江西省吉安市沂江中学2021年高三物理下学期期末试题含解析

江西省吉安市沂江中学2021年高三物理下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）如图所示，上方固定有长方体盒子的斜劈A放在固定的斜面体C的斜面上，在盒子内放有光滑球B，B的直径略小于盒子内侧前后壁间的距离。现使斜劈A在斜面体C上静止不动，此时盒子内侧的M、N点对球B均无压力。以下说法中正确的是A．若C的斜面光滑，斜劈A以一定的初速度沿斜面向上滑行，则M点对球B有压力B．若C的斜面光滑，斜劈A以一定的初速度沿斜面向上滑行，则N点对球B有压力C．若C的斜面粗糙，且斜劈A沿斜面匀速下滑，则M点对球B有压力D．若C的斜面粗糙，且斜劈A沿斜面匀速下滑，则N点对球B有压力参考答案：B2.2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，他们通过透明胶带对石墨进行反复的粘贴与撕开使得石墨片的厚度逐渐减小，最终寻找到了厚度只有0.34nm的石墨烯。石墨烯是碳的二维结构。如图所示为石墨、石墨烯的微观结构，根据以上信息和已学知识，下列说法中正确的是（

）A．石墨是晶体，石墨烯是非晶体B．石墨是单质，石墨烯是化合物C．石墨、石墨烯与金刚石都是晶体D．他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的参考答案：CD石墨、石墨烯与金刚石都有规则的分子排列，都是晶体。从题目给出的物理情景看，石墨烯是用物理的方法获得的。故CD正确。故选CD。3.（多选）两种频率不同的单色光a、b分别照射同一金属都能发生光电效应，b光照射时逸出的光电子最大初动能较大，则a、b两束光（）A．两束光以相同的入射角由水中斜射入空气，a光的折射角大B．从同种介质射入真空发生全反射时，a光临界角比b光的小C．分别通过同一双缝干涉装置，b光形成的相邻亮条纹间距小D．分别通过同一单缝衍射装置，b光形成的中央亮条纹窄参考答案：【考点】：光的折射定律；光电效应．【专题】：光电效应专题．【分析】：根据光电效应方程由最大初动能的大小关系得出a、b光的频率的关系．根据光线的折射定律得出折射角的关系；根据波长与条纹宽度的关系得出双缝干涉的条纹关系以及单缝衍射的关系，：解：根据光电效应方程Ekm=hv﹣W0知，b光照射时逸出的光电子最大初动能较大，则b光的频率大，波长短；A、b的频率大，所以两束光以相同的入射角由水中斜射入空气，b光的折射角大．故A错误．B、因为b光的折射率大，根据得，从同种介质射入真空发生全反射时，a光临界角比b光的大．故B错误．C、因为b光的折射率大，波长短，分别通过同一双缝干涉装置，由：可知b光形成的相邻亮条纹间距小．故C正确．D、分别通过同一单缝衍射装置，b光形成的中央亮条纹窄．故D正确．故选：CD．【点评】：解决本题的突破口在于根据光电效应方程由最大初动能的大小关系得出a、b光的频率的关系，知道折射率、频率、波长等大小关系．4.如图2所示，质量为M、长度为l的小车静止在光滑的水平面上．质量为m的小物块(可视为质点)放在小车的最左端．现有一水平恒力F作用在小物块上，使物块从静止开始做匀加速直线运动，物块和小车之间的摩擦力为f.经过时间t，小车运动的位移为x，物块刚好滑到小车的最右端．以下判断正确的是()．图2A．此时物块的动能为F(x＋l)B．此时小车的动能为fxC．这一过程中，物块和小车产生的内能为fxD．这一过程中，物块和小车增加的机械能为F(l＋x)－fl参考答案：由动能定理知，物块的动能为(F－f)(x＋l)，小车的动能为fx；根据功能关系，这一过程中，物块和小车产生的内能为fl，物块和小车增加的机械能为F(l＋x)－fl.BD5.如图，穿在水平直杆上质量为m的小球开始时静止．现对小球沿杆方向施加恒力F0，垂直于杆方向施加竖直向上的力F，且F的大小始终与小球的速度成正比，即F=kv（图中未标出）．已知小球与杆间的动摩擦因数为μ，小球运动过程中未从杆上脱落，且F0＞μmg．下列关于运动中的速度﹣时间图象正确的是（）A． B． C． D．参考答案：C【考点】牛顿第二定律．【分析】根据竖直方向上平衡，确定杆子对球弹力的变化，从而得知摩擦力大小的变化，根据牛顿第二定律得出小球加速度的变化．【解答】解：小球开始重力大于竖直向上的力，支持力方向向上，随着速度的增大，F增大，则支持力减小，摩擦力减小，根据牛顿第二定律，加速度增大．然后竖直向上的拉力大于重力，杆子对球的弹力向下，F增大，弹力增大，摩擦力增大，根据牛顿第二定律，加速度减小，当加速度减小到零，做匀速直线运动．故C正确，A、B、D错误．故选C．二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.．2011年11月3日，中国自行研制的神舟八号飞船与天宫一号目标飞行器在距地球343km的轨道实现自动对接。神舟八号飞船远地点处圆轨道速度

（选填“大于”、“小于”或“等于”）近地点处圆轨道速度；假设神舟八号在近圆轨道做匀速圆周运动时，离地高度为H，地球表面重力加速度为g、地球半径为R，则神舟八号的运行速度为

。参考答案：小于

7.用M表示地球质量，R表示地球半径，T表示地球自转周期，G表示万有引力常量，则地面上物体的重力加速度为g=

，地球同步卫星的轨道高度为h=

．参考答案：；﹣R．【考点】同步卫星．【分析】根据已知量，地球表面的物体受到的重力等于万有引力可求出近地轨道处的重力加速度；地球的同步卫星的万有引力提供向心力，可以求出地球同步卫星的高度．【解答】解：地球表面的物体受到的重力等于万有引力，有：=mg

解得：g=，地球的同步卫星的万有引力提供向心力：=m解得：r=那么地球同步卫星的轨道高度为：h=﹣R；故答案为：；﹣R．8.如图所示的器材可用来研究电磁感应现象及判定感应电流的方向，其中L1为原线圈，L2为副线圈．（1）在给出的实物图中，将实验仪器连成完整的实验电路．（2）在实验过程中，除了查清流入检流计电流方向与指针偏转方向之间的关系之外，还应查清L1和L2的绕制方向（选填“L1”、“L2”或“L1和L2”）．闭合开关之前，应将滑动变阻器的滑动头P处于右端（选填“左”或“右”）．参考答案：考点：研究电磁感应现象．专题：实验题．分析：（1）探究电磁感应现象实验电路分两部分，电源、开关、滑动变阻器、原线圈组成闭合电路，检流计与副线圈组成另一个闭合电路．（2）为探究感应电流方向，应知道检流计指针偏转方向与电流方向间的关系，应根据安培定判断原电流磁场方向与感应电流磁场方向，因此需要知道原线圈与副线圈的绕向；在闭合开关前，滑动变阻器接入电路的指针应为滑动变阻器的最大阻值．解答：解：（1）探究电磁感应现象实验电路分两部分，电源、开关、滑动变阻器、原线圈组成闭合电路，检流计与副线圈组成另一个闭合电路；电路图如图所示；（2）在实验过程中，除了查清流入检流计电流方向与指针偏转方向之间的关系之外，还应查清原线圈L1与副线圈L2的绕制方向．由电路图可知，闭合开关之前，应将滑动变阻器的滑动头P处于右端，此时滑动变阻器接入电路的阻值最大．故答案为：（1）电路图如图所示；（2）L1和L2；右．点评：知道探究电磁感应现象的实验有两套电路，这是正确连接实物电路图的前提与关键．9.如图，给静止在水平粗糙地面上的木块一初速度，使之开始运动。一学生利用角动量定理来考察此木块以后的运动过程：“把参考点设于如图所示的地面上一点O，此时摩擦力f的力矩为0，从而地面木块的角动量将守恒，这样木块将不减速而作匀速运动。”请指出上述推理的错误，并给出正确的解释：

。参考答案：该学生未考虑竖直方向木块所受的支持力和重力的力矩.仅根据摩擦力的力矩为零便推出木块的角动量应守恒，这样推理本身就不正确.事实上，此时支持力合力的作用线在重力作用线的右侧，支持力与重力的合力矩不为0，木块的角动量不守恒，与木块作减速运动不矛盾．（5分）10.质量为1kg的物体在水平面上滑行，且动能随位移变化的情况如图所示，取g＝10m/s2，则物体滑行持续的时间是_____S,摩擦系数是

。

参考答案：5

0.2

11.（6分）某同学做了一个小实验：先把空的烧瓶放到冰箱冷冻，一小时后取出烧瓶，并迅速把一个气球紧密的套在瓶颈上，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图所示。这是因为烧瓶里的气体吸收了水的

，温度

，体积

。参考答案：热量，升高，增大解析：当用气球封住烧瓶，在瓶内就封闭了一定质量的气体，当将瓶子放到热水中，瓶内气体将吸收水的热量，增加气体的内能，温度升高，由理气方程可知，气体体积增大。12.如图所示，匀强磁场竖直向上穿过水平放置的金属框架，框架宽L，足够长且电阻不计，右端接有电阻R。磁场的磁感强度为B。一根质量为m，电阻不计的金属棒以v0的初速沿框架向左运动。棒与框架间的动摩擦因数为μ。测得棒在整个运动过程中，通过电阻的电量为q，则棒能运动的距离为______________，电阻R上消耗的电能为______________。

参考答案：，

13.从离地面高度为h处有自由下落的甲物体，同时在它正下方的地面上有乙物体以初速度v0竖直上抛，要使两物体在空中相碰，则做竖直上抛运动物体的初速度v0应满足什么条件？________（不计空气阻力，两物体均看作质点）.若要乙物体在下落过程中与甲物体相碰，则v0应满足什么条件？________参考答案：v0≥，≤v0≤三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.（6分）小明在有关媒体上看到了由于出气孔堵塞，致使高压锅爆炸的报道后，给厂家提出了一个增加易熔片（熔点较低的合金材料）的改进建议。现在生产的高压锅已普遍增加了含有易熔片的出气孔（如图所示），试说明小明建议的物理道理。参考答案：高压锅一旦安全阀失效，锅内气压过大，锅内温度也随之升高，当温度达到易熔片的熔点时，再继续加热易熔片就会熔化，锅内气体便从放气孔喷出，使锅内气压减小，从而防止爆炸事故发生。15.内表面只反射而不吸收光的圆筒内有一半径为R的黑球，距球心为2R处有一点光源S，球心O和光源S皆在圆筒轴线上，如图所示．若使点光源向右半边发出的光最后全被黑球吸收，则筒的内半径r最大为多少？参考答案：自S作球的切线S?，并画出S经管壁反射形成的虚像点，及由画出球面的切线N，如图1所示，由图可看出，只要和之间有一夹角，则筒壁对从S向右的光线的反射光线就有一部分进入球的右方，不会完全落在球上被吸收．由图可看出，如果r的大小恰能使与重合，如图2，则r?就是题所要求的筒的内半径的最大值．这时SM与MN的交点到球心的距离MO就是所要求的筒的半径r．由图2可得??????????

（1）由几何关系可知

（2）由（1）、（2）式得

（3）四、计算题：本题共3小题，共计47分16.如图所示，水平面上有一个高为d的木块，木块与水平面间的动摩擦因数为μ=0.1．由均匀金属材料制成的边长为2d、有一定电阻的正方形单匝线框，竖直固定在木块上表面，它们的总质量为m．在木块右侧有两处相邻的边长均为2d的正方形区域，正方形底边离水平面高度为2d．两区域各有一水平方向的匀强磁场穿过，其中一个方向垂直于纸面向里，另一个方向垂直于纸面向外，区域Ⅱ中的磁感应强度为区域Ⅰ中的3倍．木块在水平外力作用下匀速通过这两个磁场区域．已知当线框右边MN刚进入Ⅰ区时，外力大小恰好为F0=mg，此时M点电势高于N点，M、N两点电势差UMN=U．试求：（1）区域Ⅰ中磁感应强度的方向怎样？（2）线框右边MN在Ⅰ区运动过程中通过线框任一横截面的电量q．（3）MN刚到达Ⅱ区正中间时，拉力的大小F．（4）MN在Ⅱ区运动过程中拉力做的功W．参考答案：解：（1）由题，当线框右边MN刚进入Ⅰ区时，M点电势高于N点，说明MN中感应电流方向由N到M，由右手定则判断知，磁感应强度的方向向外．（2）设线框的总电阻为R，磁场Ⅰ区的磁感强度为B，线框右边MN在Ⅰ区运动过程中有一半长度切割磁感线产生感应电动势，有

I==，U=I?R=线框右边MN在Ⅰ区运动过程中，木块与线框受力平衡，有

F0﹣FA﹣μmg=0得FA=BId=mg﹣0.1mg=mg通过线框任一横截面的电量q为q=It，其中t=，得I=联立以上各式，解得q=（3）MN刚到达Ⅱ区正中间时，流过线框的电流为

I′===4I线框左、右两条边均受到向左的安培力作用，总的安培力大小为

FA′=BI′d+3BI′d=16FA=mg由于线框上边各有一半处在磁场Ⅰ区、Ⅱ区中，所以分别受到向上与向下的安培力作用，此时木块受到的支持力N为

N=mg+3BI′d﹣BI′d=mg+8FA=mg木块与线框组成的系统受力平衡，因此拉力F为

F=FA′+μN=mg+mg=mg（4）随着MN在磁场Ⅱ区的运动，木块受到的支持力Nx随发生的位移x而变化，有

Nx=mg+3BI′x﹣BI′（2d﹣x）=mg﹣2BI′d+4BI′x由于Nx随位移x线性变化，因此MN在Ⅱ区运动过程中木块受到的平均支持力为=mg﹣2BI′d+=mg+2BI′d=mg此过程中拉力做的功W为

W=FA′?2d+?2d=mg?2d+mg?2d=mgd答：（1）区域Ⅰ中磁感应强度的方向向外．（2）线框右边MN在Ⅰ区运动过程中通过线框任一横截面的电量q为．（3）MN刚到达Ⅱ区正中间时，拉力的大小F为mg．（4）MN在Ⅱ区运动过程中拉力做的功W为mgd．17.（15分）一光滑圆环固定在竖直平面内，环上套着两个小球A和B（中央有孔），A、B间由细绳连接着，它们处于如图中所示位置时恰好都能保持静止状态。此情况下，B球与环中心O处于同一水平面上，AB间的细绳呈伸直状态，与水平线成300夹角。已知B球的质量为m，求：

（1）细绳对B球的拉力和A球的质量；（2）若剪断细绳瞬间A球的加速度；（3）剪断细绳后