山东省聊城市茌平城关中学2021年高三物理期末试题含解析

山东省聊城市茌平城关中学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.如图所示，人造地球卫星绕地球运行轨道为椭圆，其近地点P和远地点Q距地面的高度分别为R和3R，R为地球半径，已知地球表面处的重力加速度为g，以下说法正确的是A．卫星在P点的速度大于B．卫星在Q点的加速度等于C．卫星在从P到Q过程中处于超重状态D．卫星在从P到Q过程中机械能守恒参考答案：AD2.（单选）为了研究蹦床运动员跃起的高度，可在弹性网上安装压力传感器，利用传感器记录运动员运动过程中对弹性网的压力大小，并由计算机作出压力—时间图象(如图所示)。运动员在空中运动时可视为质点，则可依据传感器描绘的F—t图象估算出运动员跃起的最大高度为(g取10m／s2)A．1.5m B．1.8m，C．5.0m D．7.2m参考答案：C3.（多选题）研发卫星的成本高，提高卫星的使用寿命是节约成本的方法之一．如图甲所示的“轨道康复者”航天器可在太空中给“垃圾”卫星补充能源，从而延长卫星的使用寿命．图乙是“轨道康复者”在某次拯救一颗地球同步卫星前，二者在同一平面内沿相同绕行方向绕地球做匀速圆周运动的示意图，此时二者的连线通过地心，“轨道康复者”与同步卫星的轨道半径之比为1：4．若不考虑“轨道康复者”与同步卫星之间的万有引力，则下列说法正确的是（）A．在图示轨道上，“轨這康复者”的线速度大小是同步卫星线速度大小的2倍B．在图示轨道上，“轨道康复者”加速度大小是同步卫星加速度大小的4倍C．在图示轨道上，“轨道康复者”的周期为6hD．若要对该同步卫星实施拯救，“轨道康复者”可从图示轨道上进行加速后再与同步卫星对接参考答案：AD【考点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系．【分析】卫星绕地球做圆周运动万有引力提供向心力，应用万有引力公式与牛顿第二定律求出线速度、向心加速度、周期，然后分析答题；卫星加速会做离心运动．【解答】解：A、万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：G=m，解得，线速度：v=，===，故A正确；B、万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：G=ma，解得，加速度：a=，则：===，故B错误；C、万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：G=mr，解得：T=2π，则===，T轨道康复者=T同步卫星=×24=3h，故C错误；D、“轨道康复者”从图示轨道上进行加速做离心运动，然后与同伴卫星对接进行施救，故D正确；故选：AD．4.一质量为m的运动员托着质量为M的重物从下蹲状态（图甲）缓慢运动到站立状态（图乙），该过程重物和人的肩部相对位置不变，运动员保持乙状态站立△t时间后再将重物缓慢向上举，至双臂伸直（图丙）。甲到乙、乙到丙过程重物上升高度分别为h1、h2，经历的时间分别为t1、t2，则A.地面对运动员的冲量为(M+m)g(t1+t2+△t)，地面对运动员做的功为0B.地面对运动员的冲量为(M+m)g(t1+t2)，地面对运动员做的功为(M+m)g(h1+h2)C.运动员对重物的冲量为Mg(t1+t2+△t)，运动员对重物做的功为Mg(h1+h2)D.运动员对重物的冲量为Mg(t1+t2)，运动员对重物做的功为0参考答案：AC【详解】因运动员将重物缓慢上举，则可认为是平衡状态，地面对运动员的支持力为：(M+m)g，整个过程的时间为(t1+t2+△t)，根据I=Ft可知地面对运动员的冲量为(M+m)g(t1+t2+△t)；因地面对运动员的支持力没有位移，可知地面对运动员做的功为0，选项A正确，B错误；运动员对重物的作用力为Mg，作用时间为(t1+t2+△t)，根据I=Ft可知运动员对重物的冲量为Mg(t1+t2+△t)，重物的位移为(h1+h2)，根据W=Fs可知运动员对重物做的功为Mg(h1+h2)，选项C正确，D错误。5.如图4所示，三个完全相同的木块放在同一水平面上，木块和水平面的动摩擦因数相同。分别给它们施加一个大小为F

的推力，其中给第一、三两木块的推力与水平方向的夹角

相等，这时三个木块都保持静止。比较它们和水平面间的弹力大小N1、N2、N3和摩擦力大小f1、f2、f3，下列说法中正确的是

A．N1＞N2＞N3，f1＞f2＞f3

B．N1＞N2＞N3，f1＝f3＜f2

C．N1＝N2＝N3，f1＝f2＝f3

D．N1＞N2＞N3，f1＝f2＝f3参考答案：二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.如图所示，轻绳一端系在质量为m的物体A上，另一端与套在粗糙竖直杆MN上的轻圆环B相连接；现用水平力F拉住绳子上一点O，使物体A及圆环B静止在图中虚线所在的位置；现稍微增加力F使O点缓慢地移到实线所示的位置，这一过程中圆环B仍保持在原来位置不动；则此过程中，圆环对杆摩擦力F1___

_____(填增大、不变、减小)，圆环对杆的弹力F2___

_____(填增大、不变、减小)。参考答案：不变，

增大；设圆环B的质量为M；以整体为研究对象，分析受力，如图，根据平衡条件得F2=F①F1=（M+m）g②由②可知，杆对圆环的摩擦力F1大小保持不变，由牛顿第三定律分析圆环对杆摩擦力F1也保持不变；再以结点为研究对象，分析受力，如图2；根据平衡条件得到，F=mgtanθ，当O点由虚线位置缓慢地移到实线所示的位置时，θ增大，则F增大，而F2=F，则F2增大7.沿一直线运动的物体，在第1s内以10m/s的速度做匀速直线运动，在随后的2s内以7m/s的速度做匀速直线运动，那么物体在2s末的瞬时速度为___________，在这3s内的平均速度为___________。参考答案：7m/s8m/s8.如图所示是某原子的能级图,a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光.在下列该原子光谱的各选项中,谱线从左向右的波长依次增大,则正确的是_____________.参考答案：C9.如图所示，某车沿水平方向高速行驶，车厢中央的光源发出一个闪光，

闪光照到了车厢的前、后壁，则地面上的观察者认为该闪光

▲

（选填“先到达前壁”、“先到达后壁”或“同时到达前后壁”），同时他观察到车厢的长度比静止时变▲（选填“长”或“短”）了。参考答案：先到达后壁

短（10.某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙．当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态．若你是小组中的一位成员，要完成该项实验，则：（1）你认为还需要的实验器材有

（2）实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是

，实验时为保证细线拉力为木块的合外力首先要做的步骤

（3）在（2）的基础上，某同学用天平称量滑块的质量M.往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m.让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2（v1＜v2）。则本实验最终要验证的数学表达式为

（用题中的字母表示实验中测量得到的物理量）.参考答案：（1）天平，刻度尺（2分）（2）沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量（2分），平衡摩擦力（2分）（3）（3分）（1）实验要验证动能增加量和总功是否相等，故需要求出总功和动能，故还要天平和刻度尺；故答案为：刻度尺、天平；

（2）沙和沙桶加速下滑，处于失重状态，其对细线的拉力小于重力，设拉力为T，根据牛顿第二定律，有

对沙和沙桶，有mg-T=ma

对小车，有T=Ma

解得故当M＞＞m时，有T≈mg

小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力，故可以将长木板的一端垫高；

故答案为：沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量，平衡摩擦力；

（3）总功为：mgL，动能增加量为：故答案为：mgL=11.（4分）在光滑的水平面上有甲、乙两个物体发生正碰，已知甲的质量为1kg，乙的质量为3kg，碰前碰后的位移时间图像如图所示，碰后乙的图像没画，则碰后乙的速度大小为

m/s，碰撞前后乙的速度方向

（填“变”、“不变”）参考答案：

0.1

不变12.汽车发动机的功率为50kW，若汽车总质量为5×103kg，在水平路面上行驶时，所受阻力大小恒为5×103N，则汽车所能达到的最大速度为________m/s，若汽车以0.5m/s2的加速度由静止开始做匀加速运动，这一过程能维持的时间为________s。参考答案：10，40/313.人造卫星绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态，物体对支持面没有压力，所以在这种环境中已无法用天平称量物体的质量。针对这种环境，某兴趣小组通过查资料获知，：弹簧振子做简谐运动的周期为（其中m时振子的质量，k时弹簧的劲度系数）。他们设计了一种装置来间接测量物体的质量，如图所示，A时带夹子的金属块，金属块和夹子的总质量为m0，B时待测质量的物体（可以被A上的夹子固定），弹簧的劲度系数k未知，当他们有一块秒表。

（1）请你简要地写出测量待测物体质量的方法，测量的物理量用字母表示①______________________________；

②______________________________。（2）用所测物理量和已知物理量求待测物体质量的计算式为m＝____（3）由于在太空中受到条件限制，只能把该装置放在如图所示的粗糙的水平桌上进行操作，则该操作对该实验结果________（填“有”或“无”）影响，因为___________________参考答案：(1)

①不放B时用秒表测出弹簧振子完成30次全振动的时间t1②将B固定在A上，用秒表测出弹簧振子完成30次全振动的时间t2（此两步共4分，明确写出只测一次全振动时间的最多给2分）(2)

（2分）(3)

无（1分）

物体与支持面之间没有摩擦力，弹簧振子的周期不变。（3分）三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.（6分）如图所示，在水平光滑直导轨上，静止着三个质量均为的相同小球、、，现让球以的速度向着球运动，、两球碰撞后黏合在一起，两球继续向右运动并跟球碰撞，球的最终速度.①、两球跟球相碰前的共同速度多大？②两次碰撞过程中一共损失了多少动能？参考答案：解析：①A、B相碰满足动量守恒（1分）

得两球跟C球相碰前的速度v1=1m/s（1分）

②两球与C碰撞同样满足动量守恒（1分）

得两球碰后的速度v2=0.5m/s，（1分）

两次碰撞损失的动能（2分）15.（2013?黄冈模拟）某种材料的三棱镜截面ABC如图所示，底边BC水平且镀银，其中∠A=90°，∠B=60°，一束竖直向下的光束从AB边上的M点入射，经过BC面反射后，从AC边上的N点平行于BC边射出，且MN连线平行于BC．求：（Ⅰ）光线在M点的折射角；（Ⅱ）三棱镜的折射率．（可用根式表示）参考答案：（Ⅰ）光线在M点的折射角是15°；（Ⅱ）三棱镜的折射率是．考点： 光的折射定律．专题： 光的折射专题．分析： （Ⅰ）由几何知识求出光线在M点的入射角和折射角．（Ⅱ）运用折射定律求解三棱镜的折射率．解答： 解：（Ⅰ）如图，∠A=90°，∠B=60°，∠C=30°．由题意可得∠1=∠2=60°，∠NMQ=30°，∠MNQ=60°．根据折射定律，可得：∠PMQ=∠PNQ．根据反射定律，可得：∠PMN=∠PNM．即为：∠NMQ+∠PMQ=∠MNQ﹣∠PNQ．故折射角∠PMQ=15°（Ⅱ）折射率n==答：（Ⅰ）光线在M点的折射角是15°；（Ⅱ）三棱镜的折射率是．点评： 本题是几何光学问题，作出光路图，运用几何知识求出入射角和折射角是解题的关键之处，即能很容易解决此类问题．四、计算题：本题共3小题，共计47分16.如图所示，在边长为L的等边三角形ACD区域内，存在磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场。现有一束质量为m、电荷量为+q的带电粒子，从AC边中点P、平行于CD边垂直磁场射入，粒子的重力可忽略不计。(1)若粒子进入磁场时的速度大小为v0，求粒子在磁场中运动的轨道半径；(2)为使粒子能从CD边飞出磁场，粒子进入磁场时的速度大小应满足什么条件？参考答案：解：(1)设粒子在磁场中运动的轨道半径为r，则

(1分)解得

(2分)

(2)设粒子从CD边飞出磁场的最小半径为r1，对应最小速度为v1，则

(1分)解得

(1分)设粒子能从D点飞出磁场，对应的半径为r2，速度为v2，圆心角为α，则

(1分)

(1分)解得

α=60°

(1分)

由几何关系可知，粒子能从D点飞出磁场，且飞出时速度方向沿AD方向由于解得

所以速度大小应满足的条件

(1分)17.如图所示，AC、MN为一对正对的平行金属板，两板正中都开有一小孔，两板