山西省忻州市西營學校2021年高三物理測試題含解析一、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，長為2L的輕桿，兩端各固定一小球A和B，過桿的中點O有一水平光滑固定軸，桿可繞軸在豎直平面內轉動．當轉動到豎直位置且A球在上端、B球在下端時桿的角速度為ω，此時桿對轉軸的作用力為零，則A、B兩小球的質量之比為(

)A．1︰1

B．

C．

D．參考答案：D2.將金屬塊用壓縮的輕彈簧卡在一個矩形箱子中，如圖所示，在箱子的上頂板和下底板裝有壓力傳感器，能隨時顯示出金屬塊和彈簧對箱子上頂板和下底板的壓力大小。將箱子置于電梯中，隨電梯沿豎直方向運動。當箱子隨電梯以a=4．0m/s2的加速度豎直向上做勻減速運動時，上頂板的傳感器顯示的壓力為4．0N，下底板的傳感器顯示的壓力為10．0N。取g=10m/s2，若上頂板傳感器的示數是下底板傳感器的示數的一半，則升降機的運動狀態可能是

（

）

A．勻加速上升，加速度大小為5m/s2

B．勻加速下降，加速度大小為5m/s2

C．勻速上升

D．靜止狀態參考答案：B3.（單選）半圓形玻璃磚橫截面如圖，AB為直徑，O點為圓心．在該截面內有a、b兩束單色可見光從空氣垂直于AB射入玻璃磚，兩入射點到O的距離相等．兩束光在半圓邊界上反射和折射的情況如圖所示，則對a、b兩束光說法錯誤的是（）A．在同種均勻介質中傳播，a光的傳播速度較大B．以相同的入射角從空氣斜射入水中，b光的折射角大C．若a光照射某金屬表面能發生光電效應，b光也一定能D．分別通過同一雙縫干涉裝置，a光的相鄰亮條紋間距大參考答案：B4.（多選）靜電透鏡是利用靜電場使電子束會聚或發散的一種裝置．如圖所示為該透鏡工作原理示意圖，虛線表示這個靜電場在xOy平面內的一簇等勢線，等勢線形狀相對于Ox軸、Oy軸對稱，且相鄰兩等勢線的電勢差相等．圖中實線為某個電子通過電場區域時的軌跡示意圖，關于此電子從a點運動到b點過程中，下列說法正確的是（）A． a點的電勢低于b點的電勢B． 電子在a點的加速度大于在b點的加速度C． 電子在a點的動能大于在b點的動能D． 電子在a點的電勢能大于在b點的電勢能參考答案：AD考點： 電勢；電勢能．專題： 電場力與電勢的性質專題．分析： 根據等勢線與電場線垂直和電勢變化的情況從而畫出電場線，然后根據受力情況分析出物體在x軸方向的速度變化情況．根據負電荷在電勢低處電勢能大，判斷電勢能的變化，確定電場力做功的正負．解答： 解：A、由于等勢線的電勢沿x軸正向增加，根據等勢線與電場線垂直，可作出電場線，電子所受的電場力與場強方向相反，故電子在y軸左側受到一個斜向右下方的電場力，在y軸右側受到一個斜向右上方的電場力，故電子沿x軸方向一直加速，對負電荷是從低電勢向高電勢運動，故A正確．B、根據等勢線的疏密知道b處的電場線也密，場強大，電子的加速度大，故B錯誤．C、根據負電荷在負電荷在電勢低處電勢能大，可知電子的電勢能一直減小，則電子在a處的電勢能大于在b處的電勢能D電子的電勢能一直減小，則電子穿過電場的過程中，電場力始終做正功，動能增加，故C錯誤，D正確．故選：AD．點評： 解決這類題目的一定要從受力情況著手，分析電子的運動情況，能熟練運用推論：負電荷在電勢低處電勢能大，判斷電勢能的變化．5.（單選）如圖所示為一質點作直線運動的速度﹣時間圖象，下列說法中正確的是（）A．ab段與bc段的速度方向相反B．bc段與cd段的加速度方向相反C．ab段質點的加速度大小為2m/s2D．bc段質點通過的位移為2m參考答案：：解：A、ab段與bc段圖象都在十字架上方，速度為正，方向相同，故A錯誤；B、v﹣t圖象中，斜率表示加速度，bc段與cd段的加速度相同，故B錯誤；C、ab段質點的加速度大小為a==2m/s2，故C正確；D、bc段質點通過的位移x=，故D錯誤．故選：C二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計16分6.在“用DIS探究牛頓第二定律”的實驗中（1）下圖（左）是本實驗的裝置圖，實驗采用分體式位移傳感器，其發射部分是圖中的_____，與數據采集器連接的是______部分．（填①或②）（2）上圖（右）是用DIS探究加速度與力的關系時所得到的a–F實驗圖象，由圖線可知，小車的質量為___________kg．參考答案：（1）①，②

（每空格1分）（2）m=0.77kg7.一個質量為M=3kg的木板與一個輕彈簧相連，在木板的上方有一質量m為2kg的物塊，若在物塊上施加一豎直向下的外力F，此時木板和物塊一起處于靜止狀態，如圖所示。突然撤去外力，木板和物塊一起向上運動0.2m時，物塊恰好與木板分離，此時木板的速度為4m/s，則物塊和木板分離時彈簧的彈力為________N，木板和物塊一起向上運動，直至分離的過程中，彈簧彈力做的功為________J。參考答案：０

N；

５０

J。8.如圖所示，陰極射線管(A為其陰極)放在蹄形磁鐵的N、S兩極間，射線管的B極接在直流高壓電源的____極.此時，熒光屏上的電子束運動軌跡________偏轉(選填“向上”、“向下”或“不”).參考答案：答案：正、向下9.一個圓盤邊緣系一根細繩，繩的下端拴著一個質量為m的小球，圓盤的半徑是r，繩長為L，圓盤勻速轉動時小球隨著一起轉動，并且細繩與豎直方向成θ角，如圖所示，則圓盤的轉速是______.參考答案：10.（填空）用一根細繩，一端系住一個質量為m的小球，另一端懸在光滑水平桌面上方h處，繩長l大于h，使小球在桌面上做如圖所示的勻速圓周運動．若使小球不離開桌面，則小球運動的半徑是__________

，其轉速最大值是__________。（已知重力加速度為g）參考答案：；

11.若神舟九號飛船在地球某高空軌道上做周期為T的勻速圓周運動，已知地球的質量為M，萬有引力常量為G。則飛船

運行的線速度大小為______，運行的線速度_______第一宇宙速度。（選填“大于”、“小于”或“等于”）參考答案：

小于

12.

（2分）已知水的折射率是n=1.33，則光在水中的傳播速度為

。

參考答案：

答案：2.3Χ108m/s13.（4分）有質量的物體周圍存在著引力場。萬有引力和庫侖力有類似的規律，因此我們可以用定義靜電場強度的方法來定義引力場的場強。由此可得，與質量為M的質點相距r處的引力場場強的表達式為EG=____________（萬有引力恒量用G表示）。參考答案：答案：三、簡答題：本題共2小題，每小題11分，共計22分14.（6分）小明在有關媒體上看到了由于出氣孔堵塞，致使高壓鍋爆炸的報道后，給廠家提出了一個增加易熔片（熔點較低的合金材料）的改進建議。現在生產的高壓鍋已普遍增加了含有易熔片的出氣孔（如圖所示），試說明小明建議的物理道理。參考答案：高壓鍋一旦安全閥失效，鍋內氣壓過大，鍋內溫度也隨之升高，當溫度達到易熔片的熔點時，再繼續加熱易熔片就會熔化，鍋內氣體便從放氣孔噴出，使鍋內氣壓減小，從而防止爆炸事故發生。15.（10分）在其他能源中，核能具有能量密度大，地區適應性強的優勢，在核電站中，核反應堆釋放的核能被轉化為電能。核反應堆的工作原理是利用中子轟擊重核發生裂變反應，釋放出大量核能。(1)核反應方程式，是反應堆中發生的許多核反應中的一種，n為中子，X為待求粒子，為X的個數，則X為________，=__________，以、分別表示、、核的質量，，分別表示中子、質子的質量，c為光的真空中傳播的速度，則在上述核反應過程中放出的核能（2）有一座發電能力為的核電站，核能轉化為電能的效率為。假定反應堆中發生的裂變反應全是本題(1)中的核反應，已知每次核反應過程中放出的核能，核的質量，求每年(1年=3.15×107s)消耗的的質量。參考答案：解析：(1)

(2)反應堆每年提供的核能

①其中T表示1年的時間以M表示每年消耗的的質量，得：

②解得:代入數據得：M=1.10×103（kg）

③四、計算題：本題共3小題，共計47分16.（20分）曾經流行過一種向自行車車頭供電的小型交流發電機，圖1為其結構示意圖。圖中N、S是一對固定的磁極，abcd為固定在轉軸上的矩形線框，轉軸過bc的中點、與ab邊平行，它的一端有一半徑r0＝1.0cm的摩擦小輪，小輪與自行車車輪的邊緣相接觸，如圖2所示。當車輪轉動時，因摩擦而帶動小輪轉動，從而使線圈在磁極間轉動。設線框由N=800匝導線組成，每匝線圈的面積S=20cm2，磁極間的磁場可視為勻強磁場，磁感強度B=0.010T，自行車車輪的半徑R1=35cm，小齒輪的半徑R2=4.0cm，大齒輪的半徑R3=10.0cm（見圖2）。現從靜止開始使大齒輪加速轉動，問大齒輪的角速度為多大才能使發電機輸出電壓的有效值U=3.2V？（假定摩擦小輪與自行車之間無相對滑動）

參考答案：解析：當自行車車輪轉動時，通過摩擦小輪使發電機的線框在勻強磁場內轉動，線框中產生一正弦交流電動勢，其最大值εm=NBS0

①

ω0為線框轉動的角速度，即摩擦輪轉動的角速度。

發電機兩端電壓的有效值

U=εm

②

設自行車車輪的角速度為ω1，由于自行車車輪摩擦小輪之間無相對滑動，有

R1ω1=R0ω0

③

小齒輪轉動的角速度與自行車轉動的角速度相同，也為ω1。設大齒輪的角速度為ω，有

R3ω=rω1

④

由以上各式得

ω=

⑤

代入數據得

ω=3.2rad/s

⑥17.如圖所示，虛線FG、MN、CD為在同一平面內的水平直線邊界，在MN、CD間有垂直邊界的勻強電場，場強的大小E=1.5×105N/C，方向如圖，在FG、MN間有垂直于紙面向外的勻強磁場，磁感應強度大小B=0.2T，已知電場和磁場沿邊界方向的長度均足夠長，電場在垂直邊界方向的寬度d1=0.20m，在CD邊界上某點O處有一放射源，沿紙面向電場中各個方向均勻地輻射出速率均為v0=1.0×106m/s的某種帶正電粒子，粒子質量m=6.4×10﹣27kg，電荷量q=3.2×10﹣19C，粒子可以無阻礙地通過邊界MN進入磁場，不計粒子的重力及相互作用．（1）求粒子在磁場中做圓周運動的半徑；（2）要使所有粒子不從FG邊界射出，求磁場垂直邊界MN方向上的最小寬度d；（3）若磁場垂直邊界MN方向上的寬度為0.2m，求邊界FG上有粒子射出的長度范圍及粒子首次在磁場中運動的最長時間．參考答案：解：（1）帶電粒子從電場進入磁場，由動能定理有：

進入磁場后，洛侖茲力提供向心力：

聯立兩式得：v=2×106m/s，r=0.2m

（2）在O點水平向左或向右方向射出的粒子做類平拋運動，其偏向角與水平方向

夾角為θ，則：

=，

所以θ=60°

當從最左邊射出的粒子進入磁場后是一個優弧，當該優弧與磁場上邊界相切時，

由幾何關系有磁場寬度為d=Lmin=r+rcos60°=0.2m+02．×0.5m=0.3m（3）水平向左射出的粒子打在A點，水平位移：

x=v0t=v0===0.23m

從A點與水平方向成60°射出的粒子做勻速圓周運動打在上邊邊界的P點，由對稱

性，可知P點偏離O點的左邊x=0.23m．Ⅲ

顯然從O點豎直向上射出的粒子劃過四分之一圓弧打在Q點，該點是粒子打擊的

最右端．由幾何關系可知Q點偏離O點的右邊r=0.2m

所以能夠從FG邊緣穿出的長度范圍為x+r=0.43m

顯然豎直向上射出的粒子恰恰在磁場中轉過半周，轉180再回到MN，此種情況粒子在磁場中運動時間最長．

=3.14×10﹣7s答：（1）粒子在磁場中做圓周運動的半徑為0.2m．（2）要使所有粒子不從FG邊界射出，磁場垂直邊界MN方向上的最小寬度d為0.3m．（3）若磁場垂直邊界MN方向上的寬度為0.2m，邊界FG上有粒子射出