湖北省荆门市旧口中学2022-2023学年高三物理下学期期末试卷含解析

湖北省荆门市旧口中学2022-2023学年高三物理下学期期末试卷含解析 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. 如图质量相同分布均匀的两个圆柱体a、b靠在一起，表面光滑，重力均为G，其中b的下一半刚好固定在水平面MN的下方，上边露出另一半，a静止在水平面上，现过a的轴心施以水平作用力F，则（　　） A．当F=G时，物体a恰好离开地面 B．从物体a恰好离开地面到物体被拉着开始沿物体b表面缓慢移动到最高位置的过程中，拉力F逐渐减小 C．从物体a恰好离开地面到物体被拉着开始沿物体b表面缓慢移动到最高位置的过程中，拉力F先减小后增大 D．从物体a恰好离开地面到物体被拉着开始沿物体b表面缓慢移动到最高位置的过程中，a、b间的压力先减小后增大 参考答案： B 【考点】共点力平衡的条件及其应用；力的合成与分解的运用． 【分析】a球缓慢上升，合力近似为零，分析a受力情况，由平衡条件得到F以及b球对a的支持力与θ的关系式，即可分析其变化． 【解答】解：对于a球，受到重力G、拉力F和b球的支持力N，由平衡条件得： F=Ncosθ Nsinθ=G 则得： F=Gcotθ N= 根据数学知识可知，θ从30°增大到90°，F和N均逐渐减小，当θ=30°，F有最大值为G，N有最大值为2G，故ACD错误，B正确． 故选：B． 2. 如图所示，光滑大圆环管道固定在竖直平面内，两个直径略小于管道直径的小球在其中做圆周运动。已知两个小球顺时针运动经过圆管底部时速度相同，某时刻一个处于顶部，一个处于底部。则在其后的运动中，两小球可能出现的位置是 参考答案： B 3. 物体A、B、C均静止在同一水平面上，它们的质量分别为mA、mB、mC与水平面间的动摩擦因数分别为μA、μB、μC,现用平行于水平面的拉力F分别拉A、B、C，所得加速度与拉力F的关系如图所示，对应直线A、B、C中的A、B两直线平行，则下列说法中正确的是     （    ） A.              B.    C.             D. 参考答案： AD 4. (多项选择题)如图所示，人重G1，板重G2，滑轮质量和绳的质量及轴上的摩擦可不计，若人拉绳子，使人和板一起匀速上升，则下列说法正确的是（  ） A．人拉绳子的力为（G1+G2）/4    B．人拉绳子的力为（G1+G2）/3 C.若人不脱离板，必须有G1≥G2/3 D．若人不脱离板，必须有G1≤G2/3 参考答案： AC 5. 潮汐现象主要是由于月球对地球的万有引力而产生的。可以近似认为地球表面均有水覆盖，如果地球与月球的相对位置如图所示，则在图中a、b、c、d四点中        (       )                                                                              （A）c点处于高潮位，d点处于低潮位 （B）a点处于高潮位，c点处于低潮位 （C）d点处于高潮位，c点处于低潮位 （D）b点既不处于高潮也不处于低潮位 参考答案： A 二、 填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分 6. 初速度为v0的匀加速直线运动，可看作是一个同方向的一个     运动和一个      运动的合运动。 参考答案： 匀速直线运动，初速度为0的匀加速直线运动。 7. 总质量为M的火箭被飞机释放时的速度为，方向水平．释放后火箭立即向后以相对于地面的速率u喷出质量为m的燃气，则火箭相对于地面的速度变为      ▲        参考答案： 8. 直升机沿水平方向匀速飞往水源取水灭火，悬挂着m=500kg空箱的悬索与竖直方向的夹角θ1＝450。直升机取水后飞往火场，加速度沿水平方向，大小稳定在a=1.5 m/s2时，悬索与竖直方向的夹角θ2＝140。如果空气阻力大小不变，且忽略悬索的质量，则空气阻力大小为___   ___N，水箱中水的质量M约为_______kg。（sin140=0.242；cos140=0.970）（保留两位有效数字） 参考答案： 试题分析：直升机沿水平方向匀速和匀加速飞行时，水箱受力情况如下图，根据牛顿第二定律，则有，，解得，。 考点：本题考查了牛顿第二定律的应用。 9. 一列沿着x轴传播的横波，在t=0时刻的波形如图甲所示，图甲中N质点的振动图象如图乙所示。则此波沿x轴        方向传播（填“正向”或“负向”），波速为        m/s。在4s内，K质点的路程是        m。 参考答案： 10. 如图，两光滑斜面在B处连接，小球自A处静止释放，经过B、C两点时速度大小分别为3m/s和4m/s，AB=BC．设球经过B点前后速度大小不变，则球在AB、BC段的加速度大小之比为　9：7　，球由A运动到C的过程中平均速率为　2.1　m/s． 参考答案： 考点： 平均速度． 专题： 直线运动规律专题． 分析： 根据和加速度的定义a==，=解答． 解答： 解：设AB=BC=x，AB段时间为t1，BC段时间为t2，根据知AB段：，BC段为= 则t1：t2=7：3，根据a==知AB段加速度a1=，BC段加速度a2=，则球在AB、BC段的加速度大小之比为9：7； 根据=知AC的平均速度===2.1m/s． 故答案为：9：7，2.1m/s． 点评： 本题考查基本概念的应用，记住和加速度的定义a==，=． 11. 用如右图所示装置来验证动量守恒定律，质量为mB的钢球B放在小支柱N上，离地面高度为H；质量为mA的钢球A用细线拴好悬挂于O点，当细线被拉直时O点到球心的距离为L，且细线与竖直线之间夹角为α；球A由静止释放，摆到最低点时恰与球B发生正碰，碰撞后，A球把轻质指示针C推移到与竖直夹角为β处，B球落到地面上，地面上铺有一张盖有复写纸的白纸D，用来记录球 B 的落点。用图中所示各个物理量的符号表示碰撞前后两球A 、B的动量（设两球A、B碰前的动量分别为pA、pB； 碰后动量分别为 PA/、PB/，则PA =_________，PA/ =_________， PB =_________，PB/  =_________。   参考答案： mA ，mA ，0 ， 12. 第一代核反应堆以铀235为裂变燃料，而在天然铀中占99%的铀238不能被利用，为了解决这个问题，科学家们研究出快中子增殖反应堆，使铀238变成高效核燃料。在反应堆中，使用的核燃料是钚239，裂变时释放出快中子，周围的铀238吸收快中子后变成铀239，铀239（）很不稳定，经过_____次β衰变后变成钚239（）。 参考答案： 2 13. （4分）绿光照射到某金属表面能产生光电效应现象，则采用      色光也可以产生（写出一种颜色的可见光）；若金属表面单位时间内单位面积内发出的光电子数目增加了，则入射光的        （填“频率”或“强度”）增大了。 参考答案： 蓝/靛/紫；强度 三、 简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分 14. 如图所示，在滑雪运动中一滑雪运动员，从倾角θ为37°的斜坡顶端平台上以某一水平初速度垂直于平台边飞出平台，从飞出到落至斜坡上的时间为1.5s，斜坡足够长，不计空气阻力，若g取10m/s2，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8．求： (1)运动员在斜坡上的落点到斜坡顶点(即飞出点)间的距离； (2)运动员从斜坡顶端水平飞出时的初速度v0大小. 参考答案： 18.75m   试题分析：（1）根据位移时间公式求出下落的高度，结合平行四边形定则求出落点和斜坡顶点间的距离。（2）根据水平位移和时间求出初速度的大小。 （1）平抛运动下落的高度为： 则落点与斜坡顶点间的距离为： （2）平抛运动的初速度为： 【点睛】解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式和数学公式进行求解，并且要知道斜面的倾角是与位移有关，还是与速度有关。 15. (3-5模块) (5分) 有两个质量为m的均处于基态的氢原子A、B，A静止，B以速度v0与之发生碰撞．己知：碰撞前后二者的速度均在一条直线上，碰撞过程中部分动能有可能被某一氢原子吸收。从而该原子由基态跃迁到激发态，然后，此原子向低能级态跃迁，并发出光子．如欲碰后发出一个光子，则速度v0至少需要多大？己知氢原子的基态能量为E1 (E1<0)。 参考答案： 解析：，--------------(1分)   ，--------------(1分)   ，--------------(1分)   --------------(2分) 四、计算题：本题共3小题，共计47分 16. 拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具（如图）。设拖把头的质量为m，拖杆质量可以忽略；拖把头与地板之间的动摩擦因数为常数μ，重力加速度为g，某同学用该拖把在水平地板上拖地时，沿拖杆方向推拖把，拖杆与竖直方向的夹角为θ。 （1）若拖把头在地板上匀速移动，求推拖把的力的大小。 （2）设能使该拖把在地板上从静止刚好开始运动的水平推力与此   时地板对拖把的正压力的比值为λ。已知存在一临界角θ0，若θ≤θ0，则不管沿拖杆方向的推力多大，都不可能使拖把从静止开始运动。求这一临界角的正切tanθ0．   参考答案： （1）设该同学沿拖杆方向用大小为F的力推拖把。将推拖把的力沿竖直和水平方向分解，按平衡条件有 Fcosθ+mg=N ①     1分  Fsinθ=f ②         1分 式中N和f分别为地板对拖把的正压力和摩擦力。按摩擦定律有 f=μN③           1分 联立①②③式得 ④                            2分 （3）若不管沿拖杆方向用多大的力都不能使拖把从静止开始运动， 应有Fsinθ≤λN⑤   2分 这时①式仍满足。联立①⑤式得⑥                 2分 现考察使上式成立的θ角的取值范围。注意到上式右边总是大于零，且当F无限大时极限为零，有   ⑦                    2分     使上式成立的θ角满足θ≤θ0，这里θ0是题中所定义的临界角，即当θ≤θ0时，不管沿拖杆方向用多大的力都推不动拖把。临界角的正切为⑧           2分 17. 神奇的黑洞是近代引力理论所预言的一种特殊天体，探寻黑洞的方案之一是观测双星系统的运动规律。天文学家观测河外星系大麦哲伦云时，发现了LMCX-3双星系统，它由可见星A和不可见的暗星B构成。两星视为质点，不考虑其它天体的影响，A、B围绕两者连线，上的为为O点做匀速圆周运动，它们之间的距离保持不变，如图所示。引力常量为G；由观测能够得到可见星A的速率v和运行周期T。     (1)可见星A所受暗星B的引力可等效为位于O。点处质量为的星体（视为质点）对它的引力，设A和B的质量分别为、，试求，（用、表示）；     (2)求暗星B的质量与可见星A的速率v、运行周期T和质量之间的关系式；     (3)恒星演化到末期，如果其质量大于太阳质量的2倍，它将有可能成为黑洞。 若可见星A的速率v = ，运行周期，质量,试 通过估算来判断暗星B有可能是黑洞吗？ （） 参考答案： 18. 如图所示，在水平桌面上有一半径为R=0.8m、竖直放置的光滑圆弧轨道MNQ，MN为竖直直径，OQ连线与MN夹角为.在光滑圆弧轨道左侧放一倾角的固定斜面，Q点到斜面的竖直边的距离，现在斜面的底端有一质量为m的电动小车（体积可忽略），小车与斜面间动摩擦因数为u=0.5,现电动小车以恒定功率Po沿着斜面向上运动，当小车到达斜面最高时水平飞出，同时关闭电动装置，速率不变。过一段