河北省秦皇岛市团林中学2021年高三物理上学期期末试卷含解析

河北省秦皇岛市团林中学2021年高三物理上学期期末试卷含解析一、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.下列说法符合物理学史实的是

A．开普勒发现了万有引力定律

B.伽利略首创了理想实验的研究方法

C．卡文迪许测出了静电力常量

D.奥斯特发现了电磁感应定律参考答案：B牛顿发现了万有引力定律，库仑测出了静电力常量，法拉第发现了电磁感应定律，故选项ACD错误，选项B符合物理学史实。2.两物体A、B从同一地点同时出发，沿同一直线运动，其速度图象如图所示，则(

)A．它们分别在2s和6s时相遇B．4s后就一直A在B的前面C．2s末A、B最远D．B先向运动2s，然后向后运动参考答案：A3.（多选）如图所示，水平固定半球形碗的球心为O点，最低点为B点。在碗的边缘向着球心分别平抛出三个小球，分别落在A、B、C点，抛出点O及落点A、B、C点在同一个竖直面内，且A、C点等高，下列说法正确的是（

）A．落在A点和C点的小球，平抛运动时间相同B．落在B点的小球平抛运动时间最长C．落在A点的小球平抛初速度小于落在C点的小球初速度D．落在B点的小球，在B的瞬时速度方向与水平方向成45度参考答案：ABC4.

如图所示为氢原子的四个能级，其中E1为基态。若氢原子A处于激发态E2，氢原子B处于激发态E3，则下列说法中正确的是：

A、原子A可能辐射出3种频率的光子

B、原子B可能辐射出3种频率的光子

C、原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级E4

D、原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E4参考答案：

答案：B解析：根据氢原子能级理论，处于激发态的氢原子向较低能级跃迁时会放出相应频率的光子。氢原子向较高能级跃迁时会吸收相应频率的光子。氢原子A在第二能级向基态跃迁时只能放出一种频率的光子，选项A错误，选项B正确。在跃迁到第四能级需要更多的能量，选项C、D错误。5.1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是A．回旋加速器只能用来加速正离子B．离子从D形盒之间空隙的电场中获得能量C．离子在磁场中做圆周运动的周期是加速交变电压周期的一半D．离子在磁场中做圆周运动的周期是加速交变电压周期的2倍参考答案：B二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.(选修模块3—3)设想将1g水均匀分布在地球表面上，估算1cm2的表面上有多少个水分子?(已知1mol水的质量为18g，地球的表面积约为5×1014m2，结果保留一位有效数字)参考答案：答案：7×103（6×103～7×103都算对）解析：

1g水的分子数N=NA，1cm2的分子数n=N≈7×103（6×103～7×103都算对）。7.氦原子被电离出一个核外电子,形成类氢结构的氦离子,已知基态的一价氦离子能量为E1=-54.4eV,能级图如图所示,则一价氦离子第α能级En=_________eV;一个静止的处于基态的一价氦离子被运动的电子碰撞后又失去了一个电子,则运动电子的动能一定大于__________eV.参考答案：8.在“探究加速度与物体受力的关系”活动中，某小组设计了如图所示的实验。图中上下两层水平轨道表面光滑，两完全相同的小车前端系上细线，细线跨过滑轮并分别挂上装有不同质量砝码的盘，两小车尾部细线水平连到控制装置上，实验时通过控制细线使两小车同时开始运动，然后同时停止。实验中：（1）应使砝码和盘的总质量远小于小车的质量，这时可认为小车受到的合力的大小等于

。（2）若测得小车1、2的位移分别为x1和x2，则小车1、2的加速度之比

。（3）要达到实验目的，还需测量的物理量是

。参考答案：(1)砝码和盘的总重

(2分)(2)x1/x2

(2分)

(3)两组砝码和盘的总重量（质量）（或盘的质量、两砝码和盘的总重量的比值）9.如图甲所示，在光滑的斜面上，有一滑块，一劲度系数为k的轻弹簧上端与滑块相连，下端与斜面上的固定挡板连接，在弹簧与挡板间有一力传感器（压力显示为正值，拉力显示为负值），能将各时刻弹簧中的弹力数据实时传送到计算机，经计算机处理后在屏幕上显示出F﹣t图象．现用力将滑块沿斜面压下一段距离，放手后滑块将在光滑斜面上做简谐运动，此时计算机屏幕上显示出如图乙所示图象．（1）滑块做简谐运动的回复力是由

提供的；（2）由图乙所示的F﹣t图象可知，滑块做简谐运动的周期为s；（3）结合F﹣t图象的数据和题目中已知条件可知，滑块做简谐运动的振幅为．参考答案：（1）弹簧的弹力和重力沿斜面的分力的合力（或弹簧弹力、重力和斜面支持力的合力）；（2）0.4；（3）；【考点】简谐运动的回复力和能量．【分析】对滑块进行受力分析，回复力指物块所受力的合力；由F﹣t图象分析滑块的周期；根据胡克定律求出弹簧的伸长量和压缩量，中间位置为平衡位置，从而可以求出振幅．【解答】解：（1）对滑块进行受力分析，滑块的合力为：弹簧的弹力和重力沿斜面的分力的合力，合力提供回复力．（2）由图可以看出周期为0.4s（3）根据胡克定律：F1=KXF2=KX′振幅d==故答案为：（1）弹簧的弹力和重力沿斜面的分力的合力（或弹簧弹力、重力和斜面支持力的合力）；（2）0.4；（3）；10.某热机在工作中从高温热库吸收了8×106kJ的热量，同时有2×106kJ的热量排放给了低温热库（冷凝器或大气），则在工作中该热机对外做了kJ的功，热机的效率％。参考答案：6×106，7511.如图所示，光滑的半圆槽内，A球从高h处沿槽自由滑下，与静止在槽底的B球相碰，若碰撞后A球和B球到达的最大高度均为h／9，A球、B球的质量之比为_____________或____________。参考答案：1:4，1:212.（4分）细绳的一端在外力作用下从t=0时刻开始做简谐运动，激发出一列简谐横波。在细绳上选取15个点，图1为t=0时刻各点所处的位置，图2为t=T/4时刻的波形图（T为波的周期）。在图3中画出t=3T/4时刻的波形图。参考答案：答案：传到10号点，7号点在最高点t=3T/4时刻的波形图如下13.天然放射性元素放出的α、β、g三种射线的贯穿本领和电离本领各不相同，图为这三种射线贯穿物体情况的示意图，①、②、③各代表一种射线。则③为_________射线，它的贯穿本领最强；射线①的电离本领__________（选填“最强”或“最弱”）。参考答案：g，最强

三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.在“验证机械能守恒定律”的实验中，某同学操作规范，用220V，50Hz的打点计时器打出的纸带如下图所示，A点为打下的第一个点，0、1、2、3、4、5、6为连续的点，现测得S1、S2、S3、S4、S5、S6分别为4.03cm、4.42cm、4.80cm、5.18cm、5.57cm、5.95cm。（1）在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列叙述正确的是()

A.安装打点计时器时，两纸带限位孔应在同一竖直线上B.实验时，在松开纸带让重物下落的同时，应立即接通电源C.若纸带上开头打出的几点模糊不清，也可设法用后面清晰的点进行验证D.测量重物下落高度必须从起始点算起（2）若重锤质量为1kg,g取9.8m/s2，打第5号计数点时，重锤运动的瞬时速度大小为_

m/s，重锤的动能为

J。已知第五号点离A点距离为44.10cm，则重锤下落过程中重力势能减少了

J。(结果均保留三位有效数字)。验证结果是重锤增加的动能略小于它减少的重力势能，其主要原因是

。参考答案：15.如图（a）为“用DIS研究加速度和力、质量的关系”的实验装置。某同学用此装置验证在质量不变的情况下，加速度与合外力成正比的关系。（1）（单选题）改变所挂钩码的数量，多次重复测量，得到a-F关系图线，如图（b）所示。此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是

（

）A．小车与轨道之间存在摩擦

B．导轨保持了水平状态C．所用小车的质量太大

D．所挂钩码的总质量太大（2）该同学分析误差后，对实验进行了如下改进：把钩码换成沙桶，小车内也装载部分沙子,车的总质量M（包括车、车上传感器及车内沙子质量），如图（c）所示。从车上取出一些沙子，装入沙桶中，称量并记录沙桶的总重力mg，将该力视为合外力F，多次重复测量，得到a-F关系图线。图象是一条过原点的直线。①改进实验后的a-F关系图线斜率的物理意义是：

。②改进实验后，a-F关系图线不再发生偏离直线现象，请简要说明理由。

。参考答案：（1）D

（2）①

②研究对象是整个系统，沙桶总质量m（包括桶以及桶内沙子质量）和车总质量M（包括车、车上传感器及车内沙子质量）不变，，系统的合外力就等于所悬挂沙桶的重力mg，不必满足M>>m这样的条件。四、计算题：本题共3小题，共计47分16.如图所示，倾斜轨道AB的倾角为37o，CD、EF轨道水平，AB与CD通过光滑圆弧管道BC连接，CD右端与竖直光滑圆周轨道相连。小球可以从D进入该轨道，沿轨道内侧运动，从E滑出该轨道进入EF水平轨道。a、b为两完全相同的小球，a球由静止从A点释放，在C处与b球发生弹性碰撞。已知AB长为5R，CD长为R，重力加速度为g，小球与斜轨AB及水平轨道CD、EF的动摩擦因数均为0.5，sin37o=0.6，cos37o=0.8，圆弧管道BC入口B与出口C的高度差为1.8R。求：⑴a球滑到斜面底端C时速度为多大？a、b球在C处碰后速度各为多少？⑵要使小球在运动过程中不脱离轨道，竖直圆周轨道的半径R’应该满足什么条件？若R’=2.5R，两球最后所停位置距D（或E）多远？注：在运算中，根号中的数值无需算出。参考答案：（1）设a球到达C点时速度为v，a球从A运动至C过程，由动能定理有

①

可得

②b球在C发生弹性碰撞，系统动量守恒，机械能守恒，设a、b碰后瞬间速度分别为va、vb，则有

③

④由②③④可得

⑤可知，a、b碰后交换速度，a静止，b向右运动。（2）要使小球b脱离轨道，有两种情况：情况一：小球b能滑过圆周轨道最高点，进入EF轨道。则小球b在最高点P应满足

⑥小球b碰后直到P点过程，由动能定理，有

⑦由⑤⑥⑦式，可得

情况二：小球b上滑至四分之一圆轨道的Q点时，速度减为零，然后滑回D。则由动能定理有

⑧由⑤⑧式，可得

（3）若，由上面分析可知，b球必定滑回D，设其能向左滑过DC轨道与a球碰撞，且a球到达B点，在B点的速度为vB,，由于a、b碰撞无能量损失，则由能量守恒定律有

⑨由⑤⑨式，可得

故知，a球不能滑回倾斜轨道AB，a、b两球将在A、Q之间做往返运动，最终a球将停在C处，b球将停在CD轨道上的某处。设b球在CD轨道上运动的总路程为S，由于a、b碰撞无能量损失，则由能量守恒定律，有

⑩由⑤⑩两式，可得

S=5.6R所以知，b球将停在D点左侧，距D点0.6R处，a球停在D点左侧，距D点R处。17.某星球的自转周期为T，在它的两极处用弹簧秤称得某物重W，而在赤道上称得该物重W￠，则该星球的平均密度是多少?(已知引力常量为G)参考答案：：题目中弹簧秤称得物重W与W￠，实质上是弹簧秤的读数，即弹簧的弹力，在星球的两极物体受星球的引力因该处的物体无圆运动，处于静止状态，有 ——————?，——————?在星球赤道处，物体受引力物体随星球自转做圆运动，所以

——————?整理后得

(2分)18.两根金属导轨平行放置在倾角为θ=30°的斜面上，导轨左端接有电阻R=10Ω，导轨自身电阻忽略不计。匀强磁场垂直于斜面向上，磁感强度B=0.5T。质量为m=0.1kg，电阻可不计的