2021-2022学年四川省成都市华川中学高三物理上学期期末试题含解析

2021-2022学年四川省成都市华川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. 喷墨打印机的简化模型如图4所示，重力可忽略的墨汁微滴，经带电室带负电后，以速度v 垂直匀强电场飞入极板间，最终打在纸上，则微滴在极板间电场中
A.向负极板偏转
B.电势能逐渐增大
C.运动轨迹是抛物线
D.运动轨迹与带电量无关 参考答案：
C
微粒带负电，受到的电场力向上，A 项错；电场力对带电微粒做正功，电势能减少，B 项错；微粒的初速度与电场力方向垂直，做类平抛运动，轨迹是一条抛物线，C 项对；微粒带电量越大，所受到的电场力越大，运动轨迹越弯曲，所以运动轨迹与带电量有关，D 项错。

2. 如图所示，粗糙的水平地面上有一斜劈，斜劈上一物块正在沿斜面以加速度a 下滑，斜劈保持静止，则地面对斜劈的摩擦力( )．
A ．等于零
B ．不为零，方向一定向右
C ．不为零，方向一定向左
D ．不为零，方向可能向左，方向可能向右 参考答案： D
3. 氢原子部分能级的示意图如题19图所示，不同色光的光子能量如下所示：
色光光子
能量范围 （
）
处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为
A ， 红、蓝一靛
B ， 黄、绿
C ， 红、紫
D ， 蓝一靛、紫 参考答案： A
4. 据新华社报道，2011年6月21日零时13分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号乙”运载火箭，成功将“中星10号”卫星送入地球同步转移轨道。

下列关于地球同步卫星的说法中正确的是
A ．同步卫星定点在地球上空某处，各个同步卫星的角速度相同，但线速度大小可以不同
B ．不同国家发射同步卫星的地点不同，这些卫星的轨道不一定在同一平面内
C ．同步卫星只能运行在赤道上空某一恒定高度上
D ．同步卫星运行的线速度一定介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间 参考答案： C
湖北省武汉二中、龙泉中学10-11学年高一下学期期末联考（物理）
5. 关于质点，下列说法正确的是
A．如果物体的形状和大小对所研究的问题属于次要因素时，可把物体看做质点
B．只有体积很小的物体才能看做质点
C．凡轻小的物体，皆可看做质点
D．质点是理想化模型，实际上并不存在，所以引入质点概念没有多大意义
参考答案：
A
二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分
6. （6分）改变内能的两种方式：_____________和________________。

参考答案：
做功；热传递
7. 一斜面AB长为5m，倾角为30°，一质量为2kg的小物体（大小不计）从斜面顶端A点由静止释放，如图所示．斜面与物体间的动摩擦因数为，则小物体下滑到斜面底端B时
的速度 m
／
s
及所用时间 s．（g取10 m/s2）
参考答案：
8. 如图，P是水平放置的足够大的圆盘，绕经过圆心O点的竖直轴匀速转动，在圆盘上方固定的水平钢架上，吊有盛水小桶的滑轮带动小桶一起以v=0.1m/s的速度匀速向右运动，小桶底部与圆盘上表面的高度差为h=5m．t=0时，小桶运动到O点正上方且滴出第一滴水，以后每当一滴水刚好落在圆盘上时桶中恰好再滴出一滴水，不计空气阻力，若要使水滴都落在圆盘上的同一条直径上，圆盘角速度的最小值为ω，则ω=πrad/s，第二、三滴水落点的最大距离为d，则d=0.5m．参考答案：
解答：解：水滴平抛运动的时间：
t===1s．
则圆盘的最小角速度：
ω=rad/s=π rad/s．
第2滴水距离O点的距离x2=vt2=0.1×2m=0.2m，第3滴水距离O点的距离为
x3=vt3=0.1×3m=0.3m，因为2、3两滴水分居在O点的两侧，所以d=x2+x3=0.5m．
故答案为：π，0.5．
物体A、B。

开始时物体A、B和轻弹簧竖立静止在水平地面上，现要在上面物体A上加一竖直向上的力F，使物体A开始向上做匀加速运动，经0.4s物体B刚要离开地面，设整个过程中弹簧都处于弹性限度内，取g=10m/s2，求：此过程中外力F所做的功为_____ J。

参考答案：
答案：49.5J
10. 同打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示。

a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间。

现利用图乙所示装置研究滑块的运动情况，图中MN是水平桌面，Q是木板与桌面的接触点，1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出，让滑块从木板的顶端滑下，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为5.0×10－2 s和2.0×10－2 s。

用游标卡尺测量小滑块的宽度d，卡尺示数如图丙所示。

（1）读出滑块的宽度d＝________ cm。

（2）滑块通过光电门1的速度v1＝______ m/s。

(保留两位有效数字)
（3）若提供一把米尺，测出两个光电门之间的距离1.00 m，则滑块运动的加速度为
_______m/s2。

(保留两位有效数字)
参考答案：
11. 用电压表和电流表测定两节完全相同的电池的电动势和内电阻。

先用如图所示的电路测量一节电池的电动势和内阻，理想电压表和理想电流表的读数分别为U1和I1。

将两节相同电池串联后接入该电路，测得理想电压表和理想电流表的读数分别为U2和I2。

串联电池组的总电动势=_________，总内阻=__________。

参考答案：
，
12. 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
13. 某同学“探究小车的速度随时间变化的规律”的实验装置如图甲所示。

小车放在斜面上，车前端拴有不可伸长的细线，跨过固定在斜面边缘的小滑轮与重物相连，小车后面与穿过打点计时器的纸带相连。

开始时，小车停在靠近打点计时器的位置，重物到地面的距离小于小车到滑轮的距离。

启动打点计时器，释放重物，小车在重物牵引下，由静止开始沿斜面向上运动；重物落地后，小车会继续向上运动一段距离。

打点计时器使用的交流电频率为50Hz。

某次实验打出的纸带如图乙所示，图中a、b、c是纸带上的三段，纸带运动方向如图中箭头所示。

（1）根据所提供的纸带和数据，计算打c段纸带时小车的加速度大小为_______m/s2（结果保留两位有效数字）。

（2）判断小车运动的最大速度可能出现在b段纸带中的__________两点之间。

参考答案：
(1)5.0 (2)D4、D5
：（1）根据匀变速直线运动的推论得：a==5.0m/s2．
（2）从纸带b上可发现：相邻的点距离先增大后减小，由于打点计时器打点的时间间隔是相等的，所以b段纸带先加速后减速，所以最大速度可能出现在b段纸带中长度为2.98cm的一段.
三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分
14. （选修3-4模块）（4分）如图所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t = 0时刻的波形图，已知波的传播速度v = 2m/s．试回答下列问题：
①写出x = 1.0 m处质点的振动函数表达式；
②求出x = 2.5m处质点在0 ～ 4.5s内通过的路程及t = 4.5s
时的位移．
参考答案：
解析：①波长λ = 2.0m，周期T = λ/v = 1.0s，振幅A = 5cm，则y = 5sin(2πt) cm （2分）
②n = t/T = 4.5，则4.5s内路程s = 4nA = 90cm；x = 2.5m质点在t = 0时位移为y
=5cm，则经过4个周期后与初始时刻相同，经4.5个周期后该质点位移y = —5cm．（2分）15. （8分）为确定爱因斯坦的质能方程的正确性，设计了如下实验：用动能为
MeV的质子轰击静止的锂核Li，生成两个粒子，测得两个粒子的动能之和为
MeV。

写出该反应方程，并通过计算说明正确。

（已知质子、粒子、锂核的质量分别取、、）
参考答案：
核反应方程为
核反应的质量亏损，由质能方程可得，质量亏损相当的能量MeV而系统增加的能量MeV，这些能量来自核反应中，在误差允许的范围内可认为相等，所以正确。

四、计算题：本题共3小题，共计47分
16. 如图甲，MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ=30°角固定，M、P之间接电阻箱R，导轨所在空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为B=0.5T．质量为m的金属杆a b水平放置在轨道上，其接入电路的电阻值为r．现从静止释放杆a b，测得最大速度为v m．改变电阻箱的阻值R，得到v m与R的关系如图乙所示．已知轨距为L=2m，重力加速度g取l0m/s2，轨道足够长且电阻不计．求：
（1）杆a b下滑过程中感应电流的方向及R=0时最大感应电动势E的大小；
（2）金属杆的质量m和阻值r；
（3）当R=4Ω时，求回路瞬时电功率每增加1W的过程中合外力对杆做的功W．
参考答案：
考点：导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的能量转化．
专题：电磁感应中的力学问题．
分析：（1）ab杆匀速下滑时速度最大，当R=0时，由乙图读出最大速度，由E=BLv求出感应电动势，由右手定则判断感应电流的方向；
（2）根据E=BLv、及平衡条件，推导出杆的最大速度v与R的表达式，结合图象的意义，求解杆的质量m和阻值r；
（3）当R=4Ω时，读出最大速度．由E=BLv和功率公式得到回路中瞬时电功率的变化量，再根据动能定理求解合外力对杆做的功W．
解答：解：（1）由图可知，当R=0 时，杆最终以v=2m/s匀速运动，产生电动势
E=BLv=0.5×2×2V=2V
（2）设最大速度为v，杆切割磁感线产生的感应电动势E=BLv，
由闭合电路的欧姆定律：，杆达到最大速度时满足mgsinθ﹣BIL=0，
解得v=．
由图象可知：斜率为，纵截距为v0=2m/s，
得到：=v0，=k
解得：m=0.2kg，r=2Ω．
（3）由题意：E=BLv，
得，则
由动能定理得W=，
联立解得：，
W=0.6J．
答：（1）当R=0时，杆a b匀速下滑过程中产生感生电动势E的大小是2V；
（2）金属杆的质量m是0.2kg，阻值r是2Ω；（3）当R=4Ω时，回路瞬时电功率每增加1W的过程中合外力对杆做的功W是0.6J．
点评：电磁感应问题经常与电路、受力分析、功能关系等知识相结合，是高中知识的重点，该题中难点是第三问，关键是根据物理规律写出两坐标物理量之间的函数关系．
17. 滑板运动是一项陆地上的“冲浪运动”，滑板运动员可在不同的滑坡上滑行，做出各种动作给人以美的享受．如图甲所示，abcdef为同一竖直平面上依次平滑连接的滑行轨道，其中ab段水平，
H=3m，bc段和cd段均为斜直轨道，倾角θ=37°，de段是一半径R=2.5m的四分之一圆弧轨道，O点为圆心，其正上方的d点为圆弧的最高点，滑板及运动员总质量m=60kg，运动员滑经d点时轨道对滑板支持力用N d表示，忽略摩擦阻力和空气阻力，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8．除下述问（2）中运动员做缓冲动作以外，均可把滑板及运动员视为质点．
（1）运动员从bc段紧靠b处无初速滑下，求N d的大小；
（2）运动员改为从b点以υ0=4m/s的速度水平滑出，落在bc上时通过短暂的缓冲动作使他只保留沿斜面方向的速度继续滑行，则他是否会从d点滑离轨道？请通过计算得出结论．
参考答案：
见解析
解：（1）开始滑行至d点，由机械能守恒定律得：
mg（H﹣R）=①
mg﹣N=②
由①②解得：N=360N
（2）当以v0=4m/s从b点水平滑出时，运动员做平抛运动落在Q点，如图所示．设
bQ=s1④
⑤
由④⑤得⑥
v y=gt=6m/s⑦
在Q点缓冲后
⑧
⑨
运动员恰好从d点滑离轨道应满足⑩
由⑨⑩代入数据解得即
可见滑板运动员不会从圆弧最高点d滑离轨道．
答：（1）运动员从bc段紧靠b处无初速滑下，N d的大小为360N；
（2）滑板运动员不会从圆弧最高点d滑离轨道．
18. (20分)如图所示，在一次实战训练中，有一炮弹以初速度v0从水平地面竖直向上射出，当炮弹达到最高点h=80m处时，突然炸裂成两块P和Q，其质量分别为m P=1.0kg、
m Q=0.8kg，且在炸裂过程中分别带上了q=0.2C的等量异种电荷，其中P带负电．如果在炸裂处，有一水平宽度L=20m的正交匀强电磁场，磁场垂直纸面向里，B=1.0T，电场方向竖直．炸裂时，炮弹正处在正交电磁场的中心，炸裂后P在正交电磁场中向左做直线运动，Q 在正交电磁场中向右做直线运动，不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2，求：
(1)炮弹射出时的初速度v0；
(2)电场强度的大小和方向；
(3)求P、Q落到水平地面上的距离。

参考答案：
解析：
(1)在炮弹上升的过程中，由机械能守恒，有：
（2分）
得：（1分）
(2)设场强大小为E，爆炸后P、Q的速率分别为v P和v Q， P、Q在正交电磁场中做直线运动，由平衡条件，有：
（2分）
（2分）
由爆炸过程中动量守恒，有：
（2分）
由以上三式联立解得：
v P=40m/s（1分）
v Q=50m/s（1分）
E=10V/m（1分）
电场的方向竖直向下（1分）
(3)P、Q飞出正交电磁场后，均做平抛运动，有：
（2分）
得下落时间t=4s（1分）
P在做平抛运动的过程中，水平位移为（1分）Q在做平抛运动的过程中，水平位移为（1分）P、Q落到水平地面上的距离S=S P＋S Q＋L=380m（2分）。