山西省臨汾市霍州大張第二中學2021年高三物理上學期期末試題含解析一、選擇題：本題共5小題，每小題3分，共計15分．每小題只有一個選項符合題意1.請用學過的物理知識判斷，下列說法正確的是（）A．物體的加速度大小不能瞬間改變，但加速度的方向可以瞬間發生變化B．安培力是大量運動電荷所受洛侖茲力的宏觀表現C．做圓周運動的物體受到的合外力一定指向圓心D．牛頓第一、二、三定律都可以用實驗的方式加以驗證參考答案：B【考點】安培力；加速度；牛頓運動定律的綜合應用；洛侖茲力．【分析】根據加速度的大小方向都可以瞬間改變，安培力與洛倫茲力的關系，圓周運動包含勻速圓周運動和非勻變速圓周運動，牛頓第一定律不能通過實驗驗證進行判斷．【解答】解：A、加速度的大小方向都可以瞬間改變，A錯誤；B、安培力是通電導體在磁場中受到的力，洛倫茲力是運動電荷在磁場中受到的力，而電荷的定向移動就能形成電流，因此安培力是大量運動電荷所受洛侖茲力的宏觀表現，而且安培力和洛倫茲力的方向都是通過左手定則判斷，B正確；C、做勻速圓周運動的物體受到的合外力才一定指向圓心，如果是非勻變速圓周運動，受到的合外力就不指向圓心，C錯誤；D、牛頓第一定律不能用實驗驗證，因為找不到物體不受力作用的實驗條件，D錯誤；故選：B2.（多選）如圖所示，置于豎直平面內的AB光滑細桿軌道，它是以初速為v0，水平射程為s的平拋運動軌跡制成的，A端為拋出點，B端為落地點．右邊A1B1光滑桿是與AB光滑桿完全相同的沿AB線為軸轉過180°的桿子，現將兩相同a、b小球分別套在AB與A1B1軌道的最上端，同時由靜止開始從軌道頂端滑下，重力加速度為g．則（）A．a、b兩小球同時從軌道末端出來B．小球b從軌道末端出來的速度大小為C．小球a從軌道末端出來的水平速度大小為D．除初始時刻速度都為零外，在軌道上運動的任意時刻，b球速度總是大于a球體速度參考答案：解：A、根據機械能守恒定律，兩個球最后的速度應該相等，而A1B1軌道坡度先大后小，AB軌道坡度先小后大，故應該是b球先達到軌道末端；故A錯誤；B、光滑細桿軌道AB，它是以初速為v0，水平射程為s的平拋運動軌跡制成的，故高度差為：h==…①小球a從靜止釋放，根據機械能守恒定律，有：mgh=…②聯立①②解得：v=故B正確；C、光滑細桿軌道AB，它是以初速為v0，水平射程為s的平拋運動軌跡制成的，故末速度與水平速度的夾角的正切值為：tanθ=故小球a從軌道末端出來的水平速度大小為：vx=vcosθ=?=故C正確；D、根據機械能守恒定律，兩個球最后的速度應該相等，而A1B1軌道坡度先大后小，AB軌道坡度先小后大，故除初始時刻速度都為零外，在軌道上運動的任意時刻，b球速度總是大于a球體速度；故D正確；故選：BCD．3.日光燈中有一個啟動器，其中的玻璃泡中裝有氖氣。啟動時，玻璃泡中的氖氣會發出紅光，這是由于氖原子的A．外層電子受激而產生的

B．自由電子的周期性運動而產生的C．內層電子受激而產生的

D．原子核受激而產生的參考答案：A4.水平放置的平行板電容器與電源相連，下極板接地。帶負電的液滴靜止在兩極板間P點，以E表示兩極板間的場強，U表示兩極板間的電壓，φ表示P點的電勢。若電容器與電源斷開，保持下極板不動，將上極板稍微向上移到某一位置，則A.U變大，E不變，φ不變 B.U不變，E變小，φ降低C.液滴將向下運動 D.液滴仍保持靜止參考答案：AD【詳解】電容器與電源斷開，則帶電量Q不變，保持下極板不動，將上極板稍微向上移到某一位置，則d變大，根據可知C變小，根據Q=CU可知U變大，由與上述式子聯立可得：,則E不變；因P點與下極板的距離不變，根據U=Ed可知P點與下極板的電勢差不變，即P點的電勢φ不變，選項A正確，B錯誤；由于E不變，則液滴受的電場力不變，則液滴仍保持靜止，選項C錯誤，D正確.5.如圖所示，一個半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O點為其球心，碗的內表面及碗口光滑。一根細線跨在碗口上，線的兩端分別系有質量為m1和m2的小球。當它們處于平衡狀態時，質量為m1的小球與O點的連線與水平線的夾角為α=90°，質量為m2的小球位于水平地面上，設此時細線的拉力大小為T，質量為m2的小球對地面壓力大小為N，則（

）A．T=

B．T=C．N=m2g

D．N=參考答案：C二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計16分6.有一列簡諧橫波在彈性介質中沿x軸正方向以速率v=10m/s傳播，某時刻的波形如圖所示，把此時刻作為零時刻，質點A的振動方程為y=

m.參考答案：由題圖讀出波長和振幅，由波速公式求出頻率，由得出角速度，由于質點A開始時刻向下振動，故將相關數據代入可得答案．7.在研究平拋運動的實驗中，某同學用一張印有小方格的紙記錄軌跡，小方格的邊長為L．小球在平拋運動途中的幾個位置如圖中的a、b、c、d所示，則小球平拋初速度的計算式為v0大小為＝

；小球經過c點時的速度VC大小為______

_____（均用L、g表示）．參考答案：（3分）；8.如圖7甲所示為用打點計時器記錄小車運動情況的裝置，開始時小車在水平玻璃板上做勻速直線運動，后來在薄布面上做勻減速直線運動，所打出的紙帶如圖乙所示(附有刻度尺)，紙帶上相鄰兩點對應的時間間隔為0.02s.圖7從紙帶上記錄的點跡情況可知，A、E兩點跡之間的距離為________cm，小車在玻璃板上做勻速直線運動的速度大小為________m/s，小車在布面上運動的加速度大小為________m/s2.參考答案：7.20(7.19～7.21均可)；0.90(0.89～0.91均可)；5.0(4.9～5.1均可)9.如圖為“用DIS（位移傳感器、數據采集器、計算機）研究加速度和力的關系”的實驗裝置。（1）在該實驗中必須采用控制變量法，應保持___________不變，用鉤碼所受的重力作為___________，用DIS測小車的加速度。（2）改變所掛鉤碼的數量，多次重復測量。在某次實驗中根據測得的多組數據可畫出a-F關系圖線（如圖所示）。①分析此圖線的OA段可得出的實驗結論是_________________________________。②（單選題）此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是（

）A．小車與軌道之間存在摩擦

B．導軌保持了水平狀態C．所掛鉤碼的總質量太大

D．所用小車的質量太大參考答案：（1）小車的總質量，小車所受外力，（2）①在質量不變的條件下，加速度與外力成正比，②C，10.一個同學在研究小球自由落體運動時，用頻閃照相連續記錄下小球的位置如圖所示。已知閃光周期為s，測得7.68cm，12.00cm，用上述數據通過計算可得小球運動的加速度約為_______m/s2，圖中x2約為________cm。（結果保留3位有效數字）參考答案：4.5,9.611.我國交流電的周期為________，頻率為________，1min內電流方向改變了___次。參考答案：0.02s

50Hz

6000次。12.（選修3－3（含2－2）模塊）（5分）分子間同時存在引力和斥力，且都隨分子間距離的增大而

。分子勢能的變化情況由分子力做功情況決定，與分子間的距離有關。現有兩分子相距為r，已知r0為兩分子引力和斥力相等時的距離，當r>r0時，分子力表現為

，當增大分子間的距離，分子勢能

，當r<r0時，分子力表現為

，當減小分子間的距離，分子勢能

。參考答案：答案：減小引力增大斥力增大13.（2分）傳感器是自動控制設備中不可缺少的元件。圖是一種測定位移的電容式傳感器電路。在該電路中，閉合開關S一小段時間后，使工件（電介質）緩慢向左移動，則在工件移動的過程中，通過電流表G的電流

（填“方向由a至b”、“方向由b至a”或“始終為零”）參考答案：方向由a至b三、簡答題：本題共2小題，每小題11分，共計22分14.螺線管通電后，小磁針靜止時指向如圖所示，請在圖中標出通電螺線管的N、S極，并標出電源的正、負極。參考答案：N、S極1分電源+、-極15.(3-5模塊)(5分)有兩個質量為m的均處于基態的氫原子A、B，A靜止，B以速度v0與之發生碰撞．己知：碰撞前后二者的速度均在一條直線上，碰撞過程中部分動能有可能被某一氫原子吸收。從而該原子由基態躍遷到激發態，然后，此原子向低能級態躍遷，并發出光子．如欲碰后發出一個光子，則速度v0至少需要多大？己知氫原子的基態能量為E1(E1<0)。參考答案：解析：，--------------(1分)

，--------------(1分)

，--------------(1分)

--------------(2分)四、計算題：本題共3小題，共計47分16.如圖所示，用一個電動勢為E、內電阻為r的電源，向滑動變阻器R供電．請推導電源輸出功率最大時需滿足的條件．參考答案：解：由閉合電路歐姆定律得：電源的輸出功率為：P=I2R聯立得：由數學變形得：當R=r時，P有最大值．答：當R=r時電源輸出功率最大．【考點】閉合電路的歐姆定律．【分析】根據閉合電路歐姆定律得出電路中電流的表達式，由功率公式得出電源的輸出功率表達式，再由數學知識求解．17.如圖甲所示，兩根完全相同的光滑平行導軌固定，每根導軌均由兩段與水平方向成θ=30°的長直導軌和一段圓弧導軌平滑連接而成，導軌兩端均連接電阻，阻值R1=R2=2Ω，導軌間距L=0.6m。在右側導軌所在斜面的矩形區域M1M2P2P1內分布有垂直斜面向上的磁場，磁場上下邊界M1P1、M2P2的距離d=0.2m，磁感應強度大小隨時間的變化規律如圖乙所示。t=0時刻，在右側導軌斜面上與M1P1距離s=0.1m處，有一根阻值r=2Ω的金屬棒ab垂直于導軌由靜止釋放，金屬棒第一次經過磁場過程恰好勻速通過，最終金屬棒在導軌上做往復運動。取重力加速度g=10m/s2，導軌電阻不計。求：（1）金屬棒ab勻速通過磁場的速度大小v；（2）在t1=0.1s時刻和t2=0.25s時刻電阻R1兩端的電壓之比；（3）最終電阻R2產生的總熱量Q總。參考答案：（1）1m/s（2）4:1（3）0．01J試題分析：（1）由mgs·sinθ=mv2得（3）設ab的質量為m，ab在磁場中運動時，通過ab的電流ab受到的安培力FA＝BIL又mgsinθ=BIL解得m=0．024kg在t=0～0．2s時間里，R2兩端的電壓U2=0．2V，產生的熱量ab最終將在M2P2下方的軌道區域內往返運動，到M2P2處的速度為零，由功能關系可得在t=0．2s后，整個電路最終產生的熱量Q=mgdsinθ+mv2=0．036J由電路關系可得R2產生的熱量Q2=Q=0．006J故R2產生的總熱量Q總=Q1+Q2=0．01J考點：法拉第電磁感應定律、歐姆定律、能量守恒定律【名師點睛】本題是法拉第電磁感應定律、歐姆定律以及能量守恒定律等知識的綜合應用，關鍵要搞清電路的連接方式及能量轉化的關系，明確感應電動勢既與電路知識有關，又與電磁感應有關．18.高臺滑雪以其驚險刺激而聞名，運動員在空中的飛躍姿勢具有很強的觀賞性．某滑雪軌道的完整結構可以簡化成如圖所示的示意圖．其中AB段是助滑雪道，傾角α＝30°，BC段是水平起跳臺，CD段是著陸雪道，AB段與BC段圓滑相連，DE段是一小段圓弧(其長度可忽略)，在D、E兩點分別與CD、EF相切，EF是減速雪道，傾角θ＝37°．軌道各部分與滑雪板間的動摩擦因數均為μ＝0.25，圖中軌道最高點A處的起滑臺距起跳臺BC的豎直高度h＝10m．A點與C點的水平距離L1＝20m，C點與D點的距離為32.625m．運動員連同滑雪