山西省吕梁市兴县城镇中学2021年高三物理期末试卷含解析

山西省吕梁市兴县城镇中学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.如图所示，修建铁路、公路的路堤和路堑时，允许的边坡倾角最大值叫做“自然休止角”ycy

，如果边坡倾角超过自然休止角α会导致路基不稳定，关于自然休止角α与土壤颗粒之间的动摩擦因数μ的关系式正确的是（

）

A．cotα=μ

B．tanα=μ

C．cosα=μ

D．sinα=μ参考答案：B2.（单选）在下列说法中正确的是(

)A．在分子间距离增大的过程中，分子间的作用力可能增加可能减小B．当气体膨胀时，气体分子之间的势能减小，因而气体的内能减少C．布朗运动说明悬浮在液体中花粉颗粒的分子在永不停息地做热运动D．给自行车轮胎打气，越来越费力，主要是由于打气过程中分子间斥力逐渐增大，引力逐渐减小的缘故参考答案：A3.（多选题）如图所示，一劲度系数为k的轻质弹簧，上端固定，下端连一质量为m的物块A，A放在质量也为m的托盘B上，初始时，在竖直向上的力F作用下系统静止，且弹簧处于原长状态．以N表示B对A的作用力，x表示弹簧的伸长量，现改变力F的大小，使B以的加速度匀加速向下运动（g为重力加速度，空气阻力不计），此过程中N或F的大小随x变化的图象正确的是（）A． B． C． D．参考答案：BD【考点】牛顿第二定律；胡克定律．【分析】分析物体的运动情况，根据牛顿第二定律求解二者之间的弹力为零时的位移大小，根据N和F的变化情况进行解答．【解答】解：设物块和托盘间的压力为零时弹簧的伸长量为X，则有：mg﹣kx=ma，解得：x=；在此之前，根据﹣N﹣kx=ma可知，二者之间的压力N由开始运动时的线性减小到零，故B图可能．而力F由开始时的mg线性减小到，A图可能．此后托盘与物块分离，力F保持不变，D图可能．故BD正确，AC错误．故选：BD．4.“天宫一号”（Tiangong-1）是中国第一个目标飞行器，于2011年9月29日在酒泉卫星发射中心发射，在此之后还将发射“神舟八号”，并且完成与“天宫一号”对接试验。某同学得知上述消息后，画出“天宫一号”和“神舟八号”绕地球做匀速圆周运动的假想图如图所示，A代表“天宫一号”，B代表“神舟八号”，虚线为各自的轨道。由此假想图，可以判断（

）A．“天宫一号”的运行速率大于“神舟八号”的运行速率B．“天宫一号”的周期小于“神舟八号”的周期C．“天宫一号”的向心加速度大于“神舟八号”的向心加速度D．“神舟八号”选择合适的时机加速可以与“天宫一号”实现对接参考答案：D5.2012年6月9日晚.受沿线焚烧秸杆产生烟雾影响,宁洛高速公路安徽省蒙城段发生多起多点车辆追尾事故。假设髙速公路上甲、乙两车在同一车道上同向行驶.甲车在前.乙车在后.速度均为v0=30m/s.距离s0=l00m.t=0时刻甲车遇紧急情况后，甲、乙两车的加速度随时间变化如图所示.取运动方向为正方向.下面说法锘误的是A.t=6s时两车等速

B.t=6s时两车距离最近C.0-6s内两车位移之差为90m

D.两车0-9s在内会相撞参考答案：D二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.某同学为了探究物体在斜面上运动时摩擦力与斜面倾角的关系，设计实验装置如图。长直平板一端放在水平桌面上，另一端架在一物块上。在平板上标出A、B两点，B点处放置一光电门，用光电计时器记录滑块通过光电门时挡光的时间。实验步骤如下：A用游标卡尺测量滑块的挡光长

度d,用天平测量滑块的质量mB用直尺测量AB之间的距离s，A点到水平桌面的垂直距离h1，B点到

水平桌面的垂直距离h2C将滑块从A点静止释放，由光电计时器读出滑块的挡光时间tD重复步骤C数次，并求挡光时间的平均值E利用所测数据求出摩擦力f和斜面倾角的余弦值cosαF多次改变斜面的倾角，重复实验步骤BCDE，做出f--cosα关系曲线用测量的物理量完成下列各式（重力加速度为g）滑块通过光电门时的速度υ=

滑块运动时所受到的摩擦阻力f=

参考答案：7.一群氢原子处于量子数n=4能级状态，氢原子的能级图如图所示，氢原子可能发射

种频率的光子；氢原子由量子数n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时辐射光子的能量是

eV；用n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时辐射的光子照射下表中几种金属，

金属能发生光电效应。几种金属的逸出功金属铯钙镁钛逸出功W/eV1.92.73.74.1参考答案：6

2.55

铯8.（4分）冬天到了，很多同学用热水袋取暖。现有某一热水袋内水的体积约为400cm3，它所包含的水分子数目约为

个。（计算结果保留1位有效数字，已知1mol水的质量约为18g，阿伏伽德罗常数取6.0×1023mol－1）参考答案：答案：1×1025（4分）9.某同学用如图a所示的电路测量电源的电动势和内阻，其中R是电阻箱，R0是定值电阻，且R0=3000Ω，G是理想电流计。改变R的阻值分别读出电流计的读数，做出1/R—1/I图像如图b所示，则：电源的电动势是

，内阻是

参考答案：3v

1Ω10.一置于铅盒中的放射源发射的a、b和g射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔后，铝箔后的空间有一匀强电场。进入电场后，射线变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图所示，则图中的射线a为__________射线，射线b为_______________射线。参考答案：11.某种紫外线波长为300nm，该紫外线光子的能量为

▲

J．金属镁的逸出功为5.9×10－19J，则让该紫外线照射金属镁时逸出光电子的最大初动能为

▲

J(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)．参考答案：6.63×10－19，7.3×10－20；12.一简谐横波沿x轴正向传播，t=0时刻的波形如图（a）所示，x=0.30m处的质点的振动图线如图（b）所示，该质点在t=0时刻的运动方向沿y轴_________（填“正向”或“负向”）。已知该波的波长大于0.30m，则该波的波长为_______m。参考答案：正向0.813.由某门电路构成的一简单控制电路如图，其中为光敏电阻，光照时电阻很小，R为变阻器，L为小灯泡。其工作情况是：当光敏电阻受到光照时，小灯L不亮，不受光照时，小灯L亮。该门电路是________；符号是________。参考答案：

答案：非门；

三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.（11分）简述光的全反射现象及临界角的定义，并导出折射率为的玻璃对真空的临界角公式。参考答案：解析：光线从光密介质射向光疏介质时，折射角大于入射角，若入射角增大到某一角度C，使折射角达到，折射光就消失。入射角大于C时只有反射光，这种现象称为全反射，相应的入射角C叫做临界角。

光线由折射率为的玻璃到真空，折射定律为：

①

其中分别为入射角和折射角。当入射角等于临界角C时，折射角等于，代入①式得

②15.（简答）如图12所示，一个截面为直角三角形的劈形物块固定在水平地面上.斜面,高h=4m，a=37°,一小球以Vo=9m/s的初速度由C点冲上斜面.由A点飞出落在AB面上.不计一切阻力.(Sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)求.(l)小球到达A点的速度大小；(2)小球由A点飞出至第一次落到AB面所用时间；(3)小球第一次落到AB面时速度与AB面的夹角的正切值参考答案：(1)1(2)0.25s（3）6.29N机械能守恒定律．解析：(1)从C到A对小球运用动能定理]，解得v0=1m/s(2)将小球由A点飞出至落到AB面的运动分解为沿斜面（x轴）和垂直于斜面（y轴）两个方向;则落回斜面的时间等于垂直于斜面方向的时间所以（3）小球落回斜面时沿斜面方向速度垂直斜面方向速度vy=1m/s，所以（1）由机械能守恒定律可以求出小球到达A点的速度．

（2）小球离开A后在竖直方向上先做匀减速直线运动，后做自由落体运动，小球在水平方向做匀速直线运动，应用运动学公式求出小球的运动时间．

（3）先求出小球落在AB上时速度方向与水平方向间的夹角，然后再求出速度与AB面的夹角θ的正切值．四、计算题：本题共3小题，共计47分16.如图为一半径为R的固定半圆柱玻璃砖的横截面，OA为水平直径MN的中垂线，足够大的光屏PQ紧靠在玻璃砖的右侧且平行OA放置。一束复色光沿与AO成θ角（θ=30°）的半径方向射向O点并在光屏上形成彩色光带和一个光斑，光带的最高点与N点的距离为；增大入射角，当θ=45°时，光屏上恰好只出现一个光斑，求：（i）玻璃对复色光的折射率范围；（ii）当θ=30°时，彩色光带的宽度。参考答案：(1)

(2)解：（i）当θ=30°时，光路图如图所示由题意可知，即α=30°，所以最大折射角β=60°；由折射率定义可知最大折射率，因为θ=45°，所有光线均发生全反射，光屏上的光带消失，反射光束在光屏上形成一个光斑，由全反射规律及题意可知所以玻璃对复色光的折射率范围（ii）当θ=30°时的光线的折射角为45°，彩色光带的宽度为；17.（14分）如图所示，一轻质弹簧竖直固定在地面上，自然长度，上面连接一个质量的物体A，平衡时物体距地面，此时弹簧的弹性势能。在距物体A正上方高为处有一个质量的物体B自由下落后，与弹簧上面的物体A碰撞并立即以相同的速度运动，已知两物体不粘连，且可视为质点，求：（1）碰撞结束瞬间两物体的速度大小；（2）两物体一起运动第一次具有竖直向上最大速度时弹簧的长度；（3）两物体第一次刚要分离时物体B的速度大小。参考答案：解析：（1）设物体B自由下落与物体A相碰时的速度为，则

1分

设A与B碰撞结束后的瞬间速度为，根据动量守恒定律

2分

得

1分

（2）设物体A静止在弹簧上端时弹簧的压缩量为，弹簧的劲度系数为，根据胡克定律得

1分

得

1分

两物体向上运动的过程中，弹簧弹力等于两物体总重力时具有最大的速度，设此时弹簧的压缩量为，则

1分

得

1分

设此时弹簧的长度为，则

1分

（3）两物体向上运动过程中弹簧达到原长时分离，从碰后到分离的过程，物体和弹簧组成的系统机械能守恒，则

4分

得

1分18.如图所示，粒子源O产生初速度为零、电荷量为q、质量为m的正离子，被电压为的加速电场加速后通过直管，在到两极板等距离处垂直射入平行板间的偏转电场，两平行板间电压为2。离子偏转后通过极板MN上的小孔S离开电场。已知ABC是一个外边界为等腰三角形的匀强磁场区域，磁场方向垂直