江苏省宿迁市淮海中学高三物理期末试题带解析

江苏省宿迁市淮海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，质量为m的小球在竖直面内的光滑圆轨道内侧做圆周运动，它刚能通过最高点的速度为v。

若在最低点给小球的速度为2 v，则下列说法正确的是
A．小球能通过最高点
B．小球不能通过最高点
C．小球在最低点对轨道的压力为5mg
D．小球能通过与圆心等高的A点
参考答案：
答案：BCD
2. 在磁场中某处，有一小段通电导体，下面说法中正确的是（）
A．通电导体在该处所受力为零，该处的磁感应强度必为零
B．该处磁感应强度的大小，与这段导体的电流成正比
C．若该处磁感应强度不为零，而这段导体受力为零，表明导体中的电流方向一定与磁场方向平行
D．若通电导体受力不为零，则导体中的电流方向一定与该处磁场方向垂直
参考答案：
C
3. 如图所示，某“闯关游戏”的笔直通道上每隔8m设有一个关卡，各关卡同步放行和关闭，放行和关闭的时间分别为3s和1s，关卡刚放行时，一同学立即在关卡1处以加速度2m/s2由静止加速到2m/s，然后匀速向前，则最先挡住他前进的关卡是（）A．关卡3 B．关卡4
C．关卡5 D．任何关卡都无法挡住
参考答案：
D
【考点】匀变速直线运动规律的综合运用．
【分析】人先做加速运动，之后是匀速运动，计算到达各个关卡的时间与关卡放行和关闭的时间对比，得出结果．
【解答】解：根据v=at可得：2=2×t1，
所以加速的时间为：t1=1s
加速的位移为：x1=at2==1m，
之后匀速运动到达第2个关卡的时间为：s，
到达关卡2的时间为：t2=1+3.5=4.5s大于4s，放行；可以通过，
所以可以通过关卡2继续运动，从第2关卡到第3关卡匀速运动时间为：t2′=s=4s，
所以到达第3关卡的时刻（从开始运动计时）为8.5s，8s＜8.5s＜12s，也是放行，可以通过，
从第3关卡到第4关卡匀速运动时间仍然是4s，所以到达第4关卡的总时间（从开始运动计时）为：1+3.5+4+4=12.5s，12s＜12.5s＜16s，也是放行，可以通过，
从第4关卡到第5关卡匀速运动时间仍然是4s，所以到达第5关卡的总时间（从开始运动计时）为：1+3.5+4+4+4=16.5s，16s＜12.5s＜20s，也是放行，可以通过．
所以ABC错误，D正确；
故选：D
4. 作用于O点的三力平衡，设其中一个力的大小为F1，沿y轴正方向，力F2大小未知，与x轴负方向夹角为，如图所示，下列关于第三个力F3的判断正确的是
A．力F3只能在第四象限
B．力F3与F2夹角越小，则F2和F3的合力越小
C．F3的最小值为F1cos
D．力F3可能在第一象限的任意区域
参考答案：
C
5. 如图所示是某辆汽车的速度计．汽车启动后经过 l5s，速度计的指针指在图中所示的位置．由此可知（）
A．此时汽车的瞬时速度是 70 m/s
B．此时汽车的瞬时速度是 70 km/h
C．启动后 l5 s 内汽车的平均速度是 70 m/s
D．启动后 l5 s 内汽车的平均速度是 70 km/h
参考答案：
B
略
二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分
6. 已知绕中心天体做匀速圆周运动的星体的轨道半径r，运动周期为T。

(1)若中心天体的半径为R，则其平均密度ρ=_______
(2)若星体是在中心天体的表面附近做匀速圆周运动，则其平均密度的表达式
ρ=_______。

参考答案：
答案：
7. 如图所示，倾角θ的固定光滑斜面上放置质量m的小物块A。

某时刻用竖直向下的恒力压物体A使其静止起加速下滑，同时B物体从同高度自由落体。

两者同时到地面，则恒力的大小为；若B物体质量也为m，则两者落地瞬间，A物体重力的功率PA B物体重力的功率PB（选填“大于”，“小于”或“等于”）。

参考答案：
mg/tan2θ；等于
8. 氢原子第n能级的能量为En=，其中E1为基态能量．当氢原子由第5能级跃迁到第3能级时，发出光子的频率为；若氢原子由第3能级跃迁到基态，发出光子的频率为，则
= 。

参考答案：
9. 小球自由下落时，记录小球每隔相同时间的位置有以下两种方式：一种是图(a)所示的频闪照相记录，另一种是图(b)所示的利用打点计时器记录。

两种记录方式都能用来验证机械能守恒定律，但两种方式相比，图(a)比图(b)的__________误差更小（选填“偶然”或“系统”）；图(a)中所标数据为小球自A点释放后频闪仪每隔T＝0.04s闪光一次，各时刻的位置到A的距离，单位为厘米，验证图(a)中小球自A到E过程中的机械能守恒，还需要知道小球到达E处的速度，此速度有两种计算方式：第一种是
根据自由落体速度公式v=gt求得(g为当地重力加速度)，第二种是利用求得，应选第
_________种，
参考答案：
10. 图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场。

现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小、并判定其方向。

所用部分器材已在图中给出，其中D为位于纸面内的U形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；E为直流电源；R为电阻箱；A为电流表；S为开关。

此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线。

（1）在图中画线连接成实验电路图。

（2）完成下列主要实验步骤中的填空
①按图接线。

②保持开关S断开，在托盘内加入适量细沙，使D处于平衡状态；然后用天平称出细沙质量m1。

③闭合开关S，调节R的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使D________；然后读出___________________，并用天平称出____________。

④用米尺测量_______________。

（3）用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小，可以得出B=_________。

（4）判定磁感应强度方向的方法是：若____________，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里。

参考答案：11. 如图，一定质量的理想气体由状态a沿abc变化到状态c，吸收了340J的热量，并对外做功120J。

若该气体由状态a沿adc变化到状态c时，对外做功40J，则这一过程中气
体▲（填“吸收”或“放出”）▲ J热量。

参考答案：
吸收 260J；
12. 某物理兴趣小组利用学校的数字实验室设计了一个测量小车瞬时速度的实验。

设计的实验装置如图所示。

将长直木板B支成斜面，小车C的前端固定挡光片P，光电门G固定在木板的侧面A处，让小车在斜面上的同一位置O由静止释放，用光电计时器（未画出）记录挡光片通过光电门时挡光的时间。

兴趣小组共准备了宽度不同的五块挡光片，分别做了五次实验（每次实验时挡光片的前沿
均与小车的前端对齐），并计算出各次挡光片通过光电门的平均速度。

记录的数据如下表所示：
50. 5
（1）根据表中给出的数据，在如图给出的坐标纸上画出图线；
（2）由所画出的
图线，得出小车的加速度大小为__________
;
（3）由所画出的图线，得出小车前端过A 处的瞬时速度大小为_________m/s 。

（以上两空均保留3位有效数字）
参考答案： （1）（3分）如下图
（2）（3分）0.930（0.900-0.960均给分） （3）（3分）0.375（0.360-0.390均给分）
13. （选修3-4）（4分）如图所示，一列简谐横波在某一时刻的波的图象，A 、B 是介质中的二个质点．已知波是向x 轴正方向传播的，由此可以判断：质点A
的振幅为 cm ，质点B 此刻
向 运动.
参考答案：
答案：0.4 ；y 轴正方向．（每空2分）
三、 实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分
14. “验证力的平行四边形定则”的实验情况如图13（甲）所示，其中A 为固定橡皮筋的图钉，O 为橡皮筋与细绳的结点，OB 和OC 为细绳，图（乙）是在白纸上根据实验结果画出的图。

如果没有操作失误，图（乙）中的F 与F ′两力中，方向一定沿AO 方向的是______。

本实验采用的科学方法是______
A ．理想实验法
B ．等效替代法
C ．控制变量法
D ．建立物理模型法 参考答案：
1） F ′ （2） B
15. 某实验小组用图甲所示装置研究系统在金属轨道上运动过程中机械能是否守恒：将一端带有滑轮的长金属轨道水平放置，重物通过细绳水平牵引小车沿轨道运动，利用打点计时器和纸带记录小车的
运动．
（1）本实验中小车质量 （填“需要”、“不需要”）远大于重物质量；
（2）将小车靠近打点计时器，将穿好的纸带拉直，接通电源，释放小车．图乙是打出的一条清晰纸带，O 点是打下的第一个点，1、2、3、4、5是连续的计数点，O 点和计数点1之间还有多个点（图中未画出），相邻计数点间的时间间隔为0.02s ．在打计数点4时小车的速度v= m/s （保留三位有效数字）．若已知重物的质量为m ，小车的质量为M ，则从点O 到点4的过程中，系统减少的重力势能为 J ，增加的动能为 J （g 取9.8m/s 2，数字保留两位小数）．
参考答案：
（1）不需要；（2）2.30；5.18m ； 2.65（m+M ）． 【考点】验证机械能守恒定律．
【分析】（1）明确实验原理，根据机械能守恒定律进行分析即可明确是否需要小车的质量远小于重物的质量；
（2）根据平均速度方法可求得打点4时的速度；根据重力势能的定义可求得0到4时的改变量；根据动能的定义可求得动能的变化．
【解答】解：（1）本实验中为了验证机械能守恒定律，两物体的质量均要考虑，故不需要使小车的质量远小于重物的质量；
（2）打4点时的速度v===2.30m/s；
0到4过程中重力势能的减小量△E P=mgh=9.8×0.5290m=5.18m；
动能的增加量△E k=（m+M）v2=×（2.3）2（M+m）=2.65（M+m）
故答案为：（1）不需要；（2）2.30；5.18m； 2.65（m+M）．
四、计算题：本题共3小题，共计47分
16. （19分）如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，两板间的距离d=40 cm。

电源电动势E=24V,内电阻r=1Ω，电阻R=15Ω。

闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球从B板小孔以初速度v0=4 m/s竖直向上射入板间。

若小球带电量为q=1×10-2 C，质量为m=2×10-2 kg,不考虑空气阻力。

那么，滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，小球恰能到达A板?此时，电源的输出功率是多大？(取g=10
m/s2)
参考答案：
解析：
（1）小球进入板间后，受重力和电场力作用，且到A板时速度为零。

设两板间电压为U AB
由动能定理得－mgd－qU AB=0－①
∴滑动变阻器两端电
压U=U AB=8V②设通过滑动变阻器电流为I，由欧姆定律得
I=
③
滑动变阻器接入电路的电阻④
（2）电源的输出功率
P＝I2(R ＋R)=23
W⑤
17. 如图所示，真空室内有一个点状的α粒子放射源P，它向各个方向发射α粒子（不计重力），速率都相同．ab为P点附近的一条水平直线（P到直线ab的距离PC=L），Q为直线ab上一点，它与P
点相距PQ=（现只研究与放射源P和直线ab同一个平面内的α粒子的运动），当真空室内（直线ab以上区域）只存在垂直该平面向里、磁感应强度为B的匀强磁场时，水平向左射出的α粒子恰到达Q点；当真空室（直线ab以上区域）只存在平行该平面的匀强电场时，不同方向发射的α粒子若能到达ab直线，则到达ab直线时它们动能都相等，已知水平向左射出的α粒子也恰好到达Q 点．（α粒子的电荷量为+q，质量为m；sin37°=0.6；cos37°=0.8）求：
（1）α粒子的发射速率；
（2）匀强电场的场强大小和方向；
（3）当仅加上述磁场时，能到达直线ab的α粒子所用最长时间和最短时间的比值．
参考答案：
（1）α粒子的发射速率为；
（2）匀强电场的场强大小为，方向：垂直ab向下；
（3）当仅加上述磁场时，能到达直线ab的α粒子所用最长时间和最短时间的比值为．
：解：（1）设α粒子做匀速圆周运动的半径R，过O作PQ的垂线交PQ于A点，如图所示，
由几何知识可得：，
代入数据可得α粒子轨迹半径：，
洛仑磁力提供向心力：，解得α粒子发射速度为：；
（2）真空室只加匀强电场时，由α粒子到达ab直线的动能相等，可得ab为等势面，电场方向垂直ab向下．
水平向左射出的α粒子做类平抛运动，由运动学关系可知：
与ab平行方向：，
与ab垂直方向：，其中，
解得：；
（3）真空室只加磁场时，圆弧O1和直线ab相切于D点，α粒子转过的圆心角最大，运动时间最长，如图所示．
则：=，β=37°，
最大圆心角：γmax=360°﹣90°﹣37°=233°，
最长时间：，
圆弧O2经C点，α粒子转过的圆心角最小，运动时间最短．
则：=（1分）θ=53°，
最小圆心角：γmin=2θ=106°，
最短时间：，
则最长时间和最短时间的比值为：（或2.20）；
答：（1）α粒子的发射速率为；
（2）匀强电场的场强大小为，方向：垂直ab向下；
（3）当仅加上述磁场时，能到达直线ab的α粒子所用最长时间和最短时间的比值为．
18. 如图甲所示，直角坐标系中直线AB与横轴x夹角∠BAO=30°，AO长为a。

假设在点A处有一放射源可沿∠BAO所夹范围内的各个方向放射出质量为m、速度大小均为、带电量为e
的电子，电子重
力忽略不计。

在三角形ABO 内有垂直纸面向里的匀强磁场，当电子从顶点A 沿AB 方向射入磁场时，电子恰好从O 点射出。

试求：
（1）从顶点A 沿AB 方向射入的电子在磁场中的运动时间t ； （2）速度大小为的电子从顶点A 沿AB 方向射入磁场（其它条件不变），求从磁场射出的位置坐
标。

（3）磁场大小、方向保持不变，改变匀强磁场分布区域，使磁场存在于三角形ABO 内的左侧，要使放射出的速度大小为电子穿过磁场后都垂直穿过y 轴后向右运动，试求匀强磁场区域分布的最小面积S 。

（用阴影表示最小面积）
参考答案：
(2) 由evB=mv2/r ，得r= mv/eB ，因此其它条件不变，当速度大小为 时，r=2a 如图所示，从磁场射
出的位置坐标为 (0，
)。