山東省青島市平度灰埠鎮灰埠中學2021年高三物理期末試題含解析一、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.如圖所示，MN和PQ為兩個光滑的電阻不計的水平金屬導軌，變壓器為理想變壓器，今在水平導軌部分加一豎直向上的勻強磁場，則以下說法正確的是

（

）A．若ab棒勻速運動，則IR≠0，IL≠0，IC=0B．若ab棒勻速運動，則IR=0，IL=0，IC=0C．若ab棒固定，磁場按B=Bmsinωt.的規律變化，則IR≠0，IL≠0，IC≠0D．若ab棒做勻加速運動，IR≠0，IL≠0，IC≠0參考答案：BCD2.2009年2月11日，俄羅斯的“宇宙-2251”衛星和美國的“銥-33”衛星在西伯利亞上空約805km處發生碰撞。這是歷史上首次發生的在軌衛星碰撞事件。碰撞過程中產生的大量碎片可能會影響太空環境。假定有甲、乙兩塊碎片，繞地球運動的軌道都是圓，甲的運行速率比乙的大，則下列說法中正確的是：A．甲的運行周期一定比乙的長

B．甲距地面的高度一定比乙的高C．甲的向心力一定比乙的小

D．甲的加速度一定比乙的大參考答案：D甲、乙繞地球做勻速圓周運動，根據萬有引力提供向心力，設碎片的質量為m、軌道半徑為r、地球質量為M，有F引=F向，G=ma向=m=mr，解得a向=①，v=②，F引=G③，,由于甲的運行速率比乙的大，根據①式，可以知道甲的軌道半徑較小，離地高度低，故B錯；由周期公式可知甲的周期小，故A錯；由③式可得，未知兩碎片的質量，無法判斷向心力的大小，故C錯；碎片的加速度是指引力加速度，由①式可知甲的加速度比乙大，故D對．3.A、B兩點各放有電量為十Q和十2Q的點電荷，A、B、C、D四點在同一直線上，且AC＝CD＝DB。將一正電荷從C點沿直線移到D點，則（A）電場力一直做正功

（B）電場力先做正功再做負功（C）電場力一直做負功

（D）電場力先做負功再做正功參考答案：答案：B4.原子核X衰變為原子核Y再衰變為原子核Z的過程如下：下述各關系式中不正確的是

A．

B．

C．

D．參考答案：D5.（多選）從地面豎直上拋一個質量為m的小球，小球上升的最大高度為H，設上升過程中空氣阻力f恒定．對于小球從拋出到上升至最高處的過程，下列說法正確的是：A．小球的動能減少了mgH

B．小球的機械能減少了fHC．小球的重力勢能增加了mgH

D．小球的加速度大于重力加速度g參考答案：BCD二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計16分6.一行星繞某恒星做圓周運動。由天文觀測可得其運行的周期為T、線速度的大小為v，已知引力常量為G，則行星運動的軌道半徑為__________，恒星的質量為__________。參考答案：，7.如圖所示是甲、乙兩位同學在“探究力的平行四邊形定則”的實驗中所得到的實驗結果，若用F表示兩個分力F1、

F2的合力，用F′表示F1和F2的等效力，則可以判斷___(填“甲”或“乙”)同學的實驗結果是符合事實的．參考答案：_甲_(填“甲”或“乙”)8.如圖，均勻磁場中有一由半圓弧及其直徑構成的導線框，半圓直徑與磁場邊緣重合；磁場方向垂直于半圓面（紙面）向里，磁感應強度大小為B0，半圓弧導線框的直徑為d，電阻為R。使該線框從靜止開始繞過圓心O、垂直于半圓面的軸以角速度ω勻速轉動半周，線框中產生的感應電流大小為_________。現使線框保持圖中所示位置，讓磁感應強度大小隨時間線性變化。為了產生與線框轉動半周過程中同樣大小的電流，磁感應強度隨時間的變化率的大小應為_________。

參考答案：；9.如圖所示，光滑的半圓槽內，A球從高h處沿槽自由滑下，與靜止在槽底的B球相碰，若碰撞后A球和B球到達的最大高度均為h／9，A球、B球的質量之比為_____________或____________。參考答案：1:4，1:210.（4分）有一電源，電動勢為6Ｖ，內電阻為2Ω，將它與一臺線圈電阻為1Ω的電動機和一個理想電流表串聯成閉合電路，電流表讀出電流為0.5Ａ，則整個電路的總功率Ｐ＝

Ｗ，電動機的輸出功率Ｐ2＝

Ｗ。參考答案：

答案：3，2.2511.某同學設計了一個“探究加速度與物體所受合力F及質量m的關系”實驗．如圖a為實驗裝置簡圖，A為小車，B為電火花計時器，C為裝有砝碼的小桶，D為一端帶有定滑輪的長方形木板，實驗中認為細繩對小車拉力F等于砝碼和小桶的總重量，小車運動加速度a可用紙帶上的打點求得．

（1）圖（b）為某次實驗得到的紙帶，根據紙帶可求出小車的加速度大小為

m/s2．（保留二位有效數字）

（2）在“探究加速度與質量的關系”時，保持砝碼和小桶質量不變，改變小車質量m，分別得到小車加速度a與質量m數據如下表：次

數123456789小車加速度a/m?s－21.981.721.481.251.000.750.480.500.30小車質量m/kg0.250.290.330.400.500.710.751.001.67

根據上表數據，為直觀反映F不變時a與m的關系，請在圖c

方格坐標紙中選擇恰當物理量建立坐標系，并作出圖線．（如有需要，可利用上表中空格）

（3）在“探究加速度與力的關系”時，保持小車的質量不變，改變小桶中砝碼的質量，該同學根據實驗數據作出了加速度a與合力F圖線如圖d，該圖線不通過坐標原點，試分析圖線不通過坐標原點的原因．答：

．參考答案：12.設雨點下落過程中所受空氣阻力大小與雨點半徑的平方成正比，現有兩個密度相同大小不同的雨點從同一高度的云層靜止起下落，那么先到達地面的是________（填“大”或“小”）雨點，接近地面時速度較小的是________（填“大”或“小”）雨點。參考答案：答案：大，小解析：由m=ρV=ρπr3，f=kr2，mg-f=ma，聯立解得a=g-。由于半徑r大的雨滴下落的加速度大，所以大雨滴先到達地面。從同一高度的云層靜止起下落，由v2=2ah可知，接近地面時速度較小的是小雨滴。

13.如圖所示，自耦變壓器輸入端A、B接交流穩壓電源，其電壓有效值UAB＝100V，R0＝40W，當滑動片處于線圈中點位置時，C、D兩端電壓的有效值UCD為

V，通過電阻R0的電流有效值為

A。參考答案：答案：200，5解析：自耦變壓器的原副線圈在一起，由題可知，原線圈的匝數為副線圈匝數的一半。理想變壓器的變壓比為，所以。根據部分電路歐姆定律有。三、實驗題：本題共2小題，每小題11分，共計22分14.在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，小明同學利用傳感器設計實驗：如圖甲所示，將質量為m、直徑為d的金屬小球在一定高度h由靜止釋放，小球正下方固定一臺紅外線計時器，能自動記錄小球擋住紅外線的時間t，改變小球下落高度h，進行多次重復實驗．此方案驗證機械能守恒定律方便快捷．（1）用螺旋測微器測小球的直徑如圖乙所示，則小球的直徑d=

mm；（2）在處理數據時，計算小球下落h高度時速度v的表達式為；（3）為直觀判斷小球下落過程中機械能是否守恒，應作下列哪一個圖象？；A．h﹣t圖象

B．h﹣圖象

C．h﹣t2圖象

D．h﹣圖象（4）經正確的實驗操作，小明發現小球動能增加量mv2總是稍小于重力勢能減少量mgh，你認為增加釋放高度h后，兩者的差值會（填“增大”、“縮小”或“不變”）．參考答案：（1）17.805（2）（3）D（4）增大【考點】驗證機械能守恒定律．【分析】螺旋測微器的讀數方法是固定刻度讀數加上可動刻度讀數，在讀可動刻度讀數時需估讀．本實驗采用光電門利用平均速度法求解落地時的速度；則根據機械能守恒定律可知，當減小的機械能應等于增大的動能；由原理即可明確注意事項及數據的處理等內容．【解答】解：（1）螺旋測微器的固定刻度為17.5mm，可動刻度為30.5×0.01mm=0.305mm，所以最終讀數為17.5mm+0.305mm=17.805mm，（2）已知經過光電門時的時間小球的直徑；則可以由平均速度表示經過光電門時的速度；所以v=，（3）若減小的重力勢能等于增加的動能時，可以認為機械能守恒；則有：mgh=mv2；即：2gh=（）2為直觀判斷小球下落過程中機械能是否守恒，所以應作h﹣圖象，故選：D．（4）經正確的實驗操作，小明發現小球動能增加量mv2總是稍小于重力勢能減少量mgh，你認為增加釋放高度h后，兩者的差值會增大，故答案為：（1）17.805（2）（3）D（4）增大15.某同學在研究“對不同物體做相同功情況下，物體質量與速度的關系”時，提出了以下四種猜想：A．

B．C．

D.為驗證猜想的正確性，該同學用如圖所示的裝置進行實驗：將長木板平放在水平桌面上，木塊固定在長木板一端，打點計時器固定在木塊上，木塊右側固定一輕彈簧，用連接紙帶的小車壓縮彈簧至長木板的虛線處由靜止釋放，打點計時器在紙帶上打下一系列點，選取點跡均勻的一部分紙帶，計算出小車勻速運動的速度，測出小車的質量；然后在小車上加砝碼，再次壓縮彈簧至木板虛線處由靜止釋放小車，計算出小車和砝碼勻速運動的速度，測出小車和砝碼的總質量：再在小車上加砝碼，重復以上操作，分別測出、……。①每次實驗中，都將小車壓縮彈簧至長木板的虛線處由靜止釋放，目的是_____________；若要消除每次實驗中小車和紙帶受到的阻力對小車運動的影響，應進行的實驗操作是______________________________________________。②某次實驗采集的五組數據如下表：由表格數據直觀判斷，明顯不正確的兩個猜想是A、B、C、D中的__________；若對某個猜想進行數據處理并作圖，畫出了如圖所示的圖象，則圖中的橫坐標應是_____________。參考答案：①小車獲得相同的動能（彈簧對小車做功相同）（1分）；墊高木板固定打點計時器的一端，使小車連同紙帶一起在木板上勻速運動（平衡摩擦力）②由表格中數據可知，質量m越大，相對應的速度越小，所以明顯不正確的是AC；圖象是正比例函數關系，然后據表格中數據估算的結果是一定值，所以得出圖中的橫坐標應該是。四、計算題：本題共3小題，共計47分16.電子對湮滅是指電子“e﹣”和正電子“e+”碰撞后湮滅，產生伽馬射線的過程，電子對湮滅是正電子發射計算機斷層掃描（PET）及正子湮滅能譜學（PAS）的物理基礎．如圖所示，在平面直角坐標系xOy上，P點在x軸上，且=2L，Q點在負y軸上某處．在第Ⅰ象限內有平行于y軸的勻強電場，在第Ⅱ象限內有一圓形區域，與x、y軸分別相切于A、C兩點，=L，在第Ⅳ象限內有一未知的圓形區域（圖中未畫出），未知圓形區域和圓形區域內有完全相同的勻強磁場，磁場方向垂直于xOy平面向里．一束速度大小為v0的電子束從A點沿y軸正方向射入磁場，經C點射入電場，最后從P點射出電場區域；另一束速度大小為的正電子束從Q點沿與y軸正向成45°角的方向射入第Ⅳ象限，而后進入未知圓形磁場區域，離開磁場時正好到達P點，且恰好與從P點射出的電子束正碰發生湮滅，即相碰時兩束粒子速度方向相反．已知正負電子質量均為m、電量均為e，電子的重力不計．求：（1）圓形區域內勻強磁場磁感應強度B的大小和第Ⅰ象限內勻強電場的場強E的大小；（2）電子子從A點運動到P點所用的時間；（3）Q點縱坐標及未知圓形磁場區域的最小面積S．參考答案：【考點】：帶電粒子在勻強磁場中的運動；帶電粒子在勻強電場中的運動．【專題】：帶電粒子在復合場中的運動專題．【分析】：（1）電子在磁場中做勻速圓周運動，畫出軌跡，結合幾何關系求解軌道半徑，根據牛頓第二定律列式求解磁感應強度；電子在電場中做類似平拋運動，根據類似平拋運動的分位移公式列式求解E即可；（2）電子在磁場中做勻速圓周運動，運動的時間是，在電場中做類似平拋運動，根據類似平拋運動的分位移公式列式即可求出在電場中運動的時間，最后求和；（3）在矩形區域中運動的粒子的速度偏轉角度為90°，畫出軌跡，結合幾何關系確定磁場面積．：解：（1）電子束a從A點沿y軸正方向發射，經過C點，畫出從A到C的軌跡，如圖所示：結合幾何關系，有：r=L…①粒子做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，故：ev0B=m…②聯立解得：B=；電子從C到P過程是類似平拋運動，根據分運動公式，有：2L=v0t2L=其中：a=聯立解得：E=，（2）電子在磁場中運動的時間是，而：所以：電子從A到P的時間：（3）電子射出電場的區域后，沿y方向的分速度：vy=at2電子的運動方向與x軸之間的夾角：代入數據得：θ=45°速度的大小為：所以正電子“e+”在磁場中做勻速圓周運動，經過磁場的區域后速度偏轉角為90°，洛倫茲力提供向心力，故：解得：r′=由于正電子離開磁場時正好到達P點，所以軌跡如圖：由幾何關系可得，該圓形區域的最小半徑：R==L故最小面積為：S=πR2=πL2正電子束從Q點沿與y軸正向成45°角的方向射入第Ⅳ象限，所以：所以：所以Q點縱坐標是﹣4L．答：（1）圓形區域內磁場感應強度B的大小為；第Ⅰ象限內勻強電場的場強大小E為；（2）電子子從A點運動到P點所用的時間為；（3）Q點縱坐標是﹣4L，未知圓形磁場區域的最小面積是πL2．17.