2021-2022学年广东省湛江市师范附属中学高三物理上学期期末试题含解析

2021-2022学年广东省湛江市师范附属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）甲、乙两车某时刻由同一地点沿同一方向开始做直线运动，若以该时刻作为计时起点得到两车的位移一时间图象如图所示，则下列说法正确的是（）A．t1时刻甲车从后面追上乙车B．t1时刻两车相距最远C．t1时刻两车的速度刚好相等D．0到t1时间内，两车的平均速度相等参考答案：考点：匀变速直线运动的位移与时间的关系．专题：直线运动规律专题．分析：位移时间图线切线的斜率表示瞬时速度，图线上的点与原点连线的斜率表示平均速度．解答：解：A、t1时刻两车的位移相等，知乙车从后面追上甲车．故A错误，B错误．C、t1时刻两车图线切线的斜率不等，则速度不等．故C错误．D、0到t1时间内，两车的位移相等，时间相等，则平均速度相等．故D正确．故选D．点评：解决本题的关键知道位移时间图线的物理意义，知道图线斜率表示的含义．2.一根长为l的细绳，一端系一小球，另一端悬挂于O点。将小球拉起使细绳与竖直方向成60°角。在O点正下方A、B、C三处先后钉一光滑小钉，使小球由静止摆下后分别被三个不同位置的钉子挡住。已知OA=AB=BC=CD=，如图所示，则小球继续摆动的最大高度（与D点的高度差）之间的关系是

A．

B．

C．

D．参考答案：D3.人站在自动扶梯的水平踏板上，随扶梯斜向上匀速运动，如图所示．以下说法正确的是

A．人受到重力和支持力的作用B．人受到重力、支持力和摩擦力的作用C．人受到的合外力不为零D．人受到的合外力方向与速度方向相同参考答案：A4.如图所示，斜面体的底面粗糙，斜面光滑，放在粗糙水平面上。弹簧的一端固定在墙面上，另一端与放在斜面上的物块相连，弹簧的轴线与斜面平行。若物块在斜面上做简谐运动，斜面体保持静止，则地面对斜面体的摩擦力与时间的关系图象应是下图中的哪一个

参考答案：

答案：C5.(单选)如图所示，在光滑的水平地面上放置着两个质量均为m的小球，用长度为2L的细线把两小球连接起来，开始两小球处于静止状态，细线伸直．现在细线的正中央沿着垂直于两小球连线的方向施加一个恒定拉力F，使得两小球运动起来．那么当两小球之间距离为L时，每个小球获得的瞬时加速度大小为()A.

B.

C.

D.参考答案：C二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.现要验证“当合外力一定时，物体运动的加速度与其质量成反比”这一物理规律。给定的器材如下：一倾角可以调节的长斜面（如图）、小车、计时器一个、刻度尺、天平、砝码、钩码若干。实验步骤如下（不考虑摩擦力的影响），在空格中填入适当的公式或文字。①用天平测出小车的质量m②让小车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑到斜面底端A2，记下所用的时间t。③用刻度测量A1与A2之间的距离s。则小车的加速度a＝

。④用刻度测量A1相对于A2的高度h。则小车所受的合外力F＝

。⑤在小车中加钩码，用天平测出此时小车与钩码的总质量m，同时改变h，使m与h的乘积不变。测出小车从A1静止开始下滑到斜面底端A2所需的时间t。请说出总质量与高度的乘积不变的原因______________________________。⑥多次测量m和t，以m为横坐标，以

（填t或t2）为纵坐标，根据实验数据作图。如能得到一条____________线，则可验证“当合外力一定时，物体运动的加速度与其质量成反比”这一规律。参考答案：③

④；⑤为了使各次测量中，小车所受的合外力不变；⑥t；过原点的倾斜直线

7.某学习小组的同学欲探究“滑块与桌面的动摩擦因数”，他们在实验室组装了一套如图1所示的装置。该小组同学的实验步骤如下：用天平称量出滑块的质量为M=400g，将滑块放在水平桌面上并连接上纸带，用细线通过滑轮挂上两个钩码（每个钩码质量为100g），调整滑轮高度使拉滑块的细线与桌面平行，让钩码拉动滑块由静止开始加速运动，用打点计时器记录其运动情况。选取的实验纸带记录如图2所示，图中A、B、C、D、E均为计数点，相邻两个计数点的时间隔均为0.1s，则物体运动的加速度为

m/s2，细线对滑块的拉力大小为

N，滑块与桌面间的动摩擦因数=

。（重力加速度为，结果保留两位有效数字）。

参考答案：0．85；

1．8

0．378.如图所示是一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图，已知波的传播速度v=2m/s，则x=1.5m处质点的振动函数表达式y=

▲

cm，x=2.0m处质点在0-1.5s内通过的路程为

▲

cm。参考答案：、309.1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子．科学研究表明其核反应过程是：α粒子轰击静止的氮核后形成了不稳定的复核，复核发生衰变放出质子，变成氧核．设α粒子质量为m1，初速度为v0，氮核质量为m2，质子质量为m0,氧核的质量为m3，不考虑相对论效应．α粒子轰击氮核形成不稳定复核的瞬间，复核的速度大小为

，此过程中释放的核能为________________________________．参考答案：

设复核速度为v，由动量守恒得解得整个过程中质量亏损由爱因斯坦质能方程，得10.图示是某金属发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象，可知该金属的逸出功为

．若入射光的频率为2ν0，则产生的光电子最大初动能为．已知普朗克常量为h．参考答案：hν0，hν0．【考点】爱因斯坦光电效应方程．【专题】定量思想；推理法；光电效应专题．【分析】根据光电效应方程Ekm=hv﹣W0和eUC=EKm得出遏止电压Uc与入射光频率v的关系式，从而进行判断．【解答】解：当遏止电压为零时，最大初动能为零，则入射光的能量等于逸出功，所以W0=hv0．从图象上可知，逸出功W0=hv0．根据光电效应方程，Ekm=hv﹣W0=hv0．若入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为hν0，故答案为：hν0，hν0．11.如图所示，一轻杆上端可以绕固定的水平轴O无摩擦转动，轻杆下端固定一个质量为m的小球（可视为质点），开始时轻杆竖直静止。现用力F＝mg垂直作用于轻杆的中点，使轻杆转动，转动过程中保持力F与轻杆始终垂直，当轻杆转过的角度θ＝_________时，F的功率最大。若从轻杆竖直静止开始，保持F＝mg，且F始终水平作用于轻杆的中点，则杆能转过的最大角度θM＝_________。参考答案：30o，53o12.如图所示，一定质量的某种理想气体由状态A变为状态B，A、B两状态的相关参量数据已标于压强—体积图象上。该气体由AB过程中对外做功400J，则此过程中气体内能增加了

J，从外界吸收了

J热量参考答案：0（2分）

400（2分）观察A、B两点PV的乘积不变，温度没有变，对于理想气体内能只与温度有关，所以内能没有变，改变内能的两种形式有做功和热传递，从外界吸热等于对外做功400J

13.一位小学生在玩游戏，他将一颗小鹅卵石子从离地面高处用手以的初速度竖直向上抛出，取，请你尽快地估算出：小石子从抛出到落至离地面的过程中的平均速度，其大小是

，方向

.参考答案：0.50

向下三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.某同学为了研究规格为“2v，0.36W”小灯泡的伏安特性曲线，现备有下列器材：①电源E(干电池两节，内阻很小)②电压表（铽程3V，内阻约）③毫安表（量程50mA，内阻为）④定值电阻三个：⑤滑动变阻器R0(最大阻值，额定电流1.5A)⑥开关S及导线若干根据以上器材试解答下列问题（1）该同学通过研究发现毫安表量程过小，因此在三个定值电阻中选择电阻______(填R1或R2，R3)将毫安表虽程扩大，以满足实验要求。（）请在虚线方框内画出实验的原理图，并在图中标出题中所给的表示各元件的符号。参考答案：（1）R1

（2）电路图如图所示：15.（14分）光电计时器是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其面板结构如图(甲)所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．现用图(乙)所示装置做“利用自由落体运动验证机械能守恒定律”的实验，图中1为小钢球，2和3是固定在铁架台适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出．让小钢球从两个光电门正上方某高度处自由落下，光电门2和3各自连接的计时器显示的挡光时间分别为5.0×10—2s和2．0×10-2s．用游标卡尺测量小钢球的直径d，此时卡尺游标部分如图(丙)所示

①读出小钢球的直径d=____________________cm．②小钢球经过光电门这段时间可看作匀速运动，则

小钢球通过光电门2中心的速度v1=_______________m/s，

小钢球通过光电门3中心的速度v2=_______________m/s．(保留两位有效数字)

③为了验证机械能守恒定律，除了计算小钢球通过光电门的速度外，还需要用工具直接测量的物理量有_____________(选填下列选项)．

A．小钢球的质量m

B．重力加速度g

C．光电门2中心到3中心的高度h

D．小钢球通过光电门2中心到3中心的时间△t④要验证的表达式______________________________________________________.参考答案：①5.015(4分)②1.0

2.5(每空各2分)③C(3分)④

(3分)

四、计算题：本题共3小题，共计47分16.据报道，北京首条磁悬浮列车运营线路已经完成前期准备工作，正待命开工。磁悬浮列车它的驱动系统可简化为如图12模型：固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电阻金属框，电阻为R，金属框置于xOy平面内，长边MN长为l，平行于y轴，宽为d的NP边平行于x轴，如图甲所示。列车轨道沿Ox方向，轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场，磁感应强度B沿Ox方向按正弦规律分布，其空间周期为λ，最大值为B0，即B=B0sin（2π），如图乙所示。金属框同一长边上各处的磁感应强度相同，整个磁场以速度v0沿Ox方向匀速平移。列车在驱动系统作用下沿Ox方向匀速行驶，速度为v(v<v0)。列车所受总阻力虽然很小但不能忽略。设在短暂时间内，MN、PQ边所在位置的磁感应强度随时间的变化可以忽略。（1）可以证明，当线框宽度d=λ/2时，列车可以获得最大驱动力，求驱动力的最大值；（2）由于列车与磁场的相对运动，驱动力大小在随时间变化。写出驱动力大小随时间的变化关系式；（3）为了列车平稳运行，设计方案是在此线框前方合适位置再加一组与线框MNPQ同样的线框M'N'P'Q'，两线框间距离满足一定条件时，列车可以获得恒定的驱动力。求恒定驱动力大小及在两线框不重叠的情况下两组线框的MN与M'N'边的最小距离。参考答案：（1）为使列车获得最大驱动力，MN、PQ应位于磁场中磁感应强度同为最大值且反向的位置，这会使得金属框中感应电动势最大，电流最强，也会使得金属框长边受到的安培力最大。此时线框中总的感应电动势为Em=2B0l（v0-v）相应的，根据闭合电路欧姆定律Im=

设此时现况MN边受到的安培力为Fm，根据安培力公式F=BIl

最大驱动力Fm=2B0ImlFm=（2）从MN边在x=0处开始计时，MN边到达x坐标处，磁场向右移动了v0t设此时线框中总的感应电动势为e，则e=2B0l（v0-v）sin（2π）相应的，感应电流为i=（v0-v）sin（2π）

驱动力：F=（v0-v）sin2（2π）（3）为了使驱动力不随时间变化，即需要消除牵引力表达式中随时间变化部分，此时只需线框M'N'P'Q'所受力满足F'=（v0-v）cos2（2π）从而使得F总=（v0-v）sin2（2π）+（v0-v）cos2（2π）F总=（v0-v）不随时间变化

即MN边受力最大时，M'N'受力最小，而MN边受力最小时，M'N'受力最大，即M'N'边与MN边最少相距3λ/4

17.（7分）如图所示，为某一装置的俯视图，PQ、MN为竖直放置的很长的平行金属板，两板间有匀强磁场，其大小为B，方向竖直向下。金属棒ＡＢ搁置在两板上缘，并与两板垂直良好接触。现有质量为m，带电量大小为q，其重力不计的粒子，以初速v0水平射入两板间。（1）金属棒AB应朝什么方向，以多大速度运动，可以使带电粒子做匀速运动？（2）若金属棒的运动突然停止，带电粒子在磁场中继续运动，从这刻开始位移第一次达到时的时间间隔是多少？（假设磁场足够大）参考答案：解析：18.(14分)如图所示，光滑水平面上有一质量为M=1kg的长木板，木板左端表面水平且长为L=2m，右端连有光滑的圆弧槽.现有一个的质量为m=0.5kg可视为质点的物块以速度v0=3m/s水平滑上长木板，m与长木板水平部分间的动摩擦因数为μ=0.1，物块滑过水平部分后能冲上圆弧面而又不能离开圆弧面.求

(1)物块在圆弧面上能上升的最大高度；

(2)物块最终相对木板静止的位置离木板左端的距离；

(3)为使物块最终能滑出木板，v0应满足的条件.参考答案：解析：

(1)物块滑上长木板后，与木板相互作用，水平方向不受外力，动量守恒.物块上升到最大高度