天津河西区实验中学2021-2022学年高三物理上学期期末试卷含解析

天津河西区实验中学2021-2022学年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. 从地面以大小为v1的初速度竖直向上抛出一个皮球，经过时间t皮球落回地面，落地时皮球的速度的大小为v2。

已知皮球在运动过程中受到空气阻力的大小与速度的大小成正比，重力加速度大小为g。

下面给出时间t的四个表达式中只有一个是合理的。

你可能不会求解t，但是你可以通过一定的物理分析，对下列表达式的合理性做出判断。

根据你的判断，你认为t 的合理表达式应为
A． B．
C． D．
参考答案：
D
2. （多选）如图所示，AOB为一边界为圆弧的匀强磁场区域，圆弧半径为R，O点为圆心，D点为边界OB中点，C点为边界上一点，且CD∥AO．现有两个完全相同的带电粒子以相同速度射入磁场（不计粒子重力），其中粒子1从A点正对圆心O射入，恰从B点射出，粒子2从C点沿CD射入，从某点离开磁场，则（）
解答：解：粒子运动轨迹如图所示：
A、粒子1从A点正对圆心射入，恰从B点射出，粒子在你磁场中运动的圆心角为90°，粒子
轨道半径等于BO，
粒子2从C点沿CD射入其运动轨迹如图所示，设对应的圆心为O1，运动轨道半径也为BO=R，连接O1C、O1B，
O1COB是平行四边形，O1B=CO，则粒子2一定从B点射出磁场，故AB正确；
C、粒子1的速度偏角，粒子在磁场中转过的圆心角θ1=90°，连接PB，可知P为O1C的中
点，由数学知识可知，θ2=∠BO1P=60°，两粒子的速度偏角不同，粒子在磁场中运动的周期：
T=，两粒子的周期相等，粒子在磁场中的运动时间t=T，的运动时间之比：t1：
t2=θ1：θ2=90°：60°=3：2，故C正确，D错误；
故选：ABC．
状态的装置，其工作原理如图所示，将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个物块，
在升降机运动过程的某一段时间内，发现电流表的示数I不变，且I大于升降机静止时电流表
的示数I0，在这段时间内（）
（A）升降机可能匀速上升
（B）升降机一定在匀减速上升
（C）升降机一定处于失重状态
（D）通过压敏电阻的电流一定比电梯静止时大
参考答案：
C
4. 某课外活动小组为探究能量转换关系，设计了如图所示的实验。

质量为m的物块B静放在水平面上，劲度系数为k的轻质弹簧固定在B上，弹簧上端装有特制锁扣，当物体与其接触即被锁住。

每次实验让物块A从弹簧正上方的恰当位置由静止释放，都使物块B刚好离开地面。

整个过程无机械能损失。

实验表明，物块A质量M不同,释放点距弹簧上端的高度H就不同。

当物块A的质量为m时，释放点高度H=h。

则下列说法中正确的是
A. 物块A下落过程中速度最大时，物块B对地面的压力最大
B. 物块A下落到最低点时，物块B对地面的压力最大
C. 当A的质量M=2m时，释放点高度
D. 当A的质量M=2m时，释放点高度
参考答案：
BD
【详解】AB．物块A下落过程中到达最低点时，弹簧的压缩量最大，此时物块B对地面的压力最大，选项A错误，B正确；
CD．当物块B刚好离开地面时k?x=mg；由能量关系可知：mgh=mg?x+E P；当A的质量M=2m时，
2mgH=2mg?x+E P；解得，故选项C错误，D正确。

5. 在研究电磁感应现象的实验中：
（1）为了能明显地观察到实验现象，请在如图所示的实验器材中，选择必要的器材，并在图中用实线连接成实物电路图。

（2）（多选）关于原、副线圈，以下说法正确的是（）
A. 原线圈用的线较粗，匝数较少
B. 原线圈用的线较细，匝数较少
C. 副线圈用的线较细，匝数较多
D. 副线圈用的线较粗，匝数较多
（3）（单选）在实验课快结束时，老师做了一个奇妙的“跳环实验”。

如图所示，她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环。

闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起。

某同学另找来器材再重复试验，线圈上的套环均未动。

对比老师演示的实验，导致套环未动的原因可能是（）
A. 线圈接在了直流电源上
B. 电源电压过高
C. 所选线圈的匝数过多
D. 所用套环的材料与老师的不同
参考答案：
（1）实物电路图（2分）
（2）AC （2分）
（3）D
二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分
6. 一定质量的理想气体，等压膨胀，压强恒为2×105帕，体积增大0.2升，内能增大了10焦耳，则该气体（吸收、放出）焦耳的热量。

参考答案：
答案：吸收， 50
7. 如图所示，在研究感应电动势大小的实验中，把一根条形磁铁从同样高度插到线圈中同样的位置处，第一次快插，第二次慢插，两情况下线圈中产生的感应电动势的大小关系是E1____E2；通过线圈导线横截面电量的大小关系是ql____q2（选填“大于”、“等于”或“小于”）。

参考答案：
大于等于
8. 一轻弹簧原长为10 cm，把它上端固定，下端悬挂一重为0.5 N的钩码，静止时它的长度为12 cm
，弹簧的劲度系数为
N/m；现有一个带有半径为14 cm的光滑圆弧的物块静止放在水平面上，半径OA水平，OB竖直，右图所示；将上述轻弹簧的一端拴在A 点，另一端拴着一个小球，发现小球静止在圆弧上的P点，且∠BOP=30°，则小球重
为 N。

参考答案：
（25；）
9. 如图所示电路，电池组的内阻r＝4Ω，外电阻R1＝2Ω，当滑动变阻器R2的电阻调为4Ω时，电源内部的电热功率为4W，则电源的最大输出功率为______W。

欲使R2的电功率达到最大值，则R2应调为______Ω。

参考答案：
6.25，6
10. 某物质的摩尔质量为μ，密度为ρ，NA为阿伏加德罗常数，则每单位体积中这种物质所包含的分子数目是___________．若这种物质的分子是一个挨一个排列的，则它的直径约为__________。

参考答案：
；或 ()
11. 某同学用如图1所示的实验装置验证牛顿第二定律，请回答下列有关此实验的问题：
(1)该同学在实验前准备了图甲中所示的实验装置及下列辅助器材：其中不必要的器材是_______（填代号）．
A交流电源、导线 B. 天平（含配套砝码） C. 秒表 D. 刻度尺 E. 细线、砂和小砂桶
(2)打点计时器在小车拖动的纸带上打下一系列点迹，以此记录小车的运动情况．其中一部分纸带上的点迹情况如图2所示，已知打点计时器打点的时间间隔为0.02s，测得A点到B、C点的距离分别为x1=5.99cm、x2=13.69cm，小车做匀加速直线运动的加速度a=______m/s2.（结果保留三位有效数字）(3)在验证“质量一定，加速度a与合外力F的关系”时，某学生根据实验数据作出了如图3所示的a-F图象，其中图线不过原点的原因是_______，图线在末端弯曲的原因是_____________．
参考答案：
(1). C (2). 1.71 (3). 木板角度太大，平衡摩擦力过度 (4). 砂和砂桶的质量太大
【详解】(1)[1]在实验中，打点计时器可以测量时间，所以不需要秒表．上述器材中不必要的为C．(2)[2]因为计数点间时间间隔T=0.1s；根据△x=aT2得：
(3)[3]由图象可知小车的拉力为0时，小车的加速度大于0，说明合外力大于0，说明平衡摩擦力过度，即木板与水平面的夹角太大．
[4]该实验中当小车的质量远大于砂和小砂桶质量时，才能近似认为细线对小车的拉力大小等于砂和小砂桶的总重力大小；随着砂和小砂桶质量增大，细线对小车的拉力大小小于砂和小砂桶的总重力大小，因此会出现较大误差，图象会产生偏折现象．
12. 三个用电器均为“110V，20W”，将两个并联后与第三个串联，然后接于电源上，当每个用电器均不超过额定功率时，这个电路最多消耗电功率为 W，此时电源输出电压为 V．
参考答案：
答案：30，165
13. （2）．氢原子第n能级的能量为E n=，其中E1为基态能量．当氢原子由第4能级跃迁到第2能级时，发出光子的频率为ν1；若氢原子由第2能级跃迁到基态，发出光子的频率为ν2，则=
．
参考答案：
由第4能级跃迁到第2能级，有：，从第2能级跃迁到基态，有：
，则=．
三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分
14. 动画片《光头强》中有一个熊大熊二爱玩的山坡滑草运动，若片中山坡滑草运动中所处山坡可看成倾角θ=30°的斜面，熊大连同滑草装置总质量m=300kg，它从静止开始匀加速下滑，在时间t=5s内沿斜面滑下的位移x=50m．（不计空气阻力，取g=10m/s2）问：
（1）熊大连同滑草装置在下滑过程中受到的摩擦力F为多大？
（2）滑草装置与草皮之间的动摩擦因数μ为多大（结果保留2位有效数字）？
参考答案：
（1）熊大连同滑草装置在下滑过程中受到的摩擦力F为300N；
（2）滑草装置与草皮之间的动摩擦因数μ为多大为0.12．
考点：牛顿第二定律；匀变速直线运动的位移与时间的关系．
专题：牛顿运动定律综合专题．
分析：（1）根据匀变速直线运动的位移时间公式求出下滑的加速度，对熊大连同滑草装置进行受力分析，根据牛顿第二定律求出下滑过程中的摩擦力．
（2）熊大连同滑草装置在垂直于斜面方向合力等于零，求出支持力的大小，根据F=μFN求出滑草装置与草皮之间的动摩擦因数μ．
解答：解：（1）由运动学公式S=，解得：
a==4m/s
沿斜面方向，由牛顿第二定律得：
mgsinθ﹣f=ma
解得：f=300N
（2）在垂直斜面方向上：
N﹣mgcosθ=0
又f=μN
联立解得：
μ=
答：（1）熊大连同滑草装置在下滑过程中受到的摩擦力F为300N；
（2）滑草装置与草皮之间的动摩擦因数μ为多大为0.12．
点评：解决本题的关键知道加速度是联系力学和运动学的桥梁，通过加速度可以根据力求运动，也可以根据运动求力．
15. 如图所示，质量为m带电量为+q的小球静止于光滑绝缘水平面上，在恒力F作用下，由静止开始从A点出发到B点，然后撤去F，小球冲上放置在竖直平面内半径为R的光滑绝缘圆形轨道，圆形轨道的最低点B与水平面相切，小球恰能沿圆形轨道运动到轨道末端D，并从D点抛出落回到原出发点
A处．整个装置处于电场强度为E=的水平向左的匀强电场中，小球落地后不反弹，运动过程中没有空气阻力．求：AB之间的距离和力F的大小．
参考答案：
AB之间的距离为R，力F的大小为mg．
考点：带电粒子在匀强电场中的运动；牛顿第二定律；平抛运动；动能定理的应用．
专题：带电粒子在电场中的运动专题．
分析：小球在D点，重力与电场力的合力提供向心力，由牛顿第二定律即可求出D点的速度，小球离开D时，速度的方向与重力、电场力的合力的方向垂直，小球做类平抛运动，将运动分解即可；对小球从A运动到等效最高点D过程，由动能定理可求得小球受到的拉力．
解答：解：电场力F电=Eq=mg
电场力与重力的合力F合= mg，方向与水平方向成45°向左下方，
小球恰能到D点，有：F合=
解得：V D=
从D点抛出后，只受重力与电场力，所以合为恒力，小球初速度与合力垂直，小球做类平抛运动，以D为原点沿DO方向和与DO垂直的方向建立坐标系（如图所示）．
小球沿X轴方向做匀速运动，x=V D t
沿Y轴方向做匀加速运动，y=at2
a= =
所形成的轨迹方程为y=
直线BA的方程为：y=﹣x+（+1）R
解得轨迹与BA交点坐标为（R，R）
AB之间的距离L AB=R
从A点D点电场力做功：W1=（1﹣）R?Eq
重力做功W2=﹣（1+）R?mg；
F所做的功W3=F?R
有W1+W2+W3=mV D2，有F= mg
答：AB之间的距离为R，力F的大小为mg．
点评：本题是动能定理和向心力知识的综合应用，分析向心力的来源是解题的关键．
四、计算题：本题共3小题，共计47分
16. 如图所示，滑块A、B的质量分别为m1和m2，由轻质弹簧相连，置于光滑水平面上，把两滑块拉至最近，使弹簧处于最大压缩状态后用一轻绳绑紧，两滑块一起以恒定的速率v0向右
滑动。

若突然断开轻绳，当弹簧第一次恢复原长时，滑块A的动能变为原来的，求弹簧第一次恢复到原长时B的速度。

参考答案：设弹簧恢复原长时m1、m2的速度分布为v1、v2，则有题意知
解得
由动量守恒定律知
解得。

17. 如图所示，质量m=1kg的小物体从倾角θ=37°的光滑斜面上A点静止开始下滑，经过B 点后进入粗糙水平面（经过B点时速度大小不变而方向变为水平）。

AB=3m。

试求：
（1）小物体从A点开始运动到停止的时间t=2.2s，则小物体与地面间的动摩擦因数μ多大？
（2）若在小物体上始终施加一个水平向左的恒力F，发现当F=F0时，小物体恰能从A点静止出发，沿ABC到达水平面上的C点停止，BC=7.6m。

求F0的大小。

（3）某同学根据第（2）问的结果，得到如下判断：“当F≥F0时，小物体一定能从A点静止出发，沿ABC到达C点。

”这一观点是否有疏漏，若有，请对F的范围予以补充。

（sin37°=0.6，cos37°=0.8，取ｇ=10m/s2）
参考答案：
（1）物体在斜面上的加速度a1=gsinθ=6m/s2
物体在斜面上运动中，得t1=1s，vB=a1t1=6m/s
物体在水平面上的加速度a2=μg ，t2=2.2- t1=1.2s
vB=a2t2，得μ=0.5
（2）对A到C列动能定理式，其中h为斜面高度，L为斜面水平宽度
mgh+F0（BC+L）－μmg BC =0 ，F0=2N
（3）有疏漏，F太大物体会离开斜面，而不能沿ABC运动。

临界状态为物体沿斜面运动但与斜面没有弹力，此时F=mg/tanθ=16.7N，
得16.7≥F≥F0
18. 如图1所示，在x轴上0到d范围内存在电场（图中未画出），x轴上各点的电场沿着x 轴正方向，并且电场强度大小E随x的分布如图2所示；在x轴上d到2d范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。

一质量为m，电量为的粒子沿x轴正方向以某
一初速度从O点进入电场，最终粒子恰从坐标为（2d，）的P点离开磁场。

不计粒子重力。

（1）求在x=0.5d处，粒子的加速度大小a；
（2）求粒子在磁场中运动时间t；
（3）类比是一种常用的研究方法。

对于直线运动，教科书中讲解了由v-t图像求
位移的方法。

请你借鉴此方法，并结合其他物理知识，求电场对粒子的冲量
大小I。

参考答案：
（1）由图像，x=0.5d处，电场强度为E=0.5E0，由牛顿第二定律得：
【2分】
解得：【1分】
（2）在磁场中运动轨迹如图，设半径为R，由几何关系
解得：R=【1分】
设圆弧所对圆心为α，满足：解得：【1分】
粒子在磁场中做圆周运动，设在磁场中运动的周期为T，粒子在磁场的运动速率为v，
圆运动半径为 R，有：
【1分】
粒子运动的周期【1分】
所以，粒子在磁场中运动时间【1分】
（3）粒子在磁场中做圆周运动，由牛顿第二定律得：
，又粒子做圆周运动的半径R=
解得粒子在磁场中的运动速度【1分】
由图像可知，电场中电场力对粒子做功W=【1分】
设粒子进入电场时的初速度为v0
根据动能定理：【1分】
解得：【1分】
根据动量定理：【1分】。