山西省临汾市霍州大张第二中学2021年高三物理上学期期末试题含解析

山西省临汾市霍州大张第二中学2021年高三物理上学期期末试题含解析一、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.请用学过的物理知识判断，下列说法正确的是（）A．物体的加速度大小不能瞬间改变，但加速度的方向可以瞬间发生变化B．安培力是大量运动电荷所受洛仑兹力的宏观表现C．做圆周运动的物体受到的合外力一定指向圆心D．牛顿第一、二、三定律都可以用实验的方式加以验证参考答案：B【考点】安培力；加速度；牛顿运动定律的综合应用；洛仑兹力．【分析】根据加速度的大小方向都可以瞬间改变，安培力与洛伦兹力的关系，圆周运动包含匀速圆周运动和非匀变速圆周运动，牛顿第一定律不能通过实验验证进行判断．【解答】解：A、加速度的大小方向都可以瞬间改变，A错误；B、安培力是通电导体在磁场中受到的力，洛伦兹力是运动电荷在磁场中受到的力，而电荷的定向移动就能形成电流，因此安培力是大量运动电荷所受洛仑兹力的宏观表现，而且安培力和洛伦兹力的方向都是通过左手定则判断，B正确；C、做匀速圆周运动的物体受到的合外力才一定指向圆心，如果是非匀变速圆周运动，受到的合外力就不指向圆心，C错误；D、牛顿第一定律不能用实验验证，因为找不到物体不受力作用的实验条件，D错误；故选：B2.（多选）如图所示，置于竖直平面内的AB光滑细杆轨道，它是以初速为v0，水平射程为s的平抛运动轨迹制成的，A端为抛出点，B端为落地点．右边A1B1光滑杆是与AB光滑杆完全相同的沿AB线为轴转过180°的杆子，现将两相同a、b小球分别套在AB与A1B1轨道的最上端，同时由静止开始从轨道顶端滑下，重力加速度为g．则（）A．a、b两小球同时从轨道末端出来B．小球b从轨道末端出来的速度大小为C．小球a从轨道末端出来的水平速度大小为D．除初始时刻速度都为零外，在轨道上运动的任意时刻，b球速度总是大于a球体速度参考答案：解：A、根据机械能守恒定律，两个球最后的速度应该相等，而A1B1轨道坡度先大后小，AB轨道坡度先小后大，故应该是b球先达到轨道末端；故A错误；B、光滑细杆轨道AB，它是以初速为v0，水平射程为s的平抛运动轨迹制成的，故高度差为：h==…①小球a从静止释放，根据机械能守恒定律，有：mgh=…②联立①②解得：v=故B正确；C、光滑细杆轨道AB，它是以初速为v0，水平射程为s的平抛运动轨迹制成的，故末速度与水平速度的夹角的正切值为：tanθ=故小球a从轨道末端出来的水平速度大小为：vx=vcosθ=?=故C正确；D、根据机械能守恒定律，两个球最后的速度应该相等，而A1B1轨道坡度先大后小，AB轨道坡度先小后大，故除初始时刻速度都为零外，在轨道上运动的任意时刻，b球速度总是大于a球体速度；故D正确；故选：BCD．3.日光灯中有一个启动器，其中的玻璃泡中装有氖气。启动时，玻璃泡中的氖气会发出红光，这是由于氖原子的A．外层电子受激而产生的

B．自由电子的周期性运动而产生的C．内层电子受激而产生的

D．原子核受激而产生的参考答案：A4.水平放置的平行板电容器与电源相连，下极板接地。带负电的液滴静止在两极板间P点，以E表示两极板间的场强，U表示两极板间的电压，φ表示P点的电势。若电容器与电源断开，保持下极板不动，将上极板稍微向上移到某一位置，则A.U变大，E不变，φ不变 B.U不变，E变小，φ降低C.液滴将向下运动 D.液滴仍保持静止参考答案：AD【详解】电容器与电源断开，则带电量Q不变，保持下极板不动，将上极板稍微向上移到某一位置，则d变大，根据可知C变小，根据Q=CU可知U变大，由与上述式子联立可得：,则E不变；因P点与下极板的距离不变，根据U=Ed可知P点与下极板的电势差不变，即P点的电势φ不变，选项A正确，B错误；由于E不变，则液滴受的电场力不变，则液滴仍保持静止，选项C错误，D正确.5.如图所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O点为其球心，碗的内表面及碗口光滑。一根细线跨在碗口上，线的两端分别系有质量为m1和m2的小球。当它们处于平衡状态时，质量为m1的小球与O点的连线与水平线的夹角为α=90°，质量为m2的小球位于水平地面上，设此时细线的拉力大小为T，质量为m2的小球对地面压力大小为N，则（

）A．T=

B．T=C．N=m2g

D．N=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.有一列简谐横波在弹性介质中沿x轴正方向以速率v=10m/s传播，某时刻的波形如图所示，把此时刻作为零时刻，质点A的振动方程为y=

m.参考答案：由题图读出波长和振幅，由波速公式求出频率，由得出角速度，由于质点A开始时刻向下振动，故将相关数据代入可得答案．7.在研究平抛运动的实验中，某同学用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长为L．小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球平抛初速度的计算式为v0大小为＝

；小球经过c点时的速度VC大小为______

_____（均用L、g表示）．参考答案：（3分）；8.如图7甲所示为用打点计时器记录小车运动情况的装置，开始时小车在水平玻璃板上做匀速直线运动，后来在薄布面上做匀减速直线运动，所打出的纸带如图乙所示(附有刻度尺)，纸带上相邻两点对应的时间间隔为0.02s.图7从纸带上记录的点迹情况可知，A、E两点迹之间的距离为________cm，小车在玻璃板上做匀速直线运动的速度大小为________m/s，小车在布面上运动的加速度大小为________m/s2.参考答案：7.20(7.19～7.21均可)；0.90(0.89～0.91均可)；5.0(4.9～5.1均可)9.如图为“用DIS（位移传感器、数据采集器、计算机）研究加速度和力的关系”的实验装置。（1）在该实验中必须采用控制变量法，应保持___________不变，用钩码所受的重力作为___________，用DIS测小车的加速度。（2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线（如图所示）。①分析此图线的OA段可得出的实验结论是_________________________________。②（单选题）此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是（

）A．小车与轨道之间存在摩擦

B．导轨保持了水平状态C．所挂钩码的总质量太大

D．所用小车的质量太大参考答案：（1）小车的总质量，小车所受外力，（2）①在质量不变的条件下，加速度与外力成正比，②C，10.一个同学在研究小球自由落体运动时，用频闪照相连续记录下小球的位置如图所示。已知闪光周期为s，测得7.68cm，12.00cm，用上述数据通过计算可得小球运动的加速度约为_______m/s2，图中x2约为________cm。（结果保留3位有效数字）参考答案：4.5,9.611.我国交流电的周期为________，频率为________，1min内电流方向改变了___次。参考答案：0.02s

50Hz

6000次。12.（选修3－3（含2－2）模块）（5分）分子间同时存在引力和斥力，且都随分子间距离的增大而

。分子势能的变化情况由分子力做功情况决定，与分子间的距离有关。现有两分子相距为r，已知r0为两分子引力和斥力相等时的距离，当r>r0时，分子力表现为

，当增大分子间的距离，分子势能

，当r<r0时，分子力表现为

，当减小分子间的距离，分子势能

。参考答案：答案：减小引力增大斥力增大13.（2分）传感器是自动控制设备中不可缺少的元件。图是一种测定位移的电容式传感器电路。在该电路中，闭合开关S一小段时间后，使工件（电介质）缓慢向左移动，则在工件移动的过程中，通过电流表G的电流

（填“方向由a至b”、“方向由b至a”或“始终为零”）参考答案：方向由a至b三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.螺线管通电后，小磁针静止时指向如图所示，请在图中标出通电螺线管的N、S极，并标出电源的正、负极。参考答案：N、S极1分电源+、-极15.(3-5模块)(5分)有两个质量为m的均处于基态的氢原子A、B，A静止，B以速度v0与之发生碰撞．己知：碰撞前后二者的速度均在一条直线上，碰撞过程中部分动能有可能被某一氢原子吸收。从而该原子由基态跃迁到激发态，然后，此原子向低能级态跃迁，并发出光子．如欲碰后发出一个光子，则速度v0至少需要多大？己知氢原子的基态能量为E1(E1<0)。参考答案：解析：，--------------(1分)

，--------------(1分)

，--------------(1分)

--------------(2分)四、计算题：本题共3小题，共计47分16.如图所示，用一个电动势为E、内电阻为r的电源，向滑动变阻器R供电．请推导电源输出功率最大时需满足的条件．参考答案：解：由闭合电路欧姆定律得：电源的输出功率为：P=I2R联立得：由数学变形得：当R=r时，P有最大值．答：当R=r时电源输出功率最大．【考点】闭合电路的欧姆定律．【分析】根据闭合电路欧姆定律得出电路中电流的表达式，由功率公式得出电源的输出功率表达式，再由数学知识求解．17.如图甲所示，两根完全相同的光滑平行导轨固定，每根导轨均由两段与水平方向成θ=30°的长直导轨和一段圆弧导轨平滑连接而成，导轨两端均连接电阻，阻值R1=R2=2Ω，导轨间距L=0.6m。在右侧导轨所在斜面的矩形区域M1M2P2P1内分布有垂直斜面向上的磁场，磁场上下边界M1P1、M2P2的距离d=0.2m，磁感应强度大小随时间的变化规律如图乙所示。t=0时刻，在右侧导轨斜面上与M1P1距离s=0.1m处，有一根阻值r=2Ω的金属棒ab垂直于导轨由静止释放，金属棒第一次经过磁场过程恰好匀速通过，最终金属棒在导轨上做往复运动。取重力加速度g=10m/s2，导轨电阻不计。求：（1）金属棒ab匀速通过磁场的速度大小v；（2）在t1=0.1s时刻和t2=0.25s时刻电阻R1两端的电压之比；（3）最终电阻R2产生的总热量Q总。参考答案：（1）1m/s（2）4:1（3）0．01J试题分析：（1）由mgs·sinθ=mv2得（3）设ab的质量为m，ab在磁场中运动时，通过ab的电流ab受到的安培力FA＝BIL又mgsinθ=BIL解得m=0．024kg在t=0～0．2s时间里，R2两端的电压U2=0．2V，产生的热量ab最终将在M2P2下方的轨道区域内往返运动，到M2P2处的速度为零，由功能关系可得在t=0．2s后，整个电路最终产生的热量Q=mgdsinθ+mv2=0．036J由电路关系可得R2产生的热量Q2=Q=0．006J故R2产生的总热量Q总=Q1+Q2=0．01J考点：法拉第电磁感应定律、欧姆定律、能量守恒定律【名师点睛】本题是法拉第电磁感应定律、欧姆定律以及能量守恒定律等知识的综合应用，关键要搞清电路的连接方式及能量转化的关系，明确感应电动势既与电路知识有关，又与电磁感应有关．18.高台滑雪以其惊险刺激而闻名，运动员在空中的飞跃姿势具有很强的观赏性．某滑雪轨道的完整结构可以简化成如图所示的示意图．其中AB段是助滑雪道，倾角α＝30°，BC段是水平起跳台，CD段是着陆雪道，AB段与BC段圆滑相连，DE段是一小段圆弧(其长度可忽略)，在D、E两点分别与CD、EF相切，EF是减速雪道，倾角θ＝37°．轨道各部分与滑雪板间的动摩擦因数均为μ＝0.25，图中轨道最高点A处的起滑台距起跳台BC的竖直高度h＝10m．A点与C点的水平距离L1＝20m，C点与D点的距离为32.625m．运动员连同滑雪