湖南省永州市杨村甸乡中学2021年高三物理期末试卷含解析

湖南省永州市杨村甸乡中学2021年高三物理期末试卷含解析一、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，—小球从一半圆轨道左端A点正上方某处开始做平抛运动（小球可视为质点），飞行过程中恰好与半圆轨道相切于B点.O为半圆轨道圆心，半圆轨道半径为R，OB与水平方向夹角为60度，重力加速度为g，则小球抛出时的初速度为（）A.B.C.D.参考答案：C飞行过程中恰好与半圆轨道相切于B点，则知速度与水平方向的夹角为30°，则有：vy=v0tan30°

又vy=gt，则得：v0tan30°=gt，①

水平方向上小球做匀速直线运动，则有：R+Rcos60°=v0t②

联立①②解得：，故选A．点睛：解决本题的关键掌握平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，抓住速度方向，结合位移关系、速度关系进行求解．2.（单选）从地面以大小为的初速度竖直向上抛出一个皮球，经过时间皮球落回地面，落地时皮球速度的大小为.已知皮球在运动过程中受到空气阻力的大小与速度的大小成正比，重力加速度大小为.下面给出时间的四个表达式中只有一个是合理的，你可能不会求解，但是你可以通过一定的物理分析，对下列表达式的合理性作出判断.根据你的判断，的合理表达式最可能是A. B. C. D.参考答案：C3.如图所示，矩形线圈abcd与理想变压器原线图组成闭合电路，线图在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，磁场只分布在bc边的左侧，磁感应强度大小为B，线圈面积为S，转动角速度为，匝数为N，线圈电阻不计，下列说法正确的是A.线圈abcd转动过程中，线圈最大磁通量为NBSB.图示位置时，矩形线圈中产生的电动势最小C.将原线抽头P向上滑动时，灯泡变亮D.若线abcd转动的角速度变为2ω，则变压器原线圈电压的有效值为NBSω参考答案：BD【分析】矩形线圈abcd中产生交变电流，线圈处于中性面位置时电动势最小，为零；当线圈与磁场垂直时，电动势最大，为：；根据交流电有效值分析的方法求出有效值的大小；【详解】A、矩形线圈abcd转动过程中，在中性面位置时，通过线圈的最大磁通量为BS，故A错误；B、线圈处于图示位置时，是中性面位置，感应电动势的瞬时值为零，矩形线圈中产生的电动势最小，故B正确；C、将原线圈抽头P向上滑动时，原线圈的匝数增多，所以变压器副线圈的输出电压变小，故电流减小，灯泡变暗，故C错误；D、若线圈转动角速度变为2ω，最大值增加为原来的2倍，即，根据有效值的定义有，解得变压器原线圈电压的有效值为：，故D正确；故选BD。4.(双选)一条东西方向的平直公路边上有两块路牌A、B，A在西，B在东，一辆匀速行驶的汽车自东向西经过路牌B时，一只小鸟恰自A路牌向B匀速飞去，小鸟飞到汽车正上方立即折返，以原速率飞回A，过一段时间后，汽车也行驶到A。以向东为正方向，它们的位移一时间图像如图所示，图中t2＝2t1，由图可知

A．小鸟的速率是汽车速率的2倍

B．相遇时小鸟与汽车位移的大小之比是3∶1

C．小鸟飞行的总路程是汽车的1．5倍

D．小鸟和汽车在0～t2时间内位移相等参考答案：BC5.（单选题）汽车在水平面上刹车，其位移与时间的关系是x＝24t－6t2，则它在前3s内的平均速度为A．6m／s

B．8m／s

C．10m／s

D．12m／s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.右图所示，一木块放在水平面上，在水平方向共受到三个力作用，即F1＝10N、F2＝2N和摩擦力作用，木块处于静止状态，若撤去力F1，则木块在水平方向上受到的合力为

。参考答案：（零）7.某人在一个以2.5m/s2的加速度匀加速下降的电梯里最多能举起80kg的物体，在地面上最多能举起60kg的物体；若此人在匀加速上升的电梯中最多能举起40kg的物体，则此电梯上升的加速度为5m/s2．参考答案：考点：牛顿运动定律的应用-超重和失重．专题：牛顿运动定律综合专题．分析：当电梯以2.5m/s2的加速度匀加速下降时，以物体为研究对象，根据牛顿第二定律求出人的最大举力．人的最大举力是一定的，再求解在地面上最多举起的物体质量及电梯的加速度．解答：解：设人的最大举力为F．以物体为研究对象．根据牛顿第二定律得：

当电梯以2.5m/s2的加速度匀加速下降时，m1g﹣F=m1a1

解得F=600N

在地面上：人能举起的物体的质量m2==60kg

当电梯匀加速上升时，F﹣m3g=m3a3，代入解得a3=5m/s2．故答案为：60；5点评：本题应用牛顿第二定律处理生活中问题，关键抓住人的最大举力一定．8.图为一小球做平抛运动的闪光照片的一部分．图中背景方格的边长均为2.5厘米，如果取重力加速度g=10米/秒2，那么：（1）照片的闪光频率为

Hz．．（2）小球做平抛运动的初速度的大小为

m/s．参考答案：0.75．【考点】研究平抛物体的运动．【分析】正确应用平抛运动规律：水平方向匀速直线运动，竖直方向自由落体运动；解答本题的突破口是利用在竖直方向上连续相等时间内的位移差等于常数解出闪光周期，然后进一步根据匀变速直线运动的规律、推论求解．【解答】解：（1）在竖直方向上有：△h=gT2，其中△h=10cm，代入求得：T=0.1s，因此闪光频率为：故答案为：10．（2）小球水平方向做匀速直线运动，故有：x=v0t，其中x=3L=7.5cm所以v0=0.75m/s故答案为：0.75．9.如图所示，一闭合线圈a悬吊在一个通电长螺线管的左侧，如果要使线圈中产生图示方向的感应电流，滑动变阻器的滑片P应向____滑动。要使线圈a保持不动，应给线圈施加一水平向____的外力。

(填向“左"或向“右”)参考答案：左

右

a中产出电流的磁场和螺线管的磁场方向相反，说明螺线管中磁场在增强，进一步说明回路中电流在增强，故划片向左滑动；a与螺线管相排斥，要使其保持不动，施加的外力要向右。10.如图所示，一个厚度不计的圆环A，紧套在长度为L的圆柱体B的上端，A、B两者的质量均为m。A与B之间的最大静摩擦力与滑动摩擦力相同，其大小为kmg（k＞1）。B由离地H高处由静止开始落下，则B下端触地时的速度为

，若B每次触地后都能竖直向上弹起，且触地时间极短，触地过程无动能损失，则要使A、B始终不分离，L至少应为

。参考答案：，11.一列简谐横波沿x轴传播，t＝0时刻波形如图所示，此时质点P沿y轴负方向运动，质点Q经过0．3s第一次到达平衡位置，则该波的传播方向为沿x轴___（填”正”“负”）方向，传播波速为______m／s，经过1．2s，质点P通过的路程为______cm。参考答案：

(1).负

(2).10

(3).8（1）此时质点P沿y轴负方向运动，由波的形成原理可知此波沿沿x轴负方向传播。（2）Q经过0．3s第一次到达平衡位置，可知波的周期为，所以波速为（3）经过1．2s，质点P通过的路程为12.在轨道半径是地球半径n倍的圆形轨道上，人造地球卫星运行的向心加速度大小是地表重力加速度的倍，人造地球卫星的运行速度大小是第一宇宙速度大小的倍．参考答案：考点：第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度．专题：万有引力定律的应用专题．分析：由万有引力提供向心力可表示人造卫星的加速度，第一宇宙速度是卫星在近地圆轨道上的环绕速度，根据引力等于向心力，列式求解；根据万有引力提供向心力表示出线速度即可求解．解答：解：由万有引力提供向心力可得：G=ma，解得：a=，则人造卫星的加速度与地面重力加速度之比为：a：g=：=第一宇宙速度为v：G=m，解得：v=同理可得人造卫星的速度为：v=故人造卫星的速度与第一宇宙速度之比为：故答案为：；．点评：抓住卫星所受的万有引力等于向心力这个关系即可列式求解！向心力公式根据需要合理选择．13.（4分）如图为某报警装置示意图，该报警装置在一扇门、两扇窗上各装有一个联动开关，门、窗未关上时，开关不闭合，只要有一个开关未闭合，报警器就会报警。该报警装置中用了两个串联的逻辑电路，虚线框甲内应选用_________门电路，虚线框乙内应选用_________门电路（填与、非、或）。参考答案：或，或解析：题意只要有一个开关未闭合，报警器就会报警，结合或门的特点因此虚线框甲内应选用或门；虚线框乙内应选用或门。三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，他将两物块A和B用轻质细绳连接跨过轻质定滑轮，B下端连接纸带，纸带穿过固定的打点计时器．（1）按图甲所示安装实验装置时，使A的质量大于B的质量．（2）图乙是实验中得到的一条纸带，O为释放纸带瞬间打点计时器打下的点，A、B、C为纸带上连续取出的三个计时点，测得OA间、AB间及BC间的距离如图所示，已知打点计时器计时周期为T=0.02s，用天平测出A、B两物体的质量mA=150g，mB=50g，根据以上数据计算，可得从O到B的过程中，物块A、B组成的系统重力势能减少量为0.42J，动能增加量为0.40J，由此可得出的结论是在误差允许范围内，系统机械能守恒（取g=9.8m/s2，计算结果保留2位有效数字）参考答案：解：从O到B的过程中，物块A、B组成的系统重力势能减少量为：△Ep=（mA﹣mB）ghOB=（150﹣50）×10﹣3×9.8×（38.89+3.91）×10﹣2J=0.42J；B点的速度为：vB=m/s=2m/s系统动能增加量为：△Ek=×（150+50）×10﹣3×22J=0.40J因为△Ep≈△Ek所以由此可得出的结论是：在实验误差允许范围内，系统机械能守恒．故答案为：0.42；0.40；在误差允许范围内，系统机械能守恒．15.某实验小组利用如图10所示的气垫导轨实验装置来探究合力一定时，物体的加速度与质量之间的关系。 （1）本实验采用的科学方法是

。 A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．建立物理模型法 （2）做实验时，将滑块从如图10所示位置由静止释放，由

由数字计时器（图中未画出）可读出遮光条通过光电门

1、2的时间分别为△t1、△t2，用毫米刻度尺测得两个电门中心之间的距离d，用游标卡尺测得遮光条宽度，则滑块经过光电门1时的速度表达式V1

；经过光电门2时的速度表达式V2=

，滑块加速度的表达式a=

（△t1、△t2、d、s表示） （3）为了保持滑块所受的合力不变，可改变滑块质量M和气垫导轨右端高度h。关于改变滑块质量M和气垫导轨右端的高度h的正确操作方法是

（填序号）A．M增大时，h减小，以保持二者乘积不变B．M增大时，h增大，以保持二者乘积增大C．M减小时，h减小，以保持二者乘积减小D．M减小时，h增大，以保持二者乘积不变参考答案：见解析（1）C。物理学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题．每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法．四、计算题：本题共3小题，共计47分16.两根足够长的光滑平行直导轨MN、PQ与水平面成角放置，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的电阻。一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向上，导轨和金属杆接触良好且电阻不计。现让ab杆由静止开始沿导轨下滑。(1)求ab杆下滑的最大速度vm：(2)若ab杆由静止释放至达到最大速度的过程中，电阻R产生的焦耳热为Q，求该过程中ab杆下滑的距离x及通过电阻R的电量q。参考答案：17.如图所示，在直角坐标系的第I象限分布着场强E=5×103V/m，方向水平向左的匀强电场，其余三象限分布着垂直纸面向里的匀强磁场。现从电场中M（0.5，0.5）点由静止释放一比荷为q/m=2×104C/kg、不计重力的带正电微粒，该微粒第一次进入磁场后将垂直通过x轴。(1)求匀强磁场的磁感应强度和带电微粒第二次进入磁场时的位置坐标；(2)为了使微粒还能回到释放点M，在微粒第二次进入磁场后撤掉第I象限的电场，求此情况下微粒从释放到回到M点所用时间。参考答案：解：⑴设微粒质量为m，带电量为q，第一次进入磁场时速度为v0，磁感应强度为B，在磁场中运动轨道半径为R，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，有几何关系可得：R=0.5m

…………（1）由动能定理可得

………（2）ks5u有圆周运动规律可得

…… （3）解得：B=1.0T……………（4）微粒在磁场中刚好运动3/4圆周后，从点（0.5，0）处垂直电场方向进入电场做类平抛运动。设微粒第二次进入磁场的位置坐标为（0，y），则：……（5）…………（6）代入数值解得：y=1.0m……（7）微粒第二次进入磁场的位置坐标为（0，1.0）。⑵微粒第二次进入磁场时，速度为v1，轨道半径为R1………（8）…………………（9）运动3/4圆周后刚好从坐标原点射出磁场，其轨迹如图所示。用T表示微粒在磁场中运动周期，则……… (10)若在微粒第二次进入磁场后撤掉电场，则：…… (11)计算后得：t1=(2.5+1.50π)×10-4s（或7.21×10