广东省珠海市2021届高三物理上学期期末考试试题(含解析)

广东省珠海市2021届高三物理上学期期末考试试题（含解析）
二、选择题
1.以下说法中正确的是
A. 如甲图是a粒子散射实验示意图，当显微镜在A，B，C，D中的A位置时荧光屏上接收到的a粒子数最多
B. 如乙图是氢原子的能级示意图，氢原子从n=4能级跃迁到n=l能级时吸收了一定频率的光子能量
C. 如丙图是光电效应实验示意图，当光照射锌板时验电器的指针发生了偏转，则此时验电器的金属杆带的是负电荷
D. 如丁图是爱因斯坦在研究黑体辐射的基础上，提出了量子理论，描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图
【答案】A
【解析】
【详解】A. 图甲是α粒子散射实验示意图，多数α粒子穿过金箔后运动方向几乎没有改变，当显微镜在A. B. C. D中的A位置时荧光屏上接收到的α粒子数最多。

故A正确；
B. 图乙是氢原子的能级示意图，结合氢光谱可知，氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级时辐射了一定频率的光子能量。

故B错误；
C. 当光照射锌板时，金属板失去电子，将带正电，所以与之相连的验电器的指针将发生偏转，此时验电器的金属杆带的是正电荷。

故C错误；
D. 普朗克在研究黑体辐射的基础上，提出了量子理论，故D错误。

故选：A
2.如图，空间某区域有一个正三角形ABC，其三个顶点处分别固定有三个等量正点电荷，D点为正三角形的中心，E、G、H点分别为正三角形三边的中点，F点为E关于C点的对称点。

取无限远处的电势为0，下列说法中正确的是
A. E、G、H三点的电场强度均相同
B. E、G、H三点的电势均相同
C. D点的场强最大
D. 根据对称性，
E.、F两点的电场强度等大反向
【答案】B
【解析】
【详解】A. 由对称性可知，E、G、H三点的电场强度大小相等，但电场强度的方向不同，故A错误；
B. 由对称性可知，E. G、H三点的电势均相等，故B正确；
C. 由于D点为正三角形的中心，即到三个点电荷的距离相等，故任意两点电荷在D点产生的合场强与第三个点电荷在D点产生的电场强度大小等大反向，故D点的电场强度为零，故C 错误；
D. 由C点电荷在E、F两点产生的电场强度等大反向，但A、B两个点电荷在E、F两点产生的电场强度却不相等，故D错误；
故选：B
3.如图，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压均为U的灯炮A和B。

输入电压为5U时，两灯泡均能正常发光。

下列说法正确的是
A. 原、副线圈匝数比为1:4
B. 原、副线圈的功率为4:1
C. 流过灯炮A、B的电流之比为4:1
D. 灯炮A、B的额定功率之比为1:4 【答案】D
【解析】
【详解】A.两灯均正常发光，则A、B两端的电压均为U，原线圈两端电压U1=5U−U=4U，副线圈两端电压U2=U，所以原、副线圈匝数比
n1：n2=U1：U2=4：1，
故A错误；
B.理想变压器自身不消耗能量，输入功率等于输出功率，所以原、副线圈的功率为1:1，故B 错误；
C.原、副线圈匝数比n1：n2=U1：U2=4：1，则原副线圈的电流比
I1：I2=n2：n1=1：4，
故C错误；
D.灯泡A、B的电流之比为1：4，两灯的额定电压相同，则灯泡A、B的额定功率之比为1:4.故D正确。

故选：D。

4.甲、乙两辆汽车沿同一平直路面行驶，其v－t图像如图所示，下列对汽车运动状况的描述正确的是
A. 在第10s末，乙车改变运动方向
B. 在第10s末，甲、乙两车相距150m
C. 在第20s末，甲、乙两车可能相遇
D. 第20s末两者相距最近
【答案】C
【解析】
【详解】A. 由图知，乙车的速度一直为正，说明乙一直沿正方向运动，运动方向没有改变，故A错误；
BC. 在第10s末，甲通过的位移比乙的位移大，但由于它们初始位置关系未知，所以不能判断是否相遇或者什么时候相遇，故B错误，C正确；
D. 第20s内，甲、乙两车的位移之差最大，但由于出发点的位置关系未知，所以不能确定它们相距的距离是否最近，故D错误。

故选：C。

5.2021年1月3日，中国“嫦娥四号”探测器成功在月球背面软着陆，中国载人登月工程前进了一大步．假设将来某宇航员登月后，在月球表面完成下面的实验：在固定的竖直光滑圆轨道内部最低点静止放置一个质量为m的小球(可视为质点)，如图所示，当给小球一瞬时冲量Ⅰ时，小球恰好能在竖直平面内做完整的圆周运动．已知圆轨道半径为r，月球的半径为R，
则月球的第一宇宙速度为
A.
I R m r
B.
5I R
m r
C.
I r m R
D.
5I r
m R
【答案】B 【解析】 【分析】
由最小发射速度应是万有引力等于重力，而重力又充当向心力时的圆周运动速度，由此可以解得最小发射速度.
【详解】小球获得瞬时冲量Ⅰ的速度为v 0，有0I mv =；
而小球恰好通过圆周的最高点，满足只有重力提供向心力，2
=v mg m r
月；
从最低点到最高点由动能定理可知：22
0112=
22
mg r mv mv -⋅-月； 联立解得：2
2
=5I g rm
月 月球的近地卫星最小发射速度即为月球的第一宇宙速度，满足2
1=v m g m R
''月
解得：1=
5I R
v g R m r
=
月；故选B.
6.自动卸货车始终静止在水平地面上。

车厢在液压机的作用下改变与水平面间的倾角，用以卸下车厢中的货物。

当倾角增大到θ时，质量为M 的木箱A 与装在箱内的质量为m 的物体B 一起以共同的速度v 沿车厢底匀速滑下，则下列说法正确的是
A. A 受到的静摩擦力方向沿斜面向上
B. A 受到的摩擦力为sin Mg θ，方向沿底面向上
C. A 受到车厢底面的滑动摩擦力大小为sin Mg θ
D. A 与车厢底面间的动摩擦因数tan μθ= 【答案】BD 【解析】
【详解】A. A 受到车厢地面的摩擦力是滑动摩擦力，受到B 的摩擦力是静摩擦力，故A 错误； B.对A 受力分析，受重力、支持力、车厢底面的摩擦力和沿B 的摩擦力，根据A 匀速运动，受力平衡，A 受到的摩擦力大小为sin Mg θ，方向沿底面向上，故B 正确； C.将A 、B 作为整体，匀速运动，受力平衡，所以A 受到车厢底面的滑动摩擦力大小为(M +m )g sin θ，故C 错误；
D. 对于A 、B 整体，根据受力平衡：
(M +m )g sin θ=μ(M +m )sin θ，
所以
μ=tan θ，
故D 正确。

故选：BD
7.如图，长为L 、板间距离为d 的平行板电容器水平放置，电容器充电后与电源断开，现将两电荷量相等的带电粒子a 、b 分别从两极板的中心线、上极板的边缘处同时沿水平方向射入电场，两粒子恰好能在距下极板为4
d
的P 点处相遇。

若不考虑粒子的重力和相互作用力，则下列说法中正确的是
A. a 质量是b 的3倍
B. 相遇时，a 在水平方向上运动的距离为6
C. 相遇时，b 的动能变化量是a 的3倍
D. 若仅将下极板向下移动一小段距离，则两粒子仍能在P 点相遇 【答案】ACD 【解析】
【详解】A. 粒子a 与粒子b 竖直分运动是匀加速直线运动，根据分位移公式,有：
22122qE y at t m
=
=， 竖直位移与质量成反比，故
m a ：m b =y b ：y a =3：1，
即a 所带的质量是b 的3倍，故A 正确；
B. 相遇时，两个粒子的水平分位移之和为L ，a 、b 的水平位移不一定是2
L
，故B 错误； C. 根据动能定理，动能变化量等于电场力做的功，故：
△E k =qEy ，
由于a 、b 粒子的电荷量相等，竖直分位移之比均为1:3，故a 、b 粒子的动能变化量之比为1:3，即相遇时，b 的动能变化量是a 的3倍，故C 正确；
D. 若仅将下极板向下移动一小段距离，电容器的电荷量不变，故板间场强不变，故粒子的运动情况相同，轨迹也相同，故两粒子仍能在P 点相遇，故D 正确； 故选：ACD 。

8.如图，光滑水平面上两虚线之间区域内存在竖直方向的足够大的匀强磁场，磁感应强度大小为B 。

边长为a 的正方形导线框PQMN 沿图示速度方向进入磁场，当对角线PM 刚进入磁场时线框的速度大小为v ，方向与磁场边界成45︒角，若线框的总电阻为R ，则
A. PM 刚进入磁场时线框中的感应电流为
Ba R
υ
B. PM 刚进入磁场时线框所受安培力大小为22B a R
υ
C. PM 刚进入磁场时两端的电压为
Ba R
υ
D. PM 进入磁场后线框中的感应电流将变小 【答案】AD 【解析】
【详解】A. PM 刚进入磁场时有效的切割长度等于a ，产生的感应电动势为
E =Bav ，
感应电流为
E Bav I R R
=
=， 故A 正确；
B.NM 边所受的安培力大小为
F 1=BIa =22B a v R
，
方向垂直NM 向下。

PN 边所受的安培力大小为
F 2=BIa =22B a v
R
，
方向垂直PN 向下，线框所受安培力大小
222212
2B a v
F F F R
=+=
， 故B 错误；
C. PM 两端的
电压为
22
R Bav
U I
==， 故C 错误；
D. PM 刚进入磁场后，有效的切割长度逐渐减小，感应电动势逐渐减小，感应电流将减小，故D 正确。

故选：AD 。

三、非选择题
9.图甲是某同学验证动能定理的实验装置。

其步骤如下：
A.易拉罐内盛上适量细沙，用轻绳通过滑轮连接在小车上，小车连接纸带。

合理调整木板倾角，让小车沿木板匀速下滑。

B.取下轻绳和易拉罐，测出易拉罐和细沙的质量m 1以及小车质量m 2。

C.撤去细绳和易拉罐后，换一条纸带，让小车由静止释放，打出的纸带如图乙(中间部分未画出)，O 为打下的第一点。

己知打点计时器的打点时间间隔为T ，重力加速度为g 。

(1)步骤C 中小车所受的合外力大小为___
(2)为验证从O —C 过程中小车合外力做功与小车动能变化的关系，测出B D 间的距离为1x ，OC 间距离为2x ，则C 点速度大小为___，需要验证的关系式为____ (用所测物理量的符号表示)。

【答案】 (1). （1）m 1g ； (2). （2）12x T ， (3). 221122
8m x m gx T
= 【解析】
【详解】（1）[1] 小车匀速下滑时受到重力、支持力、摩擦力和轻绳的拉力，合力为零；撤去拉力后，其余力不变，故合力等于撤去轻绳的拉力，而轻绳的拉力等于易拉罐和细沙的重力，所以小车所受的合外力为m 1g ；
（2）[2]匀变速直线运动的平均速度等于中间时刻瞬时速度，故
1
2C x v T
=
； [3]动能增量为：
22
2122
128k C m x E m v T
∆==， 合力的功为：
12W m gx =，
需要验证的关系式为：
2
21122
8m x m gx T
= 10.某个同学设计了一个电路，既能测量电池组的电动势E 和内阻r ，又能同时测量未知电阻x R 的阻值。

器材如下： A.电池组（四节干电池） B.待测电阻x R （约10Ω） C.电压表V 1 (量程3V 、内阻很大） D.电压表V 2 (量程6V 、内阻很大） E.电阻箱及（最大阻值99.9Ω) F.开关一只，导线若干 实验步骤如下：
(1)将实验器材连接成如图甲所示的电路，闭合开关，调节电阻箱的阻值，先让电压表V 1接近
满偏，逐渐增加电阻箱的阻值，并分别读出两只电压表的读数。

(2)根据记录的电压表V 1的读数U 1和电压表V 2的读数U 2，以2
1
U U 为纵坐标，以对应的电阻箱的
阻值A 为横坐标，得到的实验结果如图乙所示。

由图可求得图像在纵轴的截距为____，待测电阻x R =____Ω (保留两位有效数字)。

(3)图丙分别是以两电压表的读数为纵坐标，以两电压表读数之差与电阻箱阻值的比值
21
U U R
-为横坐标得到结果。

由图可求得电池组的电动势E =______V ，内阻r = ____Ω;两图线的交点的横坐标为___A,纵坐标为_____V.(结果均保留两位有效数字)
【答案】 (1). 1.0 (2). 8.0 (3). 6.0 (4). 4.0 (5). 0.50 (6). 4.0 【解析】
【详解】（2）[1]串联电路电流处处相等，由图甲所示电路图可知：
12
x x
U U I R R R =
=+， 则：
211
1x
U R U R =+， 当R=0时，2
1U U =1，所以图像在纵轴的截距为1.0；
[2]则2
1
U R U -图象斜率： 13116
x k R -=
=， 解得：
Rx =8.0Ω；
（3）[3]由图(a )所示电路图可知：
21
U U I R
-
=， 21
2U U U R
--
图线是电源的U −I 图象，由图示图象可知，电源电动势：E =6.0V ； [4]电源内阻：
2216
Ω 4.0Ω
1.5U r U U R
∆=
==-∆
； [5]21
1U U U R
--
图线是Rx 的U −I 图象，两图线交点反应的是电源与定值电阻直接串联时的情况，交点的横坐标：
6.0
A 0.50A 8.0 4.0
x E I R r =
==++； [6]纵坐标：
6.00.50 4.0 4.0V U E Ir =-=-⨯=。

11.如图，半径R = 1.0m 的四分之一圆弧形光滑轨道竖直放置，圆弧最低点B 与长为L ＝0.5m 的水平面BC 相切于B 点，BC 离地面高h = 0.45m ，C 点与一倾角为θ = 37°的光滑斜面连接，质量m ＝1.0 kg 的小滑块从圆弧上某点由静止释放，到达圆弧B 点时小滑块对圆弧的压力刚好等于其重力的2倍,当小滑块运动到C 点时与一个质量M=2.0kg 的小球正碰，碰后返回恰好停在B 点，已知滑块与水平面间的动摩擦因数µ＝0.1．（sin37°=0.6 cos37°=0.8, g 取l0 m/s 2）
求：
（1）小滑块应从圆弧上离地面多高处释放； （2）小滑块碰撞前与碰撞后的速度； （3）碰撞后小球的速度；
【答案】（1）H=0.95m （2）3m/s ，1m/s （3）v 2=2.0m/s 【解析】
（1）设小滑块运动到B 点的速度为B v
由机械能守恒定律有：2
12B mg
H h mv （－）＝ 由牛顿第二定律有：2B v F mg m R －＝ 联立上式解得：0.95m H =
（2）设小滑块运动到C 点的速度为c v ，由动能定理有：212
C mg H h mgL mv μ--=（） 可得小滑块在C 点的速度即与小球碰前的速度3m/s C v =
碰后滑块返回B 点过程：由动能定理：21102µ
mgL mv -=- 得可碰后滑块速度1 1./s 0m v =
（3）碰撞过程由动量守恒：12C mv mv Mv =-+
解得碰后小球速度2 2.0m/s v =
综上所述本题答案是：（1）0.95m H =，（2）3m/s C v =，1 1./s 0m v =（3）2 2.0m/s v =
12.如图所示，质量为
3m 、长度为L 的绝缘滑板B 静置于水平面上，滑板与地面间的动摩擦因数1μμ=，水平面右端的固定挡板C 与滑板等高。

在挡板C 的右边有一个区域PQMN ，区域内有竖直向上的匀强电场，还有两个半径分别为R 1=1和R 2=3的半圆构成的半圆环区域，在半圆环区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，半圆环的圆心O 到固定挡板C 的顶点的距离为2r ，现有一质量为m 带电量为+q 的小物块A(视为质点)以初速度0v =B ，A 与B 之
间的动摩擦因数23μμ=。

当小物块A 运动到滑板B 右端时两者刚好共速，且滑板B 刚好与挡板C 碰撞，A 从挡板C 上方飞入PQNM 区城，并能够在半圆环磁场区域内做匀速圆周运动。

求：
(1)A 刚滑上B 时，A 和B 的加速度大小；
(2)A 刚滑上B 时，B 右端与挡板C 之间的距离S ；
(3)区域PQMN 内电场强度E 的大小，以及要保证小物块A 只能从半圆环区域的开口端飞出，磁感应强度B 需满足的取值范围。

【答案】
(1)3,5A B a g a g μμ==(2)58s L =(3)553m m m B gL gL B gL qr qr qr
μμμ≥≤≤或【解析】
【详解】（1）对小物体A 有：
2A mg ma μ=
解得：
3A a g μ=
对滑板B 有：
2111
()33B mg m m g ma μμ-+=
解得：
5B a g μ=
（2）依题，设A 、B 的共同速度为v ，
对小物块A ：
2
202()A v v a L s -=+ .
对滑板B 有：
22B v a s =
解得：
5
8s L =
5gL
v μ=；
（3）进入区域PQNM ，并能够在半圆环磁场区域内做匀速圆周运动，则有：
mg qE = .
解得：
mg q E =
粒子做匀速圆周运动： 2
v qvB m R
= 要小物块A 不从半圆环区域的内环和外环飞出磁感应强度B 要满足：
2
r R ≤， 解得：
2mv B qr
≥
， 即：
B ≥； 3522
r r R ≤≤， 解得：
2253mv mv B qr qr
≤≤， 即：
B ≤≤ 综上所述，要小物块A 不从半圆环区域的内环和外环飞出磁感应强度B 要满足：
B ≥或B ≤≤ 13.下列说法正确的是
A. —定质量的气体，在压强不变时，则单位时间内分子与器壁碰撞次数随温度降低而减少
B. 知道阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可以估算出该气体中分子间的平均距离
C. 若一定质量的理想气体在被压缩的同时放出热量，则气体内能可能减小
D. 同种物质不可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现
E. 液体表面具有收缩的趋势，是由于液体表面层里分子的分布比内部稀疏的缘故
【答案】BCE
【解析】
【详解】A. 温度降低，分子的平均动能减小，则单个分子对器壁在平均撞击力减小，所以一定质量的气体，在压强不变时，单位时间内分子与器壁碰撞次数随温度降低而增加，故A 错误；
B. 由气体的摩尔质量和气体的密度，可估算出摩尔体积，再根据阿伏加德罗常数，可以估算出单个理想气体分子所占的平均体积。

进而估算出理想气体分子间的平均距离，故B 正确；
C. 根据热力学第一定律，如果外界对理想气体压缩所做的功，小于放出热量，则气体内能就会减小，故C 正确；
D. 同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，如煤炭与金刚石。

故D 错误；
E. 液体表面张力产生的原因是：液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层，表面层里的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大一些，分子间的相互作用表现为引力。

就象你要把弹簧拉开些，弹簧反而表现具有收缩的趋势，故E 正确；
故选：BCE
14.如图所示，竖直平面内有一粗细均匀的导热良好的直角形细玻璃管，A 端封闭，C 端开口，AB =BC =0l ，平衡时，A 、C 端等高，管内水银柱如图所示，管内水银柱总长度为0l ,玻璃管ab 内封闭有长为2
a l 的空气柱，己知大气压强相当于高度为0l 的水银柱产生的压强，环境温度为300K 。

(AB 管内封入的空气可视为理想气体）
(i)如果使玻璃管绕B 点在竖直平面内逆时针缓慢地转动，并缓慢升高环境温度，求AB 管水平时，若要保持AB 管内空气柱的长度不变，则温度需要升高到多少？
(ii)如果使玻璃管绕B 点在竖直平面内逆时针缓慢地转动，并保持环境温度不变，求AB 管水平时，管内空气的压强为多少？(水银密度为 ，重力加速度为g )
【答案】(i)450K (ii)1.4ρgl 0
【解析】
【详解】(i)设AB 管水平时管内气体压强：
10001322p p gl p
ρ=+=， 由题意可知：AB 管内气体做等容变化，由查理定律得
010p p T T
=， 解得：
T ＝450 K ；
(ii)设AB 管水平时，BC 管内水银柱长度为x ，AB 管长l 0，水银柱总长l 0，所以末态体积为xS ，
对AB 中密闭气体由玻意耳定律得
00
0()2
l p S p gx xS ρ=+， 解得 031x l -=， 所以AB 管内气体的压强为p ＝p 0＋xρg ，解得
0031 1.4p gl gl ρρ+== 15.如图所示，O 点为简谐横波的波源．振幅为5 cm 的波从O 点分别沿x 轴向正方向和负方向传播，Oa =3 m ，Ob =4 m ，Oc =6 m ．t =0时，波源O 由平衡位置开始竖直向下振动；t =6s 时，质点a 第一次到达最高点，同时质点c 刚好开始振动．则下列说法中正确的是
A. 该波的周期为4 s
B. 0～10 s 内，质点b 走过的路程是0.3 m
C. 该波的波速为0.75 m/s
D. t =6 s 时质点b 经过平衡位置向上运动
E. 当质点c 向下运动时，质点a 一定向上运动
【答案】ABD
【解析】
【分析】
t=0时，波源O 由平衡位置开始竖直向下振动，每一质点开始振动时都由平衡位置竖直向下振动．根据t=6s 时质点a 、c 的振动情况，可知质点的振动时间，即可计算周期和波速．根据6s 和10s 与周期的关系，即可知6s 时质点b 的运动情况和0～10 s 内质点b 走过的路程．
【详解】A. 质点a 首先由平衡位置开始竖直向下振动．根据t=6s 时，质点a 第一次到达最高点，同时质点c 刚好开始振动．说明质点a 振动了3s=34T ，T=4s ．故A 正确；
B.波速v=OC t
=1m/s ，经4s 质点b 开始振动，10s 时，振动了1.5个周期，质点b 走过的路程是6A=6×0.05m=0.3 m，故B 正确，C 错误；
D. 质点b 开始振动时，从平衡位置向下振动，t=6s 时质点b 振动了0.5个周期，所以t =6 s 时质点b 经过平衡位置向上运动，故D 正确；
E. 当质点c 比质点a 晚振动了
34个周期，当质点c 向下运动时，质点a 可能向上运动，也可能向下运动，故E 错误．
故选：ABD
16.如图所示，横截面为扇形的玻璃砖AOB ，O 为圆心，半径为R ，60BOC ∠=︒．一束激光垂直AO 边从距离O 点2R 处的P 点入射到玻璃砖中，然后从玻璃砖的BO 边与BO 成45°角射出．光在空气中的传播速度为c ．求：
(1)玻璃砖折射率；
(2)光在玻璃砖中传播的时间.
2 ②(633c
t R =
【解析】
【详解】（1）激光垂直AO 射入玻璃砖后，其光路如图所示
因2
OP =
所以45PMO OMN ∠=∠=︒
//MQ AC
因此60MQO ∠=︒，
30γ=︒
45i =︒ 由sin sin i
n γ=可得
2n =（2）由几何关系，可求得光在玻璃砖中通过的路程 2
2
2?·tan3022S R R =+︒
光在玻璃砖中传播的速度c
v n =
S
t v =
联立以上各式得(33c t R =。