河南省南阳市唐河县第四高级中学2021年高三物理下学期期末试卷含解析

河南省南阳市唐河县第四高级中学2021年高三物理下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.下列说法正确的是（）A．属于重核裂变反应B．升高放射性物质的温度，其半衰期不会改变。C．第二类永动机违背了能量守恒定律D．千克、牛顿、米、秒都是力学的国际基本单位参考答案：AB2.（单选）据美国《连线》杂志网站报道，在浩瀚的宇宙中，天文学家成功测得太阳系外的一颗行星的质量，发现其密度和地球相同．这是科学家证实的第一颗同地球密度相同的类地行星．已知类地行星的表面重力加速度是地球表面重力加速度的2倍(忽略行星自转的影响)，则下列说法正确的是()A．类地行星与地球的质量之比为2∶1B．类地行星与地球的半径之比为∶1C．类地行星与地球的第一宇宙速度之比为∶2D．类地行星与地球的第一宇宙速度之比为2∶1参考答案：D3.（多选）如图甲所示，在升降机的顶部安装了一个能够显示弹簧拉力的传感器，传感器下方挂上一轻质弹簧，弹簧下端挂一质量为m的小球，若升降机在运行过程中突然停止，并以此时为零时刻，在后面一段时间内传感器显示弹簧弹力F随时间t变化的图象如图所示，g为重力加速度，则（）A．升降机停止前在向上运动B．0～t1时间小球处于失重状态，t1～t2时间小球处于超重状态C．t1～t3时间小球向下运动，动能先增大后减小D．t3～t4时间弹簧弹性势能变化量大于小球动能变化量参考答案：考点：牛顿运动定律的应用-超重和失重．专题：牛顿运动定律综合专题．分析：由图象看出，升降机停止后弹簧的拉力变小，小球向上运动，说明升降机停止前在向上运动．根据拉力与重力的大小关系确定小球处于失重状态还是超重状态．拉力小于重力，小球处于失重状态；拉力大于重力，小球处于超重状态．t1～t3时间小球向上运动，t3时刻小球到达最高点，弹簧处于伸长状态，速率减小，动能减小．t3～t4时间，小球重力做功为零根据系统机械能守恒分析弹簧弹性势能变化量与小球动能变化量的关系．解答：解：A、由图象看出，t=0时刻，弹簧的弹力为mg，升降机停止后弹簧的拉力变小，合力向下，小球可能向下加速，也可能向上减速；若向下加速，弹力增大，加速度增大，根据对称性可知，最低点的拉力就大于2mg，由图知不可能，故升降机停止前在向上匀速运动．故A正确．B、0～t1时间拉力小于重力，小球处于失重状态，t1～t2时间拉力也小于重力，小球也处于失重状态．故B错误．C、t1时刻弹簧的拉力是0，所以t1时刻弹簧处于原长状态；由于t1时刻之后弹簧的拉力又开始增大说明弹簧开始变长，所以t1～t3时间小球向下运动，t3时刻小球到达最低点，弹簧处于最长状态，t1～t2时间内小球向下运动，拉力小于重力，所以合外力做正功，小球动能增大；t2～t3时间内小球向下运动，拉力大于重力，所以合外力做负功，小球动能减小．故C正确．D、t3～t4时间，弹簧的拉力减小，小球向上运动，重力做负功，重力势能增大，弹力做正功，弹簧势能减小，动能增大，根据系统机械能守恒得知，弹簧弹性势能变化量大于小球动能变化量．故D正确．故选：ACD点评：本题要根据图象分析小球的运动状态，根据拉力与重力的大小关系确定小球处于失重状态还是超重状态．根据系统机械能守恒分析能量如何变化．4.如图所示，当汽车通过拱桥顶点的速度为10米/秒时，车对桥顶的压力为车重的，如果要使汽车在粗糙的桥面行驶至桥顶时，不受摩擦力作用，则汽车通过桥顶的速度应为（g=10m/s2）（）A．15米/秒 B．20米/秒 C．25米/钞 D．30米/秒参考答案：B解：速度为10m/s时，车对桥顶的压力为车重的，对汽车受力分析：重力与支持力，运动分析：做圆周运动，由牛顿第二定律可得：mg﹣N=m

得R=40m，当汽车不受摩擦力时，mg=m由上可得：v0=20m/s故选：B5.（多选）某马戏团演员做滑杆表演。已知竖直滑杆上端固定，下端悬空，滑杆的重力为200N。在杆的顶部装有一拉力传感器，可以显示杆顶端所受拉力的大小。已知演员在滑杆上做完动作之后，先在杆上静止了0.5s，然后沿杆下滑，3.5s末刚好滑到杆底端，并且速度恰好为零。整个过程中演员的v—t图像和传感器显示的拉力随时间的变化情况如图所示，g取10m/s2。则下列说法正确的是A.演员的体重为800N B.演员在第1s内一直处于超重状态C.滑杆所受的最小拉力为620N D.滑杆所受的最大拉力为890N参考答案：CD解析：A、由两图结合可知，静止时，传感器示数为800N，除去杆的重力200N，演员的重力就是600N，故A错误；B、由图可知0.5s至1.5s演员速度下滑，故演员此时处于失重状态，故B错误；C、在演员加速下滑阶段，处于失重状态，杆受到的拉力最小，此阶段的加速度为：a1＝m/s2＝3m/s2，由牛顿第二定律得：mg-F1=ma，解得：F1=420N，加上杆的重力200N，可知杆受的拉力为620N，故C正确;D、演员减速下滑的阶段为超重，此阶段杆受拉力最大，由图可知此阶段的加速度为：a2＝＝?1.5m/s2，由牛顿第二定律：mg-F2=ma2，解得：F2=690N，加上杆自身的重力200N，故杆所受最大拉力为890N，故D正确；故选CD二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.①图示为探究牛顿第二定律的实验装置，该装置由气垫导轨、两个光电门、滑块和沙桶等组成。光电门可以测出滑块分别通过两个光电门的瞬时速度，导轨标尺可以测出两个光电门间的距离，另用天平测出滑块和沙桶的质量分别为M和m.下面说法正确的是_______（选填字母代号）．A．用该装置可以测出滑块的加速度B．用该装置探究牛顿第二定律时，要保证拉力近似等于沙桶的重力，因此必须满足m<<MC．可以用该装置验证机械能守恒定律，但必须满足m<<MD．可以用该装置探究动能定理，但不必满足m<<M②某同学采用控制变量法探究牛顿第二定律，在实验中他将沙桶所受的重力作为滑块受到的合外力F，通过往滑块上放置砝码改变滑块的质量M。在实验中他测出了多组数据，并画出了如图所示的图像，图像的纵坐标为滑块的加速度a，但图像的横坐标他忘记标注了，则下列说法正确的是

A．图像的横坐标可能是F，图像AB段偏离直线的原因是没有满足m<<M

B．图像的横坐标可能是M，图像AB段偏离直线的原因是没有满足m<<M

C．图像的横坐标可能是，图像AB段偏离直线的原因是没有满足m<<M

D．若图像的横坐标是，且没有满足m<<M，图像的AB部分应向虚线上方偏离参考答案：7.(7分)利用如图装置可测量大气压强和容器的容积。步骤如下：①将倒U形玻璃管A的一端通过橡胶软管与直玻璃管B连接，并注入适量的水，另一端插入橡皮塞，然后塞住烧瓶口，并在A上标注此时水面的位置K；再将一活塞置于10ml位置的针筒插入烧瓶，使活塞缓慢推移至0刻度位置；上下移动B，保持A中的水面位于K处，测得此时水面的高度差为17.1cm。②拔出橡皮塞，将针筒活塞置于0ml位置，使烧瓶与大气相通后再次塞住瓶口；然后将活塞抽拔至10ml位置，上下移动B，使A中的水面仍位于K，测得此时玻璃管中水面的高度差为16.8cm。(玻璃管A内气体体积忽略不计，ρ＝1.0×103kg/m3，取g＝10m/s2)(1)若用V0表示烧瓶容积，p0表示大气压强，△V示针筒内气体的体积，△p1、△p2表示上述步骤①、②中烧瓶内外气体压强差大小，则步骤①、②中，气体满足的方程分别为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。(2)由实验数据得烧瓶容积V0＝＿＿＿＿＿ml，大气压强p0＝＿＿＿＿Pa。(3)(单选题)倒U形玻璃管A内气体的存在(A)仅对容积的测量结果有影响(B)仅对压强的测量结果有影响(C)对二者的测量结果均有影响(D)对二者的测量结果均无影响参考答案：（1）p0(V0+△V)=(p0+△p1)V0;

p0V0=(p0-△p2)(V0+△V);（2）560

9.58×104（3）C（1）对于步骤①，根据玻意耳定律可得p0(V0+△V)=(p0+△p1)V0;对于步骤②，根据玻意耳定律可得p0V0=(p0-△p2)(V0+△V);（2）联立解得V0＝△V=56×10ml=560ml；p0＝△p1=56×0.171×1.0×103×10Pa=9.58×104Pa。（3）倒U形玻璃管A内气体的存在对二者的测量结果均有影响，选项C正确。

8.某同学用如图所示的装置验证动能定理．为提高实验精度，该同学多次改变小滑块下落高度胃的值．测出对应的平撼水平位移x，并算出x2如下表，进而画出x2一H图线如图所示：

①原理分析：若滑块在下滑过程中所受阻力很小．则只要测量量满足

，便可验证动能定理．

②实验结果分析：实验中获得的图线未过坐标原点，而交在了大约(0.2h，0)处，原因是

。参考答案：①x2与H成正比

②滑块需要克服阻力做功9.如图所示，某种自动洗衣机进水时，洗衣机缸内水位升高，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量．将细管中密闭的空气视为理想气体，当洗衣缸内水位缓慢升高时，外界对空气做了0.5J的功，则空气________(填“吸收”或“放出”)了__________的热量．参考答案：放出0.510.如图所示的波形图，质点C经过0.5s时间后恰好运动到图中点（4，3）位置，则这列波可能的周期是

s，最小波速是

m/s。参考答案：(k=0、1、2…)，0.04

11.某同学设计了一个“探究加速度与物体所受合力F及质量m的关系”实验．如图a为实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为装有砝码的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车拉力F等于砝码和小桶的总重量，小车运动加速度a可用纸带上的打点求得．

（1）图（b）为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为

m/s2．（保留二位有效数字）

（2）在“探究加速度与质量的关系”时，保持砝码和小桶质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m数据如下表：次

数123456789小车加速度a/m?s－21.981.721.481.251.000.750.480.500.30小车质量m/kg0.250.290.330.400.500.710.751.001.67

根据上表数据，为直观反映F不变时a与m的关系，请在图c

方格坐标纸中选择恰当物理量建立坐标系，并作出图线．（如有需要，可利用上表中空格）

（3）在“探究加速度与力的关系”时，保持小车的质量不变，改变小桶中砝码的质量，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F图线如图d，该图线不通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因．答：

．参考答案：12.（6分）利用扫描隧道显微镜(STM)可以得到物质表面原子排列的图像，从而可以研究物质的构成规律。图的照片是一些晶体材料表面的STM图像，通过观察、比较，可以看到这些材料都是由原子在空间排列而构成的，具有一定的结构特征。则构成这些材料的原子在物质表面排列的共同特点是：

a._________________________；b._________________________。参考答案：a.原子在确定方向上有规律地排列，在不同方向上原子的排列规律一般不同(3分)；b.原子排列具有一定对称性。(3分)命题立意：本题是一条联系高新科技实际的题目,考查考生收集、处理信息和获取新知识的能力。解题关键：观察原子排列是否有规律,是否对称,然后确定原子排列的共同特点。错解剖析：本题是一条新信息题,部分学生不知从何处下手,使解题受阻。避错技巧：新信息题往往与高新科技综合，有些知识是完全陌生的，但解决问题的方法可将中学常见的基本方法迁移过来。13.地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，若高空中某处的重力加速度为g/2，则该处距地球表面的高度为____________，在该高度绕地球做匀速圆周运动的卫星的线速度大小为______________。

参考答案：

,

三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.（选修3－3（含2－2））（6分）一定质量的气体，从外界吸收了500J的热量，同时对外做了100J的功，问：①物体的内能是增加还是减少?变化了多少？(400J;400J)

②分子势能是增加还是减少？参考答案：解析：①气体从外界吸热：Q＝500J，气体对外界做功：W＝－100J

由热力学第一定律得△U=W+Q=400J

(3分)

△U为正，说明气体内能增加了400J

(1分)

②因为气体对外做功，所以气体的体积膨胀，分子间的距离增大，分子力做负功，气体分子势能增加。（2分）15.(3-5模块)(5分)有两个质量为m的均处于基态的氢原子A、B，A静止，B以速度v0与之发生碰撞．己知：碰撞前后二者的速度均在一条直线上，碰撞过程中部分动能有可能被某一氢原子吸收。从而该原子由基态跃迁到激发态，然后，此原子向低能级态跃迁，并发出光子．如欲碰后发出一个光子，则速度v0至少需要多大？己知氢原子的基态能量为E1(E1<0)。参考答案：解析：，--------------(1分)

，--------------(1分)

，--------------(1分)

--------------(2分)四、计算题：本题共3小题，共计47分16.如图所示，传送带与地面成夹角θ=37°，以10m/s的速度顺时针转动，在传送带下端轻轻地放一个质量m=0.5㎏的物体，它与传送带间的动摩擦因数μ=0.9，已知传送带从A→B的长度L=50m，则物体从A到B需要的时间为多少？参考答案：17.一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，它们处于如图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30°夹角．已知B球的质量为1kg，取g=10m/s2，求：（1）细绳对B球的拉力；（2）A球的质量．参考答案：解：（1）首先对B球，受力分析如图所示：根据平衡条件，有：FTsin30°=mg，解得F