山西省太原市第二十中学2021年高三物理期末试题含解析

山西省太原市第二十中学2021年高三物理期末试题含解析一、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.（单选）如图，一小球放置在木板与竖直墙面之间．设墙面对球的压力大小为N1，球对木板的压力大小为N2.以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置．不计摩擦，在此过程中（

）A．N1始终减小，N2始终增大B．N1始终减小，N2始终减小C．N1先增大后减小，N2始终减小D．N1先增大后减小，N2先减小后增大参考答案：B2.（单选题）下列运动中，加速度发生变化的是（

）A．平抛运动

B．斜抛运动

C．自由落体运动

D．匀速度圆周运动参考答案：D3.A、B两物体在同一直线上运动的v﹣t图象如图所示．已知在第3s末两物体相遇，则下列说法正确的是（）A．两物体从同一地点出发B．出发时A在B前方2m处C．两物体运动过程中，A的加速度小于B的加速度D．第3s末两物体相遇之后，两物体可能再相遇参考答案：C【考点】匀变速直线运动的图像；匀变速直线运动的速度与时间的关系．【分析】由图象与坐标轴所围的“面积”读出两物体在3s内的位移不等，而在第3s末两个物体相遇，可判断出两物体出发点不同，出发时相距的距离等于位移之差．由A的斜率大于B的斜率可知A的加速度大于B的加速度．3s末两个物体相遇后，A的速度大于B的速度，A的加速度也大于B的加速度，两物体不可能再相遇．【解答】解：A、由速度时间图象的“面积”表示位移，可知，两物体在3s内的位移不等，而在第3s末两个物体相遇，可知两物体出发点不同．故A错误．B、A、B两物体在3s内的位移分别为xA=×4×3m=6m，xB=×6×3m=9m，已知在第3s末两物体相遇，则出发时A在B前方3m处．故B错误．C、由A图象的斜率小于B图象的斜率，可知A的加速度小于B的加速度．故C正确．D、3s末两个物体相遇后，A的速度始终小于B的速度，所以两物体不可能再相遇．故D错误．故选：C4.（多选）如图所示，在竖直平面内半径为R的四分之一圆弧轨道AB、水平轨道BC与斜面CD平滑连接在一起，斜面足够长．在圆弧轨道上静止着N个半径为r（r<<R）的光滑刚性小球，小球恰好将圆弧轨道铺满，从最高点A到最低点B依次标记为1、2、3…N.现将圆弧轨道末端B处的阻挡物拿走，N个小球由静止开始沿轨道运动，不计摩擦与空气阻力，下列说法正确的是(

)A．N个小球在运动过程中始终不会散开

B．第N个小球在斜面上能达到的最大高度为RC．第1个小球到达最低点的速度＞v＞

D．第1个小球到达最低点的速度v＜参考答案：5.如图所示，把小车放在光滑的水平桌面上，用轻绳跨过定滑轮使之与盛有沙子的小桶相连，已知小车的质量为M，小桶与沙子的总质量为m，把小车从静止状态释放后，在小桶下落竖直高度为h的过程中，若不计滑轮及空气的阻力，下列说法中正确的是A.绳拉车的力始终为mgB.当M远远大于m时，才可以认为绳拉车的力为mgC.小车获得的动能为mghD.小车获得的动能为Mmgh/（M+m）参考答案：BD二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.在实验室内较精准地测量到的双衰变事例是在1987年公布的，在进行了7960小时的实验后，以68%的置信度认出发生的36个双衰变事例，已知静止的发生双衰变时，将释放出两个电子和两个中微子（中微子的质量数和电荷数都为零），同时转变成一个新核X，则X核的中子数为

；若衰变过程释放的核能是E，真空中的光速为c，则衰变过程的质量亏损是

．参考答案：7.水平面上质量为m的滑块A以速度v撞质量为m的静止滑块B，碰撞后A、B的速度方向相同，它们的总动量为___________；如果碰撞后滑块B获得的速度为v0，则碰撞后滑块A的速度为____________。参考答案：mv，v－v0

8.一定质量的理想气体由状态A经状态B变化到状态C的p-V图象如图所示．在由状态A变化到状态B的过程中，理想气体的温度

▲

（填“升高”、“降低”或“不变”）．在由状态A变化到状态C的过程中，理想气体吸收的热量

▲

它对外界做的功（填“大于”、“小于”或“等于”）参考答案：升高（2分），等于9.一个铀核()放出一个α粒子后衰变成钍核()，其衰变方程为

；已知静止的铀核、钍核和α粒子的质量分别为m1、m2和m3，真空中的光速为c，上述衰变过程中释放出的核能为

。参考答案：（2分）

(m1-m2-m3)c2（2分）10.一行星绕某恒星做圆周运动。由天文观测可得其运行的周期为T、线速度的大小为v，已知引力常量为G，则行星运动的轨道半径为__________，恒星的质量为__________。参考答案：，11.如图所示，一截面为正三角形的棱镜，其折射率为。今有一束单色光射到它的一个侧面，经折射后与底边平行，则入射光线与水平方向的夹角是______。参考答案：30°12.某同学用如图所示的装置验证动能定理．为提高实验精度，该同学多次改变小滑块下落高度胃的值．测出对应的平撼水平位移x，并算出x2如下表，进而画出x2一H图线如图所示：

①原理分析：若滑块在下滑过程中所受阻力很小．则只要测量量满足

，便可验证动能定理．

②实验结果分析：实验中获得的图线未过坐标原点，而交在了大约(0.2h，0)处，原因是

。参考答案：①x2与H成正比

②滑块需要克服阻力做功13.在研究弹簧的形变与外力的关系的实验中，将弹簧水平放置测出其自然长度，然后竖直悬挂让其自然下垂，在其下端竖直向下施加外力F，实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的.用记录的外力F与弹簧的形变量作出的F－图线如下图1所示，由图可知弹簧的劲度系数为

。图线不过原点的原因是由于

。参考答案：三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.如图所示，是验证机械能守恒定律的实验装置．物体A和B系在轻质细绳两端跨过光滑定滑轮，让A、B由静止释放．已知重力加速度为g．（1）实验研究的对象是

（选填“A”或“B”或“AB”）．（2）实验中除了已知重力加速度g，还需测量的物理量是

．A．物体A和B的质量

B．遮光片的宽度dC．光电门1、2间的距离h

D．遮光片通过光电门1、2的时间t1、t2（3）若实验满足表达式

，则可验证机械能守恒

．参考答案：（1）AB；

（2）ABCD；（3）（mA﹣mB）gh=（mA+mB）（（）2﹣（）2），定律．：解：（1、2）通过连接在一起的A、B两物体验证机械能守恒定律，即验证系统的势能变化与动能变化是否相等，A、B连接在一起，A下降的距离一定等于B上升的距离；A、B的速度大小总是相等的．不需要测量A、B两物块的质量mA和mB，但需要知道两光电门之间的距离h，遮光片的宽度d，及遮光片通过光电门1、2的时间t1、t2．（3）A下降h的同时，B上升h，它们的重力势能的变化：△EP=（mA﹣mB）gh；A与B动能的变化：△Ek=（mA+mB）（（）2﹣（）2）需要验证的是：（mA﹣mB）gh=（mA+mB）（（）2﹣（）2）故答案为：（1）AB；

（2）ABCD；（3）（mA﹣mB）gh=（mA+mB）（（）2﹣（）2），定律．【点评】：此题为一验证性实验题．要求根据物理规律选择需要测定的物理量，运用实验方法判断系统重力势能的变化量是否与动能的变化量相同是解题的关键．15.一学生用如图甲所示的装置测量木块与木板间的动摩擦因数．在桌面上放置一块水平长木板，木板一端带滑轮，另一端固定一打点计时器．木块一端拖着穿过打点计时器的纸带，另一端连接跨过定滑轮的绳子，在绳子上悬挂一定质量的钩码后可使木块在木板上匀加速滑动．实验中测得木块质量M=150g，钩码质量m=50g．（1）实验开始时，应调整滑轮的高度，让细线与木板平行；（2）实验中得到如图乙所示的纸带，纸带上A、B、C、D、E是计数点，相邻两计数点之间的时间间隔是0.10s，所测数据在图中已标出，根据图中数据可求得木块运动的加速度a=0.25m/s2（结果保留两位有效数字）：（3）根据实验原理可导出计算动摩擦因素的表达式μ=（用M、m、g、a表示）；取g=10m/s2，代入相关数据可求得μ=0.3（计算结果保留一位有效数字）．参考答案：【考点】：探究影响摩擦力的大小的因素．【专题】：实验题．【分析】：解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项．纸带实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出加速度；根据牛顿第二定律，结合滑动摩擦力公式，即可求解．：解：（1）应调整滑轮的高度，让细线与木板平行；（2）根据运动学公式得：△x=at2，a===0.25m/s2．（3）根据牛顿第二定律，则有：mg﹣μMg=（M+m）a；解得：μ=；代入数据，则有：μ==0.3；故答案为：（1）平行，（2）0.25，（3）=；0.3．【点评】：对于实验问题我们要了解实验的装置和工作原理，同时掌握牛顿第二定律的应用，并要注意单位的换算．四、计算题：本题共3小题，共计47分16.高速公路给人们带来了方便，但是因为在高速公路上行驶的车辆速度大，雾天往往出现十几辆车追尾持续相撞的事故.某辆轿车在某高速公路上的正常行驶速度大小v0为120km/h，刹车时轿车产生的最大加速度a为10m/s2，如果某天有雾，能见度d(观察者能看见的最远的静止目标的距离)约为60m，设司机的反应时间Δt为0.5s，为了安全行驶，轿车行驶的最大速度为多少？参考答案：设轿车行驶的最大速度为v，司机在反应时间内做匀速运动的位移为x1，在刹车匀减速阶段的位移为x2，则x1=vΔt

①

(2分)ks5u2ax2=v2

②

(2分)ks5ud=x1+x2

③

(2分)ks5u联立①②③式得v=30m/s

(2分)ks5u即轿车行驶的最大速度为30m/s17.2012年10月14日，奥地利人Baumgartner从太空边缘（离地39km）起跳，据报道他以最高每小时1342km的速度，回到地球表面，成为“超音速”第一人。自由落体运动的时间约为5分35秒。已知空气中音速约为340m/s，空气密度r=1.29kg/m3，重力加速度g=10m/s2。（1）他降落过程中的速度是否超过了音速？（2）这篇报道中有什么数据相互矛盾？以上两个问题请通过计算说明；（3）当物体从高空下落时，空气对物体的阻力公式：f＝CDrv2S（CD=，r为空气密度，v为运动速度，S为物体截面积）。因此，物体下落一段距离后将会匀速下落，这个速度被称为收尾速度。设Baumgartner加装备的总质量为100kg，腰围100cm。请计算他的收尾速度大小。参考答案：（1）vm=1342km/h=m/s=372.78m/s＞340m/s，所以Baumgartner确实超过了音速340m/s；（3分）（2）t=5分35秒=335s，对应自由下落的最大速度vm’=gt=10×335m/s=3350m/s，远大于文中报道的372.78m/s的最大速度，所以他的下落不是真正的自由落体，，受到了空气阻力的作用；

（3分）（3）腰围100cm对应的人体半径r=m，

（1分）人体截面积S=m2=m2=7.96×10－2m2，

（1分）匀速下落：f=mgf＝CDrv2S=mg

（2分）m/s=65.78m/s。

18.某空间存在一竖直向下的匀强电场和圆形区域的匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，如图所示．一质量为m，带电量为+q的粒子，从P点以水平速度v0射入电场中，然后从M点射入磁场，从N点射出磁场．已知，带电粒子从M点射入磁场时，速度与竖直方向成30°角，弧MN是圆周长的，粒子重力不计．求：（1）电场强度E的大小．（2）圆形区域的半径R．（3）带电粒子从P点到N点，所经历的时间t．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）粒子在电场中仅受竖直向下的电场力，做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做初速度为零匀加速直线运动，根据牛顿第二定律和运动学结合求解．（2）粒子进入磁场后由洛伦兹力充当向心力做匀速圆周运动，由牛顿第二定律求出轨迹半径，由几何关系求解R．（3）分两个过程分别求出时间，即可得到总时间．解答：解：（1）在电场中，粒子经过M点时的速度大小v==2