山西省长治市王庄煤矿职工子弟中学2021年高三物理上学期期末试题含解析

山西省长治市王庄煤矿职工子弟中学2021年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）如图所示，在真空中，两个放在绝缘架上的相同金属小球A和B，相距为r。球的半径比r小得多，A带电荷量为+4Q，B带电荷量为-2Q，相互作用的静电力为F。现将小球A和B互相接触后，再移回至原来各自的位置，这时A和B之间相互作用的静电力为。则F与之比为

（

）A；

B；

C；

D；参考答案：B由库仑定律可得：没接触前AB之间的静电力为F，则，而两球接触后再分开，它们的电荷量是先中和，在平分，故分开后，若两球带的是同种电荷，则两球的带电量均为为Q则库仑力，所以F与F′之比为8：1故选B。2.用两轻绳的末端各系质量分别为mA、、mB的带同种电荷的小球，两绳另一端同系于O点，如图所示，绳长分别为LA、、LB，且mB=2mA，LA=2LB，平衡后绳与竖直方向夹角分别为、β．关于两夹角的大小关系，正确的判断是

A、α=β

B、α<β

C、α>β

D、无法确定参考答案：

答案：A3.一水平抛出的小球落到一倾角为θ的斜面上时，其速度方向与斜面垂直，运动轨迹如图中虚线所示．小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离之比为()A．tanθ

B．2tanθ

C.

D.

参考答案：4.下列说法正确的是：A．力学中的三个基本单位是：长度的单位“米”、时间的单位“秒”、质量的单位“千克”B．伽利略通过实验证实了力是使物体运动的原因C．牛顿运动定律只适用于低速宏观物体对于微观世界是不适用的。D．物体惯性的大小是由质量和速度共同决定的参考答案：AC5.（单选）下列有关物理学史的研究方法，说法正确的是（）A．用点电荷来代替实际带电体是采用了理想模型的方法B．在验证力的平行四边形定则的实验中使用了控制变量的方法C．在探究加速度、力和质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，该实验应用了微元法D．用比值法定义的物理概念在物理学中占有相当大的比例，例如场强E=，电容C=，加速度a=都是采用比值法定义的参考答案：：解：A、用点电荷来代替实际带电体是采用了理想模型的方法，故A正确．B、在验证力的平行四边形定则的实验中使用了等效替代的方法，故B错误．C、在探究加速度、力和质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，该实验使用了控制变量的方法，故C错误．D、场强E=，电容C=是采用比值法定义，而加速度a=不是采用比值法定义，因为a与F成正比，与m成反比，不符合比值法定义的共性．故D错误．故选：A．二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.如图，三个电阻R1、R2、R3依次标有“12Ω，3W”、“8Ω，5W”、“6Ω，6W”，则允许接入电路的最大电压为10.8V，此时三个电阻消耗的总功率为10.8W．参考答案：考点：电功、电功率；串联电路和并联电路．专题：恒定电流专题．分析：根据电路结构及已知条件：三个电阻允许消耗的最大功率分别为3W、15W、6W，分析保证电路安全的条件，然后求电路的最大功率．解答：解：由可求得R1的额定电压U1=6V，R2的额定电压U2=2V，R3的额定电压U3=6V，

R1与R2的并联阻值为R′=，则因R3大于其并联值，则当R3达到6V时，并联电压小于6V，

则以R3达到额定电压为安全值计算：

即

求得U1=4.8V

则接入电路的最大的电压为Um=U1+U3=10.8V功率为：P=故答案为：10.8，10.8点评：考查串联并联电路，明确安全的要求是每个电阻都不能超出额定电压．7.2009年诺贝尔物理学奖得主威拉德·博伊尔和乔治·史密斯主要成就是发明了电荷耦合器件（CCD）图像传感器。他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理。如图所示电路可研究光电效应规律。图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳级。理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压。现接通电源，用光子能量为10.5eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0V；现保持滑片P位置不变，光电管阴极材料的逸出功为________，若增大入射光的强度，电流计的读数________（填“为零”或“不为零”）。参考答案：4.5eV

为零8.（4分）质子和ａ粒子从静止开始经相同的电势差加速后垂直进入同一匀强磁场做圆周运动，则这两粒子的动能之比Ｅk1：Ｅk2=

，周期之比T1：T2=

．参考答案：答案：1：2，1：29.由某门电路构成的一简单控制电路如图所示，其中为光敏电阻，光照时电阻很小，R为变阻器，L为小灯泡。其工作情况是：当光敏电阻受到光照时，小灯L不亮，不受光照时，小灯L亮。①该门电路是

；②请在电路中虚线框内画出该门电路符号。参考答案：答案：非门；（图略）

10.图中竖直方向的平行线表示匀强电场的电场线，但未标明方向．一个带电量为﹣q的微粒，仅受电场力的作用，从M点运动到N点，动能增加了△Ek（△Ek＞0），则该电荷的运动轨迹可能是虚线a（选填“a”、“b”或“c”）；若M点的电势为U，则N点电势为U+．参考答案：【考点】：电场线；电势．【分析】：根据动能定理，通过动能的变化判断出电场力的方向，从而判断轨迹的弯曲程度，根据动能定理求出M、N两点间的电势差，从而求出N点的电势．：解：从M点运动到N点，动能增加，知电场力做正功，则电场力方向向下，轨迹弯曲大致指向合力的方向，可知电荷的运动轨迹为虚线a，不可能是虚线b．电场力方向方向向下，微粒带负电，则电场强度方向向上，N点的电势大于M点的电势，根据动能定理知，﹣qUMN=△Ek，则N、M两点间的电势差大小UMN=﹣由UMN=φM﹣φN，φM=U，解得φN=U+故答案为：a，U+．【点评】：解决本题的关键知道轨迹弯曲与合力方向的大致关系，本题的突破口在于得出电场力方向，再得出电场强度的方向，从而知道电势的高低．11.下表是按照密立根的方法进行实验时得到的某金属的UC和v的的几组数据。(UC是遏制电压)UC/V0.5410.6370.7140.8090.878v/l014Hz5.6445.8886.0986.3036.501请根据上表的数据在答题纸对应的坐标中作出UC-v图象；从图象中可知这种金属的截止频率为

；已知e=1.6010-19C，用给出的数据结合图象算出普朗克常量为

。参考答案：用不同频率的光照射某金属均产生光电效应，题中测量金属遏止电压UC与入射光频率ν，根据表格数据得到UC-ν图象，当UC=0时，刚好发生光电效应．eUC=hν-W0，根据图象求出该金属的截止频率νC=4.27×1014Hz，根据图象的斜率k=，得普朗克常量h=6.30×10-34J?s.12.一物体沿x轴做直线运动，其位置坐标x随时间t变化的规律为x=15+2t2，（采用SI单位制），则该物体在前2秒内的位移为8m，第5秒末的速度为20m/s．参考答案：【考点】：匀变速直线运动的位移与时间的关系．【专题】：运动学中的图像专题．【分析】：由位移公式和所给定表达式对应项相等，求出初速度以及加速度，再由速度公式分别求出5s时的瞬时速度．由速度公式求出第5秒末的速度．：解：由位移公式x=v0tat2，按时间对应项相等，可得：v0=0，a=4m/s2由v5=at5，得第5秒末的速度为：v5=4×5=20m/s物体在前2秒内的位移为：x=x2﹣x0=15+2t2﹣15=2×22=8m故答案为：8，20【点评】：本题就是对匀变速运动的位移公式和速度公式的直接考查，比较简单．13.图为一小球做平抛运动时闪光照片的一部分，图中背景是边长5cm的小方格。问闪光的频率是

Hz；小球经过B点时的速度大小是

m/s。（重力加速度g取10m/s2）参考答案：10；2.5

三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.（6分）在用单摆测重力加速度的实验中：（1）实验时必须控制摆角，若摆长为1.2m，则要将摆球拉到离平衡位置约m处释放；（2）某同学实验时改变摆长，测出几组摆长L和对应的周期T的数据，作出T2－L图线，如图所示，利用图线上任两点A、B的坐标（x1，y1）、（x2、y2）便可求得理力加速度g=

。（3）作T2－L图线解决物理问题，可以提示我们：若摆球的质量分布不均匀，对测量结果将。参考答案：

（1）0.1m；（2）；（3）不会有影响。15.（18分）（1）在研究匀变速直线运动实验中，在打点计时器打下的纸带上，选取一段如图所示。若所用交流电的频率为50HZ，用刻度尺量得A到B、C、D、E各点的距离依次为：1.23cm、3.71cm、7.44cm和12.42cm，若该匀变速直线运动的加速度的大小为1.25m/s2，那么图中每两点中间还有______点没有画出；图中D点对应的速度大小为________m/s（答案保留3位有效数字）。若在计算过程中不小心将交流电的频率当成60Hz，则计算出的加速度值将_______(填“偏大”、“偏小”或“不变”)（2）在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧测力计。为了完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数，得到的实验数据如下表。①在答卷上的坐标方格上作出F—x图象，并求得弹簧的劲度系数k=

N/m。②某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图所示，其读数为

N，同时利用①中结果获得弹簧上的弹力值为2.50N。③请在答卷画上出两个共点力的合力F合，并由作图得到F合=

N

参考答案：（1）（共8分）4（2分），0.436（3分），偏大（3分）（2）①（共4分）作图如图，k=54（评分：作图正确2分；求得k值给2分。53±2可以）②（2分）2.00(评分:有效数字正确给2分,±0.02可以)③（共4分）作图如图，[评分：作图正确给2分，求得F合给2分；要求：在同一力的图示中使用相同比例标尺，做平形四边形，量出如图对角线的长度，根据比例尺换算出合力F合=3N.(±0.2内都可以)]四、计算题：本题共3小题，共计47分16.（14分）如图所示，竖直平面内有一半径为r、内阻为R1、粗细均匀的光滑半圆形金属球，在M、N处与相距为2r、电阻不计的平行光滑金属轨道ME、NF相接，EF之间接有电阻R2，已知R1＝12R，R2＝4R。在MN上方及CD下方有水平方向的匀强磁场I和II，磁感应强度大小均为B。现有质量为m、电阻不计的导体棒ab，从半圆环的最高点A处由静止下落，在下落过程中导体棒始终保持水平，与半圆形金属环及轨道接触良好，高平行轨道中够长。已知导体棒ab下落r/2时的速度大小为v1，下落到MN处的速度大小为v2。（1）求导体棒ab从A下落r/2时的加速度大小。（2）若导体棒ab进入磁场II后棒中电流大小始终不变，求磁场I和II之间的距离h和R2上的电功率P2。（3）若将磁场II的CD边界略微下移，导体棒ab刚进入磁场II时速度大小为v3，要使其在外力F作用下做匀加速直线运动，加速度大小为a，求所加外力F。随时参考答案：解析：（1）以导体棒为研究对象，棒在磁场I中切割磁感线，棒中产生产生感应电动势，导体棒ab从A下落r/2时，导体棒在重力与安培力作用下做加速运动，由牛顿第二定律，得mg－BIL＝ma，式中l＝r

式中＝4R

由以上各式可得到

（2）当导体棒ab通过磁场II时，若安培力恰好等于重力，棒中电流大小始终不变，即

式中

解得

导体棒从MN到CD做加速度为g的匀加速直线运动，有

得

此时导体棒重力的功率为

根据能量守恒定律，此时导体棒重力的功率全部转化为电路中的电功率，即

＝

所以，＝

（3）设导体棒ab进入磁场II后经过时间t的速度大小为，此时安培力大小为

由于导体棒ab做匀加速直线运动，有根据牛顿第二定律，有F＋mg－F′＝ma

即

由以上各式解得17.如图所示，在xOy坐标系第二象限内有一圆形匀强磁场区域，半径为l0，圆心O'坐标为（-l0，l0），磁场方向垂直xOy平面。在x轴上有坐标（-l0，0）的P点，两个电子a、b以相同的速率v沿不同方向从P点同时射人磁场，电子a的入射方向为y轴正方向，b的入射方向与y轴正方向夹角为。电子a经过磁场偏转后从y轴上的Q（0，l0）点进人第一象限，在第一象限内紧邻y轴有沿y轴正方向的匀强电场，场强大小为，匀强电场宽为。已知电子质量为m、电荷量为e，不计重力及电子间的相互作用。求：（1）磁场的磁感应强度B的大小（2）a、b两个电子经过电场后到达x轴的坐标差Δx（3）a、b两个电子从P点运动到达x轴的时间差Δt。ks5u参考答案：(1)两电子轨迹如图．由图可知，a电子作圆周运动的半径R＝l0

……………ks5u……1分A

……………1分O′

可得：

……………1分O″

（2）在电场中

……………1分

……………1分

……………1分可得，即a电子恰好击中x轴上坐标为的位置

……………1分

根据几何分析，PO′AO″为菱形，所以PO′与O″A平行.又因为PO′⊥x轴，O″A