2021年湖南省郴州市资兴何家山中学高三物理上学期期末试题含解析

2021年湖南省郴州市资兴何家山中学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）已知地球半径为R，质量为M，自转角速度为ω，万有引力恒量为G，地球同步卫星与地球表面之间的距离为h，下列计算错误的是（）A．地球近地卫星做匀速圆周运动的线速度为ωRB．地球近地卫星做匀速圆周运动的线速度为C．地球同步卫星的运行速度大小为ω（R+h）D．地球同步卫星的运行速度大小为参考答案：解：AB、近地卫星是在地球表面运行的人造卫星，轨道半径近似等于地球半径，研究近地卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力列出等式：可得，故A错误，B正确；C、同步卫星的角速度与地球自转角速度相同，同步卫星的轨道半径为（R+h），根据线速度与角速度的关系有线速度v=（R+h）ω，故C正确；D、同步卫星绕地球做圆周运动的向心力由万有引力提供有：，可得同步卫星的速度，故D正确．本题选择错误的，故选：A2.关于振动和波动，下列说法正确的是(

)（填入正确选项前的字母.选对1个给3分，选对2个给4分,选对3个给6分；选错1个扣3分，最低得0分）A．单摆做简谐运动的周期与摆球的质量有关B．部队过桥不能齐步走而要便步走，是为了避免桥梁发生共振现象C．在波的干涉中，振动加强的点位移不一定始终最大D．各种波均会发生偏振现象E．我们在地球上接收到来自遥远星球的光波的波长变长，可以判断该星球正在距离我们远去参考答案：3.（单选）若物体在运动过程中所受的合外力不为零，则（）A．物体的动能不可能总是不变的B．物体的动量不可能总是不变的C．物体的加速度一定变化D．物体的速度方向一定变化参考答案：：解：A、合力不为零，但力不一定做功，故动能可能不变，如匀速圆周运动，故A错误；B、合力不为零则冲量一定不为零，由动量定理可知，物体的动量一定会发生变化，故B正确；C、合外力不为零，则由牛顿第二定律可知有加速度，但若力恒定则加速度不变，故C错误；D、若加速度与速度方向在同一直线上，则物体的速度方向可以不变，故D错误；故选B．4.（单选）如右图所示，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ，在斜杆下端固定有质量为m的小球，下列关于杆对球的弹力F的判断中，正确的是()A．小车静止时，F＝mgcosθ，方向沿杆向上B．小车静止时，F＝mgcosθ，方向垂直杆向上C．小车向右以加速度a运动时，一定有F＝mg/sinθD．小车向右以加速度a运动时，F2＝(ma)2＋(mg)2，方向斜向右上方，与竖直方向夹角满足tanα＝a/g参考答案：C5.（单选）1个铀235吸收1个中子发生核反应时，大约放出196MeV的能量，则235g纯铀235完全发生核反应放出的能量为(NA为阿伏加德罗常数)

。（填选项前的字母）A．235NA×196MeV

B．NA×196MeVC．235×196MeV

参考答案：B二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.两个劲度系数分别为和的轻质弹簧、串接在一起，弹簧的一端固定在墙上，如图所示.开始时两弹簧均处于原长状态，现用水平力作用在弹簧的端向右拉动弹簧，已知弹的伸长量为，则弹簧的伸长量为

.参考答案：7.（4分）居民小区里的楼道灯，采用门电路控制，电路如图所示。白天的时候，即使拍手发出声音，楼道灯也不亮；但是到了晚上，拍手发出声音后，灯就亮了，并采用延时电路，使之亮一段时间后就熄灭。电路中用声控开关，即听到声音后，开关闭合，则应该使用__________门电路控制电灯，其中R2是光敏电阻，受光照后电阻减小，R1为定值电阻，S是声控开关，黑夜时R1和R2的大小关系是R1______R2（选填“<<”、“=”或“>>”）。参考答案：

答案：与，<<8.有一个电流表G，内阻Rg=10Ω，满偏电流Ig=3mA，要把它改装成量程0—3V的电压表，要与之___________（选填“串联”或“并联”）一个______Ω的电阻？改装后电压表的内阻是___________Ω参考答案：9.如图所示，三棱镜截面是边长为L=2cm的等边三角形，一束单色光与AB边成30°角斜射到AB边中点上，光束进入三棱镜后与三棱镜的底边平行，再经过三棱镜折射后离开三棱镜。光束离开三棱镜时相对于入射光线偏转的角度为θ=___________；棱镜对这束单色光的折射率n=___________；这束光通过三棱镜的时间t=___________。(已知真空中的光速c=3×108m/s)参考答案：

(1).60°

(2).

(3).,1×10-10s【详解】解：如图所示，由于光束进入三棱镜后与三棱镜的底边平行，可知，折射率：；根据可得：，这束光通过三棱镜的时间：10.一斜面AB长为5m，倾角为30°，一质量为2kg的小物体（大小不计）从斜面顶端A点由静止释放，如图所示．斜面与物体间的动摩擦因数为，则小物体下滑到斜面底端B时的速度

m／s及所用时间

s．（g取10m/s2）参考答案：11.如图所示,某实验小组同学利用DIS实验装置研究支架上力的分解.A、B为两个相同的双向力传感器,该型号传感器在受到拉力时读数为正,受到压力时读数为负.A连接质量不计的细绳,可沿固定的板做圆弧形移动.B固定不动,通过光滑铰链连接长0.3m的杆.将细绳连接在杆右端O点构成支架（O点为支架的圆心）.保持杆在水平方向,按如下步骤操作①测量绳子与水平杆的夹角∠AOB＝θ②对两个传感器进行调零③用另一根绳在O点悬挂一个钩码,记录两个传感器的读数④取下钩码,移动传感器A改变θ角重复上述实验步骤,得到表格.

F11.0010.580…1.002…F2－0.868－0.291…0.865…θ30°60°…150°…

(1)根据表格,A传感器对应的是表中力________(选填“F1”或“F2”).钩码质量为________kg(保留1位有效数字)(2)本实验中多次对传感器进行调零,对此操作说明正确的是()A．因为事先忘记调零

B．何时调零对实验结果没有影响C．为了消除横杆自身重力对结果的影响

D．可以完全消除实验的误差参考答案：(1)F10.05(2)C12.常温水中用氧化钛晶体和铂黑作电极，在太阳光照射下分解水，可以从两电极上分别获得氢气和氧气．已知分解1mol的水可得到1mol氢气，1mol氢气完全燃烧可以放出2.858×105J的能量，阿伏伽德罗常数NA=6.02×1023mol-1，水的摩尔质量为1.8×10-2kg/mol.则2g水分解后得到氢气分子总数

个；2g水分解后得到的氢气完全燃烧所放出的能量

J．（均保留两位有效数字）参考答案：13.两颗人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，运行线速度之比是v1:v2=1:2，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__________。参考答案：_4:1___；__

1:16___。三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.某同学为了研究一个小灯泡的灯丝电阻随温度的升高而变化的规律，用实验得到下表所示的数据（I和U分别表示小灯泡的电流和电压），则：U/V00.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00I/A00.120.210.290.340.38

0.450.470.490.50（1）当U=1.20V时对应的电流表如图甲所示，其读数为0.42A（2）实验中所用的器材有：电压表（量程3V，内阻约为2kΩ）电流表量程（0.6A，内阻约为0.2Ω）滑动变阻器（0～5Ω，1A）电源、待测小灯泡、电键、导线若干．请在图乙方框中画出该实验的电路图（3）根据实验数据，在图丙中画出小灯泡的U﹣I曲线（4）如果把这个小灯泡接直接接在一个电动势为1.5V、内阻为2.0Ω的电池两端，则小灯泡的实际功率是0.28W（结果保留2位有效数字）参考答案：考点：描绘小电珠的伏安特性曲线．版权所有专题：恒定电流专题．分析：（1）为测量多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法，灯泡电阻较小，远小于电压表内阻，电流表应采用外接法，据此作出实验电路图．（2）根据表中实验数据，应用描点法作图，作出小灯泡的伏安特性曲线．（3）在小灯泡的伏安特性曲线上作出电源路端电压与电路电流关系图象，找出该图象与灯泡伏安特性曲线交点所对应的电压与电流值，由P=UI求出灯泡的实际功率．解答：解：（1）电流表的指针对应的刻度超过1.4一个小格，因此可以读作：0.42Ω（2）由于小灯泡灯丝的电阻值远小于电压表的内阻，如：电压为2.00V时，其阻值Ω，为减少由于电表接入电路引起的系统误差，应采用电流表外接法．为使小灯泡两端的电压的变化范围尽可能大，滑线变阻器应连接成分压电路，实验电路如图乙所示．（3）根据实验得到的数据在U﹣I坐标系中描点，并将这些数据点连接成一条平滑的曲线，如图2所示．（4）作出电源的U﹣I图线，它与小灯泡的伏安特性曲线的交点坐标就是小灯泡的工作点，小灯泡的实际电流为0.33﹣0.35A电压为0.80﹣0.82V，功率P=IU=0.27～0.28W．故答案为：（1）0.42A（0.40A～0.42A都正确）

（2）如图乙所示

（3）如图丙所示

（4）0.28W（0.25﹣0.32都正确）

点评：本题考查了实验电路的设计，设计实验电路是实验常考问题，设计实验电路的关键是根据题目要求确定滑动变阻器采用分压接法还是采用限流接法，根据待测电路元件电阻大小与电表内阻间的关系确定电流表采用内接法还是外接法．15.为了探究质量一定时加速度与力的关系，一同学设计了如图所示的实验装置。其中M为带滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量。(滑轮质量不计)（1）实验时，一定要进行的操作是_____。A．用天平测出砂和砂桶的质量B．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力C．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数D．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量（2）该同学在实验中得到如图所示的一条纸带（相邻两计数点间还有四．个．点．没有画出），已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为_____（结果保留两位有效数字）。（3）以弹簧测力计的示数F为横坐标，加速度为纵坐标，画出的a—F图像是一条直线，图线与横坐标的夹角为，求得图线的斜率为k，则小车的质量为_____。A.B.C.D.参考答案：

(1).BC

(2).0.48

(3).D【详解】(1)A项：物体M受到的力可由弹簧秤读出，故砂和砂桶的质量可不用测出，故A错误；B项：将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力是需要进行的操作，因为这样物体M受到的合力即为弹簧秤的两倍，故B正确；C项：小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数是实验必须的操作，故C正确；D项：因为外力的大小可由测力计读出，所以不要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量，故D错误。故选：BC。(2)小车的加速度为；(3)因为测力力的示数F为横坐标，加速度为纵坐标，故由牛顿第二定律得：，故选：D。四、计算题：本题共3小题，共计47分16.（计算）如图所示，倾角为37°的粗糙斜面的底端有一质量kg的凹形小滑块，小滑块与斜面间的动摩擦因数。现小滑块以某一初速度从斜面底端上滑，同时在斜面底端正上方有一小球以水平抛出，经过0.4s，小球恰好垂直斜面方向落入凹槽，此时，小滑块还在上滑过程中。（已知,），g取10m/s2，求：（1）小球水平抛出的速度。（2）小滑块的初速度。（3）0.4s内小滑块损失的机械能。参考答案：(1)3m/s(2)5.35m/s(3)3J功能关系；平抛运动．D2E6解析：（1）设小球落入凹槽时竖直速度为vy，则有：vy=gt=10×0.4=4m/s,因此有：v0=vytan37°=3m/s．（2）小球落入凹槽时的水平位移：x=v0t=3×0.4=1.2m．

则滑块的位移为：

根据牛顿第二定律，滑块上滑的加速度为：a=gsin37°+μgcos37°=8m/s2根据公式：得：v=5.35m/s．（3）根据功能关系可知，滑块损失的机械能等于滑块克服摩擦力做的功，因此有：

△E=μmgcos37°s=3J．17.2018年，人类历史上第一架由离子引擎推动的飞机诞生，这种引擎不需要燃料，也无污染物排放。引擎获得推力的原理如图所示，进入电离室的气体被电离成正离子，而后飘入电极、之间的匀强电场（初速度忽略不计），、间电压为，使正离子加速形成离子束，在加速过程中引擎获得恒定的推力。单位时间内飘入的正离子数目为定值，离子质量为，电荷量为，期中是正整数，是元电荷。（1）若引擎获得推力为，求单位时间内飘入、间的正离子数目为多少；（2）加速正离子束所消耗的功率不同时，引擎获得的推力也不同，试推导的表达式；（3）为提高能量的转换效率，要使尽量大，请提出增大的三条建议。参考答案：（1）（2）

（3）用质量大的离子；用带电量少的离子；减小加速电压。【详解】（1）设正离子经过电极时的速度为，根据动能定理，有

①设正离子束所受的电场力为，根据牛顿第三定律，有

②设引擎在时间内飘入电极间的正离子个数为，由牛顿第二定律，有

③联立①②③式，且得

④（2）设正离子束所受的电场力为，由正离子束在电场中做匀加速直线运动，有

⑤考虑到牛顿第三定律得到，联立①⑤式得

⑥（3）为使尽量大，分析⑥式得到三条建议：用质量大的离子；用带电量少的离子；减小加速电压。18.如图所示，某回旋加速器的两个半圆金属盒处于与盒面垂直的