2020年湖南省益阳市桃花江镇第二中学高三物理期末试卷含解析

2020年湖南省益阳市桃花江镇第二中学高三物理期末试卷含解析
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. 物体静止于倾角为θ的斜面上，当斜面倾角θ变小时，物体所受力的变化情况是（）
A．重力、支持力、静摩擦力均增大
B．重力不变，支持力增大，静摩擦力减小
C．重力不变，支持力、静摩擦力增大
D．以上说法都不对
参考答案：
B
【考点】共点力平衡的条件及其应用．
【分析】斜面倾角θ缓慢变小的过程中，物体相对于斜面静止，根据物体垂直于斜面方向的力平衡，得到支持力F N和重力G、θ的关系式．根据平行于斜面方向的力平衡，得到物体受到静摩擦力与G的关系，由平衡条件研究其变化情况．
【解答】解：物体受重力、支持力和静摩擦力，木板倾角θ缓慢变小的过程中，物体的合力为零，根据共点力平衡条件，有：
当地的重力加速度不变，所以重力一定不变；
垂直斜面方向：F N=Mgcosθ，θ减小，F N增加；
平行斜面方向：F f=Mgsinθ，θ减小，F f减小；故B正确．
故选：B．
2. 如图，半径为R的半圆形区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场。

一质量为m、带电量为+q且不计重力的粒子，以速度v沿与半径PO夹角θ=30°的方向从P点垂直磁场射入，最后粒子垂直于MN射出，则磁感应强度的大小为
A. B. C. D. 参考答案：
B
粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，运动轨迹如图，由几何关系，知圆心角30°，粒子运动的轨迹的半径为，根据洛伦兹力提供向心力，有，得半径为②，联立得，B正确．
【点睛】考查了粒子在磁场中的运动，找到圆心位置，由几何关系求半径，由洛伦兹力提供向心力得到磁感应强度，这是带电粒子在磁场中运动经常用到的解题思路．
3. 如右图所示，空气中有一块截面为扇形的玻璃砖，折射率为，现有一细光束，垂直射到AO面上，经玻璃砖反射、折射后，经OB面平行于入射光束返回，∠AOB为135°，圆半径为r，则入射点P距圆心O的距离为（）
A． B．
C． D．
参考答案：
B
4. 如图2所示，水平面上放置一倾角可变的斜面，物体m静止于此斜面上，当斜面倾角θ略增大时，若物体m和斜面仍保持静止，则
A．物体所受的合外力变大B．斜面对物体的支持力变大C．斜面受到地面的摩擦力变大
D．斜面对物体的摩擦力变大
参考答案：
D
5. 一物体自t=0时开始做直线运动，其速度图线如图所示。

下列选项正确的是
A．在0～6s内，物体离出发点最远为35m
B．在0～6s内，物体经过的路程为40m
C．在0～6s内，物体的平均速度为7.5m/s
D．在5～6s内，物体做减速运动
参考答案：
AB
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
8. 2013年3月14日，欧洲核子研究中心的物理学家宣布，他们利用强子(质子)对撞机发现了粒子物理标准模型所预言的希格斯粒子，它可用来解释粒子获得质量的机制.希格斯与恩格勒因此获得2013年度的诺贝尔物理学奖.希格斯粒子的能量约为125GeV (1GeV=109eV)，与之对应的质量约
为kg(结果保留一位有效数字).若对撞机中高速运动的质子的速度为v，质量为m，普朗克常量为h，则该质子的物质波波长为
参考答案：
9. 2013年2月12日朝鲜进行了第三次核试验,韩美情报部门通过氙（Xe）和氪（Kr）等放射性气体，判断出朝鲜使用的核原料是铀（U）还是钚（Pu），若核实验的核原料是，则
①完成核反应方程式．
②本次核试验释放的能量大约相当于7000吨 TNT 当量，已知铀核的质量为235.043 9 u，中子质量为1.008 7 u，锶（Sr）核的质量为89.907 7 u，氙（Xe）核的质量为135.907 2 u，1 u 相当于931.5 MeV的能量，求一个原子裂变释放的能量．
参考答案：
①根据电荷数守恒和质量数守恒可得：
②该反应的质量亏损是：
Δm=235.0439 u+1.0087 u—89.9077 u—135.9072 u—10×1.0087 u=0.1507 u
根据爱因斯坦方程ΔE = Δm c2 = 0.150 7×931.5 MeV =140.4 MeV
10. 如图所示，一农用水泵装在离地面一定高度处，其出水管是水平的，现仅有一钢卷尺，请你粗略地测出水流出管口的速度大小和从管口到地面之间在空中水柱的质量（已知水的密度为ρ，重力加速度为g）：
（1）除了已测出的水管内径L外，你需要测量的物理量是（写出物理量名称和对应的字
母）：
；
（2）水流出管口的速度表达式为；（请用已知量和待测量的符号表示）
（3）空中水的质量的表达式为．（请用已知量和待测量的符号表示）
参考答案：
（1）水平位移s，管口离地的高度h；（2）；（3）m=．
【考点】平抛运动．
【分析】根据高度求出平抛运动的时间，结合水平位移和时间求出初速度．根据水质量的表达式确定需要测量的物理量．
【解答】解：（1）水流出水管后做平抛运动，需要测出水的：水平位移s，管口离地的高度h；（2）水管距地高度h，水柱的水平射程S，设水在空中的运动时间为t，
水做平抛运动，在水平方向：s=vt，在竖直方向：h=，
则水在空中运动的时间t=，水的初速度．
（3）空中水的质量表达式m=×=．故答案为：（1）水平位移s，管口离地的高度h；（2）；（3）m=．
【点评】本题关键是明确实验原理，运用平抛运动的模型列式分析，知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，较难．
11. (4分)从事太空研究的宇航员需要长时间在太空的微重力条件下工作、生活，这对适应了地球表面生活的人，将产生很多不良影响。

为了解决这个问题，有人建议在未来的太空城中建立两个一样的太空舱，它们之间用硬杆相连，可绕O点高速转动，如图所示。

由于做匀速圆周运动，处于太空中的宇航员将能体验到与在地面上受重力相似的感觉。

太空舱中宇航员感觉到的“重力”方向指向；假设O点到太空舱的距离为90m，要想让太空舱中的宇航员能体验到地面重力相似的感觉，则太空舱转动的角速度大约是 rad/s（g 取10m/s2）。

参考答案：
答案：沿半径方向向外；1/3
12. 某同学利用图甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律。

物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上（尚未到达滑轮处）。

从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图乙所示。

打点计时器电源的频率为50Hz。

（1）通过分析纸带数据，可判断物块在相邻计数点和之间某时刻开始减速。

（2）计数点5对应的速度大小为 m/s，计数点6对应的速度大小为 m/s。

（保留三位有效数字）。

（3
）物块减速运动过程中加速度的大小为a= m/s2（保留三位有效数字），若用a/g 来计算物块与桌面间的动摩擦因数（g 为重力加速度），则计算结果比动摩擦因数的真实值 （填“偏大”或“偏小”）。

参考答案：
（1）6，7或7，6（2）1.00，1.20（3）2.00，偏大
13. 一同学在某次实验中利用打点计时器打出的一条纸带如下图所示。

A 、B 、C 、D 、E 、F 是该同学在纸带上选取的六个计数点，其中计数点间还有若干个点未标出，设相邻两个计数点间的时间间隔为T 。

该同学用刻度尺测出AC 间的距离为S1，BD 间的距离为S2，则打B 点时小车运动的速度＝ ，小车运动的加速度a= 。

参考答案：
三、 简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分 14. （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。

15. （选修3-4模块）（4分）如图所示是一列沿x 轴正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 ．试回答下列问题：
①写出x = 1.0 m 处质点的振动函数表达式；
②求出x = 2.5m 处质点在0 ～ 4.5s 内通过的路程及t = 4.5s
时的位移． 参考答案：
解析：①波长λ = 2.0m ，周期T = λ/v = 1.0s ，振幅A = 5cm ，则y = 5sin(2πt ) cm （2分）
②n = t /T = 4.5，则4.5s 内路程s = 4nA = 90cm ；x = 2.5m 质点在t = 0时位移为y
=5cm ，则经过4个周期后与初始时刻相同，经4.5个周期后该质点位移y = — 5cm ．（2分） 四、计算题：本题共3小题，共计47分
16. (10分)某同学利用DIS 实验系统研究一定质量的理想气体的状态变化，在实验后计算机屏幕显示了如下的p —T 图象（实线部分），已知在A 状态气体体积为V 0。

试求实验过程中，当气体温度保持T 0的情况下，气体体积在什么范围内变化？
参考答案：
解析：等温条仵下，
（1） 1.5p 0V 0 = 2p 0V 1
（4分）
（2） 1.5p0V0 = p0V2
（4分）
17. 如图甲所示,两平行金属板接有如图乙所示随时间t变化的电压U,两板间电场可看作均匀的,且两板外无电场,板长L=0.2 m,板间距离d=0.2 m．在金属板右侧有一边界为MN的区域足够大的匀强磁场,MN与两板中线OO′垂直,磁感应强度B=5×10-3T,方向垂直纸面向里．现有带正电的粒子流沿两板中线OO′连续射入电场中,已知每个粒子速度v0=105 m/s,比荷q/m=108 C/kg,重力忽略不计,在每个粒子通过电场区域的极短时间内,电场可视作是恒定不变的．
(1)试求带电粒子射出电场时的最大速度;
(2)从电场射出的带电粒子,进入磁场运动一段时间后又射出磁场,求粒子在磁场中运动的最长时间和最短时间．
参考答案：
)(1)设两板间电压为U1时,带电粒子刚好从极板边缘射出电场,则有
(4分)
粒子刚好从极板边缘射出电场时,速度最大,设最大速度为v1,则有：
(4分) (2)粒子飞出电场进入磁场,在磁场中按逆时针方向做匀速圆周运动.粒子飞出电场时的速度方向与OO'的最大夹角为α,. (1分)
当粒子从下板边缘飞出电场再进入磁场时,在磁场中运动时间最长:
; (4分)
当粒子从上板边缘飞出电场再进入磁场时,在磁场中运动时间最短:
. (4分)
18. 质量为0.1kg的弹性球从空中某高度由静止开始下落，该下落过程对应的图象如图所示。

球与水平地面相碰后离开地面时的速度大小为碰撞前的3/4。

该球受到的空气阻力大小恒
为，取=10 m/s2, 求：
（1）弹性球受到的空气阻力的大小；
（2）弹性球第一次碰撞后反弹的高度。

参考答案：
(1)0.2N；(2)0.375m。