2020-2021学年浙江省湖州市练市第一高级中学高三物理上学期期末试题带解析

2020-2021学年浙江省湖州市练市第一高级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，从距水平地面O点高h处的A点水平抛出一个小球，抛出时的速度为v．再在A点的正下方距地面高度为h/2处的B点以同样方向的水平速度2v将小球抛出．若空气阻力可忽略不计，则以下说法正确的是
A．两次小球的运动轨迹在空中不会相交
B．两次小球的运动轨迹在空中一定相交
C．第二次小球在空中运动的时间是第一次的一半
D．第二次小球在落地时的水平位移是第一次的2倍
参考答案：
B
2. 许多不回收的航天器在使用后，将成为太空垃圾。

如图所示，在地球附近高速运行的太空垃圾示意图，太空垃圾运动可以看成匀速圆周运动。

下列说法中正确的是（）
A．由于空气阻力存在，太空垃圾运行轨道半径越来越小，运行速率越来越小，最后坠落到地面B．太空垃圾一定能跟同一轨道上的航天器相撞
C．太空垃圾运行速率可能大于7.9km/s
D．离地越高的太空垃圾运行角速度越小
参考答案：
D
3. 如图2所示是某物体运动的速度v随时间t变化的图像，由图像得到的正确结果是（）A．0~2s内的平均速度是3m/s
B．0~2s内的位移大小是3m
C．0~2s内速度变化比3~6s内速度变化快
D．0~2s内的运动方向与3~6s内的运动方向相反
参考答案：
BC
4. 如图所示，两光滑硬杆AOB成θ角，在两杆上各套上轻环P、Q，两环用细绳相连，现用恒力F沿OB方向拉环Q ，当两环稳定时细绳拉力为（）
A．F sinθ B．F/sinθ C．F cosθD．F/cosθ
参考答案：
B
5. 如图所示的电路中，电源内阻r≠0，R1和R2是两个定值电阻．当滑动变阻器R的滑片向a 移动时，电路中电流I1、I2的变化情况是
A．I1不变
B．I1变小
C．I2变大
D．I2变小
参考答案：
BC
二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分
6. （4分）利用扫描隧道显微镜(STM)可以得到物质表面原子排列的图象，从而可以研究物质的构成规律，下面的照片是一些晶体材料表面的STM图象，通过观察、比较，可以看到这些材料都是由原子在空间排列而构成，具有一定的结构特征。

则构成这些材料的原子在物质表面排列的共同特点是
(1)_____________________________________________________________________；
(2)_____________________________________________________________________。

参考答案：
答案：在确定方向上原子有规律地排列
在不同方向上原子的排列规律一般不同
原子排列具有一定对称性等7. 物质是由大量分子组成的，分子直径的数量级一般是________ m．能说明分子都在永不停息地做无规则运动的实验事实有________(举一例即可)．在两分子间的距离由v0(此时分子间的引力和斥力相互平衡，分子作用力为零 )逐渐增大的过程中，分子力的变化情况是
________(填“逐渐增大”“逐渐减小”“先增大后减小”或“先减小后增大”)．
参考答案：
(1)10－10布朗运动(或扩散现象)先增大后减小
8. 欧洲天文学家发现了一颗可能适合人类居住的行星。

若该行星质量为M，半径为R，万有引力恒量为G，则绕该行星运动的卫星的第一宇宙速度是______________。

设其质量是地球的5倍，直径是地球的1.5倍，在该行星表面附近沿圆轨道运行的人造卫星的动能为Ek1，在
地球表面附近沿圆轨道运行的相同质量的人造卫星的动能为Ek2，则为______________。

参考答案：
，10/3
9. 如图甲是利用激光测转速的原理示意图，图中圆盘可绕固定轴转动，盘边缘侧面上有
一小段涂有很薄的反光材料．当盘转到某一位置时，接收器可以接收到反光涂层所反
射的激光束，并将所收到的光信号转变成电信号，在示波器显示屏上显示出来(如图乙
所示)．
(1)若图乙中示波器显示屏上横向的每大格(5小格)对应的时间为2.50×10－3 s，则圆盘的转速为________r/s.(保留3位有效数字)
(2)若测得圆盘直径为10.20 cm，则可求得圆盘侧面反光涂层的长度为________cm.(保留3位有效数字)
参考答案：
10. 物体做自由落体运动，把其全程自上而下分为三段，物体通过三段所用的时间之比为1：2：3，则这三段的位移之比为 ，这三段中物体的平均速度之比为 [LU21] 。

参考答案：
11. 如图所示，一质量不计的弹簧原长为10 cm ，一端固定于质量m ＝2 kg 的物体上，另一端施一水平拉力F.若物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，当弹簧拉长至12 cm 时，物体恰好匀速运动，弹簧的劲度系数为 ，若将弹簧拉长至13 cm 时，物体所受的摩擦力为 (设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等)。

参考答案：
200 N/m ， 4 N
12. 水平面上质量为m 的滑块A 以速度v 碰撞质量为的静止滑块B ，碰撞后AB 的速度方
向相同，它们的总动量为 ▲ ；如果碰撞后滑块B
获得的速度为v0
，则碰撞后滑块A 的速度为 ▲
． 参考答案：
（2）mv v –
13. 如图所示，一正方形导线框边长为，质量为m ，电阻为R 。

从某一高度竖直落入磁感应强度为B 的水平匀强磁场中，磁场宽度为d ，且d>l 。

线框边刚进入磁场时线框恰好做匀速运动，此时线框
的速度为__________。

若线框
边刚要离开磁场时线框又恰好做匀速运动，则线框在穿过磁场的过
程中产生的电能为__________。

（已知重力加速度为g ）
参考答案：
试题分析：由于线框边刚进入磁场时线框恰好做匀速运动，则 ，其中,
代入解得：v=。

因为线框
边刚要离开磁场时线框又恰好做匀速运动，同理可求得此时线框的
速度仍为v, 线框在穿过磁场的过程中产生的电能等于线框重力势能的减少量，即Q=.
考点：平衡状态及电磁感应现象；能量守恒定律。

三、 实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分
14. 某同学用如图1实验装置验证m 1、m 2组成的系统机械能守恒，m 1=0.1kg 、m 2=0.3kg ，m 2从高处
由静止开始下落，打点频率为50Hz 的打点计时器在m 1拖着的纸带上打出一系列的点，对纸带上的点进行测量，即可验证机械能守恒定律．如图2给出的是实验中获得的一条符合条件的纸带：0是打下
的第一个点，每相邻两个计数点间还有4个点未画出，计数点间的距离如图所示．（当地重力加速度g 为9.80m/s 2，所有结果均保留三位有效数字）
（1）在纸带上打下计数点5时的速度v 5= 2.40 m/s ；
（2）在打点0一5过程中系统动能的增量△E K = 1.15 J ，系统重力势能的减少量△Ep= 1.18 J ； （3）在实验处理数据中，系统动能的增量总小于系统重力势能的减少量，导致这一误差的原因除了有空气阻力外，还有可能是（写一条） 摩擦阻力 ．
（4）该同学根据本实验作出了v 2﹣h 图象如图3所示，则根据图象求得重力加速度g= 9.70 m/s 2．
参考答案：
解答： 解：（1）根据在匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度，可知
打第5个点时的速度为：v 5===2.4m/s
（2）物体的初速度为零，所以动能的增加量为：△E k =m ﹣0=1.15J ；
重力势能的减小量等于物体重力做功，故：△E P =W=mgh=1.18J ；
由此可知动能的增加量和势能的减小量基本相等，因此在在误差允许的范围内，m 1、m 2组成的系统机械能守恒．
（3）系统动能的增量总小于系统重力势能的减少量，原因是存在摩擦阻力，机械能要减小．
（4）本题中根据机械能守恒可知，mgh=
，即有：
=gh ，所以
﹣h 图象中图象的
斜率表示重力加速度，由图可知，斜率k=9.7，故当地的实际重力加速度g=9.70m/s 2．
电池电动势，内阻约；
电压表
:量程30V ，内阻约为； 电压表：量程2.5V ，内阻约为；
电阻箱
：最大阻值
，阻值最小改变量为；
滑动变阻器
：最大阻值为
；
电键，导线若干。

①用如图3所示的电路，测定其中某只电压表的内阻。

实验中，要读出电阻箱的阻值，两
只电压表的示数
、
，请用所测物理量写出所测电压表内阻的表示式。

②在所给的三只电压表中，能用如图3所示电路较准确地测出其内阻的电压表是 。

参考答案：
四、计算题：本题共3小题，共计47分
16. 如图所示，上端开口的圆筒形导热气缸直立放置，质量不计的活塞将一定质量的理想气体密闭在
气缸内，活塞可沿气缸无摩擦滑动，初始状态时气柱的高度为H ．保持周围环境温度不变，将A 、B 两物体放在活塞上，A 的质量是B 质量的2倍，再次平衡时气柱的高度为0.5H ，然后周围环境温度缓
慢升高60℃时气柱的高度为0.6H ；之后将A 物体取走，继续使周围环境温度缓慢升高60℃后保持恒定，求：
（1）气缸在初始状态时气体的温度；
（2）气缸内气柱最终的高度．
参考答案：
解：Ⅰ、气体初始状态：体积，压强，温度
将A、B两物体放在活塞上，设B的质量为m，则体积，温度
压强为：…①
气体经等温变化，有：…②
将代入②得：…③
当气体温度升高60℃时，温度为：，体积为：
经等压变化：…④
解得：…⑤
Ⅱ、将A物体取走，继续加热使气体的温度再升高60℃后，最终气柱的高度为x，体积，压强，温度…⑥
…⑦
解得：x=1.05H
答：（1）气缸在初始状态时气体的温度300K；
（2）气缸内气柱最终的高度1.05H．
【考点】理想气体的状态方程．【分析】（1）气体先经过等温变化，根据玻意耳定律列式，后经历等压升温的过程，根据盖﹣吕萨克定律列式求解
（2）以最初和最终两个状态根据理想气体状态方程求解
17. 如图所示，间距为L的水平平行金属导轨上连有一定值电阻，阻值为R，两质量均为m的导体棒ab和cd垂直放置在导轨上，两导体棒电阻均为R，棒与导轨间动摩擦因数均为μ，导轨电阻不计，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个导轨处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B。

现用某一水平恒力向右拉导体棒ab使其从静止开始运动，当棒ab匀速运动时，棒cd恰要开始滑动，从开始运动到匀速的过程中流过棒ab的电荷量为q，(重力加速度为g)求：
(1)棒ab匀速运动的速度大小；
(2)棒ab从开始运动到匀速运动所经历的时间是多少？
(3)棒ab从开始运动到匀速的过程中棒ab产生的焦耳热是多少？
参考答案：
（1）（2）（3）
【详解】（1）设棒ab速度为v，则棒ab中的感应电流①
棒cd中的感应电流为：②
cd受安培力③
当棒cd恰要滑动时，，即④
得棒ab的匀速速度为：⑤
（2）设棒ab受恒定外力为F，匀速运动时棒ab中的电流为I，
棒ab所受安培力为⑥
对棒cd：⑦
棒ab：⑧
由⑥⑦⑧⑨式得⑨
对棒ab从开始运动到匀速过程，设运动时间为t；由动量定理：⑩
而
故
由⑤式解得
（3）棒ab所受安培力为，设棒ab从开始运动到匀速的过程中位移为x，
由动量定理：
而
由⑤⑨得：
设棒ab此过程克服安培力做功W
由动能定理：
由⑤⑨得
由功能关系知，此过程产生的总焦耳热等于W，根据电路关系有棒ab此过程产生的焦耳热等于
由得棒ab产生的焦耳热为。

18. 如图所示的直角坐标系中，在直线x=-2l0到y轴区域内存在着两个大小相等、方向相反的有界匀强电场，其中x轴上方的电场方向沿y轴负方向，x轴下方的电场方向沿y轴正方向。

在电场左边界上A（-2l0，-l0）到C（-2l0，0）区域内的某些位置，分布着电荷量+q．质量为m的粒子。

从某时刻起A点到C点间的粒子，依次以相同的速度v0沿x轴正方向射入电场。

若从A点射入的粒子，恰好从y轴上的A′（0，l0）沿x轴正方向射出电场，其轨迹如图所示。

不计粒子的重力及它们间的相互作用。

（1）求匀强电场的电场强度E：
（2）若带电粒子通过电场后都能沿x轴正方向运动，请推测带电粒子在AC间的初始位置到C 点的距离。

（3）若以直线x=2l0上的某点为圆心的圆形区域内，分布着垂直于xOy平面向里的匀强磁场，使沿x轴正方向射出电场的粒子，经磁场偏转后，都能通过直线x=2l0与圆形磁场边界的一个交点处，而便于被收集，求磁场区域的最小半径及相应的磁感应强度B的大小。

参考答案：见解析。