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河北省邯郸市马头中学2022年高三物理下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. 如图所示,一个固定在水平面上的光滑物块,其左侧面是斜面AB,右侧面是曲面AC,已知AB和AC的长度相同.两个小球p、q同时从A点分别沿AB和AC由静止开始下滑,比较它们到达水平面所用的时间
A.q小球先到 B.p小球先到 C.两小球同时到 D.无法确定
参考答案:
A
作速度时间图线,由机械能守恒定律可知沿斜面AB,曲面AC运动到底端时速率相等,在AB上做匀加速直线运动,在AC上做加速度越来越小的加速运动,而运动的路程相等,从图象可以看出tP>tQ.故q小球先到底部
2. 如图,用细丝线悬挂的带有正电荷的小球,质量为m,处在水平向右的匀强电场中,在电场力作用下,小球在最低点由静止释放,经过b点后还可以再向右摆动,则在小球由a摆到b这一过程中,下列说法正确的是( )
A. 重力势能增大, 电势能减小,机械能增大
B. 重力势能增大, 电势能减小, 机械能守恒
C. 重力势能减小,电势能减小,机械能减小
D. 重力势能增大, 电势能减小,机械能守恒
参考答案:
A
3. (单选)根据玻尔假设,若规定无穷远处的能量为0,则量子数为n的氢原子的能量En=,E1为基态的能量,经计算为﹣13.6eV,现规定氢原子处于基态时的能量为0,则( )
A. 量子数n=2时能级的能量为0
B. 量子数n=3时能级的能量为﹣
C. 若要使氢原子从基态跃迁到第4能级,则需要吸收的光子能量为﹣
D. 若采用能量为﹣的高速电子轰击而跃迁到激发态,这些氢原子从激发态向低能级跃迁的过程中可释放出10种不同频率的光子
参考答案:
【考点】: 玻尔模型和氢原子的能级结构;氢原子的能级公式和跃迁.
【专题】: 原子的能级结构专题.
【分析】: 通过量子数n的能级值En=,可以得知结果;基态的氢原子吸收的能量必须等于两能级间的能级差时,才能被吸收,根据该关系,确定出吸收光子后跃迁的第几能级,根据数学组合公式求出激发后发射光子的种类.
: 解:A、量子数n=2时,能级时的能量为E2=E1=×(﹣13.6eV)=﹣3.4eV,故A错误.
B、量子数n=3时,能级的能量为﹣,故B错误;
C、基态的氢原子吸收的能量必须等于两能级间的能级差时,才能被吸收,
根据△E=Em﹣En,可知:使氢原子从基态跃迁到第4能级,吸收的光子能量为,故C正确;
D、采用能量为﹣的高速电子轰击而跃迁到激发态,根据Em﹣En=hγ,得原子获得能量跃迁到n=4激发态,由数学组合公式,求得这些氢原子从激发态向低能级跃迁的过程中可释放出6种不同频率的光子,故D错误.
故选:C.
4. 如图,mgsinα>Mg,若在m上再放一个小物体,m仍保持原来的静止状态,则 ( )
A.绳的拉力增大
B.m所受的合力不变
C.斜面对m的摩擦力可能减小
D.斜面对m的摩擦力一定增大
参考答案:
BD
5. 如图所示,两束不同的单色细光束a、b,以不同的入射角从空气射入玻璃三棱镜中,其出射光合为一束(c光束),则以下判断正确的是:
A.a光的波动性强于b光的波动性
B.a光的光子能量大于b光的光子能量
C.若b光能使某种金属发生光电效应,则a光也一定能使该金属发生光电效应
D.若让a、b光分别通过同一双缝装置形成干涉图样,则b光的相邻亮条纹间距大于a光的相邻亮条纹间距
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. (5分)在离地面200m高处,以初速度v0竖直上抛一个小球,9s后小球的速率为2v0,g=10m/s2,则可知v0= m/s;再经过时间 s后小球落回地面。
参考答案:
答案:30、1
7. (9分)探究能力是物理学研究的重要能力之一。物体因绕轴转动而具有的动能叫转动动能,转动动能的大小与物体转动的角速度有关。为了研究某一砂轮的转动动能Ek与角速度ω的关系。某同学采用了下述实验方法进行探索:如图所示,先让砂轮由动力带动匀速旋转测得其角速度ω,然后让砂轮脱离动力,由于克服转轴间摩擦力做功,砂轮最后停下,测出砂轮脱离动力到停止转动的圈数n,通过分析实验数据,得出结论。经实验测得的几组ω和n如下表所示:
ω/rad·s-1
0.5
1
2
3
4
n
5.0
20
80
180
320
Ek/J
另外已测得砂轮转轴的直径为1cm,转轴间的摩擦力为10/πN。
(1)计算出砂轮每次脱离动力的转动动能,并填入上表中。
(2)由上述数据推导出该砂轮的转动动能Ek与角速度ω的关系式为 。
(3)若测得脱离动力后砂轮的角速度为2.5rad/s,则它转过45圈后的角速度为 rad/s。
参考答案:
(1)(全对得3分)
Ek/J
0.5
2
8
18
32
(2)2ω2 (3分);(3)2(3分)
8. 如图所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t = 0时刻的波形图,已知波的传播速度v = 2m/s.试回答下列问题:
①写出x = 0.5 m处的质点做简谐运动的表达式: cm;
②x = 0.5m处质点在0~5.5s内通过的路程为 cm.
参考答案:
①y=5cos2πt (2分) 110cm
9. 已知地球自转周期为T,同步卫星离地心的高度为R,万有引力恒量为G,则同步卫星绕地球运动的线速度为______ __,地球的质量为___ _____。
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参考答案:
, ,
10. 如图所示电路中,电源电动势E=12V,内阻r=2Ω,R1=4Ω, R2=6Ω,R3=3Ω。若在C、D间连一个理想电流表,其读数是 A;若在C、D间连一个理想电压表,其读数是 V。
参考答案:
1 6
11. 一个质量为50千克的人站立在静止于平静的水面上的质量为400千克船上,突然船上人以2米/秒的水平速度跳向岸,不计水的阻力,则船以_____ ___米/秒的速度后退,若该人向上跳起,以人船为系统,人船的动量_____ __ __。(填守恒或不守恒)
参考答案:
0.25 ;不守恒
12. 如图所示,实线是一列简谐横波在t1 = 0时的波形图,虚线为t2=0.5s时的波形图,已知0<t2- t1<T,t1 = 0时x=2m处的质点A正向y轴正方向振动。
①质点A的振动周期为 s;
②波的传播方向是 ;
③波速大小为 m/s。
参考答案:
答案:①2; ②向右;③ 2
13. 如图甲所示,光滑绝缘的水平面上一矩形金属线圈 abcd的质量为m、电阻为R、面积为S,ad边长度为L,其右侧是有左右边界的匀强磁场,磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度大小为B,ab边长度与有界磁场区域宽度相等,在t=0时刻线圈以初速度v0进入磁场,在t=T时刻线圈刚好全部进入磁场且速度为vl,此时对线圈施加一沿运动方向的变力F,使线圈在t=2T时刻线圈全部离开该磁场区,若上述过程中线圈的v—t图像如图乙所示,整个图像关于t=T轴对称。则0—T时间内,线圈内产生的焦耳热为______________________,从T—2T过程中,变力F做的功为______________________。
参考答案:
;2()
三、 实验题:本题共2小题,每小题11分,共计22分
14. 李华同学测量一只未知阻值的电阻.
(1)他先用多用电表进行估测,如图所示.
请你读出其阻值为________.
(2)若李华同学改用“伏安法”测量该电阻,
所用器材如图所示,其中电压表内阻
约为5 kΩ,电流表内阻约为5 Ω,变
阻器最大阻值为50 Ω.图中部分连线已
经连接好,为尽可能准确地测量电阻,
在下面的虚线框内画出正确的电路图,
并在图中完成其余连线.
参考答案:
(1)4000 Ω (2)如图所示
15. 橡皮筋也像弹簧一样,在弹性限度内伸长量x与弹力F成正比,即F=kx,k的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关,理论与实际都表明,其中Y是一个由材料决定的常数,材料力学上称之为杨氏模量。
(1)在国际单位中,杨氏模量Y的单位应该是______.
A. N B. m C. N/m D. Pa
(2)在一段横截面积是圆形的橡皮筋,应用如图15(甲)所示的实验装置可以测量出它的杨氏模量Y的值,首先利用毫米刻度尺测得橡皮筋的长度L=20.00cm,利用测量工具a测得橡皮筋未受到拉力时的直径D=4.000mm,那么测量工具a应该是___ _。
(3)用如图(甲)所示的装置就可以测出这种橡皮筋的Y值,下面的表格是橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的实验记录。处理数据时,可在图(乙)中作出F-x的图像,由图像可求得该橡皮筋的劲度系数k=______N/m。(保留两位有效数字)
拉力F(N)
5
10
15
20
25
伸长量x(cm )
1.6
3.2
4.8
6.4
8
(4)这种橡皮筋的杨氏模量Y=______。(保留一位有效数字)
参考答案:
(1) D (2) 螺旋测微器(或千分尺)(3) 3.1×102 (4) 5×106Pa
(1)根据表达式得:Y=
已知K的单位是N/m,L的单位m,S的单位是m2,
所以Y的单位是N/m2,也就是Pa,故选D.
(2)测量橡皮筋未受到拉力时的直径用螺旋测微器.
(3)
根据F=k(l-l0)可知,图象的斜率大小等于劲度系数大小,由图象求出劲度系数为
k=3.1×102N/m.(4)根据Y=kL/S求得,Y≈5×106 Pa.
四、计算题:本题共3小题,共计47分
16. 如图所示,固定的粗糙弧形轨道下端B点水平,上端A与B点的高度差为,
倾斜传送带与水平方向的夹角为,传送带的上端C点到B点的高度差为(传送带传动轮的大小可忽略不计)。一质量为m=1kg的滑块(可看作质点)从轨道的A点由静止滑下,然后从B点水平抛出,恰好以平行于传动带的速度落到C点,传送带逆时针转动,速度大小为v=18m/s,滑块与传送带间的动摩擦因数为,且传送带足够长,滑块运动过程中空气阻力忽略不计,()。试求:
(1)滑块运动至C点时的速度的大小;
(2)滑块由A到B运动过程中克服摩擦力做的功
滑块在传送带上运动时与传送带摩擦产生的热量
参考答案:
17. )滑板运动是青少年喜爱的一项活动.如图所示,滑板运动员以某一初速度从A点水平离开h=0.8 m高的平台,运动员(连同滑板)恰好能无碰撞的从B点沿圆弧切线进入竖直光滑圆弧轨道,然后经C点沿固定斜面向上运动至最高点D.圆弧轨道的半径为1 m,B、C为圆弧的两端点,其连线水平,圆弧对应圆心角θ=106°,斜面与圆弧相切于C点.已知滑板与斜面间的动摩擦因数为μ=,g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,不计空气阻力,运动员(连同滑板)质量为50 kg,可视为质点.试求:
(1)运动员(连同滑板)离开平台时的初速度v0大小;
(2)运动
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