福建省南平市建瓯东游第二中学高三物理下学期期末试题含解析

福建省南平市建瓯东游第二中学高三物理下学期期末试题含解析一、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.有7个完全相同的金属框，表面涂有绝缘层．如图所示，A是一个框，B是两个框并列捆在一起，C是两个框上下叠放捆在一起，D是两个框前后叠放捆在一起．将他们同时从同一高度由静止释放，穿过水平向里的匀强磁场，最后落到水平地面．关于金属框的运动，以下说法正确的是（）A．D最先落地 B．C最后落地C．A、B、D同时落地 D．B最后落地参考答案：C【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；安培力．【分析】设金属框的质量为m，边长为L，刚刚进入磁场时的速度为v，然后写出电动势和感应电流的表达式，和安培力的表达式，最后结合运动学的公式分析比较AB、B、D金属框的运动情况即可．而C金属框与BD金属框的比较，需要使用动量定理，结合运动的过程进行分析．【解答】解：设每一个金属框的质量为m，边长为L，电阻值为R，刚刚进入磁场时的速度为v，则：单个的金属框产生的感应电动势：E=BLv感应电流：I=受到的安培力：F=BIL=金属框在进入磁场时受到重力和安培力的作用，以向下为正方向，则其加速度：a=B是两个框并列捆在一起，总质量是2m，进入磁场时受到的安培力是2F，所以加速度：；C是两个框上下叠放捆在一起，总质量是2m，但进入磁场时受到的安培力是F，所以加速度：D是两个框前后叠放捆在一起，总质量也是2m，进入磁场时受到的安培力也是2F，所以加速度：aD=a；由以上的分析可知，A、B、D三个金属框在进入磁场的过程中的加速度相等，所以运动的情况是完全相同的，所以ABD三个金属框同时落地．设金属框进入磁场的时间为△t，平均电动势为，则流过金属框任意截面的电量q：每一个金属框受到的安培力产生的冲量：=可知在金属框进入磁场的过程中安培力产生的总冲量与下降的高度无关，与金属框进入磁场的速度大小也无关．但是，由于在四个金属框刚刚进入磁场时，C受到的安培力是B、D金属框的一半，所以安培力的冲量比较小，所以在进磁场的最初的一段时间内，C受到的安培力的冲量小，根据动量定理可知，金属框进磁场的一段时间内C向下的速度大，一直到C全部进入磁场的高度的位置时，BCD的速度才重新相等．所以在这一段的时间的位移内C的时间比较小．所以C一定是最早落地．综上所述，只有C选项正确．故选：C2.子与氢原子核（质子）构成的原子称为氢原子（hydrogenmuonatom），它在原子核物理的研究中有重要作用。图为氢原子的能级示意图。假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于能级的氢原子，氢原子吸收光子后，发出频率为、、、、、的光，且频率依次增大，则E等于A．

B．

C．

D．参考答案：答案：C解析：子吸收能量后从高能级向低能级跃迁，可以产生的光的频率数为，子吸收能量后从n=4能级向低能级跃迁。发射光子的按能量从小到大的顺序排列为4到3，3到2，4到2，2到1，3到1，4到1。所以能量E与相等。选C。3.在一支氖管两端加一个正弦交流电压u=50sin(314t)V。当氖管两端电压达到或超过U0=25V时，氖管就能发光。则在此交流电的一个周期内氖管的发光时间为

(

)

A．0.2s

B．0.02s

C．0.01s

D．0.005s

参考答案：A4.如图所示，表面处处同样粗糙的楔形木块abc固定在水平地面上，ab面和bc面与地面的夹角分别为和，且>,一初速度为v0的小物块沿斜面ab向上运动，经时间t0后到达顶点b时，速度刚好为零；然后让小物块立即从静止开始沿斜面bc下滑.在小物块从a运动到c的过程中，可能正确描述其速度大小v与时间t的关系的图像是（

）

参考答案：C5.（单选）a、b、c三个物体在同一条直线上运动，其位移时间图象中，图线c是一条x=0.4t2的抛物线．有关这三个物体在0～5s内的运动，下列说法正确的是（）A．a物体做匀加速直线运动B．c物体做匀加速直线运动C．t=5s时，a物体速度最大D．a、b两物体都做匀速直线运动，且速度相同参考答案：解：A、位移图象倾斜的直线表示物体做匀速直线运动，则知a、b两物体都做匀速直线运动．由图看出斜率看出，a、b两图线的斜率大小、正负相反，说明两物体的速度大小相等、方向相反，所以速度不同．故AD错误；B、图线c是一条x=0.4t2的抛物线，结合可知，c做初速度为0，加速度为0.8m/s2的匀加速直线运动，故B正确．C、图象的斜率大小等于速度大小，根据图象可知，t=5s时，c物体速度最大．故C错误．故选：B二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.在实验室中用螺旋测量金属丝的直径时，如图所示，由图可知金属丝的直径是

mm．参考答案：5.615解：螺旋测微器的固定刻度为5.5mm，可动刻度为11.5×0.01mm=0.115mm，所以最终读数为5.5mm+0.115mm=5.615mm．故答案为：5.6157.电量分别为+q、+q和-q的三个小球，质量均为m，固定在水平放置的边长均为的绝缘轻质三角形框架的三个顶点处，并处于场强为E且方向水平的匀强电场中，如图所示．三角形框架在未知力F作用下绕框架中心O由静止开始沿逆时针转动，当转过120０时角速度为ω．则此过程中，带电小球系统总的电势能的增量为_____；合外力做的功为______．参考答案：2Eql；

8.一支300m长的队伍，以1m/s的速度行军，通讯员从队尾以3m/s的速度赶到队首，并立即以原速率返回队尾，求通讯员的位移和路程各是多少？参考答案：675m

225m9.如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用表示，变阻器R代表用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于R的值减小。如果变压器上的能量损失可以忽略，那么当用户的用电器增加时，图中的电压表读数__________（选填“增大”、“减小”或“不变”），电流表读数__________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。参考答案：不变

增大试题分析：因为变压器的输入电压不变，根据可知次级电压不变，即电压表读数不变；当用户的用电器增加时，R的值减小，次级电阻减小，所以次级电流增大，根据则初级电流增大，即电流表读数增大。考点：变压器的初次级电压电流与初次级匝数的关系

；电路的综合分析。10.如图所示是某同学探究功与速度变化的关系的实验装置，他将光电门固定在长木板上的B点，用不同重物通过细线拉同一小车，每次小车都从同一位置A由静止释放．（1）若用游标卡尺测出遮光条的宽度d如图所示，d=

cm；（2）实验中可近似认为细线对小车的拉力与重物重力大小相等，则拉力对小车所做的功为重物重力与AB的距离的乘积；测出多组重物的质量m和对应遮光条通过光电门的时间?t，通过描点作出线性图象，研究功与速度变化的关系。处理数据时应作出_____图象。

A．?t－m

B．?t2－m

C．

D．参考答案：（1）1.140

（2）D

11.如图所示，将边长为a、质量为m、电阻为R的正方形导线框竖直向上抛出，穿过宽度为b、磁感应强度为B的匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里。线框向上离开磁场时的速度刚好是进入磁场时速度的一半，线框离开磁场后继续上升一段高度，然后落下并匀速进入磁场。整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力Ff，且线框不发生转动，则：线框在上升阶段刚离开磁场时的速度v1=

，线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热Q=

。参考答案：12.土星周围有美丽壮观的“光环”,组成环的颗粒是大小不等、线度从1μm到10m的岩石、尘埃,类似于卫星,它们与土星中心的距离从7.3×104

km延伸到1.4×105km.已知环的外缘颗粒绕土星做圆周运动的周期约为14h,引力常量为6.67×10-11N·m2/kg2,则土星的质量约为

。（估算时不考虑环中颗粒间的相互作用）参考答案：6.4×1026kg

13.如图所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图，已知波的传播速度v=2m/s，则x=0.5m处质点在0.5s时的位移为

cm，x=0m处的质点做简谐运动的表达式为

。参考答案：－5

；

x=5sin(2πt+π)cm三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.（4分）如图所示，光滑水平面轨道上有三个木块，A、B、C，质量分别为mB=mc=2m,mA=m，A、B用细绳连接，中间有一压缩的弹簧(弹簧与滑块不栓接)。开始时A、B以共同速度v0运动，C静止。某时刻细绳突然断开，A、B被弹开，然后B又与C发生碰撞并粘在一起，最终三滑块速度恰好相同。求B与C碰撞前B的速度。参考答案：解析：设共同速度为v，球A和B分开后，B的速度为,由动量守恒定律有,,联立这两式得B和C碰撞前B的速度为。考点：动量守恒定律15.如图，光滑绝缘底座上固定两竖直放置、带等量异种电荷的金属板a、b，间距略大于L，板间电场强度大小为E，方向由a指向b，整个装置质量为m。现在绝绿底座上施加大小等于qE的水平外力，运动一段距离L后，在靠近b板处放置一个无初速度的带正电滑块，电荷量为q，质量为m，不计一切摩擦及滑块的大小，则(1)试通过计算分析滑块能否与a板相撞(2)若滑块与a板相碰，相碰前，外力F做了多少功;若滑块与a板不相碰，滑块刚准备返回时，外力F做了多少功?参考答案：（1）恰好不发生碰撞（2）【详解】(1)刚释放小滑块时，设底座及其装置的速度为v由动能定理：放上小滑块后，底座及装置做匀速直线运动，小滑块向右做匀加速直线运动当两者速度相等时，小滑块位移绝缘底座的位移故小滑块刚好相对绝缘底座向后运动的位移，刚好不相碰(2)整个过程绝缘底座位移为3L则答：(1)通过计算分析可各滑块刚好与a板不相撞；(2)滑块与a板不相碰，滑块刚准备返回时，外力F做功为3qEL。四、计算题：本题共3小题，共计47分16.如图所示，同一竖直线上的A、B两点，固定有等量的异种点电荷，电荷量为q，正、负如图所示，△ABC为一等边三角形(边长为L)，CD为AB边的中垂线，且与右侧竖直光滑圆弧轨道的最低点C相切，已知圆弧的半径为R，现把质量为m、带电荷量为＋Q的小球(可视为质点)由圆弧的最高点M静止释放，到最低点C时速度为v0.已知静电力常量为k，现取D为电势零点，求：(1)小球在C点受到的电场力的大小和方向；(2)在等量异种点电荷的电场中，M点的电势φM.参考答案：17.（14分）在足够大的绝缘光滑水平面上有一质量m=1.0×10-3kg、带电量q=1.0×10-10C的带正电的小球，静止在O点。以O点为原点，在该水平面内建立直角坐标系Oxy。在t0=0时突然加一沿x轴正方向、大小E1=2.0×106V/m的匀强电场，使小球开始运动。在t1=1.0s时，所加的电场突然变为沿y轴正方向、大小E2=2.0×106V/m的匀强电场。在t2=2.0s时所加电场又突然变为另一个匀强电场E3，使小球在此电场作用下在t3=3.0s时速度变为零。求：（1）在t1=1.0s时小球的速度v1的大小；（2）在t2=2.0s时小球的位置坐标x2、y2；（3）匀强电场E3的大小；（4）请在图的坐标系中绘出该小球在这3s内的运动轨迹。

参考答案：解析：

（1）a1=

=m/s2=0.2m/s2

v1=a1·Δt1=0.2×1.0m/s=0.2m/s

（2）x2=a1Δt12+v1Δt2=×0.2×