湖北省荆州市石首久合垸乡黄梅中学高三物理上学期期末试题含解析

湖北省荆州市石首久合垸乡黄梅中学高三物理上学期期末试题含解析 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. 如图甲所示，Q1、Q2是两个固定的点电荷，一个带负电的试探电荷仅在电场力作用下以初速度v0沿两点电荷连线的中垂线从a点向上运动，其v-t图象如图乙所示．下列说法正确的是（ ） A. 两点电荷一定都带正电，但电量不一定相等 B. 两点电荷一定带正电，0-t2时间内试探电荷所经过的各点场强越来越大 C. t1、t3两时刻试探电荷在同一位置 D. t2时刻试探电荷的电势能最大，试探电荷所在处电场的电势最高 参考答案： C 试题分析：根据负电荷运动的v-t图象的对称性可知，两电荷都是带等量的正电，根据等量正电荷电场分布规律可知，电场强度沿两电荷连线的中垂线向两侧先增大后减小，即负电荷运动的加速度先增加后减小，故0-t2时间内试探电荷所经过的各点场强先增大后减小，选项AB错误；根据对称性可知t1、t3两时刻试探电荷在同一位置，选项C正确；t2时刻负电荷的速度减为零，此时试探电荷的电势能最大，试探电荷所在其运动的区域内所处电场的电势最低，选项D错误；故选C． 考点：此题是对带电粒子在电场中的运动的考查；要熟练掌握等量同种电荷电场的分布特征，即在沿两电荷连线的中垂线向两侧电场强度先增大后减小，且沿电场线方向电势逐渐降低． 2. 一个小滑块以一定的初速度滑上倾角为30°的光滑斜面，在第1s内与前3s内通过的位移相等，取初速度方向为正，则下列判断正确的是     (     ) A．滑块在前3s内的平均速度 B．滑块在第1s内和第2s内的位移之比为2：1 C．滑块在前4s内的位移为零 D．滑块在第3s内的平均速度 参考答案： 3. （多选）北京时间2011年3月11日13时46分，在日本本州岛附近海域发生里氏9.0级强烈地震，地震和海啸引发福岛第一核电站放射性物质泄漏，其中放射性物质碘131的衰变方程为→+Y。根据有关放射性知识，下列说法正确的是(  ) A．Y粒子为β粒子 B．的半衰期大约是8天，若取4个碘原子核，经16天就可能剩下1个碘原子核了 C．生成的处于激发态，放射γ射线。γ射线的穿透能力最强，电离能力也最强 D．中有53个质子和131个核子 E.如果放射性物质碘131处于化合态，可能对放射性会有影响 参考答案： AD 解：A、53131I→54131Xe+Y，根据衰变过程中质量数和电荷数守恒，Y粒子为β粒子，故A正确．B、半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，对少数原子核是不适用的．所以，则若取4个碘原子核，经16天剩下几个碘原子核无法预测．故B错误．C、生成的54131Xe处于激发态，还会放射γ射线．γ射线的穿透能力最强，γ射线是高能光子，即高能电磁波，它是不带电的，所以γ射线的电离作用很弱，故C错误．D、53131I中有53个质子，131表示质量数即核子数，故D正确．E、半衰期与外部环境和所处状态无关，E错误；故选：AD． 4. 如图甲所示，Q1、Q2为两个被固定的点电荷，其中Q1带负电，a、b两点在它们连线的延长线上．现有一带负电的粒子以一定的初速度沿直线从a点开始经b点向远处运动(粒子只受电场力作用)，粒子经过a、b两点时的速度分别为va、vb，其速度图像如图乙所示．则下列说法中正确的是（　　　）  A．Q2一定带负电 B．Q1的电量一定小于Q2的电量 C．b点的电场强度一定为零 D．整个运动过程中，粒子的电势能先减小后增大   参考答案： C 5. （多选）一质点在一平面内运动，其轨迹如图所示，它从A点出发，以恒定速率v0运动到B点，图中x轴上方的轨迹都是半径为R的半圆，下方的都是半径为r的半圆，下列关于此质点由A到B运动的说法中正确的是 A. 质点由A到B沿x轴运动的平均速度大小为v0  B. 质点由A到B沿x轴运动的平均速度大小为 C. 质点由A到B沿x轴运动的平均速度为大小 D. 质点由A到B所经历的时间可能为 参考答案： BD 二、 填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分 6. 27．在“用DIS研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”实验中： （1）本实验中需要用到的传感器是光电门传感器和     传感器． （2）让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间Δt内感应电动势的平均值E，改变速度多次实验，得到多组Δt与E，若以E为纵坐标、       为横坐标作图可以得到直线图像． （3）记录下小车某次匀速向左运动至最后撞上螺线管停止的全过程中感应电动势与时间的变化关系，如图所示，挡光时间Δt内图像所围阴影部分面积为S，增加小车的速度再次实验得到的面积S’      S（选填“＞”、“＜”或“=”）． 参考答案： （1）电压   （2分）  （2）1/Δt  （2分）  （3）=    7. 汽车的速度计显示的是           的大小。（填“瞬时速度”或“平均速度”） 参考答案： 瞬时速度 8. 一个人由高H=20m的高台上将质量为m=0.5kg的小球以v0=16m/s的初速度竖直向上抛出，则人对小球所做的功为________J；小球落地时速度大小为24m/s，整个过程中小球克服空气阻力做功为________J。（g=10m/s2） 参考答案： 答案： 64J； 20J。  9. 如图所示，两端封闭的均匀玻璃管竖直放置，管中间有一段水银柱将管中气体分成体积相等的两部分，管内气体的温度始终与环境温度相同。一段时间后，发现下面气体的体积比原来大了，则可以判断环境温度      了（填“升高”或“降低”），下面气体压强的变化量       上面气体压强的变化量（填“大于”、“等于”或“小于”）。   参考答案： 升高  ； 等于 10. 如图所示，绝缘水平面上静止着两个质量均为m，电量均为+Q的物体A和B（A、B均可视为质点），它们间的距离为r，与水平面的动摩擦因数均为μ,则此时          A受到的摩擦力为      　　 。如果将A的电量增至+4Q，则两物体将开始运动，当它们的加速度第一次为零时，A运动的距离为          。 参考答案： (1)     (2)   11. （2分）传感器是自动控制设备中不可缺少的元件。图是一种测定位移的电容式传感器电路。在该电路中，闭合开关S一小段时间后，使工件（电介质）缓慢向左移动，则在工件移动的过程中，通过电流表G的电流           （填“方向由a至b”、“方向由b至a”或“始终为零”） 参考答案： 方向由a至b 12. 如图所示为氢原子能级图，用光子能量为13.06eV的光照射一群处于基态的氢原子，可能观测到氢原子发射不同波长的光有     种，其中波长最长的是从n=    能级跃迁到n=      能级辐射出的光子。 参考答案： 10 5 4 13. 一质点由静止开始作匀加速直线运动，加速度为0.5 m/s2，经过相隔125m的AB两点用了10s．质点到达A点时的速度是____________m/s；质点从出发到达B点所经历的时间为_________s．   参考答案：     答案：10   30 三、 简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分 14. （6分）如图所示，在水平光滑直导轨上，静止着三个质量均为的相同小球、、，现让球以的速度向着球运动，、两球碰撞后黏合在一起，两球继续向右运动并跟球碰撞，球的最终速度. ①、两球跟球相碰前的共同速度多大？ ②两次碰撞过程中一共损失了多少动能？ 参考答案： 解析：①A、B相碰满足动量守恒（1分）       得两球跟C球相碰前的速度v1=1m/s（1分）       ②两球与C碰撞同样满足动量守恒（1分）       得两球碰后的速度v2=0.5m/s，（1分）       两次碰撞损失的动能（2分） 15. （6分）一定质量的理想气体，在绝热膨胀过程中     ①对外做功5J，则其内能　　　　　（选填“增加”或“减少”）,　 J. 　  ②试从微观角度分析其压强变化情况。 参考答案： 答案：①减少，5；②气体体积增大，则单位体积内的分子数减少；内能减少，则温度降低，其分子运动的平均速率减小,则气体的压强减小。（4分要有四个要点各占1分；单位体积内的分子数减少；温度降低；分子运动的平均速率减小；气体的压强减小。） 四、计算题：本题共3小题，共计47分 16. (20分)如图所示，轻弹簧一端连于固定点O，可在竖直平面内自由转动，另一端连接一带电小球P,其质量m=2×10-2 kg,电荷量q=0.2 C.将弹簧拉至水平后，以初速度V0=20 m/s竖直向下射出小球P,小球P到达O点的正下方O1点时速度恰好水平，其大小V=15 m/s.若O、O1相距R=1.5 m,小球P在O1点与另一由细绳悬挂的、不带电的、质量M=1.6×10-1 kg的静止绝缘小球N相碰。碰后瞬间，小球P脱离弹簧，小球N脱离细绳，同时在空间加上竖直向上的匀强电场E和垂直于纸面的磁感应强度B=1T的弱强磁场。此后，小球P在竖直平面内做半径r=0.5 m的圆周运动。小球P、N均可视为质点，小球P的电荷量保持不变，不计空气阻力，取g=10 m/s2。那么， （1）弹簧从水平摆至竖直位置的过程中，其弹力做功为多少？ （2）请通过计算并比较相关物理量，判断小球P、N碰撞后能否在某一时刻具有相同的速度。  (3)若题中各量为变量，在保证小球P、N碰撞后某一时刻具有相同速度的前提下，请推导出r的表达式(要求用B、q、m、θ表示，其中θ为小球N的运动速度与水平方向的夹角)。 参考答案： 解析： （1）设弹簧的弹力做功为W，有： 　　　　　　　　　　　　　　　　① 代入数据，得：W＝J　　　　　　　　　　　　　　　 　② （2）由题给条件知，N碰后作平抛运动，P所受电场力和重力平衡，P带正电荷。设P、N碰后的速度大小分别为v1和V，并令水平向右为正方向，有:     ③ 而： 　　　　　　　　　　　　　　　　            ④ 若P、N碰后速度同向时，计算可得V，这种碰撞不能实现。P、N碰后瞬时必为反向运动。有：                    ⑤ P、N速度相同时，N经过的时间为，P经过的时间为。设此时N的速度V1的方向与水平方向的夹角为，有： 　　　　　　　                             ⑥ 　　　　　　　　　　　   　         ⑦ 代入数据，得： 　　　　　　　　　　             ⑧ 对小球P，其圆周运动的周期为T，有： 　　　　　　　　　　　　　             　      ⑨ 经计算得： ＜T， P经过时，对应的圆心角为，有： 　　　     ⑩ 当B的方向垂直纸面朝外时，P、N的速度相同，如图可知，有： 联立相关方程得： 比较得， ，在此情况下，P、N的速度在同一时刻不可能相同。 当B的方向垂直纸面朝里时，P、N的速度相同，同样由图，有： ， 同上得： ， 比较得， ，在此情况下，P、N的速度在同一时刻也不可能相同。 （3）当B的方向垂直纸面朝外时，设在t时刻P、N的速度相同， ， 再联立④⑦⑨⑩解得： 当B的方向垂直纸面朝里时，设在t时刻P、N的速度相同， 同理得： ， 考虑圆周运动的周期性，有: （给定的B、q、r、m、等物理量决定n的取值） 17. 如15图所示，一束电子（电量为e）以速度V0垂直射入磁感应强度为B，宽为d的匀强磁场中，电子穿出磁场的速度方向与电子原来的入射方向的夹角为30°，（电子重力忽略不计） 求:（1）电子的质量是多少？ （2）穿过磁