2021-2022学年广东省河源市高莞中学高三物理下学期期末试题含解析

2021-2022学年广东省河源市高莞中学高三物理下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1.一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光a、b。已知a光的频率大于b光的频率。下列光路图中可能正确的是（

）参考答案：A2.对于物体经历的一个过程，以下说法正确的是（）A．物体的动能变化为零时，物体所受合外力一定为零B．物体运动的位移为零时，摩擦力做功一定为零C．物体运动中动能不变时，合外力总功一定为零D．物体所受合外力为零时，物体的机械能变化一定为零参考答案：C【考点】功能关系；功的计算．【分析】物体的动能变化为零时，速度不一定变化，合外力不一定为零．摩擦力做功与路程有关．动能的变化与合外力做功有关．机械能的变化取决于除重力以外的力做功．【解答】解：A、物体的动能变化为零时，速度可能不变，也可能变化，如匀速直线运动的动能不变，速度不变，合外力为零．而匀速圆周运动的动能不变，但速度在变化，合外力不为零，故A错误．B、滑动摩擦力做功与物体运动的路程有关，当物体运动的位移为零时，滑动摩擦力做功不为零，故B错误．C、物体运动中动能不变时，动能的变化为零，由动能定理知，合外力总功一定为零，故C正确．D、物体所受合外力为零时，机械能变化一定为零，如竖直方向的匀速直线运动，机械能变化量不为零，故D错误．故选：C3.物体运动的速度方向、加速度方向与作用在物体上合外力方向的关系是(

)A、速度方向、加速度方向、合外力方向三者总是相同的B、速度方向可与加速度方向成任意夹角，但加速度方向总是与合外力方向相同C、速度方向总和合外力方向相同，而加速度方向可能与合外力方向相同，也可能不同D、当加速度方向或合外力方向不变时，速度方向也不发生变化参考答案：B4.如图所示，A、B、C、D四图中的小球以及小球所在的左侧斜面完全相同，现从同一高度h处由静止释放小球，使之进入右侧不同的轨道：除去底部一小段圆弧，A图中的轨道是一段斜面，高度大于h；B图中的轨道与A图中轨道相比只是短了一些，且斜面高度小于h；C图中的轨道是一个内径略大于小球直径的管道，其上部为直管，下部为圆弧形，与斜面相连，管的高度大于h；D图中的轨道是个半圆形轨道，其直径等于h.如果不计任何摩擦阻力和拐弯处的能量损失，小球进入右侧轨道后能到达h高度的是参考答案：试题分析：小球到达最高点的速度可以为零，根据机械能守恒定律得，mgh+0=mgh′+0．则h′=h．故A正确．小球离开轨道做斜抛运动，运动到最高点在水平方向上有速度，即在最高点的速度不为零，根据机械能守恒定律得，mgh+0=mgh′+mv2．则h′＜h．故B错误．

小球离开轨道做竖直上抛运动，运动到最高点速度为零，根据机械能守恒定律得，mgh+0=mgh′+0．则h′=h．故C正确．

小球在内轨道运动，通过最高点有最小速度，故在最高点的速度不为零，根据机械能守恒定律得，mgh+0=mgh′+mv2．则h′＜h．故D错误．故选AC．考点：机械能守恒定律；牛顿第二定律；向心力。5.（单选）在高速公路的拐弯处，通常路面都是外高内低．如图所示，在某路段汽车向左拐弯，司机左侧的路面比右侧的路面低一些．汽车的运动可看作是做半径为R的圆周运动．设内外路面高度差为h，路基的水平宽度为d，路面的宽度为L.已知重力加速度为g.要使车轮与路面之间的横向摩擦力(即垂直于前进方向)等于零，则汽车转弯时的车速应等于()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.如图所示，用跨过光滑定滑轮的质量不计的缆绳将海面上一艘小船沿直线拖向岸边。已知拖动缆绳的电动机功率恒为P，小船的质量为m，小船从A点沿直线加速运动到B点的速度大小分别为v0和v，经历的时间为t，A、B两点间距离为d。则小船在全过程中克服阻力做的功Wf＝__________，若小船受到的阻力大小为f，则经过B点时小船的加速度大小a＝[jf24]

__________。参考答案：Wf＝Pt－mv2+mv02，a＝P/mv－f/m7.为了测量木块与长木板间的动摩擦因数，某同学用铁架台将长板倾斜支在水平桌面上，组成如图甲所示的装置，所提供的器材有：长木板、木块（其前端固定有用于挡光的窄片K）、光电计时器、米尺、铁架台等，在长木板上标出A、B两点，B点处放置光电门（图中未画出），用于记录窄片通过光电门时的挡光时间，该同学进行了如下实验：（1）用游标尺测量窄片K的宽度d如图乙所示，则d=______mm，测量长木板上A、B两点间的距离L和竖直高度差h。（2）从A点由静止释放木块使其沿斜面下滑，测得木块经过光电门时的档光时间为，算出木块经B点时的速度v=_____m/s，由L和v得出滑块的加速度a。（3）由以上测量和算出的物理量可以得出木块与长木板间的动摩擦因数的表达式为μ=_______（用题中所给字母h、L、a和重力加速度g表示）参考答案：(1)d=_12.50_____mm，。（2）v=____5__m/s，（3）μ=______

_（用题中所给字母h、L、a和重力加速度g表示）8.质量分别为60kg和70kg的甲、乙两人，分别同时从原来静止在光滑水平面上的小车两端.以3m/s的水平初速度沿相反方向跳到地面上。若小车的质量为20kg，则当两人跳离小车后，小车的运动速度大小为______________m/s，方向与______________（选填“甲”、“乙”）的初速度方向相同。参考答案：1.5m/s，甲9.实验证明：通电长直导线周围磁场的磁感应强度大小为B＝kI/r，式中常量k＞0，I为电流强度，r为距导线的距离。在水平长直导线MN正下方，有一矩形线圈abcd通以逆时针方向的恒定电流，被两根轻质绝缘细线静止地悬挂着，如图所示。开始时MN内不通电流，此时两细线内的张力均为T0=3N；当MN通以强度为I1=1A电流时，两细线内的张力均减小为T1=2N；当MN内电流强度大小变为I2时，两细线内的张力均增大为T2=4N。则电流I2的大小为

A；当MN内的电流强度为I3=3A时两细线恰好同时断裂，则在此断裂的瞬间线圈的加速度大小为

g。(g为重力加速度)。参考答案：10.

（6分）地球上的海水的总质量达1.4×1021kg。如果把这些海水的温度减低10C，放出的热量就达9×1018KW·h，足够全世界使用4000年。这个设想不违背

，但是不能实现，所以叫

永动机，它违背了

。参考答案：答案：能量守恒定律

第二类

热力学第二定律

（各2分）11.人造卫星绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态，物体对支持面没有压力，所以在这种环境中已无法用天平称量物体的质量。针对这种环境，某兴趣小组通过查资料获知，：弹簧振子做简谐运动的周期为（其中m时振子的质量，k时弹簧的劲度系数）。他们设计了一种装置来间接测量物体的质量，如图所示，A是带夹子的金属块，金属块和夹子的总质量为m0，B是待测质量的物体（可以被A上的夹子固定），弹簧的劲度系数k未知，当他们有一块秒表。

（1）请你简要地写出测量待测物体质量的方法，测量的物理量用字母表示①______________________________；

②______________________________。（2）用所测物理量和已知物理量求待测物体质量的计算式为m＝____参考答案：(1)

①不放B时用秒表测出弹簧振子完成30次全振动的时间t1②将B固定在A上，用秒表测出弹簧振子完成30次全振动的时间t2（此两步共4分，明确写出只测一次全振动时间的最多给2分）(2)

（2分）12.1991年卢瑟福依据α粒子散射实验中α粒子发生了

（选填“大”或“小”）角度散射现象，提出了原子的核式结构模型。若用动能为1MeV的α粒子轰击金箔，则其速度约为 m/s。（质子和中子的质量均为1.67×10－27kg，1MeV=1×106eV）参考答案：答案：大，6.9×106解析：卢瑟福在α粒子散射实验中发现了大多数α粒子没有大的偏转，少数发生了较大的偏转，卢瑟福抓住了这个现象进行分析，提出了原子的核式结构模型；1MeV=1×106×1.6×10-19=mv2，解得v=6.9×106m/s。13.某同学做了一次测定匀加速直线运动的加速度的实验，实验所得到的纸带如图所示，设O点是计数的起始点，两计数点之间的时间间隔为，则第一个计数点与O点的距离应为__________，物体的加速度=_________.参考答案：4，1三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.某同学要测量仪电流表A（量程300μA）内部通电小球导线的电阻率ρ，实验步骤如下：（1）用米尺测量通电小球导线的长度L；（2）用螺旋测微器测量其直径为D；（3）用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测此电流表A的电阻，表盘的示数如图1，则该电表的内阻约为

Ω；（4）现要精确测量此电流表A的内阻r1，给定器材有：ⅰ．待测电流表A（量程300μA）ⅱ．电压表V（量程3V，内阻r2=1kΩ）ⅲ．电源E（电动势4V，内阻忽略不计）ⅳ．定值电阻R1=20Ωⅴ．滑动变阻器R2（阻值范围0～20Ω，允许通过的最大电流0.5A）ⅵ．电键S一个，导线若干要求测量时两电表的指针的偏转均超过其量程的一半．a．在框中画出电路原理图2．b．电路接通后，测得电压表的读数为U，电流表的读数为I，用已知和测得的物理量表示电流表内阻r1=

．参考答案：解：（3）用多用电表的电阻“×10”挡测电阻，由图示表盘可知，欧姆表的读数为：19×10=190Ω；（4）a、电流表内阻约为190Ω，电压表量程为3V，通过电流表的最大电流约为：I==A≈0.016A=160mA，远大于电流表量程300μA，如果把电流表直接串联在电路中会损坏电流表，电压表内阻为1kΩ，为保证电路安全，可以把电流表与定值电阻并联，然后与电压表串联，为方便实验操作、多次几组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法，电路图如图所示：b、通过电压表的电流：IV==I+，解得：r1=；故答案为：（3）190；（4）a、电路图如图所示，．【考点】测定金属的电阻率．【分析】（3）欧姆表指针示数与挡位的乘积是欧姆表示数．（4）根据题意确定电流表、电压表与滑动变阻器的接法，然后作出电路图；根据实验步骤应用欧姆定律求出电流表的内阻．15.如图所示为某物理实验小組在一次探究力和加速度关系的实验中获取的一条纸带的一部分，其中0、1、2、3、4为计数点，每相邻两计数点间还有4个点未标出，相邻计数点间的距离如图所示。实验中打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz,根据图中数据计算出物体运动的加速度g=_____m/s2(保留三位有效数字）。参考答案：0.498四、计算题：本题共3小题，共计47分16.半径为R的固定半圆形玻璃砖的横截面如图所示，O点为圆心，OO′为直径MN的垂线．足够大的光屏PQ紧靠在玻璃砖的右侧且与MN垂直．一束复色光沿半径方向与OO′成θ=30°角射向O点，已知复色光包含有折射率从n1=到n2=的光束，因而光屏上出现了彩色光带．（ⅰ）求彩色光带的宽度；（ⅱ）当复色光入射角逐渐增大时，光屏上的彩色光带将变成一个光点，求θ角至少为多少？参考答案：解：（ⅰ）由折射定律n=，n2=代入数据，解得：β1=45°，β2=60°故彩色光带的宽度为：Rtan45°﹣Rtan30°=（1﹣）R（ⅱ）当所有光线均发生全反射时，光屏上的光带消失，反射光束将在PN上形成一个光点．即此时折射率为n1的单色光在玻璃表面上恰好先发生全反射，故sinC==即入射角θ=C=45°答：（ⅰ）彩色光带的宽度为（1﹣）R；（ⅱ）当复色光入射角逐渐增大时，光屏上的彩色光带将变成一个光点，θ角至少为45°．17.(10分)一质量为m的质点，系于长为L的轻绳的一端，绳的另一端固定在空间的O点，假定绳是不可伸长、柔软目无弹性的。今把质点从O点的正上方离O点的距离为L的O点以水平速度V抛出，质点运动到与O点同一水平线时，轻绳刚好伸直，如图所示。试求:

(1)轻绳刚好伸直时，质点的速度：

(2)当质点到达O点的正下方时，绳对质点的拉力。参考答案：解析：质点的运动可分为三个过程：

第一过程：质点做平抛运动。设轻绳刚好伸直时，质点的速度为v，由动能定理得

mg×L=mVmV

2分

解得V=。

2分

第二过程：绳绷直过程。绳绷直时，绳刚好水平，由于绳不可伸长，故绳绷直时，V损失，质点仅有速度V。

1分

则。

1分

第三过程：小球在竖直平面内做圆周运动。设质点到达O点正下方时，速度为V，根据机械能守恒守律有：

L

2分

设此时绳对质点的拉力为T，则T-mg=m,联立解得：T=。

2分18.关于点电荷周围电势大小的公式为U＝kQ/r，式中常量k＞0，Q为点电荷所带的电量，r为电场中某点距点电荷的距离．如图所示，两个带电量均为+q的小球B、C，由一根长为L的绝缘细杆连接，并被一根轻质绝缘细线静止地悬挂在固定的小球A上，C球离地的竖直高度也为L．开始时小球A不带电，此时细线内的张力为T0；当小球A带Q1的电量时，细线内的张力减小为T1；当小球A带Q2的电量时，细线内的张力大于T0．

（1）分别指出小球A带Q1、Q2的电荷时电量的正负