2022年河南省鄭州市蘇州第四中學高三物理下學期期末試題含解析

2022年河南省鄭州市蘇州第四中學高三物理下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.如圖(甲)所示是一種速度傳感器的工作原理圖,在這個系統(tǒng)中,B為一個能發(fā)射超聲波的固定小盒子,工作時B向被測物體發(fā)出短暫的超聲波脈沖,脈沖被運動的物體反射后又被B接收,從B發(fā)射超聲波開始計時,經(jīng)時間Δt0再次發(fā)射超聲波脈沖,圖(乙)是連續(xù)兩次發(fā)射的超聲波的位移—時間圖像,則下列說法中正確的是()A.超聲波的速度為v聲=

B.超聲波的速度為v聲=C.物體的平均速度為=

D.物體的平均速度為=參考答案：AD2.如圖，勻強電場方向水平向右，場強E，絲線長L，上端系于0點，下端系質量為m帶電量為+q的小球，已知Eq=mg。現(xiàn)將小球從最低點A由靜止釋放，則（

）A.小球可到達水平位置B.當懸線與水平呈45°角時小球的速度最大C.小球在運動過程中機械能守恒D.小球速度最大時懸線上的張力為(3一2)mg參考答案：ABD本題的物理環(huán)境是有重力場和電場組成的復合場，由于Eq=mg，故和合場強的方向為與水平面成45°角斜向右下方，在此位置的時候物體的速度最大，B對。由能量轉化關系可得小球可到達水平位置，在此過程中，電場力一直對小球做正功，故機械能不守恒，C錯。小球到達水平面成45°角斜向右下方的位置時：qELsinα-mgL(1－cosα)=mv2，v2=(2＋2)gL，F(xiàn)－mg=,F=(3一2)mg3.如圖所示，一個質量均勻分布的半徑為R的球體對球外質點P的萬有引力為F．如果在球體中央挖去半徑為r的一部分球體，且r=，則原球體剩余部分對質點P的萬有引力變?yōu)椋ǎ〢.F B.F C.F D.F參考答案：C試題分析：質點與大球球心相距l(xiāng)，其萬有引力為F，則，在球體中央挖去半徑為r的一部分球體后，質點與球之間的萬有引力為F1：，C正確、ABD錯誤，故選：C。考點：萬有引力【名師點睛】先根據(jù)萬有引力定律求出M對m的萬有引力，當從M中挖去一半徑為r的球體時，要求剩下部分對m的萬有引力，先把球補全，用整球對m的萬有引力減去被挖去的球體對m的萬有引力。這就是補全法。4.如圖所示，兩個相通的容器P、Q間裝有閥門K，P中充滿氣體，Q為真空，整個系統(tǒng)與外界沒有熱交換。打開閥門K后，P中的氣體進入Q中，最終達到平衡，則A.氣體體積膨脹，內能增加

B.氣體分子勢能減少，內能增加

C.氣體分子勢能增加，壓強可能不變

D.Q中氣體不可能自發(fā)地全部退回到P中參考答案：答案：D解析：打開閥門K后，P中氣體進入Q中，由于Q內為真空，氣體體積增大時并沒有對外做功，又因為系統(tǒng)沒有熱交換，由熱力學第一定律可知，其內能不變，但由于氣體體積變大，故其壓強變小。5.（單選）如圖1所示，彈簧振子以點O為平衡位置，在A、B兩點之間做簡諧運動。取向右為正方向，振子的位移x隨時間t的變化如圖2所示，下列說法正確的是

A．t=0.8s時，振子的速度方向向左 B．t=0.2s時，振子在O點右側6cm處 C．t=0.4s和t=1.2s時，振子的加速度完全相同

D．t=0.4s到t=0.8s的時間內，振子的速度逐漸減小參考答案：A二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計16分6.某種紫外線波長為300nm，該紫外線光子的能量為6.63×10﹣19J．金屬鎂的逸出功為5.9×10﹣19J，則讓該紫外線照射金屬鎂時逸出光電子的最大初動能為7.3×10﹣20J（普朗克常量h=6.63×10﹣34J?s，真空中的光速c=3×108m/s）參考答案：：解：光子的能量E=J根據(jù)光電效應方程Ekm=E﹣W0

代入數(shù)據(jù)得，Ekm=6.63×10﹣19J﹣5.9×10﹣19J=7.3×10﹣20J故答案為：6.63×10﹣19，7.3×10﹣207.質量為m的物體從靜止開始以的加速度豎直向下運動，當下降高度為h時，該物體機械能的增量為________，該物體動能的增量為_________。參考答案：

答案：?mgh／2、

mgh／28.如右圖所示，粗糙斜面的傾角為30°輕繩通過兩個滑輪與A相連，輕繩的另一端固定于天花板上，不計輕繩與滑輪的摩擦．物塊A的質量為m不計滑輪的質量，掛上物塊B后，當滑輪兩邊輕繩的夾角為90°時，A、B恰能保持靜止且A所受摩擦力向下，則物塊B的質量為

參考答案：9.用圖（a）所示的實驗裝置探究加速度與力、質量的關系。（1）完成平衡摩擦力的相關內容：

（A）取下沙桶，把木板不帶滑輪的一端墊高；

（B）接通打點計時器電源，輕推小車，讓小車拖著紙帶運動。如果打出的紙帶如圖（b）所示，則應

（選填“增大”、“減小”或“不改變”）木板的傾角，反復調節(jié)，直到紙帶上打出的點跡

為止。（2）某同學實驗時得到如圖（c）所示的a—F圖象（沙和沙桶質量遠小于小車質量），則該同學探究的是：在

條件下，

成正比。（3）上題中若沙和沙桶質量過大，不能遠小于小車質量，則可能會出現(xiàn)下列哪種圖像參考答案：（1）減小（2分），間隔相等（2分），

（2）小車質量一定的（2分），小車的加速度與所受拉力（2分）

（3）B10.某人在某行星表面以速率v豎直上拋一物體，經(jīng)時間t落回手中，已知該行星的半徑為R，則能在這個行星表面附近繞該行星做勻速圓周運動的衛(wèi)星所具有的速率為

參考答案：11.當每個具有5．0eV的光子束射人金屬表面后，從金屬表面逸出的電子具有最大初動能是1．5eV。為了使這種金屬產(chǎn)生光電效應，入射光子的最低能量是_________eV。為了使從金屬表面逸出的電子具有的最大初動能加倍，入射光子的能量是_________eV。參考答案：3.5、3.512.(4分)如圖所示，兩平行板間為勻強電場，場強方向與板垂直，質量相同的兩個帶電粒子P、Q以相同的速度沿與板平行的方向射入電場中，P從兩極板正中射入，Q從下極板邊緣處射入，它們最后打在上板的同一點上，不計重力，則它們所帶的電荷量之比

，從開始射入到打到上板的過程中，它們的電勢能減小量之比 。

參考答案：答案：1：2l：413.用如圖所示的裝置來測量一把質量分布均勻、長度為L的刻度尺的質量。某同學是這樣設計的：將一個讀數(shù)準確的彈簧測力計豎直懸掛，取一段細線做成一環(huán)，掛在彈簧測力計的掛鉤上，讓刻度尺穿過細環(huán)中，環(huán)與刻度尺的接觸點就是尺的懸掛點，它將尺分成長短不等的兩段。用細線拴住一個質量未知的木塊P掛在尺較短的一段上，細心調節(jié)尺的懸掛點及木塊P的懸掛點位置，使直尺在水平位置保持平衡。已知重力加速度為g。（1）必須從圖中讀取哪些物理量：______________________（同時用文字和字母表示）；（2）刻度尺的質量M的表達式：______________________（用第一小問中的字母表示）。參考答案：（1）木塊P的懸掛點在直尺上的讀數(shù)x1、刻度尺的懸掛點在直尺上的讀數(shù)x2，彈簧測力計的示數(shù)F；

（一個物理量1分）（2）M＝三、簡答題：本題共2小題，每小題11分，共計22分14.(3-5模塊)(5分)有兩個質量為m的均處于基態(tài)的氫原子A、B，A靜止，B以速度v0與之發(fā)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(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，然后，此原子向低能級態(tài)躍遷，并發(fā)出光子．如欲碰后發(fā)出一個光子，則速度v0至少需要多大？己知氫原子的基態(tài)能量為E1(E1<0)。參考答案：解析：，--------------(1分)

，--------------(1分)

，--------------(1分)

--------------(2分)15.（簡答）光滑的長軌道形狀如圖所示，下部為半圓形，半徑為R，固定在豎直平面內．質量分別為m、2m的兩小環(huán)A、B用長為R的輕桿連接在一起，套在軌道上，A環(huán)距軌道底部高為2R．現(xiàn)將A、B兩環(huán)從圖示位置靜止釋放．重力加速度為g．求：（1）A環(huán)到達軌道底部時，兩環(huán)速度大?。唬?）運動過程中A環(huán)距軌道底部的最大高度；（3）若僅將輕桿長度增大為2R，其他條件不變，求運動過程中A環(huán)距軌道底部的最大高度．參考答案：（1）A環(huán)到達軌道底部時，兩環(huán)速度大小為；（2）運動過程中A環(huán)距軌道底部的最大高度為R；（3）若僅將輕桿長度增大為2R，其他條件不變，運動過程中A環(huán)距軌道底部的最大高度為R．解：（1）A、B都進入圓軌道后，兩環(huán)具有相同角速度，則兩環(huán)速度大小一定相等，對系統(tǒng)，由機械能守恒定律得：mg?2R+2mg?R=（m+2m）v2，解得：v=；（2）運動過程中A環(huán)距軌道最低點的最大高度為h1，如圖所示，整體機械能守恒：mg?2R+2mg?3R=2mg（h﹣R）+mgh，解得：h=R；（3）若將桿長換成2R，A環(huán)離開底部的最大高度為h2．如圖所示．整體機械能守恒：mg?2R+2mg（2R+2R）=mgh′+2mg（h′+2R），解得：h′=R；答：（1）A環(huán)到達軌道底部時，兩環(huán)速度大小為；（2）運動過程中A環(huán)距軌道底部的最大高度為R；（3）若僅將輕桿長度增大為2R，其他條件不變，運動過程中A環(huán)距軌道底部的最大高度為R．四、計算題：本題共3小題，共計47分16.如圖所示，空間存在著強度E=2.5×102N/C方向豎直向上的勻強電場，在電場內一長為L=0.5m的絕緣細線，一端固定在O點，一端拴著質量m=0.5kg、電荷量q=4×10－2C的小球.現(xiàn)將細線拉直到水平位置，使小球由靜止釋放，當小球運動最高點時細線受到的拉力恰好達到它能承受的最大值而斷裂.取g=10m/s2.求：

（1）小球的電性；

（2）細線能承受的最大拉力；

（3）當小球繼續(xù)運動后與O點水平方向距離為L時，小球距O點的高度.參考答案：（1）由小球運動到最高點可知，小球帶正電（2分）（2）設小球運動到最高點時速度為v，對該過程由動能定理有，①（2分）在最高點對小球由牛頓第二定律得，②（2分）由①②式解得，T=15N（1分）（3）小球在細線斷裂后，在豎直方向的加速度設為a，則③（2分）設小球在水平方向運動L的過程中，歷時t，則④（1分）設豎直方向上的位移為s，則⑤（1分）由①③④⑤解得，s=0.125m（2分）∴小球距O點高度為s+L=0.625m.17.（18分）在光滑絕緣的水平面上方，有一足夠大的空間，此空間同時存在電場強度為E、方向水平向右的勻強電場和磁感應強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場．在水平面上沿電場線方向放有兩個靜止的小球A和B（均可看成質點），兩小球的質量均為m,A球帶電荷量＋q，B球不帶電，開始時兩球相距L．現(xiàn)釋放兩球，A球開始運動，當A、B碰撞時（碰撞時間可忽略），A、B兩球的總動能無損失，且A、B兩球間無電荷轉移.不考慮空氣阻力，求：（1）如果A球與B球能夠發(fā)生碰撞，從釋放兩球至兩球發(fā)生第一次碰撞需要多長時間？第一次碰撞后A、B兩球的速度各為多大？（2）設q=2×10-5C，E=1×104N/C，m=0.1kg，B=50T，L=1cm，取g=10m/s2，各次碰撞時相鄰兩次碰撞的時間間隔分別是多少？A、B兩球最多能相碰幾次？參考答案：解析：（1）當兩球能夠發(fā)生第一次碰撞時，A球沒有離開水平面，沿水平方向只受電場力的作用，做勻加速直線運動，且滿足

（1分）

（1分）

聯(lián)立以上各式得：

（1分）

（1分）

即經(jīng)過時間兩球發(fā)生第一次碰撞．

A球與B球第一次碰撞時，動量守恒，則

(1分)

根據(jù)題意，總能量不損失，則

(1分)

聯(lián)立解得

(2分)

(2)設

代入數(shù)值求得o=0.2m/s

to=0.1s

a=2m/s2

(1分)

設每次碰撞前，A、B的速度分別為1、2，碰撞后分別為

、,由于碰撞中動量守恒，總動能不損失，所以：

解得

(2分)

即碰撞后兩球總是交換速度．

由上一問可知，第一次碰后A球速度為0，此后作勻加速直線運動；B球作速度為0

的勻速直線運動．

設第二次碰撞前A球速度為vA2,所用時間為△t2,則

解得

(2分)

碰撞后，交換速度，A的速度變?yōu)関0，B的速度變?yōu)?v0

設第三次碰撞前A球速度為vA3，所用時間為△t3，,則

解得A3=30

(1分)

再次碰撞后，交換速度，A的速度變?yōu)?0，B的速度變?yōu)?0

同理可證，第一次碰撞后的過程中，A、B每次碰撞前的加速過程（即相鄰兩次碰撞的間隔），時間均相等，為2t=0.2s

(1分)同時可得，A球加速n次后的速度為ｎ0．碰后速度為（ｎ-1）0．每一次碰后至下一次碰前速度增加20設加速n次后A球剛要離開地面，則

ｎq0Ｂ=ｍｇ

(2分)

代值解得

ｎ=5×103

即最多碰5000次．

(1分)18.已知小孩與雪橇的總質量為m=20kg，靜止于水平冰面上，雪橇與冰面間的動摩擦因數(shù)為=0.1。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2。（1）大人用F1=30N的水平恒力推