2021-2022学年山西省临汾市曲沃县中学高三物理上学期期末试卷含解析

2021-2022学年山西省临汾市曲沃县中学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. 以下说法正确的是（）
A．滑动摩擦力可以对物体做正功，也可以对物体做负功，也可以对物体不做功
B．电荷在电势高的地方，电势能大，电荷在电势低的地方，电势能小
C．安培力、磁场、电流必须两两垂直
D．电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从电源负极移到正极所移动电荷量越多
参考答案：
A
【考点】滑动摩擦力；电势能．
【分析】摩擦力可以做正功、负功也可以不做功；电势能E=φq，其中三个物理量均要注意计算中要代入符号；注意安培力一定垂直于磁场和电流所决定的平面，而磁场和电流可以不垂直；电动势表征电源把其他形式的能转化为电能的本领大小；注意内部是非静电力将单位正电荷从电源的负极移到电极所做的功．
【解答】解：A、功取决于力和力的方向上发生的位移，故滑动摩擦力对物体可以做正功，也可以做负功，还可以不做功；故A正确；
B、据电势能公式E p=qφ知，电势能取决于该点的电势和电荷，并不是只有正电荷在电场中电势高的地方电势能大，在电势低的地方电势能小，负电荷正好相反，故B错误．
C、安培力与磁场和电流所决定的平面垂直，而电流和磁场不一定垂直；故C错误；
D、电动势越大，说明非静电力在电源内部把单位电荷量从负极向正极移送时做功越多；故D错误；故选：A
2. 如图甲所示，轻杆一端与一小球相连，另一端连在光滑固定轴上，可在竖直平面内自由转动．现使小球在竖直平面内做圆周运动，到达某一位置开始计时，取水平向右为正方向，小球的水平分速度v x 随时间t的变化关系如图乙所示．不计空气阻力．下列说法中正确的是（）
A．t1时刻小球通过最高点，图乙中S1和S2的面积相等B．t2时刻小球通过最高点，图乙中S1和S2的面积相等
C．t1时刻小球通过最高点，图乙中S1和S2的面积不相等
D．t2时刻小球通过最高点，图乙中S1和S2的面积不相等
参考答案：
A
【考点】向心力．
【分析】过最高点后，速度越来越大，水平分速度也要变大，结合该规律确定最高点的时刻，抓住水平位移的关系确定面积是否相等．
【解答】解：过最高点后，水平分速度要增大，经过四分之一圆周后，水平分速度为零，可知从最高点开始经过四分之一圆周，水平分速度先增大后减小，可知t1时刻小球通过最高点．根据题意知，图中x轴上下方图线围成的阴影面积分别表示从最低点经过四分之一圆周，然后再经过四分之一圆周到最高点的水平位移大小，可知S1和S2的面积相等．故A正确，B、C、D错误．
故选：A．
3. （单选）如图所示，小物体P放在水平圆盘上随圆盘一起转动，下列关于小物体所受摩擦力f的叙述正确的是（）
段时间后垂直地撞在倾角θ为30o的斜面上，则物体在空
中飞行的时间为（）
A、秒
B、秒
C、秒
D、2秒
参考答案：
C
5. 如图所示，电荷q均匀分布在半球面上，球面的半径为R，CD为通过半球顶点C与球心O的轴线．P、Q为CD轴上在O点两侧，离O点距离相等的二点．（带电量为Q的均匀带电球壳，其内部电场强度处处为零，电势都相等）则下列判断正确的是（）
A．P点的电势与Q点的电势相等B．P点的电场强度与Q点的电场强度相同
C．带正电的微粒在O点的电势能为零
D．在P 点释放静止带正电的微粒（重力不计），微粒将作匀加速直线运动参考答案：
B
电势能；电势
解：A 、由电场的叠加原理可知半球面右边的电场线是水平向右的，沿电场线方向电势逐渐降低，所以P点的电势高于Q点的电势，故A错误；
B、均匀带电半球相当于一个均匀带正电的球和半个均匀带负电的球，这个半球放在图的另一边．然后看PQ两点，可以看到，PQ两点在在上述涉及到的正电半球和负电半球中的相同的位置上．而由题目给出的条件，正电球在PQ两点产生的电场为零．所以，Q点正电半球产生的电场强度相当于负电半球产生的电场强度，而与P点的环境比较，唯一的区别是电荷符号相反，从而电场大小相同，只有可能有方向的区别，而分析可知，方向是相同的，故电场强度相等，故B正确；
C、本题没有选取零势点，所以带正电的微粒在O点的电势能不一定为零，故C错误；
D、电场线方向水平向右，所以在P点释放静止带正电的微粒（重力不计），微粒将作加速运动，距离远后电场力减小，所以是变加速运动，故D错误．
故选：B．
二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分
6. 在光电效应试验中，某金属的截止频率相应的波长为，该金属的逸出功为
______。

若用波长为（<0）单色光做实验，则其截止电压为
______。

已知电子的电荷量，真空中的光速和布朗克常量分别为e、c和h。

参考答案：
7. 如图所示为氢原子的能级图。

用光子能量为13.06 eV的光照射
一群处于基态的氢原子，可能观测到氢原子发射的不同波长的
光有▲种，其中最短波长为▲ m（已知普朗克常量
h=6.63×10－34 J·s ）。

参考答案： 10 9.5×10-8
8. 自行车的设计蕴含了许多物理知识，利用所学知识完成下表
参考答案：
减小压强（提高稳定性）；增大摩擦（防止打滑；排水）
解析：车胎变宽能够增大轮胎与地面的接触面积，提高稳定性，减小压强，有利于行车安全；自行车后轮外胎上的花纹，增大摩擦，防止打滑。

9. 已知引力常量为G ，地球的质量为M ，地球自转的角速度为ω0，月球绕地球转动的角速度为ω，
假设地球上有一棵苹果树长到了接近月球那么高，则此树顶上一只苹果的线速度大小为_______，此速度_______（选填“大于”、“等于”或“小于”）月球绕地球运转的线速度．
参考答案：
ω0
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，两个完全相同的圆弧轨道分别固定在竖直板上的不同高度处，轨道的末端水平，在它们相同位置上各安装一个电磁铁，两个电磁铁由同一个开关控制，通电后，两电磁铁分别吸住相同小铁球A 、B ，断开开关，两个小球同时开始运动。

离开圆弧轨道后，A 球做平抛运动，B 球进入一个光滑的水平轨道，则：
（1）B 球进入水平轨道后将做________________运动；改变A 轨道的高度，多次重复上述实验过程，总能观察到A 球正好砸在B 球上，由此现象可以得出的结论是：________________________________________________。

（2）若某次两个小球相碰的位置恰在水平轨道上的P 点处，固定在竖直板上的方格纸的正方形小格边长均为5cm ，则可算出A 铁球刚达P 点的速度为________m/s 。

（g 取10m/s2，结果保留两位小数）
参考答案：
（1）匀速直线，A球的水平分运动是匀速直线运动（2）3.35
12. A，B两艘快艇在湖面上做匀速圆周运动（如图），在相同的时间内，它们通过的路程之比是4:3,运动方向改变的角度之比是3:2，则它们（）
A. 线速度大小之比为3:4
B. 角速度大小之比为3:4
C. 圆周运动的半径之比为8:9
D. 向心加速度大小之比为1:2
参考答案：
C
【详解】A.线速度，A、B通过的路程之比为4：3，时间相等，则线速度之比为4：3，故A错误。

B.角速度，运动方向改变的角度等于圆周运动转过的角度，A、B转过的角度之比为3：2，时间相等，则角速度大小之比为3：2，故B错误。

C.根据v=rω得，圆周运动的半径
线速度之比为4：3，角速度之比为3：2，则圆周运动的半径之比为8：9，故C正确。

D..根据a=vω得，线速度之比为4：3，角速度之比为3：2，则向心加速度之比为2：1，故D错误。

13. 现要验证“当合外力一定时，物体运动的加速度与其质量成反比”这一物理规律。

给定的器材如下：一倾角可以调节的长斜面（如图）、小车、计时器一个、刻度尺、天平、砝码、钩码若干。

实验步骤如下（不考虑摩擦力的影响），在空格中填入适当的公式或文字。

①用天平测出小车的质量m
②让小车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑到斜面底端A2，记下所用的时间t。

③用刻度测量A1与A2之间的距离s。

则小车的加速度a＝。

④用刻度测量A1相对于A2的高度h。

则小车所受的合外力F＝。

⑤在小车中加钩码，用天平测出此时小车与钩码的总质量m，同时改变h，使m与h的乘积不变。

测出小车从A1静止开始下滑到斜面底端A2所需的时间t。

请说出总质量与高度的乘积不变的原因______________________________。

⑥多次测量m和t，以m为横坐标，以（填t或t2）为纵坐标，根据实验数据作图。

如能得到一条____________线，则可验证“当合外力一定时，物体运动的加速度与其质量成反比”这一规律。

参考答案：
③④；
⑤为了使各次测量中，小车所受的合外力不变；
⑥t；过原点的倾斜直线
三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分
14. (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.
15. 质量分别为m和3m的A、B两个小球以相同的速率v沿同一直线相向运动，碰后B球停止不动，试求A
球碰后的速度，并判断它们之间发生的是弹性碰撞还是非弹性碰撞（说明理
由）．
参考答案：
弹性碰撞
取B球碰前的速度方向为正方向，设A球碰后的速度为v′，由动量守恒定律有
解得，方向与B球碰前的速度方向相同
由于，
故碰撞前后的总动能相等，则此碰撞是弹性碰撞
四、计算题：本题共3小题，共计47分
16. （08年合肥168中学联考）（10分）随着汽车的晋级，极速飞车运动逐渐为人们所喜爱.随着科技的发展，新型发动机的不断研制，汽车所能达到的最大速度得到了不断的提高，但人体所能承受的最大加速度却有一定的限度，超过这个限度，短时间内人体就会产生不良的生理反应.现有一个飞车爱好者有静止开始驱车跑4.8km的路程并最终停下来.所需最短时间为68s，汽车的最大时速为360km/h.问人体所能承受的最大加速度是多少？
参考答案：
设人体所能承受的最大加速度为a，则以该加速度启动和刹车，耗时最短。

∵υ=360 km/h=100 m/s t=68s
启动和刹车停止时，做匀变速直线运动。

需的时间与路程均相等
∴t1=t3=υ/a
又路程s1=s3=V2/2a
而中间一段匀速运动过程所需时间t2=t-t1-t3
又路程s2=v t2
∵s1+s2+s3=4800 (m)
联立以上各式得a=5 m/s2
即人体能承受的最大加速度为5 m/s2
17. 如图甲所示，两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距为L=2m，导轨平面与水平面成
=30o角，下端连接阻值R=1.5的电阻；质量为m=1.4kg、阻值r=0.5的匀质金属棒ab放在两
导轨上，距离导轨最下端为L1=l m，棒与导轨垂直并保持良好接触，动摩擦因数。

整个装置处于一匀强磁场中，该匀强磁场方向与导轨平面垂直(向上为正)，磁感应强度大小随时间变化的情况如图乙所示。

(g=10m／s2)
(1)在0～1.Os内，金属棒ab保持静止，求通过的电流大小和方向；
(2)求t=1.1s寸刻，ab棒受到的摩擦力的大小和方向；
(3)1.2s后对ab棒施加一沿斜面向上的拉力F，使ab棒沿斜面向上做匀加速运动，加速度大小为5 m ／s2 ，请写出拉力F随时间t′（加F时开始计时）的变化关系式。

参考答案：
(1) ，方向为；(2) ，方向沿斜面向上；(3)
（1）由法拉第电磁感应定律，得：
由闭合电路欧姆定律，得：
又有楞次定律和右手定则得：电流方向：
（2）时，电流大小和方向都不变，
则安培力：，方向沿斜面向下
又：
，仍保持静止
所以，方向沿斜面向上
（3）后，对棒由法拉第电磁感应定律，得：
由牛顿第二定律，得：
解得：
答：(1)通过的电流大小为，方向为；
(2) 棒受到的摩擦力大小为，方向沿斜面向上；
(3)拉力随时间的变化关系式为。

18. （10分量为0.02kg的小球，用细线栓着吊在沿直线行驶的汽车顶棚上，在汽车距车站15m处开始刹车，在刹车过程中，栓球的细线与竖直方向的夹角θ=37度保持不变，如图，汽车到站恰好停住，求：
（1）开始刹车时汽车的速度；
（2）汽车到站停住以后，栓小球细线的最大拉力。

参考答案：
解析：
（1）（2分）
（2分）
v0 = 15m/s （1分）
（2）（2分）
（2分）
T=0.28N （1分）。