广西壮族自治区贵港市育才中学2021-2022学年高三物理期末试题含解析.docx

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广西壮族自治区贵港市育才中学2021-2022学年高三物理期末试题含解析
一、 选择题：本题共5小题，每小题3分，共计15分．每小题只有一个选项符合题意
1. 2010年广州亚运会上，刘翔重归赛场，以打破亚运记录的方式夺得110米跨栏的冠军。他采用蹲踞式起跑，在发令枪响后，左脚迅速蹬离起跑器，在向前加速的同时提升身体重心。如图所示，假设质量为m的运动员，在起跑时前进的距离s内，重心上升高度为h，获得的速度为v，阻力做功为W阻，则在此过程中                     （    ）
         A．运动员的机械能增加了
         B．运动员机械能增加了
         C．运动员的重力做功为W重=mgh
       D．运动员自身做功
参考答案：
B
2. （单选）物体受到几个恒力的作用处于平衡状态，若再对物体施加一个恒力，则物体可能做
A．静止                          B．匀速直线运动
C．变加速曲线运动                D．匀变速曲线运动
参考答案：
D
3. （多选）在杂技表演中，猴子沿竖直杆向上做初速度为零、加速度为a的匀加速运动，同时人顶着直杆以速度水平匀速移动，经过时间t，猴子沿杆向上移动的高度为，人顶杆沿水平地面移动的距离为x，如图所示。关于猴子的运动情况，下列说法中正确的是
A．相对地面的运动轨迹为直线
B．相对地面做匀加速曲线运动
C．t时刻猴子对地速度的大小为
D．t时间内猴子对地的位移大小为
参考答案：
【知识点】运动的合成和分解．D1
【答案解析】 BD 解析： A、猴子在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做初速度为0的匀加速直线运动，根据运动的合成，知合速度与合加速度不在同一条直线上，所以猴子运动的轨迹为曲线．故A错误．B、猴子在水平方向上的加速度为0，在竖直方向上有恒定的加速度，根据运动的合成，知猴子做曲线运动的加速度不变，做匀变速曲线运动．故B正确．C、t时刻猴子在水平方向上的速度为v0，和竖直方向上的分速度为at，所以合速度v=．故C错误．D、在t时间内猴子在水平方向和竖直方向上的位移分别为x和h，根据运动的合成，知合位移s=．故D正确．故选：BD．
【思路点拨】A、猴子参与了水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的匀加速直线运动，通过运动的合成，判断猴子相对于地面的运动轨迹以及运动情况．C、求出t时刻猴子在水平方向和竖直方向上的分速度，根据平行四边形定则，求出猴子相对于地面的速度，即合速度．D、分别求出猴子在t时间内水平方向和竖直方向上的位移，根据平行四边形定则，求出猴子的合位移．解决本题的关键知道猴子参与了水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的匀加速直线运动，会运用运动的合成分析物体的运动轨迹和运动情况．
4. （单选题）如图所示，A、B两物块叠放在一起，在粗糙的水平面上保持相对静止且一起向右做匀减速直线运动，运动过程中B受到的摩擦力
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A．方向向左，大小不变
B．方向向左，逐渐减小
C．方向向右，大小不变
D．方向向右，逐渐减小                                   
参考答案：
A
5.
（单选）如图所示，轻绳的两端分别系在圆环A和小球B上，圆环A套在粗糙的水平直杆MN上．现用水平力F拉着绳子上的一点O，使小球B从图中实线位置缓慢上升到虚线位置，但圆环A始终保持在原位置不动．在这一过程中，环对杆的摩擦力为Ff和环对杆的压力FN的变化情况是（　　）
　
A．
Ff不变，FN不变
B．
Ff增大，FN不变
C．
Ff增大，FN减小
D．
Ff不变，FN减小
参考答案：
解：以B为研究对象，小球受到重力、水平力F和轻绳的拉力T，如图1所示
由平衡条件得：
F=mgtanα，α增大，则F增大
再以整体为研究对象，力图如图2所示．根据平衡条件得：
Ff=F，则Ff逐渐增大．
FN=（M+m）g，FN保持不变
故选B．
二、 填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分
6. 为了探究加速度与力的关系，某同学设计了如图所示的实验装置，带滑轮的长木板水平放置，板上有两个光电门相距为d，滑块通过细线与重物相连，细线的拉力F大小等于力传感器的示数．让滑块从光电门1由静止释放，记下滑到光电门2的时间t，
改变重物质量来改变细绳拉力大小，重复以上操作5次，得到下列表格中5组数据．  
(1)若测得两光电门之间距离为d=0．5m，运动时间t=0．5s，则a=  ☆  m/s2；
(2)依据表中数据在坐标纸上画出a-F图象．
(3)由图象可得滑块质量m=  ☆  kg，滑块和轨道间的动摩擦因数= ☆  .g=10m／s2)
参考答案：
3 / 8
7. 如图所示，一轻杆上端可以绕固定的水平轴O无摩擦转动，轻杆下端固定一个质量为m的小球（可视为质点），开始时轻杆竖直静止。现用力F＝mg垂直作用于轻杆的中点，使轻杆转动，转动过程中保持力F与轻杆始终垂直，当轻杆转过的角度θ＝_________时，F的功率最大。若从轻杆竖直静止开始，保持F＝mg，且F始终水平作用于轻杆的中点，则杆能转过的最大角度θM＝_________。
参考答案：
30o，53o
8. （2）某同学利用打点计时器探究小车速度随时间变化的关系，所用交流电的频率为50Hz，下图为某次实验中得到的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6、7为计数点，相邻两计数点间还有3个打点未画出. 从纸带上测出，，，，，，。
（a）请通过计算，在下表空格内填入合适的数据（计算结果保留三位有效数字）：（2分）
计数点
1
2
3
4
5
6
各计数点的速度




 

（b）根据表中数据，在所给的坐标系中作出图象（以0计数点作为计时起点）；由图象可得，小车运动的加速度大小为_______（2分+2分）
参考答案：
9. 雪在外力挤压下可形成冰，表明雪的密度          冰的密度（选填“大于”“等于”或“小于”）。小丽利用冰的密度，使用如下方法来估测积雪的密度：在平整地面的积雪上，脚向下用力踩在雪上，形成一个下凹的脚印，然后测量脚印的深度和                ，根据冰的密度就可以估测雪的密度。
参考答案：
小于     积雪的深度
10. 假设太阳与地球之间充满了水而不是真空，那么光从太阳到达地球要多花的时间是  　▲　s。已知太阳与地球的距离为km，。
参考答案：
165 
11. 图12（a）是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置示意图。重力加速度取g。
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    （1）为了平衡小车受到的阻力，应适当抬高木板的           端（填“左”或“右”）。
    （2）细砂和小桶的总质量为m，小车的质量为M，实验要求m        M（填“远大于”或“远于”）。该实验的原理是，在平衡小车受到的阻力后，认为小车受到的合外力是        ，其值与真实值相比       （填“偏大”或“偏小”），小车受到合外力的真实值为         。
         （3）已知打点计时器的打点周期为0．02s，一位同学按要求打出一条纸带如图12（b）所示，在纸带上每5个点取一个计数点，则计数点l、2间的距离S12=____cm，计数点4的速度v4=          m/s，小车的加速度a=           m/s2。
         （4）保持细砂和砂桶的质量不变，改变小车的质量M，分别得到小车的加速度a与其对应的质量M，处理数据的恰当方法是作        （填“a-M”或“a-”）图象。
    （5）保持小车的质量不变，改变细砂的质量，甲、乙、丙三位同学根据实验数据分别作出了小车的加速度a随合外力F变化的图线如图12 （c）、（d），（e）所示。
         图（c）中的图线上部出现了弯曲，偏离了原来的直线，其主要原因是                。
图（d）中的图线不通过原点，其主要原因是                                      。
图（e）中的图线不通过原点，其主要原因是                                      。
参考答案：
12. 为“验证牛顿第二定律”，某同学设计了如下实验方案：
A．实验装置如图甲所示，一端系在滑块上的轻质细绳通过转轴光滑的轻质滑轮，另一端挂一质量为m＝ kg的钩码，用垫块将长木板的有定滑轮的一端垫起．调整长木板的倾角，直至轻推滑块后，滑块沿长木板向下做匀速直线运动；
B．保持长木板的倾角不变，取下细绳和钩码，接好纸带，接通打点计时器的电源，然后让滑块沿长木板滑下，打点计时器打下的纸带如图乙所示．
请回答下列问题：
(1)图乙中纸带的哪端与滑块相连
_______________________________________________________________________．
(2)图乙中相邻两个计数点之间还有4个打点未画出，打点计时器接频率为50 Hz的交流电源，根据图乙求出滑块的加速度a＝________m/s2.
(3)不计纸带与打点计时器间的阻力，滑块的质量M＝________kg.( m/s2)
参考答案：
(1)取下细绳和钩码后，滑块加速下滑，随着速度的增加点间距离逐渐加大，故纸带的右端与滑块相连．
(2)由Δx＝aT2，得a＝＝ m/s2＝ m/s2.
(3)匀速下滑时滑块所受合外力为零，撤去钩码滑块所受合外力等于mg，由mg＝Ma得M＝ kg.
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13. 水槽内有一振源，振动时产生的水波通过一个空隙发生衍射现象，为了使衍射现象更明显，可采用的方法是使空隙的宽度　　　　　　；或者是使振源的振动频率　　　　　（填“变大”或“变小”）。
参考答案：
    变小、变小
三、 简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分
14. 内表面只反射而不吸收光的圆筒内有一半径为R的黑球，距球心为2R处有一点光源S，球心O和光源S皆在圆筒轴线上，如图所示．若使点光源向右半边发出的光最后全被黑球吸收，则筒的内半径r最大为多少？
参考答案：
自S作球的切线S?，并画出S经管壁反射形成的虚像点，及由画出球面的切线N，如图1所示，由图可看出，只要和之间有一夹角，则筒壁对从S 向右的光线的反射光线就有一部分进入球的右方，不会完全落在球上被吸收．
由图可看出，如果r的大小恰能使与重合，如图2，则r?就是题所要求的筒的内半径的最大值．这时SM 与MN的交点到球心的距离MO就是所要求的筒的半径r．由图2可得
??????????                   （1）
由几何关系可知
                 （2）
由（1）、（2）式得
               （3）
15. （8分）小明测得家中高压锅出气孔的直径为4mm，压在出气孔上的安全阀的质量为80g。通过计算并对照图像（如图)说明利用这种高压锅烧水时，最高温度大约是多少？假若要把这种高压锅向西藏地区销售，你认为需要做哪方面的改进，如何改进？
参考答案：
大约为115℃
解析：
 
P＝Po＋Pm＝1．01×105Pa＋＝1．63×105Pa
由图像可得锅内最高温度大约为115℃．
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若要把这种锅向西藏地区销售，由于西藏大气压较小，要使锅内最高温度仍为115℃，锅内外压强差变大，应适当提高锅的承压能力，并适当增加安全阀的质量。
四、计算题：本题共3小题，共计47分
16. 如图所示，质量为m的小球，由长为l的细线系住，细线的另一端固定在A点，AB是过A的竖直线，E为AB上的一点，且AE=，过E作水平线EF，在EF上钉铁钉D，若线能承受的最大拉力是9mg，现将小球拉直水平，然后由静止释放，若小球能绕钉子在竖直面内做圆周运动，不计线与钉子碰撞时的能量损失．求钉子位置在水平线上的取值范围．
参考答案：
解析：这是一个圆周运动与机械能两部分知识综合应用的典型问题．题中涉及两个临界条件：一是线承受的最大拉力不大于9mg；另一个是在圆周运动的最高点的瞬时速度必须不小于（r是做圆周运动的半径）．设在D点绳刚好承受最大拉力，设DE=x1，则：AD=
悬线碰到钉子后，绕钉做圆周运动的半径为：r1=l－AD= l－……①（1分）
当小球落到D点正下方时，绳受到的最大拉力为F，此时小球的速度v，由牛顿第二定律有：
F－mg=…………………………………………②      （1分）
结合F≤9mg可得：≤8mg……………………③     （1分）
由机械能守恒定律得：mg (+r1)=mv12（2分）
即：v2=2g (+r1) ………………………………④        （1分）
由①②③式联立解得：x1≤l…………………⑤      （1分）
随着x的减小，即钉子左移，绕钉子做圆周运动的半径越来越大．转至最高点的临界速度也越来越大，但根据机械能守恒定律，半径r越大，转至最高点的瞬时速度越小，当这个瞬时速度小于临界速度时，小球就不能到达圆的最高点了．
设钉子在G点小球刚能绕钉做圆周运动到达圆的最高点，设EG=x2，如图，则：AG=
r2=l－AG= l－…………………………⑥        （1分）
在最高点：mg≤……………………………⑦        （1分）
由机械能守恒定律得：mg (r2)=mv22…………⑧                （1分）
由④⑤⑥联立得：x2≥l…………………………⑨                 （1分）
在水平线上EF上钉子的位置范围是：l≤x≤l          （1分）
17. 在如图所示的竖直平面内,水平轨道CD和倾斜轨道GH与半径r=m的光滑圆弧轨道分别相切于D点和G点,GH与水平面的夹角θ=37°。过G点、垂直于纸面的竖直平面左侧有匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度B=;过D点、垂直于纸面的竖直平面右侧有匀强电场,电场方向水平向右,电场强度E=1×10
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4N/C。小物体P1质量m=2×10-3kg、电荷量q=+8×10-6C,受到水平向右的推力F=×10-3N的作用,沿CD向右做匀速直线运动,到达D点后撤去推力。当P1到达倾斜轨道底端G点时,不带电的小物体P2在GH顶端静止释放,经过时间t=。P1和P2与轨道CD、GH间的动摩擦因数均为μ=,取g=10m/s2,sin37°=,cos37°=,物体电荷量保持不变,不计空气阻力。求:
(1)小物体P1在水平轨道CD上运动速度v的大小;
(2)倾斜轨道GH的长度s。
参考答案：
（1）4m/s（2）
试题分析： （1）设小物体P1在匀强磁场中运动的速度为v，受到水平外力F，重力mg，支持力N，竖直向上的洛伦兹力F1，滑动摩擦力f
则F1=qvB①
，②
匀速直线运动，物体处于平衡状态；③
解得m/s④
说明：①③各1分，②④各2分
(2)设物体P1在G点的速度为，由于洛伦兹力不做功
由动能定理知⑤
解得速度m/s
小物体P1在GH上运动受到水平向右的电场力qE，重力mg，垂直斜面支持力N1，沿斜面向下的滑动摩擦力f1设加速度为
由牛顿第二定律有，
，⑥
解得m/s2
小物体P1在GH上匀加速向上运动=⑦
小物体P2在GH上运动受到重力m2g，垂直斜面支持力N2，沿斜面向上的滑动摩擦力f2，加速度为
则⑧
解得m/s2
小物体P2在GH上匀加速向下运动=⑨
故轨道长⑩
所以s="" ⑾
说明：⑦⑧⑨⑩各1分，⑥⑾各2分，⑤式3分
18. 一根弹性绳沿x轴方向放置，左端在原点O处，用手握住绳的左端使其沿y轴方向做周期为1 s的简谐运动，于是在绳上形成一列简谐波，振动传播到质点M时的波形如图所示．绳上质点N的平衡位置为x=5 m，求：
①波从O传到N的过程中，O点通过的路程；
②如果从N开始振动计时，画出质点N振动的位移—时间图线．
参考答案：
80cm