山西省太原市民贤高级中学2021年高三物理期末试题含解析

山西省太原市民贤高级中学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1.一弹簧振子做简谐振动，则以下说法正确的是（）A．振子的质量越大，则该振动系统的周期越长B．振子的质量越大，则该弹簧振子系统的机械能越大C．已知振动周期为T，若△t=T，则在t时刻和（t+△t）时刻振子运动的加速度一定相同D．若t时刻和（t+△t）时刻弹簧的长度相等，则△t一定为振动周期的整数倍E．振子的动能相等时，弹簧的长度不一定相等参考答案：解：A、弹簧振子的振动周期，振子质量越大，振动系统的周期越长，故A正确；B、振幅越大则机械能越大；而能量与周期、振子质量及频率等均无关；故B错误；C、若△t=T，则在t时刻和（t﹣△t）时刻振子振子的位移与t时刻相同，加速度也相同，故C正确；D、从平衡位置再回到平衡位置，经历的时间最少为，弹簧的长度相等，故D错误；E、关于平衡位置对称的两个位置，振子的动能相等，弹簧的长度不等，故E正确；故选：ACE【考点】简谐运动的振幅、周期和频率．【分析】弹簧振子的周期公式；由弹性势能的公式可知EP=kx2，则可求得弹簧振子的能量决定因素；做简谐运动的弹簧振子，通过平衡位置时，速度最大，加速度最小；在最大位移处时，速度最小，加速度的大小最大．振子位移是指振子离开平衡位置的位移，从平衡位置指向振子所在的位置，通过同一位置，位移总是相同．速率和动能相同，但速度有两种方向，可能不同．2.如图所示，A板发出的电子经加速后，水平射入水平放置的两平行金属板M、N间，M、N金属板间所加的电压为U，电子最终打在光屏P上，关于电子的运动，则下列说法中正确的是

A．滑动触头向右移动时，其他不变，则电子打在荧光屏上的位置上升B．滑动触头向左移动时，其他不变，则电子打在荧光屏上的位置上升C．电压U增大时，其他不变，则电子打在荧光屏上的速度大小不变D．电压U增大时，其他不变，则电子从发出到打在荧光屏上的时间不变参考答案：BD3.如图所示，在研究平抛运动时，小球A沿轨道滑下，离开轨道末端（末端水平）时撞开接触开关S，被电磁铁吸住的小球B同时自由下落，改变整个装置的高度H做同样的实验，发现位于同一高度的A、B两个小球总是同时落地，该实验现象说明了A球在离开轨道后（）A．竖直方向的分运动是匀速直线运动B．竖直方向的分运动是自由落体运动C．水平方向的分运动是匀加速直线运动D．水平方向的分运动是匀速直线运动参考答案：B4.水平传输装置如图所示，在载物台左端给物块一个恒定的初速度，当传输带顺时针方向转动时，通过传输带所用时间为t1；当传输带逆时针方向转动时，通过传输带所用时间为t2；当传输带不动时，通过传输带所用时间为t3.下列判断正确的是A．一定有t1＜t2B．一定有t2＞t3＞t1C．可能有t1＝t2＝t3D．一定有t1＝t2＜t3参考答案：C解析：传送带不动时，物块做匀减速直线运动，传到右端时间为t3，若带顺时针转，但物块速度大于带速时，物块仍可能一直减速，则t1＝t3，同理带逆时转，物块传到右端速度未减为零时t2＝t3，故应选C。5.（单选）伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展。利用如图所示的装置做如下实验小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升。斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐减低的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3。根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是A.如果斜面光滑，小球将上升到与O点等高的位置B.如果小球不受力，它将一直保持匀速运动或静止状态C.如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变D.小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小参考答案：A解析：A、如果斜面光滑，小球不会有能量损失，将上升到与O点等高的位置，故A正确；B、通过推理和假想，如果小球不受力，它将一直保持匀速运动，得不出静止的结论，故B错误；C、根据三次实验结果的对比，不可以直接得到运动状态将发生改变的结论，故C错误；D、受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小是牛顿第二定律的结论，与本实验无关，故D错误．故选：A．二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.（5分）从地面上以初速度竖直上抛一物体，相隔时间后又以初速度从地面上竖直上抛另一物体，要使、能在空中相遇，则应满足的条件是

。参考答案：解析：在同一坐标系中作两物体做竖直上抛运动的图像，如图所示。要A、B在空中相遇，必须使两者相对于抛出点的位移相等，即要求图线必须相交，据此可从图中很快看出：物体最早抛出时的临界情形是物体落地时恰好与相遇；物体最迟抛出时的临界情形是物体抛出时恰好与相遇。故要使能在空中相遇，应满足的条件为：。7.（6分）在图中，物体的质量m=0．5kg，所加压力F=40N，方向与竖直墙壁垂直。若物体处于静止状态，则物体所受的静摩擦力大小为_________N，方向________；若将F增大到60N，物体仍静止，则此时物体所受的静摩擦力大小为_______N。参考答案：

5

向上

5

8.如图所示是测磁感应强度的一种装置。把一个很小的测量线圈放在待测处，测量线圈平面与该处磁场方向垂直，将线圈跟冲击电流计G串联（冲击电流计是一种测量电量的仪器）。当用反向开关K使螺线管里的电流反向时，测量线圈中就产生感应电动势，从而有电流流过G。该测量线圈的匝数为N，线圈面积为S，测量线圈电阻为R，其余电阻不计。（1）若已知开关K反向后，冲击电流计G测得的电量大小为q，则此时穿过每匝测量线圈的磁通量的变化量为△φ＝__________（用已知量的符号表示）。（2）待测处的磁感应强度的大小为B＝__________。参考答案：（1）qR/N,（2）qR/2NS解析：（1）由I=q/△t，E=IR，E=N△φ/△t，联立解得△φ=qR/N。（2）由φ＝BS，△φ=2BS，△φ=qR/N，联立解得B＝qR/2NS。9.某研究性实验小组为探索航天器球形返回舱穿过大气层时所受空气阻力(风力)的影响因素，进行了模拟实验研究。如图为测定风力的实验装置图。其中CD是一段水平放置的长为L的光滑均匀电阻丝，电阻丝阻值较大；一质量和电阻均不计的细长裸金属丝一端固定于O点，另一端悬挂小球P，无风时细金属丝竖直，恰与电阻丝在C点接触，OC=H；有风时细金属丝将偏离竖直方向，与电阻丝相交于某一点(如图中虚线所示，细金属丝与电阻丝始终保持良好的导电接触)。(1)已知电源电动势为E，内阻不计，理想电压表两接线柱分别与O点和C点相连，球P的质童为m，重力加速度为g，由此可推得风力大小F与电压表示数U的关系为F=_______。(2)研究小组的同学猜想:风力大小F可能与风速大小v和球半径r这两个因数有关，于是他们进行了实验后获得了如下数据：(下表中风速v的单位为m/s，电压U的单位为V，球半径r的单位为m)根据表中数据可知，风力大小F与风速大小v和球半径r的关系是_______(比例系数用k表示)。参考答案：

(1).

(2).【详解】(1)以小球为研究对象，对小球受力分析，设金属丝与竖直方向的夹角为，由平衡条件可得，风力。金属丝与电阻丝交点与C点间长度为，电阻；由串联分压规律可知电压表示数。联立解得：。(2)由表中数据可得，在球半径一定的情况下，电压表示数与风速成正式，则风力大小与风速成正比，即与成正比。由球的体积公式、密度公式和可得，；在风速一定的情况下，球半径增大到原来的两倍，电压表示数减小为原来的，可得风速一定的条件下，风力与半径的关系为与成正比。综上，风力大小与风速大小和球半径的关系是。10.一颗卫星绕某一星球做匀速圆周运动，卫星的轨道半径为r，运动周期为T，星球半径为R，则卫星的加速度为，星球的质量为．（万有引力恒量为G）参考答案：：解：卫星的轨道半径为r，运动周期为T，根据圆周运动的公式得卫星的加速度a=根据万有引力提供卫星绕地球做圆周运动的向心力，=mM=故答案为：，11.如图甲所示，一轻质弹簧竖直悬挂于某一深度为h＝30.0cm且开口向下的小筒中(没有外力作用时弹簧的下端位于筒内，测力计的挂钩可以同弹簧的下端接触)，若本实验的长度测量工具只能测量露出筒外弹簧的长度l，现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数，某同学通过改变l而测出对应的弹力F，作出F－l图象如图乙所示，则弹簧的劲度系数为k＝________N/m，弹簧的原长l0＝_________cm。参考答案：12.如图所示为氢原子的能级图，n为量子数。在氢原子核外电子由量子数为2的轨道跃迁到量子数为3的轨道的过程中，将

（填“吸收”、“放出”）光子。若该光子恰能使某金属产生光电效应，则一群处于量子数为4的激发态的氢原子在向基态跃迁过程中，有

种频率的光子能使该金属产生光电效应。

参考答案：

吸收（2分）

5（2分）13.在使两个分子间的距离由很远(r＞10-9m)变到很难再靠近的过程中,分子间的作用力的大小将(

)

(A)先减小后增大

(B)先增大后减小(C)先增大后减小再增大

(D)先减小后增大再减小参考答案：C三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.如图所示，一定质量理想气体经历A→B的等压过程，B→C的绝热过程（气体与外界无热量交换），其中B→C过程中内能减少900J．求A→B→C过程中气体对外界做的总功．参考答案：W=1500J【详解】由题意可知，过程为等压膨胀，所以气体对外做功为：过程：由热力学第一定律得：

则气体对外界做的总功为：

代入数据解得：。15.一在隧道中行驶的汽车A以的速度向东做匀速直线运动，发现前方相距处、以的速度同向运动的汽车B正开始匀减速刹车，其刹车的加速度大小,从此刻开始计时，若汽车A不采取刹车措施，汽车B刹车直到静止后保持不动，求：（1）汽车A追上汽车B前，A、B两汽车间的最远距离；（2）汽车A恰好追上汽车B需要的时间．参考答案：（1）16m（2）8s(1)当A、B两汽车速度相等时，两车间的距离最远，即v＝vB－at＝vA

得t＝＝3s此时汽车A的位移xA＝vAt＝12m；汽车B位移xB＝vBt－at2＝21mA、B两汽车间的最远距离Δxm＝xB＋x0－xA＝16m(2)汽车B从开始减速直到静止经历的时间t1＝＝5s

运动的位移x′B＝＝25m汽车A在t1时间内运动的位移x′A＝vAt1＝20m

此时相距Δx＝x′B＋x0－x′A＝12m汽车A需要再运动的时间t2＝＝3s

故汽车A追上汽车B所用时间t＝t1＋t2＝8s四、计算题：本题共3小题，共计47分16.如图所示，一圆柱形桶的高为d、底面直径．当桶内无液体时，用一细束单色光从某点A沿桶口边缘恰好照射到桶底边缘上的某点B．当桶内液体的深度等于桶高的一半时，仍然从A点沿AB方向照射，恰好照射到桶底上的C点．C、B两点相距，光在真空中的速度c=3.0×108m/s．求：（i）液体的折射率n；（ii）光在液体中传播的速度v．参考答案：解：（i）据题意，其光路如图所示．设入射角为i，折射角为r，由几何知识有：tani==，则有：i=60°又BN′=ON′tan60°=dtanr===，解得：r=30°故折射率为：n===（ii）光在液体中传播的速度为：v==≈1.7×108m/s答：（i）液体的折射率n是；（ii）光在液体中传播的速度v是1.7×108m/s．【考点】光的折射定律．【分析】（i）根据几何关系求出入射角和折射角，结合折射定律求出液体的折射率．（ii）根据公式v=求出光在液体中的传播速度v．17.如图1所示，质量m=1.0kg的物块，在水平向右、大小F=5.0N的恒力作用下，沿足够长的粗糙水平面由静止开始运动。在运动过程中，空气对物块的阻力沿水平方向向左，其大小f空=kv，k为比例系数，f空随时间t变化的关系如图2所示。g取10m/s2。（1）求物块与水平面间的动摩擦因数μ；（2）估算物块运动的最大速度vm；（3）估算比例系数k。参考答案：18.一传送带与水平面夹角为370，顶到底长为12.8m，以4m/s匀速向下运动。现将一物块轻轻从顶端放在带上，物块与带间动摩擦因数为0.5，求从顶运动到底端的