福建省莆田市榜头第二中学2021年高三物理上学期期末试卷含解析

福建省莆田市榜头第二中学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.如图所示的装置中，弹簧的原长相等，小球的质量均相同，弹簧和细线的质量均不计，一切摩擦忽略不计。平衡时各弹簧的长度分别为L1、L2、L3，其大小关系是(

)A．L1=L2=L3

B．L1=L2<L3

C．L1=L3>L2

D．L3>L1>L2

参考答案：A2.质点作直线运动时的加速度随时间变化的关系如图所示，该图线的斜率为k，图中斜线部分面积S，下列说法正确的是A．斜率k表示速度变化的快慢B．斜率k表示速度变化的大小C．面积S表示t1-t2的过程中质点速度的变化量D．面积S表示t1-t2的过程中质点的位移参考答案：C3.了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察与思考往往比掌握知识更重要，下列说法不符合物理学史实的是（

）A．法拉第最早提出电场的概念，并提出用电场线表示电场B．奥斯特发现了磁场产生电流的条件和规律C．库仑总结出了真空中静止点电荷之间相互作用的规律D．美国物理学家密立根最早用油滴实验精确地测出了元电荷e的电荷量参考答案：B4.如图1所示，一物体在粗糙水平地面上受斜向上的恒定拉力F作用而做匀速直线运动，则下列说法正确的是

A．物体可能只受两个力作用

B．物体可能受三个力作用

C．物体可能不受摩擦力作用

D．物体一定受四个力参考答案：D物体一定受重力，拉力F产生两个作用效果，水平向右拉木块，竖直向上拉木块，由于木块匀速直线运动，受力平衡，水平方向必有摩擦力与拉力的水平分量平衡，即一定有摩擦力，结合摩擦力的产生条件可知则必有支持力，因而物体一定受到四个力，故ABC错误D正确。5.物体做初速度为零的匀加速直线运动，第1s内的位移大小为5m，则该物体(

)A.3s内位移大小为45m

B.第3s内位移大小为25mC.1s末速度的大小为5m/s

D.3s末速度的大小为30m/s参考答案：ABD由可得物体的加速度为：；A.

前3s内的位移为：，故A错误；B.

第三秒内的位移为，故B正确；C．1s末的速度为：v1=at1=10×1=10m/s，故C错误；D.

3s末的速度为v2=at3=10×3=30m/s，故D正确。故选：BD.点睛：物体做初速度为零的匀加速直线运动，由位移公式可求得运动的加速度；则可求得3s内及第3s内的位移；用速度公式可求得任意时刻的速度．二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.如图所示，在空气阻力可忽略的情况下，水平管中喷出的水柱显示了水流做

▲

（填“平抛运动”或“圆周运动”）的轨迹．参考答案：7.质量为4.0kg的物体A静止在水平桌面上，另一个质量为2.0kg的物体B以5.0m/s的水平速度与物体A相碰。碰后物体B以1.0m/s的速度反向弹回，则系统的总动量为_________kg·m/s，碰后物体A的速度大小为__________m/s。参考答案：10，3

8.如图所示，质量均为0.1kg的带等量同种电荷的小球A、B，现被绝缘细线悬挂在O点，悬线长均为10cm．平衡时，OA悬线处于竖直方向，A球倚于绝缘墙上，而B球却偏离竖直方向60°，此时A球对B球的库仑力为1N．若由于漏电B球逐渐摆下，则悬挂A球的细绳拉力将变大（选填“变大”、“不变”或“变小”）．参考答案：考点：库仑定律．分析：对B球受力分析，根据共点力平衡条件列式求解库仑力和细线的拉力；先对B球受力分析求解拉力；再对AB球整体受力分析，根据平衡条件列式求解细线对A球拉力的变化情况．解答：解：对B球受力分析，受重力、拉力和库仑力，如图所示：结合几何关系可知图中的力三角形是等边三角形，故：库仑力：F=mg=0.1×10=1N；拉力：T=mg=0.1×10=1N漏电后，先对B球分析，如图所示：根据平衡条件，有：T=mg再对AB球整体，有：T′=Tcosθ+mg解得：T′=mg+mgcosθθ变小，故T′变大；故答案为：1，变大．点评：本题关键是灵活选择研究对象，根据共点力平衡条件并采用相似三角形法和正交分解法列式分析，不难．9.“长征2号”火箭点火升空时，经过3s速度达到42m/s，设火箭上升可看作匀加速运动，则它在3s内上升的高度为________m，升空时的加速度为___________m/s2.参考答案：10.地球的半径约为R=6400km，A、B两颗人造地球卫星沿圆轨道绕地球运行，它们离地球表面的高度分别为hA=3600km，hB=1700km，那末A、B两颗卫星的运行速率之比vA:vB=

，运行周期之比TA：TB=

。参考答案：11.如图所示，AB是一根裸导线，单位长度的电阻为R0，一部分弯曲成半径为r0的圆圈，圆圈导线相交处导电接触良好。圆圈所在区域有与圆圈平面垂直的均匀磁场，磁感强度为B。导线一端B点固定，A端在沿BA方向的恒力F作用下向右缓慢移动，从而使圆圈缓慢缩小。设在圆圈缩小过程中始终保持圆的形状，导体回路是柔软的，在此过程中F所作功全部变为

，此圆圈从初始的半径r0到完全消失所需时间T为

。参考答案：感应电流产生的焦耳热，12.如图所示，水平设置的三条光滑平行金属导轨a、b、c位于同一水平面上，a与b、b与c相距均为d=1m，导轨ac间横跨一质量为m=1kg的金属棒MN，棒与三条导轨垂直，且始终接触良好。棒的电阻r=2Ω，导轨的电阻忽略不计。在导轨bc间接一电阻为R=2Ω的灯泡，导轨ac间接一理想电压表。整个装置放在磁感应强度B=2T的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下。现对棒MN施加一水平向右的拉力F，使棒从静止开始运动。若施加的水平外力功率恒定，且棒达到稳定时的速度为1.5m/s，则水平外力的功率为

W，此时电压表读数为

V。参考答案：3

5解析：棒达到稳定速度1.5m/s时，金属棒MN下半段产生的感应电动势Bdv=3V，灯泡中电流I=1A，金属棒MN下半段所受安培力BId=2N，水平外力的功率为P=Fv=2×1.5W=3W。金属棒MN下半段两端点电压为2V，电压表读数为3V+2V=5V。13.在“研究匀变速直线运动”的实验中，电磁打点计时器使用

（选填“直流”或“交流”）电源，若电源频率为50Hz，则它每隔

秒打一次点．如果每隔5个点取一个计数点，那么相邻计数点间的时间间隔是

．参考答案：交流，0.02，0.12s【考点】探究小车速度随时间变化的规律．【分析】解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项．【解答】解：电磁打点计时器是使用交流电源的计时仪器，当电源的频率为50Hz时，它每隔0.02s打一次点．如果每隔5个点取一个计数点，相邻两个计数点时间间隔为6×0.02s=0.12s故答案为：交流，0.02，0.12s三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.（12分）为了只用一根轻弹簧和一把刻度尺测定某滑块与水平桌面的动摩擦因数μ（设μ为定值），设计了下述实验：

第一步：如图所示，将弹簧的一端固定在竖直墙上，使滑块紧靠弹簧将其压缩，松手后滑块在水平桌面上滑行一段距离后停止；测得弹簧压缩量d与滑块向右滑行的距离S的有关数据如下：根据以上数据可得出滑块滑行距离S与弹簧压缩量d间的关系应是_______。第二步：为了测出弹簧的劲度系数，将滑块挂在竖直固定的弹簧下端，弹簧伸长后保持静止状态。测得弹簧伸长量为△L，滑块质量为m，则弹簧的劲度系数k=______。用测得的物理量d，s，△L表示的滑块与桌面间的动摩擦因数μ=______（弹簧弹性势能Ep=kx2，k为劲度系数，x为形变量）参考答案：答案：S与d的平方成正比，mg/△L,d2/2△LS解析：根据实验获取的数据，可以发现的s跟的d平方之比都接近20,表明S与d的平方成正比；当滑块吊起时，所受重力和弹簧弹力平衡，即mg=k△L，可求出k=mg/△L，根据动能定理知道，-μmgs+1\2kd2=0,把k值代入，可求得动摩擦因数μ=d2/2△LS。15.金属材料(如钢筋钢梁等)在外力F作用下会伸长，其伸长量不仅与拉力F的大小有关，还与金属材料的横截面积S有关．对同一种金属，其所受的拉力F与其横截面积S的比值跟金属材料的伸长量与原长L的比值的比是一个常数，这个常数叫做杨氏模量．用E表示，即:；某同学为探究其是否正确，根据下面提供的器材:不同粗细不同长度的同种金属丝；不同质量的重物；螺旋测微器；游标卡尺；米尺；天平；固定装置等．设计的实验如图所示．该同学取一段金属丝水平固定在固定装置上，将一重物挂在金属丝的中点，其中点发生了一个微小下移h．用螺旋测微器测得金属丝的直径为D；用游标卡尺测得微小下移量为h；用米尺测得金属丝的原长为2L；用天平测出重物的质量m(不超量程)．

（1）在一次测量中:

a．螺旋测微器如图甲所示，其示数为▲mm；

b．游标卡尺如图乙所示，其示数为▲mm。

=（2）用以上测量的字母表示该金属的杨氏模量的表达式为:E=

▲．

参考答案：3.851~3.854，11.14，四、计算题：本题共3小题，共计47分16.如图所示，绝缘传送带与水平地面成角，倾角也是的绝缘光滑斜面固定于水平地面上且与传送带良好对接，轻质绝缘弹簧下端固定在斜面底端。皮带传动装置两轮轴心相距L＝6m，B、C分别是传送带与两轮的切点，轮缘与传送带之间不打滑。现将质量m＝0.1kg、电荷量q=+2×10C的工件（视为质点，电荷量保持不变）放在弹簧上，用力将弹簧压缩至A点后由静止释放，工件滑到传送带端点B时速度=8m's。AB间的距离s=lm，AB间无电场，工件与传送带间的动摩擦因数=0.25。（g取10，)

(1)求弹簧的最大弹性势能；

(2)若皮带传动装置以速度v顺时针匀速转动，且v可取不同的值(安全运行的最大速度为10m/s)，在工件经过B点时，先加场强大小E=4×10N/C，方向垂直于传送带向上的均强电场，0.5s后场强大小变为E'=1.2×10N/C．方向变为垂直于传送带向下。工件要以最短时间到达C点，求v的取值范围；

(3)若用Q表示工件由B至C的过程中和传送带之间因摩擦而产生的热量．在满足(2)问的条件下，请推出Q与v的函数关系式。

参考答案：17.汤姆孙测定电子比荷的实验装置如图甲所示。从阴极K发出的电子束经加速后，以相同速度沿水平中轴线射入极板D1、D2区域，射出后打在光屏上形成光点。在极板D1、D2区域内，若不加电场和磁场，电子将打在P1点；若只加偏转电压U，电子将打在P2点；若同时加上偏转电压U和一个方向垂直于纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场(图中未画出)，电子又将打在P1点。已知极板长度为L，极板间距为d。忽略电子的重力及电子间的相互作用。(1)求电子射人极板D1、D2区域时的速度大小；(2)打在P2点的电子，相当于从D1、D2中轴线的中点O’射出，如图乙中的O’P2所示，已知试推导出电子比荷的表达式；

(3)若两极板间只加题中所述的匀强磁场，电子在极板间的轨迹为一段圆弧，射出后打在P3点。测得圆弧半径为2L、P3与P1间距也为2L，求图乙中P1与P2点的间距a。参考答案：18.光滑水平面上质量为1kg的小球A以2.0m/s的速度与同向运动的速度为1.0m/s、质量为2kg的大小相同的小球B发生正碰，碰撞后小球B以1.5m/s的速度运动．求：①碰后A球的速度；②碰撞过程中A、B系统损失的机械能．参