山西省临汾市洪洞县赵城永安中学2021年高三物理期末试题含解析

山西省临汾市洪洞县赵城永安中学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.下列说法正确的是A.速度变化越快的物体惯性越小，B.物体做曲线运动的条件是所受合力与速度既不垂直也不在同一直线上C.吊扇工作时向下压迫空气，空气对吊扇产生竖直向上的托力，减轻了吊杆对电扇的拉力D.两个小球A和B，中间用弹簧连接，并用细线将A球悬于天花板上，则弹簧对A的力和弹簧对B的力是作用力和反作用力参考答案：C2.下列关于布朗运动的说法，正确的是

（

）A．布朗运动是液体分子的无规则运动

B.液体温度越高，悬浮粒子越小，布朗运动越剧烈C．布朗运动是由于液体各部分的温度不同而引起的D.布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的不平衡引起的参考答案：BD布朗运动是悬浮颗粒的无规则运动，不是液体分子的运动，选项A错；液体的温度越高，悬浮颗粒越小，布朗运动越剧烈，选项B正确；布朗运动是由于液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用不平衡引起的，选项C错，选项D正确。3.冥王星绕太阳的公转轨道是个椭圆，公转周期为T0，其近日点到太阳的距离为a，远日点到太阳的距离为b，半短轴的长度为c，如图所示．若太阳的质量为M，万有引力常量为G，忽略其他行星对它的影响，则（）A．冥王星从A→B→C的过程中，机械能逐渐增大B．冥王星从A→B所用的时间等于C．冥王星从B→C→D的过程中，万有引力对它先做正功后做负功D．冥王星在B点的加速度为参考答案：D【考点】万有引力定律及其应用．【分析】熟记理解开普勒的行星运动三定律：第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上．第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等．第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等．根据力与速度方向的夹角判断该力是做正功还是负功．【解答】解：A、冥王星从A→B→C的过程中，只有重力做功机械能守恒，故A错误；B、公转周期为，冥王星从A→C的过程中所用的时间是，由于冥王星从A→C的过程中，速率逐渐变小，从A→B与从B→C的路程相等，所以冥王星从A→B所用的时间小于，故B错误；C、冥王星从B→C→D的过程中，万有引力方向先与速度方向成钝角，过了C点后万有引力方向与速度方向成锐角，所以万有引力对它先做负功后做正功，故C错误；D、设B到太阳的距离为x，半长轴，则x=，根据万有引力充当向心力，知冥王星在B点的加速度a==，故D正确．故选：D4.（单选）“北斗第二代导航卫星网”将由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，其中静止轨道卫星，是指高度为36000km的地球同步卫星；30颗非静止轨道卫星由27颗中轨（MEO）卫星和3颗倾斜同步（IGSO）卫星组成，其中27颗MEO卫星的轨道高度均为21500km，3颗倾斜同步（IGSO）卫星的轨道高度与静止轨道卫星的轨道高度相同，将各卫星轨道均视为圆轨道，根据以上信息，可以判断（）A．MEO卫星的角速度比静止轨道卫星的角速度小B．该35颗卫星的轨道圆心可能不重合C．静止轨道卫星只能在赤道正上方D．静止轨道卫星和倾斜同步（IGSO）卫星的周期不相同参考答案：考点：人造卫星的加速度、周期和轨道的关系；万有引力定律及其应用．专题：人造卫星问题．分析：根据万有引力提供向心力=，得到角速度、周期与轨道半径的关系，根据轨道高度的大小，比较角速度和周期的大小．同步卫星的轨道为赤道上空36000km的高度，所有同步卫星都在同一个轨道上．解答：解：A、根据万有引力提供向心力，得，由此可知，轨道高度越大，角速度越小，MEO卫星的轨道高度为21500km，远小于静止轨道卫星36000km，故MEO卫星的角速度比静止轨道卫星的角速度大，故A错误．BC、同步卫星的轨道为赤道上空36000km的高度，所有同步卫星都在同一个轨道上，故B错误、C正确．D、根据万有引力提供向心力，得，轨道高度相同，周期相同，倾斜同步（IGSO）卫星的轨道高度与静止轨道卫星的轨道高度相同，故静止轨道卫星和倾斜同步（IGSO）卫星的周期相同，都是24h．故D错误．故选：C．点评：本题要掌握万有引力提供向心力，并且根据题意要能够用角速度和周期表示出向心力．要知道同步卫星的轨道为赤道上空36000km的高度，所有同步卫星都在同一个轨道上．5.（07年全国卷Ⅰ）从桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴（图中虚线）与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图所示，有一半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合。已知玻璃的折射率为1.5，则光束在桌面上形成的光斑半径为A．r

B．1.5r

C．2r

D．2.5r参考答案：答案：C解析：如图所示，光线射到A或B时，入射角大于临界角，发生全反射，而后由几何关系得到第二次到达界面的时候垂直打出。O点为?ABC的重心，设EC=x，则由几何关系得到：，解得光斑半径x=2r。二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.如图所示，一物体在平行于斜面向上的恒力F作用下，由静止从底端沿光滑的斜面向上做匀加速直线运动，经时间t力F做功为60J，此后撤去恒力F，物体又经时间t回到出发点。若以地面为零势能点，则当物体回到出发点时的动能为____________J，在撤去恒力F之前，当物体的动能为7J时，物体的机械能为____________J。参考答案：60；28

7.一点光源以功率P向外发出波长为λ的单色光，若已知普朗克恒量为h，光速为c，则此光源每秒钟发出的光子数为

个，如果能引起人的视觉反应的此单色光的最小强度是人的视网膜单位面积上每秒钟获得n个光子，那么当人距离该光源

远时，就看不清该光点源了。（球面积公式为，式中r为球半径）参考答案：

答案：8.在“测定金属的电阻率”的实验中：（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图1所示，读数为

mm．（2）某小组同学利用电流表（内阻约0.1Ω）、电压表（内阻约3kΩ）等器材从0开始的多组电流、电压数据并求出金属丝的电阻Rx=50Ω，他们采用的是如图中的

电路图，所测电阻Rx的真实值

（选填“大于”、“小于”、“等于”）50Ω．参考答案：（1）2.526（2.525﹣2.528）；（2）A；

小于．【考点】测定金属的电阻率．【分析】（1）的关键是读数时要分成整数部分和小数部分两部分之和来读；（2）的关键是明确当电流要求从零调时，变阻器应用分压式接法，当待测电阻远小于电压表内阻时，电流表应用外接法．【解答】解：（1）螺旋测微器的读数为d=2.5mm+20.7×0.01mm=2.527mm（2.525﹣2.528）；（2）由给出的数据表可知，电流和电压从零调，所以滑动变阻器应用分压式接法；因电流表（内阻约0.1Ω）、电压表（内阻约3kΩ），而待测金属丝的电阻Rx=50Ω，依据＞RARV，则有，所测电阻偏大，所以电流表应用内接法，故应采用A图；因采用电流表内接法，则导致电压表测量值偏大，因此所测电阻的测量值大于真实值，即所测电阻Rx的真实值小于50Ω．故答案为：（1）2.526（2.525﹣2.528）；（2）A；

小于．9.（4分）图甲为一个电灯两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线，由图可知，两者不成线性关系，这是由于

。如图乙所示，将这个电灯与20的定值电阻R串联，接在电动势为8V的电源上，则电灯的实际功率为

W。（不计电流表电阻和电源内阻）参考答案：答案：随电压的增大，灯变亮，灯丝温度升高，电阻率变大，电阻变大；0．610.如图所示，小车的顶棚上用绳线吊一小球，质量为m，车厢底板上放一个质量为M的木块，当小车沿水平面匀加速向右运动时，小球悬线偏离竖直方向30°，木块和车厢保持相对静止，则小车运动的加速度为------____________，小球对悬线的拉力为_____________，木块受到的摩擦力为______________。参考答案：答案：，，11.某种单色光在真空中的波长为，速度为c，普朗克恒量为h，现将此单色光以入射角i由真空射入水中，折射角为r，则此光在水中的波长为_______，每个光子在水中的能量为______。参考答案：；12.（选修3－3（含2－2）模块）（5分）分子间同时存在引力和斥力，且都随分子间距离的增大而

。分子势能的变化情况由分子力做功情况决定，与分子间的距离有关。现有两分子相距为r，已知r0为两分子引力和斥力相等时的距离，当r>r0时，分子力表现为

，当增大分子间的距离，分子势能

，当r<r0时，分子力表现为

，当减小分子间的距离，分子势能

。参考答案：答案：减小引力增大斥力增大13.如图所示，甲带正电，乙是不带电的绝缘物块，空间中有垂直纸面向里的匀强磁场。甲、乙叠放在一起，二者无相对滑动地沿粗糙的斜面，由静止开始加速下滑，在加速阶段，甲、乙两物块间的摩擦力将

乙物块与斜面间的摩擦力将

（填增大、减小或不变）参考答案：减小，增大；三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.某同学利用竖直上抛小球的频闪照片《验证机械能守恒定律》．频闪仪每隔0.05s闪光一次，图中所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如表（当地重力加速度取9.8m/s2，小球质量m=0.2kg，结果保留三位有效数字）：时刻t2t3t4t5速度（m/s）4.994.483.98

（1）由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度为v5=

m/s；（2）从t2到t5时间内，重力势能增量为△Ep=

J，动能减少量为△Ek=1.28J；（3）在误差允许的范围内，若△Ep与△Ek近似相等，从而验证了机械能守恒定律．由上述计算可得△Ep

△Ek（选填“＞”、“＜”或“=”），造成这种结果的主要原因是

．参考答案：＞，存在空气阻力．【考点】验证机械能守恒定律．【分析】（1）在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，据此可以求t5时刻的速度大小；（2）根据重力做功和重力势能之间的关系可以求出重力势能的减小量，根据起末点的速度可以求出动能的增加量；（3）由于纸带和打点计时器的摩擦以及空气阻力的存在，导致动能的减小量没有全部转化为重力势能．【解答】解：（1）在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，所以有：故答案为：3.48．（2）根据重力做功和重力势能的关系有：△Ep=mg（h2+h3+h4）=1.24J；故答案为：1.24．（3）由于纸带和打点计时器的摩擦以及空气阻力的存在，导致动能减小量没有全部转化为重力势能，因此△Ep＜△Ek．故答案为：＞，存在空气阻力．15.（8分）将一单摆装置竖直悬挂于某一深度为h（未知）且开口向下的小筒中（单摆的下部分露于筒外），如图1（甲）所示，将悬线拉离平衡位置一个小角度后由静止释放，设单摆振动过程中悬线不会碰到筒壁，如果本实验的长度测量工具只能测量出筒的下端口到摆球球心之距离L，并通过改变l而测出对应的摆动周期T，再以T2为纵轴、l为横轴做出函数关系图象，那么就可以通过此图象得出小筒的深度h和当地的重力加速度。（1）现有如下测量工具：A.时钟；B.秒表；C.天平；D.毫米刻度尺。本实验所需的测量工具有______________；（2）如果实验中所得到的T2—l关系图象如图1（乙）所示，那么真正的图象应该是a、b、c中的________________；（3）由图象可知，小筒的深度h=________m；当地g=_________m/s2。参考答案：答案：（1）BD

（2）a

（3）0.3

9.86四、计算题：本题共3小题，共计47分16.（15分）如图所示，小球的质量为m，带电量为q，整个区域加一个场强大小为E的水平方向的匀强电场，小球系在长为L的绳子的一端，且在与竖直方向成45°角的P点处于平衡。则（1）电场力多大？（2）如果小球被拉至与O点在同一水平位置的C点自由释放，则小球到达A点的速度是多大？此时绳上的拉力又为多大？（3）在竖直平面内，如果小球以P点为中心作微小的摆动，其振动周期如何求解？（4）若使小球在此竖直平面内恰好做圆周运动时，最大速度和最小速度分别在哪点？大小分别为多少？参考答案：解析：（1）小球在P处处于平衡，由平衡条件可知

电场力qE=mg（2）由于小球无论在哪个位置所受重力和电场力均不发生变化，因此重力和电场力可以等效成一个新的合场力F，大小，方向与竖直方向成45°角斜向左下。小球从C点运动到A点的过程中，合场力F作功为零，由动能定理，得

绳中拉力为mg（3）小球可等效在新的合场力F作用下作单摆，其等效重力加速度，则其周期

（4）小球在等效场中作竖直平面内的圆周运动中。通过与重力场中类比，小球应在速度最大的P点（可视为等效最低点）的对称点P/（可视为等效最高点）点的速度最小。小球在等效最高点P/，由牛顿第二定律

解得

小球从P/到P点，由动能定理，得解得

17.一水平的浅色长传送带上放置一煤块（可视为质点），煤块与传送带之间的动摩擦因素为μ，初始时，传送带与煤块都是静止的，现让传送带以恒定的加速度a开始运动，当其速度达到后，便以此速度做匀速运动，经过一段时间，煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后，煤块相对于传送带不再滑动，求此黑色痕迹的长度。参考答案：18.（17分）如图所示，两根与水平面成θ＝30°角的足够