2021-2022学年湖南省衡阳市 县第二中学高三物理上学期期末试题带解析

2021-2022学年湖南省衡阳市县第二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. 我国航天局预计2013年向火星发射第一颗“火星探测器”，如图所示，假设“火星探测器”贴近火星表面做匀速圆周运动，测得其周期为T．假设“火星探测器”在火星上着陆后，自动机器人用测力计测得质量为m的仪器重力为P．已知引力常量为G，由以上数据可以求得
A．火星的自转周期
B．火星探测器的质量
C．火星的密度
D．火星表面的重力加速度
参考答案：
CD
2. 近地人造卫星1和2绕地球做匀速圆周运动的周期分别为T1和,设在卫星1、卫星2各自所在的高度上的重力加速度大小分别为、，则
A． B．
D． D．
参考答案：
B
解析：卫星绕天体作匀速圆周运动由万有引力提供向心力有＝m R,可得＝K为常数，由重力等于万有引力＝mg，联立解得g＝，则g与成反比。

3. 新鲜、刺激、好玩、安全的蹦极运动是一种极限体育项目,可以锻炼人的胆量和意志，运动员从高处跳下．右图为蹦极运动的示意图．弹性绳的一端固定在O点，另一端和运动员相连．假设弹性绳索长20m，劲度系数为1000N/m，人重60 kg，运动员从距离地面45m的高台子站立着从O点自由下落，到B点弹性绳自然伸直，C点加速度为零，D为最低点，然后弹起．运动员可视为质点，整个过程中忽略空气阻力．运动员从O→B→C→D的过程中动能最大的位置在（）
A．B点 B．C点 C．D点 D．BC之间某一点
参考答案：
B
4. （单选）如图所示，小球A、B的质量分别为2m和3m ，用轻弹簧相连，然后用细线悬挂而静止，在剪断细线的瞬间，A 和B的加速度大小分别为（）
A．aA= aB=g
B．aA=1.5g aB=g
C．aA=2.5g aB=0
D．aA= aB=0
参考答案：
C
5. （单选）已知两个质点相距为r时，它们之间的万有引力大小为F。

若只将它们之间的距离变为
2r，则它们之间的万有引力大小为
A．4F B．2F C． F D． F
参考答案：
C
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. 光照射某金属产生光电效应时，实验测得光电子最大初动能与照射光频率的图象如图所示，其中图线与横轴交点坐标为ν0，则该金属的逸出功为．用一束波长范围为λ1～λ2，且λ1＜λ2的光照射该金属时产生光电效应，则光电子的最大初动能为．已知普朗克常量为h，光在真空中传播速度为C．
参考答案：
hν0，．
【考点】爱因斯坦光电效应方程．
【分析】根据光电效应方程E km=hv﹣W0和eU C=E Km得出遏止电压U c与入射光频率v的关系式，从而进行判断．
【解答】解：当遏止电压为零时，最大初动能为零，则入射光的能量等于逸出功，所以W0=hv0．
从图象上可知，逸出功W0=hv0．根据光电效应方程，E km=hv﹣W0=hv0．
用一束波长范围为λ1～λ2，且λ1＜λ2的光照射该金属时产生光电效应，
入射光的最小波长为λ1，即频率最大，
那么产生的光电子的最大初动能为E km=，故答案为：hν0，．
8. 如图所示，水平板上有质量m=1.0kg的物块，受到随时间t变化的水平拉力F作用，用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力Ff的大小。

已知9s末的速度为9.5m/s，取重力加速度g=10m/s2。

则4s 末物块的加速度的大小为▲，4s~9s内合外力对物块做功为▲。

参考答案：
9. （3分）如图为光纤电流传感器示意图，它用来测量高压线路中的电流。

激光器发出的光经过左侧偏振元件后变成线偏振光，该偏振光受到输电线中磁场作用，其偏振方向发生旋转，通过右侧偏振元件可测得最终偏振方向，由此得出高压线路中电流大小。

图中左侧偏振元件是起偏器，出射光的偏振方向与其透振方向，右侧偏振元件称为。

参考答案：
相同（1分）（填“一致”或“平行”同样给分），检偏器（2分）
10. 某横波在介质中沿x轴正方向传播，t=0时刻时波源O开始振动，振动方向沿y轴负方向，图示为t=0.7s时的波形图，已知图中b点第二次出现在波谷，则该横波的传播速度v= 10 m/s；从图示时刻开始计时，图中c质点的振动位移随时间变化的函数表达式为y=﹣0.03sin5πt m．
参考答案：
：解：由题意得：+（+T）=0.7s，得该波的周期为 T=0.4s
由图知波长为λ=4m，则波速为 v==10m/s
横波在介质中沿x轴正方向传播，图示时刻c质点向下振动，则c质点的振动位移随时间变化的函数
表达式为 y=﹣Asin（t）=﹣0.03sin=﹣0.03sin5πt m
故答案为：10，y=﹣0.03sin5πt．
11. 如图所示，一变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在220V的照明电路上，向额定电压为2.20×104V的霓虹灯供电，为使霓虹灯正常发光，那么原副线圈的匝数比n1：
n2=______；为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，当副线圈电路中电流超过10mA时，熔丝就熔断，则熔丝熔断时的电流I =________。

参考答案：
答案：1：100，1A
12. （6分）若加在某导体两端的电压变为原来的时，导体中的电流减小了0.4 A.如果所加电压变为原来的2倍，则导体中的电流为__________A。

参考答案：
2.0
13. 如图所示，处于水平位置的、质量分布均匀的直杆一端固定在光滑转轴O处，在另一端A下摆时经过的轨迹上安装了光电门，用来测量A端的瞬时速度vA，光电门和转轴O的竖直距离设为h。

将直杆由图示位置静止释放，可获得一组（vA2，h）数据，改变光电门在轨迹上的位置，重复实验，得到在vA2~h图中的图线①。

设直杆的质量为M，则直杆绕O点转动的动能Ek=_____________（用M和vA来表示）。

现将一质量m=1kg的小球固定在杆的中点，进行同样的实验操作，得到vA2~h图中的图线②，则直杆的质量M
=____________kg。

（g=10m/s2）
参考答案：
，0.25
三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分
14. （1）（9分）某同学在测定匀变速直线运动的加速度时，得到了在不同拉力下的A、B、
C、D……等几条较为理想的纸带，并在纸带上每5个点取一个计数点，即相邻两计数点间的时间间隔为0.1s，将每条纸带上的计数点都记为0、1、2、3、4、5……，如图所示甲、乙、丙三段纸带，分别是从三条不同纸带上撕下的.
①根据已有的数据，计算打A纸带时，物体的加速度大小是 m/s2(结果保留三位有效数字)。

②在甲、乙、丙三段纸带中，属于纸带A的是 .
③打1点时，纸带的速度V1= m/s(结果保留三位有效数字)。

参考答案：
（1）①3.11m/s2 ②丙（3分）③ 0.456m/s
15. 某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ，步骤如下：
(1)用游标为20分度的卡尺测量其长度如图甲,由图可知其长度为________mm；用螺旋测微器测量其直径如图乙，由图可知其直径为________mm；用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘的示数如图丙，则该电阻的阻值约为_______Ω．
(2)该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R，现有的器材及其代号和规格如下：
A．待测圆柱体电阻R
B．电流表A1，（量程0～4 mA，内阻约为50Ω）
C．电流表A2，（量程0～10mA，内阻约为30Ω）
D．电压表V1，（量程0～3V，内阻约为10 kΩ）
E. 电压表V2，（量程0～15V，内阻约为25 kΩ）
F．滑动变阻器R1（阻值范围0～15Ω，允许通过的最大电流2.0A）
G．滑动变阻器R2（阻值范围0～2kΩ，允许通过的最大电流0.5A）
H．直流电源E（电动势4V，内阻不计）
I．开关S、导线若干
为使实验误差较小，要求便于调节且测得多组数据进行分析，所选电流表_____，电压表______，滑动变阻器_____（填所选器材的符号），并在虚线框中画出测量的电路图，并标明所用器材的代号．(3)若该同学用伏安法跟用多用电表测量得到的R测量值几乎相等，由此可估算此圆柱体材料的电阻率约为ρ=________Ω·m．(保留2位有效数字)
参考答案：四、计算题：本题共3小题，共计47分
16. “嫦娥一号”卫星开始绕地球做椭圆轨道运动，经过变轨、制动后，成为一颗绕月球做圆轨道运动的卫星.设卫星距月球表面的高度为h ，做匀速圆周运动的周期为T .已知月球半径为R ，引力常量为G.（球的体积公式V＝πR3，其中R为球的半径）求：
（1）月球的质量M ；
（2）月球表面的重力加速度g ；
（3）月球的密度ρ.
参考答案：
解:(1)万有引力提供向心力得
(2)月球表面万有引力等于重力求出
(3)根据求出
17. (15分)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=37o，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，sin37o=0.6，
cos37o=0.8。

除下述问(3)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)运动员逐渐减小从bc上无初速下滑时距水平地面的高度h，请在图乙的坐标图上作出N d-h图象(只根据作出的图象评分，不要求写出计算过程和作图依据)；
(3)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：
解析：(1)从开始滑下至d点，由机械能守恒定律得
①(1分)
②( 1分)
由①②得：③(1分)
(2)所求的图象如图所示(3分)
(图线两个端点画对各得1分，图线为直线得1分)
(3)当以从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=，则
④(1分)
⑤(1分)
由④⑤得
⑥(1分)
⑦(1分)
在Q点缓冲后
⑧(1分)
从⑨(1分)
运动员恰从d点滑离轨道应满足：⑩(1分)
由⑨⑩得
即⑩(1分)
可见滑板运动员不会从圆弧最高点d滑离轨道。

(1分)
18. 如图所示，△ ABC为一直角三棱镜的截面，其顶角θ=30°，P为垂直于直线BCD的光屏。

一束宽度等于AB的单色平行光束垂直射向AB面，经三棱镜折射后在屏P上形成一条光带。

①以图中编号为a、b、c的三条光线为代表画出光束经棱镜折射的光路示意图；
②若从AC面出射的光线与原来入射光线的夹角为30°，求棱镜的折射率。

参考答案：
①平行光束经棱镜折射后的出射光束仍是平行光束，光路如图所示。

（3分）②图中θ1、θ2为AC面上入射角和折射角，根据折射定律，有nsinθ1=sinθ2，（2分）
由题意知，出射光线与水平方向夹角（1分）
由几何关系得θ1=θ=30°（1分）
θ2=θ1＋=60°（1分）
所以n==．（1分）。