2022-2023学年福建省龙岩市大池中学高三物理上学期期末试题含解析

2022-2023学年福建省龙岩市大池中学高三物理上学期
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，用轻绳将小球悬于O点，力F拉住小球使悬线偏离竖直方向600角，小球处于平衡状态，要使F取最小值，F与竖直方向的夹角θ是（）
A.900
B.600
C.300
D.00
参考答案：
C
2. 在光滑水平面上，有一根原长为L的轻质弹簧，一端固定，另一端系一个小球.现使小球在该水平面内做匀速圆周运动，当半径为2L时对应的向心力、加速度、线速度、周期分别为F1、a1、v1、T1；当半径为3L时对应的向心力、加速度、线速度、周期分别为F2、a2、v2、T2，已知弹簧始终处于弹性限度之内，则下列说法正确的是
A. F1：F2=2:3
B. a1：
a2=1:2
C. v1：v2=1：
D. T1：T2=2：
参考答案：
BCD
3. （多选题）如图，滑块a、b的质量均为m，a套在固定直杆上，与光滑水平地面相距
h，b放在地面上，a、b通过铰链用刚性轻杆连接。

不计摩擦，a、b可视为质点，重力加速度大小为g。

则
A. a落地前，轻杆对b一直做正功
B. a落地时速度大小为
C. a下落过程中，其加速度大小始终不大于g
D. a落地前，当a的机械能最小时，b对地面的压力大小为mg
参考答案：
BD
考点：机械能守恒定律；运动的合成与分解
4. 甲乙两单摆静止于平衡位置，摆球质量相同，摆长．现给摆球相同的水平初速，让其在竖直平面内做小角度摆动，它们的频率与能量分别为、和,，则它们的关系是………………………………………………（）
A． B． C． D．
参考答案：
B
5. 研究物体运动的加速度与物体所受力的关系的实
验装置如图甲所示，实验的步骤如下：
A．把一端带有定滑轮的长木板放在水平桌面上，使定滑轮伸出桌面。

B．把打点计时器固定在长木板没有定滑轮的一端，并把打点计时器连接到电源上。

C．把小车放在长木板上并靠近打点计时器的地方，把纸带的一端固定在小车上且让纸带穿过打点计时器。

D．细线的一端固定在小车上并跨过定滑轮，另一端悬挂一砝码盘，调整滑轮的高度使滑轮和小车间的细线与长木板平行。

E．接通打点计时器电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一列小点。

F．改变砝码盘中砝码的质量，更换纸带，重复上面步骤。

G．根据纸带上打的点算出每次实验时小车的加速度，把每次实验时砝码和砝码盘的重力记录在相应的纸带上。

H．以小车的加速度a为纵坐标，细线的拉力F（砝码和砝码盘的总重力）为横坐标，建
立坐标系，画出a-F图象得出加速度与力的关系。

(1)上述操作步骤中明显遗漏的步骤是____________________________。

(2)某同学画出的a-F图象如图乙所示，图线不是直线的可能原因是
_________________。

参考答案：
二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分
6. 如图，质量为20kg 的物体，在水平面上向右运动，物体与水平面接触处的摩擦系数是0．2 与此同时物体还受到一个水平向左大小为5 N的推力作用，则物体的加速度是；方向
参考答案：
7. 近年来装修污染已经被列为“危害群众最大的五种环境污染”之一.目前，在居室装修中经
常用到的花岗岩、大理石等装修材料，都不同程度地含有放射性元素，比如，含有铀、钍
的花岗岩等岩石会释放出放射性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出α、β、γ射线，这
些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病，根据有关放射性知识回答下列问题：
（1）下列说法正确的是
A．氡的半衰期为3.8天，则若在高温下其半衰期必缩短
B．衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的
C．射线一般伴随着或射线产生，在这三种射线中，射线的穿透能力最强，电离能力也最强
D．发生衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了2
（2）氡核（）发生衰变后变为钋（），其衰变方程为，若氡（）经过一系列衰变后的最终产物为铅（），则共经过次衰变，次衰变．（3）静止的氡核（）放出一个速度为v0的粒子，若衰变过程中释放的核能全部转化为粒子及反冲核的动能，已知原子质量单位为u，试求在衰变过程中释放的核能．（不计相对论修正，在涉及动量问题时，亏损的质量可忽略不计．）
参考答案：
【知识点】原子核衰变及半衰期、衰变速度；爱因斯坦质能方程；裂变反应和聚变反应．O2O3
【答案解析】（1）BD （2） 4 ；4 （3）
解析：（1）A、半衰期与外界因素无关，故A错误
B、原子核内的中子转化为质子时，放出一个电子，这个过程即β衰变，故B正确；
C、γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱，故C错误；
D、发生α衰变时，生成的α粒子带2个单位的正电荷和4个电位的质量数，即α粒子由2个中子和2个质子构成，故α衰变时成生的新核中子数减少2，质子数减少2，故D正确；故选：BD．
（2）根据电荷数守恒、质量数守恒，衰变方程为．设经过了n次α衰变，m次β衰变．有：4n=16，2n-m=4，解得n=4，m=4．（3）设α粒子的质量为m1，氡核的质量为m2，反冲核的速度大小为v．则根据动量守恒定律可得：m1v0=（m2-m1）v
由题意得，释放的核能E=+
解得E=
【思路点拨】α衰变生成氦原子核，β衰变生成的电子是其中的中子转化为质子同时生成的，半衰期是统计规律，与外界因素无关．根据电荷数守恒、质量数守恒写出衰变方程，通过一次α衰变电荷数少2，质量数少4，一次β衰变电荷数多1，质量数不变，求出衰变的次数．先根据动量守恒定律列方程求解出α衰变后新核的速度；然后根据爱因斯坦质能方程求解质量亏损，从而求释放的核能．
8. 汽车刹车后，停止转动的轮胎在地面上发生滑动，可以明显的看出滑动的痕迹，即常说的刹车线，由刹车线长短可以得知汽车刹车前的速度大小，因此刹车线的长度是分析交通事故的一个重要依据。

若汽车刹车后以5m/s2的加速度运动，刹车线长10m，则可知汽车
在紧急刹车前的速度的大小是m/s。

参考答案：
9. 地球绕太阳公转的周期为T1，轨道半径为R1，月球绕地球公转的周期为T2，轨道半径为R2，则太阳的质量是地球质量的____倍。

参考答案：
由万有引力提供向心力可知，
，联立以上两式可得。

10. 如图，质量为M=3kg的木板放在光滑水平面上，质量为m=1kg的物块在木板上，它们之间有摩擦，木板足够长，两者都以v=4m/s的初速度向相反方向运动，当木板的速度为v1=2.4m/s时，物块速度的大小是m/s，木板和物块最终的共同速度的大小是m/s。

参考答案：
0.8 2
11. （1）已知能使某金属产生光电效应的极限频率为υ0 ，当用频率为2υ0的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为。

当照射光的频率继续增大时，则逸出功（填“增大”“减小”或“不变”）（2）如图所示，一个有界的匀强磁场，磁感应强度B=0.50T，磁场方向垂直于纸面向里，MN是磁场的左边界。

在距磁场左边界MN的1.0m处有一个放射源A，内装放射物质（镭）,发生α衰变生成新核Rn（氡）。

放在MN左侧的粒子接收器接收到垂直于边界MN方向射出的α粒子，此时接收器位置距直线OA的距离为1.0m。

① 试写出Ra的衰变方程；
② 求衰变后Rn（氡）的速率.（质子、中子的质量为1.6×10-27kg，电子电量
e=1.6×10-19C）
参考答案：
（1）h v0（2分）不变（2分）
（2）
①
②对α粒
子
动量守恒得
12. 一飞船在某星球表面附近，受星球引力作用而绕其做匀速圆周运动的速率为，飞船
在离该星球表面高度为h处，受星球引力作用而绕其做匀速圆周运动的速率为，已知引力常量为G，则该星球的质量表达式为。

参考答案：
13. 如图所示，某车沿水平方向高速行驶，车厢中央的光源发出一个闪光，闪光照到了车厢的前、后壁，则地面上的观察者认为该闪光________(填“先到达前壁”“先到达后壁”或“同时到达前后壁”)，同时他观察到车厢的长度比静止时变________(填“长”或“短”)了．
参考答案：
先到达后壁短
三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分
14. 某同学测定电源电动势和内阻，所使用的器材有：待测干电池一节(内阻很小)、电流表A(量程0.6 A，内阻R A小于1 Ω)、电流表A1(量程0.6 A，内阻未知)、电阻箱R1(0～99.99 Ω)、滑动变阻器R2(0～10 Ω)、单刀双掷开关S、单刀单掷开关K各一个，导线若干。

(1)该同学按图甲所示电路连接进行实验操作。

请在答题卡相应位置的虚线框内补全与图甲对应的电路图_______。

(2)测电流表A的内阻：
闭合开关K，将开关S与C接通，通过调节电阻箱R1和滑动变阻器R2，读取电流表A的示数为0.20 A、电流表A1的示数为0.60 A、电阻箱R1的示数为0.10 Ω，则电流表A的内阻R A＝________Ω。

(3)测电源的电动势和内阻：
断开开关K，调节电阻箱R1，将开关S接__________(填“C”或“D”)，记录电阻箱R1的阻值和电流表A的示数；断开开关K，开关S所接位置不变，多次调节电阻箱R1重新实验，并记录多组电阻箱R1的阻值R和电流表A的示数I。

(4)数据处理：
图乙是由实验数据绘出的－R图象，由此求出干电池的电动势E＝__________V、内阻r ＝__________Ω。

(计算结果保留二位有效数字)
(5)如果电流表A的电阻未知，本实验__________ (填“能”或“不能”)测出该电源的电动势。

参考答案：
(1). 如图所示：
(2). 0.20 (3). D (4). 1.5 (5). 0.25 (6). 能
【详解】（1）由实物图连接原理图，如图所示：
（2）根据串并联电路的规律可知，流过电阻箱R1的电流；
电压，则电流表内阻为：；
（3）S接D，否则外电路短路；
（4）根据（3）中步骤和闭合电路欧姆定律可知
变形可得：
根据图象可知:，，解得，；
（5）由可知：当电流表内阻未知时，能测出电动势，但不能测出内电阻。

15. （8分）在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，质量m=1.ookg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点。

如图所示为选取的一条符合实验要求的纸带，O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点（其他点未画出）。

已知打点计时器每隔0.02s打一次点，当地的重力加速度
g=9.80m/s2。

那么：
（1）纸带的端（选填“左”或“右”）与重物相连；
（2）根据图上所得的数据，应取图中O点和点来验证机械能守恒定律；
（3）从O点到所取点，重物重力势能减少量△E p= J，动能增加量△E K= J；（结果取3位有效数字）
（4）实验的结论是。

参考答案：
答案：（1）左（2）B （3）1.88 1.84 （4）在误差范围内，重物下落过程中机械能守恒
四、计算题：本题共3小题，共计47分
16. 如图所示，U形管内盛有水银，一端开口，另一端封闭一定质量的理想气体，被封闭气柱的长度为10cm，左右两管液面高度差为1.7cm，大气压强p=75.0cmHg。

现逐渐从U形管中取走一部分水银，使得左右两管液面高度差变为10cm。

求：
①两管液面高度差变为10cm后，被封闭气柱的长度是多少；
②需要向U形管内注入多少厘米的水银，才能让高度差从10cm变为两管液面齐平。

参考答案：
(1) 11.8cm (2) 13.2cm
【详解】解：(1)设空气柱长度时压强为；当高度差为时，空气柱的长度为，压强为
则有：
由玻意耳定律得：
逐渐从U形管中取走一部分水银右侧水银面低于左侧水银面
则有：
联立解得：
(2)当两侧的水银面达到同一高度时，设空气柱的长度为，压强为，则有：
由玻意耳定律得：
联立解得：
设注入的水银在管内的长度为，依题意得：
联立解得：
17. （12分）质量为2 kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F，其运动的v－t图象如图所示．g取10 m/s2，求：
(1)物体与水平面间的动摩擦因数μ；
(2)水平推力F的大小；
(3)0～10 s内物体运动位移的大小．
参考答案：
见解析
(3)（4分）解法一：由匀变速直线运动位移公式，得
x＝x1＋x2＝v10Δt1＋a1Δt12＋v20Δt2＋a2Δt22＝46 m
解法二：根据v－t图象围成的面积，得
x＝＝46 m.
18. 雨过天晴，人们常看到天空中出现彩虹，它是由阳光照射到空中弥漫的水珠上时出现的现象．在说明这个现象时，需要分析光线射入水珠后的光路．一细束光线射入水珠，水珠可视为一个半径为R的球，球心O到入射光线的垂直距离为d，水的折射率为n．（1）在图上画出该束光线射入水珠内经一次反射后又从水珠中射出的光路图（2）求这束光线从射向水珠到射出水珠每一次偏转的角度．
参考答案：。