重力势能转化为动能。7.用金属制成的线材（如钢丝、钢筋）受到的拉力会伸长，17世纪英国物理学家胡克发现，金属丝或金属杆在弹性限度内的伸长与拉力成正比，这就是著名的胡克定律．这个发现为后人对材料的研究奠定了重要的基础．现有一根用新材料制成的金属杆，长为4m，横截面积为0.8cm2，设计要求它受到拉力后的伸长不超过原长的1/100,由于这一拉力很大，杆又较长，直接测试有困难，就选用同种材料制成样品进行测试，通过测试取得数据如右图：(1)根据测试结果，推导出线材伸长x与材料的长度L、材料的横截面积S及拉力F的函数关系为x=

（用所给字母表示,比例系数用k表示）。(2)在寻找上述关系中，运用

科学研究方法。

参考答案：（其中k为比例系数）；

(2)控制变量法8.从地面A处竖直上抛一质量为m的小球，小球上升到B点时的动能与小球上升到最高点后返回至C点时的动能相等，B点离地高度为，C点离地高度为．空气阻力f=0.1mg，大小不变，则小球上升的最大高度为_________；小球下落过程中从B点到C点动能的增量为___________．

参考答案：4h；

0.6mgh9.两点电荷间距离为r时，相互作用力为F，当距离变为r/2时，它们之间相互作用力为______________F，为使作用力仍为F，则两点电荷的电量可同时为原来的_________________倍.参考答案：4

，

10.因为手边没有天平,小王同学思考如何利用一已知劲度系数为k的弹簧和长度测量工具来粗测一小球的质量,他从资料上查得弹簧的弹性势能(其中x为弹簧形变量)后,设计了如下实验:将弹簧一端固定在水平桌面上,另一端紧靠小球,弹簧原长时小球恰好在桌边,然后压缩弹簧并测得压缩量x,释放弹簧,小球飞出后落在水平地面上,测出桌高h以及落点到桌边沿的水平距离s．(1)小球质量的表达式为:

．（4分）(2)如果桌面摩擦是本次实验误差的主要因素,那么小球质量的测量值将

（4分）(填“偏大”、“偏小”或“准确”)．参考答案：⑴；⑵偏大11.（15分）已知万有引力常量为G，地球半径为R，同步卫星距地面的高度为h，地球的自转周期T，地球表面的重力加速度g.某同学根据以上条件，提出一种估算地球赤道表面的物体随地球自转的线速度大小的方法：地球赤道表面的物体随地球作圆周运动，由牛顿运动定律有又因为地球上的物体的重力约等于万有引力,有

由以上两式得:

⑴请判断上面的结果是否正确，并说明理由。如不正确，请给出正确的解法和结果。

⑵由以上已知条件还可以估算出哪些物理量?(请估算两个物理量,并写出估算过程).参考答案：解析：（1）以上结果是不正确的。因为地球赤道表面的物体随地球作圆周运动的向心力并不是物体所受的万有引力，而是万有引力与地面对物体支持力的合力。……………(3分)

正确解答如下：地球赤道表面的物体随地球自转的周期为T，轨道半径为R，所以线速度大小为：……………(4分)

(2)①可估算地球的质量M，设同步卫星的质量为m，轨道半径为，周期等于地球自转的周期为T，由牛顿第二定律有：……………(3分)

所以……………(1分)

②可估算同步卫星运转时线速度的大小，由①知地球同步卫星的周期为T，轨道半径为，所以……………(4分)【或：万有引力提供向心力……………(1分)

对地面上的物体有：……………(1分)，

所以得：……(2分)】12.马拉着质量为60kg的雪橇，从静止开始用80s的时间沿平直冰面跑完1000m。设雪橇在运动过程中受到的阻力不变，并且它在开始运动的8s时间内作匀加速直线运动，从第8s末开始，马拉雪橇做功的功率保持不变，继续做直线运动，最后一段时间雪橇做的是匀速直线运动，速度大小为15m/s，已知开始运动的8s内马拉雪橇的平均功率是8s后功率的一半。则在整个运动过程中马拉雪橇做功的平均功率是

w；雪橇在运动过程中所受的阻力大小是

N。参考答案：687，48.213.如图所示，一质量不计的弹簧原长为10cm，一端固定于质量m＝2kg的物体上，另一端施一水平拉力F.若物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，当弹簧拉长至12cm时，物体恰好匀速运动，弹簧的劲度系数为

，若将弹簧拉长至13cm时，物体所受的摩擦力为

(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等)。参考答案：200N/m

，

4N三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.某同学在用如图甲所示的装置做“探究加速度与物体受力的关系”实验时：（1）该同学在实验室找到了一个小正方体木块，用实验桌上的一把十分度的游标卡尺测出正方体木块的边长，如图乙所示，则正方体木块的边长为3.56cm；（2）接着用这个小正方体木块把小车轨道的一端垫高，通过速度传感器发现小车刚好做匀速直线运动．这个步骤的目的是平衡摩擦力；（3）然后用细线通过定滑轮挂上重物让小车匀加速下滑，不断改变重物的质量m，测出对应的加速度a，则下列图象中能正确反映小车加速度a与所挂重物质量m的关系的是C．参考答案：考点：探究加速度与物体质量、物体受力的关系．专题：实验题．分析：（1）根据游标卡尺读数的方法直接读数即可；（2）对小车进行受力分析，根据平衡关系分析；（3）随着m的逐渐增大，当小桶与砂子的质量为m变大后不能满足m＜＜M的条件，图象就会发生弯曲．解答：解：（1）由图乙可以读出正方体木块的边长为：a=35mm+6×0.1mm=35.6mm=3.56cm；（2）接着用这个小正方体木块把小车轨道的一端垫高，通过速度传感器发现小车刚好做匀速直线运动．这个步骤的目的是平衡摩擦力．（3）设小车与砝码的质量为M，小桶与砂子的质量为m，根据牛顿第二定律得：对m：mg﹣F拉=ma对M：F拉=Ma解得：F拉=，当m＜＜M时，绳子的拉力近似等于砂和砂桶的总重力．所以刚开始a﹣m图象是一条过原点的直线，当小桶与砂子的质量为m变大后不能满足m＜＜M的条件，图象弯曲，且加速度增大的速度变慢，故选：C故答案为：（1）3.56；（2）平衡摩擦力；（3）C点评：要求同学们增大游标卡尺读数的方法，掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项．15.某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ．步骤如下：（1）用游标为20分度的卡尺测量其长度如图1，由图可知其长度为50.20mm；（2）用螺旋测微器测量其直径如图2，由图可知其直径为4.700mm；（3）用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘的示数如图3，则该电阻的阻值约为220Ω．（4）该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R，现有的器材及其代号和规格如下：待测圆柱体电阻R直流电源E（电动势4V，内阻不计）电流表A1（量程0～4mA，内阻约50Ω）

电流表A2（量程0～10mA，内阻约30Ω）电压表V1（量程0～3V，内阻约10kΩ）

电压表V2（量程0～15V，内阻约25kΩ）滑动变阻器R1（阻值范围0～15Ω，允许通过的最大电流2.0A）滑动变阻器R2（阻值范围0～2kΩ，允许通过的最大电流0.5A）开关S

导线若干为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，请在图4中画出测量的电路图，并标明所用器材的代号．参考答案：考点：测定金属的电阻率．专题：实验题．分析：（1）游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数，不需估读；（2）螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数；（3）欧姆表读数时要注意乘以倍率；（4）根据提供的电源选择电压表；根据电路中的电流选择电流表；根据实验器材确定滑动变阻器接法，根据待测电阻阻值与电表内阻关系确定电流表接法，作出电路图．解答：解：（1）20分度的游标卡尺最小分度是0.05mm，主尺读数是5.0cm=50mm；游标读数是0.05×4=0.20mm；总读数是：50mm+0.20mm=50.20mm（2）由图示螺旋测微器可知，螺旋测微器固定刻度示数为4.5mm，可动刻度示数为20.0×0.01mm=0.200mm，螺旋测微器示数为4.5mm+0.200m=4.700mm；（3）欧姆表读数：22×10=220Ω（4）电源的电动势是4V，所以要选择量程是3V的电压表V1；电路中的电流约为：．所以要选择量程是10mA的电流表A2．题目要求测得多组数据进行分析，所以需要采用分压式接法，滑动变阻器选择电阻值比较小的R1．由于，所以采用电流表外接法．电路图如图：故答案为：（1）50.20；（2）4.700；（3）220；（4）如图点评：本题考查了电阻定律的应用、游标卡尺与螺旋测微器的读数，应用电阻定律即可求出电阻率的表达式；螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数，螺旋测微器需要估读．四、计算题：本题共3小题，共计47分16.在某生产车间的流水线中，有一装有货物的小车从倾角为θ的光滑斜坡上下滑，撞击挡板后停下，货物被工人取走（如图1）．为了减少小车对挡板的冲击，某同学设想了一个电磁缓冲装置，在小车的底部固定与小车前端平齐、匝数为n、边长为L、总电阻为R的正方形闭合线框；在斜坡的下端加上宽度同为L的匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直斜坡向下，如图2所示（小车未画出）．若小车和货物的总质量为m1，线框的质量为m2，小车在线框的下边离底部挡板距离为d时静止释放，线圈进入磁场后，小车立即做减速运动，已知小车在撞击挡板前已经匀速运动．求：（1）线框刚进入磁场时的速度v大小和小车匀速运动的速度v2大小；（2）若采用适当粗些的导线绕制线框，保持匝数、边长、形状不变，能否减小小车匀速运动的速度，从而增大缓冲的效果？请说明理由．（3）小车运动过程中线框产生的焦耳热．参考答案：解：（1）小车下滑d距离的过程，由机械能守恒定律得：（m1+m2）gsinθ=可得：v=小车匀速运动时，所受的安培力大小为：F=nBIL=nBL=由平衡条件得：（m1+m2）gsinθ=F联立解得：v2=（2）由v2=得：v2==则知，保持匝数、边长、形状不变，导线加粗时，截面积S增大，由上式知能减小小车匀速运动的速度v2，从而增大缓冲的效果．（3）根据能量守恒定律，小车运动过程中线框产生的焦耳热为：Q=（m1+m2）gLsinθ+[﹣]联立解得：Q=（m1+m2）g（L+d）sinθ﹣答：（1）线框刚进入磁场时的速度v大小和小车匀速运动的速度v2大小分别为和；（2）能减小小车匀速运动的速度，从而增大缓冲的效果．（3）小车运动过程中线框产生的焦耳热为（m1+m2）g（L+d）sinθ﹣．【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的能量转化．【分析】（1）研究小车下滑d距离的过程，由机械能守恒定律求线框刚进入磁场时的速度v大小．小车匀速运动时，合力为零，推导出安培力与速度的关系，再由平衡条件求速度v2大小．（2）根据v2的表达式，分析v2的大小与哪些因素有关．（3）根据能量守恒定律求小车运动过程中线框产生的焦耳热．17.如图所示，离子发生器发射一束质量为m，电荷量为+q的离子，从静止经PQ两板间的加速电压加速后，以初速度v0再从a点沿ab方向进入一匀强电场区域，abcd所围成的正方形区域是该匀强电场的边界，已知正方形的边长为L，匀强电场的方向与ad边平行且由a指向d．（1）求加速电压U0；（2）若离子恰从c点飞离电场，求ac两点间的电势差Uac；（3）若离子从abcd边界上某点飞出时的动能为mv02，求此时匀强电场的场强大小E．参考答案：

考点：带电粒子在匀强电场中的运动．专题：带电粒子在电场中的运动专题．分析：（1）对直线加速过程运用动能定理列式求解即可；（2）粒子做类似平抛运动，根据类平抛运动的分位移公式列式求解即可；（3）粒子做类似平抛运动，根据类平抛运动的分速度公式和分位移公式列式，再结合动能定理列式，最后联立求解即可．解答：解：（1）对直线加速过程，根据动能定理，有：解得：（2）设此时场强大小为EC，则：ab方向，有：L=v0tad方向，有：L=又Uac=EL，解得：Uac=（3）根据Ek=m可知，离子射出电场时的速度v=v0，方向与ab所在直线的夹角为45°，即vx=vy，根据x=vxt，v