山西省长治市南委泉中学高三物理上学期期末试题含解析

山西省长治市南委泉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. （单选）如图所示，+Q1和-Q2是两个可自由移动的电荷，且Q2=4Q1；现再取一个可自由移动的点电荷Q3放在Q1与Q2连接的直线上，欲使整个系统平衡，那么 A；Q3应为负电荷，放在Q1的左边；   B；Q3应为负电荷，放在Q2的右边 C；Q3应为正电荷，放在Q1的左边；  D；Q3应为正电荷，放在Q2的右边； 参考答案： A 假设Q3放在Q1Q2之间，那么Q1对Q3的电场力和Q2对Q3的电场力方向相同，Q3不能处于平衡状态，所以假设不成立； 设Q3所在位置与Q1的距离为r13，Q3所在位置与Q2的距离为r23，要能处于平衡状态， 所以Q1对Q3的电场力大小等于Q2对Q3的电场力大小； 即： 由于Q2=4Q1， 所以r23=2r13，所以Q3位于Q1的左方； 根据同种电荷排斥，异种电荷吸引，可判断Q3带负电。 故选A。 2. 国家大科学过程——中国散裂中子源（CSNS）于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台，下列核反应中放出的粒子为中子的是 A. 俘获一个α粒子，产生并放出一个粒子 B. 俘获一个α粒子，产生并放出一个粒子 C. 俘获一个质子，产生并放出一个粒子 D. 俘获一个质子，产生并放出一个粒子 参考答案： B 根据质量数和电荷数守恒可知四个核反应方程分别为、、，，故只有B选项符合题意； 【点睛】核反应过程中，质量数与核电荷数守恒，应用质量数与核电荷数守恒即可写出核反应方程式． 3. 一个静止的质点,在0～4 s时间内受到力F的作用,力的方向始终在同一直线上,力F随时间t的变化如图所示,则质点在            A.第2 s末速度改变方向           B.第2  s末位移改变方向 C.第4  s末回到原出发点         D.第4 s末运动速度为零 参考答案： D 4. （多选）如图所示，平直木板AB倾斜放置，板上的P点距A端较近，小物块与木板间的动摩擦因数由A到B逐渐减小，先让物块从A由静止开始滑到B。然后，将A着地，抬高B，使木板的倾角与前一过程相同，再让物块从B由静止开始滑到A。上述两过程相比较，下列说法中一定正确的有(      ) A．物块从顶端滑到P点的过程中因摩擦产生的热量，前一过程较少 B．物块经过P点的动能，前一过程较小 C．物块滑到底端的速度，两次大小相等 D．物块从顶端滑到底端的时间，前一过程较长 参考答案： BCD 5. (单选)如图所示, A、B为两个挨得很近的小球,并列放于光滑斜面上,斜面足够长,在释放B球的同时,将A球以某一速度v0水平抛出,当A球落于斜面上的P点时,B球的位置位于(   A.P点以下          B.P点以上 C.P点              D.由于v0未知,故无法确定 参考答案： B 二、 填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分 6. 在某些恒星内部，3个α粒子可以结合成一个核，已知核的质量为1.99302×10-26kg，α粒子的质量为6.64672×10-27kg，真空中光速c=3×108m/s，这个核反应方程是      ，这个反应中释放的核能为      （结果保留一位有效数字）。 参考答案： 3  (2分)   9×10-13 J 7. （4分）如图所示当绳和杆之间的夹角为θ时A沿杆下滑的速度是V、此时B的速度是_________（用V和θ表示）；B是_________（加速或减速）。 参考答案： 减速 8. 在用油膜法测定分子直径的实验中，若已知该种油的摩尔质量为M，密度为ρ，油滴质量为m，油滴在液面上扩展后的最大面积为S（以上各量均为国际单位），那么油分子直径d ＝___________ ，油滴所含分子数N ＝_______ 。 v 参考答案： m/(ρ·S) ，NA 9. 参考答案： kQ/r2  -------- 1分   负  -------- 1分     9Q   10. 气球以10m/s的速度匀速竖直上升，从气球上掉下一个物体，经17s到达地面。求物体刚脱离气球时气球的高度是__________m。落地时速度是_______m/s（g=10m/s2） 参考答案： 1275；160 11. （4分）磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫做能量密度，其值为B2/2μ，式中B是磁感强度，μ是磁导率，在空气中μ为一已知常数。为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感强度B，一学生用一根端面面积为A的条形磁铁吸住一相同面积的铁片P，再用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离Δl，并测出拉力F，如图所示。因为F所作的功等于间隙中磁场的能量，所以由此可得磁感强度B与F、A之间的关系为B＝                  。 参考答案： 答案：(2μF/A)1/2 12. 一物体静止在光滑水平面上，先对物体施加一个水平向右的恒力F1，经过时间t物体运动到距离出发点为s的位置，此时立即撤去F1，同时对物体施加一水平向左的恒力F2，又经过相同的时间t，物体运动到距离出发点s/2的位置，在这一过程中力F1和F2的比可能是             和             参考答案： 2:5       2:7     解：由牛顿第二定律得：，撤去时物体的速度由匀变速运动的位移公式得： 解得：; 或者; 解得： 13. 质量为0.2kg的小球以10m/s速度竖直下落到水泥地面，然后向上弹起．若取竖直向上为正方向，小球与地面碰撞前后动量的变化量为3.6kgm/s，则小球与地面相碰前瞬间的动量为　﹣2　kgm/s，小球向上弹起的速度大小为　8　m/s． 参考答案： 解：取竖直向上方向为正方向，则小球与地面相碰前的动量P0=mv0=﹣0.2×10=﹣2kg?m/s； 在碰撞过程中动量的变化为：△p=mv2﹣P0=3.6kg?m/s． 解得：v2=8m/s； 故答案为：﹣2   8 三、 实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分 14. 某同学利用如图所示的装置探究功与速度变化的关系。 (1)小物块在橡皮筋的作用下弹出，沿光滑水平桌面滑行，之后平抛落至水平地面上，落点记为M1； (2)在钉子上分别套上2条、3条、4条…同样的橡皮筋，使每次橡皮筋拉伸的长度都保持一致，重复步骤(1),小物块落点分别记为M2、M3、M4…。 (3)测量相关数据，进行数据处理。 ①为求出小物块从桌面抛出时的动能，需要测量下列物理量中的____(填正确答案标号，g已知)。 A.小物块的质量m           B.橡皮筋的原长x     C.橡皮筋的伸长量Δx               D.桌面到地面的高度h       E.小物块抛出点到落地点的水平距离L ②将几次实验中橡皮筋对小物块做功分别记为W1、W2、W3、…，小物块抛出点到落地点的水平距离分别记为L1、L2、L3、…，若功与速度的平方成正比，则应以W为纵坐标、________为横坐标作图，才能得到一条直线。(填“L”或“L2”) ③如果小物块与桌面之间的摩擦不能忽略，则由此引起的误差属于_______(填“偶然误差”或“系统误差”)。 参考答案：     (1). ADE    (2).     (3). 系统误差 【分析】 小球离开桌面后做平抛运动，根据桌面到地面的高度，可计算出平抛运动的时间，再根据小物块抛出点到落地点的水平距离，可计算出小球离开桌面时的速度，再知道小球的质量，就可以计算出小球的动能．根据，和L=v0t，可得 ，因为功与速度的平方成正比，所以功与L2正比． 【详解】（1）小球离开桌面后做平抛运动，根据桌面到地面的高度，可计算出平抛运动的时间，再根据小物块抛出点到落地点的水平距离L=v0t，可计算出小球离开桌面时的速度，根据动能的表达式= ，还需要知道小球的质量．故ADE正确、BC错误．故选：ADE． （2）根据，和L=v0t，可，因为功与速度的平方成正比，所以功与L2正比，故应以W为纵坐标、L2为横坐标作图，才能得到一条直线． （3）一般来说，从多次测量揭示出的实验误差称为偶然误差，不能从多次测量揭示出的实验误差称为系统误差．由于小物块与桌面之间的摩擦不能忽略，则由此引起的误差属于系统误差． 15. 某同学在实验室用如图所示的装置来研究牛顿第二定律的问题．为了尽可能减少摩擦力的影响，计时器最好选用             (填“电磁式打点计时器”或“电火花式计时器”)，这种计时器应接在______ V 的交流电源上.同时需要将长木板的右端垫高，直到在没有沙桶拖动下，小车拖动纸带穿过计时器时能作               运动． 参考答案： 电火花式计时器(2分)   220V(2分)    匀速直线(2分) 四、计算题：本题共3小题，共计47分 16. 如图所示，一足够长的矩形区域abcd内充满方向垂直纸面向里的、磁感应强度为B的匀强磁场，在ad边中点O，方向垂直磁场向里射入一速度方向跟ad边夹角θ=30°、大小为v0的带正电粒子，已知粒子质量为m，电量为q，ad边长为L，ab边足够长，粒子重力不计，求： （1）粒子能从ab边上射出磁场的v0大小范围． （2）如果带电粒子不受上述v0大小范围的限制，求粒子在磁场中运动的最长时间． 参考答案： 考点： 带电粒子在匀强磁场中的运动．. 专题： 带电粒子在磁场中的运动专题． 分析： （1）粒子在磁场中做匀速圆周运动，当其轨迹恰好与ab边相切时，轨迹半径最小，对应的速度最小．当其轨迹恰好与cd边相切时，轨迹半径最大，对应的速度最大，由几何知识求出，再牛顿定律求出速度的范围． （2）粒子轨迹所对圆心最大时，在磁场中运动的最长时间．当其轨迹恰好与ab边相切或轨迹更小时，时间最长，求出圆心角，再求时间． 解答： 解：（1）若粒子速度为v0，则qv0B=，所以有R=      设圆心在O1处对应圆弧与ab边相切，相应速度为v01，则R1+R1sinθ=          将R1=代入上式可得，v01=    同理，设圆心在O2处对应圆弧与cd边相切，相应速度为v02，则R2﹣R2sinθ=       将R2=代入上式可得，v02=    所以粒子能从ab边上射出磁场的v0应满足． （2）由t=及T=可知，粒子在磁场中经过的弧所对的圆心角α越长，在磁场中运动的时间也越长．在磁场中运动的半径r≤R1时，     运动时间最长，弧所对圆心角为α=（2π﹣2θ）=，所以最长时间为t=T==． 答：（1）粒子能从ab边上射出磁场的v0大小范围为．     （2）如果带电粒子不受上述v0大小范围的限制，求粒子在磁场中运动的最长时间为． 点评： 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动解题一般程序是   1、画轨迹：确定圆心，几何方法求半径并画出轨迹．   2、找联系：轨迹半径与磁感应强度、速度联系；偏转角度与运动时间相联系，时间与周期联系．   3、用规律：牛顿第二定律和圆周运动的规律． 17. 如图所示，半径光滑圆弧轨道固定在光滑水平面上，轨道上方A点有一质为m=1.0kg的小物块。小物块由静止开始下落后打在圆轨道上B点但未反弹，在瞬间碰撞过程中，小物块沿半径方向的分速度立刻减为零，而沿切线方向的分速度不变。此后，小物块将沿圆弧轨道滑下。已知A、B两点到圆心O的距离均为R，与水平方向夹角均为θ=30°，C点为圆弧轨道末端，紧靠C点有一固定的长木板Q，木板上表面与圆弧轨道末端切线相平，小物块与木板间的动摩擦因数μ=0.30，取g=1