山西省臨汾市賈罕中學2021-2022學年高三物理上學期期末試卷含解析一、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.質量為m的小球放在光滑水平面上，在豎直線MN的左方受到水平恒力F1作用(m可視為質點)，在MN的右方除受F1外還受到與F1在同一條直線上的水平恒力F2作用，現設小球由A點靜止開始運動如圖a所示，小球運動的v-t圖象如圖b所示：由圖可知下列說法正確的是

：(

)A．小球在MN的右方加速度大小為

B．F2的大小為C．小球在MN右方運動的時間為D．小球在t=0到t=t4這段時間最大位移為v1t2參考答案：DCB2.為模擬凈化空氣過程，有人設計了如圖所示的含有灰塵空氣的密閉玻璃圓柱桶（圓桶的高和直徑相等）。第一種除塵方式是：在圓柱桶頂面和底面間加上電壓U，沿圓柱桶的軸線方向形成一個勻強電場，塵粒運動方向如圖甲所示；第二種除塵方式是：圓柱桶軸線處放一直導線，在導線與容器壁間加上的電壓也等于U，形成沿半徑方向的輻向電場，塵粒運動方向如圖乙所示。已知空氣阻力與塵粒運動的速度成正比，即f=kv（k為一定值）。假設每個塵粒的質量和電荷量均相同，重力忽略不計，塵粒的初速為零。則上述兩種除塵方式中A．塵粒的電勢能均不斷增大 B．灰塵沉積處的電場強度相等C．塵粒最終均有可能做勻速運動D．電場對單個塵粒做功的最大值相等參考答案：D3.如圖所示，質量為m1=2kg的物體A經跨過定滑輪的輕繩與質量為M=5kg的箱子B相連，箱子底板上放一質量為m2=1kg的物體C，不計定滑輪的質量和一切阻力，在箱子加速下落的過程中，取g=10m/s2，下列正確的是（

）

A．物體A處于失重狀態，加速度大小為10m/s2

B．物體A處于超重狀態，加速度大小為20m/s2

C．物體C處于失重狀態，對箱子的壓力大小為5N

D．輕繩對定滑輪的作用力大小為80N參考答案：C4.（多選）兩電荷量分別為q1和q2的點電荷放在x軸上的A、B兩點，兩電荷連線上各點電勢φ隨x變化的關系圖線如圖所示，其中P點電勢最低，且AP＞BP，取無窮遠處為電勢零點，則以下說法正確的是A．P點的電場強度大小為零

B．q1的電荷量可能等于q2的電荷量

C．q1和q2可能是同種電荷，也可能是異種電荷

D．負電荷從P點左側移到P點右側，電勢能先增大后減小參考答案：AD5.一個點電荷從靜電場中a點移動到b點，其電勢能變化為零，則（A）ab兩點場強一定相等

（B）此點電荷一定沿著等勢面移動（C）a、b兩點的電勢一定相等

（D）作用于此電荷的電場力與其移動方向總是垂直的參考答案：C二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計16分6.（4分）隨著能量消耗的迅速增加，如何有效的提高能量利用率是人類所面臨的一項重要任務。如圖是上海“明珠線”某輕軌車站的設計方案，與站臺連接的軌道有一個小的坡度，從提高能量利用的角度來看，這種設計的優點是

。參考答案：

上坡時，部分動能轉化為重力勢能；下坡時部分重力勢能轉化為動能。7.用金屬制成的線材（如鋼絲、鋼筋）受到的拉力會伸長，17世紀英國物理學家胡克發現，金屬絲或金屬桿在彈性限度內的伸長與拉力成正比，這就是著名的胡克定律．這個發現為后人對材料的研究奠定了重要的基礎．現有一根用新材料制成的金屬桿，長為4m，橫截面積為0.8cm2，設計要求它受到拉力后的伸長不超過原長的1/100,由于這一拉力很大，桿又較長，直接測試有困難，就選用同種材料制成樣品進行測試，通過測試取得數據如右圖：(1)根據測試結果，推導出線材伸長x與材料的長度L、材料的橫截面積S及拉力F的函數關系為x=

（用所給字母表示,比例系數用k表示）。(2)在尋找上述關系中，運用

科學研究方法。

參考答案：（其中k為比例系數）；

(2)控制變量法8.從地面A處豎直上拋一質量為m的小球，小球上升到B點時的動能與小球上升到最高點后返回至C點時的動能相等，B點離地高度為，C點離地高度為．空氣阻力f=0.1mg，大小不變，則小球上升的最大高度為_________；小球下落過程中從B點到C點動能的增量為___________．

參考答案：4h；

0.6mgh9.兩點電荷間距離為r時，相互作用力為F，當距離變為r/2時，它們之間相互作用力為______________F，為使作用力仍為F，則兩點電荷的電量可同時為原來的_________________倍.參考答案：4

，

10.因為手邊沒有天平,小王同學思考如何利用一已知勁度系數為k的彈簧和長度測量工具來粗測一小球的質量,他從資料上查得彈簧的彈性勢能(其中x為彈簧形變量)后,設計了如下實驗:將彈簧一端固定在水平桌面上,另一端緊靠小球,彈簧原長時小球恰好在桌邊,然后壓縮彈簧并測得壓縮量x,釋放彈簧,小球飛出后落在水平地面上,測出桌高h以及落點到桌邊沿的水平距離s．(1)小球質量的表達式為:

．（4分）(2)如果桌面摩擦是本次實驗誤差的主要因素,那么小球質量的測量值將

（4分）(填“偏大”、“偏小”或“準確”)．參考答案：⑴；⑵偏大11.（15分）已知萬有引力常量為G，地球半徑為R，同步衛星距地面的高度為h，地球的自轉周期T，地球表面的重力加速度g.某同學根據以上條件，提出一種估算地球赤道表面的物體隨地球自轉的線速度大小的方法：地球赤道表面的物體隨地球作圓周運動，由牛頓運動定律有又因為地球上的物體的重力約等于萬有引力,有

由以上兩式得:

⑴請判斷上面的結果是否正確，并說明理由。如不正確，請給出正確的解法和結果。

⑵由以上已知條件還可以估算出哪些物理量?(請估算兩個物理量,并寫出估算過程).參考答案：解析：（1）以上結果是不正確的。因為地球赤道表面的物體隨地球作圓周運動的向心力并不是物體所受的萬有引力，而是萬有引力與地面對物體支持力的合力。……………(3分)

正確解答如下：地球赤道表面的物體隨地球自轉的周期為T，軌道半徑為R，所以線速度大小為：……………(4分)

(2)①可估算地球的質量M，設同步衛星的質量為m，軌道半徑為，周期等于地球自轉的周期為T，由牛頓第二定律有：……………(3分)

所以……………(1分)

②可估算同步衛星運轉時線速度的大小，由①知地球同步衛星的周期為T，軌道半徑為，所以……………(4分)【或：萬有引力提供向心力……………(1分)

對地面上的物體有：……………(1分)，

所以得：……(2分)】12.馬拉著質量為60kg的雪橇，從靜止開始用80s的時間沿平直冰面跑完1000m。設雪橇在運動過程中受到的阻力不變，并且它在開始運動的8s時間內作勻加速直線運動，從第8s末開始，馬拉雪橇做功的功率保持不變，繼續做直線運動，最后一段時間雪橇做的是勻速直線運動，速度大小為15m/s，已知開始運動的8s內馬拉雪橇的平均功率是8s后功率的一半。則在整個運動過程中馬拉雪橇做功的平均功率是

w；雪橇在運動過程中所受的阻力大小是

N。參考答案：687，48.213.如圖所示，一質量不計的彈簧原長為10cm，一端固定于質量m＝2kg的物體上，另一端施一水平拉力F.若物體與水平面間的動摩擦因數為0.2，當彈簧拉長至12cm時，物體恰好勻速運動，彈簧的勁度系數為

，若將彈簧拉長至13cm時，物體所受的摩擦力為

(設最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等)。參考答案：200N/m

，

4N三、實驗題：本題共2小題，每小題11分，共計22分14.某同學在用如圖甲所示的裝置做“探究加速度與物體受力的關系”實驗時：（1）該同學在實驗室找到了一個小正方體木塊，用實驗桌上的一把十分度的游標卡尺測出正方體木塊的邊長，如圖乙所示，則正方體木塊的邊長為3.56cm；（2）接著用這個小正方體木塊把小車軌道的一端墊高，通過速度傳感器發現小車剛好做勻速直線運動．這個步驟的目的是平衡摩擦力；（3）然后用細線通過定滑輪掛上重物讓小車勻加速下滑，不斷改變重物的質量m，測出對應的加速度a，則下列圖象中能正確反映小車加速度a與所掛重物質量m的關系的是C．參考答案：考點：探究加速度與物體質量、物體受力的關系．專題：實驗題．分析：（1）根據游標卡尺讀數的方法直接讀數即可；（2）對小車進行受力分析，根據平衡關系分析；（3）隨著m的逐漸增大，當小桶與砂子的質量為m變大后不能滿足m＜＜M的條件，圖象就會發生彎曲．解答：解：（1）由圖乙可以讀出正方體木塊的邊長為：a=35mm+6×0.1mm=35.6mm=3.56cm；（2）接著用這個小正方體木塊把小車軌道的一端墊高，通過速度傳感器發現小車剛好做勻速直線運動．這個步驟的目的是平衡摩擦力．（3）設小車與砝碼的質量為M，小桶與砂子的質量為m，根據牛頓第二定律得：對m：mg﹣F拉=ma對M：F拉=Ma解得：F拉=，當m＜＜M時，繩子的拉力近似等于砂和砂桶的總重力．所以剛開始a﹣m圖象是一條過原點的直線，當小桶與砂子的質量為m變大后不能滿足m＜＜M的條件，圖象彎曲，且加速度增大的速度變慢，故選：C故答案為：（1）3.56；（2）平衡摩擦力；（3）C點評：要求同學們增大游標卡尺讀數的方法，掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數據處理以及注意事項．15.某同學要測量一均勻新材料制成的圓柱體的電阻率ρ．步驟如下：（1）用游標為20分度的卡尺測量其長度如圖1，由圖可知其長度為50.20mm；（2）用螺旋測微器測量其直徑如圖2，由圖可知其直徑為4.700mm；（3）用多用電表的電阻“×10”擋，按正確的操作步驟測此圓柱體的電阻，表盤的示數如圖3，則該電阻的阻值約為220Ω．（4）該同學想用伏安法更精確地測量其電阻R，現有的器材及其代號和規格如下：待測圓柱體電阻R直流電源E（電動勢4V，內阻不計）電流表A1（量程0～4mA，內阻約50Ω）

電流表A2（量程0～10mA，內阻約30Ω）電壓表V1（量程0～3V，內阻約10kΩ）

電壓表V2（量程0～15V，內阻約25kΩ）滑動變阻器R1（阻值范圍0～15Ω，允許通過的最大電流2.0A）滑動變阻器R2（阻值范圍0～2kΩ，允許通過的最大電流0.5A）開關S

導線若干為使實驗誤差較小，要求測得多組數據進行分析，請在圖4中畫出測量的電路圖，并標明所用器材的代號．參考答案：考點：測定金屬的電阻率．專題：實驗題．分析：（1）游標卡尺讀數的方法是主尺讀數加上游標讀數，不需估讀；（2）螺旋測微器固定刻度與可動刻度示數之和是螺旋測微器的示數；（3）歐姆表讀數時要注意乘以倍率；（4）根據提供的電源選擇電壓表；根據電路中的電流選擇電流表；根據實驗器材確定滑動變阻器接法，根據待測電阻阻值與電表內阻關系確定電流表接法，作出電路圖．解答：解：（1）20分度的游標卡尺最小分度是0.05mm，主尺讀數是5.0cm=50mm；游標讀數是0.05×4=0.20mm；總讀數是：50mm+0.20mm=50.20mm（2）由圖示螺旋測微器可知，螺旋測微器固定刻度示數為4.5mm，可動刻度示數為20.0×0.01mm=0.200mm，螺旋測微器示數為4.5mm+0.200m=4.700mm；（3）歐姆表讀數：22×10=220Ω（4）電源的電動勢是4V，所以要選擇量程是3V的電壓表V1；電路中的電流約為：．所以要選擇量程是10mA的電流表A2．題目要求測得多組數據進行分析，所以需要采用分壓式接法，滑動變阻器選擇電阻值比較小的R1．由于，所以采用電流表外接法．電路圖如圖：故答案為：（1）50.20；（2）4.700；（3）220；（4）如圖點評：本題考查了電阻定律的應用、游標卡尺與螺旋測微器的讀數，應用電阻定律即可求出電阻率的表達式；螺旋測微器固定刻度與可動刻度示數之和是螺旋測微器的示數，螺旋測微器需要估讀．四、計算題：本題共3小題，共計47分16.在某生產車間的流水線中，有一裝有貨物的小車從傾角為θ的光滑斜坡上下滑，撞擊擋板后停下，貨物被工人取走（如圖1）．為了減少小車對擋板的沖擊，某同學設想了一個電磁緩沖裝置，在小車的底部固定與小車前端平齊、匝數為n、邊長為L、總電阻為R的正方形閉合線框；在斜坡的下端加上寬度同為L的勻強磁場，磁感應強度為B，方向垂直斜坡向下，如圖2所示（小車未畫出）．若小車和貨物的總質量為m1，線框的質量為m2，小車在線框的下邊離底部擋板距離為d時靜止釋放，線圈進入磁場后，小車立即做減速運動，已知小車在撞擊擋板前已經勻速運動．求：（1）線框剛進入磁場時的速度v大小和小車勻速運動的速度v2大小；（2）若采用適當粗些的導線繞制線框，保持匝數、邊長、形狀不變，能否減小小車勻速運動的速度，從而增大緩沖的效果？請說明理由．（3）小車運動過程中線框產生的焦耳熱．參考答案：解：（1）小車下滑d距離的過程，由機械能守恒定律得：（m1+m2）gsinθ=可得：v=小車勻速運動時，所受的安培力大小為：F=nBIL=nBL=由平衡條件得：（m1+m2）gsinθ=F聯立解得：v2=（2）由v2=得：v2==則知，保持匝數、邊長、形狀不變，導線加粗時，截面積S增大，由上式知能減小小車勻速運動的速度v2，從而增大緩沖的效果．（3）根據能量守恒定律，小車運動過程中線框產生的焦耳熱為：Q=（m1+m2）gLsinθ+[﹣]聯立解得：Q=（m1+m2）g（L+d）sinθ﹣答：（1）線框剛進入磁場時的速度v大小和小車勻速運動的速度v2大小分別為和；（2）能減小小車勻速運動的速度，從而增大緩沖的效果．（3）小車運動過程中線框產生的焦耳熱為（m1+m2）g（L+d）sinθ﹣．【考點】導體切割磁感線時的感應電動勢；電磁感應中的能量轉化．【分析】（1）研究小車下滑d距離的過程，由機械能守恒定律求線框剛進入磁場時的速度v大小．小車勻速運動時，合力為零，推導出安培力與速度的關系，再由平衡條件求速度v2大小．（2）根據v2的表達式，分析v2的大小與哪些因素有關．（3）根據能量守恒定律求小車運動過程中線框產生的焦耳熱．17.如圖所示，離子發生器發射一束質量為m，電荷量為+q的離子，從靜止經PQ兩板間的加速電壓加速后，以初速度v0再從a點沿ab方向進入一勻強電場區域，abcd所圍成的正方形區域是該勻強電場的邊界，已知正方形的邊長為L，勻強電場的方向與ad邊平行且由a指向d．（1）求加速電壓U0；（2）若離子恰從c點飛離電場，求ac兩點間的電勢差Uac；（3）若離子從abcd邊界上某點飛出時的動能為mv02，求此時勻強電場的場強大小E．參考答案：

考點：帶電粒子在勻強電場中的運動．專題：帶電粒子在電場中的運動專題．分析：（1）對直線加速過程運用動能定理列式求解即可；（2）粒子做類似平拋運動，根據類平拋運動的分位移公式列式求解即可；（3）粒子做類似平拋運動，根據類平拋運動的分速度公式和分位移公式列式，再結合動能定理列式，最后聯立求解即可．解答：解：（1）對直線加速過程，根據動能定理，有：解得：（2）設此時場強大小為EC，則：ab方向，有：L=v0tad方向，有：L=又Uac=EL，解得：Uac=（3）根據Ek=m可知，離子射出電場時的速度v=v0，方向與ab所在直線的夾角為45°，即vx=vy，根據x=vxt，v