湖北省十堰市潘口乡中学2021年高三物理测试题含解析

湖北省十堰市潘口乡中学2021年高三物理测试题含解析一、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1.一轻杆一端固定质量为m的小球，以另一端O为圆心，使小球在竖直平面内作半径为R的圆周运动，如图所示，则（

）A．小球过最低点时，球对杆的力不一定大于球的重力B．小球过最高点时的最小速度是C．小球过最高点时，杆对球的作用力一定跟小球所受重力的方向相反D．小球过最高点时，杆对球的作用力可以与球所受重力方向相反，此时重力一定大于杆对球的作用力参考答案：D2.对于质点的运动，下列说法中正确的是（）A．质点运动的加速度为零，则速度为零，速度变化也为零B．质点运动的加速度越大，它的速度变化越大C．质点某时刻的加速度不为零，则该时刻的速度也不为零D．质点速度变化率越大，则加速度越大参考答案：D解：A、加速度为零，则速度变化量为零，但速度不一定为零，故A错误B、加速度与速度变化量和时间两个因素有关，故加速度越大，它的速度变化越大的说法不正确，故B错误C、质点某时刻的加速度不为零，说明此时物体受力不为零，但其速度是否为零不一定，故C错误D、加速度又称速度的变化率，故质点速度变化率越大，则加速度越大，故D正确故选D3.下列说法正确的是

A．物理学家法拉第最早引入了电场的概念，并提出用电场线表示电场

B．物理学家奥斯特发现了由磁场产生电流的条件和规律，即电磁感应定律

C．元电荷e的数值最早是由物理学家密立根测得的，这是他获得诺贝尔物理学奖的重要原因

D．物理学家库仑利用扭秤实验研究确认了库仑定律，洛伦兹测出了静电力常量k的值参考答案：AC4.（单选）质点做直线运动的v-t图像如图所示，则下列说法正确的是(

)A.1秒末质点的速度方向发生变化B.3秒末质点同到出发点C.质点前3秒的平均速度大小为Im/sD.第1秒内质点所受合外力是第5秒内所受合外力的2倍参考答案：D5.位于坐标原点的波源S产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速，已知t=0时刻波刚好传播到处，如图所示。下列说法正确的是（

）

A．波源S开始振动的方向沿y轴负方向B．t=0.45s时，x=9m处的质点的位移为零C．t=0.45s时，波刚好传播到x=18m处D．t=0.45s时，波刚好传播到x=31m处参考答案：D二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.一只排球在A点被竖直抛出，此时动能为20J，上升到最大高度后，又回到A点，动能变为12J，假设排球在整个运动过程中受到的阻力大小恒定，A点为零势能点，则在整个运动过程中，排球的动能变为10J时，其重力势能的可能值为________、_________。参考答案：8J

8/3J7.如图所示，将一定质量的气体密封在烧瓶内，烧瓶通过细玻璃管与注射器和装有水银的U形管连接，最初竖直放置的U形管两臂中的水银柱等高，烧瓶中气体体积为400ml，现用注射器缓慢向烧瓶中注水，稳定后两臂中水银面的高度差为25cm，已知大气压强为75cmHg柱，不计玻璃管中气体的体积，环境温度不变，求：

①共向玻璃管中注入了多大体积的水？

②此过程中气体____（填“吸热”或“放热”），气体的内能

（填“增大”、“减小”或“不变”）参考答案：见解析8.图示实线是简谐横波在t1=0时刻的波形图象，虚线是t2=0.2s时刻的波形图象，试回答：若波沿x轴正方向传播，则它的最大周期为

s；若波的传播速度为55m/s，则波的传播方向是沿x轴

方向(填“正”或“负”)。参考答案：0.8负9.（4分）如图为双缝干涉的实验示意图，若要使干涉条纹的间距变大可改用长更___________（填长、短）的单色光，或是使双缝与光屏间的距离___________（填增大、减小）。参考答案：长，增大。解析：依据双缝干涉条纹间距规律，可知要使干涉条纹的间距变大，需要改用波长更长的单色光，应将增大双缝与屏之间的距离L。10.倾角为30°的直角三角形底边长为2l，底边处在水平位置，斜边为光滑绝缘导轨．现在底边中点O处固定一正电荷Q，让一个质量为m、带正电的点电荷q沿斜边顶端A滑下（不脱离斜面）．测得它滑到斜边上的垂足D处时速度为υ，加速度为a，方向沿斜面向下．该点电荷滑到斜边底端C点时的速度υc=，加速度ac=g﹣a．（重力加速度为g）参考答案：考点：电势差与电场强度的关系．专题：电场力与电势的性质专题．分析：根据几何知识分析得到B、C、D三点在以O为圆心的同一圆周上，三点的电势相等，电荷q从D到C过程中只有重力做功，根据动能定理求出质点滑到斜边底端C点时的速度．分析质点q在C点的受力情况，根据牛顿第二定律和库仑定律求出质点滑到斜边底端C点时加速度．解答：解：由题，BD⊥AC，O点是BC的中点，根据几何知识得到B、C、D三点在以O为圆心的同一圆周上，三点在点电荷Q产生的电场中是等势点，所以，q由D到C的过程中电场中电场力作功为零．由动能定理得：mgh=而h==，所以vC=质点在D点受三个力的作用；电场F，方向由O指向D点；重力mg，方向竖直向下；支持力N，方向垂直于斜面向上．由牛顿第二定律，有

mgsin30°﹣Fcos30°=ma…①质点在C受三个力的作用；电场F，方向由O指向C点；重力mg，方向竖直向下；支持力N，方向垂直于斜面向上．由牛顿第二定律，有

mgsin30°+Fcos30°=maC…②由①②解得：aC=g﹣a．故答案为：；g﹣a．点评：本题难点在于分析D与C两点电势相等，根据动能定理求速度、由牛顿第二定律求加速度都常规思路．11.某放射性元素原子核X有N个核子，发生一次α衰变和一次β衰变后，变成Y核，衰变后Y核的核子数为__________，若该放射性元素经过时间T，还剩下没有衰变，则它的半衰期为____________参考答案：N-4

12.如图，在斜面顶端先后水平抛出同一小球，第一次小球落到斜面中点，第二次小球落到斜面底端。则两次小球运动时间之比t1∶t2=___；两次小球落到斜面上时动能之比EK1∶EK2=_____。参考答案：；

13.将质量为5kg的铅球（可视为质点）从距沙坑表面1.25m高处由静止释放，从铅球接触沙坑表面到陷入最低点所经历的时间为0.25s，不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2。则铅球对沙子的平均作用力大小为

N，方向

。参考答案：

150

N,

竖直向下

。三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.（11分）简述光的全反射现象及临界角的定义，并导出折射率为的玻璃对真空的临界角公式。参考答案：解析：光线从光密介质射向光疏介质时，折射角大于入射角，若入射角增大到某一角度C，使折射角达到，折射光就消失。入射角大于C时只有反射光，这种现象称为全反射，相应的入射角C叫做临界角。

光线由折射率为的玻璃到真空，折射定律为：

①

其中分别为入射角和折射角。当入射角等于临界角C时，折射角等于，代入①式得

②15.（09年大连24中质检）（选修3—3）（5分）在图所示的气缸中封闭着温度为100℃的理想气体．一重物用绳索经滑轮与缸中活塞相连接．重物和活塞均处于平衡状态，这时活塞离缸底的高度为20cm．如果缸内气体变为0℃，问：

①重物是上升还是下降？说明理由。②这时重物将从原处移动多少厘米？（设活塞与气缸壁问无摩擦）（结果保留一位小数）参考答案：

解析：

①缸内气体温度降低，压强减小，故活塞下移，重物上升。（2分）

②分析可知缸内气体作等压变化，设活塞截面积为S㎝2，气体初态体积V1=20S㎝3，温度T1=373K，末态温度T2=273K，体积设为V2=hS㎝3（h为活塞到缸底的距离）

据

（1分）

可得h=14.6㎝

则重物上升高度

（1分）四、计算题：本题共3小题，共计47分16.（13分）两个共轴的圆筒形金属电极，外电极接地，其上均匀分布着平行于轴线的四条狭缝a、b、c和d，外筒的外半径为r0。在圆筒之外的足够大区域中有平等轴线方向的均匀磁场，磁感强度的大小为B，在两极向加上电压，使两圆筒之间的区域内有沿半径向外的电场，一质量为m、带电量为+q的粒子，从紧靠内筒县且正对狭缝α的S点出发，初速为零，如果该粒子经过一段时间的运动之后恰好又回到出发点S，则两电极之间的电压U应是多少？（不计重力，整个装置在真空中）。参考答案：解析：带电粒子从S出发，在两筒之间的电场力作用下加速，沿径向穿出α而进入磁场区，在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动，粒子再回到S点的条件是能沿径向穿过狭缝b，只要穿过了b，粒子就会在电场力作用下先减速，再反向加速，经b重新进入磁场区，然后，粒子将以同样方式经过c、d，再经过α回到S点。设粒子射入磁场区的速度为v，根据能量守恒，有

设粒子在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动的半径为R，由洛仑兹力公式和牛顿定律得

由前面分析可知，要回到S点，粒子从a到b必经过3/4圆周。所以半径R必定等于筒的外半径r0，即R=r0

③

由以上各式解得17.（16分）如图所示竖直平面内，存在范围足够大的匀强磁场和匀强电场中，磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向外，电场强度大小为E，电场方向竖直向下，另有一个质量为m带电量为q（q>0）的小球，设B、E、q、m、θ和g（考虑重力）为已知量。（1）若小球射入此复合场恰做匀速直线运动，求速度v1大小和方向。（2）若直角坐标系第一象限固定放置一个光滑的绝缘斜面，其倾角为θ，设斜面足够长，从斜面的最高点A由静止释放小球，求小球滑离斜面时的速度v大小以及在斜面上运动的时间（3）在（2）基础上，重新调整小球释放位置，使小球到达斜面底端O恰好对斜面的压力为零，小球离开斜面后的运动是比较复杂的摆线运动，可以看作一个匀速直线运动和一个匀速圆周运动的叠加，求小球离开斜面后运动过程中速度的最大值及所在位置的坐标。参考答案：（1）

水平向左

（2）

（3）故合运动的水平分位移为：竖直分位移一直为：（其中n=0，1，2，…）（1）小球的重力向下，电场力向下，则洛伦兹力方向向上，根据左手定则知，小球的速度方向水平向左，根据共点力平衡得：解得：（2）当小球所受的支持力为零时，小球脱离斜面，有：解得：未离开斜面时，受重力、支持力、电场力、洛伦兹力，在沿斜面方向上的合力不变，做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律得：则在斜面上运动的时间：（3）将小球的速度分解为水平向左速度v1和另一个分速度v2；则一个分运动是以v1做匀速直线运动，另一个分运动是以v2做匀速圆周运动；根据平行四边形定则，结合余弦定理，有：对于匀速圆周运动的分运动，是顺时针的圆周运动，轨道半径为：周期为：每次到达圆周运动的最低点时，两个分速度同向，合速度最大，为：解得：从离开斜面到第一次到达最低点过程，转过的角度为θ+π2，故竖直分位移为：经过的时间为：故合运动的水平分位移为：竖直分位移一直为：（其中n=0，1，2，…）18.如图所示，光滑水平面上静止放着长L=1m，质量为M=3kg的木块，一个质量为m=1kg的小物体(可看作质点)放在木板的最右端，m和M之间的动摩擦因数μ=0.1，今对木板施加一水平向右的拉力F，（g取10m/s2）（1）为使物体与木板不发生滑动，F不能超过多少？（2）如果拉力F=10N恒定不变，求小物体离开木板时的速度大小？参考答案：（1）物体与木板不发生滑动，则木块和物体有共同加速度，由牛顿第二定律得：F=(M+m)a