山西省阳泉市十五中学2020-2021学年高三物理期末试题含解析

山西省阳泉市十五中学2020-2021学年高三物理期末试题含解析
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. 阻值为R 的电阻和不计电阻的导线组成如图所示的滑轨，滑轨与水平面成α角，匀强磁场垂直滑轨所在的平面，宽窄滑轨的宽度是二倍关系，一质量为m 电阻不计的导体棒ab 垂直滑轨放置，彼此接触良好。

不计导体棒与滑轨间的摩擦，导体棒从靠近电阻R 处由静止释放，在滑至窄滑轨之前已达匀速，其速度为v ，窄滑轨足够长。

则下列说法正确的是（ ） A ．导体棒进入窄滑轨后，一直做匀速直线运动 B ．导体棒在窄滑轨上先做减速运动再做匀速运动 C ．导体棒在窄滑轨上匀速运动时的速度为2v
D ．导体棒在宽窄两滑轨上匀速运动时电阻R 上产生的热功率之比为1：4
参考答案： D
2. （单选）宇航员在月球上做自由落体实验，将某物体由距月球表面高h 处释放，经时间t 落到月球表面(设月球半径为R)．据上述信息推断，飞船在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动所必须具有的速率为
( )
参考答案：
B
3. [选修3–5]
质量为M 的小孩站在质量为m 的滑板上，小孩和滑板均处于静止状态，忽略滑板与地面间的摩擦．小孩沿水平方向跃离滑板，离开滑板时的速度大小为v
，此时滑板的速度大小为 ．
A. B. C. D.
参考答案：
B
【详解】设滑板的速度为，小孩和滑板动量守恒得：，解得：，故B 正确。

4. 以下说法正确的是___________
A. 满足能量守恒定律的宏观过程都是可以自发进行的
B. 从微观角度看，气体的压强是大量气体分子对容器壁的频繁碰撞引起的
C. 为了保存玉米地的水分，可以锄松地面，破坏土壤里的毛细管
D. 晶体熔化时吸收热量，分子平均动能增大
E. 熵是物体内分子运动无序程度的量度
参考答案：
BCE
点睛：该题考查到热学中的多个知识点，多是记忆性的知识点，只有对热力学第二定律的理解在该题
中有一定的难度。

5. 如图所示为一质点作直线运动的速度-时间图像，在整个运动过程中，下列正确的是 （ ） A ．CD 段和DE 段的加速度数值最大 B ．BC 段和CD 段的运动方向相反
C．C点所表示的状态离出发点最远
D．BC段所表示的运动通过的位移是34m
参考答案：
答案：D
二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分
6. 一卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度大小为v，若地球质量为M，引力常量为G，则该卫星的圆周运动的半径R为；它在1/6周期内的平均速度的大小为。

参考答案：
；
7. （6分）两颗人造地球卫星分别绕地球作匀速圆周运动，卫星质量，轨道半径
，则它们的角速度之比∶，周期之比T 1
∶T 2
=，线速度之比。

参考答案：
8:1 8:1 2:1
8. 从地面以初速度v0竖直向上抛出一质量为m的球，设球在运动过程中受到的空气阻力与其速率成正比关系，它运动的速率随时间变化的规律如图所示，在t1时刻到达最高点，再落回地面，落地时速率为v1，且落地前球已做匀速运动。

则球受到的空气阻力与其速率之比k=___________，球上升的最大高度H=_________________。

参考答案：
，
9. 在共点力合成的实验中，根据实验数据画出力的
图示，如图所示．图上标出了F1、F2、F、F′'四个力，其中
（填上述字母）不是由弹簧秤直接测得的．若F与F′的_基本相等，_基本相同，说明共点
力合成的平行四边行定则得到了验证．
参考答案：
大小方向
本实验是通过两个弹簧秤的拉力作出的平行四边形得出合力，只要合力与实际的拉力重合，则实验成功；由图可知F′是由平行四边形定则得出的，故F′不是由弹簧秤直接测得的；F是通过一个弹簧秤测出的，故只要F与F′的大小和方向基本相同即可
10. 某种单色光在真空中的波长为，速度为c，普朗克恒量为h，现将此单色光以入
射角i由真空射入水中，折射角为r，则此光在水中的波长为_______，每个光子在水中的
能量为______。

参考答案：
；
11. 某实验小组利用如图甲所示的实验装置来“探究物体运动的加速度与合外力、质量关系”．光电计时器和气垫导轨是一种研究物体运动情况的常见仪器，如图乙所示a、b分别是光电门的激光发射和接收装置．当物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．实验前需要调节气垫导轨使之平衡．为了测量滑块的加速度a，实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间t，用天平测钩码的质量m和滑块的质量M，测出滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离L，测得遮光条的宽度。

（1）小车的加速度表达式= （用字母表示）
（
2
）实验中如把砝码的重力当作小车的合外力F ，作出图线，如图丙中的实线所
示．试分析：图线不通过坐标原点O 的原因是，曲线上部弯曲的原因是
参考答案：
12. 在长为l的绝缘轻杆两端分别固定带电量分别为＋q、－q的等量异种点电荷，放入场强为E的匀强电场中，轻杆可绕中点O自由转动，若忽略两点电荷间的相互作用，在轻杆与电场线夹角为θ时，两点电荷受到的电场力对O点的合力矩大小为_______________，若设过O点的等势面电势为零，则两电荷具有的电势能之和为_____________________。

参考答案：
答案：qEL sinθ；qEL cosθ
13. （6分）物体以 5m/s的初速度沿光滑斜槽向上做直线运动，经 4s 滑回原处时速度的大小仍为5m/s，则物体的速度变化为m/s，加速度
为m/s2．（规定初速度方向为正方向）。

参考答案：
－10；－2.5
三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分
14. （选修3-4模块）(6分)如图所示，红光和紫光分别从介质1和介质2中以相同的入射角射到介质和真空的界面，发生折射时的折射角也相同。

请你根据红光在介质1与紫光在介质2的传播过程中的情况，提出三个不同的光学物理量，并比较每个光学物理量的大小。

参考答案：
答案：①介质１对红光的折射率等于介质２对紫光的折射率；②红光在介质１中的传播速度和紫光在介质２中的传播速度相等；③红光在介质１中发生全反射的临界角与紫光在介质２中发生全反射的临界角相等。

（其它答法正确也可；答对每１条得２分，共6分）
15. （8分）一定质量的理想气体由状态A经状态B变为状态C，其中A B过程为等压变化，B C过程为等容变化。

已知V A=0.3m3，T A=T B=300K、T B=400K。

（1）求气体在状态B时的体积。

（2）说明B C过程压强变化的微观原因
（3）没A B过程气体吸收热量为Q，B C过气体放出热量为Q2，比较Q1、Q2的大小说明原因。

参考答案：
解析：（1）设气体在B状态时的体积为V B，由盖--吕萨克定律得，，代入数据得。

(2)微观原因：气体体积不变，分子密集程度不变，温度变小，气体分子平均动能减小，导致气体压强减小。

(3)大于；因为T A=T B，故A B增加的内能与B C减小的内能相同，而A B 过程气体对外做正功，B C过程气体不做功，由热力学第一定律可知大于。

考点：压强的微观意义、理想气体状态方程、热力学第一定律
四、计算题：本题共3小题，共计47分
16. （10分）如图所示，水平绝缘光滑轨道AB的B端与处于竖直平面内的四分之一圆弧形粗糙绝缘轨道BC平滑连接，圆弧的半径R=0.40m。

在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，
电场强度E=1.0×104 N/C。

现有一质量m=0.10kg的带电体（可视为质点）放在水平轨道上与B端距离s=1.0m的位置，由于受到电场力的作用带电体由静止开始运动，当运动到圆弧形轨道的C端时，速度恰好为零。

已知带电体所带电荷q=8.0×10-5C，取g=10m/s2，求：
（1）带电体在水平轨道上运动的加速度大小及运动到B端时的速度大小；
（2）带电体运动到圆弧形轨道的B端时对圆弧轨道的压力大小；
（3）带电体沿圆弧形轨道运动过程中，电场力和摩擦力对带电体所做的功各是多少。

参考答案：
17. 一列简谐横波的波形如图所示，实线表示t1=0时刻的波形图，虚线表示t2=0.005s时刻的波形图，求：
（i）该简谐横波的振幅与波长各为多少？
（ii）若2T＞t2﹣t2＞T，波速可能为多大？（T为周期）参考答案：
解：（i）由波动图象可知：
振幅A=5 cm
波长λ=8m
（ii）若波沿+x方向传播，则有传播距离为：=10m
=2×103m/s
若波沿﹣x方向传播，则有传播距离为：=14m
=2.8×103m/s
答：（i）该简谐横波的振幅为5cm与波长8m
（ii）若2T＞t2﹣t2＞T，波速可能为或2.8×
【考点】波长、频率和波速的关系；横波的图象．
【分析】（1）由波形图直接读出振幅和波长；
（2）波的一个周期内传播的距离是λ，当2T＞t2﹣t1＞T时，可知2λ＞s＞λ，运用波形平移法得出波
的传播距离s与波长的关系，由v=求得波速．
18. 如图，半径为b、圆心为Q (b, 0) 点的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，在第一象限内，虚线x=2b左侧与过圆形区域最高点P的切线y=b上方所围区域有竖直向下的匀强电场。

其它的地方既无电场又无磁场。

一带电粒子从原点O沿x轴正方向射入磁场，经磁场偏转后从P点离开磁场进入电场，经过一段时间后，最终打在放置于x=3b的光屏上。

已知粒子质量为m、电荷量为q (q> 0), 磁感
应强度大小为B, 电场强度大小，粒子重力忽略不计。

求：
(1)粒子从原点O射入的速率v
(2)粒子从原点O射入至到达光屏所经历的时间t;
(3)若大量上述粒子以（1) 问中所求的速率，在xOy平面内沿不同方向同时从原点O射入，射入方向分布在图中45°范围内，不考虑粒子间的相互作用，求粒子先后到达光屏的最大时间差t0
参考答案：
（1）设粒子运动的半径为r，由牛顿第二定律得
而r=b，解得
(2)从O点沿x轴正向进入的粒子偏转后将经N点沿水平方向打到O’点，粒子在磁场中运动的周期为
，
粒子在磁场中运动的时间为
在电场中做类竖直上抛运动，时间粒子在无场区中做匀速直线运动到O’点时间：
粒子到屏所经历的时间：
代入速度v的表达式，得：
（3）粒子从O点沿与x轴成入射后，图中的四边形为菱形，边长都为b,粒子沿+y方向离开磁场，再射入电场，之后又经N点沿与O点相同的入射速度离开磁场，粒子在磁场中偏转的圆心角之和为
粒子在场区中运动的时间
粒子在无场区中做匀速运动：
粒子到光屏的时间：
沿x正方向进入的粒子，最先到光屏，沿450进入粒子最后达到光屏，时间差为：
得：。