河北省石家庄市辛集明珠中学2020年高三物理上学期期末试卷含解析

河北省石家庄市辛集明珠中学2020年高三物理上学期期末试卷含解析
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，导热的气缸固定在水平地面上，用活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸内，气缸的内壁光滑。

现用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，并由状态Ⅰ变化到状态Ⅱ，在此过程中如果环境保持恒温，下列说法中正确的是
A．每个气体分子的速率都保持不变
B．气体分子的平均动能不变
C．气体内能减小
D．气体放热
参考答案：
B
2. （多选）如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，从波传播到x=6m处的P点开始计时，经
t=0.3s质元P第一次到达波谷，下面说法中正确的是（）
A．这列波的传播速度大小为10m/s
B．当t=0.3s时质元a速度沿y轴负方向
C． x=8m处的质元Q在t=0.7s时处于波峰位置
D．在开始的四分之一周期内，质元b通过的路程大于10cm
参考答案：【考点】：横波的图象；波长、频率和波速的关系．
【专题】：振动图像与波动图像专题．
【分析】：由波形图求出波长，根据P点的振动情况求出波的周期，然后求出周期及波速大小．各质点起振方向与波源相同，分析各质点的振动情况．
：解：A、由波形图可知，波长λ=4m，波由图示位置开始计时后，P点向上振动，当P点在t=0.3s的
时刻第一次到达波谷，则有，
所以周期为0.4s，根据v=，故A正确；
B、当t=0.3s时x=2m处的质点也处于波谷处，所以a处于y轴负向向上振动，即沿y轴正方向，故B 错误；
C、波经过t==0.1s时刚好传到Q点，此时Q向上振动，再经过0.6s=1，Q处于平衡位置，故C 错误；
D、在开始的四分之一周期内，b向平衡位置运动，速度增大，所以四分之一周期内运动的路程大于振幅，故D正确．
故选：AD．
【点评】：本题考查分析波动形成过程的能力，要抓住波的周期性，确定周期与时间的关系．当离Q 最近的波峰的振动传到Q点时，Q点第一次到达波峰．介质中各质点的起振都与波源的起振方向相同．
3. 如图，在光滑水平面上放着紧靠在一起的A、B两物体，B的质量是A的2倍，B受到向右的恒力FB=2N，A受到的水平力FA=(9-2t)N，(t的单位是s)。

从t＝0开始计时，则：
A.A物体在3s末时刻的加速度是初始时刻的5/11倍
B.t=3.5s时，A物体与B物体分离
C.t=4s时，B物体开始做匀加速直线运动
D.t=5s时，A、B的加速度方向相反
参考答案：
ACD
4. （单选）如图所示，水平地面上的物体Ａ，在斜向上的拉力F的作用下，向右做匀速运动，则下列说法中正确的是：[ ]
（A）物体Ａ可能只受到二个力的作用（B）物体Ａ可能只受到三个力的作用
（C）物体Ａ一定受到了四个力的作用
（D）物体Ａ对水平地面的压力大小一定为Fsinθ
参考答案：
C
5. 如图所示，一水平放置的光滑平行导轨上放一质量为m的金属杆，导轨间距为L，导轨的一端连接一阻值为R的电阻，金属杆与导轨的电阻不计，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面．现给金属杆一个水平向右的初速度，让其自由滑行，导轨足够长，则金属杆滑行过程所受安培力F、运动速度v、加速度a、位移x大致图像正确的是
参考答案：
B
二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分
6. 如图所示，导热性能良好的气缸开口向下，缸内用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞在气缸内可以自由滑动且不漏气，其下方用细绳吊着砂桶，系统处于平衡状态．现砂桶中的细沙不断流出，这一过程可视为一缓慢过程，且环境温度不变，则在此过程中气缸内气体分子的平均速率（选填“减小”、“不变”、“增大”），单位时间单位面积缸壁上受到气体分子撞击的次数（选填“减少”、“不变”、“增加”）．参考答案：
不变，增加
【考点】理想气体的状态方程；封闭气体压强．
【分析】分析活塞可知内部压强的变化；由温度的变化及压强变化可知体积变化，根据温度的微观含义：温度是分子热运动平均动能的标志，温度越高，平均动能越大，分析气体分子平均动能的变化，即可知道平均速率的变化．
根据压强的计算可求出压强的变化，再根据压强的意义，分析单位时间单位面积器壁上受到气体分子撞击的次数如何变化．
【解答】解：因温度不变，分子的平均动能不变，则气体的平均速率不变；
以活塞和沙桶整体为研究对象，设总质量为m，受力分析，根据平衡条件有：PS+mg=P0S
得：P=P0﹣
细沙流出后，mg减小，则P增大，由于平均速率不变，根据压强的微观含义可知，单位时间单位面积器壁上受到气体分子撞击的次数增加；
故答案为：不变，增加
7. 地球同步卫星到地心的距离r可用地球质量M、地球自转周期T与引力常量G表示为
r=_____________。

参考答案：
8. 用原子核的人工转变方法可以将两个氘核聚变成一个氚核，其核反应方程是
__________________________，在1kg氘核中含有的原子核的个数为____________．（阿伏加德罗常数为6.02×1023）
参考答案：
答案： 3.01×1026个
9. 如图所示，光滑斜面长为a，宽为b，倾角为θ，一物块沿斜面从左上方顶点P
水平射入，而从右下
方顶点Q
离开斜面，此物体在斜面上运动的加速度大小为；入射初速度v的大小
为．
参考答案：
a = g sinθ, v0 = a
10. 某物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候，测得弹力的大小F和弹簧长度L的关系如
图所示，则由图线可知：
（1）弹簧的劲度系数 N/ m。

（2）当弹簧受到5N的拉力时，弹簧的长度为 cm。

参考答案：
（1）200N/m。

（2）12.5cm。

11. 某小组得到了如图所示的纸带（两计数点间还有四个点没有画出），已知打点计时器采用
的是频率为50HZ的交流电，则两计数点间的时间间隔为 s，根据纸带可求出小车的加速
度大小为 m/s2（保留三位有效数字）。

打D点时小车的速度为 m/s（保留三位有效数
字）。

参考答案：
12. 我国航天计划的下一个目标是登上月球，当飞船靠近月球表面的圆形轨道绕行几圈后登陆
月球，飞船上备有以下实验器材：
A．计时表一只；
B．弹簧测力计一把；
C．已知质量为m的物体一个；
D．天平一只(附砝码一盒)。

已知宇航员在绕行时及着陆后各做了一次测量，依据测量的数据，可求出月球的半径R 及月
球的质量M(已知万有引力常量为G)
(1)两次测量所选用的器材分别为________、________和________(用选项符号表示)；
(2)两次测量的物理量是________和________；
(3)试用所给物理量的符号分别写出月球半径R和质量M的表达式R＝________，M＝
________。

参考答案：
13. （4分）在国际单位制中，力学的三个基本物理量是长度、________和时间，其对应的单
位分别是米、________和秒。

参考答案：
质量；千克
三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分
14. （10分）如图所示，气缸放置在水平台上，活塞质量为5kg，面积为25cm2，厚度不计，
气缸全长25cm，大气压强为1×105pa，当温度为27℃时，活塞封闭的气柱长10cm，若保持
气体温度不变，将气缸缓慢竖起倒置．g取10m/s2．
（1）气缸倒置过程中，下列说法正确的是__________
A．单位时间内气缸单位面积上气体分子撞击次数增多
B．单位时间内气缸单位面积上气体分子撞击次数减少
C．吸收热量，对外做功
D．外界气体对缸内气体做功，放出热量
（2）求气缸倒置后气柱长度；
（3）气缸倒置后，温度升至多高时，活塞刚好接触平台(活塞摩擦不计)?
参考答案：
(1)BC(2)15cm(3)227℃
15. （4分）图为一简谐波在t=0时，对的波形图，介质中的质点P做简谐运动的表达式为
y=4sin5xl，求该波的速度，并指出t=0.3s时的波形图(至少画出一
个波长)
参考答案：
解析：由简谐运动的表达式可知，t=0时刻指点P向上运动，故波沿x轴正
方向传播。

由波形图读出波长，；由波速公式，联立以上两式代入数据可得。

t=0.3s时的波形图如图所示。

四、计算题：本题共3小题，共计47分16. 如图所示，导热性能良好的气缸A和B竖直放置，它们的底部由一细管连通（忽略细管的容积）．两气缸内各有一个活塞，质量分别为m A=3m和m B=m，活塞与气缸之间无摩擦，活塞的下方为理想气体，上方为真空．当气体处于平衡状态时，两活塞位的高度均为h．若在两个活塞上同时分别放一质量为2m的物块，保持温度不变，系统再次达到平衡后，给气体缓缓加热，使气体的温度由T0缓慢上升到T（气体状态变化过程中，物块及活塞没碰到气缸顶部）．求
（1）两个活塞的横截面积之比S A：S B
（2）在加热气体的过程中，气体对活塞所做的功．
参考答案：
【考点】：理想气体的状态方程；封闭气体压强．
【分析】：（1）开始时两缸内的气压相等，从而可得出两活塞的面积关系，
（2）两活塞上同时各加一质量为m的物块后，就打破了原有的平衡，面积小的活塞会下沉，直至面积小的活塞移到底部，再确定左侧气体的状态参量，整个过程是等温变化，由气体的状态方程可得出左缸气体的高度．加热的过程中气体的压强不变，温度升高，由气态方程求出末状态的体积，最后由W=FS即可求出功．
：解：（1）设左、右活塞的面积分别为A′和A，由于气体处于平衡状态，故两活塞对气体的压强
相等，即：
由此得到：A′=3A
（2）在两个活塞上各加一质量为2m的物块后，右活塞B降至气缸底部，所有气体都在左气缸中．在初态：气体的压强为，体积为V1=A?h+3A?h=4Ah；
在增加物体后：气体压强为P2=，体积为V2=3Ax （x为左活塞的高度）
由玻意耳﹣马略特定律得：
解得：x=\frac{4}{5}h，
加热的过程中气体的压强不变，温度升高，由气态方程得：
所以：
温度升高的过程中气体对活塞做功：W=P2A′?△h=P2△V=P2（V3﹣V2）=
答：（1）两个活塞的横截面积之比是3：1；
（2）在加热气体的过程中，气体对活塞所做的功是．
【点评】：解答该题要注意两个方面，一是根据平衡求解两活塞的面积的关系，二是当两活塞上放上相同质量的物体后，要会判断出面积小的活塞下移，直至移到底部，这是解决此题的关键．
17. 如图所示，半径为R、圆心为O的大圆环固定在竖直平面内，两个轻质小圆环套在大圆环上．一根轻质长绳穿过两个小圆环，它的两端都系上质量为m的重物，忽略小圆环的大小。

（1）将两个小圆环固定在大圆环竖直对称轴的两侧θ=30°的位置上(如图)．在—两个小圆环间绳子的
中点C处，挂上一个质量M=m的重物，使两个小圆环间的绳子水平，然后无初速释放重物M．设绳子与大、小圆环间的摩擦均可忽略，求重物M下降的最大距离．
（2）若不挂重物M．小圆环可以在大圆环上自由移动，且绳子与大、小圆环间及大、小圆环之间的摩擦均可以忽略，问两个小圆环分别在哪些位置时，系统可处于平衡状态?
参考答案：
(1)重物向下先做加速运动，后做减速运动，当重物速度为零时，下降的距离最大．设下降的最大距离
为，由机械能守恒定律得解得（另解h=0舍去）(2)系统处于平衡状态时，两小环的可能位置为
a．两小环同时位于大圆环的底端．
b．两小环同时位于大圆环的顶端．
c．两小环一个位于大圆环的顶端，另一个位于大圆环的底端．
d．除上述三种情况外，根据对称性可知，系统如能平衡，则两小圆环
的位置一定关于大圆环竖直对称轴对称．设平衡时，两小圆环在大
圆环竖直对称轴两侧角的位置上(如图所示)．
对于重物，受绳子拉力与重力作用，有
对于小圆环，受到三个力的作用，水平绳子的拉力、竖直绳子的拉力、大圆环的支持力.两绳子的拉力沿大圆环切向的分力大小相等，方向相反
得,而，所以
18. (13分)云室处在磁感应强度为B的匀强磁场中，一静止的质量为M的原子核在云室中发生一次α衰变，α粒子的质量为m，电量为q，其运动轨迹在与磁场垂直的平面内。

现测得α粒子运动的轨道半径R。

试求在衰变过程中的质量亏损。

(注：涉及动量问题时，亏损的质量可忽略不计。

)
参考答案：
解析：
令v表示α粒子的速度，由洛仑兹力和牛顿定律可得
令v’表示衰变后剩余核的速度，在考虑衰变过程中系统动量守恒时，以为亏损的质量很
小，可以不予考虑，由动量守恒可知（M -m）v’= m v
即
解得。