2020年浙江省杭州市外语实验学校高三物理上学期期末试卷含解析

2020年浙江省杭州市外语实验学校高三物理上学期期末试卷含解析
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. 电磁波与机械波具有的共同性质是
(A)都是横波(B)都能传输能量
(C)都能在真空中传播(D)都具有恒定的波速
参考答案：
B
电磁波与机械波具有的共同性质是都能传输能量，选项B正确。

2. （多选题）一群处于n=3激发态的氢原子向基态跃迁，发出的光以相同的入射角θ照射到一块平行玻璃砖A上，经玻璃砖A后又照射到一块金属板B上，如图所示，则下列说法正确的是（）
A．入射光经玻璃砖A后会分成相互平行的三束光线，从n=3直接跃迁到基态发出的光经玻璃砖A后的出射光线与入射光线间的距离最大
B．在同一双缝干涉装置上，从n=3直接跃迁到基态发出的光形成的干涉条纹最窄
C．经玻璃砖A后有些光子的能量将减小，有些光在玻璃砖的下表面会发生全反射
D．若从n=3能级跃迁到n=2能级放出的光子刚好能使金属板B发生光电效应，则从n=2能级跃迁到基态放出的光子一定能使金属板B发生光电效应
参考答案：
BD
【考点】氢原子的能级公式和跃迁；全反射；光电效应．
【分析】通过光子频率的大小得出折射率的大小、波长的大小、临界角的大小，从而判断出出射光线与入射光线间的距离、条纹间距大小，以及是否发生全反射和是否能产生光电效应．
【解答】解：A、一群处于n=3激发态的氢原子向基态跃迁，发出三种不同频率的光子，光线经过平行玻璃砖折射后，出射光线与入射光线平行．从n=3直接跃迁到基态发出的光频率最大，则折射率最大，偏折最厉害，根据几何关系知，出射光线与入射光线间的距离最小．故A错误．
B、根据，频率最大的光，波长最短，所以条纹间距最小．故B正确．
C、经玻璃砖A后，光子的频率不变，所以能量不变，在玻璃砖的下表面，根据光的可逆性，知不可能发生全反射．故C错误．
D、从n=3能级跃迁到n=2能级放出的光子频率最小，该光子若能发生光电效应，则其它光子也能发生光电效应．故D正确．
故选：BD．
3. （多选）下列表述正确的是
A．洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律
B．焦耳发现了电流通过导体时产生热效应的规律
C．行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性
D．物体先对地面产生压力，然后地面才对物体产生支持力
参考答案：
AB
4. （单选）足球以8 m／s的速度飞来，运动员把它以12 m／s的速度反向踢回，踢球时间是0.2 s，以球飞来的方向为正方向，则足球在这段时间内的加速度为
A. —200m／s2
B. 200 m／s2
C. —100 m／s2 D．100 m／s2
参考答案：
C
a==m/s2 =—100m／s2，选项c正确。

5. （多选题）2016年10月19日凌晨，“神舟十一号”载人飞船与距离地面343km的圆轨道上的“天宫二号”交会对接．已知地球半径为R=6400km，万有引力常量G=
6.67×10﹣11N?m2/kg2，“天宫二号”绕地球飞行的周期为90分钟，以下分析正确的是（）
A．“天宫二号”的发射速度应大于11.2km/s
B．“天宫二号”的向心加速度大于同步卫星的向心加速度
C．由题中数据可以求得地球的平均密度
D．“神舟十一号”加速与“天宫二号”对接前应处于同一圆周轨道
参考答案：
BC
【考点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系．
【分析】当发射的速度大于等于第二宇宙速度，会挣脱地球的引力，不绕地球飞行；根据周期的大小
比较轨道半径，从而比较向心加速度的大小．根据万有引力提供向心力得出地球的质量，结合地球的
体积求出地球的平均密度．
【解答】解：A、当发射的速度大于11.2km/s，会挣脱地球的引力，不绕地球飞行，所以“天宫二号”的发射速度不可能大于11.2km/s，故A错误．
B、天宫二号的周期小于同步卫星的周期，根据T=知，天宫二号的轨道半径小于同步卫星
的轨道半径，根据a=知，天宫二号的向心加速度大于同步卫星的向心加速度，故B正确．
C、题干中飞船的轨道半径r=R+h，周期已知，根据得，地球的质量
M=，则地球的密度ρ===，故C正确．
D、“神舟十一号”加速与“天宫二号”对接前应处于不同的轨道上，若在同一轨道上，加速做离心运动，离开原轨道，不能实现对接，故D错误．
故选：BC．
二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分
6. 一物体质量为1kg，沿倾角为300的传送带从最高端A点以初速度v0=8m/s下滑，传送带
匀速向下运动的速度为2m/s，全长20m。

物体与传送带之间的动摩擦因数为，物体运动到传送带底端B点的速度大小为___________m/s；全过程中因物体和传送带间的摩擦而产生的热量为___________J。

（重力加速度g=10m/s2）
参考答案：
2，54
7. 如图，电动机Q的内阻为0.5Ω，当S断开时，A表读数1A，当S闭合时，A表读数3A，则：电动机的机械功率；电动机的机械效率。

参考答案：
答案：18W，9%
8. 用如图1实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒，m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律，图2给出的是实验中获取的一条纸带；0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点（图2中未标出）．计数点的距离如图2所示，已知m1=50g、m2=150g，则（已知当地重力加速度g=9.8m/s2，结果保留两位有效数字）
（1）在纸带上打下计数点5时的速度v=m/s；
（2）在打点0～5过程中系统动能的增量△E k=J，系统势能的减少量△Eφ=J．由此得出的结论
是．
参考答案：
（1）2.4；（2）0.58；0.59，在误差允许范围内，m1、m2组成系统机械能守恒．
【考点】验证机械能守恒定律．
【分析】（1）匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，由此可以求出打下计数点5时的速度．
（2）根据物体的初末动能大小可以求出动能的增加量，根据物体重力做功和重力势能之间的关系可以求出系统重力势能的减小量，比较动能增加量和重力势能减小量之间的关系可以得出机械能是否守恒．
【解答】解：（1）由于每相邻两个计数点间还有4
个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔
T=0.1s，
根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出点5的瞬时速度：
v5=．
（2）在0～5过程中系统动能的增量：
△E K=（m1+m2）v52=×0.2×2.42J≈0.58J．
系统重力势能的减小量为：
△E p=（m2﹣m1）gx=0.1×9.8×（0.384+0.216）J≈0.59J，由此可知在误差允许范围内，m1、m2组成系统机械能守恒．
故答案为：（1）2.4；（2）0.58；0.59，在误差允许范围内，m1、m2组成系统机械能守恒．
9. 若将一个电量为3.0×10－10C的正电荷，从零电势点移到电场中M点要克服电场力做功9.0×10－9J，则M点的电势是 V；若再将该电荷从M点移到电场中的N点，电场力做功1.8×10－8J，则M、N两点间的电势差UMN ＝ V。

参考答案：
10. 如图所示为ABC是三角形玻璃砖的横截面，∠ABC=90°，
∠BAC=30°，一束平行于AB的光束从AC边射入玻璃砖，EF是玻璃砖中的部分光路，且EF与AC平行，则玻璃砖的折射率为，光束（填“能”或“不能”）从E点射出玻璃砖。

参考答案：
，能；11. 用A、B两个弹簧秤拉橡皮条的D端（O端固定），当D端达到E处时，.然后保持A 的读数不变，角由图中所示的值逐渐变小时，要使D端仍在E处，则角_________（选填：增大、保持不变或减小），B弹簧秤的拉力大小。

（选填：增大、保持不变或减小）.
参考答案：
12. 如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线为t1=0时的波形图，虚线为t2 =0. 06s 时的波形图，则6=0时P质点向y轴________(选填“正”或“负”）方向运动。

已知周期T>0.06s,则该波的传播速度为________m/s。

参考答案：
13. 登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损坏视力。

有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛的伤害的眼镜。

他选用的薄膜材料的折射率为n=1.6，所要消除的紫外线的频率为
7.5Hz。

则该紫外线在薄膜材料中的波长为 m；要减少紫外线进入人眼，该种眼镜上的镀膜的最少厚度为 m.
参考答案：
为了减少进入眼睛的紫外线，应该使入射光分别从该膜的前后两表面的反射光的叠加后加强以加强光的反射，因此光程差应该是光波长的整数倍，
即：
而
由波长、频率和波速的关系：
在膜中光的波长为：；
联立得：
所以当m=1时，膜的厚度最小，即
三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分
14. （选修3—5）（5分）如图所示，球1和球2从光滑水平面上的A点一起向右运动，球2运动一段时间与墙壁发生了弹性碰撞，结果两球在B点发生碰撞，碰后两球都处于静止状态。

B点在AO的中点。

（两球都可以看作质点）
求：两球的质量关系
参考答案：
解析：
设两球的速度大小分别为v1，v2，则有
m1v1=m2v2
v2=3v1
解得：m1=3m2
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x O y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. 如图所示，一质量为m带正电的小球，用长为L的绝缘细线悬挂于O点，处于一水平方向的匀强电场中，静止时细线右偏与竖直方向成45°角，位于图中的P点．重力加速度为g，求：
（1）静止在P点时线的拉力是多大？
（2）如将小球向右拉紧至与O点等高的A点由静止释放，则当小球摆至P点时，其电势能如何变？变化了多少？
（3）如将小球向左拉紧至与O点等高的B点由静止释放，则小球到达P点时的速度大小？
参考答案：
解：（1）小球静止在P点时由平衡条件得cos45°=mg/T ----------- 1分
T＝----------------------------------------------------------------------1分
（2）小球从A到P的过程中，电场力F做负功，故其电势能增加
由（1）问得tan45°＝F/mg F =mg --------------------- --------------------------1分
则小球克服电场力做功W=F L（1-cos45°） -------------------------------------------2分
其电势能增加为△EP=△W＝mgL--------------------------------------------------1分
（3）小球先做匀加速直线运动到达最低点C，根据动能定理得：
mgL+F L＝mvC2/2?0 ------------------------------------------------------------------------1分
vC＝----------------------------------------------------------------------------------------1分
到达C点后细绳绷紧，小球沿细绳方向的速度变为零，则vC′=vCsin45°
vC′＝-------------------------------------------------------------------------------1分
从C到P做圆周运动，由动能定理得：
mvP2/2- mvC2/2＝?mgL(1?cos45°)+F Lsin45°---------------------------------------------2分
vP＝-------------------------------------------------------------------------------------1分
17. 一根弹性细绳劲度系数为k，将其一端固定，另一端穿过一光滑小孔O系住一质量为m的小滑块，滑块放在水平地面上。

当细绳竖直时，小孔O到悬点的距离恰为弹性细绳原长，小孔O到正下方水平地面上P点的距离为h（h<）滑块与水平地面间的动摩擦因数为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹性细绳始终在其弹性限度内。

求：当滑块置于水平面能保持静止时，滑块到P点的最远距离。

参考答案：
18. 某汽车以不变的速率驶入一个狭长的水平90°圆弧形弯道，弯道两端连接的都是直道，有人在车内测量汽车的向心加速度随时间的变化关系如图所示。

求：
（1）汽车转弯所用的时间t；
（2）弯道的半径r。

参考答案：
（1）由图象可得汽车转弯所用的时间：t=10s……………………（3分）
（2）汽车转弯过程中做圆周运动，a=…………………………………………（2分）………………………………………………………………………………（2分）
解得r=50m。

…………。