2021-2022学年河北省石家庄市辛集仁慈中学高三物理上学期期末试题含解析

2021-2022学年河北省石家庄市辛集仁慈中学高三物理上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.下列说法正确的是A．用分光镜观测光谱是利用光折射时的色散现象B．用X光机透视人体是利用光电效应C．光导纤维舆信号是利用光的干涉现象D．门镜可以扩大视野是利用光的衍射现象

参考答案：答案：A解析：用X光机透视人体是利用X光的穿透性；光导纤维传输信号是利用光的全反射现象；门镜可以扩大视野是利用光的折射现象。2.如图1所示，理想变压器输入端接在电动势随时间变化，内阻为r的交流电源上，输出端接在理想电流表及阻值为R的负载，变压器原副线圈匝数比值为；如果要求负载上消耗的电功率最大，则下列说法正确的是（）A．交流电源的效率为50%B．电流表的读数为C．负载上消耗的热功率为D．该交流电源电动势的瞬时表达式为e=Emsin参考答案：A【考点】变压器的构造和原理；正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率．【分析】由图可读出最大值，周期，求得?，得出表达式，求得电压有效值可得输出功率，由输出功率与电功率求得效率，【解答】解：A、把变压器和R看做一个整体，等效电阻为R′，则当R′=r时，总功率为P总==负载功率为P负载=，则其效率为50%．则A正确，C错误；B、电流表的读数为有副线圈电流的有效值：原线圈电流有效值为I1=，则：=，故B错误；D、由图知周期为0.04S，则其ω=，则瞬时值表达式为e=Emsin（50π），故D错误；故选：A．3.如图所示，质量相等物体A、B处于静止状态，此时物体B刚好与地面接触．现剪断绳子OA，下列说法正确的是（）A．剪断绳子的瞬间，物体A的加速度为g，物体B的加速度为0B．弹簧恢复原长时，物体A的速度最大C．从剪断绳子到弹簧压缩到最短，物体B对地面压力均匀增大D．剪断绳子后，弹簧、物体A、B和地球组成的系统机械能守恒参考答案：

考点：机械能守恒定律；牛顿第二定律．专题：机械能守恒定律应用专题．分析：求出悬绳剪断前弹簧的拉力，再根据牛顿第二定律求出悬绳剪断瞬间A的瞬时加速度．当A物块向下运动到重力和弹力相等时，速度最大．若系统只有重力或弹簧弹力做功，系统机械能守恒，当弹簧被压缩到最短时，弹性势能最大．解答：解：A、剪断悬绳前，对B受力分析，B受到重力和弹簧的弹力，知弹力F=mg．剪断瞬间，对A分析，A的合力为F合=mg+F=2mg，由牛顿第二定律得：2mg=ma，加速度：a=2g，故A错误；B、物体A在弹力和重力的作用下，向下做加速运动，当弹力的方向向上且与重力相等时，加速度为零，速度最大，此时弹簧不处于原长，故B错误；C、剪断绳子后到物体运动到最下端过程中，B对地面的压力先增大后减小，故C错误．D、剪断绳子后，弹簧、物体A、B和地球组成的系统只有弹力做功，系统机械能守恒，故D正确；故选：D．点评：解决本题关键知道剪断悬绳的瞬间，弹簧的拉力不变，当A的加速度为零时速度最大，当弹簧被压缩到最短时，弹性势能最大，难度适中．4.（06年全国卷Ⅱ）如图，位于水平桌面上的物块P，由跨过定滑轮的轻绳与物块Q相连，从滑轮到P和到Q的两段绳都是水平的。已知Q与P之间以及P与桌面之间的动摩擦因数都是μ，两物块的质量都是m，滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计，若用一水平向右的力F拉P使它做匀速运动，则F的大小为A.4μmg

B.3μmg

C.2μmg

D.μmg参考答案：答案：A解析：以Q为研究对象，Q在水平方向受绳的拉力F1和P对Q的摩擦力Fμ1作用，由平衡条件可知：F1＝Fμ1＝μmg；以P为研究对象，P受到水平拉力F2绳的拉力地F2，Q对P的摩擦力F和地面对P的摩擦力Fμ2，由平衡条件可知：F＝F2＋F＋Fμ2，Fμ2＝μFN＝2μmg，牛顿第三定律知：F1＝F2，F＝Fμ1，代入得：F＝4μmg。5.（2014春?红岗区校级期末）一条河的宽度为100米，船在静水中的速度为4米/秒，水流的速度5米/秒，则（）A． 该船可能垂直河岸横渡到对岸B． 当船头垂直河岸横渡时，过河所用的时间最短C． 当船头垂直河岸横渡时，船的位移最小，是100米D． 当船横渡到河岸时，船对岸的最小位移是100米参考答案：B解：设船在静水中的航速为v1，水流的速度v2．A、由题，船在静水中的航速小于水流的速度，根据平行四边形定则可知，船的合速度方向不可能垂直于河岸，则船不能垂直到达正对岸，故A错误；B、将小船的速度分解为垂直河岸和沿河岸方向，在垂直于河岸的方向上，河宽一定，当在该方向上的速度最大时，渡河时间最短，所以当船头方向垂直河岸，在该方向上的速度等于静水船速，时间最短，为t==25s．故B正确；C、船实际是按合速度方向运动，由于v1和v2的大小一定，根据作图法，由三角形定则分析可知，当船相对于水的速度v1与合速度垂直时，合速度与河岸的夹角最大，船登陆的地点离船出发点的最小距离，设船登陆的地点离船出发点的最小距离为s，根据几何知识得，代入解得s=125m，故CD错误；故选：B二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.（填空）一列简谐横波沿工轴正方向传播，周期为2s，t=0时刻的波形如图所示．该列波的波速是m/s；质点a平衡位置的坐标xa=2.5m．再经s它第一次经过平衡位置向y轴正方向运动．参考答案：2，0.25s．考点： 波长、频率和波速的关系；横波的图象．.分析： 由图读出波长λ，由波速公式v=求波速．根据波的传播方向判断可知，图中x=2m处质点的运动方向沿y轴向上，当此质点的状态传到a点时，质点a第一次经过平衡位置向y轴正方向运动．运用波形的平移法研究质点a第一次经过平衡位置向y轴正方向运动的时间．解答： 解：由图读出波长λ=4m，则波速根据波的传播方向判断可知，图中x=2m处质点的运动方向沿y轴向上，当此质点的状态传到a点时，质点a第一次经过平衡位置向y轴正方向运动．则质点a第一次经过平衡位置向y轴正方向运动的时间t==s=0.25s．故答案为：2，0.25s．点评： 本题采用波形的平移法求质点a第一次经过平衡位置向y轴正方向运动的时间，这是常用的方法．7.如图为悬挂街灯的支架示意图，横梁BE质量为6kg，重心在其中点。直角杆ADC重力不计，两端用铰链连接。已知BE＝3m，BC＝2m，∠ACB＝30°，横梁E处悬挂灯的质量为2kg，则直角杆对横梁的力矩为

N·m，直角杆对横梁的作用力大小为_______N。参考答案：150，150

8.（4分）如图所示，质量为m的人站在自动扶梯上，扶梯正以加速度a向上匀加速运动，a与水平方向的夹角为θ，则人所受的支持力大小为

，摩擦力大小为

。

参考答案：

mg＋masinθ

macosθ9.设地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，若某质量为m的地球同步通讯卫星，离开地面的高度为H，则它绕地球运行时所受的向心力大小为________，运行时的线速度大小为________。参考答案：

10.第26届国际计量大会决定，质量单位“千克”用普朗克常量定义，“国际千克原器”于2019年5月20日正式“退役”的数值为，根据能量子定义，的单位是______，该单位用国际单位制中的力学基本单位表示，则为______。参考答案：

(1).

(2).【详解】由，能量的单位为，频率的单位为，故h的单位为，又因能量的单位换成力学基本单位可表示为，则h的单位为11.（5分）假设在NaCl蒸气中存在由钠离子Na+和氯离子Cl-靠静电相互作用构成的单个氯化钠NaCl分子，若取Na+与Cl-相距无限远时其电势能为零，一个NaCl分子的电势能为-6.1eV，已知使一个中性钠原子Na最外层的电子脱离钠原子而形成钠离子Na+所需的能量（电离能）为5.1eV，使一个中性氯原子Cl结合一个电子形成氯离子Cl-所放出的能量（亲和能）为3.8eV。由此可算出，在将一个NaCl分子分解成彼此远离的中性钠原子Na和中性氯原子Cl的过程中，外界供给的总能量等于____________。参考答案：答案：4.812.若一定质量的理想气体分别按如图所示的三种不同过程变化，其中表示等容变化的是

(填“a→b”、“b→c”或“c→d”)，该过程中气体的内能

(填“增加”、“减少”或“不变”)．参考答案：a→b，增加；13.一行星绕某恒星做圆周运动。由天文观测可得其运行的周期为T、线速度的大小为v，已知引力常量为G，则行星运动的轨道半径为__________，恒星的质量为__________。参考答案：，三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.如图所示，质量m=1kg的小物块静止放置在固定水平台的最左端，质量2kg的小车左端紧靠平台静置在光滑水平地面上，平台、小车的长度均为0.6m。现对小物块施加一水平向右的恒力F，使小物块开始运动，当小物块到达平台最右端时撤去恒力F，小物块刚好能够到达小车的右端。小物块大小不计，与平台间、小车间的动摩擦因数均为0.5,重力加速度g取10m/s2，水平面足够长，求:(1)小物块离开平台时速度的大小；(2)水平恒力F对小物块冲量的大小。参考答案：（1）v0=3m/s；（2）【详解】（1）设撤去水平外力时小车的速度大小为v0，小物块和小车的共同速度大小为v1。从撤去恒力到小物块到达小车右端过程，对小物块和小车系统：动量守恒：能量守恒：联立以上两式并代入数据得：v0=3m/s（2）设水平外力对小物块的冲量大小为I，小物块在平台上运动的时间为t。小物块在平台上运动过程，对小物块：动量定理：运动学规律：联立以上两式并代入数据得：15.（2014?宿迁三模）学校科技节上，同学发明了一个用弹簧枪击打目标的装置，原理如图甲，AC段是水平放置的同一木板；CD段是竖直放置的光滑半圆弧轨道，圆心为O，半径R=0.2m；MN是与O点处在同一水平面的平台；弹簧的左端固定，右端放一可视为质点、质量m=0.05kg的弹珠P，它紧贴在弹簧的原长处B点；对弹珠P施加一水平外力F，缓慢压缩弹簧，在这一过程中，所用外力F与弹簧压缩量x的关系如图乙所示．已知BC段长L=1.2m，EO间的距离s=0.8m．计算时g取10m/s2，滑动摩擦力等于最大静摩擦力．压缩弹簧释放弹珠P后，求：（1）弹珠P通过D点时的最小速度vD；（2）弹珠P能准确击中平台MN上的目标E点，它通过C点时的速度vc；（3）当缓慢压缩弹簧到压缩量为x0时所用的外力为8.3N，释放后弹珠P能准确击中平台MN上的目标E点，求压缩量x0．参考答案：（1）弹珠P通过D点时的最小速度为；（2）通过C点时的速度为m/s；（3）压缩量为0.18m．考点： 动能定理的应用；机械能守恒定律．专题： 动能定理的应用专题．分析： （1）根据D点所受弹力为零，通过牛顿第二定律求出D点的最小速度；（2）根据平抛运动的规律求出D点的速度，通过机械能守恒定律求出通过C点的速度．（3）当外力为0.1N时，压缩量为零，知摩擦力大小为0.1N，对B的压缩位置到C点的过程运用动能定理求出弹簧的压缩量．解答： 解：（1）当弹珠做圆周运动到D点且只受重力时速度最小，根据牛顿第二定律有：mg=解得．v==m/s（2）弹珠从D点到E点做平抛运动，设此时它通过D点的速度为v，则s=vtR=gt从C点到D点，弹珠机械能守恒，有：联立解得v=代入数据得，V=2m/s（3）由图乙知弹珠受到的摩擦力f=0.1N，根据动能定理得，且F1=0.1N，F2=8.3N．得x=代入数据解得x0=0.18m．答：（1）弹珠P通过D点时的最小速度为；（2）通过C点时的速度为m/s；（3）压缩量为0.18m．点评： 本题考查了动能定理、机械能守恒定律、牛顿第二定律的综合，涉及到圆周运动和平抛运动，知道圆周运动向心力的来源，以及平抛运动在竖直方向和水平方向上的运动规律是解决本题的关键．四、计算题：本题共3小题，共计47分16.如图所示，一平板小车静止在光滑的水平面上，质量均为m的物体A、B分别以2v和v的初速度、沿同一直线同时从小车两端相向水平滑上小车。设两物体与小车间的动摩擦因数均为，小车质量也为m，最终物体A、B都停在小车上（若A、B相碰，碰后一定粘在一起）求：（1）最终小车的速度大小是多少，方向怎样?（2）要想使物体A、B不相碰，平板车的长度至少为多长?参考答案：见解析(1)由动量守恒定律可知A、B最后和小车相对静止，总动量守恒，选水平向右为正方向，则2mv-mv=3m，解得=，方向向右。(2)由题意结合能量的转化与守恒可得。17.如图所示，在平面直角坐标系第Ⅲ象限内充满＋y方向的匀强电场，在第Ⅰ象限的某个圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场(电场、磁场均未画出)；一个比荷为＝k的带电粒子以大小为v0的初速度自点P(－d，－d)沿＋x方向运动，恰经原点O进入第Ⅰ象限，粒子穿过匀强磁场后，最终从x轴上的点Q(9d，0)沿－y方向进入第Ⅳ象限；已知该匀强磁场的磁感应强度为B＝，不计粒子重力。(1)求第Ⅲ象限内匀强电场的场强E的大