山西省太原市综合高级中学2021年高三物理上学期期末试题含解析

山西省太原市综合高级中学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.（单选）质量相等的A、B两物体（均可视为质点）放在同一水平面上，分别受到水平恒力F1、F2的作用，同时由静止开始从同一位置出发沿同一直线做匀加速直线运动．经过时间t0和4t0速度分别达到2v0和v0时分别撤去F1和F2，以后物体继续做匀减速运动直至停止．两物体速度随时间变化的图象如图所示，对于上述过程下列说法中正确的是（）A．A、B的位移大小之比为2：1B．两物体运动的全过程中，合外力对A物体做的功多C．在2t0和3t0间的某一时刻B追上AD．两物体运动过程中，A一直在B的前面参考答案：解：A、图线与时间轴所围成的面积表示运动的位移，则位移之比为．故A错误．B、合外力做功等于物体等能的变化量，故合外力做功相同，故B错误C、在3t0末，A的位移大于B的位移，此时B未追上A．故C错误D、根据面积表示位移，可知A在停止运动前，位移一直大于B的位移，所以A一直在B的前面．故D正确．故选：D【点评】：解决本题的关键通过图象知道速度﹣时间图线与时间轴所围成的面积表示位移，合外力做功等于物体动能的变化量2.（单选）一小物块以某一初速度滑上水平足够长的固定木板，经一段时间t后停止。现将该木板改置成倾角为30°的斜面，让该小物块以相同大小的初速度沿木板上滑。则小物块上滑到最高位置所需时间t′与t之比为（设小物块与木板之间的动摩擦因数为μ）

参考答案：B。在水平面上有：。在斜面上有：。两式联立就可得到B答案。其它A、C、D错故选择B答案。3.探测器绕月球做匀速圆周运动，变轨后在周期较大的轨道上仍做匀速圆周运动，则变轨后与变轨前相比(

)A．轨道半径变大

B．向心加速度变大C．线速度变小

D．角速度变小参考答案：ACD4.（08年全国卷Ⅱ）如图，一固定斜面上两个质量相同的小物块A和B紧挨着匀速下滑，A与B的接触面光滑。已知A与斜面之间的动摩擦因数是B与斜面之间动摩擦因数的2倍，斜面倾角为α。B与斜面之间的动摩擦因数是A．tanαB．cotαC．tanαD．cotα参考答案：答案：A解析：A、B两物体受到斜面的支持力均为，所受滑动摩擦力分别为：fA=μAmgcosα，fB=μBmgcosα，对整体受力分析结合平衡条件可得：2mgsinα=μAmgcosα＋μBmgcosα，且μA=2μB，解之得：μB=tanα，A项正确。5.（单选）如图所示，光滑水平桌面上，一小球以速度v向右匀速运动，当它经过靠近桌边的竖直木板ad边时，木板开始作自由落体运动．若木板开始运动时，cd边与桌面相齐，则小球在木板上的投影轨迹是（）参考答案：B二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.某天体存在一颗绕其做匀速圆周运动的卫星，已知天体半径为R，卫星离天体表面的高度为h，卫星的线速度大小为v，则卫星的周期为，天体的质量为（万有引力恒量为G）．参考答案：解：卫星的周期T=．根据得，天体的质量M=．故答案为：，．7.

(4分)如图所示，一劲度系数为k=800N/m的轻弹簧两端各焊接着两个质量均为m=12kg的物体A、B。开始时物体A、B和轻弹簧竖立静止在水平地面上，现要在上面物体A上加一竖直向上的力F，使物体A开始向上做匀加速运动，经0.4s物体B刚要离开地面，设整个过程中弹簧都处于弹性限度内，取g=10m/s2，求：此过程中外力F所做的功为_____J。

参考答案：答案：49.5J8.小明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。经过骑行，他得到如下的数据：在时间t内踏脚板转动的圈数为N，那么脚踏板转动的角速度= ;要推算自行车的骑行速度，还需要测量的物理量有

；自行车骑行速度的计算公式v=

。参考答案：；牙盘的齿轮数m、飞轮的齿轮数n、自行车后轮的半径R(牙盘的半径r1、飞轮的半径r2、自行车后轮的半径R；解析：依据角速度的定义是；要求自行车的骑行速度，还要知道自行车后轮的半径R，牙盘的半径r1、飞轮的半径r2、自行车后轮的半径R;由，又，而，以上各式联立解得。9.某物质的摩尔质量为μ，密度为ρ，NA为阿伏加德罗常数，则每单位体积中这种物质所包含的分子数目是___________．若这种物质的分子是一个挨一个排列的，则它的直径约为__________。参考答案：；或

()10.（1）如图所示，竖直墙上挂着一面时钟，地面上的静止的观察者A观测到钟的面积为S，另一观察者B以0.8倍光速平行y轴正方向运动，观察到钟的面积为S′则S和S′的大小关系是

▲

.（填写选项前的字母）

A．S>S′

B．S=S′C．S<S′

D．无法判断参考答案：A11.2011年3月11日本福岛核电站发生核泄漏事故，其中铯137（Cs）对核辐射的影响最大，其半衰期约为30年．①请写出铯137（Cs）发生β衰变的核反应方程[已知53号元素是碘（I），56号元素是钡（Ba）]②若在该反应过程中释放的核能为E，则该反应过程中质量亏损为（真空中的光速为c）．③泄露出的铯l37约要到公元2101年才会有87.5%的原子核发生衰变．参考答案：解：①发生β衰变的核反应方程

②根据爱因斯坦质能方程知△m=③由半衰期公式知剩余的原子核没衰变，经历了3个半衰期，即90年，要到公元2101年才会有87.5%的原子核发生衰变．

故答案为：，，210112.A.两颗人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，若运行线速度之比是v1∶v2＝1∶2，则它们运行的轨道半径之比为__________，所在位置的重力加速度之比为[jf21]

__________。参考答案：4∶1，1∶16

13.（多选）一个质量为m的物体以某一速度从固定斜面底端冲上倾角的斜面，其加速度为g，如图此物体在斜面上上升的最大高度为h，则此过程中正确的是

A．物体动能增加了B．物体克服重力做功mghC．物体机械能损失了mghD.物体克服摩擦力做功参考答案：BC解析：A、物体在斜面上加速度为，方向沿斜面向下，物体的合力F合=ma=，方向沿斜面向下，斜面倾角a=30°，物体从斜面底端到最大高度处位移为2h，

物体从斜面底端到最大高度处，物体合力做功W合=-F合?2h=-mgh根据动能定理研究物体从斜面底端到最大高度处得W合=△Ek所以物体动能减小mgh，故A错误．B、根据功的定义式得：重力做功WG=-mgh，故B正确．C、重力做功量度重力势能的变化，所以物体重力势能增加了mgh，而物体动能减小mgh，所以物体机械能损失了mgh，故C正确．D、除了重力之外的力做功量度机械能的变化．物体除了重力之外的力做功还有摩擦力做功，物体机械能减小了mgh，所以摩擦力做功为-mgh，故D错误．故选：BC．三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.如图所示,在真空中一束平行复色光被透明的三棱镜ABC(截面为正三角形)折射后分解为互相分离的a、b、c三种色光,分别照射到三块板上.则:（1）若将a、b、c三种色光分别通过某狭缝,则发生衍射现象最明显的是哪种色光?（2）若OD平行于CB,三棱镜对a色光的折射率na是多少?参考答案：（1）折射率最小的是c光,则它的波长最长,衍射现象最明显；（2）（1）由图知，三种色光，a的偏折程度最大，c的偏折程度最小，知a的折射率最大，c的折射率最小．则c的频率最小，波长最长衍射现象最明显。（2）若OD平行于CB,则折射角，三棱镜对a色光的折射率。15.（简答）如图13所示,滑块A套在光滑的坚直杆上,滑块A通过细绳绕过光滑滑轮连接物块B,B又与一轻质弹贊连接在一起，轻质弹簧另一端固定在地面上,’开始用手托住物块.使绳子刚好伸直处于水平位位置但无张力。现将A由静止释放.当A下滑到C点时(C点图中未标出)A的速度刚好为零，此时B还没有到达滑轮位置，已知弹簧的劲度系数k=100N/m,滑轮质量和大小及摩擦可忽略不计，滑轮与杆的水平距离L=0.3m,AC距离为0.4m，mB=lkg,重力加速度g=10m/s2。试求：(1)滑'块A的质量mA(2)若滑块A质量增加一倍,其他条件不变，仍让滑块A从静止滑到C点,则滑块A到达C点时A、B的速度大小分别是多少？参考答案：（1）

（2）

（3），功能关系．解析：（1）开始绳子无张力，对B分析有kx1=mBg，解得：弹簧的压缩量x1=0.1m（1分）当物块A滑到C点时，根据勾股定理绳伸出滑轮的长度为0.5m，则B上升了0.2m,所以弹簧又伸长了0.1m。（1分）由A、B及弹簧组成的系统机械能守恒，又弹簧伸长量与压缩量相等则弹性势能变化量为零所以mAgh1=mBgh2（2分）其中h1=0.4m，h2=0.2m所以mA=0.5kg（1分）（2）滑块A质量增加一倍，则mA=1kg，令滑块到达C点时A、B的速度分别为v1和v2

由A、B及弹簧组成的系统机械能守恒得（2分）又有几何关系可得AB的速度关系有vAcosθ=vB（1分）其中θ为绳与杆的夹角且cosθ=0.8解得：（1分）（1分）（1）首先由物体静止条件求出弹簧压缩的长度，再根据几何知识求出物体B上升的距离，从而可求出弹簧伸长的长度，然后再根据能量守恒定律即可求解物体A的质量；题（2）的关键是根据速度合成与分解规律求出物体B与A的速度关系，然后再根据能量守恒定律列式求解即可．四、计算题：本题共3小题，共计47分16.如图所示，有一刚性细杆倾斜放置，与水平方向成夹角θ=37°，其上套有一底端被固定且劲度系数为k=120N/m的轻弹簧，弹簧与杆间无摩擦。一质量为m＝1kg的小球套在此杆上，从P点由静止开始滑下，已知小球与杆间的动摩擦因数为μ=0.5，P点与弹簧自由端Q间的距离为L＝1m。不计小球与弹簧作用时的机械能损失，弹簧始终在弹性限度内，其弹性势能与其形变量x的关系为。求：（1）小球从开始下滑到与弹簧自由端相碰所经历的时间t；（2）小球运动过程中达到的最大速度υm； （3）若使小球在P点以初速度υ0下滑后又恰好回到P点，则υ0需多大.（结果可用根式表示。sin37°=0.6，cos37°=0.8。g=10m/s2）参考答案：（1）（4分）

（2）（5分）当小球从P点无初速滑下时，弹簧被压缩至x处有最大速度vm。有：

解得：代入数据得：

解得：

（3）（6分）设小球从P点压缩弹簧至最低点，弹簧的压缩量为x1,由动能定理从最低点经过弹簧原长Q点回到P点的速度为0，则有

分步得出结论同样给分17.如图所示，为一个从上向下看的俯视图，在光滑绝缘的水平桌面上，固定放置一条光滑绝缘的挡板轨道ABCD，AB段为直线，BCD段是半径为R的一部分圆弧（两部分相切于B点），挡板处于场强为E的匀强电场中，电场方向与圆的直径MN平行．现使一带电量为＋q、质量为m的小球由静止从斜挡板内侧上某点释放，为使小球能沿挡板内侧运动，最后从D点抛出，试求：（1）小球从释放点到N点沿电场强度方向的最小距离s；（2）在上述条件下小球经过N点时对挡板的压力大小．参考答案：（1）（2）6qE解析（1）根据题意分析可知，小球过M点时对挡板恰好无压力时，s最小，根据牛顿第二定律有：

由动能定理得：

联立解得：

答：小球从释放点到N点沿电场强度方向的最小距离：．

（2）小球过N点时，根据牛顿第二定律有：有：

由动能定理得：

联立解得：FN=6qE

由牛顿第三定律可知，