山西省大同市铁路职工第一中学2021-2022学年高三物理上学期期末试卷含解析

山西省大同市铁路职工第一中学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.如图所示，在倾角为α的传送带上有质量均为m的三个木块1、2、3，中间均用原长为L、劲度系数为k的轻弹簧连接起来，木块与传送带间的动摩擦因数均为μ，其中木块1被与传送带平行的细线拉住，传送带按图示方向匀速运动，三个木块处于平衡状态．下列结论正确的是

()A．2、3两木块之间的距离等于L＋B．2、3两木块之间的距离等于L＋C．1、2两木块之间的距离等于2、3两木块之间的距离D．如果传送带突然加速，相邻两木块之间的距离都将增大参考答案：B对木块3进行受力分析，如图所示．设2、3之间的弹簧的形变量为Δx1，因为木块处于平衡状态，故k·Δx1＝mgsinα＋μmgcosα，则2、3两木块之间的距离等于L＋，选项A错而B正确；将木块2、3作为一个整体，设1、2之间的弹簧的形变量为Δx2，由受力平衡得：k·Δx2＝2mgsinα＋2μmgcosα，则1、2两木块之间的距离等于L＋，选项C错误；如果传送带突然加速，不影响木块的受力情况，故相邻两木块之间的距离保持原值不变，选项D错误．2.如图5所示，倾角为的斜面体C置于水平面上，B置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与A连接，连接B的一段细绳与斜面平行，若A、B、C都处于静止状态。则 （

） A．B受到C对它的摩擦力方向一定沿斜面向上 B．C受到水平面的摩擦力一定为零 C．水平面对C的支持力与B、C的总重力大小相等 D．若将细绳剪断，B物体依然静止在斜面上，水平面对C的摩擦力一定为零参考答案：D3.（单选）“轨道康复者”航天器可在太空中给“垃圾”卫星补充能源，延长卫星的使用寿命。如图所示的是“轨道康复者”在某次拯救一颗地球同步卫星前，二者在同一平面内沿相同绕行方向绕地球做匀速圆周运动的示意图，此时二者的连线通过地心，轨道半径之比为1:4。若不考虑卫星与“轨道康复者”之间的引力，则下列说法正确的是A．在图示轨道上，“轨道康复者”的速度大于7.9km／sB．在图示轨道上，“轨道康复者”的加速度大小是地球同步卫星的4倍C．在图示轨道上，“轨道康复者”的周期为3h，且从图示位置开始经1.5h与同步卫星的距离最近D．若要对该同步卫星实施拯救，“轨道康复者”应从图示轨道上加速，然后与同步卫星对接参考答案：D【考点】考查人造卫星的加速度、周期和轨道的关系；万有引力定律及其应用。．图示轨道略高于近地轨道，由得，r越大，v越小，故“轨道康复者”的速度小于近地卫星的速度，即小于7.9km/s；故A错误；由得，在图示轨道上，“轨道康复者”与地球同步卫星加速度之比为；故B错误；由开普勒第三定律，解得=；从图示位置开始经1.5h后，“轨道康复者”转半圈，而同步卫星转圈，此时并不在最近点，故C错误；“轨道康复者”应从图示轨道上加速后到同步卫星轨道上与同步卫星对接。4.9．（多选）甲、乙两车在一平直公路上从同一地点沿同一方向沿直线运动，它们的v-t图像如图所示。下列判断正确的是（

）

A．乙车启动时，甲车在其前方50m处

B．运动过程中，乙车落后甲车的最大距离为75m

C．乙车启动10s后正好追上甲车

D．乙车超过甲车后，两车不会再相遇

参考答案：ABD5.（单选）奥斯特发现了电流能在周围产生磁场，法拉第认为磁也一定能生电，并进行了大量的实验。图中环形物体是法拉第使用过的线圈，A、B两线圈绕在同一个铁环上，A与直流电源连接，B与灵敏电流表连接。实验时未发现电流表指针偏转，即没有“磁生电”，其原因是A.线圈A中的电流较小，产生的磁场不够强B.线圈B中产生的电流很小，电流表指针偏转不了C.线圈A中的电流是恒定电流.不会产生磁场D.线圈A中的电流是恒定电流，产生稳恒磁场参考答案：D

解析：闭合与断开开关S的瞬间，A线圈中的电流发生了变化，穿过线圈B的磁通量发生变化，电流表G中产生感应电流．闭合开关S后，穿过线圈B的磁通量都不发生变化，电流表G中没有感应电流，感应电流只出现在磁通量变化的暂态过程中，这是在法拉第研究电磁感应现象的过程中中的瓶颈所在．故选项D符合题意．故选：D．二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.处于激发状态的原子，在入射光的电磁场的影响下，从高能态向低能态跃迁，两个状态之间的能量差以辐射光子的形式发射出去，这种辐射叫做受激辐射。原子发生受激辐射时，发出的光子频率、发射方向等，都跟入射光子完全一样，这样使光得到加强，这就是激光产生的机理。那么，发生受激辐射时，产生激光的原子的总能量En、电势能Ep、电子动能Ek的变化情况是__________A．Ep增大、Ek减小、En减小

B．Ep减小、Ek增大、En减小C．Ep增大、Ek增大、En增大

D．Ep减小、Ek增大、En不变参考答案：B7.若以M表示水的摩尔质量，ρ表示在标准状态下水蒸气的密度，NA为阿伏加德罗常数，则在标准状态下体积为V的水蒸气中分子数为N=NA．参考答案：在标准状态下体积为V的水蒸气质量m=ρV，物质的量为，分子数为N=NA；8.一定质量的理想气体由状态A经状态B变化到状态C的p-V图象如图所示．在由状态A变化到状态B的过程中，理想气体的温度

▲

（填“升高”、“降低”或“不变”）．在由状态A变化到状态C的过程中，理想气体吸收的热量

▲

它对外界做的功（填“大于”、“小于”或“等于”）参考答案：升高（2分），等于9.（6分）某物理小组的同学设计了一个粗测玩具小车通过凹形桥最低点时的速度的实验。所用器材有：玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器（圆弧部分的半径为R=0.20m）。完成下列填空：（1）将凹形桥模拟器静置于托盘秤上，如图（a）所示，托盘秤的示数为1.00kg；（2）将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时，托盘秤的示数如图（b）所示，该示数为_____kg;（3）将小车从凹形桥模拟器某一位置释放，小车经过最低点后滑向另一侧，此过程中托盘秤的最大示数为m；多次从同一位置释放小车，记录各次的m值如下表所示：序号12345m（kg）1.801.751.851.751.90（4）根据以上数据，可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为_____N；小车通过最低点时的速度大小为_______m/s。（重力加速度大小取9.80m/s2，计算结果保留2位有效数字）

参考答案：（2）1.40

（4）7.9；1.4试题分析：根据秤盘指针可知量程是10kg，指针所指示数为1.4kg.（4）记录的托盘称各次示数并不相同，为减小误差，取平均值，即m=1.81kg。而模拟器的重力为，所以小车经过凹形桥最低点的压力为mg-mg′≈7.9N。根据径向合力提供向心力即，整理可得考点：圆周运动

10.小胡同学在学习了圆周运动的知识后，设计了一个课题，名称为：快速测量自行车的骑行速度。他的设想是：通过计算踏脚板转动的角速度，推算自行车的骑行速度。如上图所示是自行车的传动示意图，其中Ⅰ是大齿轮，Ⅱ是小齿轮，Ⅲ是后轮。当大齿轮Ⅰ（脚踏板）的转速通过测量为n（r/s）时，则大齿轮的角速度是

rad/s。若要知道在这种情况下自行车前进的速度，除需要测量大齿轮Ⅰ的半径r1，小齿轮Ⅱ的半径r2外，还需要测量的物理量是

。用上述物理量推导出自行车前进速度的表达式为：

。参考答案：2πn,

车轮半径r3,2πn根据角速度ω=2πn得：大齿轮的角速度ω=2πn。踏脚板与大齿轮共轴，所以角速度相等，小齿轮与大齿轮通过链条链接，所以线速度相等，设小齿轮的角速度为ω′，测量出自行车后轮的半径r3，根据v=r3ω′

得：v=2πn11.用图甲所示的装置利用打点计时器进行探究动能定理的实验，实验时测得小车的质量为，木板的倾角为。实验过程中，选出一条比较清晰的纸带，用直尺测得各点与A点间的距离如图乙所示：AB=；AC=；AD=；AE=。已知打点计时器打点的周期为T，重力加速度为g，小车与斜面间摩擦可忽略不计。那么打D点时小车的瞬时速度为

；取纸带上的BD段进行研究，合外力做的功为

，小车动能的改变量为

。参考答案：12.如图为一小球做平抛运动的闪光照片的一部分，图中背景方格的边长均为5cm，如果取g=10m/s2，那么（1）闪光频率是__________Hz。（2）小球运动中水平分速度的大小是__________m/s。（3）小球经过B点时的速度大小是__________m/s。参考答案：（1）10Hz

（2）1.5m/s

（3）2.5m/s。13.如图为某一简谐横波在某时刻的波形图，已知该机械波传播的速度为2m/s，此时质点a振动方向沿y轴正方向。则质点a的振动周期是

s，从此时刻开始质点b第一次到达波谷需要的时间是

s。参考答案：2

1．．三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示。在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一宽度为d的遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连。滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图象。①实验前，接通气源，将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的_______（选填“＞”、“＝”或“＜”）时，说明气垫导轨已经水平。②滑块P用细线跨过定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到如图乙所示图像，若、、d和m已知，要验证滑块和砝码组成的系统机械能是否守恒，还应测出的物理量是_______和_______。参考答案：①

=；②滑块质量，两光电传感器间距离.①如果遮光条通过光电门的时间相等，则说明遮光条做匀速运动，即说明气垫导轨已经水平．②要验证滑块和钩码组成的系统机械能是否守恒，就应该去求出动能的增加量和重力势能的减小量，光电传感器测量瞬时速度是实验中常用的方法，由于光电门的宽度很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度，进而可得滑块和砝码组成的系统动能的增加量，滑块和砝码组成的系统的重力势能的减小量△Ep=mgL，所以还应测出滑块质量M，两光电传感器间的距离L．15.（10分）某同学为了探究物体在斜面上的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：①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m；②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h2；③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t1④重复步骤③数次，并求挡光时间的平均值；⑤利用所测数据求出摩擦力f和斜面倾角的余弦值；⑥多次改变斜面的倾角，重复实验步骤②③④⑤，做出f-关系曲线。（1）用测量的物理量完成下列各式（重力加速度为g）：①斜面倾角的余弦=

；②滑块通过光电门时的速度v=

；③滑块运动时的加速度a=

；④滑块运动时所受到的摩擦阻力f=

；（2）测量滑块挡光长度的游标卡尺读数如图所示，读得d=

。

参考答案：（1）①；②；③；④；（2）3.62cm解析：(1)物块在斜面上做初速度为零的匀加速直线运动,受重力、支持力、滑动摩擦力,如图所示①；根据三角形关系可得到,②根据③根据运动学公式,有,即有；④根据牛顿第二定律,则有；(2)在游标卡尺中，主尺上是3.6cm，在游标尺上恰好是第1条刻度线与主尺对齐，再考虑到卡尺是10分度，所以读数为3.6cm+0.1×1mm=3.61cm或者3.62cm也对。四、计算题：本题共3小题，共计47分16.坐标原点O处有一点状的放射源，它向xoy平面内的x轴上方各个方向发射α粒子，α粒子的速度大小都是v0，在0＜y＜d的区域内分布有指向y轴正方向的匀强电场，场强大小为，其中q与m分别为α粒子的电量和质量；在d＜y＜2d的区域内分布有垂直于xoy平面的匀强磁场．ab为一块很大的平面感光板，放置于y=2d处，如图所示．观察发现此时恰无粒子打到ab板上．（不考虑a粒子的重力）（1）求α粒子刚进人磁场时的动能；（2）求磁感应强度B的大小；（3）将ab板平移到什么位置时所有粒子均能打到板上？并求出此时ab板上被α粒子打中的区域的长度．参考答案：考点：带电粒子在匀强磁场中的运动；牛顿第二定律；动能定理的应用；带电粒子在匀强电场中的运动．专题：压轴题；带电粒子在磁场中的运动专题．分析：（1）根据动能定理求出α粒子刚进人磁场时的动能．（2）粒子沿x轴正方向射出的粒子进入磁场偏转的角度最大，若该粒子进入磁场不能打在ab板上，则所有粒子均不能打在ab板上．根据带电粒子在电场中类平抛运动，求出进入磁场中的偏转角度，结合几何关系得出轨道半径，从而得出磁感应强度的大小．（3）沿x轴负方向射出的粒子若能打到ab板上，则所有粒子均能打到板上．其临界情况就是此粒子轨迹恰好与ab板相切．根据带电粒子在磁场中运动的轨道半径大小得出磁场的宽度，从而确定出ab板移动的位置，根据几何关系求出ab板上被α粒子打中的区域的长度．解答：解：（1）根据动能定理：可得末动能（2）根据上题结果可知vt=2v0，对于沿x轴正方向射出的粒子进入磁场时与x轴正方向夹角，其在电场中沿x方向的位移，易知若此粒子不能打到ab板上，则所有粒子均不能打到ab板，因此此粒子轨迹必与ab板相切，可得其圆周运动的半径又根据洛伦兹力提供向心力可得（3）易知沿x轴负方向射出的粒子若能打到ab板上，则所有粒子均能打到板上．其临界情况就是此粒子轨迹恰好与ab板相切．由图可知此时磁场宽度为原来的，即当ab板位于的位置时，恰好所有粒子均能打到板上；ab板上被打中区域的长度答：（1）α粒子刚进人磁场时的动能为．（2）磁感应强度B的大小为．（3）当ab板位于的位置时，恰好所有粒子均能打到板上，打中区域的长度为．点评：本题考查了带电粒子在电场和磁场中的运动，关键确定粒子运动的临界情况，通过几何关系解决，对学生数学几何能力要求较高．17.如图所示，在光滑绝缘水平面上有两个带电小球、，质量分别为3m和m，小球带正电q，小球带负电-2q，开始时两小球相距s0，小球有一个水平向右的初速度v0，小球的初速度为零，若取初始状态下两小球构成的系统的电势能为零，试证明：当两小球的速度相同时系统的电势能最大，并求出该最大值；参考答案：（1）由于两小球构成的系统合外力为零，设某状态下两小球的速度分别为和，由动量守恒定律得

（1）（2分）所以，系统的动能减小量为

（2）（2分）由于系统运动过程中只有电场力做功，所以系统的动能与电势能之和守恒，考虑到系统初状态下电势能为零，故该状态下的电势能可表为

（3）（1分）联立（1）、（3）两式，得

（4）（1分）由（4）式得：当

（5）（1分）时，系统的电势能取得最大值，而将（5）式代入（1）式，得（6）（1分）

即当两小球速度相同时系统的电势能最大，最大值为

18.如图所示，带电平行金属板PQ和MN之间的距离为d；两金属板之间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。如图建立坐标系，x轴平行于金属板，与金属板中心线重合，y轴垂直于金属板。区域I的左边界在y轴，右边界与区域I