江苏省扬州市第二附属高级中学2020年高三物理期末试题含解析

江苏省扬州市第二附属高级中学2020年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. （多选）如图（a），用力F拉一质量为1kg的小物块使其由静止开始向上运动，经过一段时间后撤去F．以地面为零势能面，物块的机械能随时间变化图线如图（b）所示，已知2s末拉力大小为10N，不计空气阻力，取g=10m/s2，则（）
解答：解：A、由功能关系可知，力
F做的功等于物体机械能的增量，故力F做的功为50J，故A正
确；
B、物体匀加速上升，设2s末速度为v，则有：W=F×h=F×，故1s末力F 的功率为F×故B正确；
C、设物体上升加速度为a，高度为h，则有：h=at2，且有v2=2ah，而动能mv2=mah，此时，重力势能为mgh，而a≠g，故此时E K≠E P，故2s末物块的动能不为25J，故C错误；
D、撤掉外力后机械能守恒求得落回地面时物块的动能为50J，故D正确．收集板中央的两侧。

对矿粉分离的过程，下列表述正确的有()
A．带正电的矿粉落在右侧
B．电场力对矿粉做正功
C．带负电的矿粉电势能变大
D．带正电的矿粉电势能变小
参考答案：
BD
3. 如图所示，斜劈B固定在弹簧上，斜劈A扣放在B上，A、B相对静止，待系统平衡后用竖直向下的变力F作用于A，使A、B缓慢压缩弹簧，弹簧一直在弹性限度内，则下面说法正确的是
A. 压缩弹簧的过程中，B对A的摩擦力逐渐增大
B. 压缩弹簧的过程中，A可能相对B滑动
C. 当弹簧压缩量为某值时，撤去力F，在A、B上升的过程中，B对A的作用力一直减小
D. 当弹簧压缩量为某值时，撤去力F，在A、B上升的过程中，A、B分离时，弹簧恢复原长
参考答案：
ACD
解：AB. 因为开始A相对于B静止，则A在沿斜面方向的分力小于等于最大静摩擦力，设斜劈的倾角为θ，有：mgsinθ?μmgcosθ，所以(mg+F)sinθ?μ(mg+F)cosθ，所以A. B在缓慢压缩弹簧的过程中，仍然能保持相对静止，A所受的摩擦力f=(mg+F)sinθ，对整体分析，F逐渐增大，可知摩擦力逐渐增大，故A正确，B错误；
C. 撤去F后，在弹簧恢复原长前，整体的加速度逐渐减小，隔离对A分析，有：F?mg=ma，则B对A 的作用力逐渐减小。

当弹簧恢复原长后，B受到重力和弹簧的弹力作用，加速度大于g，将与A发生分离。

故C正确，D正确。

故选：ACD.
4. 如图，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中。

设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间相互作用，则被淹没的金属筒在缓慢下降过程中，筒内空气体积减小。

A.从外界吸热B．内能增大 C.向外界
放热 D．内能减小
参考答案：
答案：C
解析：薄金属筒可以传导热量，水温均匀且恒定，因此在缓慢下降过程中，筒内温度保持不变，由于不考虑气体分子间的相互作用，因而内能不变；体积减小，外界对空气做功，根据ΔE＝Q＋W可推知，气体必须对外界放热。

故选C。

5. 如图所示，在磁感应强度为B的水平匀强磁场中，有两根竖直放置的平行金属导轨，顶端用一电阻R相连，两导轨所在的竖直平面与磁场方向垂直。

一根金属棒ab以初速度v0沿导轨竖直向上运动，到某一高度后又向下运动返回到原出发点。

整个过程中金属棒与导轨保持垂直且接触良好，导轨与棒间的摩擦及它们的电阻均可忽略不计。

以下说法正确的是
ACD
2012学年普陀模拟18
（）
（A）金属棒在整个上行与回到出发点的过程中，将一部分动能转化为电能
（B）上行过程中通过R的电荷量大于下行过程中通过R的电荷量
（C）上行过程中R上产生的热量大于下行过程中R上产生的热量
（D）金属棒在经过同一位置时，上行速度大小总要大于下行时的速度大小
参考答案：
ACD
二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分
6. 一质点由静止开始作匀加速直线运动，加速度为0.5 m/s2，经过相隔125m的AB两点用了10s．质点到达A点时的速度是____________m/s；质点从出发到达B点所经历的时间为_________s．参考答案：
答案：10 30
7. 欧洲天文学家发现了一颗可能适合人类居住的行星。

若该行星质量为M，半径为R，万有引力恒量为G，则绕该行星运动的卫星的第一宇宙速度是______________。

设其质量是地球的5倍，直径是地球的1.5倍，在该行星表面附近沿圆轨道运行的人造卫星的动能为Ek1，在地球表面附近沿圆轨道运
行的相同质量的人造卫星的动能为Ek2，则为______________。

参考答案：
，10/3
8. 要测定匀变速直线运动的实验中，打点计时器打出一纸条，每隔四个点选出一个计数点共选出A、
B、C、D四个计数点，所用交流电频率为50赫兹，纸带上各点对应尺上的刻度如图所示，则
VB= m/s .a= m/s2.
参考答案：
0.15 、0.2 、
9. 一列火车由车站静止开始做匀加速直线运动开出时，值班员站在第一节车厢前端的旁边，第一节车厢经过他历时4s，整个列车经过他历时20s，设各节车厢等长，车厢连接处的长度不计，则此列火车共有______节车厢，最后九节车厢经过他身旁历时______s。

参考答案：
25节，4s
10. 如图所示，竖直放置的两端封闭的玻璃管中注满清水，内有一个红蜡块能在水中匀速上浮．在红蜡块从玻璃管的下端匀速上浮的同时，使玻璃管以速度v水平向右匀速运动．已知蜡块匀速上升的速度大小为3cm/s，玻璃管水平运动的速度大小为4cm/s，则：
（1）蜡块的所做运动为
A．匀速直线运动B．匀变速直线运动C．曲线运动
（2）蜡块的运动速度为cm/s．
参考答案：
（1）A；（2）5
【考点】运动的合成和分解．
【分析】（1）分析蜡块在相互垂直的两个方向上的运动情况，从而得知其合运动是直线运动（是匀速直线运动或匀变速直线运动）还是曲线运动．
（2）分析水平和竖直方向上的速度，对其利用平行四边形定则进行合成，即可求得其实际运动的速度．
【解答】解：（1）蜡块参与了水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的匀速直线运动，因两个方向上的运动的加速度都为零，所以合加速度方向为零，蜡块做匀速直线运动，选项A正确．
故选：A
（2）蜡块的运动合速度为：v合===5cm/s
故答案为：（1）A；（2）5
11. 如图所示，虚线a、b、c代表电场中三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即U ab=U bc，实线为一带负电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，由此可知，P点电势小于Q点电势；带电质点在P点具有的电势能大于在Q点具有的电势能；带电质点通过P点时的动能小于通过Q点时的动能；带电质点通过P点时的加速度大于通过Q点时的加速度．（均选填：“大于”，“小于”或“等于”）
参考答案：
运动直到汽车停下。

已知开始制动后的第1s内和第2s内汽车的位移大小依次为8m和4m。

则汽车的加速度大小为_______m/s2；开始制动时汽车的速度大小为_______ m/s
；开始制动后的3s内，汽车的
位移大小为________m 。

参考答案：
4 10 12.5
匀变速直线运动连续相等时间间隔内位移之差等于即得到。

根据匀变速直线运动位移公式，制动后第一秒内，计算得。

制动后3秒
内，汽车制动时间，即汽车运动时间只有2.5s，位移
13. 常温水中用氧化钛晶体和铂黑作电极，在太阳光照射下分解水，可以从两电极上分别获得氢气和氧气．已知分解1mol的水可得到1mol氢气，1mol氢气完全燃烧可以放出2.858 ×105J的能量，阿伏伽德罗常数NA = 6.02×1023mol-1，水的摩尔质量为1.8×10-2 kg /mol .则2g水分解后得到氢气分子总数个；2g水分解后得到的氢气完全燃烧所放出的能量J．（均保留两位有效数字）
参考答案：
三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分
14. 静止在水平地面上的两小物块A、B，质量分别为m A=l.0kg，m B=4.0kg；两者之间有一被压缩的微型弹簧，A与其右侧的竖直墙壁距离l=1.0m，如图所示。

某时刻，将压缩的微型弹簧释放，使A、B 瞬间分离，两物块获得的动能之和为E k=10.0J。

释放后，A沿着与墙壁垂直的方向向右运动。

A、B与地面之间的动摩擦因数均为u=0.20。

重力加速度取g=10m/s2。

A、B运动过程中所涉及的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短。

（1）求弹簧释放后瞬间A、B速度的大小；
（2）物块A、B中的哪一个先停止？该物块刚停止时A与B之间的距离是多少？
（3）A和B都停止后，A与B之间的距离是多少？
参考答案：
（1）v A=4.0m/s，v B=1.0m/s；（2）A先停止； 0.50m；（3）0.91m；
分析】
首先需要理解弹簧释放后瞬间的过程内A、B组成的系统动量守恒，再结合能量关系求解出A、B各自的速度大小；很容易判定A、B都会做匀减速直线运动，并且易知是B先停下，至于A是否已经到达墙处，则需要根据计算确定，结合几何关系可算出第二问结果；再判断A向左运动停下来之前是否与B发生碰撞，也需要通过计算确定，结合空间关系，列式求解即可。

【详解】（1）设弹簧释放瞬间A和B的速度大小分别为v A、v B，以向右为正，由动量守恒定律和题给条件有
0=m A v A-m B v B①
②
联立①②式并代入题给数据得
v A=4.0m/s，v B=1.0m/s
（2）A、B两物块与地面间的动摩擦因数相等，因而两者滑动时加速度大小相等，设为a。

假设A和B发生碰撞前，已经有一个物块停止，此物块应为弹簧释放后速度较小的B。

设从弹簧释放到B停止所需时间为t，B向左运动的路程为s B。

，则有
④
⑤
⑥
在时间t内，A可能与墙发生弹性碰撞，碰撞后A将向左运动，碰撞并不改变A的速度大小，所以无论此碰撞是否发生，A在时间t内的路程S A都可表示为
s A=v A t–⑦联立③④⑤⑥⑦式并代入题给数据得
s A=1.75m，s B=0.25m⑧
这表明在时间t内A已与墙壁发生碰撞，但没有与B发生碰撞，此时A位于出发点右边0.25m处。

B 位于出发点左边0.25m处，两物块之间的距离s为
s=025m+0.25m=0.50m⑨
（3）t时刻后A将继续向左运动，假设它能与静止的B碰撞，碰撞时速度的大小为v A′，由动能定理有
⑩
联立③⑧⑩式并代入题给数据得
故A与B将发生碰撞。

设碰撞后A、B的速度分别为v A′′以和v B′′，由动量守恒定律与机械能守恒定律有
联立式并代入题给数据得
这表明碰撞后A将向右运动，B继续向左运动。

设碰撞后A向右运动距离为s A′时停止，B向左运动距离为s B′时停止，由运动学公式
由④式及题给数据得
s A′小于碰撞处到墙壁的距离。

由上式可得两物块停止后的距离
15. (2)一定质量的理想气体，在保持温度不变的情况下，如果增大气体体积，气体压强将如何变化？请你从分子动理论的观点加以解释．如果在此过程中气体对外界做了900 J的功，则此过程中气体是放出热量还是吸收热量？放出或吸收多少热量？(简要说明理由)
参考答案：
一定质量的气体，温度不变时，分子的平均动能一定，气体体积增大，分子的密集程度减小，所以气体压强减小．
一定质量的理想气体，温度不变时，内能不变，根据热力学第一定律，当气体对外做功时气体一定吸收热量，吸收的热量等于气体对外做的功，即900 J.
四、计算题：本题共3小题，共计47分
16. 如图所示，横截面（纸面）为△ABC的三棱镜置于空气中，顶角∠A=60°．纸面内一细光束以入射角i射入AB面，直接到达AC面并射出，光束在通过三棱镜时出射光与入射光的夹角为φ（偏向角）．改变入射角i，当i=i0时，从AC面射出的光束的折射角也为i0，理论计算表明在此条件下偏向角有最小值φ0=30°．求三棱镜的折射率n．
参考答案：
解：设光束在AB面的折射角为α，由折射定律：①
设光束在AC面的入射角为β，由折射定律：②
由几何关系：α+β=60° ③
φ0=（i0﹣α）+（i0﹣β）④
联立解得：
答：三棱镜的折射率n为．17. 2010年冰岛火山喷发，火山灰尘给欧洲人民的生活带来了很大的影响．假设一灰尘颗粒开始以4 m/s2的加速度从地面竖直上升，10 s末，忽然失去所有向上的推动力，灰尘颗粒只在重力作用下运动，则该颗粒最高可上升到距地面多高处？此颗粒失去推动力后经多长时间落回地面？(g取10 m/s2)
参考答案：
t＝t2＋t3＝11.48 s
18. 如图所示，在水平向左的匀强电场中，一带电小球用绝缘轻绳（不伸缩）悬于O点，平衡时小球位于A点，此时绳于竖直方向的夹角θ=53°，绳长为L，B、C、D到O点的距离为L，BD水平，OC竖直.
（1）将小球移到B点，给小球一竖直向下的初速度v B，小球到达悬点正下方时绳中拉力恰等于小球重力，求v B．
（2）当小球移到D点后，让小球由静止自由释放，求：小球经悬点O正下方时的速率.（计算结果可保留根号，取sin53°=0.8）
参考答案：
（1）小球由B点运动到C点过程，由动能定理有，
，（2分）
在C点，设绳中张力为F C，则有（2分）
因F C=mg，故v C=0（2分）
又由小球能平衡于A点得，（2分）
（2分）
（2）小球由D点静止释放后将沿与竖直方向夹θ=53°的方向作匀加速直线运动，直至运动到O点正下方的P点，OP距离h=L cot53°=（2分）
在此过程中，绳中张力始终为零，故此过程的加速度a和位移s分别为：
，.（2分）
∴小球到达悬点正下方时的速率为.（2分）。