福建省南平市万安中学2020-2021学年高三物理上学期期末试卷含解析

/福建省南平市万安中学2020-2021学年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.（多选）目前，在地球周围有许多人造地球卫星绕着它运转，其中一些卫星的轨道可近似为圆，且轨道半径逐渐变小．若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中，只受到地球引力和稀薄气体阻力的作用，则下列判断正确的是（）A．卫星的动能逐渐减小B．由于地球引力做正功，引力势能一定减小C．由于气体阻力做负功，地球引力做正功，机械能保持不变D．卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小参考答案：考点：功能关系；机械能守恒定律．专题：压轴题．分析：本题关键是首先根据地球对卫星的万有引力等于卫星需要的向心力，得出卫星的动能随轨道半径的减小而增大，然后再根据动能定理和功能原理讨论即可．解答：解：A、由=可知，v=，可见，卫星的速度大小随轨道半径的减小而增大，所以A错误；B、由于卫星高度逐渐降低，所以地球引力对卫星做正功，引力势能减小，所以B正确；C、由于气体阻力做负功，所以卫星与地球组成的系统机械能减少，故C错误；D、根据动能定理可知引力与空气阻力对卫星做的总功应为正值，而引力做的功等于引力势能的减少，即卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的变化，所以D正确．故选BD．点评：若卫星做圆周运动，则应满足=，可得轨道半径越小v越大，应熟记．2.如图甲如示，在粗糙的水平面上，物块A在水平向右的拉力F的作用下做直线运动，其速度―时间图像如图乙所示。下列判断正确的是（

）A．在0~1ｓ内，拉力F不断增大B．在1~3ｓ内，拉力F的大小恒定C．在3~4ｓ内，拉力F不断减小D．在3~4ｓ内，拉力F不断增大参考答案：

BC3.（05年全国卷Ⅰ）把火星和地球绕太阳运行的轨道视为圆周。由火星和地球绕太阳运动的周期之比可求得A．火星和地球的质量之比

B．火星和太阳的质量之比C．火星和地球到太阳的距离之比

D．火星和地球绕太阳运动速度之比参考答案：答案：CD解析：开普勒行星运动三定律和万有引力定律是天体运动的基本规律，分别解决了行星怎样运动和为什么这样运动。行星绕太阳做圆周运动，太阳对行星的万有引力提供了向心力。圆周运动线速度、角速度和周期之间的关系也是本题考查的重点。由动力学知识列方程，行星的质量会约去，无法求出行星质量，也无法求出太阳的质量。但可以求出行星离太阳的距离之比，进而还可求出动行速度之比。4.利用速度传感器与计算机结合，可以自动作出物体运动的图象．某同学在一次实验中得到的运动小车的速度－时间图象如图4所示，以下说法错误的是

(

)

A．小车先做加速运动，后做减速运动B．小车运动的最大速度约为0.8m/sC．小车的位移一定大于8mD．小车做曲线运动参考答案：D5.（单选）如图所示，一个质量为ｍ的物体（可视为质点）以某一速度从Ａ点冲上倾角为30°的固定斜面，其运动的加速度为3g/4，这物体在斜面上上升的最大高度为ｈ，则在这个过程中物体的A.整个过程中物体机械能守恒 B.重力势能增加了3mgh/4

C.动能损失了3mgh/2

D.机械能损失了mgh/4参考答案：【知识点】动能定理的应用；功能关系；机械能守恒定律．E2E3E6【答案解析】C解析：A、对物体受力分析，受重力、支持力、摩擦力（假设存在），根据牛顿第二定律，有：f+mgsin30°=ma；解得：f=m（-gsin30°）mg≠0；

机械能守恒的条件是只有重力做功，物体受到滑动摩擦力，故机械能不守恒，故A错误；B、重力势能增加等于克服重力做的功，故重力势能增加mgh，故B错误；C、由动能定理可知，动能损失量等于克服合外力做的功的大小，故△Ek=F合?s=ma?2h=m?2h=mgh，故C正确；D、机械能的损失量为fs=mg?2h=mgh，故D错误；故选C．【思路点拨】重力势能的增加量等于克服重力做的功；动能变化等于力的总功；机械能变化量等于除重力外其余力做的功．本题关键根据功能关系的各种具体形式得到重力势能变化、动能变化和机械能变化．重力势能变化与重力做功有关；动能的变化与合力做功有关；机械能的变化与除重力以外的力做功有关．二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.(8分）（1）如图在倾角为θ的斜面顶端A处以速度V0水平抛出一小球，落在斜面上的某一点B处，设空气阻力不计，求（1）小球从A运动到B处所需的时间_________；（2）从抛出开始计时到小球离斜面的距离最大经过的时间是_________？参考答案：7.如图所示。一根长L的细绳，固定在O点，绳另一端系一质量为m的小球。起初将小球拉至水平于A点。小球从A点由静止释放后到达最低点C时拉力为

；此过程中小球重力的瞬时功率的变化情况是

（空气阻力不计）。参考答案：T=3mg（2分），先增大后减小8.（4分）一个单摆做简谐运动，其振动图象如图所示，该单摆的周期T＝__________s；在2.0s末，摆球对于平衡位置的位移x＝__________cm。

参考答案：答案：2.0（或2）109.利用如图所示的装置可以测量滑块与固定在地面上的斜面间的动摩擦因数。在倾角为的斜面上安装有两个光电门，其中光电门甲固定在斜面上，光电门乙的位置可以变化。当一个带有遮光片的滑块自斜面上匀加速滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t，改变光电门乙的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一点由静止开始滑下，并用米尺测量甲、乙光电门之间的距离x，记下相应的x和t值，所得数据见下表。(l)滑块每次都从同一点由静止开始下滑，设经过光电门甲处的速度为，下滑的加速度为a。则、a、x、t四个物理量之间满足的关系式是________________________。(2)根据表中给出的数据，在下面给出的坐标纸上画出图线。

(3)由(2)中所画出的图线，得出滑块加速度大小为a=_________，滑块与斜面间的动摩擦因数__________。(g取l0，两空结果保留3位有效数字)参考答案：10.用如图所示的装置，探究功与物体速度变化的关系．实验时，先适当垫高木板，然后由静止释放小车，小车在橡皮条弹力的作用下被弹出，沿木板滑行。小车滑行过程中带动通过打点计器的纸带，记录运动情况．观察发现纸带前面部分点迹疏密不匀，后面部分点迹比较均匀，回答下列问题：（1）适当垫高木板是为了

；（2）通过纸带求小车速度时，应使用纸带的

（填“全部”、“前面部分”或“后面部分”）；（3）若实验作了n次，所用橡皮条分别为1根、2根……n根，通过纸带求出小车的速度分别为v1、v2……vn，用W表示橡皮条对小车所做的功，作出的W—v2图线是一条过坐标原点的直线，这说明W与v2的关系是

。参考答案：(1)平衡摩擦力(2)后面部分

(3)W与v2成正比（1）用1条、2条、3条…同样的橡皮筋将小车拉到同一位置释放，橡皮筋拉力对小车所做的功依次为w、2w、3w…探究橡皮筋拉力对小车所做的功W与小车速度v的定量关系．将木板放有打点计时器的一端垫高，小车不连橡皮筋，尾部固定一纸带，轻推小车使小车沿木板向下运动，如果纸带上打出的点间距是均匀的，说明纸带的运动是匀速直线运动，小车重力沿斜面方向的分力刚好平衡了小车所受的摩擦力．

（2）橡皮筋拉力对小车所做的功全部完成后，打出来的点才能反映物体的速度．所以应使用纸带的后面部分．

（3）W-v2图线是一条过坐标原点的直线，根据数学知识可确定W与速度v的平方成正比．11.如图所示（a）所示，在x轴上有一个点电荷Q（图中未画出）．A，B两点的坐标分别为0.2m和0.5m．放在A，B两点的检验电荷q1，q2受到的电场力的大小和方向跟检验电荷所带电量的关系如图（b）所示．则A点的电场强度大小为2000N/C，点电荷Q的位置坐标为x=0.3m．参考答案：：解：（1）由图可知，A点的电场强度的大小为N/C．（2）同理B点的电场强度N/C，设点电荷Q的坐标为x，由点电荷的电场得：，联立以上公式解得：x=0.3m．故答案为：2000，0.312.如图a所示是打桩机的简易模型．质量m=1kg的物体在拉力F作用下从与钉子接触处由静止开始运动，上升一段高度后撤去F，到最高点后自由下落，撞击钉子后物体不再弹起，将钉子打入一定深度．若以初始状态物体与钉子接触处为零势能点，物体上升过程中，机械能E与上升高度h的关系图象如图b所示．不计所有摩擦，g=10m/s2．物体上升过程所受拉力F=

N；在整个过程中距初始位置

m处物体的重力势能与动能相等．参考答案：12；0.6【考点】功能关系；动能和势能的相互转化．【分析】根据功能原理列式可知E﹣h图象的斜率等于拉力，根据机械能守恒计算重力势能与动能相等时问题的高度．【解答】解：根据功能原理得：△E=F△h，得F=，可知E﹣h图象的斜率等于拉力，为：F==N=12N；由图可知，物体的机械能最大为12J，下落的过程中机械能守恒，物体的重力势能与动能相等时，均为6J，即：mgh=6J，解得：h=0.6m．故答案为：12；0.613.（4分）某物质的摩尔质量为M，摩尔体积为V，密度为，每个分子的质量和体积分别为m和Vo，则阿伏加德罗常数NA可以用两种式子来表达：NA=_______________和NA=______________。参考答案：；三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.(1)在2014年的澳大利亚网球公开塞上，中国选手李娜夺得冠军。比赛中，李娜挥拍将质最为m的网球击出，如果网球被拍子击打前、后瞬间速度的大小分别为v1、v2,v2与v1方向相反，且v2>v1。重力影响可忽略，则此过程中拍子对网球作用力的冲量大小为____方向与____（填“v1”，”或“v2”）力向相同

(2)①用游标卡尺测量某物体的长度读数如图所示，该物体的长度为____cm

②有关力学实验，下列说法正确的是____

A在“验征力的平行四边形定则”实验中，两条橡皮筋的伸长量必须相同

B在“探究加速度与质量、外力之间的关系”实验中，只需一次平衡摩擦力

c.在“功与速度变化的关系”的实验中，放小车的长木板应该尽量使其水平

D在“验证机械守恒定律”的实验中，必须由v=gt求出打某点时纸带的速度

E在“验证机械能守恒定律”的实验中，不用测出重锤的质量

F．在“利用单摆测重力加速度”的实验中，测量周期应从摆球经过最高点开始计时

(3)某些固体材料受到外力后除了产生形变，其电阻率也要发生变化，这种由于外力的作用面使材料电阻率发生变化的现象称为“压阻效应”。现用如图1所示的电路研究某长薄板电阻Rx的压阻效应，已知Rx的阻值变化范刚为几欧到十几欧，所用电源的电动势为3V，除圈1中所示器材外，实验室中还提供了下列器材

电压表(0-15V，内阻约为20k，其读数用U表示)

电流表A1（0-0.6A，内阻=5，其读数用表示）

电流表A2（0-06A，内阻约为6，其读数用I2表示）①为了比较准确测量电阻Rx，完成虚线框内电路图的设计，并用相应的符号标注元件②在电阻Rx上加一个竖直向下的力F(设竖直向下为正方向)，闭合开关S，记下电表读数，可以计算出Rx=____

（用题中所给字母表示）．③改变力的大小，得到不同的Rx值，最后绘成图象如图2所示，除观察到电阻Rx的阻值随压力F增大而均匀减小外，还可得到当F竖直向下时，Rx与所受压力F的函数关系是R=__________参考答案：（1）m(v1+2)

v2(2)①10.240 ②BE（3）①略 ② ③16-2F15.（4分）利用如图所示的方法测定细线的抗拉强度，在长为L的细线下端挂已知质量不计的小盒，小盒的左侧开一孔，一个金属小球从斜轨道上释放后，水平进入小盒内，与小盒一起向右摆动，现逐渐提高金属小球在轨道上释放的高度，直至摆动时细线恰好被拉断，并测得此时金属小球平抛运动的竖直位移h和水平位移s，若小球质量为m，该细线的抗拉张力为

。参考答案：四、计算题：本题共3小题，共计47分16.如图所示，真空中有以下表面镀反射膜的平行玻璃砖，其折射率n=，一束单色光与界面成θ=45°角斜射到玻璃砖表面上，最后在玻璃砖的右侧面竖直光屏上出现两个光点A和B，A和B相距h=4.0cm．已知光在真空中的传播速度c=3.0×108m/s．i．画出光路图；ii．求玻璃砖的厚度．参考答案：解：ⅰ．根据折射率公式n=，得sinθ2=，θ2=30°

作出光路图如右图所示ⅱ．如图所示的光路，△CDE为等边三角形，四边形ABEC为梯形，CE=AB=h．玻璃的厚度d就是边长h的等边三角形的高．△CDE为等边三角形，四边形ABEC为梯形，CE=AB=h．玻璃的厚度d就是底边长为h的等边三角形的高，故：d=hcos30°===3.46cm答：i．画出光路图如图；ii．玻璃砖的厚度是3.46cm．【考点】光的折射定律．【分析】光斜射在表面镀反射膜的平行玻璃砖，则反射光线在竖直光屏上出现光点A，而折射光线经反射后再折射在竖直光屏上出现光点B，根据光学的几何关系可由AB两点间距确定CE间距，再由折射定律，得出折射角，再根据折射角的大小画出光路图，最后算出玻璃砖的厚度．17.2010年1月17日凌晨，北斗二号卫星导航系统的第三颗卫星成功发射。此前，第一、二颗北斗二号卫星分别于2007年4月和2009年4月发射。卫星发射间隔越来越短，预示着北斗二号进入了加速组网阶段。北斗二号卫星是地球同步卫星。卫星发射升空后，进入近地点距地心为r1，远地点距地心为r2的椭圆轨道正常运行后，卫星动力发动机点火，卫星开始变轨，卫星在远地点时，将质量为Δm的燃气以一定的速度向后方喷出后，卫星改做半径为r2的圆周运动.已知地球表面处重力加速度为g，卫星在近地点速度为v1，飞船总质量为m.设距地球无穷远处为引力势能零点，则距地心为r、质量为m的物体的引力势能表达式为.已知地球质量M，万有引力常量G。求：(1)地球半径及卫星在椭圆轨道上运动时具有的机械能；(2)卫星在远地点的速度v2；(3)卫星在远地点时，应将Δm的气体相对于地球多大的速度(大小)向后方喷出才能进入半径为r2的圆轨道