广东省惠州市田家炳中学2021年高三物理上学期期末试卷含解析

广东省惠州市田家炳中学2021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.如图所示为大型电子地磅电路图，电源电动势为E，内阻不计．不称物体时，滑片P在A端，滑动变阻器接入电路的有效电阻最大，电流较小；称重物时，在压力作用下使滑片P下滑，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大，这样把电流对应的重量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的重量值．若滑动变阻器上A、B间距离为L，最大阻值等于电阻阻值R0，已知两只弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系为k，所称重物的重量G与电流大小I的关系为（）A.

B.C.

D.参考答案：答案：A2.（单选题）如图所示，两根重杆OA和OB，由铰链连接，并用铰链悬挂在天花板上，B位于O的正下方，若在B端分别施加图示方向的力F1、F2、F3和F4，则其中可能使两杆保持静止的是（

）A．F1

B．F2C．F3

D．F4参考答案：D3.硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能。若有N个频率为ν的光子打在光电池极板上，这些光子的总能量为（h为普朗克常数）

（

）

A．hνB．hνC．NhνD．2Nhν参考答案：答案：C4.（单选）如图一光电管电路图，为使光电管中能产生明显的光电流，则要求 A．足够长的光照时间 B．足够长入射光波长 C．有较强的光照强度 D．电路中a端接电源正极参考答案：D5.（单选）如图所示，直线a和曲线b分别是在平直公路上行驶的汽车a和b的位移﹣时间（x﹣t）图象，由图可知（）A．在时刻t1，a车与b车的速率相等B．在时刻t2，a和b两车的运动方向相同C．在t1到t2这段时间内，a和b两车的路程相等D．在t1到t2这段时间内，b车的速率先减小后增大参考答案：考点：匀变速直线运动的图像．专题：运动学中的图像专题．分析：位移时间关系图线反映位移随时间的变化规律，纵坐标的变化量△x表示位移，图线的斜率表示速度的大小．解答：解：A、由图知在时刻t1，a、b两车的位置坐标相同，到达同一位置，图线的斜率表示速度的大小，b的速率大于a的速率，所以时刻t1，a追上b．故A错误．B、t2图线的斜率表示速度，b的速度为正，a的速度为负，方向不一样，故B错误．C、在t1到t2这段时间内，a和b两车初末位置相同，位移相同，a一直沿负方向运动，而b先沿负方向运动后沿正方向运动，路程不等．故C错误．D、速度图线切线的斜率表示速度，在t1到t2这段时间内，b车图线斜率先减小后增大，则b车的速率先减小后增加．故D正确．故选：D．点评：解决本题的关键知道位移时间图线的物理意义，知道图线的斜率表示速度的大小，能够通过图线得出运动的方向．二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.下图是某同学在做直线运动实验中获得的一条纸带．①已知打点计时器电源频率为50Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为_________；②ABCD是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出．O、B两点间的A点不小心被墨水弄脏了看不到．从图中读出B、C两点间距SBC=________；若A点与B点之间的距离满足SAB=________，根据匀变速直线运动的规律，可以判断A点到D点间的运动为匀变速直线运动，且根据数据可计算出该段位移的加速度a=____(保留两位有效数字)．参考答案：①0.02s②0.90cm，0.70cm，5.0m/s2

解析：：（1）已知打点计时器电源频率为50Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为0.02s．

（2）由图示刻度尺可知，其分度值为1mm，B、C两点间的距离s=2.60cm-1.70cm=0.90cm；如果满足，则为匀变速直线运动，所以根据△x=aT2可得：物体的加速度a==5.0m/s27.一卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度大小为v，若地球质量为M，引力常量为G，则该卫星的圆周运动的半径R为

；它在1/6周期内的平均速度的大小为

。参考答案：；8.如右图所示是利用闪光照相研究平抛运动的示意图。小球A由斜槽滚下，从桌边缘水平抛出，当它恰好离开桌[边缘时，小球B也同时下落，用闪光相机拍摄的照片中B球有四个像，相邻两像间实际下落距离已在图中标出，单位cm，如图所示。两球恰在位置4相碰。则两球经过

s时间相碰，A球离开桌面时的速度

m/s。(g取10m/s2)参考答案：

0.3

s;

1.59.氢原子的能级如图所示，设各能级的能量值分别为，且，n为量子数。有一群处于n=4能级的氢原子，当它们向低能级跃迁时，最多可发出

种频率的光子。若n=4能级的氢原子向n=2能级跃迁时，发出的光子照射到某金属时恰能产生光电效应现象，则该金属的极限频率为

（用，普朗克常量表示结果），上述各种频率的光子中还能使该金属产生光电效应的光子有

种。参考答案：10.如图所示，在O点处放置一个正电荷．在过O点的竖直平面内的A点，自由释放一个带正电的小球，小球的质量为m、电荷量为q．小球落下的轨迹如图中虚线所示，它与以O为圆心、R为半径的圆（如图中实线所示）相交于B、C两点，O、C在同一水平线上，∠BOC=30°，A距离OC的竖直高度为h．若小球通过B点的速度为v，则小球通过C点的速度大小为，小球由A到C电场力做功为mv2+mg﹣mgh．参考答案：解：小球从A点到C点的过程中，电场力总体上做的是负功，重力做正功，由动能定理可以知道电荷在C点的大小是，C、D、小球由A点到C点机械能的损失就是除了重力以外的其他力做的功，即电场力做的功．由动能定理得mgh+W电=则：W电==mv2+mg﹣mgh故答案为：，mv2+mg﹣mgh11.N(N>1)个电荷量均为q(q>0)的小球，均匀分布在半径为R的圆周上，示意如图，若移去位于圆周上P点的一个小球，则圆心O点处的电场强度大小为________，方向__________。(已知静电力常量为k)参考答案：大小为，方向沿OP指向P点

12.如图所示，当电键K断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零。合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零。由此可知阴极材料的逸出功为W=

.参考答案：1.9eV13.若神舟九号飞船在地球某高空轨道上做周期为T的匀速圆周运动，已知地球的质量为M，万有引力常量为G。则飞船

运行的线速度大小为______，运行的线速度_______第一宇宙速度。（选填“大于”、“小于”或“等于”）参考答案：

小于

三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.在完成《验证机械能守恒定律》的实验中，（1）不需测量或计算的物理量是：（

）A、下落高度

B、瞬时速度

C、重物的质量

D、时间（2）在“验证机械能守恒定律”的实验中，质量m＝1kg的物体自由下落，得到如图所示的纸带，相邻计数点间的时间间隔为0.04s．那么从打点计时器打下起点O到打下B点的过程中，物体重力势能的减少量Ep＝_______J，此过程中物体动能的增加量Ek=______J．由此可得到的结论是

．(g=9.8m/s2，保留三位有效数字)参考答案：（1）C（2）2.28；2.26

；在实验误差允许的范围内机械能是守恒的15.如图所示，在做“用落体法验证机械能守恒定律”的实验中，（1）下列说法中正确的是

.A．电磁打点计时器应接10V以下直流电源B．操作时应先放纸带后接电源C．选择的重物应该相对质量较大、体积较小的物体D．需使用秒表测出重物下落的时间（2）实验中误差产生的原因_________.(写出两个原因)．通过作图象的方法可以剔除偶然误差较大的数据，提高实验的准确程度．从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度h，并计算各点速度的平方v2，然后以________为纵轴，以________为横轴，根据实验数据作出图线．若在实验误差允许的范围内，图线是一条过原点且斜率为g的直线，则验证了机械能守恒定律．【答案】（1）C（4分）(2)①下落过程中存在阻力，②长度的测量；计算势能变化时，选取始末两点距离过近，交流电频率不稳定等；(写出两个原因)（2分）（或v2）（2分）；h（或2v2）（2分）参考答案：四、计算题：本题共3小题，共计47分16.如图甲所示，两金属板M、N水平放置组成平行板电容器，在M板中央开有小孔O，再将两个相同的绝缘弹性挡板P、Q对称地放置在M板上方，且与M板夹角均为60°，两挡板的下端在小孔O左右两侧。现在电容器两极板间加电压大小为U的直流电压，在M板上方加上如图乙所示的、垂直纸面的交变磁场，以方向垂直纸面向里为磁感应强度的正值，其值为B0，磁感应强度为负值时大小为Bx，但Bx未知。现有一质量为m、电荷量为+q、不计重力的带电粒子，从N金属板中央A点由静止释放，t=0时刻，粒子刚好从小孔O进入上方磁场中，在t1时刻粒子第一次撞到左挡板P上，紧接着在t1+t2时刻粒子撞到了右挡板Q上，然后粒子又从O点竖直向下返回平行金属板间，接着再返回磁场做前面所述的运动。粒子与挡板碰撞前后电量不变，沿板面的分速度不变，垂直于板面的分速度大小不变、方向相反，不计碰撞的时间及磁场变化产生的感应影响。求：(1)粒子第一次到达挡板P时的速度大小。(2)图乙中磁感应强度Bx的大小。(3)两金属板M和N之间的距离d。参考答案：(1)

(2)

(3)(n=0,1,2,…)（1）粒子从N板到M板过程中，电场力做正功，根据动能定理有Uq＝mv2?0．解得粒子第一次到达O点时的速率（2）粒子进入上方后做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由得粒子做匀速圆周运动的半径，

使其在整个装置中做周期性的往返运动，运动轨迹如图所示，由图易知：r0=2rx图中Bx=2B0（3）在0～t1时间内，粒子做匀速圆周运动周期在t1～（t1+t2）时间内，粒子做匀速圆周运动的周期由轨迹图可知，

粒子在金属板M和N间往返时间为t，有且满足：t=t2+n（t1+t2），n=0,1,2,3,…联立可得金属板M和N间的距离：，n=0,1,2,3,…17.如图所示，线圈C的匝数n=150,电阻r=1.0Ω，内有一面积为S=0.2m2、方向垂直于线圈平面向上的匀强磁场，B1=B0+kt，k=0.5T/s.间距d=0.2m的两平行金属板水平放置，板间分布有垂直于纸面向里、磁感应强度B2=1T的匀强磁场．闭合开关S，板间电场视为匀强电场，将一带正电的小球以初速度v=0.1m/s沿两板间中线水平射入板间．设滑动变阻器接入电路的阻值为Rx，忽略空气对小球的作用，取g=10m/s2．（1）当Rx=29Ω时，电阻R2消耗的电功率是多大？（2）若小球进入板间做匀速度圆周运动并与板相碰，碰时速度与初速度的夹角为60°，则Rx是多少？参考答案：

（1）由法拉第电磁感应定律得：感应电动势：；闭合电路的外电阻为根据闭合电路的欧姆定律R2两端的电压为R2消耗的功率为（2）小球进入电磁场做匀速圆周运动，则重力和电场力等大反向，洛仑兹力提供向心力，根据牛顿第二定律，得、联立上两式，化简得小球做匀速圆周运动的初末速的夹角等于圆心角为60°，根据几何关系得代入数据，可解得：干路电流为则滑动变阻器的电阻；18.(20分)2009年3月1日16时13分10秒，中国自主研制的第一个月球探测器(嫦娥一号)成功实现“受控撞月”，为我国探月一期工程画上圆满的句号。(1)设探测器的质量为m，月球的半径为R，月球表面的重力加速度为g，“受控撞月”开始前探测器在离月球表面高为h的圆形环月轨道上正常运行。求它在此轨道上正常运行的线速度大小；(2)假设此次进行“受控撞月”开始的过程按图甲所示进行，探测器在A点向前短时间喷气，减速后的探测器做向心运动沿曲线到达月球表面附近的B点。设探测器到达B点时速度大小为从A到B的空间范围内的重力加速度大小都近似等于月球表面的重力加速度，喷出的气体相对于月球表面的速度大小为，求喷出气体的质量；(3)为了增加撞击效果，撞击前要利用剩余的燃料对探测器进行加速，图乙所示为探测器到达B点时速度方向的示意图，为了使探测器能够沿此方向做加速直线运动，请在图乙中用由坐标原点出发的有向线段表示出可能的一种发动机喷气方向。

参考答案：解析：(1)设月球的质量为M,卫星的线速度为,则