2021年山西省晋中市介休安泰中学高三物理期末试卷含解析

2021年山西省晋中市介休安泰中学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.（多选题）如图所示，某次发射远地圆轨道卫星时，先让卫星进入一个近地的圆轨道I，在此轨道正常运行时，卫星的轨道半径为R1、周期为T1；然后在P点点火加速，进入椭圆形转移轨道II，在此轨道正常运行时，卫星的周期为T2；到达远地点Q时再次点火加速，进入远地圆轨道III在此轨道正常运行时，卫星的轨道半径为R3、周期为T3（轨道II的近地点和远地点分别为轨道I上的P点、轨道III上的Q点）．已知R3=2R1，则下列关系正确的是（）A．T2=3T1 B．T2=T3 C．T3=2T1 D．T3=T1参考答案：BC【考点】万有引力定律及其应用．【分析】根据开普勒第三定律：，k是与卫星无关的物理量，即所有卫星的比值k都相同，代入数据计算即可，其中圆轨道的a为圆的半径，椭圆轨道的a等于半长轴．【解答】解：CD、根据开普勒第三定律：所以解得即，故C正确、D错误．A、根据开普勒第三定律：，所以解得即故A错误．B、根据开普勒第三定律：，所以==（=（）3解得=，即T2=T3，故B正确．故选：BC．2.己知地球半径为R，地面处的重力加速度为g，一颗距离地面高度为2R的人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，下列关于卫星运动的说法正确的是A．线速度大小为

B．角速度为C．加速度大小为g

D．周期为6π 参考答案：B试题分析：根据，可得线速度，所以A错误；，可得角速度，所以B正确；，，得:，所以C错误；，得周期，故D错误。故选B。考点：人造卫星的加速度、周期和轨道的关系【名师点睛】本题考查万有引力定律及其应用。卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式表示出线速度、角速度、周期、加速度等物理量。忽略地球自转的影响，根据万有引力等于重力列出等式。3.站在升降机里的人，在升降机开始自由下落的同时，以速率vo竖直向上和沿水平方向分别抛出A、B两光滑小球。不计空气阻力。小球碰到升降机内壁后垂直内壁方向的速度分量大小不变，反向弹回，沿内壁方向的速度分量大小、方向均不变。则

（

）

A．不论vo多小，A球均可到顶部B．B球一定回到人的手中C．vo足够小，则B球将落到底板上D．不论vo多大，在地面上的人看来，A球在到达升降机底板前一定是先匀减速运动后匀加速运动参考答案：ABD4.关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正确的是（

）A.一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程，气体的内能增大B.热力学第一定律也可表述为第一类永动机不可能制成C.气体向真空的自由膨胀是不可逆的D.热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体”E.1kg的0℃冰比1kg的0℃的水的内能小些参考答案：BCE【详解】A：一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程，则，，根据可知，气体的内能减小。故A项错误。B：第一类永动机凭空产生了能量，违反了热力学第一定律；即热力学第一定律也可表述为第一类永动机不可能制成。故B项正确。C：热力学第二定律表明，自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆的，则气体向真空的自由膨胀是不可逆的。故C项正确。D：热力学第二定律可描述为“不可能使热量从低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化”。故D项错误。E：1kg的0℃冰变成1kg的0℃水要吸收热量，所以1kg的0℃冰比1kg的0℃的水的内能小些。故E项正确。5.（多选）平行板电容器的两板A、B接于电池两极，一个带正电小球用绝缘细线悬挂在电容器内部，闭合电键S，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向夹角为θ，如图所示，那么（）A．保持电键S闭合，将A板稍向B板靠近，则θ增大B．保持电键S闭合，将A板稍向上移，则θ减小C．电键S断开，将A板稍向B板靠近，则θ不变D．电键S断开，将A板稍向上移，则θ减小参考答案：考点：电容；匀强电场中电势差和电场强度的关系．专题：电容器专题．分析：小球受重力、拉力、电场力三个力处于平衡状态，保持开关S闭合，电容器两端间的电势差不变；断开开关S，电容器所带的电量不变．根据E=、C=、C=结合进行分析．解答：解：A、保持开关S闭合，电容器两端间的电势差不变，A板向B板靠近，极板间距离减小，根据E=，知电场强度E增大，小球所受的电场力变大，θ增大．故A正确．

B、保持开关S闭合，仅将A板沿极板方向上移少许，电容器两端间的电势差不变，板间距离也不变，则板间场强不变，小球所受的电场力不变，θ不变．故B错误．C、D断开开关S，电容器所带的电量不变，根据E=、C=、C=联立得，E=，知d变化，E不变，电场力不变，θ不变．故C正确，D错误．故选：AC点评：解决电容器的动态分析问题关键抓住不变量．若电容器与电源断开，电量保持不变；若电容器始终与电源相连，电容器两端间的电势差保持不变．二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.一氢原子从能量为E2的能级跃迁至能量为E1的较低能级时释放的光子的波长为______（真空中光速c，普朗克常数h）参考答案：解析：由波尔假设可得hc/λ=E2-E1,释放的光子的波长为λ=.7.质点在x轴上运动，其位置坐标x随时间t的变化关系为x=2t2+2t﹣4，则其加速度a=4m/s2．当t=0时，速度为2m/s（x的单位是m，t的单位是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：直线运动规律专题．分析：根据匀变速直线运动的公式x=去分析加速度和初速度．解答：解：根据x=，以及x=2t2+2t﹣4，知a=4m/s2．当t=0时，速度为2m/s．故本题答案为：4，2点评：解决本题的关键掌握匀变速直线运动的位移时间公式x=．8.某气体的摩尔质量为M，摩尔体积为V，密度为p，每个分子的质量和体积分别为m和V。则阿伏加徳罗常数NA可表示为________或_____。参考答案：

(1).

(2).解：阿伏加徳罗常数NA；ρV为气体的摩尔质量M，再除以每个分子的质量m为NA，即9.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，hν0．10.一质子束入射到能止靶核上，产生如下核反应:

式中P代表质子，n代表中子，x代表核反应产生的新核.由反应式可知，新核X的质子数为

，中子数为

。参考答案：14

13

解析：质子的电荷数为1，质量数为1，中子的电荷数为0，质量数为1．根据电荷数守恒、质量数守恒，X的质子数为1+13-0=14，质量数为1+27-1=27．因为质量数等于质子数和中子数之和，则新核的中子数为27-14=13．11.某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙．当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态．若你是小组中的一位成员，要完成该项实验，则：（1）你认为还需要的实验器材有

（2）实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是

，实验时为保证细线拉力为木块的合外力首先要做的步骤

（3）在（2）的基础上，某同学用天平称量滑块的质量M.往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m.让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2（v1＜v2）。则本实验最终要验证的数学表达式为

（用题中的字母表示实验中测量得到的物理量）.参考答案：（1）天平，刻度尺（2分）（2）沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量（2分），平衡摩擦力（2分）（3）（3分）（1）实验要验证动能增加量和总功是否相等，故需要求出总功和动能，故还要天平和刻度尺；故答案为：刻度尺、天平；

（2）沙和沙桶加速下滑，处于失重状态，其对细线的拉力小于重力，设拉力为T，根据牛顿第二定律，有

对沙和沙桶，有mg-T=ma

对小车，有T=Ma

解得故当M＞＞m时，有T≈mg

小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力，故可以将长木板的一端垫高；

故答案为：沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量，平衡摩擦力；

（3）总功为：mgL，动能增加量为：故答案为：mgL=12.在如图所示的电场中，一电荷量q=﹣1.0×10﹣8C的点电荷在A点所受电场力大小F=2.0×10﹣4N．则A点的电场强度的大小E=

N/C；该点电荷所受电场力F的方向为

．（填“向左”“向右”）参考答案：2.0×104；向左【考点】电场线；电场强度．【分析】根据电场强度的定义式E=，可以直接求解．（2）在电场中某点电场强度的方向沿该点电场线的切线方向，正电荷受力方向和电场方向一致，负电荷受力方向和电场方向相反．【解答】解：A点电场强度的大小为：E=N/C==2.0×104N/C根据负电荷受力方向和电场方向相反可得：点电荷在A点所受电场力的方向向左故答案为：2.0×104；向左13.（4分）如图所示，在竖直墙壁的顶端有一直径可以忽略的定滑轮，用细绳将质量m＝2kg的光滑球沿墙壁缓慢拉起来。起始时与墙的夹角为30°，终了时绳与墙壁的夹角为60°。在这过程中，拉力F的最大值为

N。球对墙的压力的大小在这个过程的变化是

（填变大、变小或不变）。（g取10m/s2）参考答案：

答案：40，变大三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.某同学要测量一节干电池的电动势和内阻．他根据老师提供的以下器材画出了如图所示的原理图。①电压表V(15V,I0k)②电流表G（量程3.0mA，内阻Rg=10）③电流表A（量程0.6A，内阻约为0.5）④滑动变阻器(0～20，l0A)⑤滑动变阻器(0～100，1A)⑥定值电阻=990⑦开关S和导线若干

(1)为了能准确地进行测量，同时为了操作方便，实验中应选用的滑动变阻器是______（填写器材编号）(2)该同学利用上述实验原理图测得以下数据，并根据这些数据绘出了如图所示的图线，根据图线可求出电源的电动势E=________V（保留三位有效数字），电源的内阻r=______（保留两位有效数字）参考答案：④

（2）1.47（1.46-1.49）

0.82（0.80-0.90）滑动变阻器宜选量程较小的，便于调节，并且额定电流较大，不容易烧坏。实验中电源是一节干电池，电动势约为1.5V，电压表V量程为15V，测量起来读数误差较大，应将电流表G跟定值电阻串联起来作为电压表使用。由图线坐标轴的意义可得纵轴表示电流表G的示数，图线与纵轴的交点乘以和G的内阻之和即表示电源电动势，图线的斜率乘以和G的内阻之和表示电源内电阻。15.（9分）某课题研究小组，收集了数码相机、手机等用旧了的各种类型的电池，及从废旧收音机上拆下的电阻、电容、电感线圈．现从这些材料中选取两个待测元件，一是电阻R0（约为2kΩ），二是手机中常用的锂电池（电动势E标称值为3.7V，允许最大放电电流为100mA）．在操作台上还准备了如下实验器材：A．电压表V（量程4V，电阻RV约为4.0kΩ）B．电流表A1（量程100mA，电阻RA1约为5Ω）C．电流表A2（量程2mA，电阻RA2约为50Ω）D．滑动变阻器R1（0～40Ω，额定电流1A）E．电阻箱R2（0～999.9Ω）F．开关S一只、导线若干⑴为了测定电阻R0的阻值，小组的一位成员，设计了如图所示的电路原理图，所选取了相应的器材（电源用待测的锂电池）均标在图上，其器材选取中有不妥之处，你认为应该怎样调整？ ．

⑵在实际操作过程中，发现滑动变阻器R1、电流表A1已损坏，请用余下的器材测量锂电池的电动势E和内阻r．①请你在方框中画出实验电路图（标注所用器材符号）；②为了便于分析，一般采用线性图象处理数据，请写出与线性图象对应的相关物理量间的函数关系式

．

参考答案：答案：⑴用A2替换A1；

（3分）⑵①实验电路图如图；（3分）②（3分）四、计算题：本题共3小题，共计47分16.图为某游乐场内水上滑梯轨道示意图，整个轨道在同一竖直平面内，表面粗糙的AB段轨道与四分之一光滑圆弧轨道BC在B点水平相切.点A距水面的高度为H，圆弧轨道BC的半径为R，圆心O恰在水面.一质量为m的游客（视为质点）可从轨道AB的任意位置滑下，不计空气阻力.（1）若游客从A点由静止开始滑下，到B点时沿切线方向滑离轨道落在水面上的D点，OD=2R，求游客滑到B点时的速度VB大小及运动过程轨道摩擦力对其所做的功Wf（2）若游客从AB段某处滑下，恰好停在B点，又因为受到微小扰动，继续沿圆弧轨道滑到P点后滑离轨道，求P点离水面的高度h.（提示：在圆周运动过程中任一点，质点所受的向心力与其速率的关系为）参考答案：（1）mg（2R-H）（2）（2）设OP与OB最近的夹角是θ，游客在P点时的速度为vP，受到的支持力为N，B到P的过程中只有重力做功，机械能守恒，得：mg(R?Rcosθ)＝mvP2?0在P点，根