2021-2022学年河北省沧州市任丘第四中学高三物理下学期期末试卷含解析

2021-2022学年河北省沧州市任丘第四中学高三物理下学期期末试卷含解析一、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.（单选）如图所示，在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体A，A的左端紧靠竖直墙，A与竖直墙之间放一光滑圆球B，整个装置处于静止状态，若把A向右移动少许后，它们仍处于静止状态，则（）A．B对墙的压力增大B．A与B之间的作用力增大C．地面对A的摩擦力减小D．A对地面的压力减小参考答案：考点：共点力平衡的条件及其应用；物体的弹性和弹力．版权所有专题：共点力作用下物体平衡专题．分析：对小球进行受力分析，根据A物体移动可得出小球B受A支持力方向的变化，由几何关系可得出各力的变化，对整体进行分析可得出水平向上摩擦力及竖直向上的压力的变化．解答：解：对小球B受力分析，作出平行四边形如图所示：A滑动前，B球受墙壁及A的弹力的合力与重力大小相等，方向相反；如图中实线所示；而将A向外平移后，B受弹力的方向将上移，如虚线所示，但B仍受力平衡，由图可知A球对B的弹力及墙壁对球的弹力均减小；故A错误，B错误；以AB为整体分析，水平方向上受墙壁的弹力和地面的摩擦力而处于平衡状态，弹力减小，故摩擦力减小，故C正确；竖直方向上受重力及地面的支持力，两物体的重力不变，故A对地面的压力不变，故D错误；故选：C．点评：本题应注意图析法及整体法的应用，灵活选择研究对象可以对解决物理题目起到事半功倍的效果．2.有一个带电量为+q，重为G的小球，从两竖直的带电平行板上方h处自由落下，两极板间匀强磁场的磁感应强度为B，方向如图所示，则带电小球通过有电场和磁场的空间时A.有可能做匀速运动

B.有可能做匀加速直线运动C.不可能做曲线运动

D.一定做曲线运动参考答案：答案：D3.（单选）如图8所示，细线的一端固定于O点，另一端系一小球．在水平拉力作用下，小球以恒定速率在竖直平面内由A点运动到B点．在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是（）A．先增大，后减小

B．逐渐减小C．逐渐增大

D．先减小，后增大参考答案：C4.如图所示，两相同轻质硬杆OO1、OO2可绕其两端垂直纸面的水平轴O、O1、O2转动，在O点悬挂一重物M，将两相同木块m紧压在竖直挡板上，此时整个系统保持静止．Ff表示木块与挡板间摩擦力的大小，FN表示木块与挡板间正压力的大小．若挡板间的距离稍许增大后，系统仍静止且O1、O2始终等高，则

（

）

A．Ff变小

B．Ff不变

C．FN变小

D．FN变大

参考答案：BD5.在高能物理研究中，回旋加速器起着重要作用，其工作原理如图所示。D1和D2是两个中空的半圆金属盒，它们之间有一定的电势差。两个半圆盒处于与盒面垂直的匀强磁场中。中央O处的粒子源产生的α粒子，在两盒之间被电场加速，α粒子进入磁场后做匀速圆周运动。忽略α粒子在电场中的加速时间。下列说法正确的是：A.α粒子运动过程中电场的方向始终不变B.α粒子在磁场中运动的周期越来越大C.磁感应强度越大，α粒子离开加速器时的动能就越大D.两盒间电势差越大，α粒子离开加速器时的动能就越大参考答案：C【详解】A.粒子在电场中被加速，所以粒子运动半个圆周之后再次进入电场时，与上次在电场中的运动方向相反，所以电场必须改变方向，才能使粒子每次在电场中都能被加速。故A错误。B.粒子在磁场中运动额周期公式为，粒子在运动的过程中、和都不变，所以，粒子的运动周期是不变的。故B错误。C.由，可求出粒子的速度，则粒子的最大动能为,可知最大动能与计算器的半径、磁感应强度以及电荷的电荷量和质量有关，磁场越强，粒子离开计算器时的动能越大。故C正确。D.粒子的最大动能为，与加速电压的大小无关，即与两盒间的电势差无关。故D错误。二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.一矿井深125m，在井口每隔一相同的时间落下一个小球，当第11个小球刚从井口开始下落时，第1个小球恰好到达井底，则：（1）相邻两个小球下落的时间间隔时

s；（2）这时第3个球与第5个小球相距

m。（g取）参考答案：7.某物理兴趣小组采用如图所示的装置深入研究平抛运动。质量分别为和的A、B小球处于同一高度，M为A球中心初始时在水平地面上的垂直投影。用小锤打击弹性金属片，使A球沿水平方向飞出，同时松开B球，A球落到地面N点处，B球落到地面P点处。测得=0.04kg，=0.05kg，B球距地面的高度是1.225m，M、N点间的距离为1.500m，则B球落到P点的时间是____________s，A球落地时的动能是__________J。（忽略空气阻力，g取9.8，结果保留两位有效数字）参考答案：0.5s

0.66J8.如图所示,某实验小组同学利用DIS实验装置研究支架上力的分解.A、B为两个相同的双向力传感器,该型号传感器在受到拉力时读数为正,受到压力时读数为负.A连接质量不计的细绳,可沿固定的板做圆弧形移动.B固定不动,通过光滑铰链连接长0.3m的杆.将细绳连接在杆右端O点构成支架（O点为支架的圆心）.保持杆在水平方向,按如下步骤操作①测量绳子与水平杆的夹角∠AOB＝θ②对两个传感器进行调零③用另一根绳在O点悬挂一个钩码,记录两个传感器的读数④取下钩码,移动传感器A改变θ角重复上述实验步骤,得到表格.

F11.0010.580…1.002…F2－0.868－0.291…0.865…θ30°60°…150°…

(1)根据表格,A传感器对应的是表中力________(选填“F1”或“F2”).钩码质量为________kg(保留1位有效数字)(2)本实验中多次对传感器进行调零,对此操作说明正确的是()A．因为事先忘记调零

B．何时调零对实验结果没有影响C．为了消除横杆自身重力对结果的影响

D．可以完全消除实验的误差参考答案：(1)F10.05(2)C9.打点计时器是一种使用_____（填“交”或“直”）流电源的计时仪器。如图所示是打点计时器测定匀加速直线运动的加速度时得到的一条纸带，测出AB=1.2cm，AC=3.6cm，AD=7.2cm，计数点A、B、C、D中，每相邻的两个计数点之间有四个小点未画出，则运动物体的加速度a=__________m/s2，打B点时运动物体的速度vB=__________m/s。参考答案：10.两颗人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，运行线速度之比是v1:v2=1:2，它们运行的轨道半径之比为__________；所在位置的重力加速度之比为__________。参考答案：4:1

1:16由万有引力提供向心力可得，解得，，将v1:v2=1:2代入即可解答。11.如图所示为ABC是三角形玻璃砖的横截面，∠ABC=90°，∠BAC=30°，一束平行于AB的光束从AC边射入玻璃砖，EF是玻璃砖中的部分光路，且EF与AC平行，则玻璃砖的折射率为

，光束

（填“能”或“不能”）从E点射出玻璃砖。参考答案：，能；12.如图所示，两端封闭的均匀玻璃管竖直放置，管中间有一段水银柱将管中气体分成体积相等的两部分，管内气体的温度始终与环境温度相同。一段时间后，发现下面气体的体积比原来大了，则可以判断环境温度

了（填“升高”或“降低”），下面气体压强的变化量

上面气体压强的变化量（填“大于”、“等于”或“小于”）。

参考答案：升高

；等于13.一根轻绳一端系一小球，另一端固定在O点，制成单摆装置．在O点有一个能测量绳的拉力大小的力传感器．让小球绕O点在竖直平面内做简谐振动，由传感器测出拉力F随时间t的变化图像如图所示，则小球振动的周期为

▲

s，此单摆的摆长为

▲

m（重力加速度g取10m/s2，取π2≈10）．参考答案：4

4

三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.下面的装置可以探究外力做功和物体速度变化的关系．如图1所示，光滑斜槽轨道固定在水平桌面上，将斜槽从底端开始分成长度相等的五等份，使AB=BC=CD=DE=EF，让小球每次从不同等分点处释放，最后落在水平地面上．（1）实验中，若小球从F点释放运动至斜槽水平位置的过程中，外力做的功为W，则小球从B点释放运动至斜槽水平位置的过程中，外力做的功为．（2）实验中，小球每次在斜槽上运动的长度记作L，小球做平抛运动的水平位移记作x，通过五组数据描点做出L﹣x2的图象2是一条过原点的直线．设小球运动到斜槽底端时的速度为v，可以判断，外力做功W与

（填v、v2或）成正比．若斜槽的倾角为θ，小球抛出点距地面的高度为H，则图象的斜率为（用H、θ表示）．参考答案：（1）；（2）v2；【考点】探究功与速度变化的关系．【分析】（1）先根据几何关系求出FA的高度与BA高度的关系，再对小球从F到A和B到A的两个过程，根据动能定理列式求解；（2）小球从A点抛出后做平抛运动，下落的高度相等，则运动时间相等，则平抛初速度与水平位移成正比，而根据图象可知，L与x2成正比，所以L与v2成正比，根据平抛运动基本公式以及动能定理求出L﹣x2的关系式，从而求出斜率．【解答】解：（1）根据几何关系可知，hFA=5hBA，对小球从F到A和B到A的两个过程，根据动能定理得：W=mghFA，W′=mghBA，解得：（2）小球从A点抛出后做平抛运动，下落的高度相等，则运动时间相等，则小球运动到斜槽底端时的速度v=①，时间相等，所以v与x成正比，而根据图象可知，L与x2成正比，所以L与v2成正比，小球抛出点距地面的高度为H，则运动时间t=②，根据动能定理得：mgLsinθ=③，由①②③解得：则L﹣x2图象的斜率k=．故答案为：（1）；（2）v2；15.某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力（比例系数为k），如图所示。测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体质量成正比的输出电压U。现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、电键及导线若干、待测物体（可置于力电转换器的受压面上）。请完成对该物体质量的测量。（l）设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，在方框中画出完整的测量电路图。（2）以下为简要的测量步骤，请将不完整处补充完整：A．调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零；B．将

放在转换器上，记下输出电压U0；C．将待测物放在转换器上，记下输出电压U1；（3）根据以上测量，可求出：比例系数k=

，待测物体的质量m=

。（4）请设想实验中可能会出现的一个问题：

。参考答案：（1）设计的电路图如图所示。（3分）（2）砝码（2分）（3）k＝U0/m0g，m＝m0U/U0。（4分）（4）①因电源电压不够而输出电压调不到零；②待测物体质量超出转换器量程。（2分，答出一个即可得2分）四、计算题：本题共3小题，共计47分16.如图所示，质量为m1=5kg的滑块，置于一粗糙的斜面上，用一平行于斜面的大小为40N的力F推滑块，滑块沿斜面向上匀速运动，斜面体质量m2=10kg，且始终静止，取g=10m/s2，求：（1）斜面对滑块的摩擦力；（2）地面对斜面体的摩擦力和支持力．参考答案：解：（1）用隔离法：对滑块作受力分析，如图甲所示：在平行斜面的方向上：F=m1gsin30°+Ff，即Ff=F﹣m1gsin30°=（40﹣5×10×0.5）N=15N（2）用整体法：因两个物体均处于平衡状态，故可以将滑块与斜面体当做一个整体来研究，其受力如图乙所示，由图乙可知：在水平方向上有F地=Fcos30°=20N；

在竖直方向上有FN地=（m1+m2）g﹣Fsin30°=130N．答：（1）斜面对滑块的摩擦力为15N；（2）地面对斜面体的摩擦力为20N，支持力为130N．17.如图所示，xOy平面内存在着沿y轴正方向的匀强电场，一个质量为m、带电荷量为+q的粒子从坐标原点O以速度为v0沿x轴正方向开始运动．当它经过图中虚线上的M（2a，a）点时，撤去电场，粒子继续运动一段时间后进入一个矩形匀强磁场区域（图中未画出），又从虚线上的某一位置N处沿y轴负方向运动并再次经过M点．已知磁场方向垂直xOy平面（纸面）向里，磁感应强度大小为B，不计粒子的重力．试求：（1）电场强度的大小；（2）粒子在匀强磁场中的运动时间；（3）N点的坐标；（4）矩形匀强磁场区域的最小面积．参考答案：解：粒子运动轨迹如图所示：（1）粒子从O到M做类平抛运动，设时间为t，则有：2a=v0t，a=t2，解得：E=，t=；（2）设粒子运动到M点时速度为v，与x方向的夹角为α，则：vy=at=t=v0，速度：v==v0，则：tanα==，解得：α=30°，由几何知识可知，粒子转过的圆心角：θ=360°﹣2×（90°﹣30°）=240°，粒子在磁场中的运动时间：t=T=×=；（3）由题意知，粒子从P点进入磁场，从N点离开磁场，粒子在磁场中以O′点为圆心做匀速圆周运动，设半径为R，由牛顿第二定律得：qvB=m，代入数据得粒子做圆周运动的半径为：R=由几何关系知：β=∠PMN=30°，所以N点的纵坐标为：yN=+a=+a，横坐标为：xN=2a，故N点坐标为：（2a，+a）；（4）当矩形磁场为图示虚线矩形时的面积最小．则矩形的两个边长分别为：L1=2R=，L2=R+Rsinβ=，所以矩形磁场的最小面积为：Smin=L1L2=；答：（1）电场强度的大小为：；（2）粒子在匀强磁场中的运动时间为：；（3）N点的坐标为：（2a，+a）；（4）矩形匀强磁场区域的最小面积为：．【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动；带电粒子在匀强电场中的运动．【专题】带电粒子在复合场中的运动专题．【分析】（1）带电粒子在电场中做类平抛运动，由平抛规律就可得到电场强度；（2）根据粒子做圆周运动的周期公式求出粒子的运动时间．（2）射出电场后做匀速直线运动，进入在磁场中做匀速圆周运动，利用类平抛运动的规从电场中射出速度方向的垂线一，垂足为P，则P点为粒子射入磁场的入射点，N为从磁场中射出的初射点．以O′为圆心，ON为半径做圆如下图；该圆即是粒子运动的轨迹；做NP的平行线与圆相切，再做MO′的两条平行线与圆相切，可做出