河北省保定市第一高级中学2021-2022学年高三物理上学期期末试题含解析

河北省保定市第一高级中学2021-2022学年高三物理上
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. （单选）下列四种情形中，物体A受摩擦力作用且与A运动方向相反的是
参考答案：
D 解析：A、A物体合外力水平方向为0，不受摩擦力，故A错误
B、A物体合外力水平向右，故B错误
C、CD摩擦力都向上，但C摩擦力方向与速度方向相同，故D正确，C错误
2.
a、b两球在光滑的水平面上沿同一直线发生正碰，作用前a球动量P=30 kgm ／s，b球动量P=0，碰撞过程中，a球的动量减少了20 kgm／s，则作用后b球的动量为 (填选项前的编号)
①一20 kgm／s ②10 kgm／s
③20 kgm／s ④30 kgm／s
参考答案：
答案：③
3. （单选）一束绿光照射某金属发生了光电效应，对此，以下说法中正确的是（）
A．若增加绿光的照射强度，则单位时间内逸出的光电子数目不变
B．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子最大初动能增加
C．若改用紫光照射，则逸出光电子的最大初动能增加
D．若改用紫光照射，则单位时间内逸出的光电子数目一定增加
参考答案：
考点：爱因斯坦光电效应方程；光电效应．
专题：光电效应专题．
分析：发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，通过入射光的频率大小，结合光电效应方程判断光电子的最大初动能的变化．
解答：解：A、光的强度增大，则单位时间内逸出的光电子数目增多，根据光电效应方程知，光电子的最大初动能不变．故A、B错误．
C、因为紫光的频率大于绿光的频率，根据光电效应方程E km=hv﹣W0知，光电子的最大初动能增加，单位时间内逸出的光电子数目不一定增加．故C正确，D错误．
故选C．
4. 某同学设计的家庭电路保护装置如图所示,铁芯左侧线圈L1 由火线和零线并行绕成. 当右侧线圈L2 中产生电流时,电流经放大器放大后,使电磁铁吸起铁质开关K,从而切断家庭电路. 仅考虑L1 在铁芯中产生的磁场,下列说法正确的有
(A) 家庭电路正常工作时,L2 中的磁通量为零
(B) 家庭电路中使用的电器增多时,L2 中的磁通量不变
(C) 家庭电路发生短路时,开关K 将被电磁铁吸起
(D) 地面上的人接触火线发生触电时,开关K 将被电磁铁吸起
参考答案：
ABD
5. （多选）如图所示，平直木板AB倾斜放置，板上的P点距A端较近，小物块与木板间的动摩擦因数由A到B逐渐减小，先让物块从A由静止开始滑到B。

然后，将A着地，抬高B，使木板的倾角与前一过程相同，再让物块从B由静止开始滑到A。

上述两过程相比较，下列说法中可能正确的有（）
A．物块经过P点的动能，前一过程较小
B．物块从顶端滑到P点的过程中因摩擦产生的热量，前一过程较少
C．物块滑到底端的速度，前一过程较大
D．物块从顶端滑到底端的时间，前一过程较长
参考答案：
AD 解析：A、先让物块从A由静止开始滑到B，又因为动摩擦因数由A到B逐渐减小，说明重力沿斜面的分量在整个过程中都大于摩擦力．也就是说无论哪边高，合力方向始终沿斜面向下．物块从A由静止开始滑到P时，摩擦力较大，故合力较小，距离较短；物块从B由静止开始滑到P时，摩擦力较小，故合力较大，距离较长．所以由动能定理，物块从A由静止开始滑到P时合力做功较少，P点是动能较小；由B到P时合力做功较多，P点是动能较大．因而A正确；B、由w=fs，无法确定f做功多少，因而B错误；C、由动能定理，两过程合力做功相同，到底时速度应相同；因而C错误；D、采用v-t法分析，第一个过程加速度在增大，故斜率增大，第二个过程加速度减小，故斜率变小，由于倾角一样大，根据能量守恒，末速度是一样大的，还有就是路程一样大，图象中的面积就要相等，所以第一个过程的时间长；因而D正确；故选AD．
二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分
6. 物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数。

实验装置如图，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端与电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接。

打点计
时器使用的交流电源的频率为50 Hz。

开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列小点。

⑴上图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4个小点（图中未标出），计数点间的距离如图所示。

根据图中数据计算的加速度a＝（保留三位有效数字）。

⑵回答下列两个问题：
①为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有（）（填入所选物理量前的字母）ks5u
A．木板的长度 B．木板的质量m1 C．滑块的质量m2D．托盘和砝码的总质量m3E．滑块运动的时间t ks5u
②测量①中所选定的物理量时需要的实验器材是。

⑶滑块与木板间的动摩擦因数μ＝（用被测物理量的字母表示，重力加速度为g）。

参考答案：
⑴0.495～0.497 m/s2；⑵①CD；②天平；⑶(
7. 光电计时器是一种研究物体运动情况的常见仪器．当有物体从光电门通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．现利用如图甲所示装置探究物体的加速度与合外力、质量关系，其 NQ是水平桌面，PQ是一端带有滑轮的长木板，1、2是固定在木板上的两个光电门（与之连接的两个光电计时器没有画出）．小车上固定着用于挡光的窄片K，测得其宽度为d，让小车从木板的顶端滑下，光电门各自连接的计时器显示窄片K的挡光时间分别为t1和t2．
⑴该实验中，在改变小车的质量M或沙桶的总质量m时，保持M >>m，这样做的目的是；
⑵为了计算出小车的加速度，除了测量d、t1和t2之外，还需要测量，若上述测量
量用x表示，则用这些物理量计算加速度的表达式为a = ；
⑶某位同学经过测量、计算得到如下表数据，请在图乙中作出小车加速度与所受合外力的关系图像．
⑷由图象可以看出，该实验存在着较大的误差，产生误差的主要原因是：
．
参考答案：
⑴小车所受合外力大小等于(或约等于)mg……(1分)
⑵两光电门之间的距离（或“小车由光电门1运
动至光电门2所用时间”）…………………(1分)
（或“”）………(2分)
⑶如右图…………………………………………(2分)
⑷木板倾角偏小（或“平衡摩擦力不足”或“末完
全平衡摩擦力”）……………………………(2分)
8. 光线从折射率n=的玻璃进入真空中，当入射角为30°时，折射角为▲
参考答案：
9. 真空中一束波长为6×10﹣7m的可见光，频率为Hz，已知光在真空中的速度为3×108m/s．该光进入水中后，其波长与真空中的相比变（选填“长”或“短”）．
参考答案：
5×1014；短．
【考点】电磁波的发射、传播和接收．
【专题】定量思想；推理法；光线传播的规律综合专题．
【分析】根据波长求出该可见光的频率，再分析水相对真空是光密介质，所以光进入水中传播速度减小，但频率不变，由波长与频率的关系，判断波长的变化．
【解答】解：由波长与频率的关系得
水相对真空是光密介质，所以光进入水中传播速度减小，但频率不变，由波长与频率的关
系可知其波长与真空相比变短．
故答案为：5×1014；短．
10. ①图示为探究牛顿第二定律的实验装置，该装置由气垫导轨、两个光电门、滑块和沙桶等组成。

光电门可以测出滑块分别通过两个光电门的瞬时速度，导轨标尺可以测出两个光电门间的距离，另用天平测出滑块和沙桶的质量分别为M和m.下面说法正确的是_______（选填字母代号）．
A．用该装置可以测出滑块的加速度
B．用该装置探究牛顿第二定律时，要保证拉力近似等于沙桶的重力，因此必须满足m<<M
C．可以用该装置验证机械能守恒定律，但必须满足m<<M
D．可以用该装置探究动能定理，但不必满足m<<M
②某同学采用控制变量法探究牛顿第二定律，在实验中他将沙桶所受的重力作为滑块受到的合外力F，通过往滑块上放置砝码改变滑块的质量M。

在实验中他测出了多组数据，并画出了如图所示的图像，图像的纵坐标为滑块的加速度a，但图像的横坐标他忘记标注了，则下列说法正确的是
A．图像的横坐标可能是F，图像AB段偏离直线的原因是没有满足m<<M
B．图像的横坐标可能是M，图像AB段偏离直线的原因是没有满足m<<M
C．图像的横坐标可能是，图像AB段偏离直线的原因是没有满足m<<M
D．若图像的横坐标是，且没有满足m<<M，图像的AB部分应向虚线上方偏离
参考答案：
11. (4分)两个单摆甲和乙，它们的摆长之比为4∶1，若它们在同一地点做简谐运动，则它们的周期之比T甲:T乙= 。

在甲摆完成10次全振动的时间内，乙摆完成的全振动次数为。

参考答案：
答案：2：1 20
12. （4分）在物理学中，我们常用比值法来定义物理量，用此方法反映的是物质
或运动的某一属性，与定义式中的各物理量无关，例如电阻R＝。

请你根据已经学过的中学物理知识再写出两个用比值法定义的物理量：________、________。

参考答案：
E=；U AB=
13. 光纤通信中，光导纤维递光信号的物理原理是利用光的现象，要发生这种现象，必须满足的条件是：光从光密介质射向，且入射角等于或大于。

参考答案：
答案：全反射光疏介质临界角
解析：“光纤通信”就是利用了全反射的原理。

这里的光纤就是光导纤维的简称。

发生全反射现象的条件是：光从光密介质射入光疏介质，且入射角等于或大于临界角。

三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分
14. 如图为一块直角三棱镜，顶角A为30°．一束激光沿平行于BC边的方向射向直角边AB，并从AC边射出，出射光线与AC边夹角也为30°．则该激光在棱镜中的传播速度为多少？(结果保留两位有效数字)
参考答案：
1.7×108m/s
解：光路图如图：
由几何关系得：α=∠A=30°，β=90°-30°=60°折射率
激光在棱镜中传播速
【点睛】几何光学要正确作出光路图，由几何知识找出入射角和折射角是关键．知道光速和折射率的关系.
15. （12分）位于处的声源从时刻开始振动，振动图像如图，已知波在空气中传播的速度为340m/s，则：
（1）该声源振动的位移随时间变化的表达式为mm。

（2）从声源振动开始经过s，位于x=68m的观测者开始听到声音。

（3）如果在声源和观测者之间设置一堵长为30m，高为2m，吸音效果良好的墙，观测者能否听到声音，为什么？
参考答案：
答案：（1）（4分）；（2）（4分）0.2；（3）（4分）能。

因为声波的波长与障碍物的高度差不多，可以发生明显的衍射现象，所以，观察者能够听到声音。

四、计算题：本题共3小题，共计47分
16. 如图所示：宽度L=1m的足够长的U形金属框架水平放置，框架处在竖直向上的匀强磁场中，框架导轨上放一根质量m=0.2kg、电阻R=1.0Ω的金属棒ab，棒ab 与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，现用功率恒为6W的牵引力F使棒从静止开始沿导轨运动（ab棒始终与导轨接触良好且垂直），当棒的电阻R产生热量Q=5.8J时获得稳定速度为2m/s，此过程中，通过棒的电量q=2.8C（框架电阻不计，g取
10m/s2）。

求：（1）匀强磁场的磁感应强度多大？
（2）ab棒从静止到稳定速度的时间多少？
参考答案：
当棒从静止开始沿导轨运动到获得稳定速度的过程中
①②
当棒获得稳定速度后③联解三式得（1）B=1T（2）t=1.5s
17. （10分）如图所示，导体杆ab的质量为m，电阻为R,放置在与水平面的夹角为θ的倾斜金属导轨上，导轨间距为d，电阻忽略不计。

系统处在竖直向上的匀强磁场中，磁感强度为B.电源内阻不计，问:若导轨光滑，导体杆静止在导轨上，电源电动势E多大?
参考答案：
解析：将如图所示的三维立体图改画为如图所示的二维平面侧视图,并对导体杆进行受力分析如图.
由平衡条件得:F=mg tgθ（4分）
又F=BIL, I=E/R （4分）
由以上三式解得:E=mgR tgθ/(Bd) （2分）
18. 2013年雾霾天气在我国影响范围广、持续时间长、污染浓度高，空气质量下架，引起了国内外的广泛关注．雾是由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成，是使能见度降低到1千米以内的自然现象．如图所示在雾霾的天气中有一艘质量为m=500t的轮船
从某码头由静止启航做直线运动，并保持发动机的输出功率等于额定功率不变，经
t0=10min后达到最大行驶速度v m=20m/s，雾也恰好散开，此时船长突然发现航线正前方
s0=480m处有一只拖网渔船正以v=5m/s的速度沿垂直航线方向匀速运动，此时渔船船头恰在此时位于轮船的航线上．船长立即下令采取制动措施，附加了F=1.0×105N的制动力，结果轮船到达渔船的穿越点时，渔船的拖网也刚好穿过航线，避免了事故的发生．已知渔船连同拖网共长L=200m，轮船航行过程中所受的阻力恒定，试求：
（1）轮船减速时的加速度
（2）轮船的额定功率
（3）发现渔船时轮船已离开码头的距离．
参考答案：
【考点】：功率、平均功率和瞬时功率；牛顿第二定律．
【专题】：功率的计算专题．
【分析】：（1）先求出渔船通过的时间，轮船运动的时间等于渔船运动的时间，根据位移时间公式即可求得加速度；
（2）根据牛顿第二定律求出轮船所受阻力，最大速度行驶时，牵引力等于阻力，再根据功率P=Fv m求出功率；
（3）从开始运动到看到渔船的过程中运用动能定理即可解题．
：解：（1）渔船通过的时间为：t=
由运动学公式有：，
得：=﹣0.4m/s2
（2）轮船做减速运动时，由牛顿第二定律得：﹣（ F+F f）
=ma
解得：F f=1.0×105
N
最大速度行驶时，牵引力为：F=F f=1.0×105N，
功率为：P=Fv m=F f v m=1.0×105×20W=2.0×106
W
（3）由动能定理得：
代入数据解得：S1=1.1×104m
答：（1）轮船减速时的加速度a为﹣0.4m/s2；
（2）轮船的额定功率P为2.0×106 W；
（3）发现渔船时，轮船离开码头的距离为1.1×104m．
【点评】：本题主要考查了运动学基本格式、牛顿第二定律及动能定理得直接应用，难度适中，解题时注意牵引力做的功等于功率与时间的乘积．。