湖北省武汉市第二十一中学2022年高三物理期末试卷含解析

湖北省武汉市第二十一中学2022年高三物理期末试卷含解析一、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）均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的点电荷电场。如图所示，在球面AB上均匀分布正电荷，总电荷量为q，

球面半径为R，球心为O，CD为球面AB的对称轴，在轴线上有M、N两点，且

OM=ON=2R,A1A∥B1B∥CD,已知球面A1B1在M点的场强大小为E，静电力常量为k，则N点的场强大小为A．

B.-E

C.

D.参考答案：C2.（单选）如图，两根相同的轻质弹簧，沿足够长的光滑斜面放置，下端固定在斜面底部挡板上，斜面固定不动．质量不同、形状相同的两物块分别置于两弹簧上端．现用外力作用在物体上，使两弹簧具有相同的压缩量，若撇去外力后，两物块由静止沿斜面向上弹出并离开弹簧，则从撇去外力到物块速度第一次减为零的过程，两物块（）A．最大速度相同B．最大加速度相同C．上升的最大高度不同D．重力势能的变化量不同参考答案：解：A、物块受力平衡时具有最大速度，即：mgsinθ=k△x则质量大的物块具有最大速度时弹簧的压缩量比较大，上升的高度比较低，即位移小，而运动过程中质量大的物块平均加速度较小，v2﹣02=2ax加速度小的位移小，则最大速度v较小，故A错误；B、开始时物块具有最大加速度，开始弹簧形变量相同，则弹力相同，根据牛顿第二定律：a=可见质量大的最大加速度较小，故B错误；CD、由题意使两弹簧具有相同的压缩量，则储存的弹性势能相等，物块上升到最大高度时，弹性势能完全转化为重力势能，则物块最终的重力势能mgh相等，重力势能的变化量相等，而两物块质量不同，则上升的最大高度不同，故C正确D错误．故选：C．3.已知两个共点力的合力为50N，分力F1的方向与合力F的方向成30°角，分力F2的大小为30N，则A.F1的大小是唯一的

B.F2的方向是唯一的C.F2有两个可能的方向

D.F2可取任意方向参考答案：C4.（单选）质量为50kg的体操运动员做“单臂大回环”，用一只手抓住单杠，伸展身体以单杠为轴做圆周运动．如图所示，此过程中，运动员到达最低点时手臂受到的拉力至少约为(忽略空气阻力，g＝10m/s2)()A．600NB．2500N

C．3000N

D．3600N参考答案：B5.（单选）物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述不正确的是（） A． 牛顿发现了万有引力定律 B． 伽利略首创了理想实验的研究方法 C． 卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量 D． 开普勒研究了行星运动的规律从中发现了万有引力定律参考答案：考点： 物理学史．分析： 根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可．解答： 解：A、牛顿发现了万有引力定律，故A正确；B、伽利略首创了理想实验的研究方法，故B正确；C、卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量，故C正确；D、开普勒得出了行星运动的规律，牛顿发现了万有引力定律，故D错误；本题选不正确的，故选：D．点评： 本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一．二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.某种物质分子间作用力表达式，则该物质固体分子间的平均距离大约为

▲

；液体表面层的分子间的距离比

▲

（填“大”或“小“）。参考答案：（2分）

大7.在“用单摆测定重力加速度”的某次实验中，摆长为L的单摆完成n次全振动的时间为t，则单摆的周期为▲，重力加速度大小为▲参考答案：

t/n，8.某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”．如图，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小．在水平桌面上相距50.0cm的A、B两点各安装一个速度传感器，记录小车通过A、B时的速度大小．小车中可以放置砝码．(1)实验主要步骤如下：①测量小车和拉力传感器的总质量M′；把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路；②将小车停在C点，释放小车，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小车通过A、B时的速度．③在小车中增加砝码，或________，重复②的操作．(2)下表是他们测得的一组数据，其中M是M′与小车中砝码质量之和，|v2－v12|是两个速度传感器记录速度的平方差，可以据此计算出动能变化量ΔE，F是拉力传感器受到的拉力，W是F在A、B间所做的功．表格中的ΔE3＝________，W3＝________.(结果保留三位有效数字)次数M/kg|v2－v12|/(m/s)2ΔE/JF/NW/J10.5000.7600.1900.4000.20020.5001.650.4130.8400.42030.5002.40ΔE31.220W341.0002.401.202.4201.2151.0002.841.422.8601.43(3)根据上表，我们在图中的方格纸上作出ΔE－W图线如图所示，它说明了________参考答案：(1)改变钩码数量

(2)0.6000.610(3)拉力（合力）所做的功近似等于物体动能的改变量9.（4分）利用扫描隧道显微镜(STM)可以得到物质表面原子排列的图象，从而可以研究物质的构成规律，下面的照片是一些晶体材料表面的STM图象，通过观察、比较，可以看到这些材料都是由原子在空间排列而构成，具有一定的结构特征。则构成这些材料的原子在物质表面排列的共同特点是(1)_____________________________________________________________________；(2)_____________________________________________________________________。参考答案：答案：在确定方向上原子有规律地排列在不同方向上原子的排列规律一般不同原子排列具有一定对称性等10.如图所示，匀强电场中某一条电场线上a、b两点相距l，电势Ua＜Ub，一个电量大小为q的粒子只受电场力作用，沿该电场线从a点移动到b点的过程中，动能减少了DEK．则该带电粒子带_______电；该匀强电场的场强大小为_________．

参考答案：

答案：正

DEK/ql11.图1为验证牛顿第二定律的实验装置示意图。图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源，打点的时间间隔用Δt表示。在小车质量未知的情况下，某同学设计了一种方法用来研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”。（1）完成下列实验步骤中的填空：①平衡小车所受的阻力：小吊盘中不放物块，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器打出一系列________的点。②按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入砝码。③打开打点计时器电源，释放小车，获得带有点列的纸带，在纸带上标出小车中砝码的质量m。④按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤③。⑤在每条纸带上清晰的部分，每5个间隔标注一个计数点。测量相邻计数点的间距s1，s2，…。求出与不同m相对应的加速度a。⑥以砝码的质量m为横坐标为纵坐标，在坐标纸上做出关系图线。若加速度与小车和砝码的总质量成反比，则与m处应成_________关系（填“线性”或“非线性”）。（2）完成下列填空：①本实验中，为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是_______________________。②设纸带上三个相邻计数点的间距为s1、s2、s3。a可用s1、s3和Δt表示为a=__________。图2为用米尺测量某一纸带上的s1、s3的情况，由图可读出s1=__________mm，s3=__________。由此求得加速度的大小a=__________m/s2。③图3为所得实验图线的示意图。设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为___________，小车的质量为___________。参考答案：12.某实验小组在探究加速度与力、质量的关系的实验中，得到以下左图所示的实验图线a、b，其中描述加速度与质量关系的图线是

；描述加速度与力的关系图线是

。为了便于观察加速度与质量关系通常采用

关系图线．⑵．在研究匀变速直线运动的实验中，获得反映小车运动的一条打点纸带如右上图所示，从比较清晰的点开始起，每5个打点取一个计数点（交流电源频率为50HZ），分别标出0与A、B、C、D、E、F点的距离，则小车①做

运动，判断依据

；②小车的加速度为__________m/s2参考答案：13.某实验小组在探究加速度与力、质量的关系的实验中，得到以下左图所示的实验图线a、b，其中描述加速度与质量关系的图线是

；描述加速度与力的关系图线是

。为了便于观察加速度与质量关系通常采用

关系图线．⑵．（6分）在研究匀变速直线运动的实验中，获得反映小车运动的一条打点纸带如右上图所示，从比较清晰的点开始起，每5个打点取一个计数点（交流电源频率为50HZ），分别标出0与A、B、C、D、E、F点的距离，则小车①做

运动，判断依据

；②小车的加速度为______m/s2参考答案：三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.利用图（a）实验可粗略测量人吹气对小球的作用力F。两端开口的细玻璃管水平放置，管内放有小球，实验者从玻璃管的一端A吹气，棉球从另一端B飞出，测得玻璃管距地面高度h，小球质量m，开始时的静止位置到管口B的距离x，落地点C到管口B的水平距离l．然后多次改变x，测出对应的l，画出

关系图线如图（b）所示，由图象得出图线的斜率k．重力加速度为g。（1）不计小球在空中运动时的空气阻力，根据以上测得的物理量可得，小球从B端飞出的速度v0=______．

（2）若实验者吹气时对小球的水平作用力为恒定，不计小球与管壁的摩擦，吹气时对小球作用力F=______．参考答案：【知识点】动能定理；平抛运动．D2E2【答案解析】l

解析：：（1）棉球从B端飞出做平抛运动，根据平抛运动的基本公式得：

l=v0t，h=gt2

解得：v0=l

（2）根据动能定理可得：Fx=mv02故：Fx=mv02=又：=k故：F=【思路点拨】棉球从B端飞出做平抛运动，可以根据平抛运动的基本公式解出速度v0；

根据动能定理结合图象斜率可得F大小．该题考查了平抛运动的基本规律，要求同学们学会熟练运用动能定理解题，比较简洁、方便，本题难度不大．15.在“探究单摆的周期和摆长的关系”实验中。（1）下列说法正确的是

和

（填选项序号字母）；A．悬线越短越好

B．悬线上端固定且摆角要小C．摆球密度越小越好

D．摆球应在竖直平面内摆动（2）从摆球通过平衡位置时开始计时，数出之后摆球通过平衡位置的次数n，用停表记下所用的时间t，则单摆周期T=

；用米尺量出悬线的长度L0=

，用游标卡尺量出摆球的直径d，则摆长L=

（3）根据记录的数据，在坐标纸上以T2为纵轴，L为横轴，作出于T2---L图像。若实验操作正确规范、数据记录真实无误，则作出的T2---L图像最接近于下图中的（填选项序号字母）。参考答案：C四、计算题：本题共3小题，共计47分16.如图所示，两平行光滑不计电阻的金属导轨竖直放置，导轨上端接一阻值为R的定值电阻，两导轨之间的距离为d。矩形区域abdc内存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，ab、cd之间的距离为L。在cd下方有一导体棒MN，导体棒MN与导轨垂直，与cd之间的距离为H，导体棒的质量为m，电阻为r。给导体棒一竖直向上的恒力，导体棒在恒力F作用下由静止开始竖直向上运动，进入磁场区域后做减速运动。若导体棒到达ab处的速度为v0，重力加速度大小为g。求：（1）导体棒到达cd处时速度的大小；（2）导体棒刚进入磁场时加速度的大小；（3）导体棒通过磁场区域的过程中，通过电阻R的电荷量和电阻R产生的热量。参考答案：（1）

（2）

（3）

【分析】导体棒从开始到运动到cd处的过程,利用动能定理可求得导体棒到达cd处时速度的大小;

求出导体棒刚进入磁场时所受的安培力大小,再由牛顿第二定律求得加速度的大小；导体棒通过磁场区域的过程中,根据电量与电流的关系以及法拉第电磁感应定律、欧姆定律结合求通过电阻R的电荷量.由能量守恒求电阻R产生的热量；解：（1）根据动能定理：解得导体棒到达cd处时速度的大小：（2）根据牛顿第二定律：安培力：导体棒刚进入磁场时加速度的大小：（3）导体棒通过磁场区域的过程中，通过电阻R的电荷量：通过电阻R的电荷量：解得：根据动能