黑龙江省哈尔滨市剑桥第一中学2021年高三物理下学期期末试卷含解析

黑龙江省哈尔滨市剑桥第一中学2021年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.如图所示，甲图为沿轴传播的一列简谐横波在t=0时刻的波动图象，乙图是x=2m处质点P的振动图象，下列判断正确的是

。（填人正确选项前的字母）

A．该波的传播速率为4m／s

B．该波沿x轴正方向传播

C．经过0．5s，质点P沿波的传播方向移动2m

D．若遇到3m的障碍物，该波能发生明显的衍射现象参考答案：2.（多选题）设想在地球赤道平面内有一垂直于地面延伸到太空的轻质电梯，电梯顶端可超过地球的同步卫星高度R延伸到太空深处．这种所谓的太空电梯可用于低成本地发射绕地人造卫星．其发射方法是将卫星通过太空电梯匀速提升到某高度，然后启动推进装置将卫星从太空电梯发射出去．设在某次发射时，卫星A在太空电梯中极其缓慢地匀速上升，该卫星在上升到0.80R处意外和太空电梯脱离（脱离时卫星相对与太空电梯上脱离处的速度可视为零）而进入太空，卫星G的轨道高度恰为0.8R．设地球半径为r，地球表面重力加速度为g，则有：（）A．卫星A在太空电梯上运动到B处时，其角速度与卫星C相同B．卫星A在太空电梯上运动到B处时，其周期比同步卫星小C．此卫星脱离太空电梯的最初一段时间内将做逐渐靠近地心的曲线运动D．欲使卫星脱离太空电梯后做匀速圆周运动，需要在释放的时候沿原速度方向让它加速到参考答案：CD【考点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系；万有引力定律及其应用．【分析】物体在电梯中具有与地球自转相同的角速度，同步卫星的高度为R，在R高度，卫星的万有引力等于向心力，结合万有引力定律和向心力公式分析在0.8R高度的万有引力与向心力的关系判断卫星的运动情况即可．【解答】解：A、卫星A在太空电梯上运动到B处时，与地球自转相同的角速度，即与同步卫星角速度、周期都相同，而卫星C的轨道高度小于同步卫星的轨道高度，角速度大于同步卫星角速度，所以卫星A在太空电梯上运动到B处时，其角速度小于卫星C的角速度，故AB错误；C、离开电梯瞬间，速度为零，万有引力大于需要的向心力，此后会做向心运动，即卫星脱离太空电梯的最初一段时间内将做逐渐靠近地心的曲线运动，故C正确；D、欲使卫星脱离太空电梯后做匀速圆周运动，需要增加速度，使得万有引力等于向心力，故：，故：v=，故D正确；故选：CD3.用光子能量为E的单色光照射容器中处于基态的氢原子。停止照射后，发现该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为ν1、ν2、ν3，由此可知，开始用来照射容器的单色光的光子能量可以表示为：①hν1；②hν3；③h(ν1+ν2)；④h(ν1+ν2+ν3)以上表示式中

(

)

A.只有①③正确

B.只有②正确

C.只有②③正确

D.只有④正确

参考答案：

答案：C4.水平地面上斜放着一块木板AB，如图所示，上面静止着一个木块。设木块对斜面的压力为FN，木块所受重力沿斜面的分力为G1。若使斜面的端缓慢放低时，将会产生的是下述的哪种结果A．增大，与水平面间的夹角变大；增大，与水平面间的夹角变大B．增大，与水平面间的夹角变大；减小，与水平面间的夹角变小C．减小，与水平面间的夹角变小；增大，与水平面间的夹角变大D．减小，与水平面间的夹角变小；减小，与水平面间的夹角变小参考答案：B5.如图是某绳波形成过程的示意图，1、2、3、4……为绳上的一系列等间距的质点，绳处于水平方向。质点１在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动2、3、4……各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端。=0时质点l开始竖直向上运动，经过四分之一周期，质点5开始运动。下列判断正确的是(

)A．时质点5的运动方向向下

B．时质点8的加速度方向向上C．时质点12的运动方向向上

D．t=T时质点16开始运动参考答案：C二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.A．质量为M的物块静止在光滑水平桌面上，质量为m的子弹以水平速度v0射入物块后，以水平速度2v0/3射出。则物块的速度为＿＿＿＿，此过程中损失的机械能为＿＿＿＿。参考答案：

mv02-m2v02。由动量守恒定律，mv0=m·2v0/3+Mv，解得v=.由能量守恒定律，此过程中损失的机械能为△E=mv02-m·(2v0/3)2+Mv2=mv02-m2v02。7.如图所示：一半圆形玻璃砖外面插上Pl、P2、P3、P4四枚大头针时，P3、P4恰可挡住Pl、P2所成的像，则该玻璃砖的折射率__________。有一同学把大头针插在、位置时，在MN的下方向上观察，看不到大头针的像，其原因是_______________________。参考答案：，全反射8.作匀加速直线运动的物体，先后经过A、B两点时，其速度分别为υ和7υ，经历时间为t，则经A、B中点时速度为_______,在后一半时间所通过的距离比前一半时间通过的距离多_______。参考答案：9.如图所示是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带。

(1)已知打点计时器电源频率为50Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为

。(2)A、B、C、D是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出，从图中读出A、B两点间距x=

cm；C点对应的速度是

m／s，加速度是

m／s2(速度和加速度的计算结果保留两位有效数字)参考答案：(1)0.02s

(2)0.65（0.63—0.69均给分）0.10（0.098—0.10均给分）

0.30（0.20—0.30均给分）（1）纸带上打相邻两点的时间间隔T==s=0.02s。（2）A、B间的距离x=0.65cm．B、D间的距离是2.05cm，时间间隔T=0.2s，则vc==0.10m/s。由公式知=,代入数据解得a=0.30m／s2。10.近年来装修污染已经被列为“危害群众最大的五种环境污染”之一.目前，在居室装修中经常用到的花岗岩、大理石等装修材料，都不同程度地含有放射性元素，比如，含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病，根据有关放射性知识回答下列问题：（1）下列说法正确的是

A．氡的半衰期为3.8天，则若在高温下其半衰期必缩短B．衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的C．射线一般伴随着或射线产生，在这三种射线中，射线的穿透能力最强，电离能力也最强D．发生衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了2（2）氡核（）发生衰变后变为钋（），其衰变方程为

，若氡（）经过一系列衰变后的最终产物为铅（），则共经过

次衰变，

次衰变．（3）静止的氡核（）放出一个速度为v0的粒子，若衰变过程中释放的核能全部转化为粒子及反冲核的动能，已知原子质量单位为u，试求在衰变过程中释放的核能．（不计相对论修正，在涉及动量问题时，亏损的质量可忽略不计．）参考答案：【知识点】原子核衰变及半衰期、衰变速度；爱因斯坦质能方程；裂变反应和聚变反应．O2O3【答案解析】（1）BD（2）

4

；4

（3）解析：（1）A、半衰期与外界因素无关，故A错误

B、原子核内的中子转化为质子时，放出一个电子，这个过程即β衰变，故B正确；

C、γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱，故C错误；

D、发生α衰变时，生成的α粒子带2个单位的正电荷和4个电位的质量数，即α粒子由2个中子和2个质子构成，故α衰变时成生的新核中子数减少2，质子数减少2，故D正确；

故选：BD．（2）根据电荷数守恒、质量数守恒，衰变方程为．

设经过了n次α衰变，m次β衰变．

有：4n=16，2n-m=4，解得n=4，m=4．

（3）设α粒子的质量为m1，氡核的质量为m2，反冲核的速度大小为v．

则根据动量守恒定律可得：m1v0=（m2-m1）v

由题意得，释放的核能E=+解得E=【思路点拨】α衰变生成氦原子核，β衰变生成的电子是其中的中子转化为质子同时生成的，半衰期是统计规律，与外界因素无关．

根据电荷数守恒、质量数守恒写出衰变方程，通过一次α衰变电荷数少2，质量数少4，一次β衰变电荷数多1，质量数不变，求出衰变的次数．

先根据动量守恒定律列方程求解出α衰变后新核的速度；然后根据爱因斯坦质能方程求解质量亏损，从而求释放的核能．11.（6分）(选修3-4)如图所示，一列简谐横波沿+x方向传播．已知在t=0时，波传播到x轴上的B质点，在它左边的A质点位于负最大位移处；在t=0.6s时，质点A第二次出现在正的最大位移处．

①这列简谐波的周期是s，波速是m/s．

②t=0.6s时，质点D已运动的路程是m．参考答案：答案：0.4，5，0.112.新发现的双子星系统“开普勒-47”有一对互相围绕运行的恒星，运行周期为T，其中一颗大恒星的质量为M，另一颗小恒星只有大恒星质量的三分之一。已知引力常量为G。大、小两颗恒星的转动半径之比为_____________，两颗恒星相距______________。参考答案：1:3，13.如图为频率f=1Hz的波源产生的横波，图中虚线左侧为A介质，右侧为B介质。其中x=14m处的质点振动方向向上。则该波在A、B两种介质中传播的速度之比vA：vB=

。若图示时刻为0时刻，则经0．75s处于x=6m的质点位移为

cm。

参考答案：

2∶3（2分）

5（三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.某学习小组利用自行车的运动“探究阻力做功与速度变化的关系”．人骑自行车在平直的路面上运动，当人停止蹬车后，由于受到阻力作用，自行车的速度会逐渐减小至零，如图所示．在此过程中，阻力做功使自行车的速度发生变化．设自行车无动力后受到的阻力恒定．（1）在实验中使自行车在平直的公路上获得某一速度后停止蹬车，需要测出人停止蹬车后自行车向前滑行的距离s，为了计算自行车的初速度v，还需要测量人停止蹬车后自行车滑行的时间t（填写物理量的名称及符号）．（2）设自行车受到的阻力恒为f，计算出阻力做的功及自行车的初速度．改变人停止蹬车时自行车的速度，重复实验，可以得到多组测量值．以阻力对自行车做功的大小为纵坐标，自行车初速度为横坐标，作出W一V曲线．分析这条曲线，就可以得到阻力做的功与自行车速度变化的定性关系．在实验中作出W一V图象如图所示，其中符合实际情况的是C参考答案：考点：探究功与速度变化的关系．专题：实验题．分析：根据动能定理得出人停止蹬车后，阻力做功与自行车速度的关系．从而判断W与v图线．解答：解：（1）人停止蹬车后，人和车组成的系统做匀减速直线运动，由匀变速直线运动规律得：v2=2as；且有v=at，故需要测出人停止蹬车后自行车向前滑行的时间t；（2）根据动能定理得：﹣W=0﹣mv2，故知W与v成二次函数关系，且抛物线开口向上．故C正确．故答案为：（1）人停止蹬车后自行车滑行的时间t；（2）C．点评：解决本题的关键根据动能定理得出阻力做功与速度的关系．15.用如图1所示的装置来探究小车的加速度与所受合力的关系．将装有力传感器的小车放置于水平长木板上，缓慢向小桶中加入细砂，当小车匀速运动时，记下传感器的示数F0．按住小车，小桶中增加细砂，然后释放小车，记下传感器的示数F1．（1）（单选）改变小桶中砂的重力，多次重复实验，获得多组数据，描绘小车加速度a与合力F（F=F1﹣F0）的关系图象．则得到图象是图2中的B（2）同一次实验中，小车释放前传感器示数F与小车加速运动时传感器示数F1的关系是F＞F1（选填“＜”、“=”或“＞”）．参考答案：考点：探究加速度与物体质量、物体受力的关系．专题：实验题；牛顿运动定律综合专题．分析：改变小桶中砂的重力，多次重复实验，获得多组数据，描绘小车加速度a与合力F（F=F1﹣F0）的关系图象，由于已经平衡摩擦力，所以图象应该过原点．对小桶受力分析，根据牛顿第二定律求解．解答：解：（1）改变小桶中砂的重力，多次重复实验，获得多组数据，描绘小车加速度a与合力F（F=F1﹣F0）的关系图象．由于已经平衡摩擦力，所以图象应该过原点，故选：B．（2）对小桶受力分析，设小桶重力为mg，木板释放前弹簧秤的示数F，所以F=mg，设小车的重力为Mg，小车在加速运动时弹簧秤的示数F2，根据牛顿第二定律得：mg﹣F2=ma所以F＞F2，故答案为：（1）B

（2）＞点评：解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项，其中平衡摩擦力的原因以及做法在实验中应当清楚．四、计算题：本题共3小题，共计47分16.如图所示的电路中，已知电阻R1＝2Ω，R2＝5Ω，灯泡L标有“3V,1.5W”字样，电源内阻r＝1Ω，滑动变阻器的最大阻值为Rx.当滑片P滑至a端时，电流表的示数为1A，此时灯泡L恰好正常发光.求：(1)当滑片P滑至b端时，电流表的示数；(2)当滑动变阻器Pb段的电阻为0.5Rx时，变阻器上消耗的功率.参考答案：17.如图所示，一质量为2m，带电荷量为q的物体A放置于动摩擦因数为μ、倾斜角为θ的斜面上，且μ=tanθ，另一质量为m，且不带电的物体B和竖直的劲度系数为k的弹簧一端相连，弹簧的另一端与地面相连．A、B之间用细线通过光滑的定滑轮连接，斜面及B与滑轮之间的距离都足够长．当斜面所在的区域存在沿斜面向上的匀强电场时，A、B均静止且细线无拉力．已知重力加速度为g，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力．求：（1）电场强度取值的范围和弹簧的压缩量x；（2）把电场的方向改为垂直斜面向上，且E=时，不考虑电场变化的其它效应．求A刚开始运动时的细线拉力的大小及当A的位移为2x时，A的速度多大小．参考答案：解：（1）由于A静止，当电场场强最小时，静摩擦力沿斜面向上，有：2mgsinθ=2μmgcosθ+qEmin由于A静止，当电场场强最大时，静摩擦力沿斜面向下，与：2mgsinθ+2μmgcosθ=qEmax联立解得：Emin=0，Emax=，A、B静止时，弹簧压缩，有：x=（2）①A刚开始运动时，应用牛顿第二定律：2mgsinθ﹣f﹣T=2ma

其中f=μN，N+qE=2mgcosθ，A开始运动时对B应用牛顿第二定律有：T﹣mg+kx=ma

联立解得：T=；

②当A的位移为2x时，弹簧的势能与初始状态相等，B上升了2x的距离，由于摩擦力为0，系统机械能守恒，对AB这个系统有：2mgsinθ×2x=mv12+mg×2x