河南省周口市艺术中学2021年高三物理测试题含解析

河南省周口市艺术中学2021年高三物理测试题含解析一、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.在图1所示的装置中，K为一金属板，A为金属电极，都密封在真空的玻璃管中，W为由石英片封盖的窗口，单色光可通过石英片射到金属板K上，E为输出电压可调的直流电流，其负极与电极A相连，A是电流表，实验发现，当用某种频率的单色光照射K时，K会发出电子（光电效应），这时，即使A、K之间的电压等于零，回路中也有电流。当A的电势低于K时，当A比K的电势低到某一值Uc时，电流消失，Uc称为截止电压，当改变照射光的频率ν，截止电压Uc也将随之改变，其关系如图2所示，如果某次实验我们测出了画出这条图线所需的一系列数据，又知道了电子电量，则

（

）①可求得该金属的极限频率

②可求得该金属的逸出功③可求得普朗克常量

④可求得中子的质量A．①②③④

B．②③

C．①③④

D．①②③参考答案：D由于，故金属的极限频率，金属的逸出功，普朗克常量，本实验无法求出中子质量。2.如图所示，半径为R的半圆形圆弧槽固定在水平面上，在圆弧槽的边缘A点有一小球（可视为质点，图中未画出），今让小球对着圆弧槽的圆心O以初速度作平抛运动，从抛出到击中槽面所用时间为（g为重力加速度）。则平抛的初速度可能是

A．

B．

C．

D．参考答案：3.如图所示为两列沿绳传播的（虚线表示甲波1，实现表示乙波2）简谐横波在某时刻的波形图，M为绳上x=0．2m处的质点，则下列说法中正确的是

（

）

A．这两列波将发生干涉现象，质点M的振动始终加强

B．由图示时刻开始，再经甲波周期的，M将位于波峰C．甲波的速度v1比乙波的速度v2大D．因波的周期未知，故两列波波速的大小无法比较参考答案：A4.已知金属甲发生光电效应时产生光电子的最大初动能跟入射光的频率关系如直线1所示。现用某单色光照射金属甲的表面，产生光电子的最大初动能为Ek；若用同样的单色光照射金属乙表面，产生光电子的最大初动能如图所示。则金属乙发生光电效应时产生光电子的最大初动能跟入射光的频率关系图线应是

A．a

B.b

C.c

D.上述三条图线都有可能参考答案：A5.(多选)如图所示的匀强电场E的区域内，由A、B、C、D、A＇、B＇、C＇、D＇作为顶点构成一正方体空间，电场方向与面ABCD垂直。下列说法正确的是A．AD两点间电势差UAD与AA＇两点间电势差UAA＇相等B．带正电的粒子从A点沿路径A→D→D＇移到D＇点，电场力做正功C．带负电的粒子从A点沿路径A→D→D＇移到D＇点，电势能减小D．同一带电粒子从A点沿对角线移到C＇点与从A点沿路径A→B→B＇移动到B＇电场力做功相同参考答案：BD二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.大量氢原子处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不同能量的光子，其能量值分别是：1.89eV、10.2eV、12.09eV。跃迁发生前这些原子分布在

个激发态能级上，其中最高能级的能量值是

eV（基态能量为-13.6eV）。参考答案：①2

，

②E=-13.6-(-12.09)=-1.51eV

7.如图甲是利用激光测转速的原理示意图，图中圆盘可绕固定轴转动，盘边缘侧面上有一小段涂有很薄的反光材料．当盘转到某一位置时，接收器可以接收到反光涂层所反射的激光束，并将所收到的光信号转变成电信号，在示波器显示屏上显示出来(如图乙所示)．

(1)若图乙中示波器显示屏上横向的每大格(5小格)对应的时间为2.50×10－3s，则圆盘的转速为________r/s.(保留3位有效数字)(2)若测得圆盘直径为10.20cm，则可求得圆盘侧面反光涂层的长度为________cm.(保留3位有效数字)参考答案：．90.9r/s、1.46cm8.1,3,5

某探究学习小组的同学欲以右图装置中的滑块为对象验证“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、垫块。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

、

。(两个)（2）实验时为了保证滑块（质量为M）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m应满足的实验条件是

，实验时首先要做的步骤是

。（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）。则对滑块，本实验最终要验证的数学表达式为

（用题中的字母表示）

。（4）要探究滑块与沙及沙桶组成的系统机械能是否守恒，如果实验时所用滑块质量为M，沙及沙桶总质量为m，让沙桶带动滑块在水平气垫导轨上加速运动，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）。则最终需验证的数学表达式为

（用题中的字母表示）

。参考答案：（1）____天平______(2分)

______刻度尺____

(2分)

（2）_____m<<M___(2分)

平衡摩擦力_____(2分)（3）(3分)

（4）(3分)9.（4分）如图所示，质量为m的人站在自动扶梯上，扶梯正以加速度a向上匀加速运动，a与水平方向的夹角为θ，则人所受的支持力大小为

，摩擦力大小为

。

参考答案：

mg＋masinθ

macosθ10.“用DIS研究加速度与力的关系”的实验装置如图（a）所示。实验中通过增加钩码的数量，多次测量，可得小车运动的加速度a和所受拉力F的关系图象。他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条a-F图线，如图（b）所示。（1）图线______是在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的；（选填“①”或“②”）（2）在轨道水平时小车运动的阻力f=__________；（3）（单选）图（b）中，拉力F较大时，a-F图线明显弯曲，产生误差。为消除此误差可采取的措施是_________。A．调整轨道的倾角，在未挂钩码时使小车能在轨道上匀速运动。B．在增加钩码数量的同时在小车上增加砝码，使钩码的总质量始终远小于小车的总质量。C．在钩码与细绳之间接入一力传感器，用力传感器读数代替钩码的重力。D．更换实验中使用的钩码规格，采用质量较小的钩码进行上述实验。参考答案：（1）①；

（2）0.5N；

（3）C

；11.某同学将力传感器固定在小车上，然后把绳的一端固定在传感器控钩上，用来测量绳对小车的拉力，探究在小车及传感器总质量不变时加速度跟它们所受拉力的关系，根据所测数据在坐标系中作出了如图所示的a—F图象；

(1)图线不过坐标原点的原因是

；

（2)本实验中是否仍需要细沙和桶的总质量远小于小车和传感器的总质量

(填“是”或“否”)；

(3)由图象求出小车和传感器的总质量为

kg。参考答案：12.某一单摆在小角度自由摆动时的振动图像如图所示。根据数据估算出它的摆长为

△△m，摆动的最大偏角正弦值约为

。参考答案：1

0.0413.（5分）装煤机在2s内将10t煤无初速装入水平匀速前进的车厢内，车厢速度为5m/s，若不计阻力，车厢保持原速匀速前进，则需要增加的水平牵引力的大小为________N。参考答案：

答案：2.5×104三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.图示为验证机械能守恒的实验装置，利用该装置还可以进行以下哪些实验探究？（）A．验证牛顿第二定律B．测量重物下落时的加速度C．测量重物下落时的瞬时速度D．研究重物下落时速度与时间的关系参考答案：

考点：验证机械能守恒定律．.专题：实验题．分析：根据实验装置及各实验的原理可分析该装置能完成的实验．解答：解：A、验证牛顿第二定律F=ma，要用控制变量法得出a与F及m的关系；需改变牵引力及质量大小，本装置无法实现；故A错误；B、由打出的纸带可以利用遂差法求出下落的加速度；故B正确；C、由纸带利用平均速度的计算方法可求得测量重物下落时的瞬时速度；故C正确；D、由测出的速度再利用速度和时间关系可确定重物下落与时间的关系；故D正确；故选：BCD．点评：采用本装置可以打出做匀加速直线的相临相等的时间内的位移，利用打出的纸带可以测量加速度、瞬时速度；则可验证机械能守恒定律及研究重物下落速度与时间的关系．15.（4分）用自由落体仪（如图所示）测量重力加速度。通过电磁铁控制的小铁球每次从同一点A处自由下落，下落过程中依次经过并遮断两个光电门B、C，从而触发与之相接的光电毫秒计时器，每次下落，第一次遮光（B处）开始计时，第二次遮光（C处）停止计时，并可读出相应的b、c两处位置坐标。在第一次实验过程中，计时器所记录的从B至C的下落时间为t1，B、C两光电门的高差为h1。现保持光电门C位置不动，改变光电门B的位置，再做第二次实验。在第二次实验过程中，计时器所记录的从B至C的下落时间为t2，B、C光电门的高差为h2。由此测得的重力加速度g的计算公式为：g=

。

参考答案：

四、计算题：本题共3小题，共计47分16.真空中足够大的两个相互平行的金属板a和b之间的距离为d，两板之间的电压Uab按图所示规律变化，其变化周期为T．在t=0时刻，一带电粒子(+q)仅在该电场的作用下，由a板从静止开始向b板运动，并于t=nT(n为自然数)时刻，恰好到达b板。求：（1）带电粒子运动过程中的最大速度为多少？（2）若粒子在时刻才开始从a板运动，那么经过同样长的时间，它将运动到离a板多远的地方？参考答案：（1）、带电粒子在匀强电场中的加速度为a，前半个周期为加速运动，后半个周期为减速运动，在一个周期中最后速度为0，带电粒子重复这个过程。所以在前半个周期末的速度最大.

d=2n

得到a=

V=a=

(2)设带电粒子在匀强电场中的加速度为a，前半个周期为加速运动，后半个周期为减速运动，所以a、b间距离①

②

17.如图所示，直角坐标系在一真空区域里，y轴的左方有一匀强电场，电场强度E=1.0×107N/C，场强方向如图，=45°。y轴右方有一垂直于坐标系平面的匀强磁场，在x轴上A点有一质子发射器，它向y正方向发射质子，发射速度v=2.0×107m/s，质子在y轴P点射出磁场，射出方向沿电场反方向。最终质子打在x轴上的点（点在原点点左方，图中未标出）。已知A点与原点点的距离，质子比荷，质子重力忽略不计。求：（1）磁感应强度的大小和方向（2）质子第一次到达P点经历的时间（3）质子从A点至第三次经过y轴的经历的时间及y轴的坐标值.（4）定性描述质子第三次过y轴后的运动性质.参考答案：18.如图1所示，以O点为坐标原点，沿水平地面向右建立x轴；线段OA、AB、BC的长度均为x0。在x轴附近有垂直纸面向里的匀强磁场和沿x轴正方向的电场，电场强度大小E随x的变化关系如图2所示（图1中未画出）。物体甲和乙的质量均为m，甲带的电荷量为+q，乙是不带电的绝缘体。物体甲从O点由静止释放，物体乙静止在水平地面上的A点。物体甲经过加速后，在A点与物体乙相撞，不计碰撞过程中损失的机械能，整个过程中物体甲的电荷量保持不变。不计一切摩擦，重力加速度为g。（1）求两物体在A点碰撞前的瞬间，物块甲的速度大小v；（2）求物体甲从A点运动到C点过程中两物体间的最大距离s；（3）若两物体相撞前的瞬间，物体甲对地面的压力刚好等于其重力的一半。求在C处物体甲对地面的压力与自身重力的比值k。参考答案：见解析（1）根据动能定理

【3分】解得：

①

【3分】（2）设碰撞后甲的速度为v1，乙的速度为v2；碰撞过程中，对甲和乙组成的系统：根据动量守恒定律

②

【1分】

根据机械能守恒定律

③

【1分】

由②、③式解得：v1=0

【1分】v2=v