2021年山西省长治市常村煤矿中学高三物理下学期期末试题含解析

2021年山西省长治市常村煤矿中学高三物理下学期期末试题含解析一、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.（多选题）如图所示，在一等腰直角三角形ACD区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B．一质量为m、电荷量为q的带正电粒子（不计重力）从AC边的中点O垂直于AC边射入该匀强磁场区域，若该三角形的两直角边长均为2l，则下列关于粒子运动的说法中正确的是（）A．若该粒子的入射速度为v=，则粒子一定从CD边射出磁场，且距点C的距离为lB．若要使粒子从CD边射出，则该粒子从O点入射的最大速度应为v=C．若要使粒子从AC边射出，则该粒子从O点入射的最大速度应为v=D．该粒子以不同的速度入射时，在磁场中运动的最长时间为参考答案：ACD【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动；牛顿第二定律；向心力．【专题】定性思想；推理法；带电粒子在磁场中的运动专题．【分析】根据洛伦兹力充当向心力可求得速度与半径间的关系，根据几何关系分析粒子可能的运动轨迹；从而明确可能的速度大小；再根据周期公式以及转过的圆心角可求得最长时间．【解答】解：A、根据洛伦兹力充当向心力可知：Bqv=m解得：r=l；根据几何关系可知，粒子一定从k距C点为l的位置离开磁场；故A正确；B、根据洛伦兹力充当向心力可知，v=，因此半径越大，速度越大；根据几何关系可知，使粒子与AD边相切时速度最大，则由几何关系可知，最大半径为一定大于l；故B错误；C、若要使粒子从AC边射出，则该粒子从O点入射的最大半径为；因此最大速度速度应为v=；故C正确；D、粒子运行周期为，根据几何关系可知，粒子在磁场中最大圆心角为180°；故最长时间为；故D正确；故选：ACD．2.几十亿年来。月球总是以同一面对着地球，人们只能看到月貌的59％．由于在地球上看不到月球的背面，所以月球的背面蒙上了一层十分神秘的色彩。试通过对月球运动的分析，说明人们在地球上看不到月球背面的原因是(

)A．月球的自转周期与地球的自转周期相同B．月球的自转周期与地球的公转周期相同C．月球的公转周期与地球的自转周期相同D．月球的公转周期与月球的自转周期相同参考答案：D3.如图（a)中的变压器为理想变压器，原线圈的匝数n1与副线圈的匝数n2之比为10:1.变压器的原线圈接输出电压如图（b)所示的正弦式交流电源，两个20Ω的定值电阻串联接在副线圈两端.电压表V为理想电表.则A.原线圈上电压的有效值为100VB.原线圈上电压的有效值约为70.7VC.电压表V的读数为5.0VD.电压表V的读数约为3.5V参考答案：BD4.酒精测试仪的工作原理如图所示，其中P是半导体型酒精气体传感器，该传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓度C成正比，R0为定值电阻。以下关于电压表示数的倒数()与酒精气体浓度的倒数()之间关系的图象，正确的是（

）参考答案：A5.假如一辆汽车在静止时喇叭发出声音的频率是300Hz，在汽车向你驶来又擦身而过的过程中，下列说法正确的是A.当汽车向你驶来时，听到声音的频率大于300HzB.当汽车向你驶来时，听到声音的频率小于300HzC．当汽车和你擦身而过后，听到声音的频率大于300HzD．当汽车和你擦身而过后，听到声音的频率小于300Hz参考答案：AD二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.物理课上，老师利用图甲所示的装置探究了加速度与力的关系，得到加速度与物体所受合力成正比的结论。某同学在实验室也找来了器材再次探究加速度与力的关系。他将质量为M的小车、总质量为m的小桶及钩码按如图甲所示组装好，他根据实验数据，作出a-F图线如图乙所示。经检查他的数据记录及作图均无误。请你分析：

甲

乙（1）图线没有坐标原点的原因是__________________________________；（2）图线上部弯曲的原因是_______________________________。参考答案：见解析（1）没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够 （2分）（2）没有满足M>>m的实验条件 （2分）中档，探究牛顿第二定律实验原理和条件。考查：实验能力。②理解实验原理和方法。能够控制实验条件，排除实验故障，正确进行观察、测量、记录实验现象和实验数据。

③分析和处理实验数据，对实验结果进行描述和解释，对误差进行初步分析和讨论，评价实验结论。7.在圆轨道运动的质量为m的人造地球卫星,它到地面的距离等于地球半径R，已知地面上的重力加速度为g，则卫星运动的加速度为

，卫星的动能为

。参考答案：g/4，mgR／48.如图所示，半圆形玻璃砖半径为8cm，使直径AB垂直于屏幕并接触于B点，当激光束a以i＝30°的入射角射向玻璃砖的圆心O时，在屏幕上M点出现光斑，测得M到B的距离为8cm。则玻璃砖的折射率为________。要使激光束不能从AB面射出，则入射角i至少应为___________。参考答案：

(1).

(2).45°【分析】先根据几何关系求解光线的折射角，然后根据折射定律求解折射率；要使激光束不能从AB面射出，则入射角大于临界角，根据求解临界角.【详解】因MB=OB=8cm，可知折射角为r=450，根据光的折射定律可得：；临界角，可得C=450，即要使激光束不能从AB面射出，则入射角i至少应为450.9.如图所示，用两条一样的弹簧吊着一根铜棒，铜棒所在的虚线框范围内有垂直纸面的匀强磁场，棒中通入自左向右的电流。当棒静止时，每个弹簧的拉力大小均为F1；若将棒中电流反向但不改变电流大小，当棒静止时，每个弹簧的拉力大小均为F2，且F2＞F1，则磁场的方向为____________，安培力的大小为____________。参考答案：垂直纸面向里；F2-F110.如图所示是用光电门传感器测定小车瞬时速度的情境，轨道上ac间距离恰等于小车长度，b是ac中点．某同学采用不同的挡光片做了三次实验，并对测量精确度加以比较．挡光片安装在小车中点处，光电门安装在c点，它测量的是小车前端P抵达____点（选填a、b或c）时的瞬时速度；若每次小车从相同位置释放，记录数据如表所示，那么测得瞬时速度较精确的值为_____m/s．参考答案：（1）b

（2分）,

（2）1.90

11.一氢原子从能量为E2的能级跃迁至能量为E1的较低能级时释放的光子的波长为______（真空中光速c，普朗克常数h）参考答案：解析：由波尔假设可得hc/λ=E2-E1,释放的光子的波长为λ=.12.一列简谐波在t=0.8s时的图象如图甲所示，其x=0处质点的振动图象如图乙所示，由图象可知：简谐波沿x轴

▲

方向传播（填“正”或“负”），波速为

▲

m／s，t=10.0s时刻，x=4m处质点的位移是

▲

m．参考答案：13.质量为m=60kg的人站在质量为M=100kg的小车上，一起以v=3m/s的速度在光滑水平地面上做匀速直线运动．若人相对车以u=4m/s的速率水平向后跳出，则车的速率变为4.5m/s．参考答案：考点：动量守恒定律．专题：动量定理应用专题．分析：首先要明确参考系，一般选地面为参考系．其次选择研究的对象，以小车和车上的人组成的系统为研究对象．接着选择正方向，以小车前进的方向为正方向．最关键的是明确系统中各物体的速度大小及方向，跳前系统对地的速度为v0，设跳离时车对地的速度为v，人对地的速度为﹣u+v．最后根据动量守恒定律列方程求解．解答：解：选地面为参考系，以小车和车上的人为系统，以小车前进的方向为正方向，跳前系统对地的速度为v0，设跳离时车对地的速度为v，人对地的速度为﹣u+v，根据动量守恒定律：（M+m）v0=Mv+m（﹣u+v′），解得：v′=v+u，代入数据解得：v′=4.5m/s；故答案为：4.5．点评：运动动量守恒定律时，一定要注意所有的速度都是相对于同一个参考系，因此该题的难点是人对地的速度为多大．三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.在“研究平抛物体运动”的实验中（如图1），通过描点画出平抛小球的运动轨迹．（1）以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有

．a．安装斜槽轨道，使其末端保持水平b．每次小球释放的初始位置可以任意选择c．每次小球应从同一高度由静止释放d．为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接（2）实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，图3中y﹣x2图象能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是____（3）图2是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，O为平抛的起点，在轨迹上任取三点A、B、C，测得A、B两点竖直坐标y1为5.0cm、y2为45.0cm，A、B两点水平间距△x为40.0cm．则平抛小球的初速度v0为m/s，若C点的竖直坐标y3为60.0cm，则小球在C点的速度vC为m/s（结果保留两位有效数字，g取10m/s2）．参考答案：（1）ac；（2）c；（3）2.0，4.0【考点】研究平抛物体的运动．【分析】（1）根据实验的原理，结合实验中的注意事项确定正确的操作步骤．（2）根据平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式求出y与x2的关系式，从而确定正确的图线．（3）根据位移时间公式分别求出抛出点到A、B两点的时间，结合水平位移和时间求出初速度．根据速度位移公式求出C点的竖直分速度，结合平行四边形定则求出C点的速度．【解答】解：（1）a、为了保证小球的初速度水平，斜槽的末端需水平，故a正确；b、为了使小球的初速度相等，每次让小球从斜槽的同一位置由静止滚下，故b错误，c正确；d、描绘小球的运动轨迹，用平滑曲线连接，故d错误．故选：ac．（2）根据x=v0t，y=得，y=，可知y﹣x2的图线为一条过原点的倾斜直线，故选：C．（3）5cm=0.05m，45cm=0.45m，40cm=0.40m，60cm=0.60m，根据得：，根据得：，则小球平抛运动的初速度为：．C点的竖直分速度为：，根据平行四边形定则知，C点的速度为：=4.0m/s．故答案为：（1）ac；（2）c；（3）2.0，4.015.某物理兴趣小组要精确测量一只电流表G(量程为1mA、内阻约为100Ω)的内阻。实验室中可供选择的器材有：电流表A1：量程为3mA

内阻约为200Ω；电流表A2：量程为0.6A，内阻约为0.1Ω；定值电阻R1：阻值为10Ω；定值电阻R2：阻值为60Ω；滑动变阻器R3：最大电阻20Ω，额定电流1.5A；直流电源：电动势1.5V，内阻0.5Ω；开关，导线若干。（1）为了精确测量电流表G的内阻，你认为该小组同学应选择的电流表为

、定值电阻为

。（填写器材的符号）（2）在方框中画出你设计的实验电路图。（3）按照你设计的电路进行实验，测得电流表A的示数为I1，电流表G的示数为I2，则电流表G的内阻的表达式为rg=

。（4）请列出你所知道的测量电阻的方法：

。（至少写出两种）参考答案：(1)

A1、R2

(2)

如图所示(3)

（4）伏安法、欧姆表法、半偏法、替代法等均可。四、计算题：本题共3小题，共计47分16.如图所示，BCDG是光滑绝缘的圆形轨道，位于竖直平面内，轨道半径为R，下端与水平绝缘轨道在B点平滑连接，整个轨道处在水平向左的匀强电场中．现有一质量为m、带正电的小滑块（可视为质点）置于水平轨道上，滑块受到的电场力大小为mg，滑块与水平轨道间的动摩擦因数为0.5，重力加速度为g．（1）若滑块从水平轨道上距离B点s=3R的A点由静止释放，滑块到达与圆心O等高的C点时速度为多大？（2）在（1）的情况下，求滑块到达C点时受到轨道的作用力大小；（3）改变s的大小，使滑块恰好始终沿轨道滑行，且从G点飞出轨道，求滑块在圆轨道上滑行过程中的最小速度大小．参考答案：考点：带电粒子在匀强电场中的运动．专题：带电粒子在电场中的运动专题．分析：（1）滑块从A点由静止释放后，电场力和摩擦力做功，根据动能定理求解到达C点时速度．（2）滑块到达C点时，由电场力和轨道作用力的合力提供向心力，根据向心力公式求出轨道的作用力；（3）求出重力和电场力的合力的大小和方向，电荷恰好经过等效最高点点时，由重力和电场力的合力恰好提供向心力，根据牛顿第二定律列式求出等效最高点的速度，即为滑块在圆轨道上滑行过程中的最小速度．解答：解：（1）设滑块到达C点时的速度为v，从A到C过程，由动能定理得：qE?（s+R）﹣μmg?s﹣mgR=由题，qE=mg，μ=0.5，s=3R代入解得，vC=（2）滑块到达C点时，由电场力和轨道作用力的合力提供向心力，则有

N﹣qE=m解得，N=mg（3）重力和电场力的合力的大小为F==设方向与竖直方向的夹角为α，则tanα==，得α=37°滑块恰好由F提供向心力时，在圆轨道上滑行过程中速度最小，此时滑块到达DG间F点，相当于“最高点”，滑块与O连线和竖直方向的夹角为37°，设最小速度为v，

F=m解得，v=答：（1）若滑块从水平轨道上距离B点s=3R的A点由静止释放，滑块到达与圆心O等高的C点时速度为．（2）在（1）的情况下，滑块到达C点时受到轨道的作用力大小是2.5mg；（3）改变s的大小，使滑块恰好始终沿轨道滑行，且从G点飞出轨道，滑块在圆轨道上滑行过程中的最小速度大小是．点评：本题关键是将重力和电场力合成后当作一种全新的场力，然后等效场的“最高点”，根据动能定理和牛顿第二定律灵活列式求解．17.某学校科技小组对一辆自制小遥控车的性能进行研究，他们让小车在水平地面上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过数据处理得到如图所示的v-t图像，已知小车在0-2s内做匀加速直线运动，2-10s内小车牵引力的功率保持不变，在10s末停止遥控，关闭电动机。小车的质量m=1kg，整个过程中小车受到的阻力保持不变。求：（1）小车所受的阻力f；（2）小车在2-10s内牵引力的功率；（3）小车在14s内阻力f做的功。参考答案：试题分析：（1）小车在10s后

1分

1分（2）2—10内小车牵引力的功率

2分（3）小车在0—2s内的位移

1分2—7s内

3分10—14s内

s4=×4×8=16m

1分14s内总位移s=72m

1分阻力f做的功W=-fs=-2×72=-144J

2分考点：功，功率，动能定理18.如图所示，粗糙弧形轨道和两个光滑半圆轨道组成翘尾巴的S形轨道.光滑半圆