山東省青島市平度灰埠鎮(zhèn)灰埠中學(xué)2021年高三物理期末試題含解析_第1頁(yè)
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山東省青島市平度灰埠鎮(zhèn)灰埠中學(xué)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(jì)15分.每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意1.如圖所示,MN和PQ為兩個(gè)光滑的電阻不計(jì)的水平金屬導(dǎo)軌,變壓器為理想變壓器,今在水平導(dǎo)軌部分加一豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),則以下說(shuō)法正確的是

)A.若ab棒勻速運(yùn)動(dòng),則IR≠0,IL≠0,IC=0B.若ab棒勻速運(yùn)動(dòng),則IR=0,IL=0,IC=0C.若ab棒固定,磁場(chǎng)按B=Bmsinωt.的規(guī)律變化,則IR≠0,IL≠0,IC≠0D.若ab棒做勻加速運(yùn)動(dòng),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(wèi)星和美國(guó)的“銥-33”衛(wèi)星在西伯利亞上空約805km處發(fā)生碰撞。這是歷史上首次發(fā)生的在軌衛(wèi)星碰撞事件。碰撞過(guò)程中產(chǎn)生的大量碎片可能會(huì)影響太空環(huán)境。假定有甲、乙兩塊碎片,繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道都是圓,甲的運(yùn)行速率比乙的大,則下列說(shuō)法中正確的是:A.甲的運(yùn)行周期一定比乙的長(zhǎng)

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(yùn)動(dòng),根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力,設(shè)碎片的質(zhì)量為m、軌道半徑為r、地球質(zhì)量為M,有F引=F向,G=ma向=m=mr,解得a向=①,v=②,F(xiàn)引=G③,,由于甲的運(yùn)行速率比乙的大,根據(jù)①式,可以知道甲的軌道半徑較小,離地高度低,故B錯(cuò);由周期公式可知甲的周期小,故A錯(cuò);由③式可得,未知兩碎片的質(zhì)量,無(wú)法判斷向心力的大小,故C錯(cuò);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(duì).3.A、B兩點(diǎn)各放有電量為十Q和十2Q的點(diǎn)電荷,A、B、C、D四點(diǎn)在同一直線上,且AC=CD=DB。將一正電荷從C點(diǎn)沿直線移到D點(diǎn),則(A)電場(chǎng)力一直做正功

(B)電場(chǎng)力先做正功再做負(fù)功(C)電場(chǎng)力一直做負(fù)功

(D)電場(chǎng)力先做負(fù)功再做正功參考答案:答案:B4.原子核X衰變?yōu)樵雍薡再衰變?yōu)樵雍薢的過(guò)程如下:下述各關(guān)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(gè)質(zhì)量為m的小球,小球上升的最大高度為H,設(shè)上升過(guò)程中空氣阻力f恒定.對(duì)于小球從拋出到上升至最高處的過(guò)程,下列說(shuō)法正確的是:A.小球的動(dòng)能減少了mgH

B.小球的機(jī)械能減少了fHC.小球的重力勢(shì)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(jì)16分6.一行星繞某恒星做圓周運(yùn)動(dòng)。由天文觀測(cè)可得其運(yùn)行的周期為T(mén)、線速度的大小為v,已知引力常量為G,則行星運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為_(kāi)_________,恒星的質(zhì)量為_(kāi)_________。參考答案:,7.如圖所示是甲、乙兩位同學(xué)在“探究力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,若用F表示兩個(gè)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(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是符合事實(shí)的.參考答案:_甲_(填“甲”或“乙”)8.如圖,均勻磁場(chǎng)中有一由半圓弧及其直徑構(gòu)成的導(dǎo)線框,半圓直徑與磁場(chǎng)邊緣重合;磁場(chǎng)方向垂直于半圓面(紙面)向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0,半圓弧導(dǎo)線框的直徑為d,電阻為R。使該線框從靜止開(kāi)始繞過(guò)圓心O、垂直于半圓面的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)半周,線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小為_(kāi)________。現(xiàn)使線框保持圖中所示位置,讓磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間線性變化。為了產(chǎn)生與線框轉(zhuǎn)動(dòng)半周過(guò)程中同樣大小的電流,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率的大小應(yīng)為_(kāi)________。

參考答案:;9.如圖所示,光滑的半圓槽內(nèi),A球從高h(yuǎn)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(dá)的最大高度均為h/9,A球、B球的質(zhì)量之比為_(kāi)____________或____________。參考答案:1:4,1:210.(4分)有一電源,電動(dòng)勢(shì)為6V,內(nèi)電阻為2Ω,將它與一臺(tái)線圈電阻為1Ω的電動(dòng)機(jī)和一個(gè)理想電流表串聯(lián)成閉合電路,電流表讀出電流為0.5A,則整個(gè)電路的總功率P=

W,電動(dòng)機(jī)的輸出功率P2=

W。參考答案:

答案:3,2.2511.某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)“探究加速度與物體所受合力F及質(zhì)量m的關(guān)系”實(shí)驗(yàn).如圖a為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖,A為小車(chē),B為電火花計(jì)時(shí)器,C為裝有砝碼的小桶,D為一端帶有定滑輪的長(zhǎng)方形木板,實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為細(xì)繩對(duì)小車(chē)?yán)等于砝碼和小桶的總重量,小車(chē)運(yùn)動(dòng)加速度a可用紙帶上的打點(diǎn)求得.

(1)圖(b)為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶,根據(jù)紙帶可求出小車(chē)的加速度大小為

m/s2.(保留二位有效數(shù)字)

(2)在“探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系”時(shí),保持砝碼和小桶質(zhì)量不變,改變小車(chē)質(zhì)量m,分別得到小車(chē)加速度a與質(zhì)量m數(shù)據(jù)如下表:次

數(shù)123456789小車(chē)加速度a/m?s-21.981.721.481.251.000.750.480.500.30小車(chē)質(zhì)量m/kg0.250.290.330.400.500.710.751.001.67

根據(jù)上表數(shù)據(jù),為直觀反映F不變時(shí)a與m的關(guān)系,請(qǐng)?jiān)趫Dc

方格坐標(biāo)紙中選擇恰當(dāng)物理量建立坐標(biāo)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(guān)系”時(shí),保持小車(chē)的質(zhì)量不變,改變小桶中砝碼的質(zhì)量,該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F圖線如圖d,該圖線不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn),試分析圖線不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的原因.答:

.參考答案:12.設(shè)雨點(diǎn)下落過(guò)程中所受空氣阻力大小與雨點(diǎn)半徑的平方成正比,現(xiàn)有兩個(gè)密度相同大小不同的雨點(diǎn)從同一高度的云層靜止起下落,那么先到達(dá)地面的是________(填“大”或“小”)雨點(diǎn),接近地面時(shí)速度較小的是________(填“大”或“小”)雨點(diǎn)。參考答案:答案:大,小解析:由m=ρV=ρπr3,f=kr2,mg-f=ma,聯(lián)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(dá)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(shí)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(wěn)壓電源,其電壓有效值UAB=100V,R0=40W,當(dāng)滑動(dòng)片處于線圈中點(diǎn)位置時(shí),C、D兩端電壓的有效值UCD為

V,通過(guò)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(shù)為副線圈匝數(shù)的一半。理想變壓器的變壓比為,所以。根據(jù)部分電路歐姆定律有。三、實(shí)驗(yàn)題:本題共2小題,每小題11分,共計(jì)22分14.在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,小明同學(xué)利用傳感器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn):如圖甲所示,將質(zhì)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(tái)紅外線計(jì)時(shí)器,能自動(dòng)記錄小球擋住紅外線的時(shí)間t,改變小球下落高度h,進(jìn)行多次重復(fù)實(shí)驗(yàn).此方案驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律方便快捷.(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)小球的直徑如圖乙所示,則小球的直徑d=

mm;(2)在處理數(shù)據(jù)時(shí),計(jì)算小球下落h高度時(shí)速度v的表達(dá)式為;(3)為直觀判斷小球下落過(guò)程中機(jī)械能是否守恒,應(yīng)作下列哪一個(gè)圖象?;A.h﹣t圖象

B.h﹣圖象

C.h﹣t2圖象

D.h﹣圖象(4)經(jīng)正確的實(shí)驗(yàn)操作,小明發(fā)現(xiàn)小球動(dòng)能增加量mv2總是稍小于重力勢(shì)能減少量mgh,你認(rèn)為增加釋放高度h后,兩者的差值會(huì)(填“增大”、“縮小”或“不變”).參考答案:(1)17.805(2)(3)D(4)增大【考點(diǎn)】驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.【分析】螺旋測(cè)微器的讀數(shù)方法是固定刻度讀數(shù)加上可動(dòng)刻度讀數(shù),在讀可動(dòng)刻度讀數(shù)時(shí)需估讀.本實(shí)驗(yàn)采用光電門(mén)利用平均速度法求解落地時(shí)的速度;則根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知,當(dāng)減小的機(jī)械能應(yīng)等于增大的動(dòng)能;由原理即可明確注意事項(xiàng)及數(shù)據(jù)的處理等內(nèi)容.【解答】解:(1)螺旋測(cè)微器的固定刻度為17.5mm,可動(dòng)刻度為30.5×0.01mm=0.305mm,所以最終讀數(shù)為17.5mm+0.305mm=17.805mm,(2)已知經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的時(shí)間小球的直徑;則可以由平均速度表示經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的速度;所以v=,(3)若減小的重力勢(shì)能等于增加的動(dòng)能時(shí),可以認(rèn)為機(jī)械能守恒;則有:mgh=mv2;即:2gh=()2為直觀判斷小球下落過(guò)程中機(jī)械能是否守恒,所以應(yīng)作h﹣圖象,故選:D.(4)經(jīng)正確的實(shí)驗(yàn)操作,小明發(fā)現(xiàn)小球動(dòng)能增加量mv2總是稍小于重力勢(shì)能減少量mgh,你認(rèn)為增加釋放高度h后,兩者的差值會(huì)增大,故答案為:(1)17.805(2)(3)D(4)增大15.某同學(xué)在研究“對(duì)不同物體做相同功情況下,物體質(zhì)量與速度的關(guān)系”時(shí),提出了以下四種猜想:A.

B.C.

D.為驗(yàn)證猜想的正確性,該同學(xué)用如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn):將長(zhǎng)木板平放在水平桌面上,木塊固定在長(zhǎng)木板一端,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在木塊上,木塊右側(cè)固定一輕彈簧,用連接紙帶的小車(chē)壓縮彈簧至長(zhǎng)木板的虛線處由靜止釋放,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn),選取點(diǎn)跡均勻的一部分紙帶,計(jì)算出小車(chē)勻速運(yùn)動(dòng)的速度,測(cè)出小車(chē)的質(zhì)量;然后在小車(chē)上加砝碼,再次壓縮彈簧至木板虛線處由靜止釋放小車(chē),計(jì)算出小車(chē)和砝碼勻速運(yùn)動(dòng)的速度,測(cè)出小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量:再在小車(chē)上加砝碼,重復(fù)以上操作,分別測(cè)出、……。①每次實(shí)驗(yàn)中,都將小車(chē)壓縮彈簧至長(zhǎng)木板的虛線處由靜止釋放,目的是_____________;若要消除每次實(shí)驗(yàn)中小車(chē)和紙帶受到的阻力對(duì)小車(chē)運(yùn)動(dòng)的影響,應(yīng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是______________________________________________。②某次實(shí)驗(yàn)采集的五組數(shù)據(jù)如下表:由表格數(shù)據(jù)直觀判斷,明顯不正確的兩個(gè)猜想是A、B、C、D中的__________;若對(duì)某個(gè)猜想進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并作圖,畫(huà)出了如圖所示的圖象,則圖中的橫坐標(biāo)應(yīng)是_____________。參考答案:①小車(chē)獲得相同的動(dòng)能(彈簧對(duì)小車(chē)做功相同)(1分);墊高木板固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端,使小車(chē)連同紙帶一起在木板上勻速運(yùn)動(dòng)(平衡摩擦力)②由表格中數(shù)據(jù)可知,質(zhì)量m越大,相對(duì)應(yīng)的速度越小,所以明顯不正確的是AC;圖象是正比例函數(shù)關(guān)系,然后據(jù)表格中數(shù)據(jù)估算的結(jié)果是一定值,所以得出圖中的橫坐標(biāo)應(yīng)該是。四、計(jì)算題:本題共3小題,共計(jì)47分16.電子對(duì)湮滅是指電子“e﹣”和正電子“e+”碰撞后湮滅,產(chǎn)生伽馬射線的過(guò)程,電子對(duì)湮滅是正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描(PET)及正子湮滅能譜學(xué)(PAS)的物理基礎(chǔ).如圖所示,在平面直角坐標(biāo)系xOy上,P點(diǎn)在x軸上,且=2L,Q點(diǎn)在負(fù)y軸上某處.在第Ⅰ象限內(nèi)有平行于y軸的勻強(qiáng)電場(chǎng),在第Ⅱ象限內(nèi)有一圓形區(qū)域,與x、y軸分別相切于A、C兩點(diǎn),=L,在第Ⅳ象限內(nèi)有一未知的圓形區(qū)域(圖中未畫(huà)出),未知圓形區(qū)域和圓形區(qū)域內(nèi)有完全相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)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(diǎn)沿y軸正方向射入磁場(chǎng),經(jīng)C點(diǎn)射入電場(chǎng),最后從P點(diǎn)射出電場(chǎng)區(qū)域;另一束速度大小為的正電子束從Q點(diǎn)沿與y軸正向成45°角的方向射入第Ⅳ象限,而后進(jìn)入未知圓形磁場(chǎng)區(qū)域,離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)正好到達(dá)P點(diǎn),且恰好與從P點(diǎn)射出的電子束正碰發(fā)生湮滅,即相碰時(shí)兩束粒子速度方向相反.已知正負(fù)電子質(zhì)量均為m、電量均為e,電子的重力不計(jì).求:(1)圓形區(qū)域內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和第Ⅰ象限內(nèi)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E的大?。唬?)電子子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)所用的時(shí)間;(3)Q點(diǎn)縱坐標(biāo)及未知圓形磁場(chǎng)區(qū)域的最小面積S.參考答案:【考點(diǎn)】:帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng);帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng).【專題】:帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專題.【分析】:(1)電子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),畫(huà)出軌跡,結(jié)合幾何關(guān)系求解軌道半徑,根據(jù)牛頓第二定律列式求解磁感應(yīng)強(qiáng)度;電子在電場(chǎng)中做類似平拋運(yùn)動(dòng),根據(jù)類似平拋運(yùn)動(dòng)的分位移公式列式求解E即可;(2)電子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是,在電場(chǎng)中做類似平拋運(yùn)動(dòng),根據(jù)類似平拋運(yùn)動(dòng)的分位移公式列式即可求出在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間,最后求和;(3)在矩形區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的粒子的速度偏轉(zhuǎn)角度為90°,畫(huà)出軌跡,結(jié)合幾何關(guān)系確定磁場(chǎng)面積.:解:(1)電子束a從A點(diǎn)沿y軸正方向發(fā)射,經(jīng)過(guò)C點(diǎn),畫(huà)出從A到C的軌跡,如圖所示:結(jié)合幾何關(guān)系,有:r=L…①粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng),洛倫茲力提供向心力,故:ev0B=m…②聯(lián)立解得:B=;電子從C到P過(guò)程是類似平拋運(yùn)動(dòng),根據(jù)分運(yùn)動(dòng)公式,有:2L=v0t2L=其中:a=聯(lián)立解得:E=,(2)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是,而:所以:電子從A到P的時(shí)間:(3)電子射出電場(chǎng)的區(qū)域后,沿y方向的分速度:vy=at2電子的運(yùn)動(dòng)方向與x軸之間的夾角:代入數(shù)據(jù)得:θ=45°速度的大小為:所以正電子“e+”在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)的區(qū)域后速度偏轉(zhuǎn)角為90°,洛倫茲力提供向心力,故:解得:r′=由于正電子離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)正好到達(dá)P點(diǎn),所以軌跡如圖:由幾何關(guān)系可得,該圓形區(qū)域的最小半徑:R==L故最小面積為:S=πR2=πL2正電子束從Q點(diǎn)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(diǎn)縱坐標(biāo)是﹣4L.答:(1)圓形區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為;第Ⅰ象限內(nèi)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小E為;(2)電子子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)所用的時(shí)間為;(3)Q點(diǎn)縱坐標(biāo)是﹣4L,未知圓形磁場(chǎng)區(qū)域的最小面積是πL2.17.

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