2021-2022学年山东省德州市禹城棉纺中学高三物理期末试题含解析

2021-2022学年山东省德州市禹城棉纺中学高三物理期末试题含解析一、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.如图，平行倾斜的光滑导轨宽度为0.2m，上端连接图示的电源E，当导体棒ab垂直放在导轨上时，有2.5A电流的通过棒，已知棒的质量为0.1kg，轨道倾角θ=300，g=10m/s2。则下列说法正确的是(

)A．如果加上磁感应强度B=2T的匀强磁场，则棒所受安培力F一定是1NB．如果发现棒所受的安培力F=0，则一定没有加磁场C．如果所加匀强磁场的B=2T，则棒不能静止在导轨上

D．如果所加的匀强磁场的B=0.5T，要使棒静止，则滑动变阻器R的滑片必须上滑参考答案：D2.（单选）如图所示，B是一个螺线管，C是与螺线管相连接的金属线圈,在B的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环A,A的环面水平且与螺线管的横截面平行.若仅在金属线圈C所处的空间加上与C环面垂直的变化磁场，发现在至时间段内金属环A的面积有缩小的趋势，则金属线圈C处所加磁场的磁感应强度随时间变化的B一t图象可能是参考答案：D3.如图所示，一段通电的直导线平行于磁场方向放入匀强磁场中，导线中的电流方向由左向右.将导线从图示位置在纸面内转过90°，在此过程中导线所受安培力的大小A．保持不变

B．由零逐渐增大C．由最大逐渐减小到零

D．先增大再减小到零参考答案：B4.在下列说法中正确的是(

)A．在分子间距离增大的过程中，分子间的作用力可能增加可能减小B．当气体膨胀时，气体分子之间的势能减小，因而气体的内能减少C．布朗运动说明悬浮在液体中花粉颗粒的分子在永不停息地做热运动D．给自行车轮胎打气，越来越费力，主要是由于打气过程中分子间斥力逐渐增大，引力逐渐减小的缘故参考答案：AA、分子间有间隙，存在着相互作用的引力和斥力，当分子间距离增大时，表现为引力，当分子间距离减小时，表现为斥力，而分子间的作用力随分子间的距离增大先减小后增大，再减小，故A正确；B、对于气体不考虑分子势能，故B错误；C、布朗运动是悬浮在液体中固体微粒的无规则运动，是由大量分子撞击引起的，反应了液体分子的无规则运动，故C错误；D、给自行车轮胎打气时，轮胎内气体压强逐渐增大，因此打气越来越费力，并非分子之间斥力导致，故D错误。故选A。5.如图所示，高空滑索是一项勇敢者的运动，一个人用轻绳通过轻质滑环悬吊在倾角θ=30°的钢索上运动，在下滑过程中轻绳始终保持如图所示的状态．不计空气阻力，则下列说法中正确的是（）A．人随环一起减速下滑B．人随环一起匀速下滑C．钢索对轻环无摩擦力D．钢索对轻环的作用力小于人的重力参考答案：D【考点】牛顿第二定律；物体的弹性和弹力．【分析】人做直线运动，若是匀速直线运动，合力为零；若是变速直线运动，合力与速度共线；受力分析后运用平行四边形定则作图分析．【解答】解：A、B、对人受力分析，受重力和拉力，由于两个力不共线，故合力一定不为零；做直线运动，故合力与速度共线，与钢索平行的方向做匀加速直线运动，故A、B错误；C、假设钢索对轻环没有摩擦力，对人和环整体根据牛顿第二定律有：mgsin30°=ma对人，受力如图，根据牛顿第二定律有：mgsin30°﹣Tcosθ=ma联立解得：θ=90°，即绳应该与钢索垂直，这与题不符，则钢索对轻环有摩擦力，故C错误；D、对人进行受力分析，如图，由图可知：T＜mg，对人和环整体进行受力分析，受到重力、支持力、摩擦力，钢索对轻环的作用力应该为支持力与摩擦力的合力，设为F'，由于环质量不计，则整体受合力和人受到的合力相同，故F'与T也相等，即F'＜mg，故D正确；故选：D二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.质量为Ｍ的物体置于倾角为a的斜面上，静止时摩擦力为Mgsina，滑动时摩擦力为mMgcosa，m为物体与斜面之间的摩擦系数，则当物体在斜面上做运动时，物体受到的摩擦力同时满足以上两式，此时斜面倾角和摩擦系数之间的关系为。参考答案：

答案：匀速直线运动

，

tga=m7.在接近收费口的道路上安装了若干条突起于路面且与行驶方向垂直的减速带，减速带间距为10m，当车辆经过减速带时会产生振动。若某汽车的固有频率为1.25Hz，则当该车以

m/s的速度行驶在此减速区时颠簸得最厉害，我们把这种现象称为

。参考答案：答案：12.5，共振解析：汽车每经过一个减速带时，减速带都给汽车一个向上的力，这个力使汽车上下颠簸，当这个力的频率等于汽车的固有频率时，汽车发生共振，振动最厉害。所以有，。8.一个中子与某原子核发生核反应,生成一个氘核,其核反应方程式为_____________.该反应放出的能量为Q,则氘核的比结合能为_____________.参考答案：9.①如果大量氢原子处在n=3的能级，会辐射出

种频率的光。

②在某些恒星内部，3个He原子结合成一个原子的质量为12.0000u，He原子的质量为4.0026u．已知lu=1．66×10-27kg，则反应过程中的质量亏损为

kg，释放的能量是

J．（已知光速为C=3.0×l08m/s，以上两结果均保留两位有效数字）参考答案：10.光电管是应用___________的原理制成的光电元件。如图所示的电路中，如果a端与电源________（选填“正”或“负”）极相连，那么当光照射到光电管的阴极K时，电路中就会产生电流。参考答案：光电效应、正11.（5分）如图所示，是用20分度的游标卡尺测量甲物体高度的示意图，则甲物体的高度为______mm，若用该游标卡尺测量乙物体的长度时，游标尺的最后一根刻度线刚好与主尺的57mm刻度线对齐，则乙物体的长度为_________mm。

参考答案：

答案：102.00；380.0012.如图，光滑水平地面上有质量相等的两物体A、B，中间用劲度系数为k的轻弹簧相连，在外力F1、F2作用下运动，且满足F1>F2，当系统运动稳定后，弹簧的伸长量为

。参考答案：13.参考答案：三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.（4分）图为一简谐波在t=0时，对的波形图，介质中的质点P做简谐运动的表达式为y=4sin5xl，求该波的速度，并指出t=0.3s时的波形图(至少画出一个波长)

参考答案：解析：由简谐运动的表达式可知，t=0时刻指点P向上运动，故波沿x轴正方向传播。由波形图读出波长，；由波速公式，联立以上两式代入数据可得。t=0.3s时的波形图如图所示。

15.如图所示,甲为某一列简谐波t=t0时刻的图象,乙是这列波上P点从这一时刻起的振动图象,试讨论:①波的传播方向和传播速度.②求0~2.3s内P质点通过的路程.参考答案：①x轴正方向传播，5.0m/s②2.3m解：(1)根据振动图象可知判断P点在t=t0时刻在平衡位置且向负的最大位移运动，则波沿x轴正方向传播，由甲图可知，波长λ=2m，由乙图可知，周期T=0.4s，则波速(2)由于T=0.4s，则,则路程【点睛】本题中根据质点的振动方向判断波的传播方向，可采用波形的平移法和质点的振动法等等方法，知道波速、波长、周期的关系.四、计算题：本题共3小题，共计47分16.如图，是一直角三棱镜的横截面，，，一细光束从BC边的D点折射后，射到AC边的E点，发生全反射后经AB边的F点射出。EG垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中点。不计多次反射。（i）求出射光相对于D点的入射光的偏角；（ii）为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？参考答案：（1）δ=60°

（2）试题分析：（1）根据题意画出光路图，根据几何关系找到出射光线与入射光线之间的夹角；（2）要保证在E点发生全反射，则在E点的入射角要大于等于临界角C.（ⅰ）光线在BC面上折射，由折射定律有①式中，n为棱镜的折射率，i1和r1分别是该光线在BC面上的入射角和折射角。光线在AC面上发生全反射，由反射定律有i2=r2②式中i2和r2分别是该光线在AC面上的入射角和反射角。光线在AB面上发生折射，由折射定律有③式中i3和r3分别是该光线在AB面上的入射角和折射角。由几何关系得i2=r2=60°，r1=i3=30°④F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为δ=（r1–i1）+（180°–i2–r2）+（r3–i3）⑤由①②③④⑤式得δ=60°⑥（ⅱ）光线在AC面上发生全反射，光线在AB面上不发生全反射，有⑦式中C是全反射临界角，满足⑧由④⑦⑧式知，棱镜的折射率n的取值范围应为⑨故本题答案是：（1）δ=60°

（2）点睛：本题考查了几何光学，处理此类题的方法一般是正确画光路图利用几何关系求偏角，还要知道全发射的条件是什么。17.质量为m、电量为+q的带电粒子，以某一初速度垂直磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场，粒子在磁场中做匀速圆周运动，圆心为O，半径为r．可将带电粒子的运动等效为一环形电流，环的半径等于粒子的轨道半径．不计重力影响．（1）求粒子在磁场中做圆周运动线速度的大小v；（2）求等效环形电流的大小I；（3）若在O点固定一个点电荷A．粒子射入磁场的位置和速度方向保持不变．当原有磁场大小、方向都不变时，改变粒子射入磁场的初速度的大小，仍可使粒子绕O做半径为r的匀速圆周运动；当原有磁场方向反向，而磁感应强度B的大小不变时，再改变粒子射入磁场的初速度的大小，还能使粒子绕O做半径为r的圆周运动．两次所形成的等效电流之差的绝对值为△I，求△I的表达式．参考答案：解：（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力做向心力，所以，有：，解得：；（2）电量为+q的带电粒子做的匀速圆周运动，周期，即相当于环形电流任一截面在周期T内通过电量q；所以，等效环形电流为：；（3）当磁场反向时，洛仑兹力方向也会相反，粒子仍绕O做半径为r的圆周运动，所以，点电荷A对带电粒子的库仑力F一定指向圆心，所有，A带负电．磁场反向前粒子的速度为v1，有，所以，，磁场反向后粒子的速度为v2，有，所以，，等效电流，两次形成等效电流分别，因为v1＞v2，所以，I1＞I2；所以，两次所形成的等效电流之差的绝对值=所以，，所以，，所以，，故可得．答：（1）粒子在磁场中做圆周运动线速度为；（2）等效环形电流大小为；（3）两次所形成的等效电流之差的绝对值．【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动．【分析】（1）由洛伦兹力做向心力可解得v；（2）由电流等于某一横截面单位时间通过的电量，而电量即带电粒子所带电量乘以单位时间带电粒子绕的圈数；（3）分析两种情况受力情况，向心力构成；写出等效电流的表达式，转化为向心力公式中的量，并由向心力公式解得等效电流之差．18.一滑块经水平轨道AB，进入竖直平面内的四分之一圆弧轨道BC，已知滑块的质量m=0.6kg，在A点的速度vA=8m/s，AB长x=5m，

滑块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.15，圆弧轨道的半径R=2m，滑块离开C点后竖直上升h=0.2m，取g=10m/s2。求：（1）滑块恰好滑过B点时的加速度。（2）