上海上外民办劲松中学2021年高三物理上学期期末试题含解析

上海上外民办劲松中学2021年高三物理上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.（多选）2014年11月1日早上6时42分，被誉为“嫦娥5号”的“探路尖兵”再人返回飞行试验返回器在内蒙古四子王旗预定区域顺利着陆，标志着我国已全面突破和掌握航天器以接近第二宇宙速度的高速再入返回关键技术，为“嫦娥5号”任务顺利实施和探月工程持续推进奠定了坚实基础。已知人造航天器在月球表面上空绕月球做匀速圆周运动，经过时间t(t小于航天器的绕行周期)，航天器运动的弧长为s，航天器与月球的中心连线扫过角度为，引力常量为G，则

A航天器的轨道半径为

B．航天器的环绕周期为

c月球的质量为

D．月球的密度为参考答案：【知识点】万有引力定律及其应用．D5【答案解析】BC解析：A、根据几何关系得：r=．故A错误；

B、经过时间t，航天器与月球的中心连线扫过角度为θ则：，得：T=．故B正确；C、由万有引力充当向心力而做圆周运动，所以：所以：M=．故C正确；D、人造航天器在月球表面上空绕月球做匀速圆周运动，月球的半径等于r，则月球的体积：V=月球的密度：ρ=．故D错误．故选：BC【思路点拨】由万有引力充当向心力而做圆周运动的，则由万有引力公式及已知量可得出能计算的物理量．万有引力在天体中的运动，主要是万有引力充当向心力，注意向心力的表达有多种形式，应灵活选择．2.甲乙两个质量相等的物体，以相同的初速度在粗糙程度不同的水平面上运动，甲物体先停下来，乙物体后停下来，则A.甲物体受到的冲量大

B.乙物体受到的冲量大C.两物体受到的冲量相等

D.两物体受到的冲量无法比较参考答案：

答案：C3.长度为0.5m的轻质细杆OA，A端有一质量为3kg的小球，以O点为圆心，在竖直平面内做圆周运动，如图1所示，小球通过最高点时的速度为2m/s，取g=10m/s2，则此时轻杆OA将:

(

)A．受到6.0N的拉力

B．受到6.0N的压力C．受到24N的拉力

D．受到24N的压力参考答案：B4.（单选）天文学家发现了某恒星有一颗行星在圆形轨道上绕其运动，并测出了行星的轨道半径和运行周期．由此可推算出（）A．行星的质量B．行星的半径C．恒星的质量D．恒星的半径参考答案：解：行星绕恒星做圆周运动，根据万有引力提供向心力，知道轨道半径和周期，可以求出恒星的质量，行星是环绕天体，在分析时质量约去，不可能求出行星的质量．故C正确，A、B、D错误．故选C．5.物体在一直线上运动，用正、负号表示方向的不同，根据给出的初速度和加速度的正负，下列对运动情况判断正确的是A．v0>0，a<0，物体的速度越来越大B．v0<0，a<0，物体的速度越来越大C．v0<0，a>0，物体的速度越来越小D．v0>0，a>0，物体的速度越来越大参考答案：BD二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.为了测量两张纸之间的动摩擦因数，某同学设计了一个实验：如图甲所示，在木块A和木板B上贴上待测的纸，将木板B固定在水平桌面上，沙桶通过细线与木块A相连。(1)调节沙桶中沙的多少，使木块A匀速向左运动。测出沙桶和沙的总质量为m以及贴纸木块A的质量M，则两纸间的动摩擦因数μ= ；(2)在实际操作中，发现要保证木块A做匀速运动比较困难，有同学对该实验进行了改进：实验装置如图乙所示，木块A的右端接在力传感器上(传感器与计算机相连接，从计算机上可读出对木块的拉力)，使木板B向左运动时，质量为M的木块A能够保持静止。若木板B向左匀速拉动时，传感器的读数为F1，则两纸间的动摩擦因数μ=

；当木板B向左加速运动时，传感器的读数为F2，则有F2

F1(填“>”、“=”或“<”)；参考答案：m/M

F1/Mg

=（1）木块A匀速向左运动，由牛顿第二定律得，解得。（2）质量为M的木块A能够保持静止，说明木块受到的摩擦力和传感器对物块的拉力是一对平衡力。不管木板B向左如何拉动，传感器的拉力都跟AB之间的摩擦力大小相等，方向相反，即=F2。7.一列有8节车厢的动车组列车，沿列车前进方向看，每两节车厢中有一节自带动力的车厢（动车）和一节不带动力的车厢（拖车）．该动车组列车在水平铁轨上匀加速行驶时，设每节动车的动力装置均提供大小为F的牵引力，每节车厢所受的阻力均为f，每节车厢总质量均为m，则第4节车厢与第5节车厢水平连接装置之间的相互作用力大小为

．参考答案：0【考点】牛顿第二定律；力的合成与分解的运用．【分析】以整体为研究对象，根据牛顿第二定律可得加速度；再以前4节车厢为研究对象求解第4节车厢与第5节车厢水平连接装置之间的相互作用力大小．【解答】解：整体受到的牵引力为4F，阻力为8f，根据牛顿第二定律可得加速度为：a=；设第4节车厢与第5节车厢水平连接装置之间的相互作用力大小为T，以前面4节车厢为研究对象，根据牛顿第二定律可得：2F﹣4f﹣T=4ma，即：2F﹣4f﹣T=4m×，解得T=0，故答案为：08.如图所示，一根不均匀的铁棒AB与一辆拖车相连接，连接端B为一固定水平转动轴，拖车在水平面上做匀速直线运动，棒长为L，棒的质量为40kg，它与地面间的动摩擦因数为，棒的重心C距转动轴为，棒与水平面成30°角．运动过程中地面对铁棒的支持力为200N；若将铁棒B端的固定转动轴向下移一些，其他条件不变，则运动过程中地面对铁棒的支持力将比原来增大（选填“增大”、“不变”或“减小”）．参考答案：考点：力矩的平衡条件；力的合成与分解的运用．分析：选取接端B为转动轴，地面对铁棒的支持力的力矩与重力的力矩平衡，写出平衡方程，即可求出地面对铁棒的支持力；若将铁棒B端的固定转动轴向下移一些则AB与地，地面之间的夹角减小，同样，可以根据力矩平衡的公式，判定地面对铁棒的支持力的变化．解答：解：以B点为转轴，在拖车在水平面上向右做匀速直线运动过程中，棒的力矩平衡，设棒与水平面的夹角为α．则有mgcosα=NLcosα+fLsinα

①又滑动摩擦力f=μN．联立得：2mgcosα=3Ncosα+3μNsinα

②解得，N=α=30°代入解得，N=200N若将铁棒B端的固定转动轴向下移一些，α减小，tanα减小，由③得知，N增大．故答案为：200，增大．点评：本题是力矩平衡问题，正确找出力臂，建立力矩平衡方程是关键．9.某实验小组拟用甲图所示的装置研究滑块的运动。实验器材有：滑块、钩码、纸带、毫米刻度尺、带滑轮的木板、漏斗和细线组成的单摆（细线质量不计且不可伸长，装满有色液体后，漏斗和液体质量相差不大）等。实验前，在控制液体不漏的情况下，从漏斗某次经过最低点时开始计时，测得之后漏斗第100次经过最低点共用时100秒；实验中，让滑块在钩码作用下拖动纸带做匀加速直线运动，同时单摆垂直于纸带运动方向做微小振幅摆动，漏斗漏出的液体在纸带上留下的痕迹记录了漏斗在不同时刻的位置。

①该单摆的周期是 s；

②图乙是实验得到的有液体痕迹并进行了数据测量的纸带，根据纸带可求出滑块的加速度为

m/s2；（结果取两位有效数字） ③用该实验装置测量滑块加速度，对实验结果影响最大的因素是

。参考答案：10.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中（1）为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响，采取的做法是将带滑轮的长木板一端适当垫高，使小车在

（填“挂”或“不挂”）钩码的情况下做

运动；（2）某次实验中所用交流电的频率为50Hz.得到的一条纸带如图所示，从比较清晰的点起，每五个点取一个点作为计数点，分别标明0、1、2、3、4.量得x1=30.0mm,x2=36.0mm,x3=42.0mm,x4=48.0mm,则小车的加速度为

m/s2.参考答案：（1）不挂（2分）；匀速（2分）

（2）0.6（4分）11.物体的质量m=0.5kg，其位移s与时间的关系式为s=4t―t2。（s的单位是m，t的单位是s）。则物体受到的合外力大小

N，物体在0到3s时间内通过的路程是

m。参考答案：12.如图所示，质量M=2kg均匀矩形木块靠在光滑墙上，A点处有固定光滑转动轴，AB与水平方向夹角30°，CD边长为2m，B、D两点连线与地面平行，一质量m=10kg的小物体若固定在CD边上且位于A点正上方处，则墙对木块的弹力为______________N；若将小物体从C点处静止释放使其沿CD边自由下滑，物体与木块间动摩擦因数为μ=0.2，物体维持匀加速直线运动的时间为______________s。参考答案：，1.08

13.11参考答案：111三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.伏安法可以测纯电阻，也可以测非纯电阻电学元件的输入电压和电流，从而求出其输入功率．用如图1所示的电路可以测定一个额定电压为6V、额定功率为3W的直流电动机的电功率．（1）图1的实物连接图就是测直流电动机的输入功率的实物连接图，请根据实物连接图在图2的虚线框内画出实验电路图；（直流电动机的符号用表示）（2）实验中保持电动机两端电压U恒为6V，重物每次上升时选取匀速上升阶段，测量其上升的高度h和时间t，h每次均为1.5m，所测物理量及测量结果部分数值（空缺表格部分的数据隐去）如表所示．实验次数123456电动机的电流（I/A）

0.40.6

2.52.5所提重物的重力（Mg/N）0.82.04.06.06.57.0重物上升时间（t/s）1.4

2.6电机不转电机不转从实验数据中，可以根据某些数据计算出电动机线圈的内阻，其阻值为Ω．（3）电动机效率η等于输出的机械功率与输入的电功率的比值，请推导出电动机效率η的表达式为η=（用题目中的符号表示）；现在用前4次实验数据（包括空缺表格部分隐去的数据）做出Mg/I﹣t的图象，如图3所示，请由图象给出的数据求出电动机的平均效率%．（结果保留三位有效数字）参考答案：（1）如图；（2）2.4；（3），74.0考点： 描绘小电珠的伏安特性曲线．专题： 实验题；恒定电流专题．分析： （1）对照实物图，从而得出原理图；（2）电动机的输出功率是机械功率，由图知，重物静止，电动机没有功率输出，此时电动机电路中纯电阻电路，根据欧姆定律求解线圈的内阻（3）电动机效率η等于有用功与总功的比值，有用功为克服物体重力做的功，电动机的电功是总功．解答： 解：（1）由实物图可知该电路采用了分压接法，原理图如图；（2）在第5次实验中，由图看出，重物处于静止状态，则电动机的输出功率为0．根据欧姆定律得：电动机线圈的电阻为：R==Ω=2.4Ω（3）电动机消耗的电能为：W=UIt；输出的机械能为：Mgh；电动机效率η的表达式为η=×100%，前4次实验中电动机工作效率的平均值为：=（）代入解得：=74.0%故答案为：（1）如图；（2）2.4；（3），74.0点评： 题中分析实物图是应培养的基本功．要掌握电动机效率η的意义．当电动机不转动时，其电路是纯电阻电路，欧姆定律仍成立．15.用电流表、电压表、滑动变阻器“测电池的电动势和内阻”的实验时，如果采用一节新干电池进行实验，实验时会发现，当滑动变阻器在阻值较大的范围内调节时，

电压表读数变化很小，从而影响测量值的精确性。可以利用一定值电阻，对实验进行改良。某次实验中，除一节新干电池、电压表、电流表和开关外，还有定值电阻R0(1.8)、滑动变阻器R1(0～10)、滑动变阻器R2(0～200)。(1)请你画出应采用的实验电路原理图。(2)为方便实验调节较准确地进行测量，滑动变阻器应选用_______(填“R1”或“R2”)。(3)实验中改变滑动变阻器的阻值，测出几组电流表和电压表的读数如下表I/A0.150.200.250.300.400.50U/N1.201.101.000.900.700.50请你在给出的坐标纸中画出U-I图线。(4)根据图线得出新干电池的电动势E=______V，内阻r=________。参考答案：【知识点】测定电源的电动势和内阻．J7【答案解析】（1）如图所示；（2）R1；（3）如图所示；（4）1.5（1.48﹣1.52均正确）；0.2（0.16﹣0.24均正确）．解析：（1）电源内阻太小，可以用定值电阻与电源串联组成等效电源，电压表测路端电压，电流表测电路电流，实验电路图如图所示：（2）为方便实验操作，滑动变阻器应选择：R1．（3）根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出图象如图所示：（4）由图示电源U﹣I图象可知，图象与纵轴交点坐标值为1.50，则电源电动势：E=1.50，图象斜率：k=r+R0===2Ω，则电源内阻：r=k﹣R0=2﹣1.8=0.2Ω.【思路点拨】（1）根据实验原理与实验器材作出实验电路图．（2）为方便实验操作，应选最大阻值较小的滑动变阻器．（3）应用描点法作出图象．（4）根据电源U﹣I图象求出电源电动势与内阻．四、计算题：本题共3小题，共计47分16.如图所示，在y轴的右侧存在磁感应强度为B的方向垂直纸面向外的匀强磁场，在x轴的上方有一平行板式加速电场。有一薄绝缘板放置在y轴处，且与纸面垂直。现有一质量为m、电荷量为q的粒子由静止经过加速电压为U的电场加速，然后以垂直于板的方向沿直线从A处穿过绝缘板，而后从x轴上的D处以与x轴负向夹角为30°的方向进入第四象限，若在此时再施加一个电场可以使粒子沿直线到达y轴上的C点(C点在图上未标出)。已知OD长为l，不计粒子的重力。求：(1)粒子射入绝缘板之前的速度。(2)粒子经过绝缘板时损失了多少动能。(3)所加电场的电场强度和带电粒子在y周的右侧运行的总时间。参考答案：（1）粒子在电场中加速由动能定理可知………………3分解得:………………1分

（2）粒子在磁场中作圆周运动轨迹如图由几何关系可得轨道半径为2l………………2分由………………2分

解得=………………1分由动能定理得………………2分

代入数据解得所以损失动能为………………1分或者

带入结果得粒子若作直线运动则=Eq………………1分

代入数据解得E=

…1分方向与x轴正向斜向下成60°角………………1分粒子在第一象限作匀速圆周运动的时间t1=………………1分粒子在第四象限做匀速直线运动时间t2==………………1分粒子x轴右侧运行的总时间t==………………1分17.如图，光滑水平面上存在水平向右、场强为E的匀强电场，电场区域宽度为L。质量为m、带电量为+q的物体A从电场左边界由静止开始运动，离开电场后与质量为2m的物体B碰撞并粘在一起，碰撞时间极短。B的右侧拴接一处于原长的轻弹簧，弹簧右端固定在竖直墙壁上（A、B均可视为质点）。求物体A在电场中运动时的加速度大小；物体A与B碰撞