广东省茂名市电白第三高级中学高三物理上学期期末试卷含解析

广东省茂名市电白第三高级中学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.嫦娥五号探测器由轨道器、返回器、着陆器等多个部分组成。探测器预计在2017年由长征五号运载火箭在中国文昌卫星发射中心发射升空，自动完成月面样品采集，并从月球起飞，返回地球，带回约2kg月球样品。某同学从网上得到一些信息，如表格中的数据所示，请根据题意，判断地球和月球的密度之比为（

）A．

B．

C．4

D．6参考答案：B本题旨在考查万有引力定律及其应用。在地球表面，重力等于万有引力，故：解得：故密度为：同理得月球的密度为：故地球和月球的密度之比：故选：B2.（单选）有一种大型游戏器械，它是一个圆筒型容器，筒壁竖直，游客进入容器后靠筒壁站立。当圆筒开始转动后，转速加快到一定程度时，突然地板塌落，游客发现自己没有落下去，这是因为 （

） A．游客处于超重状态 B．游客处于失重状态 C．游客受到的摩擦力等于重力 D．筒壁对游客的支持力等于重力参考答案：C解析：因为游客在竖直方向受到平衡力的作用3.（单选）带电小球以一定的初速度v0竖直向上抛出，能够达到的最大高度为h1；若加上水平方向的匀强磁场，且保持初速度仍为v0，小球上升的最大高度为h2；若加上水平方向的匀强电场，且保持初速度仍为v0，小球上升的最大高度为h3，如下图所示，不计空气阻力，则()A．h1＝h2＝h3B．h1>h2>h3C．h1＝h2>h3

D．h1＝h3>h2参考答案：【知识点】

带电粒子在匀强磁场中的运动；运动的合成和分解；能量守恒定律；带电粒子在匀强电场中的运动．D1E3I3K3【答案解析】D

解析：由竖直上抛运动的最大高度公式得：h1=．

当小球在磁场中运动到最高点时，小球应有水平速度，设此时的球的动能为Ek，则

由能量守恒得：mgh2+Ek=mV02，又由于mV02=mgh1所以h1＞h2．

当加上电场时，由运动的分解可知：在竖直方向上有，V02=2gh3，所以h1=h3．所以D正确．故选D．【思路点拨】当小球只受到重力的作用的时候，球做的是竖直上抛运动；当小球在磁场中运动到最高点时，由于洛伦兹力的作用，会改变速度的方向，所以到达最高点是小球的速度的大小部位零；当加上电场时，电场力在水平方向，只影响小球在水平方向的运动，不影响竖直方向的运动的情况．洛伦兹力的方向始终和速度的方向垂直，只改变球的速度的方向，所以磁场对电子的洛伦兹力始终不做功．4.我国运动员刘翔在亚洲田径锦标赛男子110米栏决赛中，以13秒50顺利夺冠，这是刘翔第三次夺得该赛事的冠军，凭借此次夺冠，刘翔成为亚锦赛110米栏项目中第一个“三冠王”．刘翔之所以能够取得冠军，取决于他在110米中()A．某时刻的瞬时速度大

B．撞线时的瞬时速度大C．平均速度大

D．起跑时的加速度大参考答案：C5.（多选题）如图所示，在x＜0与x＞0的区域中，存在磁反应轻度大小分别为B1与B2的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面向里，且B1：B2=3：2．在原点O处发射两个质量分别为m1和m2的带电粒子，已知粒子a以速度va沿x轴正方向运动，粒子b以速率vb沿x轴负方向运动，已知粒子a带正电，粒子b带负电，电荷量相等，且两粒子的速率满足m2va=m1vb，若在此后的运动中，当粒子a第4次经过y轴（出发时经过y轴不算在内）时，恰与粒子b相遇，粒子重力不计，下列说法正确的是（）A．粒子a、b在磁场B1中的偏转半径之比为3：2B．两粒子在y正半轴相遇C．粒子a、b相遇时的速度方向相同D．粒子a、b的质量之比为1：5参考答案：BCD【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动．【分析】本题涉及到两个粒子分别在两个不同磁场中做匀速圆周运动问题，相遇问题既考虑到位移问题，又考虑到时间等时，比较复杂，所以要从简单情况出发，由题意a粒子逆时针旋转，b粒子顺时针旋转，由于两粒子的动量（m2va=m1vb）和电量相同，则半径之比就是磁感应强度的反比，所以在B1磁场中的半径小，则两粒子在两磁场旋转两个半周时，a粒子相对坐标原点上移，b粒子相对坐标原点下移，若b粒子在最初不相遇，则以后就不能相遇了．所以只考虑b粒子旋转半周就与a粒子相遇的情况．【解答】解：A、由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式知道：，所以选项A错误．B、由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式知道，a粒子从O点出发沿x轴正方向射出向上逆时针转半周在y轴上上移2ra2，穿过y轴后逆时针向下转半周后下移2ra1，由于B2＜B1，则第二次经过y轴时在从标原点的上方（2ra2﹣2ra1）处，同理第四次经过y轴时在坐标原点上方2（2ra2﹣2ra1）处，所以由题意知选项B正确．C、从最短时间的情况进行考虑，显然是b粒子向上转半周后相遇的，a粒子第四次经过y轴时是向右方向，而b粒子转半周也是向右的方向，所以两者方向相同，所以选项C正确．D、根据周期公式及题意，当两粒子在y轴上相遇时，时间上有：

即：，结合B1：B2=3：2，得到：，所以选项D正确．故选：BCD二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.如图所示，一列简谐波沿+x方向传播,实线为t＝0时刻的波形，虚线表示经过Dt＝0.2s后它的波形图，已知T＜Dt＜2T（T表示周期），则这列波传播速度v＝________m/s；这列波的频率f＝___________Hz。参考答案：0.25m/s，6.25Hz。7.如图（a）所示，阻值为R、匝数为n的圆形金属线圈与一个阻值为2R的电阻连接成闭合电路。线圈的半径为r1，在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面的匀强磁场（向里为正），磁感应强度B随时间t变化的关系如图（b）所示，图中B1、t1为已知量。导线电阻不计，则t1时刻经过电阻的电流方向为_________（选填“a→b”或“b→a”），电流的大小为___________。参考答案：b→a，

8.（4分）图示电路中，R1＝12W，R2＝6W，滑动变阻器R3上标有“20W，2A”字样，理想电压表的量程有0-3V和0-15V两档，理想电流表的量程有0-0.6A和0-3A两档。闭合电键S，将滑片P从最左端向右移动到某位置时，电压表、电流表示数分别为2.5V和0.3A；继续向右移动滑片P到另一位置，电压表指针指在满偏的1/3，电流表指针指在满偏的1/4，则此时电流表示数为__________A，该电源的电动势为__________V。

参考答案：0.15，7.5解析：由于题意当“继续向右移动滑片P到另一位置”电压表示数一定大于2.5V，电流表示数一定小于0.3A，再结合电压表指针指在满偏的1/3，电流表指针指在满偏的1/4，可知电压表的量程为0-15V，电流表的量程为0-0.6A，因此当滑片滑到下一位置是电流表的实数为；电压表的示数为5V；由串并联电路规律得：，得，由闭合电路欧姆定律得；同理：，得，由闭合电路欧姆定律以上各式联立解得：。9.某实验小组采用如图所示的装置探究“探究做功和物体动能变化间的关系”,图中桌

面水平放置,小车可放置砝码,实验中小车碰到制动装置时,钩码尚未到达地面。①实验的部分步骤如下：

a.在小车放入砝码,把纸带穿过打点计时器,连在小车后端,用细绳连接小车和钩码；

b.将小车停在打点计时器附近,_________,_________,小车拖动纸带,打点计时器在纸带上打下一列点断开开关；

c.改变钩码或小车中砝码的数量,更换纸带,重复第二步的操作。②如图a所示是某次实验中得到的一条纸带,其中A、B、C、D、E、F是计数点,相邻计数点间的时间间隔为T则打c点时小车的速度为___________。要验证合外力的功与动能变化的关系,除钩码和砝码的质量、位移、速度外,还要测出的物理量有：_______________________。

③某同学用钩码的重力表示小车受到的合外力,为了减小这种做法带来的实验误差,你认

为在实验中还应该采取的两项措施是：

a._________________________________；

b._________________________________；

④实验小组根据实验数据绘出了图b中的图线(其中△v2=v2-v02),根据图线可获得的

结论是_____________________________________________。

参考答案：．①接通电源（1分）

释放小车（1分）②（2分）

小车的质量（1分）③a.平衡摩擦力（1分）

b.重物的重力远小于小车的总重力（1分）④小车初末速度的平方差与位移成正比（或合外力做功等于物体动能的变化）。10.某同学为了探究杆转动时的动能表达式，设计了如图所示的实验：质量为m的均匀长直杆一端固定在光滑转轴O处，杆由水平位置静止释放，用光电门测出另一端A经过某位置时的瞬时速度vA，并记下该位置与转轴O的高度差h。⑴设杆的宽度为L（L很小），A端通过光电门的时间为t，则A端通过光电门的瞬时速度vA的表达式为

▲

。组

次123456h/m0.050.100.150.200.250.30vA/（m·s-1）1.231.732.122.462.743.00vA-1/（s·m-1）0.810.580.470.410.360.33vA2/（m2·s-2）1.503.004.506.057.519.00

⑵调节h的大小并记录对应的速度vA，数据如上表。为了形象直观地反映vA和h的关系，请选择适当的纵坐标并画出图象。⑶当地重力加速度g取10m/s2，结合图象分析，杆转动时的动能Ek=

▲

（请用质量m、速度vA表示）。参考答案：⑴（3分）⑵如图（纵坐标1分，图象2分）⑶（2分）11.1,3,5

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)12.一质量为0.5kg的小球以2m/s的速度和原来静止在光滑水平面上的质量为1kg的另一小球发生正碰，碰后以0.2m/s的速度被反弹，则碰后两球的总动量是______kg·m/s，原来静止的小球获得的速度大小是________m/s1，1.12012学年普陀模拟21B。参考答案：1，1.113.质量为0.2kg的小球竖直向下以6m/s的速度落至水平地面，再以4m/s的速度反向弹回，取竖直向上为正方向，则小球与地面碰撞前后的动量变化为________kg·m/s。若小球与地面的作用时间为0.2s，则小球受到地面的平均作用力大小为________N(取g＝10m/s2)。参考答案：212三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.螺线管通电后，小磁针静止时指向如图所示，请在图中标出通电螺线管的N、S极，并标出电源的正、负极。参考答案：N、S极1分电源+、-极15.(3-5模块)(5分)有两个质量为m的均处于基态的氢原子A、B，A静止，B以速度v0与之发生碰撞．己知：碰撞前后二者的速度均在一条直线上，碰撞过程中部分动能有可能被某一氢原子吸收。从而该原子由基态跃迁到激发态，然后，此原子向低能级态跃迁，并发出光子．如欲碰后发出一个光子，则速度v0至少需要多大？己知氢原子的基态能量为E1(E1<0)。参考答案：解析：，--------------(1分)

，--------------(1分)

，--------------(1分)

--------------(2分)四、计算题：本题共3小题，共计47分16.飞行器常用的动力系统．某种推进器设计的简化原理如图1，截面半径为R的圆柱腔分别为两个工作区，I为电离区，将氙气电离获得1价正离子；Ⅱ为加速区，长度为L，两端加有电压，形成轴向的匀强电场．I区产生的正离子以接近0的初速度进入Ⅱ区，被加速后以速度vM从右侧喷出．Ⅰ区内有轴向的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在离轴线处的C点持续射出一定速度范围的电子．假设射出的电子仅在垂直于轴线的截面上运动，截面如图2所示（从左向右看）．电子的初速度方向与中心O点和C点的连线成α角（0＜α＜90?）．推进器工作时，向I区注入稀薄的氙气．电子使氙气电离的最小速度为v0，电子在I区内不与器壁相碰且能到达的区域越大，电离效果越好．已知离子质量为M；电子质量为m，电量为e．（电子碰到器壁即被吸收，不考虑电子间的碰撞）．（1）求II区的加速电压及离子的加速度大小；（2）为取得好的电离效果，请判断I区中的磁场方向（按图2说明是“垂直纸面向里”或“垂直纸面向外”）；（3）ɑ为90?时，要取得好的电离效果，求射出的电子速率v的范围；（4）要取得好的电离效果，求射出的电子最大速率vM与α的关系．参考答案：考点：带电粒子在匀强磁场中的运动；带电粒子在匀强电场中的运动．专题：带电粒子在复合场中的运动专题．分析：（1）粒子在区域Ⅱ中运动的过程中，只受电场力作用，电场力做正功，利用动能定理和运动学公式可解的加速电压和离子的加速度大小．（2）因电子在I区内不与器壁相碰且能到达的区域越大，电离效果越好，所以可知电子应为逆时针转动，结合左手定则可知磁场的方向．（3）通过几何关系分析出离子运功的最大轨道半径，洛伦兹力提供向心力，结合牛顿第二定律可计算出离子的最大速度．（4）画出轨迹图，通过几何关系解出轨道的最大半径，再结合洛伦兹力提供向心力列式，即可得出射出的电子最大速率vM与α的关系．解答：解：（1）离子在电场中加速，由动能定理得：eU=M得：U=离子做匀加速直线运动，由运动学关系得：=2aL得：a=（2）要取得较好的电离效果，电子须在出射方向左边做匀速圆周运动，即为按逆时针方向旋转，根据左手定则可知，此刻Ⅰ区磁场应该是垂直纸面向外．（3）当α=90°时，最大速度对应的轨迹圆如图一所示，与Ⅰ区相切，此时圆周运动的半径为：r=R洛伦兹力提供向心力，有：Bevmax=m得：vmax=即速度小于等于此刻必须保证B＞（4）当电子以α角入射时，最大速度对应轨迹如图二所示，轨迹圆与圆柱腔相切，此时有：∠OCO′=90°﹣αOC=，OC′=r，OO′=R﹣r由余弦定理有：（R﹣r）2=+r2﹣2r××cos（90°﹣α）cos（90°﹣α）=sinα联立解得：r=再由：r=得：vmax=答：（1）求II区的加速电压为，离子的加速度大小为；（2）为取得好的电离效果，请判断I区中的磁场方向是垂直纸面向外（3）ɑ为90?时，要取得好的电离效果，求射出的电子速率v的范围是速度小于等于（4）要取得好的电离效果，求射出的电子最大速率vM与α的关系为vmax=．点评：该题的文字叙述较长，要求要快速的从中找出物理信息，创设物理情境；平时要注意读图能力的培养，以及几何知识在物理学中的应用，解答此类问题要有画草图的习惯，以便有助于对问题的分析和理解；再者就是要熟练的掌握带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期和半径公式的应用．17.如图所示，一束光线以60o的入射角照射到水平放置的平面镜上，反射后射到平面镜上方与平面镜平行的光屏上P点。现在将一块上下表面平行的透明玻璃砖放到平面镜M上，则进入玻璃砖的光线经平面镜反射后再从玻璃砖的上表面射出，打到光屏上的另一点Q点（图中未画出），Q与P相比较向左平移了