山西省临汾市杏园中学2021-2022学年高三物理上学期期末试卷含解析

山西省临汾市杏园中学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.有两个光滑固定斜面AB和BC，A、C两点在同一水平面上，斜面BC比AB长（如图甲所示），下面四个图中（如图乙）正确表示滑块速率随时间t变化规律的是：（）参考答案：C2.（多选）在真空中A、B两点分别放置等量异种电荷，在电场中通过A、B两点的竖直平面内对称位置取一个矩形路径abcd，如图所示，现将一电子沿abcd移动一周，则下列判断正确的是（）A．由a→b电场力做正功，电子的电势能减小B．由b→c电场对电子先做负功，后做正功，总功为零C．由c→d电子的电势能一直增加D．由d→a电子的电势能先减小后增加，电势能总增加量为零参考答案：考点：电势能．专题：电场力与电势的性质专题．分析：根据电势高低，分析电场力对电子做功的正负．电场力做正功时，电势能减小；相反，电势能增加．根据等势线的分布情况可知，电子靠近正电荷时，电势升高；反之，电势降低．解答：解：A、由a→b，电势降低，电场力做负功，电子的电势能增加．故A错误．B、如图，画出过b、c的等势线，则知由b→c，电势先降低再升高，则电场对电子先做负功，后做正功．根据对称性可知，b、c两点的电势相等，电场力做的总功为零．故B正确．C、由c→d，电势升高，电场力做正功，电子的电势能减小．故C错误．D、由d→a，电势先升高后降低，电场对电子先做正功，后做负功，电子的电势能先减小后增加，电势能总增加量为零．d、a两点的电势相等，电场力做的总功为零．故D正确．故选BD点评：本题要对等量异种电荷等势面的分布和电场线情况了解，考试经常做文章，抓住对称性分析对称点的电势关系．3.下列关于物理学发展史的说法中正确的是（

）A.伽利略通过大量实验，发现只要斜面的倾角一定，不同质量的小球从不同高度开始滚动，小球的加速度都是相同的

B.奥斯特为了解释磁体产生的磁场提出了分子电流假说C.楞次在对理论基础和实验资料进行严格分析后，提出提出了电磁感应定律D．美国物理学家密立根经过多次实验，比较准确地测定了电子的电荷量参考答案：AD牛顿通过对伽利略的对接斜面实验的研究总结，最后得出了牛顿第一定律，根据mgsinα=μmgcosα得，a=gsinα，在斜面的倾角一定时，小球沿斜面下滑的加速度都是相同，故A对。安培提出了分子电流假说，故B错。法拉第提出了电磁感应定律，故C错。美国物理学家密立根在1909年，当他准备好条件使带电云雾在重力与电场力平衡下把电压加到10000伏时，他发现的是云层消散后“有几颗水滴留在机场中”，从而创造出测量电子电荷的平衡水珠法、平衡油滑法，就从实验上确证了元电荷的存在，并在1913年比较准确地测定了电子电荷的数值：e=（4.774±0．009）×10-10esu。故D正确。4.（单选）根据玻尔假设，若规定无穷远处的能量为0，则量子数为n的氢原子的能量En=，E1为基态的能量，经计算为﹣13.6eV，现规定氢原子处于基态时的能量为0，则（）A．量子数n=2时能级的能量为0B．量子数n=3时能级的能量为﹣C．若要使氢原子从基态跃迁到第4能级，则需要吸收的光子能量为﹣D．若采用能量为﹣的高速电子轰击而跃迁到激发态，这些氢原子从激发态向低能级跃迁的过程中可释放出10种不同频率的光子参考答案：【考点】：玻尔模型和氢原子的能级结构；氢原子的能级公式和跃迁．【专题】：原子的能级结构专题．【分析】：通过量子数n的能级值En=，可以得知结果；基态的氢原子吸收的能量必须等于两能级间的能级差时，才能被吸收，根据该关系，确定出吸收光子后跃迁的第几能级，根据数学组合公式求出激发后发射光子的种类．：解：A、量子数n=2时，能级时的能量为E2=E1=×（﹣13.6eV）=﹣3.4eV，故A错误．B、量子数n=3时，能级的能量为﹣，故B错误；C、基态的氢原子吸收的能量必须等于两能级间的能级差时，才能被吸收，根据△E=Em﹣En，可知：使氢原子从基态跃迁到第4能级，吸收的光子能量为，故C正确；D、采用能量为﹣的高速电子轰击而跃迁到激发态，根据Em﹣En=hγ，得原子获得能量跃迁到n=4激发态，由数学组合公式，求得这些氢原子从激发态向低能级跃迁的过程中可释放出6种不同频率的光子，故D错误．故选：C．5.（单选）如图所示，AOC是光滑的金属导轨，电阻不计，AO沿竖直方向，OC沿水平方向；PQ金属直杆，电阻为R，几乎竖直斜靠在导轨AO上，由静止开始在重力作用下运动，运动过程中P、Q端始终在金属导轨AOC上，空间存在着垂直纸面向外的匀强磁场，则在PQ杆从开始滑动到P端滑到OC的过程中，PQ中感应电流的方向A．始终是由P→QB．始终是由Q→PC．先是由P→Q，后是由Q→PD．先是由Q→P，后是由P→Q参考答案：C二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.一灯泡的电功率为P，若消耗的电能看成全部以波长为入的光波均匀地向周围辐射，设光在空气的传播速度近似为真空中的光速c，普朗克常量为h．则这种光波光子的能量为，在距离灯泡d处垂直于光的传播方向S面积上，单位时间内通过的光子数目为

。参考答案：7.如图所示，宽L=0.4m的竖直障碍物上开有间距d=0.6m的矩形孔，其下沿离地高h=1.2m．离地高H=2m的质点与障碍物相距x=1m．将质点水平抛出，为使质点能穿过该孔，质点的初速度v0至少为2.5m/s，最大为3.5m/s．（g取10m/s2）参考答案：考点：平抛运动．专题：平抛运动专题．分析：小球做平抛运动，要从矩形孔飞出，临界情况是恰好进入孔和恰好从空射出，根据平抛运动的分位移公式列式求解即可．解答：解：小球做平抛运动，根据分位移公式，有：x′=v0ty=故：v0=x′恰好到孔左端下边缘时，水平分位移为x′1=x=1m，竖直分位移为y=H﹣h=2﹣1.2=0.8m，故：v01=x1′=1×=2.5m/s恰好到孔右端下边缘时，水平分位移为x′2=x+L=1+0.4=1.4m，竖直分位移为y=H﹣h=2﹣1.2=0.8m，故：v01=x2′=1.4×=3.5m/s故为使质点能穿过该孔，质点的初速度v0至少为2.5m/s，最大为3.5m/s；故答案为：2.5，3.5．点评：本题关键是明确小球的运动性质，然后找到临界状态，根据平抛运动的分位移公式列式求解，不难．8.（6分）某行星绕太阳的运动可近似看作匀速圆周运动，已知行星运动的轨道半径为R，周期为T，万有引力恒量为G，则该行星的线速度大小为___________，太阳的质量可表示为___________。参考答案：，9.氢原子的能级图如图所示，一群氢原子处于量子数n＝4能量状态，则氢原子最多辐射

种频率的光子。辐射光子的最大能量为

。参考答案：10.如图所示，用质量为m的活塞密封住质量为M的气缸，气缸有内一定质量的理想气体，活塞跟缸壁间的摩擦不计，大气压为p0，活塞横截面积为S，整个装置倒立在水平地面上．当封闭气体的热力学温度为T时，活塞与地面接触但无相互作用力，这时封闭气体的压强为__________．当温度升高到某一值时，发现气缸虽与地面接触但无相互作用力，这时封闭气体的温度为______________．

参考答案：11.（多选）质量为m的小球由轻绳a和b系于一轻质木架上的A点和C点，如图所示。当轻杆绕轴BC以角速度ω匀速转动时，小球在水平面内作匀速圆周运动，绳a在竖直方向、绳b在水平方向。当小球运动在图示位置时．绳b被烧断的同时杆也停止转动，则(

)A．小球仍在水平面内作匀速圆周运动

B．在绳被烧断瞬间，a绳中张力突然增大C．若角速度ω较小，小球在垂直于平面ABC的竖直平面内摆动D．若角速度ω较大，小球可以在垂直于平面ABC的竖直平面内作圆周运动参考答案：BCD12..如图所示，有一个匀强电场，方向平行于纸面。电场中有A、B、C、D四点，已知AD=DB=BC=d，且ABBC。有一个电量为q的正电荷从A点移动到B点电场力做功为2W，从B点移动到C点克服电场力做功为W。则电场中D点的电势

（填“大于”“小于”或“等于”）C点的电势；该电场的电场强度为

。参考答案：等于；13.几个力如果都作用在物体的

，或者它们的

相交于同一点，这几个力叫做共点力．参考答案：．同一点

延长线三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.如图所示,甲为某一列简谐波t=t0时刻的图象,乙是这列波上P点从这一时刻起的振动图象,试讨论:①波的传播方向和传播速度.②求0~2.3s内P质点通过的路程.参考答案：①x轴正方向传播，5.0m/s②2.3m解：(1)根据振动图象可知判断P点在t=t0时刻在平衡位置且向负的最大位移运动，则波沿x轴正方向传播，由甲图可知，波长λ=2m，由乙图可知，周期T=0.4s，则波速(2)由于T=0.4s，则,则路程【点睛】本题中根据质点的振动方向判断波的传播方向，可采用波形的平移法和质点的振动法等等方法，知道波速、波长、周期的关系.15.（选修3-5）（6分）a、b两个小球在一直线上发生碰撞，它们在碰撞前后的s～t图象如图所示，若a球的质量ma=1kg，则b球的质量mb等于多少?参考答案：解析：由图知=4m/s、=—1m/s、=2m/s

（2分）

根据动量守恒定律有：ma=ma

+

mb

（2分）

∴mb=2.5kg （2分）四、计算题：本题共3小题，共计47分16.随着科学技术的发展，磁动力作为一种新型动力系统已经越来越多的应用于现代社会，如图13所示为电磁驱动装置的简化示意图，两根平行长直金属导轨倾斜放置，导轨平面与水平面的夹角为q，导轨的间距为L，两导轨上端之间接有阻值为R的电阻。质量为m的导体棒ab垂直跨接在导轨上，接触良好，导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ=tanθ，导轨和导体棒的电阻均不计，且在导轨平面上的矩形区域（如图中虚线框所示）内存在着匀强磁场，磁场方向垂直导轨平面向上，磁感应强度的大小为B。（导体棒在运动过程中始终处于磁场区域内）（1）若磁场保持静止，导体棒在外力的作用下以速度v0沿导轨匀速向下运动，求通过导体棒ab的电流大小和方向；（2）当磁场以某一速度沿导轨平面匀速向上运动时，可以使导体棒以速度v0沿斜面匀速向上运动，求磁场运动的速度大小；（3）为维持导体棒以速度v0沿斜面匀速向上运动，外界必须提供能量，此时系统的效率η为多少。（效率是指有用功率对驱动功率或总功率的比值）参考答案：（1）磁场静止，导体棒以速度v0向下切割磁感线感应电动势：

…………………（2分）感应电流：

………………（2分）由右手定则判定，电流的方向由b指向a…………………（2分）（2）磁场带动导体棒共同向上运动受力如图所示：感应电动势：……（2分）感应电流：………………

（1分）安培力：…………………

（1分）平衡方程：……………

（1分）得：

（1分）（3）导体棒以速度v0沿斜面匀速向上运动时，感应电流：

……………

（1分）导体棒中焦耳热功率：…

（1分）摩擦生热功率：……（1分）克服重力做功的功率：……………（1分）系统的总功率：…………（1分）系统的效率：………

（1分）17.晓明站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为m的小球，甩动手腕，使球在竖直平面内做圆周运动，当球某次运动到最低点时，绳突然断掉。球飞离水平距离d后落地，如题图所示，已知握绳的手离地面高度为d，手与球之间的绳长为3d/4，重力加速度为g，忽略手的运动半径和空气阻力。求绳断时球的速度大小v1，和球落地时的速度大小v2。问绳能承受的最大拉力多大？改变绳长，使球重复上述运动。若绳仍在球运动到最低点时断掉，要使球抛出的水平距离最大，绳长应为多少？最大水平距离为多少？（结果保留根号）参考答案：（1）

（2）

（3）

（1）设绳断后球飞行时间为t1，由平抛运动规律，有竖直方向：，水平方向：

得：由机械能守恒定律，有：

得：（2）设绳能承受的最大拉力大小为T，这也是球受到绳的最大拉力大小球做圆周运动的半径为：由圆周运动向心力公式，有：

得：（3）设绳长为l，绳断时球的速度大小为v3，绳承受的最大拉力不变，有：得：绳断后球做平抛运动，竖直位移为d－l，水平位移为x，时间为t2，有：，得：当时，x有极大值18.如图所示，质量为M的光滑长木板静止在光滑水平地面上，左端固