2020-2021学年高三年级物理上学期期末试题含答案

2020-2021学年高三年级

期末考试

物理试卷本试卷分第i卷（选择题）和第n卷（非选择题）两部分。共120分，考试用时100分钟第I卷选择题（共31分）单项选择题（本题共5小题，每题3分，共15分。在每小题给出的个选项中，只有一个选项是正确的。）1．在“探究弹性势能的表达式”的活动中，为计算弹簧弹力所做功，把拉伸弹簧的过程分为很多小段，拉力在每小段可以认为是恒力，用各小段做功的代数和代表弹力在整个过程所做的功，物理学中把这种研究方法叫做“微元法”．下面几个实例中应用到这一思想方法的是根据加速度的定义=Av，当&非常小，Av就可以表示物体在t时AtAt刻的瞬时加速度在探究加速度、力和质量三者之间关系时，先保持质量不变硏究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系在推导匀变速运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用点来代替物体，即质点2．随着“神州7号”的发射，可以预见，随着航天员在轨道舱内停留时间的增加，体育锻炼成了一个必不可少的环节，下列器材适宜航天员在轨道舱中进行锻炼的是A.哑铃力器B.跑步机A.哑铃力器B.跑步机C•单杠D.弹簧拉3.如图所示，空间的虚线框内有匀强电场，AA、BB/、CC/是该电场的三个等势面，相邻等势面间的距离为0.5cm,其中BB/为零势能面.一个质量为m,带电量为+q的粒子沿AA/方向以初动能Ek,自图中的P点进入电场刚好从C点离开电场。已知PA/=2cmo粒子的重力忽略不计。下列说法中正确的是：（）该粒子到达C点时的动能是2Ek,该粒子通过等势面BB/时的动能是1.25Ek,该粒子在P点时的电势能是Ek,D该粒子到达C点时的电势能是0.5Ek,4．在地质、地震、勘探、气象和地球物理等领域的研究中，需要精确的重力加速度g值，g值可由实验精确测定，近年来测g值的一种方法叫“对称自由下落法”，它是将测g归于测长度和时间，以稳定的氦氛激光的波长为长度标准，用光学干涉的方法测距离，以铷原子钟或其他手段测时间，能将g值测得很准，具体做法是:将真空长直管沿竖直方向放置，自其中O点竖直向上抛出小球，小球又落至原处。点的时间为t,在小球运动过程中经过比O点2咼H的P点，小球离开P点后又回到P点所用的时间为t，测得1t、t和H,可求得g等于（）12A8HA8HB4H21218H(T-T)24(T-T)22121E5、如图所示，处于真空中的匀强电场与水E平方向成15。角，AB直线与强场E互相垂左B出一质量为m，带电荷量为+q的小球，经时间t,小球下落一段距直.在A点，以大小为V。的初速度水平抛离过B出一质量为m，带电荷量为+q的小球，经时间t,小球下落一段距电场力对小球做功为零小球的电势能增加(C)小球机械能减少量为mg2122(D)C点可能位于AB直线的左方二、(本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确。全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错的或不答的得0分。)6.一个单摆悬挂在小车上，随小车沿着斜面滑下，图中的虚线与斜面垂直，虚线②沿斜面方向，则可判断出〔2)”如果斜面光滑，摆线与②重合如果斜面光滑，摆线与①重合C.如果斜面粗糙但摩擦力小于下滑力，摆线位于②与③之间如果斜面粗糙但摩擦力大于下滑力，摆线位于②与③之间7.—船在静水中速度为3m/s,水的流速为4m/s,要横渡宽为30m的河流，下述说法中正确的是()A此船不可能垂直到达正对岸B此船过河的最小位移为40mC船实际运动速度一定是5m/sD此船过河的最短时间为6s8某同学在硏究电子在电场中的运动时，得到了电子由a点运动到b点的轨迹（图中实线所示），图三―'-U—L中未标明方向的一组虚线可能是电场线，也可能是等势面，则下列说法正确的判断是A.如果图中虚线是电场线，电子在a点动能较大，电势能小B.如果图中虚线是等势面，电子在b点动能较小，电势能大C.不论图中虚线是电场线还是等势面用点的场强都大于b点的场强D.不论图中虚线是电场线还是等势面，a点的电势都高于b点的电势9.如图所示，一个电量为+Q的点电荷甲，固定在绝缘水平面上的O点．另一个电量为-q及质量为m的点电荷乙，从A点以「：>-Z~~F//■F―&2初速度V。沿它们的连线向甲运动，到B'点速度最小，最小值为v.已知静电力常量为k、点电荷乙与水平面的动摩擦因数为□及AB间距离为L0，则A.OB间的距离为亘qmg

B．从A到B的过程中，电场力对点电荷乙做的功为W二W二pmgL0+—mv2一mv2220从A到B的过程中,电场力对点电荷乙做的功为W二W二pmgL0+—mv2一mv2umgL+丄02umgL+丄021mv2一mv22oD.在点电荷甲形成的电场中，AB间电势差U

AB三、填空题（本题共2小题，共20分．把答案填在题中的横线上或按题目要求作答．）10（12分）.光电计时器是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间。利用如图乙所示装置测量滑块与长1m左右的木板间动摩擦因数及被压缩弹簧的弹性势能，图中木板固定在水平面上，木板的左壁固定有一个处于锁定状态的压缩轻弹簧（弹簧长度与木板相比可忽略），弹簧右端与滑块接触，1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出。现使弹簧解除锁定，滑块获得一定的初速度后，水平向右运动，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为2.0x10-2S和5.0X10-2S，用游标卡尺测量小滑块的宽度d，卡尺示数如图丙所示.

图乙光电门图甲$主尺6cm11图乙光电门图甲$主尺6cm11lbd1标尺}5W圏丙1）读出滑块的宽度d=cm.（2）滑块通过光电门1的速度v1=m/s;滑动通过光电门2的速度v2=m/s；（3）若用米尺测量出两个光电门之间的距离为L，已知当地的重力加速为g，则滑块与木板动摩擦因数表达式为（各量均用字母表示）。（4）若用米尺测量出滑块初始位置到光电门2的距离为S，为测量被压缩弹簧的弹性势能，还需测量的物理量是（说明其含义，并指明代表物理量的字母），被压缩弹簧的弹性势能可表示为（各量均用字母表示）。11（8分）、如图甲所示为测量电动机转动角速度的实验装置，半径不

大的圆形卡纸固定在电动机转轴上，在电动机的带动下匀速转下面是该实验的实验步骤：I.使电火花计时器与圆形卡纸保持良好接触；口.启动电动机，使圆形卡纸转动起来；皿.接通电火花计时器的电源，使它工作起来；IV.关闭电动机，拆除电火花计时器；硏究卡纸上留下的一段痕迹（如图乙所示）写出角速度3的表达式，代入数据，得出3的测量值。.要得到角速度3的测量值，还缺少一种必要的测量工具，它是A.秒表B.游标卡尺C.圆规D.量角器.写出3的表达式，并指出表达式中各个物理量的含义：.为了避免在卡纸连续转动的过程中出现打点重叠，在电火花计时器与盘面保持良好接触的同时，可以缓慢地将电火花计时器沿圆形卡纸半径方向向卡纸中心移动。则卡纸上打下的点的分布曲线不是一个圆，而是类似一种螺旋线，如图丙所

示。这对测量结果有影响吗？。(选填“有影响”或“没有影响”)理由是：、本题共5小题，满分69分.(解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。)12、(12分)如图15所示，质量为m、电量为+q的带电小球固定于一不可伸长的绝缘细线一端，绳的另一端固定于O点，绳长为i,O点有一电荷量为+Q(Q>>q)的点电荷P，现加一个水平和右的匀强电场，小球静止于与竖直方向成6=300角的A点。求:小球静止在A点处绳子受到的拉力；外加电场大小；将小球拉起至与O点等高的B点后无初速释放贝U小球经过最低点C时，绳受到的拉力。13.(12分)如图所示为宇宙中一恒星系的示意图，A/i'■为该星系的一颗行星，它绕中央恒星O运行轨道近似为圆，天文学家观测得到A行星运动的轨道半径为R0，周期为T0。(4分)中央恒星O的质量是多大？

多大？（2）（8分）长期观测发现，A行星实际运动的轨道与圆轨道总有一些偏离，且周期性的每隔t0时间发生一次最大的偏离，天文学家认为形成这种现象的原因可能是A行星外侧还存在着一颗未知的行星B（假设其运行轨道与A在同一平面内，且与A的绕行方向相同），它对A行星的万有引力引起A轨道的偏离。根据上述现象和假设，你能对未知行星B的运动得到哪些定量的预测？14、（14分）如图所示，在同一竖直平面内的两正对着的相同半圆光滑轨道，相隔一定的距离，虚线沿竖直方向，一小球能在其间运动，今在最高点与最低点各放一个压力传感器，测试小球对轨道的压力，并通过计算机显示出来，当轨道距离变化时，测得两点压力差与距离x的图像如图，g取10m/s2，不计空气阻力，求（1）小球的质量为多少？（2）若小球的最低点B的速度为20m/s，为使小球能沿轨道运动，x的最大值为多少？15、（15分）如图所示，在空间中取直角坐标系Oxy，在第一象限内平行于y轴的虚线MN与y轴距离为d，从y轴到MN之间的区域充满一个沿y轴正方向的匀强电场，场强大小为E初速度可以忽略的电子经过另一个电势差为U的电场加速后，从y轴上的A点以平行于x轴的方向射入第一象限区域，A点坐标为（0，h）。已知电子的Ed2电量为e，质量为m，加速电场的电势差U>_4h，电子的重力忽略不计，求：(1)电子从A点进入电场到离开该电场区域所经历的时间t和离开电场区域时的速度v;(2)电子经过x轴时离坐标原点O的距离I。16.(16分)在水平长直的轨道上，有一长度为L的平板车在外力控制下始终保持速度v0做匀速直线运动•某时刻将一质量为m的小滑块轻放到车面的中点，滑块与车面间的动摩擦因数为U.(1)证明：若滑块最终停在小车上，滑块和车摩擦产生的内能与动摩擦因数口无关，是一个定值.(2)已知滑块与车面间动摩擦因数M=0.2，滑块质量m=1kg,车长L=2m，车速v0=4m/s，取g=10m/s2，当滑块放到车面中点的同时对该滑块施加一个与车运动方向相同的恒力F，要保证滑块不能从车的左端掉下，恒力F大小应该满足什么条件？在(2)的情况下，力F取最小值，要保证滑块不从车上掉下，力F的作用时间应该在什么范围内?

（参考答案）1、C2、D3、A4、A5、B6、BD7、ACD8、AC9、AB10、（12分）①5.50:②2.75,1.10;③U2zU2；④滑块的质量m；1mv2+ms（v2_v2）2gL222L11、（8分）①.D0,e是n个点对应的圆心角，t是电火花计时器的打O=（n-1）t点时间间隔；.没有影响，电火花计时器向卡纸中心移动时不影响角度的测量s=012、（12分）解：⑴带电粒子A处于平衡，其受力如图，其中F为两点电荷间的库仑力，T为绳子拉力，E。为外加电场，则s=0Tcos0-mg-Fcos0=0TOC\o"1-5"\h\z（2分）=0Fsin0+qE°-Tsin0（2分）f-kQq3（2分）12联立式解得有T-kQq+如3（2分）l2cos0Emgtan03………（2分）0q（2）小球从B运动到C的过程中，q与Q间的库仑力不做功，由动能定理得4）4）mgl-qEl=mgl-qEl=0mV22c6（2分）TOC\o"1-5"\h\z在C点时：T_k譽-mg=碍6（2分）联立6、6、6解得：T=kqQ+mg（3-2tan9）6....（2分）1213（12分）.解：设中央恒星质量为M,A行星质量为m，则由万有引力定律和牛顿第二定律得GMm二mR伫①R20T200解得M=匕②GT2（2）由题意可知，A、B相距最近时，B对A的影响最大，且每隔t0时间相距最近。设B行星周期为T则有：鼻--1③TT0B解得：t=To④Bt-T设B行星的质量为mB，运动的轨道半径为RB，则有GMmB二mR伫⑤R2BBT2BB由①④⑤得：R二R•''（_Lo）2⑥B03t—T1001）（2分）14、（14分）（1）设轨道半径为1）（2分）1—、1mv2=mg（2R+x）+mv2TOC\o"1-5"\h\z2B2A对B点：v2（2）（2分）F-mg=m~BN1R对A点：v2（3）（2分）F+mg=m~AN2R由（1）、（2）、（3）式得：两点的压力差:,…尸62mgx-△F=F-F=6mg+NN1N2R由图象得：截距6mg=6，得m=凤（5）（2分）（2）因为图线的斜率，2mg、R所以R二2m（6）（2分）在A点不脱离的条件为：vA4Rg（7）（2分）由（1）（6）（7）式得：x二15m（8）（2分）123.（15分）（1）由eU二2mv°2（1分）得电子进入偏转电场区域的初速度V0=，：'譽（1分）设电子从MN离开贝V电子从A点进入到离开匀强电场区域的时d间t二—=v0:m：dv（1分）;1Ed2y=2at2：4U（2分）Ed2因为加速电场的电势差U>刁斤，说明y<h,说明以上假设正确（1分）eE/meEd/m所以v=at=一xd、=<^—n（1分）ym2eUm2eU’/2eUeE2d2离开时的速度v十jV°2+Vy2二m^2mU（2分）（2）设电子离开电场后经过时间t'到达X轴，在x轴方向上的位移为X'，则1分）1分）X'二v0t'（1分），y'二h-y二h-扌t二Vyt贝9l=贝9l=d+x'二d+v0t‘hd+V（—o'vy）=vdd+Vh-2v+v0h（1分）vyd2hU代入解得l=2+页/r