2021年高三级物理期中考试试题

高三级物理期中考试试题
本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分；第Ⅰ卷1至3页；第Ⅱ卷4至11页；共150分．考试时间120分钟．
第Ⅰ卷（选择题 共40分）
一、本题共10小题；每小题4分；共40分．在每小题给出的四个选项中；有的小题只有一个选项正确；有的小题有多个选项正确．全部选对的得4分；选不全的得2分；有选错或不答的得0分．
1. 一个小孩在蹦床上做游戏；他从高处落到蹦床上又被弹起到原来的高度；小孩从高处开始落下的整个过程中；他的运动速度随时间变化的图象如图所示；图中oa 段和cd 段为直线；
则根据此图象可知；小孩和蹦床相接触的时段为： A.t 2～t 4 B.t 1～t 4 C.t 1～t 5 D.t 2～t 5
2.下列关于光的说法中正确的是………………………………………………………………（ ） A .光的干涉和衍射现象说明光具有波动性；光电效应现象说明光具有粒子性 B .光的偏振现象说明光波是横波
C .紫光照射某金属时有电子向外发射；则红光照射该金属时一定有电子向外发射
D .红外线、可见光和紫外线本质相同；都是电磁波
3.如图所示；三条完全相同的绳子AO 、BO 和CO ；将一根均匀的钢梁吊起。

若BO ＝CO ；当钢梁足够重时；结果AO 绳先断；则α角可能为……………………………………………（ ） A . α＝135° B . α＝150° C . α＝100° D .任意值
4.如图所示为氢原子 n ＝l ；2；3；4 的各个能级图；用光子能量为 E 的一束光照射容器中的氢（设氢原子原处于 n ＝2 的能级）；氢原子吸收光子后；能发出频率为 ν1、ν2、ν3的三种光；且ν1＜ν2＜ν3 ；则 E 的大小为…………………………………………………………( ) A . h ν1 B . h ν2 C ．h ν3 D ．h ν3＋h ν2
5.一只船在静水中的速度为3m/s,它要渡一条宽为50m 的河；河水流速为4m/s,则………（ ） A .这只船渡河的最短航程为6
6.7 m B .这只船相对于地的速度最大为7m/s C .这只船不可能垂直到达河的正对岸
1 2 3
4
n －13.6 －3.4 －1.51 －0.54 E /eV
B
D .这只船到达河的对岸；所需时间至少为10s
6. 如图6所示；用轻弹簧相连的物块A 和B 放在光滑的水平面上；物块A 紧靠竖直墙壁；一颗子弹沿水平方向射入物块B 并留在其中；在下列依次进行的四个过程中；由子弹、弹簧和A 、B 物块组成的系统；动量不守恒但机械能守恒的是： Ａ．子弹射入木块过程 Ｂ．B 载着子弹向左运动的过程 Ｃ．弹簧推载着子弹的B 块向右运动；直到弹簧恢复原长的过程 Ｄ．B 块因惯性继续向右运动；直到弹簧伸长到最大的过程
7. 2003年10月15日；我国“神舟”5号载人飞船成功发射并回收；这是我国航天史上重要的里程碑。

新型“长征”运载火箭；将重达8.4吨的飞船向上送至近地轨道1；如图所示；飞船与火箭分离后；在轨道1上以速度7.2km/s 绕地球作匀速圆周运动；并通过轨道2成功转移到轨道3运行。

不考虑飞船变轨时；自身火箭推力的作用；下列说法正确的是： A ． 飞船在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率； B ． 飞船在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度； C ． 飞船在轨道1上经过Q 点的加速度大于它在轨道2上经
过Q 点的加速度；
D ． 飞船在轨道2上经过Ｐ点的加速度等于它在轨道3上经
过P 点的加速度。

8．上题中；飞船上的物体在下列哪些过程中处于超重状态： A ． 加速上升过程；
B ． 在圆轨道1上运行；
C ． 在椭圆轨道2上运行；
D ． 在圆轨道3上运行。

9．半径相等的两个小球甲和乙；在光滑水平面上沿同一直线相向运动。

若甲球的质量大于乙球的质量；碰撞前两球的动能相等；则碰撞后两球的运动状态可能是 (A)甲球的速度为零而乙球的速度不为零 (B)乙球的速度为零而甲球的速度不为零 (C)两球的速度均不为零
(D)两球的速度方向均与原方向相反；两球的动能仍相等
10．一粒钢珠从静止状态开始自由下落,然后陷入泥潭中.若把在空中下落的过程称为过程Ⅰ,进入泥潭直到停住的过程称为过程Ⅱ,则( ) A.过程Ⅰ中钢珠动量的改变量等于重力的冲量;
B.过程Ⅱ中阻力的冲量的大小等于过程Ⅰ中重力冲量的大小;
C.过程Ⅱ中钢珠克服阻力所做的功等于过程Ⅰ与过程Ⅱ中钢珠所减少的重力势能之和;
D.过程Ⅱ中损失的机械能等于过程Ⅰ中钢珠所增加的动能.
v 0
图6 B A
1
2 3 P Q
第Ⅱ卷（非选择题 共110分）
二、本题共3小题；每小题5分；共20分。

把答案填在答案卡上．
11. 2002年美国《科学》杂志评出的“2001年世界10大科技突破”中；有一项是加拿大萨德伯里中微子观测站的结果。

该站揭示了中微子失踪的原因。

即观察到的中微子数目比理论值少是因为部分中微子在运动过程中转化为一个μ子和一个τ子。

关于上述研究有以下说法：①该研究过程中牛顿第二定律依然适用；②该研究中动量守恒定律依然适用；③该研究中能量守恒定律依然适用；④若发现μ子和中微子的运动方向一致；则τ子的运动方向与中微子的运动方向一定相反。

以上说法中正确的有 ： 。

12．地球同步卫星到地心的距离r 可由2
223
4πc
b a r =求出；已知式中a 的单位是m ；b 的单位是S ；
c 的单位是m/s 2；则a 是 ；b 是 ；c 是 。

13．气垫导轨是常用的一种实验仪器。

它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫；使滑块悬浮在导轨上；滑块在导轨上的运动可视为无摩擦的。

在实验室中；我们可以用带竖直挡板C 和D 的气垫导轨和质量均为M 的滑块A 和B 做验证动量守恒定律的实验；如图所示实验步骤如下：
（1） 在A 上固定一质量为m 的砝码；在A 和B 间放入一个压缩状态的弹簧；用电动卡销
置于气垫导轨上；
（2） 按下电钮放开卡销的同时；分别记录滑块A 、B 运动时间的计时器开始工作；当A 、
B 滑块分别碰撞
C 、
D 挡板时；计时结束；记下A 、B 分别到达C 、D 的运动时间t 1、t 2。

（3） 重复几次。

①在调整气垫导轨时应注意 。

②还应测量的数据有 ； ③只要关系式 成立；即可验证该过程动量守恒。

三．本题共7小题；90分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题；答案中必须明确写出数值和单位．
14．如图；横截面是直角三角形ABC 的三棱镜对红光的折射率为n 1；对紫光的折射率为n 2。

一束很细的白光由棱镜的一个侧面AB 垂直射入；从另一个侧面AC 折射出来；已知棱镜的顶角A ＝30°；AC 边平行于光屏MN ；并且与光屏的距离为L ；试求在光屏MN 上得到的可见光谱的宽度。

解：
作出光路示意图如图所示；设红光射出棱镜的折射角为r 1；紫光的折射角为r 2；则；在屏MN 上得到的可见光谱的宽度为：d ＝L ·（tgr 2－tgr 1） …………（1） 由光路图可见白光的入射角为θ=A=30°；所以；
sin r 1 / sin θ ＝ n 1 ..................（2） sin r 2 / sin θ ＝ n 2 (3)
解得： )44(2
1
21
222
2n n
n n L d ---⋅= (4)
15. 小车上固定着一个粗糙的斜面；斜面的倾角为θ；小车以恒定的加速度向前运动；有一物体；放在斜面上；相对斜面静止；物体与斜面间的摩擦因数为μ(已知μ＜tg θ),求此时这个小车相对地面的加速度的可能取值。

解：
(1)当加速度较小时；物体有相对斜面下滑的趋势；此时静摩擦力的方向沿斜面向上；受力分析如图A 所示。

水平方向上有：N ·sin θ－f ·cos θ＝ma ……………………① 竖直方向上有：N ·cos θ＋f ·sin θ＝mg ……………………② 又因为 f ≤μ·N …………………………………….③ 解得：g a ⋅+-≥
θ
μθθ
μθsin cos cos sin
（2）当物体有相对斜面上滑的趋势时；静摩擦力的方向沿斜面向上；受力如图B 所示；
M
N
N
f
G
在水平方向上；有： N ·sin θ+f ·cos θ＝ma ……………………④ 竖直方向上有： N ·cos θ－f ·sin θ＝mg ……………………⑤ 由③、④、⑤可得g a ⋅-+≤
θ
μθθ
μθsin cos cos sin
∴木块相对小车静止时；小车的加速度a 满足：
g a g ⋅-+≤≤⋅+-θ
μθθ
μθθμθθμθsin cos cos sin sin cos cos sin
16．1961年有人从高度H ＝22.5m 的大楼上向地面发射频率为ν0的γ光子；并在地面测量接收到γ光子的频率ν；所测的ν和ν0不同；这与理论的预计一致；试从理论上求出0
ννν-的值。

（已知g ＝10m/s 2
；普兰克恒量h ＝6.63×10－
34Js ；c ＝3.0×108m/s ）
解：设光子在楼上时；质量为m 0；在地面上时；质量为m .
在地面上；光子增加的动能ΔE ＝m 0gH ……………………① 由普兰克公式νh E =可得
ν∆⋅=∆h E ………………………………② 即有)(00νν-=h gH m ………………………………③ 又根据爱因斯坦质能方程：E ＝m ·c 2；结合普兰克公式可得
020νh c m = ………………………………………………④
由③、④解得：
15200105.2-⨯==-c
gH
ννν ………………⑤ 17．（ 分）假设一质量为250Kg 的赛艇在水中航行时受到的总阻力与它的速度成正比；赛艇以恒
定的牵引力由静止开始沿直线运动；当赛艇速度达到5m/s 时；其加速度恰为4m/s 2；已知赛艇在这一恒定牵引力作用下所能达到的最大速度是10m/s 。

(1) 求赛艇受到的恒定牵引力的大小；
(2) 求当赛艇速度为8m/s 时加速度的大小。

解：m ＝250kg ；V 1＝5m/s ；a 1＝4m/s2；V 2＝8m/s ；V m ＝10m/s
（1） 设赛艇所受牵引力为F ；则赛艇所受阻力f ＝KV ；其中K 为常数。

当速度
达到最大时；F ＝f ＝KV m ...........................................（1） 当速度为V 1时；f 1＝KV ＝5K .......................................（2） F －f 1＝ma 1 (3)
由（1）（2）（3）得；1
1
v v ma k m -=
(4)
N
f
G
所以 )(20005
1010
425011N V V V ma kV F m m m =-⨯⨯=-=
= (5)
（2） 当速度为V 2时；加速度为a 2；阻力为f 2；
则 )(16005
108
425012122N V V V ma KV f m =-⨯⨯=-=
= (6)
22ma f F =- ………………………………………………（7） 所以 )/(64.1250
16002000222s m m f F a =-=-=
(8)
18.(12分) 如图所示；用一根长为L 且不可伸长的细线；将质量均
为m 的两个小球A 和B 连接后放在光滑的水平面上；并使之相距L/2；
现将垂直AB 连线的方向；给小球B 一个水平初速度v 0；使之运动起来。

求在A 球固定和A 球可以自由移动两种情况下；由A 、B 两球组成的系统在细线绷直瞬间损失的动能之比。

（1）A 球固定时：在细线伸直瞬间；B 球沿细线向外的分速度002
3
60sin v v v l ==
立即变为零；系统损失的动能20218
321mv mv E l ==
（2）A 球自由时：在细线伸直后瞬间；沿细线方向；两球有共同的速度v ’ ；由动量守恒定律得
'21mv mv = ；即'22
3
0mv v m
= 解得：04
3'v v =
； 系统损失的动能2
0222163'22121mv mv mv E l =⋅-= ,
故 E 1/E 2＝2/1
19．(12分)如图所示；一质量为M 、长为l 的长方形木板B 放在光滑的水平地面上；在其右端放
一质量为m 的小木块A ；m<M 。

现以地面为参照系；给A 和B 以大小相等、方向相反的初速度(如图)；使A 开始向左运动、B 开始向右运动；但最后A 刚好没有滑离L 板。

若初速度的大小未知；以地面为参照系。

求小木块A 向左运动到达的最远处(从地面上看)离出发点的距离。

解：A 、B 开始运动后；B 在滑动摩擦力的作用下；一直向
V 0
L / 2
右做匀加速直线运动。

A 受到向右的滑动摩擦力；相对地面向左做匀减速运动；当速度为零时；A 运动到左方的最远处（设这个距离为s ）；然后开始向右做匀加速直线运动；当A 运动到B 的最左端时；设其共同速度是v 。

由水平动量守恒；可得（1）式；由能量守恒可得（2）式；对A 应用动能定理可得（3）式
()()()()()
32
122
1212112
02202000 m v m gs m gl v m M Mv m v v m M Mv m v ==+-++=-μμ 解得：l M
m
M s 4+=
20．两个粒子经相互作用后转化为另外两个粒子的反应称为二体反应。

在二体反应中我们可以认为两个粒子组成孤立的系统；反应中遵从动量守恒、能量守恒。

用α粒子轰击氮14的反应就可以看作是一个二体反应。

⑴试写出该反应的核反应方程式。

⑵已知该反应是吸能反应；反应后系统的总动能减小1.20MeV 。

设反应前氮核是静止的；那么用来轰击氮核的α粒子的动能至少是多大？该反应前后系统总质量的改变量Δm 是多少kg ？（原子质量单位1u=1.66×10-27kg ）
15.解⑴147N+4
2He →17
8O +11H
⑵设氢原子的质量为m ；则α粒子的质量为4m ；氮原子的质量为14m ；氧原子的质量为17m ；设α粒子的初速度为v ；反应后系统损失的动能为ΔE ；当粒子的碰撞为完全非弹性碰撞时；体系损失的动能最大；相应的轰击前α粒子所需的动能最小；设氧原子和氢原子的反应后速度为v ’,由于碰撞前后动量守恒： 4mv ＝17mv ’＋mv ’=18mv ’
v v 9
2=
' 则反应前；α粒子的最小动能
E E E v m E v m mv E km km
∆+=∆+⎪⎭
⎫
⎝⎛⨯=∆+'⨯=⨯=9292182118214212
22 解得MeV MeV E E km 54.12.17
9
79=⨯=∆⋅=
（3） 由质能方程ΔE ＝Δm ·c 2得
kg c E m 302
81962107.2)
100.3(106.11054.1--⨯=⨯⨯⨯⨯=∆=∆
高三级物理期中考答题卷
班级姓名座号
一、选择题答案（每小题4分；共40分）：
二、填空题答案（每小题5分；共15分）
11、②③。

12、a是地球半径、b是地球表面处的重力加速度、c是地球自转的周期
13、
①在调整气垫导轨时应注意调整导轨水平。

②还应测量的数据有A左端到C板的距离L1；B右端到D板的距离L2；。