2022年湖北省随州市封江中学高三物理期末试题含解析

2022年湖北省随州市封江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1.19．如图所示，总质量为460kg的热气球，从地面刚开始竖直上升时的加速度为0.5m/s2，当热气球上升到180m时，以5m/s的速度向上匀速运动。若离开地面后热气球所受浮力保持不变，上升过程中热气球总质量不变，重力加速度g=10m/s2。关于热气球，下列说法正确的是A．所受浮力大小为4830NB．加速上升过程中所受空气阻力保持不变C．从地面开始上升10s后的速度大小为5m/sD．以5m/s匀速上升时所受空气阻力大小为230N参考答案：AD2.（单选）如图所示，水平放置的光滑平行金属导轨MN，PQ处于竖直向下的足够大的匀强磁场中，导轨间距为L，导轨的右端接有阻值为R的电阻，一根质量为m，电阻为r的金属棒垂直导轨放置，并与导轨接触良好。现使金属棒以一定初速度向左运动，它先后通过位置a，b后，到达位置c处刚好静止。已知磁场的磁感应强度为B，金属棒通过a、b处的速度分别为间距离等于b，c间距离，导轨的电阻忽略不计。下列说法中正确的是A．金属棒运动到a处时的加速度大小为B．金属棒运动到b处时通过电阻的电流方向由N指向QC．金属棒在a→b过程中与b→c过程中通过电阻的电荷量相等D．金属棒在a处的速度va是其在b处速度vb的倍参考答案：C金属棒运动到处时，，，，，联立可得：，A错误；金属棒运动到处时，由右手定则可知，电流方向由Q到N，B错误；金属棒在过程中通过电阻的电荷量，同理，在过程中，通过电阻的电荷量，由于，可知，C正确。在过程中，对金属棒应用动量定理得：，解得：。因此，，D错误。3.一列简谐横波在x轴上沿x轴传播，其中ts和(t＋0.2)s两时刻在x轴上－3m至3m的区间内的波形图如图所示，下列说法正确的是A．该波的最小波速为20m/sB．该波的周期一定为0.2sC．从ts时开始计时，0.4s的时间内，x＝－1m处的质点通过的路程可能为4mD．从ts时开始计时，x＝1m处的质点比x＝1.5m处的质点先回到平衡位置参考答案：AC4.从空中以40m/s的初速度沿着水平方向抛出一个重为10N的物体，设3s时未落地，不计空气阻力，取g＝10m/s2，则以下说法正确的是：（

）A、抛出后3s末小球的速度是50m/s；B、抛出后任意时间内速度改变量均竖直向下；C、在抛出后3s内重力的功率150W；

D、在抛出后3s末重力的功率500W．参考答案：ABC5.（多选题）如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1：n2=22：5，电阻R1=R2=25Ω，D为理想二极管，原线圈接u=220sin100πt（V）的交流电．则（）A．交流电的频率为50Hz B．通过R1的电流为2AC．通过R2的电流为A D．变压器的输入功率为150W参考答案：ACD【考点】变压器的构造和原理；交流发电机及其产生正弦式电流的原理；交流的峰值、有效值以及它们的关系．【分析】根据表达式可以求得输出电压的有效值、周期和频率等，二极管的作用是只允许正向的电流通过，再根据电压与匝数成正比即可求得结论．【解答】解：A、原线圈接U=220sin100πt（V）的交流电．所以T==0.02s；交流电的频率f==50Hz，故A正确；B、由原线圈接U=220sin100πt（V）交流电，有效值是220V，原、副线圈的匝数比n1：n2=22：5，根据原副线圈电压之比等于匝数之比可知，副线圈的电压为U2=×220V=50V，通过R1的电流I==2A，故B错误；C、副线圈的电阻2消耗的功率P==100W；由于现在二极管的作用，副线圈的电阻2电压只有正向电压．则电阻2消耗的功率为P′=×=50W，所以副线圈的输出功率应为150W，输出功率等于输入功率，所以变压器的输入功率为150W．由于现在二极管的作用，副线圈的电阻R2通过的电流I==A，故C正确，D正确；故选：ACD．二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.（4分）质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2、m3，质子和中子结合成氘核时，发出r射线，已知普朗克恒量为h，真空中光速为c，则这个核反应的质量亏损△m= ，r射线的频率v=

．参考答案：m1+m2﹣m3，解：一个质子和一个中子结合成氘核：H+n→H+γ这个核反应的质量亏损为：△m=m1+m2﹣m3根据爱因斯坦质能方程：E=△mc2此核反应放出的能量：E=（m1+m2﹣m3）c2以γ射线形式放出，由E=hυ得光子的频率为：υ=

7.土星周围有美丽壮观的“光环”,组成环的颗粒是大小不等、线度从1μm到10m的岩石、尘埃,类似于卫星,它们与土星中心的距离从7.3×104

km延伸到1.4×105km.已知环的外缘颗粒绕土星做圆周运动的周期约为14h,引力常量为6.67×10-11N·m2/kg2,则土星的质量约为

。（估算时不考虑环中颗粒间的相互作用）参考答案：8.一斜面AB长为5m，倾角为30°，一质量为2kg的小物体（大小不计）从斜面顶端A点由静止释放，如图所示．斜面与物体间的动摩擦因数为，则小物体下滑到斜面底端B时的速度

m／s及所用时间

s．（g取10m/s2）参考答案：9.某横波在介质中沿x轴正方向传播，t=0时刻时波源O开始振动，振动方向沿y轴负方向，图示为t=0.7s时的波形图，已知图中b点第二次出现在波谷，则该横波的传播速度v=10m/s；从图示时刻开始计时，图中c质点的振动位移随时间变化的函数表达式为y=﹣0.03sin5πtm．参考答案：：解：由题意得：+（+T）=0.7s，得该波的周期为T=0.4s由图知波长为λ=4m，则波速为v==10m/s横波在介质中沿x轴正方向传播，图示时刻c质点向下振动，则c质点的振动位移随时间变化的函数表达式为y=﹣Asin（t）=﹣0.03sin=﹣0.03sin5πtm故答案为：10，y=﹣0.03sin5πt．10.如图，在斜面顶端先后水平抛出同一小球，第一次小球落到斜面中点，第二次小球落到斜面底端。则两次小球运动时间之比t1∶t2=________；两次小球落到斜面上时动能之比EK1∶EK2=________。参考答案：

答案：，11.如图所示，在《探究产生感应电流的条件》的实验中，当磁铁静止在线圈上方时，可观察到电流表指针不偏转（选填“偏转”或“不偏转“）；当磁铁迅速插入线圈时，可观察到电流表指针偏转（选填“偏转”或“不偏转“）；此实验说明：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电流产生．参考答案：考点：研究电磁感应现象．专题：实验题．分析：根据感应电流产生的条件分析答题；感应电流产生的条件：穿过闭合回路的磁通量发生变化，产生感应电流．解答：解：当磁铁静止在线圈上方时，穿过闭合回路的磁通量不变，电流表指针不偏转；当磁铁迅速插入线圈时，穿过闭合回路的磁通量变化，电流表指针偏转；此实验说明：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电流产生．故答案为：不偏转；偏转；变化．点评：本题考查了探究感应电流产生的条件，分析图示实验、根据实验现象即可得出正确解题．12.

(4分)某人把质量为m的球从静止开始举高h，并使它获得速度v，则人对球做的功等于_____,重力对物体做功_____，合外力对物体做功_____。（重力加速度为g）参考答案：答案：mgh+mv2

－mgh

mv213.(6分)质量为2kg的物体在水平面上运动时,受到与运动方向相同的拉力F的作用,物体与地面之间的动摩擦因数为0.4,在拉力由10N逐渐减小到零但物体仍在运动的过程中,F为

N时物体的加速度的大小最大,为

m/s2；当F为

N时，物体的速度最大。(g=10m/s2)参考答案：

0，4，8三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.研究小车匀加速直线运动的实验装置如下图（甲）所示，其中斜面倾角θ可调，打点计时器的工作频率为50HZ，纸带上计数点的间距如下图（乙）所示，其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出．①某同学的部分实验步骤如下：A．测量完毕，关闭电源，取出纸带B．接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车C．将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连D．把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔上述实验步骤的正确顺序是：

（选填字母代号即可）．②图（乙）中标出的相邻两计数点的时间间隔T=

s．③计数点6对应的瞬时速度大小计算式为v6=

（用题中字母表示）．④为了充分利用记录数据，减小误差，小车加速度大小的计算式应为a=

．参考答案：①DCBA（2分）②0.1（1分）③（1分）④15.某同学在做“研究匀变速直线运动”实验时，从打下的若干纸带中选出了如图所示的一条(每两点间还有4个点没有画出来)，图中上部的数字为相邻两个计数点间的距离。打点计时器的电源频率为50Hz。如果用s1、s2、s3、s4、s5、s6来表示各相邻两个计数点间的距离。由这些已知数据计算：该匀变速直线运动的加速度的表达式为a＝________，其大小为a＝________m/s2。与纸带上D点相对应的瞬时速度v＝________m/s。(答案均要求保留3位有效数字)参考答案：1.931.19四、计算题：本题共3小题，共计47分16.月球与地球质量之比约为1：80，一般情况下，我们认为月球绕地球运动，其轨道可近似认为是圆周轨道，但有研究者提出，地球的质量并非远远大于月球质量，故可认为月球和地球可视为一个由两质点构成的双星系统，他们都围绕地球与月球连线上某点O做匀速圆周运动。在月地距离一定的情况下，试计算这种双星系统所计算出的周期T1与一般情况所计算出的周期T2之比。（结果可用根号表示）参考答案：解:设地球和月球的质量分别为M、m，其间距为L，在双星系统中地球与月球的轨道半径分别为R、r,则

在双星系统中，对地球：

①

…………2分

对月球：

②

…………2分

其中

③

…………1分

由①②③得：

④

…………1分

在一般情况下，对月球：

⑤

…………2分

则

⑥由④⑥得：

………2分17.如图所示，光滑水平面上有一长板车，车的上表面OA段是一长为L的水平粗糙轨道，A的右侧光滑，水平轨道左侧是一光滑斜面轨道，斜面轨道与水平轨道在O点平滑连接．车右端固定一个处于锁定状态的压缩轻弹簧，其弹性势能为Ep，一质量为m的小物体（可视为质点）紧靠弹簧，小物体与粗糙水平轨道间的动摩擦因数为μ，整个装置处于静止状态．现将轻弹簧解除锁定，小物体被弹出后滑上水平粗糙轨道．车的质量为2m，斜面轨道的长度足够长，忽略小物体运动经过O点处产生的机械能损失，不计空气阻力．求：（1）解除锁定结束后小物体获得的最大动能；（2）当μ满足什么条件小物体能滑到斜面轨道上，满足此条件时小物体能上升的最大高度为多少？参考答案：解：（1）设解锁弹开后小物体的最大速度的大小为v1，小物体的最大动能为Ek1，此时长板车的速度大小为v2，研究解锁弹开过程，对小物体和车组成的系统，以物体的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：mv1﹣2mv2=0…①由机械能守恒定律得：EP=mv12+mv22…②而EK1=mv12…③联立①②③式解得EK1=EP…④（2）小物体滑到斜面上相对车静止时，二者有共同的速度，设为v共，长板车和小物体组成的系统水平方向动量守恒，以物体速度方向为正方向，由动量守恒定律得：（m+2m）v共=0…⑤解得：v共=0…⑥要使小物体能滑上斜面轨道，必须满足EP＞μmgL，即当：μ＜时，小物体能滑上斜面轨道，又设小物体上升的最大高度为h，此瞬间小物体相对车静止，由⑥式知两者有共同速度为零．由能量守恒定律得：EP=mgh+μmgL…

⑦解得：h=﹣μL；答：（1）解除锁定结束后小物体获得的最大动能为EP；（2）当μ＜时，小物体能滑到斜面轨道上，满足此条件时小物体能上升的最大高度为﹣μL．【考点】动量守恒定律；能量守恒定律．【专题】动量定理应用专题．【分析】（1）解除锁定以后，小物体向左做加速运动，当物体滑到B处时，开始减速，则知小物体在弹簧被解锁弹开到弹簧恢复原长时，速度最大，根据小物体、弹簧和车组成的系统动量守恒和机械能守恒，求解小物体获得的最大动能；（2）小物体滑到斜面上相对车静止时，上升的高度达到最大，根据水平方向动量守恒求出小物体和车的共同速度，由能量守恒定律求解小物体在斜面上能上升的最大高度．18.如图，粗细均匀的U形管左端封闭，右端开口，两竖直管长均为50cm，水平管长20cm，大气压强P0=76cmHg．左管内有一段8cm长水银封住