湖北省黄冈市向桥乡向桥中学高三物理期末试题含解析

湖北省黄冈市向桥乡向桥中学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.有7个完全相同的金属框，表面涂有绝缘层．如图所示，A是一个框，B是两个框并列捆在一起，C是两个框上下叠放捆在一起，D是两个框前后叠放捆在一起．将他们同时从同一高度由静止释放，穿过水平向里的匀强磁场，最后落到水平地面．关于金属框的运动，以下说法正确的是（）A．D最先落地 B．C最后落地C．A、B、D同时落地 D．B最后落地参考答案：C【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；安培力．【分析】设金属框的质量为m，边长为L，刚刚进入磁场时的速度为v，然后写出电动势和感应电流的表达式，和安培力的表达式，最后结合运动学的公式分析比较AB、B、D金属框的运动情况即可．而C金属框与BD金属框的比较，需要使用动量定理，结合运动的过程进行分析．【解答】解：设每一个金属框的质量为m，边长为L，电阻值为R，刚刚进入磁场时的速度为v，则：单个的金属框产生的感应电动势：E=BLv感应电流：I=受到的安培力：F=BIL=金属框在进入磁场时受到重力和安培力的作用，以向下为正方向，则其加速度：a=B是两个框并列捆在一起，总质量是2m，进入磁场时受到的安培力是2F，所以加速度：；C是两个框上下叠放捆在一起，总质量是2m，但进入磁场时受到的安培力是F，所以加速度：D是两个框前后叠放捆在一起，总质量也是2m，进入磁场时受到的安培力也是2F，所以加速度：aD=a；由以上的分析可知，A、B、D三个金属框在进入磁场的过程中的加速度相等，所以运动的情况是完全相同的，所以ABD三个金属框同时落地．设金属框进入磁场的时间为△t，平均电动势为，则流过金属框任意截面的电量q：每一个金属框受到的安培力产生的冲量：=可知在金属框进入磁场的过程中安培力产生的总冲量与下降的高度无关，与金属框进入磁场的速度大小也无关．但是，由于在四个金属框刚刚进入磁场时，C受到的安培力是B、D金属框的一半，所以安培力的冲量比较小，所以在进磁场的最初的一段时间内，C受到的安培力的冲量小，根据动量定理可知，金属框进磁场的一段时间内C向下的速度大，一直到C全部进入磁场的高度的位置时，BCD的速度才重新相等．所以在这一段的时间的位移内C的时间比较小．所以C一定是最早落地．综上所述，只有C选项正确．故选：C2.（单选）2011年4月10日4时47分，我国成功将第八颗北斗导航卫星送入太空预定转移轨道，近两年还将有10颗左右的导航卫星发射，预计在2015年建成由30多颗卫星组成的“北斗二号”卫星导航定位系统，此系统由中轨道、高轨道和同步轨道卫星等组成．现在正在服役的“北斗一号”卫星定位系统的三颗卫星都定位在距地面36000km的地球同步轨道上．而美国的全球卫星定位系统（简称GPS）由24颗卫星组成，这些卫星距地面的高度均为20000km．则下列说法中正确的是：（

）A．“北斗一号”系统中的三颗卫星的质量必须相等B．“北斗二号”中轨道卫星的线速度大于7.9km/sC．“北斗二号”中的每颗卫星一定比“北斗一号”中的每颗卫星的加速度大D．GPS的卫星比“北斗一号”的卫星周期短参考答案：D3.如图所示是甲和乙两物体同时同地沿同一方向做直线运动的v-t图象，则由图象可知A.40s末乙在甲之前B.20s末乙物体运动方向发生改变C.60s内甲乙两物体相遇两次D.60s末乙物体回到出发点参考答案：AC在v-t图中图象与横坐标围成的面积大小与物体发生的位移大小相等，由图可知当t=20s和t=60s时，两图象与横坐标围成面积相等，说明发生的位移相等，由于两物体同时从同一地点沿同一方向做直线运动，因此两物体两次相遇的时刻是20s和60s，60s内甲乙两物体相遇两次；由运动的速度图象分析可知20s时刻乙从后面追上甲，而后乙做减速运动，40s末乙在甲之前，60s时刻甲从后面追上乙；60s末乙物体的速度减为0，但是乙物体一直沿正方向做直线运动，离出发点最远。只有AC正确。4.（多选）下列说法中正确的是（

）A．光电效应是原子核吸收光子向外释放电子的现象B．一群处于n=3能级激发态的氢原子，自发跃迁时能发出3种不同频率的光C．放射性元素发生一次β衰变，原子序数增加1D．汤姆生通过α粒子散射实验建立了原子的核式结构模型参考答案：BC5.（单选）如图所示，将一劲度系数为k的轻弹簧一端固定在内壁光滑的半球形容器底部处(O为球心)，弹簧另一端与质量为m的小球相连，小球静止于P点。已知容器半径为R、与水平面间的动摩擦因数为μ，OP与水平方向的夹角为θ=30°．下列说法正确的是(C)A．容器相对于水平面有向左的运动趋势B．容器对小球的作用力竖直向上C．弹簧原长为()D．轻弹簧对小球的作用力大小为参考答案：C二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.一船在静水中的划行速率为5m/s，要横渡一条宽30m、流速为4m/s的河流，此船渡河的最短时间为

s，此船渡河的最短航程为

m.参考答案：7.如图所示，是一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图，已知波的传播速度v=2m/s，则振动的周期为

s，x=1.0m处质点的振动方向沿

(填“y轴正方向”或“y轴负方向”)，x=2.0m处的质点在0—1.5s内通过的路程为

cm．参考答案：8.如图所示，有一块无限大的原来不带电的金属平板MN，现将一个带电量为+Q的点电荷放置于板右侧的A点，并使金属板接地。已知A点离金属板MN的距离为d，C点在A点和板MN之间，AC⊥MN，且AC长恰为。金属平板与电量为+Q的点电荷之间的空间电场分布可类比______________（选填“等量同种电荷”、“等量异种电荷”）之间的电场分布；在C点处的电场强度EC=______________。参考答案：（1）等量异种电荷

(2)9.右图为小车做直线运动的s－t图，则小车在BC段做______运动，图中B点对应的运动状态的瞬时速度大小是______m/s。参考答案：匀速

1.6-2.1

10.在研究弹簧的形变与外力的关系的实验中，将弹簧水平放置测出其自然长度，然后竖直悬挂让其自然下垂．在其下端竖直向下施加外力F，实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的，用记录的外力F与弹簧的形变量x作出F－x图线如图所示，由图

可知弹簧的劲度系数为k=

N/m，图线不过原点

的原因是由于______．参考答案：k=200N/m；弹簧具有重量，应将弹簧悬挂后测量原长11.某同学为探究“合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按右图所示，安装好实验装置，其中小车质量M=0.20kg，钩码总质量m=0.05kg．②释放小车，然后接通打点计时器的电源（电源频率为50Hz），打出一条纸带．（1）他在多次重复实验得到的纸带中选出满意的一条，如图所示．把打下的第一点记作0，然后依次取若干个计数点，相邻计数点间还有4个点（图中未画出），用刻度尺测得各计数点到0点距离分别为d1=0.004m，d2=0.055m，d3=0.167m，d4=0.256m，d5=0.360m，d6=0.480m，……，他把钩码重力作为小车所受合力，取当地重力加速度g=9.8m/s2，算出从打0点到打“5”点这一过程中合力做功W=

J（结果保留三位有效数字），把打“5”点时小车动能作为小车动能的改变量，算得EK

=

J（结果保留三位有效数字）．（2）此次实验探究的结果，他没能得到“合力对物体做的功等于物体动能的增量”，且偏差很大．通过反思，他认为产生原因如下，其中有可能的是

．A．钩码质量太大，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多；B．没有平衡摩擦力，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多；C．释放小车和接通电源的次序有误，使得动能增量的测量值比真实值偏小；D．计算“5”点的瞬时速度时，两计数点间时间间隔误取0.08s．参考答案：（1）合力做的功=0.176J；打“5”点时小车的速度此时小车动能（2）由题意可知合力对物体做功的测量值大于动能增量的测量值，分析四个选项可知，只有A、B符合题意。12.有一个电流表G，内阻Rg=10Ω，满偏电流Ig=3mA，要把它改装成量程0-3V的电压表，要与之

串联（选填“串联”或“并联”）一个

9Ω的电阻？改装后电压表的内阻是

1000Ω。参考答案：串联９９０１０００13.某兴趣小组通过物块在斜面上运动的实验，探究“合外力做功和物体速度v变化的关系”。实验开始前，他们提出了以下几种猜想：①W∞②W∞v③W∞v2。他们的实验装置如图甲所示，PQ为一块倾斜放置的木板，在Q处固定一个速度传感

器，每次实验物体都从不同位置处由静止释放。

(1)实验中是否需要测出木板与水平面的夹角?

。

(2)同学们设计了以下表格来记录实验数据。其中L1、L2、L3、L4……，代表物体分别从不同高度处无初速释放时初始位置到速度传感器的距离，v1、v2、v3、v4……，表示物体每次通过Q点的速度。实验次数1234……LL1L2L3L4……vv1v2v3v4……

他们根据实验数据绘制了如图乙所示的L-v图象，由图象形状得出结论W∞v2。

他们的做法是否合适，并说明理由?

。

(3)在此实验中，木板与物体间摩擦力大小

(选填“会”或“不会”)影响得出的探究结果。参考答案：（1）（2分）不需要。（2）（2分）不合适。由曲线不能直接确定函数关系，应进一步绘制L－v2图象。（3）（2分）不会。三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.（选修3-3模块）（4分）如图所示，绝热隔板S把绝热的气缸分隔成体积相等的两部分，S与气缸壁的接触是光滑的．两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b．气体分子之间相互作用可忽略不计．现通过电热丝对气体a缓慢加热一段时间后，a、b各自达到新的平衡状态．试分析a、b两部分气体与初状态相比，体积、压强、温度、内能各如何变化？参考答案：

答案:

气缸和隔板绝热，电热丝对气体a加热，a温度升高，体积增大，压强增大，内能增大；（2分）

a对b做功，b的体积减小，温度升高，压强增大，内能增大。（2分）15.如图所示，荧光屏MN与x轴垂直放置，荧光屏所在位置横坐标x0＝40cm，在第一象限y轴和MN之间存在沿y轴负方向的匀强电场，在第二象限有半径R＝10cm的圆形磁场，磁感应强度大小B＝0.4T，方向垂直xOy平面向外。磁场的边界和x轴相切于P点。在P点有一个粒子源，平行于坐标平面，向x轴上方各个方向发射比荷为1.0×108C./kg的带正电的粒子，已知粒子的发射速率v0＝4.0×106m/s。不考虑粒子的重力粒子间的相互作用。求(1)带电粒子在磁场中运动的轨迹半径;(2)若所有带电粒子均打在x轴下方的荧光屏上，求电场强度的最小值参考答案：（1）（2）【详解】（1）粒子在磁场中做圆周运动，其向心力由洛伦兹力提供，即：，则；（2）由于r＝R，所以所有粒子从右半圆中平行x轴方向进入电场进入电场后，最上面的粒子刚好从Q点射出电场时，电场强度最小，粒子进入电场做类平抛运动，水平方向上竖直方向，联立解得最小强度为：；四、计算题：本题共3小题，共计47分16.（12分）2008年9月25日，我国继“神舟”五号、六号载人飞船后又成功地发射了“神舟”七号载人飞船。如果把“神舟”七号载人飞船绕地球运行看作是同一轨道上的匀速圆周运动，宇航员测得自己绕地心做匀速圆周运动的周期为T、距地面的高度为H，且已知地球半径为R、地球表面重力加速度为g，万有引力恒量为G。你能计算出下面哪些物理量？能计算的量写出计算过程和结果，不能计算的量说明理由。（1）地球的质量；（2）飞船线速度的大小；（3）飞船所需的向心力。参考答案：

解析：（1）能求出地球的质量M

（1分）

方法一：=mg，

M=

方法二：=，

M=

（3分）

（写出一种方法即可）

（2）能求出飞船线速度的大小V

（1分）

V=

(或R

)

（3分）

（3）不能算出飞船所需的向心力

（1分）

因飞船质量未知

（3分）17.如图所示，半径为的圆形区域内有垂直直线面向里的磁场，半径为、阻值为的金属圆环与磁场区域圆共面同心数量，圆环与阻值也为的电阻相连接成闭合电路，导线电阻不计。现将金属圆环的右半部分以直径为轴向