福建省宁德市楮坪中学2022年高三物理下学期期末试题含解析

/福建省宁德市楮坪中学2022年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.质量为的长木板静止在光滑的水平地面上，在其右端有质量为的木块，已知，给、以大小相等、方向相反的初速度，使它们开始运动，但最终没有滑离出木板。在和相互作用的过程中，它们之间的摩擦力做功的情况是(

)A．摩擦力对一直做负功

B．摩擦力对先做正功后做负功C．摩擦力对一直做负功D．摩擦力对先做负功后做正功参考答案：

答案：C2.（多选题）如图所示，平行金属板M、N之间有竖直向下的匀强电场，虚线下方有垂直纸面的匀强磁场，质子和α粒子分别从上板中心S点由静止开始运动，经电场加速后从0点垂直磁场边界进入匀强磁场，最后从a、b两点射出磁场（不计重力），下列说法正确的是（）A．磁场方向垂直纸面向外B．从a点离开的是α粒子C．从b点离开的粒子在磁场中运动的速率较大D．粒子从S出发到离开磁场，由b点离开的粒子所用时间较长参考答案：AD【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．【分析】本题考查的是带电粒子先在匀强电场中加速，后在匀强磁场中做匀速圆周运动问题，由动能定理求出从电场离开的速度，由洛仑兹力提供向心力求出半径，从而就能判断出半径与比荷的关系，由运动学公式求出时间，从而也能知道粒子在两种场中运动总时间的长短．【解答】解：A、由左手定则，可以判定磁场方向是垂直于纸面向外，所以选项A正确．B、设加速电压为U，在加速电场中：Uq=，在偏转磁场中：，联立可得：，由于α粒子是质子的4倍，而电量是质子的2倍，所以α粒子做匀速圆周运动的半径大，从b点离开，则选项B错误．C、由上述结论可得经过加速电场后速度为，由于α粒子的比荷小于质子的比荷，所以从b点离开的α粒子速度小，选项C错误．D、从S出发到离开磁场的时间t=t电+t磁=，显然比荷越小，时间越大，即从b点离开的α粒子所用时间较长，所以选项D正确．故选：AD3.冥王星是太阳系中围绕太阳旋转的天体。它的赤道直径为2344km、表面积为1700万平方千米、质量为1.29×1022kg、平均密度为1.1g/cm3、表面重力加速度为0.6m/s2、自转周期为6天9小时17分，逃逸速度为1.22km/s,假设其绕太阳的运动可看成圆周运动。根据以上信息，下列说法正确的是（

）A．冥王星的自转周期比地球自转周期大B．冥王星的公转线速度一定比地球的公转线速度大C．冥王星上的物体至少应获得1.22km/s的速度才能成为它的卫星D．可以估算出太阳的质量参考答案：A4.一列简谐横波在t＝0时的波形图如图11所示．介质中x＝2m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y＝10sin(5πt)cm.关于这列简谐波，下列说法正确的是________(填入正确选项前的字母)图11A．周期为4.0s

B．振幅为20cmC．传播方向沿x轴正向

D．传播速度为10m/s图12参考答案：(1)由波形图可知振幅A＝10cm，波长λ＝4m；由y＝10sin(5πt)cm可知，ω＝5π，根据ω＝得简谐运动的周期T＝＝s＝0.4s；根据v＝，得波速v＝＝m/s＝10m/s，根据y＝10sin(5πt)cm知，t＝＝0.1s时，y＝10cm，即质点P位于波峰处，所以t＝0时刻时P点向上振动，根据振动方向和波传播方向的关系知该波沿x轴正向传播，综上所述C、D正确．5.如图，木板可绕固定的水平轴O转动。木板从水平位置OA缓慢转到OB位置，木板上的物块始终相对于木板静止。在这一过程中，物块的重力势能增加了2J。用FN表示物块受到的支持力，用Ff表示物块受到的静摩擦力。则在这一过程中

A.FN和Ff对物块都不做功B.FN对物块做功2J，Ff对物块不做功C.FN对物块不做功，Ff对物块做功2J、D.FN和Ff对物块所做功的代数和为0参考答案：B二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.坐标原点O处有一波源，能产生沿轴正向传播的简谐波，时刻的波形图如图所示。已知这列波在P点出现两次波峰的最短时间是，则这列波的波速为

，从时开始计时处的质点R第一次到达波谷所用的时间为

。参考答案：1O(3分)

0.87.P、Q是一列简谐横波中的两质点，已知P离振源较近，P、Q两点的平衡位置相距15m（小于一个波长），各自的振动图象如图所示。此列波的波速为

m/s。参考答案：8.设地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，地球自转角速度为，则沿地球表面运行的人造地球卫星的周期为________；某地球同步通讯卫星离地面的高度H为_________．参考答案：9.如图所示，用质量为m的活塞密封住质量为M的气缸，气缸有内一定质量的理想气体，活塞跟缸壁间的摩擦不计，大气压为p0，活塞横截面积为S，整个装置倒立在水平地面上．当封闭气体的热力学温度为T时，活塞与地面接触但无相互作用力，这时封闭气体的压强为__________．当温度升高到某一值时，发现气缸虽与地面接触但无相互作用力，这时封闭气体的温度为______________．

参考答案：10.（2分）如图所示，将甲、乙、丙球(都可视为质点)分别从A、B、C三点由静止同时释放，最后都到达竖直面内圆弧的最低点D，其中甲球从圆心A出发做自由落体运动，乙球沿弦轨道从一端B到达另一端D，丙球沿圆弧轨道从C点(且C点靠近D点)运动到D点，如果忽略一切摩擦阻力，设甲球从圆心A做自由落体运动D的时间为t甲，乙球沿弦轨道从一端B到达另一端D的时间为t乙，丙球沿圆弧轨道从C点运动到D点时间为t丙，则t甲、t乙、t丙三者大小的关系是

。

参考答案：t甲＜t丙＜t乙11.质量M=500t的机车，以恒定的功率从静止出发，经过时间t=5min在水平路面上行驶了s=2.25km，速度达到了最大值vm=54km/h，则机车的功率为3.75×105W，机车运动中受到的平均阻力为2.5×104N．参考答案：考点：功率、平均功率和瞬时功率．专题：功率的计算专题．分析：汽车达到速度最大时做匀速直线运动，牵引力做功为W=Pt，运用动能定理求解机车的功率P．根据匀速直线运动时的速度和功率，由P=Fv求出此时牵引力，即可得到阻力．解答：解：机车的最大速度为vm=54km/h=15m/s．以机车为研究对象，机车从静止出发至达速度最大值过程，根据动能定理得

Pt﹣fx=当机车达到最大速度时P=Fvm=fvm由以上两式得P=3.75×105W机车匀速运动时，阻力为f=F==2.5×104N故答案为：3.75×105；2.5×104点评：本题关键要清楚汽车启动的运动过程和物理量的变化，能够运用动能定理和牛顿第二定律解决问题．12.如图所示为氢原子的能级图。用光子能量为13.06eV的光照射一群处于基态的氢原子，可能观测到氢原子发射的不同波长的光有

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种，其中最短波长为

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m（已知普朗克常量h=6.63×10－34J·s）。参考答案：10

9.5×10-813.为了测量两张纸之间的动摩擦因数，某同学设计了一个实验：如图甲所示，在木块A和木板B上贴上待测的纸，将木板B固定在水平桌面上，沙桶通过细线与木块A相连。(1)调节沙桶中沙的多少，使木块A匀速向左运动。测出沙桶和沙的总质量为m以及贴纸木块A的质量M，则两纸间的动摩擦因数μ= ；(2)在实际操作中，发现要保证木块A做匀速运动比较困难，有同学对该实验进行了改进：实验装置如图乙所示，木块A的右端接在力传感器上(传感器与计算机相连接，从计算机上可读出对木块的拉力)，使木板B向左运动时，质量为M的木块A能够保持静止。若木板B向左匀速拉动时，传感器的读数为F1，则两纸间的动摩擦因数μ=

；当木板B向左加速运动时，传感器的读数为F2，则有F2

F1(填“>”、“=”或“<”)；参考答案：m/M

F1/Mg

=（1）木块A匀速向左运动，由牛顿第二定律得，解得。（2）质量为M的木块A能够保持静止，说明木块受到的摩擦力和传感器对物块的拉力是一对平衡力。不管木板B向左如何拉动，传感器的拉力都跟AB之间的摩擦力大小相等，方向相反，即=F2。三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.物理小组的同学用如图所示的实验器材测定重力加速度，实验器材有：底座、带有标尺的竖直杆、光电门1和2组成的光电计时器（其中光电门1更靠近小球释放点），小球释放器（可使小球无初速释放）、网兜。实验时可用两光电门测量小球从光电门1运动至光电门2的时间t，并从竖直杆上读出两光电门间的距离h。

（1）使用游标卡尺测量小球的直径如图所示，则小球直径为___________________cm。（2）改变光电门1的位置，保持光电门2的位置不变，小球经过光电门2的速度为v，不考虑空气阻力，小球的加速度为重力加速度g，则h、t、g、v四个物理量之间的关系为h=_______________________。（3）根据实验数据作出图线，若图线斜率的绝对值为k，根据图线可求出重力加速度大小为_______________。参考答案：15.某课外活动小组利用竖直上抛运动验证机械能守恒定律。⑴某同学用20分度游标卡尺测量小球的直径，读数如图甲所示，小球直径为

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cm。图乙所示弹射装置将小球竖直向上抛出，先后通过光电门A、B，计时装置测出小球通过A、B的时间分别为2.55ms、5.15ms，由此可知小球通过光电门A、B时的速度分别为vA、vB，其中vA＝

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m/s。⑵用刻度尺测出光电门A、B间的距离h，已知当地的重力加速度为g，只需比较

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是否相等，就可以验证机械能是否守恒（用题目中涉及的物理量符号表示）。⑶通过多次的实验发现，小球通过光电门A的时间越短，⑵中要验证的两数值差越大，试分析实验中产生误差的主要原因是

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。参考答案：．⑴1.020，4（4.0或4.00也算对）（每空2分）；⑵gh和（2分）；⑶小球上升过程中受到空气阻力的作用；速度越大，所受阻力越大四、计算题：本题共3小题，共计47分16.如图所示，在光滑绝缘水平面上有两个带电小球、，质量分别为3m和m，小球带正电q，小球带负电-2q，开始时两小球相距s0，小球有一个水平向右的初速度v0，小球的初速度为零，若取初始状态下两小球构成的系统的电势能为零，试证明：当两小球的速度相同时系统的电势能最大，并求出该最大值；参考答案：（1）由于两小球构成的系统合外力为零，设某状态下两小球的速度分别为和，由动量守恒定律得

（1）（2分）所以，系统的动能减小量为

（2）（2分）由于系统运动过程中只有电场力做功，所以系统的动能与电势能之和守恒，考虑到系统初状态下电势能为零，故该状态下的电势能可表为

（3）（1分）联立（1）、（3）两式，得

（4）（1分）由（4）式得：当

（5）（1分）时，系统的电势能取得最大值，而将（5）式代入（1）式，得（6）（1分）

即当两小球速度相同时系统的电势能最大，最大值为

17.如图，在粗糙水平台阶上静止放置一质量m=0.5kg的小物块，它与水平台阶表面的动摩擦因数μ=0.5，且与台阶边缘O点的距离s=5m。在台阶右侧固定了一个1/4圆弧挡板，圆弧半径R=1m，圆弧的圆心也在O点。今以O点为原点建立平面直角坐标系。现用F=5N的水平恒力拉动小物块，一段时间后撤去拉力，小物块最终水平抛出并击中挡板。（1）若小物块恰能击中挡板上的P点（OP与水平方向夹角为37°），求其离开O点时的速度大小；（2）为使小物块击中挡板，求拉力F作用的最短时间；（3）改变拉力F的作用时间，使小物块击中挡板的不同位置，求击中挡板时小物块动能的最小值。参考答案：解：（1）小物块从O到P，做平抛运动水平方向：

竖直方向：

解得：

（4分）（2）为使小物块击中档板，小物块必须能运动到O点，由动能定理得：

解得：

由牛顿第二定律得：

解得：

由运动学公式得：

解得：

（4分）（3）设小物块击中挡板的任意点坐标为（x，y），则

由机械能守恒得：

又

化简得：，

由数学方法解得：

（4分）18.如图甲所示，质量为m、电荷量为e的电子经加速电压U1加速后，在水平方向沿O1O2垂直进入偏转电场．已知形成偏转电场的平行板电容器的极板长为L(不考虑电场边缘效应)，两极板间距为d，O1O2为两极板的中线，P是足够大的荧光屏，且屏与极板右边缘