山东省泰安市上高乡上高中学2021-2022学年高三物理期末试题含解析

山东省泰安市上高乡上高中学2021-2022学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.在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核(X)发生了一次α衰变。放射出的α粒子(He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量，生成的新核用Y表示。下面说法正确的是A.发生衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中运动的轨迹正确的是图丙B.新核Y在磁场中圆周运动的半径为RY＝C.α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，且电流大小为I＝D.若衰变过程中释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损为Δm＝参考答案：BCD【详解】A、由动量守恒可知衰变后产生的α粒子与新核Y运动方向相反，所以在磁场中运动的轨迹圆外切，根据可得，可知α粒子半径大，由左手可知两粒子圆周运动方向相同，丁图正确，故选项A错误；B、由可知，新核Y在磁场中圆周运动的半径为，故选项B正确；C、圆周运动的周期为，环形电流为，故选项C正确；D、对α粒子由洛伦磁力提供向心力可得，由质量关系可知衰变后新核Y质量为，由衰变过程中动量守恒可得可知，系统增加的能量为，由质能方程可得，联立解得衰变过程中的质量亏损为，故选项D正确；故选BCD。2.（单选）如图，在灭火抢险的过程中，消防队员有时要借助消防车上的梯子爬到高处进行救人或灭火作业．为了节省救援时间，消防车向前前进的过程中，人相对梯子匀加速向上运动，在地面上看消防队员的运动，下列说法中正确的是（）A．当消防车匀速前进时，消防队员可能做匀加速直线运动B．当消防车匀速前进时，消防队员水平方向的速度保持不变C．当消防车匀加速前进时，消防队员一定做匀变速曲线运动D．当消防车匀减速前进时，消防队员一定做匀变速曲线运动参考答案：解：A、当消防车匀速前进时，根据运动的合成，可知：消防队员一定做匀变速曲线运动，因水平方向存在加速度，则水平方向的速度变化．故A错误，B也错误．C、当消防车匀加速前进时，若合速度的方向与合加速度的方向不在同一条直线，其加速度的方向大小不变，所以消防员做匀变速曲线运动；若在一条直线上，则做匀变速直线运动，故C错误；D、当消防车匀减速前进时，根据运动的合成，结合曲线运动条件，则消防队员一定做匀变速曲线运动，故D正确．故选：D．3.如图所示，圆心在O点、半径为R的光滑圆弧轨道ABC竖直固定在水平桌面上，OC与OA的夹角为60°，轨道最低点A与桌面相切.一足够长的轻绳两端分别系着质量为m1和m2的两小球（均可视为质点），挂在圆弧轨道光滑边缘C的两边，开始时m1位于C点，然后从静止释放。则（

）（A）在m1由C点下滑到A点的过程中两球速度大小始终相等（B）在m1由C点下滑到A点的过程中重力对m1做功的功率先增大后减少（C）若m1恰好能沿圆弧下滑到A点，则m1＝2m2（D）若m1恰好能沿圆弧下滑到A点，则m1＝3m2参考答案：BC4.如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n=3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2．49eV的金属钠，下列说法中正确的是A．这群氢原子能发如三种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=2所发出的光波长最短B．这群氢原子能发出两种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=1所发出的光频率最高C．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9．60eVD．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为11.11eV参考答案：C5.某物体运动的v-t图象如图所示，下列说法正确的是 A．物体在第1s末运动方向发生变化 B．物体在第2s内和第3s内的加速度是相同的 C．物体在第4s末离出发点最远 D．物体在5s内的位移是0.5m参考答案：BD由图象可知：物体在前2s内速度都为正，第1s末运动方向不发生改变，故A错误；物体在第2s内、第3s内图象的斜率相同，所以加速度是相同的，故B正确；物体在4s末图象与时间轴围成的面积为零，此时回到出发点，故C错误；物体在5s末位移为最大位移的一半（最大位移为0.5m），故D错误．二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.《验证牛顿第二定律实验》中，（1）认为沙和沙桶的重力为拉小车运动的合力，除了要平衡摩擦力、沙和沙桶总质量远小于小车及其上砝码总质量外，还要求调节

.（2）作出（m为小车及其上砝码总质量）如图，直线不过原点则有关原因说法是：

.参考答案：（1）定滑轮高度使细绳与长木板平形

（2）平衡摩擦力时倾角太小（没有平衡摩擦力、摩擦力太大了）7.水平地面上有一质量为2千克的物体，在水平拉力F的作用下，由静止开始运动，5秒后水平拉力减为，物体的速度图线如图（g取10米/秒2），则F的大小是

牛，物体与地面间的滑动摩擦系数μ=

。

参考答案：9；0.258.如图所示，一个有界的匀强磁场区域，方向垂直纸面向里，一个矩形闭合导线框abcd沿纸面由位置Ⅰ运动到位置Ⅱ，在dc边刚进入磁场时，受到的安培力方向为______，在ab边即将离开磁场时，线框中感应电流方向为________（选填“顺时针”或“逆时针”）。

参考答案：

答案：向左、顺时针9.某物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候，测得弹力的大小F和弹簧长度L的关系如图所示，则由图线可知：（1）弹簧的劲度系数

N/m。（2）当弹簧受到5N的拉力时，弹簧的长度为

cm。参考答案：（1）200N/m。（2）12.5cm。10.（8分）如图电路中，电键K1，K2，K3，K4均闭合，在平行板电容器C的极板间悬浮着一带电油滴P，（以下各空填“悬浮不动”、“向上加速”或“向下加速”）（1）若断开K1，则P将_______（2）若断开K2，则P将________（3）若断开K3，则P将_______（4）若断开K4，则P将_______

参考答案：（1）则P将继续悬浮不动（2）则P将向上加速运动。（3）P将加速下降。（4）P将继续悬浮不动。11.（6分）图中A为某火箭发射场，B为山区，C为城市。发射场正在进行某型号火箭的发射实验。该火箭起飞时质量为2.02×103千克Kg，起飞推力2.75×106N，火箭发射塔高100m，则该火箭起飞时的加速度大小为______m/s2，在火箭推力不变的情况下，若不考虑空气阻力及火箭质量的变化，火箭起飞后，经_____秒飞离火箭发射塔。（参考公式及常数：=ma，vt=v0+at，s=v0t+(1/2)at2，g=9.8m/s2）参考答案：答案：3.81m/s2；7.25s（答3.83s同样给分）12.汽车发动机的功率为60kW，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12m/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16s．参考答案：考点：功率、平均功率和瞬时功率；牛顿第二定律．专题：功率的计算专题．分析：当汽车在速度变大时，根据F=，牵引力减小，根据牛顿第二定律，a=，加速度减小，当加速度为0时，速度达到最大．以恒定加速度开始运动，速度逐渐增大，根据P=Fv，发动机的功率逐渐增大，当达到额定功率，速度增大，牵引力就会变小，所以求出达到额定功率时的速度，即可求出匀加速运动的时间．解答：解：当a=0时，即F=f时，速度最大．所以汽车的最大速度=12m/s．以恒定加速度运动，当功率达到额定功率，匀加速运动结束．根据牛顿第二定律，F=f+ma匀加速运动的末速度===8m/s．所以匀加速运动的时间t=．故本题答案为：12，16．点评：解决本题的关键理解汽车的起动问题，知道加速度为0时，速度最大．13.如图所示，长L的轻直杆两端分别固定小球A和B，A、B都可以看作质点，它们的质量分别为2m和m。A球靠在光滑的竖直墙面上，B球放置在光滑水平地面上，杆与竖直墙面的夹角为37o。现将AB球由静止释放，A、B滑至杆与竖直墙面的夹角为53o时，vA：vB＝____________，A球运动的速度大小为____________。

参考答案：4：3，（或0.559）三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.如图1所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码，探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长长度的关系实验．①为完成实验，还需要的实验器材有：刻度尺．②实验中需要测量的物理量有：弹簧的原长、弹簧所受外力与对应的伸长量（或与弹簧对应的长度）．③图2是弹簧所受弹力F与弹簧伸长长度x的F﹣x图线，由此可求出弹簧的劲度系数为200N/m．图线不过原点的原因是由于弹簧有自重．参考答案：考点：探究弹力和弹簧伸长的关系．.专题：实验题；弹力的存在及方向的判定专题．分析：根据实验的原理：测量弹簧的弹力和伸长的长度来选择器材．图线的斜率即为弹簧的劲度系数．由胡克定律求出K．解答：解：①实验需要测量弹簧伸长的长度，故需要刻度尺．②实验中需要测量（记录）的物理量有：弹簧的原长、弹簧的原长、弹簧所受外力与对应的伸长量（或与弹簧对应的长度）③图线的物理意义是表明弹簧的弹力大小和弹簧伸长量大小成正比．由k==200N/m．由图可知，当F=0时，x=0.5cm，说明没有挂重物时，弹簧有伸长，是由于弹簧自身的重力造成的．故图线不过原点的原因是由于弹簧有自重，实验中没有考虑（或忽略了）弹簧的自重．故答案为：①刻度尺

②弹簧的原长、弹簧所受外力与对应的伸长量（或与弹簧对应的长度）③200N/m；弹簧有自重点评：在应用胡克定律时，要首先转化单位，知道图线的斜率即为弹簧的劲度系数．15.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下表（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v5=_____m/s.（2）从t2至t5时间内，重力势能增加量ΔEp=_____J，动能减少量ΔEk=_____J.（3）在误差允许的范围内，若ΔEp与ΔEk近似相等，从而验证了机械能守恒定律.由上述计算得ΔEp_____ΔEk（选项“>”“<”或“=”），造成这种结果的主要原因是________________________________________.参考答案：（1）3.48（2分）（2）1.24

（2分）

1.28

（2分）（3）

<

（2分）

存在空气阻力（2分）四、计算题：本题共3小题，共计47分16.在平行金属板间的水平匀强电场中，有一长为L的轻质绝缘棒OA，其一端可绕O点在竖直平面内自由转动，另一端A处有一带电量为－q且不计重力的小球，质量为m的绝缘小球固定在OA棒中点处，当变阻器滑片在P点处时，棒静止在与竖直方向成30°角的位置，如图所示。已知此时BP段的电阻为R，平行金属板间的水平距离为d。（1）求此时金属板间电场的场强大小E；（2）若金属板旋转△α＝30°（图中虚线表示），并移动滑片位置，欲使棒与竖直方向的夹角不变，BP段的电阻应调节为多大？（3）若金属板不转动，将BP段的电阻突然调节为R，带电小球初始位置视为零势能点，求带电小球电势能的最小值。

参考答案：解：（1）轻杆力矩平衡：EqLcos30°＝mgLsin30°

场强大小E＝

（1分）（2）金属板间电势差U＝Ed＝

（1分）金属板旋转30°后平衡，E′qLcos60°＝mgLsin30°

E′＝

（1分）

板旋转后，板距d′＝dcos30°，U′＝E′d′＝

（2分）金属板间电势差与变阻器BP电阻成正比，＝

（1分）得R′＝R

（1分）（3）电阻调节为R后，E′′＝，F′′＝mg

（1分）

带电小球到达最右端时电势能最小，此时速度为零设小球速度为零时，杆与竖直角度为θ

根据动能定理，mgL（sinθ－sin30°）－mgL（cos30°－cosθ）＝0

（2分）

由题意可得，θ＝60°

（1分）

电场力做功的最大值Wm＝mgL（sin60°－sin30°）＝mgL

即电势能的最小值εm＝－mgL

17.