2022年湖北省咸宁市塘湖中学高三物理下学期期末试题含解析

2022年湖北省咸宁市塘湖中学高三物理下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.（单选）如图，用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上，系统处于平衡状态．现使小车从静止开始向左加速，加速度从零开始逐渐增大到某一值，然后保持此值，小球稳定地偏离竖直方向某一角度（橡皮筋在弹性限度内），与稳定在竖直位置相比，小球的高度（）A．一定升高B．一定降低C．保持不变D．升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定参考答案：考点：牛顿第二定律；胡克定律．.专题：牛顿运动定律综合专题．分析：以小球为研究对象，由牛顿第二定律可得出小球的加速度与受到的拉力之间的关系即可判断．解答：解：设L0为橡皮筋的原长，k为橡皮筋的劲度系数，小车静止时，对小球受力分析得：T1=mg，弹簧的伸长即小球与悬挂点的距离为L1=L0+，当小车的加速度稳定在一定值时，对小球进行受力分析如图，得：T2cosα=mg，T2sinα=ma，所以：T2=，弹簧的伸长：则小球与悬挂点的竖直方向的距离为：L2=（L0+）cosα=L0cosα+＜=L1，所以L1＞L2，即小球在竖直方向上到悬挂点的距离减小，所以小球一定升高，故A正确，BCD错误．故选：A．点评：本题中考查牛顿第二定律的应用，注意整体法与隔离法的使用，同时要注意审题．2.（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电场．如图所示，在半球面AB上均匀分布正电荷，总电荷量为q，球面半径为R，CD为通过半球顶点与球心O的轴线，在轴线上有M、N两点，OM=ON=2R．已知M点的场强大小为E，则N点的场强大小为（）A．﹣EB．C．﹣ED．+E参考答案：考点：电场强度；电场的叠加．专题：电场力与电势的性质专题．分析：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电场，假设将带电量为2q的球面放在O处在M、N点所产生的电场和半球面在M点的场强对比求解．解答：解：若将带电量为2q的球面放在O处，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电场．则在M、N点所产生的电场为E==，由题知当半球面如图所示产生的场强为E，则N点的场强为E′=﹣E，故选A．点评：本题解题关键是抓住对称性，找出两部分球面上电荷产生的电场关系．3.（单选）一小球在离地高H处从静止开始竖直下落，运动过程中受到的阻力大小与速率成正比，如图图象反映了小球的机械能E随下落高度h的变化规律（选地面为零势能参考平面），其中可能正确的是（）A．B．C．D．参考答案：考点：机械能守恒定律；功能关系．.专题：机械能守恒定律应用专题．分析：只有重力对物体做功时，物体的机械能守恒，由于物体受空气阻力的作用，所以物体的机械能要减小，减小的机械能等于克服阻力做的功．解答：解：根据题意可知：f=kvE=因为速度逐渐增大，所以逐渐增大，故图象的斜率逐渐增大，即机械能减小的越来越快．当小球落到地面上时还有动能，机械能不为0，只有B正确．故选：B．点评：物体受空气阻力的作用，物体的机械能要减小，由于空气阻力逐渐增大，所以机械能减小的越来越快．4.（单选）在光滑的水平面内有一沿x轴的静电场，其电势φ随x坐标值的变化图线如图所示。一质量为m，带电量为q的带正电小球（可视为质点）从O点以初速度v0沿x轴正向移动。下列叙述正确的是（

）A．若小球能运动到x1处，则该过程小球所受电场力逐渐增大B．带电小球从x1运动到x3的过程中，电势能先减小后增大C．若该小球能运动到x4处，则初速度v0至少为D．若v0为，带电粒子在运动过程中的最大速度为参考答案：D5.（单选）如图所示，一轻杆两端分别固定着质量为mA和mB的两个小球A和B（可视为质点）．将其放在一个直角形光滑槽中，已知轻杆与槽右壁成α角，槽右壁与水平地面成θ角时，两球刚好能平衡，且α≠θ，则A、B两小球质量之比(

)参考答案：A二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.如图，O、A、B为同一竖直平面内的三个点，OB沿竖直方向，∠BOA=60°，OA长为l，且OA：OB=2：3．将一质量为m的小球以一定的初动能自O点水平向右抛出，小球在运动过程中恰好通过A点，则小球的初动能为；现从O点以同样的初动能沿某一方向抛出小球，并对小球施加一方向与△OAB所在平面平行的恒力F，小球通过了A点，到达A点时的动能是初动能的3倍；若小球从O点以同样的初动能沿另一方向抛出，在相同的恒力作用下，恰好通过B点，且到达B点时的动能为初动能的6倍．则此恒力F的大小为．参考答案：考点：动能定理的应用；平抛运动．分析：根据平抛运动的水平位移和竖直位移，结合平抛运动的规律求出初速度的大小，从而得出抛出时的初动能．对O到A和O到B分别运用动能定理，求出恒力做功之比，结合功的公式求出恒力与OB的方向的夹角，从而求出恒力的大小．解答：解：小球以水平初速度抛出，做平抛运动，在水平方向上的位移x=lsin60°=，竖直方向上的位移y=，根据y=，x=v0t得，解得，则小球的初动能．根据动能定理得，0到A有：，解得，O到B有：WOB﹣mgl=5Ek0，解得，设恒力的方向与OB方向的夹角为α，则有：，解得α=30°，所以，解得F=．故答案为：mgl，点评：本题考查了平抛运动以及动能定理的综合运用，第二格填空难度较大，关键得出恒力做功之比，以及恒力与竖直方向的夹角．7.某同学为探究“恒力做功与物体动能改变的关系”，设计了如下实验，他的操作步骤是：①安装好实验装置如图所示．②将质量为200g的小车拉到打点计时器附近，并按住小车．③在质量为10g、30g、50g的三种钩码中，他挑选了一个质量为50g钩码挂在拉线的挂钩P上．④释放小车，打开电磁打点计时器的电源，打出一条纸带．(1)（4分）在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条．经测量、计算，得到如下数据：①第一个点到第N个点的距离为40.0cm.②打下第N点时小车的速度大小为1.00m/s.该同学将钩码的重力当作小车所受的拉力，算出：拉力对小车做的功为________J，小车动能的增量为________J.（结果保留三位有效数字）(2)（4分）此次实验探究结果，他没能得到“恒力对物体做的功，等于物体动能的增量”，且误差很大．显然，在实验探究过程中忽视了各种产生误差的因素．请你根据该同学的实验装置和操作过程帮助分析一下，造成较大误差的主要原因是_________________

______________________

___

___。参考答案：(1)（4分）0.196、

0.100(2)（4分）①小车质量没有远大于钩码质量；②没有平衡摩擦力；③操作错误：先放小车后接通电源8.如图所示，物理兴趣小组用如图测物块A与桌面间动摩擦因数μ，按图连接好装置，托住A，绳恰绷直．由P点静止释放，B落地后不反弹，最终m停在Q点．测出B下落高度h，和PQ间距离s．已知A．B质量均为m，则μ=

，若考虑定滑轮的转动的动能，测量值____真实值．（选填偏大、不变、偏小）参考答案：；偏大【考点】探究影响摩擦力的大小的因素．【分析】在B下落过程中，对整体受力分析，根据动能定理求得落地的速度，B落地后，对A受力分析，根据动能定理，即可求得摩擦因数；由于在运动过程中有空气阻力，即可判断【解答】解：在B落地瞬间前，在整个过程中根据动能定理可知B落地后，对A有动能定理可知联立解得μ=由于在下落过程中没有考虑空气阻力，故测量值比真实值偏大故答案为：；偏大9.从地面以初速度v0竖直向上抛出一质量为m的球，设球在运动过程中受到的空气阻力与其速率成正比关系，它运动的速率随时间变化的规律如图所示，在t1时刻到达最高点，再落回地面，落地时速率为v1，且落地前球已做匀速运动。则球受到的空气阻力与其速率之比k=___________，球上升的最大高度H=_________________。参考答案：，10.已知地球质量为M，万有引力恒量为G，地球半径为R，人造卫星在高空绕地球运行的轨道半径为r，则其绕地球运行的环绕速度V=

，在地球表面附近运行的人造卫星的第一宇宙速度V1=

。参考答案：，11.(12分)某同学设计了一个探究加速度与物体所受合力F及质量m的关系实验。如图(a)为实验装置简图，A为小车，B为打点计时器，C为装有砂的砂桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车拉力F等于砂和砂桶总重量，小车运动加速度a可用纸带上点求得：

(1)图(b)为某次实验得到的纸带(交流电的频率为50Hz)，试由图中数据求出小车加速度值；

(2)保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m及对应的数据如下表：

根据上表数据，为直观反映：F不变时，a与m的关系，请在方格坐标纸中选择恰当物理量，建立坐标系，并作出图线.从图线中得到：F不变时，小车加速度a与质量之间定量关系式是_____________.

(3)保持小车质量不变，改变砂和砂桶重量，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F图线，如图(d)所示，该图线不通过原点，明显超出偶然误差范围，其主要原因是_______________________________________________.参考答案：答案：(1)，T=0.04s，a=3.0m/s2(4分)

(2)如图所示，(作图2分，结论3分)(3)实验前未平衡摩擦力(3分)

12.一列横波沿x轴正方向传播，在t0=0时刻的波形如图所示，波刚好传到x=3m处，此后x＝1m处的质点比x＝-1m处的质点_______（选填“先”、“后”或“同时”）到达波峰位置；若该波的波速为10m/s，经过时间，在x轴上－3m~3m区间内的波形与t0时刻的正好相同，则=_______参考答案：后（2分）0.4ns、n=1.2.3…13.一列沿x轴正方向传播的简谐横波，在t＝0时刻波刚好传播到x＝6m处的质点A，如图所示，已知波的传播速度为48m/s。请回答下列问题：①从图示时刻起再经过________s，质点B第一次处于波峰；②写出从图示时刻起质点A的振动方程为________cm。参考答案：①0.5②①B点离x=0处波峰的距离为△x=24m，当图示时刻x=0处波峰传到质点B第一次处于波峰，则经过时间为②波的周期为，图示时刻，A点经过平衡向下运动，则从图示时刻起质点A的振动方程为三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.（10分）在其他能源中，核能具有能量密度大，地区适应性强的优势，在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能。核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能。(1)核反应方程式，是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n为中子，X为待求粒子，为X的个数，则X为________，=__________，以、分别表示、、核的质量，，分别表示中子、质子的质量，c为光的真空中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能（2）有一座发电能力为的核电站，核能转化为电能的效率为。假定反应堆中发生的裂变反应全是本题(1)中的核反应，已知每次核反应过程中放出的核能，核的质量，求每年(1年=3.15×107s)消耗的的质量。参考答案：解析：(1)

(2)反应堆每年提供的核能

①其中T表示1年的时间以M表示每年消耗的的质量，得：

②解得:代入数据得：M=1.10×103（kg）

③15.（选修模块3－4）如图所示是一种折射率n=1.5的棱镜用于某种光学仪器中。现有一束光线沿MN的方向射到棱镜的AB界面上，入射角的大小。求光在棱镜中传播的速率及此束光线射出棱镜后的方向（不考虑返回到AB面上的光线）。

参考答案：解析：由得（1分）

由得，（1分）

由＜，可知C＜45°（1分）

而光线在BC面的入射角＞C，故光线在BC面上发生全反射后，垂直AC面射出棱镜。（2分）

四、计算题：本题共3小题，共计47分16.2012年11月25日，歼—15舰载机成功着陆“辽宁号”航母后，又沿航母舰首14°上翘跑道起飞，实现了阻拦着舰、滑跃起飞的关键技术突破。设歼—15飞机总质量m=2.0×104kg，g取10m/s2。(1)若歼—15飞机以v0=50m/s的水平速度着陆甲板的水平部分后，在阻拦索的作用下，减速滑行50m停下，不计其他水平作用力，并将此过程视为匀减速运动，试求阻拦索对飞机水平方向的作用力大小？飞机对飞行员的作用力是飞行员自重的多少倍？(2)“辽宁号”航母飞行甲板水平，但前端上翘，水平部分与上翘部分平滑连接，连接处D点可看作圆弧上的一点，圆弧半径为R=100m，飞机起飞时速度大容易升空，但也并非越大越好。已知飞机起落架能承受的最大作用力为飞机自重的11倍，求飞机安全起飞经过圆弧处D点的最大速度？

参考答案：17.如图，AB为倾角θ＝37°的斜面轨道，轨道的AC部分光滑，CB部分粗糙。BP为圆心角等于143°半径R＝1m的竖直光滑圆弧形轨道，两轨道相切于B点，P、O两点在同一竖直线上。轻弹簧一端固定在A点，另一自由端在斜面上C点处，现有一质量m＝2kg的物块在外力作用下将弹簧缓慢压缩到D点后（不拴接）释放，物块经过C点后，从C点运动到B点过程中其位移与时间的关系为x＝12t－4t2（式中x单位是m，t单位是s），且物块恰能到达P点。已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g=10m/s2。（1）若CD＝1m，试求物块从D点运动到C点的过程中，弹簧对物块所做的功；（2）求B、C两点间的距离x。参考答案：(1)由x＝12t－4t2知，物块在C点速度为v0＝12m/s

设物块从D点运动到C点的过程中，