2021-2022学年湖南省衡阳市 衡山县师古中学高三物理期末试题含解析

2021-2022学年湖南省衡阳市衡山县师古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. 如图所示，一足够长的木板静止在光滑水平面上，一物块静止在木板上，木板和物块间有摩擦，现用水平力向右拉木板，当物块相对木板滑动了一段距离但仍有相对运动时，撤掉拉力，此后木板和物块相对于水平面的运动情况为
A．物块先向左运动，再向右运动
B．物块向右运动，速度逐渐增大，直到做匀速运动
C．木板向右运动，速度逐渐变小，直到做匀速运动
D．木板和物块的速度都逐渐变小，直到为零
参考答案：
BC
设拉力为F，物块（m）和木板（M）间的摩擦力为f，由牛顿第二定律得，对整体，
F=(M+m)a,对物块，f=ma1，由于a与a1的大小关系不确定，所以撤掉拉力时，物块和木板的速度大小关系不确定，若物块速度大于木板速度，则物块向右运动，速度逐渐减小，木板向右运动，速度逐渐变大，直到以共同速度做匀速运动；若物块速度小于木板速度，则物块向右运动，速度逐渐增加，木板向右运动，速度逐渐减小，直到以共同速度做匀速运动。

综上所述，BC选项正确。

2. 在电梯内的地板上，竖直放置一根轻质弹簧，弹簧上端固定一个质量为m的物体．当电梯静止时，弹簧被压缩了x；当电梯运动时，弹簧又被继续压缩了.则电梯运动的情况可能
是 ()
A．以大小为g的加速度加速上升 B．以大小为g的加速度减速上升
C．以大小为g的加速度加速下降 D．以大小为g的加速度减速下降
参考答案：
D
3. 竖直绝缘壁上的Q点有一固定的质点A，在Q的正下方P点用丝线悬挂另一质点B，已知PA=PB，A、B两质点因带电而互相排斥，致使悬线和竖直方向成θ角，（如图所示），由于漏电使A、B两质点的带电量逐渐减少，在电荷漏完之前悬线对悬点P的拉力大小。

则（）
A、逐渐减小
B、逐渐增大
C、保持不变
D、先变小后变大
参考答案：
C
4. 如图所示，长方体发电导管的前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导体电极，两极间距为d，极板面积为S，这两个电极与可变电阻R相连。

在垂直前后侧面的方向上，有一匀强磁场，磁感应强度大小为B。

发电导管内有电阻率为的高温电离气体，气体以速度v向右流动，并通过专用管道导出。

由于运动的电离气体，受到磁场的作用，将产生大小不变的电动势（设电阻定律适用于此物理过程）。

不计离子间相互作用及气体流动时的阻力，则可变电阻R消耗电功率的最大值为
A． B． C． D．
参考答案：
B
5. 如图所示，一根长导线弯曲成“”形，通以直流电I，正中间用绝缘线悬挂一金属环C，环与导线处于同一竖直平面内。

在电流I增大的过程中，下列判断正确的是
A. 金属环中无感应电流产生
B. 金属环中有逆时针方向的感应电流
C. 悬挂金属环C的竖直线的拉力大于环的重力
D. 悬挂金属环C的竖直线的拉力小于环的重力
参考答案：
BC
试题分析：由安培定则知，弯曲成“n”导线中电流的磁场方向为：垂直纸面向里。

且大小增加。

由楞次定律知，感应电流的方向为逆时针，由左手定则可知，安培力的方向指向圆心，由于弯曲成“n”导线，所以金属环下边1/4圆弧没有安培力，因此导致挂环的拉力增大，但环仍处于静止状态，故BC对，AD错。

二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分
6. 地球表面的重力加速度为g，地球半径为R。

有一颗卫星绕地球做匀速圆周运动，轨道离地面的高度是地球半径的3倍。

则该卫星做圆周运动的向心加速度大小为__________；周期为____________。

参考答案：
7. 在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，某同学把两根弹簧如图甲连接起来研究。

(1)某次通过毫米刻度尺读数如图乙所示，指针示数为 _____ cm。

(2)在弹性限度内，将50 g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针A、B的示数L A和下表。

用表中数据计算弹簧I的劲度系数为 _____ N/ m(结果保留三位有效数字，取g=l0m·s-2)。

由表中数据
________ （填"能"或"不能"）计算出弹簧Ⅱ的劲度系数。

参考答案：
(1). 25.85 (2). 12.5（12.3-12.7） (3). 能
【详解】（1）指针示数为25.85cm.
（2）由表格中的数据可知，当弹力的变化量△F=0.5N时，弹簧形变量的变化量为△x=4.00cm，根据胡克定律知：．
结合L1和L2示数的变化，可以得出弹簧Ⅱ形变量的变化量，结合弹力变化量，根据胡克定律能求出弹簧Ⅱ的劲度系数．
8. 在《测定匀变速直线运动的加速度》的实验中，电火花打点计时器是用于测量的仪器，工作电源是（填“交流电”或“直流电”），电源电压是V。

参考答案：
时间交流电220
结合实验的原理以及器材的相关选择注意事项易得答案。

9. 在磁感应强度B的匀强磁场中，垂直于磁场放入一段通电导线。

若任意时刻该导线中有N个以速度v做定向移动的电荷，每个电荷的电量为q。

则每个电荷所受的洛伦兹力f
＝，该段导线所受的安培力为F＝。

参考答案：
答案：qvB，NqvB
解析：带电粒子垂直磁场中运动时，受到磁场的洛伦兹力作用，有每个粒子受力。

该段导线中有N个以速度做定向动的电荷，则导线所受的力等于每个电荷所受力的合力。

所以有。

10. (1) 下列说法正确的是________．
A. 光电效应现象说明光具有粒子性
B. 普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说
C. 玻尔建立了量子理论，成功解释了各种原子发光现象
D. 运动的宏观物体也具有波动性，其速度越大物质波的波长越大
(2) 氢原子的能级图如图所示，一群处于n＝4能级的氢原子向较低能级跃迁，能产生________种不同频率的光子，其中频率最大的光子是从n＝4的能级向n＝________的能级跃迁所产生的．
(3) 如图所示，质量均为m的小车与木箱紧挨着静止在光滑的水平冰面上，质量为2m
的小明站在
小车上用力向右迅速推出木箱，木箱相对于冰面的速度为v，接着木箱与右侧竖直墙壁发生弹性碰撞，反弹后被小明接住，求小明接住木箱后三者共同速度的大小．
参考答案：
11. 一只木箱在水平地面上受到水平推力F作用，在5s内F的变化和木箱速度的变化如图中（a）、（b）所示，则木箱的质量为_______________kg，木箱与地面间的动摩擦因数为
_______________.（g=10m/s2）
参考答案：
25；0.2
12. 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。

13. 如图a是一个门电路符号，图b是其A端和B端输入电压的波形图。

该门电路的名称
是门电路。

请在图b中画出Z端输入电压的波形图。

参考答案：
答案：与，
三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分
14. （9分）我国登月的“嫦娥计划”已经启动，2007年10月24日，我国自行研制的探月卫
星“嫦娥一号”探测器成功发射。

相比较美国宇航员已经多次登陆月球。

而言，中国航天还有很多艰难的路要走。

若一位物理学家通过电视机观看宇航员登月球的情况，他发现在发射到月球上的一个仪器舱旁边悬挂着一个重物在那里摆动, 悬挂重物的绳长跟宇航员的身高相仿, 这位物理学家看了看自己的手表，测了一下时间，于是他估测出月球表面上的自由落体加速度。

请探究一下, 他是怎样估测的?
参考答案：
据宇航员的身高估测出摆长；测出时间，数出摆动次数，算得摆动周期；据公式,求得月球的重力加速度。

解析：据单摆周期公式, 只要测出单摆摆长和摆动周期, 即可测出月球表面上的自由落体加速度．据宇航员的身高估测出摆长；测出时间，数出摆动次数，算得摆动周
期；据公式求得月球的重力加速度。

(9分)
15. （8分）为确定爱因斯坦的质能方程的正确性，设计了如下实验：用动能为
MeV的质子轰击静止的锂核Li，生成两个粒子，测得两个粒子的动能之和为
MeV。

写出该反应方程，并通过计算说明正确。

（已知质子、粒子、锂核的质量分别取、、）
参考答案：
核反应方程为
核反应的质量亏损，由质能方程可得，质量亏损相当的能量MeV而系统增加的能量MeV，这些能量来自核反应中，在误差允许的范围内可认为相等，所以正确。

四、计算题：本题共3小题，共计47分
16. （10分）一足够长的固定斜面，最高点为O点，有一长为
=1.00m的木条AB，A端在斜面上，B端伸出斜面外。

斜面与木条
间的摩擦力足够大，以致木条不会在斜面上滑动，只能绕O点翻
转。

在木条A端固定一个质量为M=2.00 kg的重物（可视为质
点），B端悬挂一个质量为m=0.50 kg的重物。

若要使木条不脱离斜面，在
①木条的质量可以忽略不计；
②木条质量为m′=0.50 kg，且分布均匀两种情况下，OA的长度各需满足什么条件？
参考答案：
解析：(1)当木条A端刚离开斜面时，受力情况如图所示。

设斜面倾角为q，根据力矩平衡条件：Mg?OAcos q=mg?OBcos q （3分）
考虑OA+OB =并代入数据得：OA =0.2m （1分）
木条不脱离斜面的条件为OA ≥0.2m（1
分）
（2）设G为木条重心，当木条A端刚要离开斜面时：
Mg?OAcosq=mg?OBcosq + m′g?OGcosq（3分）
解得：OA =0.25m （1分）
木条不脱离斜面的条件为OA ≥0.25m（1分）
17. 车以15m/s的速度行驶，司机发现前方有危险，在1.0s后才能作出反应，实施制动，这个时间称为反应时间.若汽车刹车时能产生的最大加速度为5m/s2，从汽车司机发现前方有危险到刹车后汽车完全停下来，汽车所通过的距离叫刹车距离．
求：（1）在反应时间内汽车行使的距离。

（2）刹车后汽车行使的距离。

参考答案：
15M 22,5M
反应时间内做匀速直线运动S=15米
汽车制动后作匀减速直线运动，位移
=m = 22.5 m
18. 如图，容积为V1的容器内充有压缩空气。

容器与水银压强计相连，压强计左右两管下部由软胶管相连。

气阀关闭时，两管中水银面等高，左管中水银面上方到气阀之间空气的体积为V2。

打开气阀，左管中水银下降；缓慢地向上提右管，使左管中水银面回到原来高度，此时右管与左管中水银面的高度差为h。

已知水银的密度为ρ，大气压强为P0，重力加速度为g；空气可视为理想气体，其温度不变。

求气阀打开前容器中压缩空气的压强P1。

参考答案：
解析：由玻马定律得求出：。