辽宁省丹东市凤城第三中学2020-2021学年高三物理测试题含解析

辽宁省丹东市凤城第三中学2020-2021学年高三物理测试题含解析
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. （多选题）一列简谐横波正沿着x轴正方向传播，波在某一时刻的波形如图所示，则此时刻
（）
A．x=3m处质点正沿y轴正方向运动
B．x=6m处质点的速度为零
C．x=7m处质点的加速度方向沿y轴负方向
D．x=8m处质点的合外力为零
参考答案：
AC
解：A、简谐横波沿着x轴正方向传播，波形将向右平移，则此时刻x=3m处质点沿y轴正方向运动．故A正确．
B、x=6m处质点处于平衡位置，速度最大．故B错误．
C、x=7m处质点位移为正值，由a=﹣分析得知，加速度为负值，即沿y轴负方向．故C正确．
D、x=8m处质点位移最大，加速度最大，则合外力最大．故D错误．
故选AC
2. （单选）下列说法正确的是（）
A、如果物体（或系统）所受到的合外力为零，则机械能一定守恒
B、如果合外力对物体（或系统）做功为零，则机械能一定守恒
C、物体沿光滑曲面自由下滑过程中，机械能一定守恒
D、做匀加速运动的物体，其机械能一定不守恒
参考答案：C
3. 如右图所示，在倾角为的光滑斜面上，有一根长为的细绳，一端固定在点，另一端系一质量为的小球，沿斜面做圆周运动，若要小球能通过最高点A，则小球在最低点B的最小速度是
. . . .
参考答案：
B
4. 将一小球竖直向上抛出，小球到达最高点前的最后一秒和离开最高点后的第一秒时间内通过的路程分别为A和4，速度变化量的大小分别为和，假设小球所受空气阻力大小不变，则下列表述正确的是
A. B.
C. D.
参考答案：
D
5. （单选）如图所示，处于真空中的正四面体结构的四个顶点a、b、c、d，在a点放置一个电量为+Q的点电荷，在b点放置一个电量为﹣Q的点电荷，则下列关于c、d两点电场强度和电势关系的描述中正确的是（）
A．电势相同，场强不同B．电势相同，场强相同
C．电势不同，场强相同D．电势不同，场强不同
参考答案：
解：若Q1和Q2是等量异种电荷，通过ab的中垂面是一等势面，cd在同一等势面上，电势相等．cd
两点的场强都与等势面垂直，方向指向b一侧，方向相同，根据对称性可知，场强大小相等，故cd
两点的场强、电势均相同．故B正确．
故选：B
二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分
6. 在“研究平抛物体运动”的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长L=1.25cm。

若小球在平抛运动途中的几个位置中的a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度的计算式为vo=
（用L、g表示），]其值是（取g=9.8m/s2），小球在b点的速率是。

（结果都保留两位有效数字）
参考答案：
0.70m/s 0.88m/s
7. （4分）如图所示，在静止的倾角为53°的斜面上放着一块木块，木块重100N，现用大小为120N的水平力F作用在木块上使其静止，则斜面对木块的摩擦力的大小为 N，方向为____________。

地面对斜面的摩擦力的大小为 N。

（sin530=0．8，cos530=0．6）
参考答案：
答案:8，沿斜面向上，100
8. 地球半径为R，卫星A、B均环绕地球做匀速圆周运动，其中卫星A以第一宇宙速度环绕地球运动，卫星B的环绕半径为4R，则卫星A与卫星B的速度大小之比为________；周期之比为
________。

参考答案：
2∶1；1∶8
9. 如图所示，一列周期为T的横波在绳上向左传播，t =0时刻正好传到P点，则P点将向______开始运动。

请在图上画出t = T时刻该段绳上的波形图。

参考答案：
答案：上，
10. 某同学采用如图3所示的装置验证规律：“物体质量一定，其加速度与所受合力成正比”。

a.按图3把实验器材安装好，不挂配重，反复移动垫木直到小车做匀速直线运动；
b.把细线系在小车上并绕过定滑轮悬挂配重，接通电源，放开小车，打点计时器在被小车带动的纸带上打下一系列点，取下纸带，在纸带上写上编号；
c.保持小车的质量M不变，多次改变配重的质量m，再重复步骤b；
d.算出每条纸带对应的加速度的值;
e.用纵坐标表示加速度a，横坐标表示配重受的重力mg(作为小车受到的合力F)，作出a-F图象。

①在步骤d中，该同学是采用v--t图象来求加速度的。

图4为实验中打出的一条纸带的一部分，纸带上标出了连续的3个计数点，依次为B、C、D，相邻计数点之间还有4个计时点没有标出。

打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上。

打点计时器打C点时，小车的速度为___________m/s；
②其余各点的速度都标在了v-t坐标系中，如图5所示。

T=0.10s时，打点计时器恰好打B 点。

请你将①中所得结果标在图5所示的坐标系中，并作出小车运动的v-t图线；利用图线求出小车此次运动的加速度a=_______m/s2；
③最终该同学所得小车运动的a-F 图线如图6所示，从图中我们看出图线是一条经过原点的直线。

根据图线可以确定下列说法中不正确的是 A.本实验中小车质量一定时，其加速度与所受合力成正比 B.小车的加速度可能大于重力加速度g C.可以确定小车的质量约为0.50kg
D.实验中配重的质量m 远小于小车的质量M 参考答案：
11. 地球半径为R ，地球表面的重力加速度为g ，若高空中某处的重力加速度为，则该处距地球表面
的高度为 （﹣1）R ，在该高度绕地球做匀速圆周运动的卫星的线速度大小为 ．
参考答案：
解：根设地球的质量为M ，物体质量为m ，物体距地面的高度为h ．据万有引力近似等于重力得：
在地球表面：mg=G …①
在h 高处：m?=G … ②
由①②联立得：2R2=（R+h ）2 解得：h=（
﹣1）R
在该高度卫星绕地球做匀速圆周运动时，由重力提供向心力，则得：
m?=m
可得：v=
故答案为：（﹣1）R ；．
12. 某同学想利用DIS 测电风扇的转速和叶片长度，他设计的实验装置如图甲所示.该同学先在每一叶片边缘粘上一小条长为△l 的反光材料，当叶片转到某一位置时，光传感器就可接收到反光材料反射的激光束，并在计箅机屏幕上显示出矩形波，如图乙所示.已知屏幕横向每大格表示的时间为5.00×10-3s.则电风扇匀速转动的周期为________s;若用游标卡尺测得△l 的长度如图丙所示，则叶片长度为________m.
参考答案： 4.2×10-2；0.23
13. 在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点，相邻两质点间的距离均为0.1m ，
如图(a)所示．一列横波沿该直线向右传播，t=0时到达质点1，质点1开始向下运动，振幅为0.4m ，经过时间0.6s 第一次出现如图（b ）所示的波形．
该列横波传播的速度为___________________；写出质点1的振动方程_______________．参考答案：
由图可知，在0.6s内波传播了1.2m，故波速为
该波周期为T=0.4s，振动方程为，代入数据得
三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分
14. （选修3-5模块）（4分）2008年北京奥运会场馆周围 80％～90％的路灯将利用太阳能发电技术来供电，奥运会90％的洗浴热水将采用全玻真空太阳能集热技术．科学研究发现太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应，即在太阳内部4个氢核（H）转化成一个氦核（He）和两个正电子（e）并放出能量.已知质子质量m P = 1.0073u，α粒子的质量mα = 4.0015u，电子的质量m e = 0.0005u．1u的质量相当于931.MeV的能量．
①写出该热核反应方程；
②一次这样的热核反应过程中释放出多少MeV的能量?（结果保留四位有效数字）
参考答案：
答案：
①4H →He +2e（2分）
②Δm = 4m P－ mα－2m e = 4×1.0073u－4.0015u－2×0.0005u = 0.0267 u（2分）
ΔE= Δ mc2= 0.0267 u×931.5MeV/u＝24.86 MeV（2分）
15. （选修3-5）（4分）已知氘核质量2.0136u，中子质量为1.0087u，核质量为
3.0150u。

A、写出两个氘核聚变成的核反应方程___________________________________。

B、计算上述核反应中释放的核能。

（结果保留2位有效数字）（1u=931.5Mev）
C、若两氘以相等的动能0.35MeV作对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应中生成的核和中子的动能各是多少？（结果保留2位有效数字）
参考答案：
答案：a、
b、在核反应中质量的亏损为Δm=2×2.0136u-1.0087u-3.015u= 0.0035u
所以释放的核能为0.0035×931.5Mev=3.26Mev
c、反应前总动量为0，反应后总动量仍为0，
所以氦核与中子的动量相等。

由E K=P2/2m得
E He:E n=1:3
所以E n=3E/4=2.97Mev E He=E/4=0.99Mev
四、计算题：本题共3小题，共计47分
16. 图19（a）所示，在垂直于匀强磁场B的平面内，半径为r的金属圆盘绕过圆心O的轴承转动，圆心O和边缘K通过电刷与一个电路连接。

电路中的P是加上一定正向电压才能导通的电子元件。

流过电流表的电流I与圆盘角速度ω的关系如图19（b）所示，其中ab段和bc段均为直线，且ab段过坐标原点。

ω>0代表圆盘逆时针转动。

已知：R=3.0Ω，B=1.0T，r=0.2m。

忽略圆盘，电流表和导线的电阻。

（1）根据图19（b）写出ab、bc段对应的I与ω的关系式；
（2）求出图19（b）中b、c两点对应的P两端的电压Ub、Uc；
（3）分别求出ab、bc段流过P的电流IP与其两端电压UP的关系式。

参考答案：
（1）图像得出三点坐标o（0，0）b（15，0.1）c（45，0.4）由直线的两点式得I与ω关系式：
(2)圆盘切割产生的电动势为：
当当电源忽略内阻故Up=E 可得：
Ub=0.3v Uc=0.9v
(3)由并联电路知识有：
①
②
由①②得
17. （20分）曾经流行过一种向自行车车头供电的小型交流发电机，图1为其结构示意图。

图中N、S是一对固定的磁极，abcd为固定在转轴上的矩形线框，转轴过bc的中点、与ab边平行，它的一端有一半径r0＝1.0cm的摩擦小轮，小轮与自行车车轮的边缘相接触，如图2所示。

当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动，从而使线圈在磁极间转动。

设线框由
N=800匝导线组成，每匝线圈的面积S=20cm2，磁极间的磁场可视为匀强磁场，磁感强度
B=0.010T，自行车车轮的半径R1=35cm，小齿轮的半径R2=4.0cm，大齿轮的半径R3=10.0cm （见图2）。

现从静止开始使大齿轮加速转动，问大齿轮的角速度为多大才能使发电机输出电压的有效值U=3.2V？（假定摩擦小轮与自行车之间无相对滑动）
参考答案：
解析：
当自行车车轮转动时，通过摩擦小轮使发电机的线框在匀强磁场内转动，线框中产生一正弦交流电动势，其最大值
εm=NBS 0①
ω0为线框转动的角速度，即摩擦轮转动的角速度。

发电机两端电压的有效值
U=εm ②
设自行车车轮的角速度为ω1，由于自行车车轮摩擦小轮之间无相对滑动，有
R1ω1=R0ω0 ③
小齿轮转动的角速度与自行车转动的角速度相同，也为ω1。

设大齿轮的角速度为ω，有R3ω=rω1 ④
由以上各式得
ω=⑤
代入数据得
ω=3.2rad/s ⑥
18. 如图所示，长度为L、倾角θ＝30°的斜面AB，在斜面顶端B向左水平抛出小球1、同时在底端A正上方某高度处水平向右抛出小球2，小球2垂直撞在斜面上的位置P，小球1也同时落在P点，求两球平抛的初速度和下落的高度．参考答案：
设运动时间为t、小球1和2的初速度分别为v1和v2、下落高度为h，小球1做平抛运动落在斜面上，有tan θ＝．又x1＝v1t，y1＝gt2，解得tan θ＝．①
小球2垂直撞在斜面上，有tan θ＝，即tan θ＝．②
根据几何关系有x1＋x2＝Lcos θ，
即（v1＋v2）t＝Lcos θ，③
联立①②得v2＝2v1tan2θ，④
①③联立得2v1（v1＋v2）tan θ＝gLcos θ，⑤
④⑤联立解得v1＝、v2＝，
代入③解得t＝．
则下落高度h＝y1＝v1ttan θ＝××＝0．3L．。