2022年福建省福州市市第十四中学高三物理期末试卷含解析

2022年福建省福州市市第十四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.第一宇宙速度又叫做环绕速度，第二宇宙速度又叫做逃逸速度．理论分析表明，逃逸速度是环绕速度的倍，这个关系对其他天体也是成立的．有些恒星，在核聚变反应的燃料耗尽而“死亡”后，强大的引力把其中的物质紧紧地压在一起，它的质量非常大，半径又非常小，以致于任何物质和辐射进入其中都不能逃逸，甚至光也不能逃逸，这种天体被称为黑洞．已知光在真空中传播的速度为c，太阳的半径为R，太阳的逃逸速度为．假定太阳能够收缩成半径为r的黑洞，且认为质量不变，则应大于（）A．500B．500C．2.5×105D．5.0×105参考答案：C万有引力定律及其应用；向心力解：第一宇宙速度为v1=，由题目所提供的信息可知，任何天体均存在其所对应的逃逸速度v2=，太阳的半径为R，太阳的逃逸速度为=，假定太阳能够收缩成半径为r的黑洞，且认为质量不变，v2=＞c，解得：＞2.5×105，故选：C．2.某控制电路如图所示，主要由电源(电动势为E、内阻为r)与定值电阻R1、R2及电位器(滑动变阻器)R连接而成，L1、L2是红绿两个指示灯，当电位器的触片滑向a端时，下列说法正确的是(

)

A．L1、L2两个指示灯都变亮B．L1、L2两个指示灯都变暗C．L1变亮，L2变暗D．L1变暗，L2变亮参考答案：B当电位器的触片滑向a端时，电位器接入电路的有效电阻减小，电路总电阻减小，流过电源的电流增大，路端电压减小，则L1两端电压减小，L1变暗；由于电位器电阻减小，则与电位器并联的支路两端的电压减小，则L2两端分得的电压减小，L2变暗，选B。3.一个小物块从斜面底端冲上足够长的斜面后又返回到斜面底端．已知小物块的初动能为E，它返回到斜面底端的动能为E/2，小物块上滑到最大路程的中点时速度为v；若木块以2E的初动能冲上斜面，则有A．返回斜面底端时的动能为EB．返回斜面底端时的动能为3E/2C．小物块上滑到最大路程的中点时速度为D．小物块上滑到最大路程的中点时速度为【必做题】参考答案：AC4.石块A自塔顶自由下落时，石块B从离塔顶处自由下落，后来两石块同时到达地面，由此可知此塔高为A．

B．C．

D．参考答案：B5.（填空）（2015?长沙模拟）物理课题小组参与设计某道路的“风光互补路灯”系统．如图所示，其主要部分为：A．风力发电机（最大输出功率300W）B．太阳能电池（太阳能转化为电能的效率为20%，最大输出功率为36W）C．蓄电池（12V

500A?h）D．LED路灯（12V

60W）（1）如果当地垂直于太阳光的平面得到的太阳辐射强度约为200W/m2，要想使太阳能电池达到最大输出功率，则太阳能电池板的面积至少要0.9m2．（2）若只用风力发电机给蓄电池充电，将蓄电池的电能由20%至充满所需时间为25h，则风力发电机的输出功率为192W．参考答案：（1）0.9

（2）192功率、平均功率和瞬时功率解：（1）由太阳能电池达到最大输出功率等于辐射功率乘以面积再乘以效率得：200S×20%=36，解得，S=0.9m2（2）根据能量守恒列方程得：12×500×（1﹣20%）=P×25，解得，P=192W故答案为：（1）0.9

（2）192二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.一列频率为2.5Hz的简谐横波沿x轴传播，在t1=0时刻波形如图中实线所示，在t2=0.7s时刻波形如图中虚线所示。则虚线时刻横坐标为x=3m的质点的速度是______________（选填“最大，零”）；在t3=0.1s时位于0<x<5m区间的质点中有一部分正向y轴正方向运动，这些质点在x轴上的坐标区间是______________。

参考答案：零，1m<x<3m7.写出钠核(Na)俘获一个粒子后放出一个质子的核反应方程{

}参考答案：由质量数守恒和电荷数守恒可得结果。8.空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对气缸中的气体做功为2.0×105J，同时气体的内能增加了1.5×l05J．试问：此压缩过程中，气体

(填“吸收”或“放出”)的热量等于

J．参考答案：放出；

5×104；9.某学习小组设计了一种粗测小物体质量的方法．使用的器材有细绳、硬纸板、支架、刻度尺、铅笔、白纸、自制小滑轮、已知质量的小物块和若干待测小物体等．简化的实验装置如图所示，在A点固定一根细绳AP，以A为圆心、AP为半径描出圆弧CD，直线AC水平，AD竖直．在B点固定小滑轮，一根细绳绕过小滑轮，一端悬挂小物块（质量m0已知），另一端连接绳端P点．在结点P悬挂不同质量的待测小物体m，平衡时结点P处在圆弧CD上不同的位置．利用学过的物理知识，可求出结点P在圆弧CD上不同的位置时对应的待测物体的质量值m，并标在CD弧上．（1）在圆弧CD上从C点至D点标出的质量值应逐渐

（填写“增大”或“减小”）；（2）如图所示，BP延长线交竖直线AD于P′点，用刻度尺量出AP′长为l1，PP′长为l2，则在结点P处标出的质量值应为

．参考答案：解：（1）对物体m0分析，受重力和拉力，根据平衡条件，有：T=m0g…①再对结点P受力分析，如图所示：图中的力三角形与几何三角形APP′相似，故：…②解得：联立①②解得：m==越靠近D点，m增大；故答案为：（1）增大；（2）．10.已知绕中心天体做匀速圆周运动的星体的轨道半径r，运动周期为T。

(1)若中心天体的半径为R，则其平均密度ρ=_______(2)若星体是在中心天体的表面附近做匀速圆周运动，则其平均密度的表达式ρ=_______。参考答案：答案：11.氢弹的工作原理是利用氢核聚变放出巨大能量。在某次聚变中，一个氘核与一个氚核结合成一个氦核．已知氘核的比结合能是1.09MeV；氚核的比结合能是2.78MeV；氦核的比结合能是7.03MeV.则氢核聚变的方程是________；一次氢核聚变释放出的能量是________MeV.参考答案：(1)H＋H→He＋n(2分)聚变释放出的能量ΔE＝E2－E1＝7.03×4－(2.78×3＋1.09×2)＝17.6MeV12.模块3－4试题（4分）设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍。则粒子运动时的质量等于其静止质量的

倍，粒子运动速度是光速的

倍。参考答案：答案：k；解析：以速度v运动时的能量E=mv2，静止时的能量为E0=m0v2，依题意E=kE0，故m=km0；由m=，解得v=c。13.在万有引力定律研究太阳系中的行星围绕太阳运动时，我们可以根据地球的公转周期，求出太阳的质量。在运算过程中，采用理想化方法，把太阳和地球简化成质点，还做了

和

的简化处理。参考答案：答案：把地球的运动简化为匀速圆周运动（匀速、轨迹圆周分别填在两空上得一空分），忽略其他星体对地球的作用，认为地球只受太阳引力作用。三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.（8分）一定质量的理想气体由状态A经状态B变为状态C，其中AB过程为等压变化，BC过程为等容变化。已知VA=0.3m3，TA=TB=300K、TB=400K。（1）求气体在状态B时的体积。（2）说明BC过程压强变化的微观原因（3）没AB过程气体吸收热量为Q，BC过气体

放出热量为Q2，比较Q1、Q2的大小说明原因。参考答案：解析：（1）设气体在B状态时的体积为VB，由盖--吕萨克定律得，，代入数据得。(2)微观原因：气体体积不变，分子密集程度不变，温度变小，气体分子平均动能减小，导致气体压强减小。(3)大于；因为TA=TB，故AB增加的内能与BC减小的内能相同，而AB过程气体对外做正功，BC过程气体不做功，由热力学第一定律可知大于。考点：压强的微观意义、理想气体状态方程、热力学第一定律15.2004年1月25日，继“勇气”号之后，“机遇”号火星探测器再次成功登陆火星．人类为了探测距离地球大约3.0×105km的月球，也发射了一种类似四轮小车的月球探测器．它能够在自动导航系统的控制下行走，且每隔10s向地球发射一次信号，探测器上还装着两个相同的减速器(其中一只是备用的)，这种减速器可提供的最大加速度为5m/s2，某次探测器的自动导航系统出现故障，从而使探测器只能匀速前进而不再避开障碍物．此时地球上的科学家只能对探测器进行人工遥控操作．下表为控制中心的显示屏上的数据：

已知控制中心的信号发射和接收设备工作速度极快．科学家每次分析数据并输入命令至少需要3s.问：(1)经过数据分析，你认为减速器是否执行了命令？(2)假如你是控制中心的工作人员，采取怎样的措施？加速度满足什么条件？请计算说明．

参考答案：(1)未执行命令(2)立即输入命令，启动另一个备用减速器，加速度a>1m/s2，便可使探测器不与障碍物相碰．

四、计算题：本题共3小题，共计47分16.（16分）如图（甲）所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距L＝0.20m，电阻R＝10W，有一质量为1kg的导体杆放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于垂直轨道面向下的匀强磁场中，现用一外力F沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力F与时间t的关系如图（乙）所示，试求：

（1）杆运动的加速度a。（2）磁场的磁感应强度B。（3）导体杆运动到第20s时，电阻R的电功率。（4）若改为恒定拉力作用，但仍要导体棒以该加速度做匀加速运动，在不断开电路也不撤去磁场的情况下，你对该装置能提出什么合理的改进措施，请做简要说明。参考答案：解析：（1）t=0时，v=0，F=ma，得a＝1m/s2。（2）由，得，B＝5T。（3）v＝at＝20m/s，P＝（F拉－ma）v，代入数据得：P＝40W。（4）根据F－＝ma，可以让导轨间距逐渐增大，L∝，或者加随距离变化的磁场B∝。17.如图所示，内壁粗糙、半径R=0.4m的四分之一圆弧轨道AB在最低点B与光滑水平轨道BC相切．质量m2=0.2kg的小球b左端连接一轻质弹簧，静止在光滑水平轨道上，另一质量m1=0.2kg的小球a自圆弧轨道顶端由静止释放，运动到圆弧轨道最低点B时对轨道的压力为小球a重力的2倍．忽略空气阻力，重力加速度g=10m/s2．求（1）小球a由A点运动到B点的过程中，摩擦力做功Wf；（2）小球a通过弹簧与小球b相互作用的过程中，弹簧的最大弹性势能Ep；（3）小球a通过弹簧与小球b相互作用的整个过程中，弹簧对小球b的冲量I的大小．参考答案：【考点】：动能定理；牛顿第二定律．【专题】：动能定理的应用专题．【分析】：（1）小球由释放到最低点的过程中依据动能定理和牛顿第二定律可得摩擦力的功．（2）碰撞过程，由动量守恒可表示速度关系；进而由能量转化和守恒可得弹簧的最大弹性势能；（3）碰撞的整个过程由动量守恒和能量转化和守恒可得小球b最终速度，由冲量I=mv可得弹簧对b的冲量．：解：（1）小球由释放到最低点的过程中，根据动能定理：…①小球在最低点，根据牛顿第二定律：…②由①②联立可得：Wf=﹣0.4J…③（2）小球a与小球b通过弹簧相互作用，达到共同速度v2过程中，由动量关系：m1v1=（m1+m2）v2…④由能量转化和守恒：…⑤由④⑤联立可得：EP=0.2J…⑥（3）小球a与小球b通过弹簧相互作用的整个过程中，a后来速度为v3，b后来速度为v4，由动量关系：m1v1=m1v3+m2v4…⑦由能量转化和守恒：…⑧根据动量定理有：I=m2v4…⑨由⑦⑧⑨联立可得：I=0.4N?S．答：（1）小球a由A点运动到B点的过程中，摩擦力做功为﹣0.4J；（2）小球a通过弹簧与小球b相互作用的过程中，弹簧的最大弹性势能为0.2J；（3）小球a通过弹簧与小球b相互作用的整个过程中，弹簧对小球b的冲量I的大小0.4N?S．【点评】：该题重点是动量守恒和能量转化与守恒的应用，动量守恒的应用要注意速度的方向性，在物体碰撞过程中要注意判定碰撞之后速度是同向还是反向，以此来确定好动量守恒公式中速度的正负号．18.如图甲所示，竖直面的左侧空间存在竖直向上的匀强电场(上、下及左侧无边界)．一个质量