新疆昌吉第九中学2021届高三上学期期末考试物理试题

这是一份新疆昌吉第九中学2021届高三上学期期末考试物理试题，共12页。试卷主要包含了[物理——选修3–4]等内容，欢迎下载使用。

注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
二、选择题：本题共8小题，每小题6分。在每小题给出的四个选项中，第14~17题只有一项符合题目要求，第18~21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
14.如图所示，物块的质量为m，它与水平桌面间的动摩擦因数为μ。起初，用手按住物块，物块的速度为零，弹簧的伸长量为x，然后放手，当弹簧的长度第一次回到原长时，物块的速度为v。则此过程中弹力所做的功为( )
A.eq \f(1,2)mv2－μmgx B．μmgx－eq \f(1,2)mv2
C.eq \f(1,2)mv2＋μmgx D．以上选项均不对
15．在人类对物质运动规律的认识过程中，许多物理学家大胆猜想、勇于质疑，取得了辉煌的成就。下列有关科学家及他们的贡献描述正确的是( )
A．卡文迪许在牛顿发现万有引力定律后，进行了“月—地检验”，将天体间的力和地球上物体的重力统一起来
B．在公式F＝Geq \f(Mm,r2)中，G称为引力常量，单位是N·m2/kg2
C．开普勒潜心研究第谷的天文观测数据，提出行星绕太阳做匀速圆周运动
D．万有引力定律只适用于天体，不适用于地面上的物体
16．质量为m的物体，自高为h、倾角为θ的固定粗糙斜面顶端由静止开始匀加速滑下，到达斜面底端时的速度为v。重力加速度为g，下列说法正确的是( )
A．物体下滑过程的加速度大小为eq \f(v2sin θ,h)
B．物体下滑到底端时重力的功率为mgv
C．物体下滑过程中重力做功为eq \f(1,2)mv2
D．物体下滑过程中摩擦力做功为eq \f(1,2)mv2－mgh
17．随着新能源轿车的普及，无线充电技术得到进一步开发和应用，一般给大功率电动汽车充电时利用的是电磁感应原理。如图所示，由地面供电装置(主要装置是线圈和电源)将电能传送至电动车底部的感应装置(主要装置是线圈)，该装置通过改变地面供电装置的电流使自身产生感应电流，对车载电池进行充电，供电装置与车身接收装置通过磁场传送能量，由于电磁辐射等因素，其能量传输效率只能达到90%左右。无线充电桩一般采用平铺式放置，用户无需下车、无需插电即可对电动车进行充电。目前无线充电桩可以允许的充电有效距离一般为15～20 cm，允许的错位误差一般为15 cm左右。下列说法正确的是( )
A．无线充电桩的优越性之一是在百米之外也可以对电动车充电
B．车身感应装置中的感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
C．车身感应装置中感应电流的磁场总是与地面供电装置中电流产生的磁场方向相反
D．若线圈均采用超导材料，则能量的传输效率有望达到100%
18.一物体在粗糙水平面上以某一初速度做匀减速直线运动直到停止，已知此物体在最初5 s内的平均速度为3.3 m/s，且在最初5 s内和最后5 s内经过的路程之比为11∶5，则下列说法中正确的是( )
A．物体一共运动了8 s
B．物体做匀减速直线运动的加速度大小为0.6 m/s2
C．物体运动的初速度大小为6 m/s
D．物体运动过程中的平均速度为eq \f(25,6) m/s
19.如图甲所示，笔记本电脑散热底座一般有四个卡位用来调节角度。某同学将电脑放在散热底座上，为了获得更好的舒适度，由原卡位1调至卡位4，如图乙所示，电脑始终处于静止状态，则( )
A．电脑受到的支持力变大
B．电脑受到的摩擦力变大
C．散热底座对电脑的作用力的合力不变
D．电脑受到的支持力与摩擦力两力大小之和等于其所受重力的大小
20.已知雨滴在空中运动时所受空气阻力Ff＝kr2v2，其中k为比例系数，r为雨滴半径，v为其运动速率。t＝0时，雨滴由静止开始下落，加速度用a表示。落地前雨滴已做匀速运动，速率为v0。则下列图像中正确的是( )
21.如图所示，质量为m、电荷量为q的带电粒子(重力不计)从平行金属板左端以初速度v0水平射入，从右端离开。已知上极板带正电，下极板带负电，两极板的长度为L，间距为d。带电粒子离开电场时的偏移量为y，则( )
A．带电粒子进入电场位置和离开电场位置的电势差为eq \f(2my2v02,qL2)
B．带电粒子从进入电场到离开电场，电场力做的功为eq \f(2mdyv0,L)
C．带电粒子离开电场时竖直方向的分速度为eq \f(2yv0,L)
D．带电粒子离开电场时速度方向与水平方向的夹角的正切值为eq \f(y,L)
三、非选择题：共174分，第22~32题为必考题，每个试题考生都必须作答。第33~38题为选考题，考生根据要求作答。
（一）必考题：共129分。
22.（5分）在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带，如图甲所示，并在其上选取A、B、C、D、E、F、G 7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点在图中没有画出，电火花计时器接220 V、50 Hz交流电源。
(1)设电火花计时器的打点周期为T，计算打下F点时物体的瞬时速度vF的表达式为vF＝____________。
(2)他经过测量并计算得到电火花计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如表所示。以A点对应的时刻为t＝0时刻，试在如图乙所示坐标系中作出物体的v­t图像，并利用该图像求出物体的加速度大小a＝________m/s2(计算结果保留一位有效数字)。
(3)计数点A对应的速度大小是________m/s(计算结果保留一位有效数字)。
(4)如果当时电网中交变电流的电压变成210 V，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
23．（10分）某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁(未画出)的N极位于两导轨的正上方，S极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。
(1)在图中画出连线，完成实验电路。要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的方向移动。
(2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议：
A．适当增加两导轨间的距离
B．换一根更长的金属棒
C．适当增大金属棒中的电流
其中正确的是________(填入正确选项前的标号)。
24.（12分）如图所示，质量M＝1 kg的木板静置于倾角θ＝37°、足够长的固定光滑斜面底端，质量m＝1 kg的小物块(可视为质点)以初速度v0＝4 m/s从木板的下端冲上木板，同时在木板上端施加一个沿
斜面向上、大小为F＝3.2 N 的恒力，若小物块恰好不从木板的上端滑下，则木板的长度l为多少？(已知小物块与木板间的动摩擦因数为μ＝0.5，取重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8)
25.（20分）如图所示，足够长的粗糙斜面与水平面成θ＝37°角放置，斜面上的虚线aa′和bb′与斜面底边平行，且间距为d＝0.1 m，在aa′、bb′围成的区域内有垂直斜面向上的有界匀强磁场，磁感应强度为B＝1 T；现有一质量为m＝10 g，总电阻为R＝
1 Ω，边长也为d＝0.1 m的正方形金属线圈MNPQ，其初始位置PQ边与aa′重合，现让线圈以一定初速度沿斜面向上运动，当线圈从最高点返回到磁场区域时，线圈刚好做匀速直线运动。已知线圈与斜面间的动摩擦因数为μ＝0.5，不计其他阻力(取g＝10 m/s2，
sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8)。求：
(1)线圈向下返回到磁场区域时的速度；
(2)线圈向上完全离开磁场区域时的动能；
(3)线圈向下通过磁场区域过程中，线圈中产生的焦耳热。
（二）选考题：共45分。请考生从2道物理题、2道化学题、2道生物题中每科任选一题作答。如果多做，则每科按所做的第一题计分。
33．[物理——选修3–3]（15分）
(1)[多选]关于生活中的热学现象，下列说法正确的是________。
A．夏天和冬天相比，夏天的气温较高，水的饱和汽压较大，在相对湿度相同的情况下，夏天的绝对湿度较大
B．民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病，方法是用镊子夹一棉球，沾一些酒精，点燃，在罐内迅速旋转一下再抽出，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地被“吸”在皮肤上，其原因是，当火罐内的气体体积不变时，温度降低，压强增大
C．盛有氧气的钢瓶，在27 ℃的室内测得其压强是9.0×106 Pa，将其搬到－3 ℃的工地上时，测得瓶内氧气的压强变为7.8×106 Pa，通过计算可判断出钢瓶漏气
D．汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，想办法使它们自发地分离，既清洁了空气又变废为宝
E．一辆空载的卡车停于水平地面，在缓慢装沙过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体向外界放热
(2)如图所示，内壁光滑的水平放置的汽缸被两个活塞分成A、B、C三部分，两活塞间用轻杆连接，活塞厚度不计，在E、F两处设有限制装置，使左边活塞只能在E、F之间运动，E、F之间的容积为0.1V0。开始时左边活塞在E处，A部分的容积为V0，A缸内气体的压强为0.9p0(p0为大气压强)，温度为297 K；B部分的容积为1.1V0，B缸内气体的压强为p0，温度恒为297 K，C缸内为真空。现缓慢加热A缸内气体，直至温度为399.3 K。求：
(ⅰ)活塞刚离开E处时的温度TE；
(ⅱ)A缸内气体最后的压强p。
34．[物理——选修3–4]（15分）
(1)如图所示，△ABC为一玻璃三棱镜的横截面，∠A＝30°。一束红光垂直AB边射入，从AC边上的D点射出，其折射角为60°，则玻璃对红光的折射率为________。若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在D点射出时的折射角________(选填“小于”“等于”或“大于”)60°。
(2)一列简谐横波沿＋x方向传播，t＝0时刻的波形如图甲所示，A、B、P和Q是介质中的四个质点，t＝0时刻波刚好传播到B点。质点A的振动图像如图乙所示，则：
(ⅰ)该波的传播速度是多大？
(ⅱ)从t＝0到t＝1.6 s，质点P通过的路程是多少？
(ⅲ)经过多长时间质点Q第二次到达波谷？
昌吉市第九中学2020-2021学年第一学期期末考试
高三年级物理试卷参考答案
14. 解析：选C 设W弹为弹力对物体做的功，因为克服摩擦力做的功为μmgx，由动能定理得W弹－μmgx＝eq \f(1,2)mv2－0，得W弹＝eq \f(1,2)mv2＋μmgx，C对。
15. 解析：选B 牛顿在发现万有引力定律过程中，进行了“月—地检验”，将天体间的力和地球上物体的重力统一起来，A错误；利用公式中各物理量的单位推导可知，B正确；开普勒潜心研究第谷的天文观测数据，提出行星绕太阳运动的开普勒三定律，行星绕太阳沿椭圆轨道运动，C错误；万有引力定律既适用于天体，也适用于地面上的物体，适用于宇宙万物，D错误。
16.解析：选D 由v2＝2aeq \f(h,sin θ)，得a＝eq \f(v2sin θ,2h)，故A错误；物体下滑到底端时重力功率
P＝mgvsin θ，故B错误；重力做功W＝mgh，由于有摩擦力做功，可得mgh＋Wf＝eq \f(1,2)mv2，Wf＝eq \f(1,2)mv2－mgh，故C错误，D正确。
17.解析：选B 题中给出目前无线充电桩充电的有效距离为15～20 cm，达不到在百米之外充电，A错误；通过改变地面供电装置的电流来使车身感应装置中产生感应电流，因此，感应装置中的感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，B正确；根据楞次定律知，感应电流的磁场不一定与地面供电装置中电流产生的磁场方向相反，C错误；由于电磁波传播时有电磁辐射，能量传输效率不能达到100%，D错误。
18.解析：选AB 设物体做匀减速直线运动的加速度大小为a，运动总时间为t。把物体的运动视为反向的初速度为零的匀加速直线运动，则物体最后5 s内的位移为x2＝eq \f(1,2)a×52＝12.5a，最初5 s内的位移为x1＝eq \f(1,2)at2－eq \f(1,2)a(t－5)2＝5at－12.5a，由题意知x1∶x2＝11∶5，联立解得t＝8 s，A正确；物体最初5 s内的位移为x1＝3.3×5 m＝16.5 m，即5at－12.5a＝16.5，解得a＝0.6 m/s2，B正确；由v＝at知物体运动的初速度大小为v＝0.6×8 m/s＝4.8 m/s，C错误；由平均速度定义知，运动过程中的平均速度为eq \x\t(v)＝eq \f(v＋0,2)＝eq \f(1,2)×0.6×8 m/s＝
2.4 m/s，D错误。
19.解析：选AC 对电脑的受力分析如图所示，电脑始终处于静止状态，故电脑受力平衡。由平衡条件可知：电脑受到的支持力FN＝
mgcs θ，电脑受到的摩擦力f＝mgsin θ，由原卡位1调至卡位4，θ减
小，故FN增大，f减小，选项A正确，B错误；散热底座对电脑的作用力的合力即电脑受到的支持力与摩擦力两力的矢量和，大小等于电脑所受的重力，始终不变，选项C正确；电脑受到的支持力与摩擦力两力大小之和大于其所受重力的大小，选项D错误。
20.解析：选ABC 雨滴由静止开始下落时，所受的空气阻力为0，此时雨滴只受重力，加速度为g，随着雨滴速度增大，所受的空气阻力增大，由mg－Ff＝ma可知，雨滴的加速度减小，即雨滴做加速度逐渐减小的加速运动。当Ff＝mg时，加速度减小到零，雨滴做匀速运动，故选项A、B正确；最后雨滴做匀速运动时有：kr2v02＝mg＝ρ·eq \f(4,3)πr3g，故v02＝eq \f(4πρgr,3k)，即v0＝eq \r(\f(4πρgr,3k))，选项C正确，D错误。
21.解析：选AC 带电粒子在电场中做类平抛运动，根据y＝eq \f(1,2)at2＝eq \f(qU,2md)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(L,v0)))2，解得极板间电势差U＝eq \f(2mdyv02,qL2)，带电粒子进入电场位置和离开电场位置的电势差为ΔU＝eq \f(U,d)y＝eq \f(2my2v02,qL2)，A项正确；带电粒子从进入电场到离开电场，电场力做的功为W＝qΔU＝eq \f(2my2v02,L2)，B项错误；带电粒子离开电场时竖直方向的分速度为vy＝at＝eq \f(2yv0,L)，C项正确；带电粒子离开电场时速度方向与水平方向的夹角的正切值为tan θ＝eq \f(vy,v0)＝eq \f(2y,L)，D项错误
22.解析：(1)打下F点时物体的瞬时速度vF的表达式为：vF＝eq \f(xEG,tEG)＝eq \f(d6－d4,10T)。
(2)物体的v­t图像如图所示，则图像的斜率为物体的加速度大小，即a＝eq \f(Δv,Δt)＝
eq \f(0.3－0.1,0.5) m/s2＝0.4 m/s2。
(3)由v­t图像可知计数点A对应的速度大小为0.1 m/s。
(4)若当时电网中交变电流的电压变成210 V，对打点的时间间隔无影响，则加速度的测量值与实际值相比不变。
答案：(1)eq \f(d6－d4,10T) (2)见解析图 0.4 (3)0.1 (4)不变
23.解析：(1)实验电路连线如图所示。
(2)为使金属棒获得更大的速度，则金属棒运动时需要更大的加速度，根据牛顿第二定律有a＝eq \f(BIL,m)，所以增加磁感应强度、增大电流、增加两导轨间的距离都可以使加速度增大。故选项A、C正确，B错误。
答案：(1)见解析图 (2)AC
24.解析：由题意可知，小物块沿木板向上做匀减速运动，木板沿斜面向上做匀加速运动，当小物块运动到木板的上端时，恰好和木板具有共同速度。
设小物块的加速度大小为a，由牛顿第二定律可得mgsin θ＋μmgcs θ＝ma
设木板的加速度大小为a′，由牛顿第二定律可得
F＋μmgcs θ－Mgsin θ＝Ma′
设小物块和木板达到共同速度所用时间为t，由运动学公式可得v0－at＝a′t
设小物块和木板共速时小物块的位移为x，木板的位移为x′，由位移公式可得
x＝v0t－eq \f(1,2)at2，x′＝eq \f(1,2)a′t2
小物块恰好不从木板的上端滑下，有x－x′＝l
解得l≈0.714 m。
答案：0.714 m
25.解析：(1)线圈向下进入磁场时，有
mgsin θ＝μmgcs θ＋F安，
其中F安＝BId，I＝eq \f(E,R)，E＝Bdv
解得v＝2 m/s。
(2)设线圈到达最高点MN边与bb′的距离为x，则
v2＝2ax，mgsin θ－μmgcs θ＝ma
根据动能定理有
－μmgcs θ·2x＝Ek－Ek1，其中Ek＝eq \f(1,2)mv2
解得Ek1＝0.1 J。
(3)线圈向下匀速通过磁场区域过程中，有
mgsin θ·2d－μmgcs θ·2d＝Q
解得：Q＝0.004 J。
答案：(1)2 m/s (2)0.1 J (3)0.004 J
33.解析：(1)根据相对湿度的定义：相对湿度＝eq \f(绝对湿度,同温下水的饱和汽压)，可知在相对湿度相同的情况下，夏天的气温较高，水的饱和汽压较大，则绝对湿度较大，故A正确；当火罐内的气体体积不变时，温度降低，根据eq \f(pV,T)＝C分析知，气体的压强减小，这样外界大气压大于火罐内气体的压强，从而使火罐紧紧地被“吸”在皮肤上，故B错误；若不漏气，则气体做等容变化，有：eq \f(p1,T1)＝eq \f(p2,T2)，得p2＝eq \f(p1T2,T1)＝8.1×106 Pa，因为p2>7.8×106 Pa，所以钢瓶漏气，故C正确；根据熵增加原理可知，有害气体排入大气后，被污染的空气不会自发分离，故D错误；不计分子势能，则气体为理想气体，又因为温度不变，故内能变化量
ΔU＝W＋Q＝0，装沙过程中轮胎受地面挤压力增大，导致气体体积变小，外界对气体做功W>0，所以Q＝－W<0，即气体向外界放热，故E正确。
(2)(ⅰ)活塞刚要离开E时，A缸内气体体积V0保持不变，根据活塞受力平衡可得：
pE＝p0
对A缸内气体，由查理定律得：
eq \f(0.9p0,T1)＝eq \f(pE,TE)
T1＝297 K
解得：TE＝330 K。
(ⅱ)随A缸内气体温度继续增加，A缸内气体压强增大，活塞向右滑动，B缸内气体体积减小，压强增大。
设A缸内气体温度到达T2＝399.3 K时，活塞向右移动的体积为ΔV，且未超过F处
根据活塞受力平衡可得：
pA＝pB＝p
对A缸内气体，根据理想气体状态方程可得：
eq \f(0.9p0V0,T1)＝eq \f(pAV0＋ΔV,T2)
对B缸内气体，由玻意耳定律可得：
p0·1.1V0＝pB(1.1V0－ΔV)
解得：ΔV＝0.1V0，p＝1.1p0
此时活塞刚好移动到F
所以此时A缸内气体的最后压强p＝1.1p0。
答案：(1)ACE (2)(ⅰ)330 K (ⅱ)1.1p0
34.解析：(1)根据光路的可逆性及折射率定义有n＝eq \f(sin 60°,sin 30°)＝eq \r(3)；玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，入射角相同时，蓝光的折射角更大些。
(2)(ⅰ)由题图甲可知该波的波长λ＝20 m
由题图乙可知，该波的周期T＝0.8 s
传播速度v＝eq \f(λ,T)＝25 m/s。
(ⅱ)从t＝0到t＝1.6 s经过2个周期，质点P通过的路程
s＝2×4A＝16 m。
(ⅲ)质点P、Q平衡位置之间的距离
L＝85 m－10 m＝75 m
由L＝vt，解得t＝3 s
即经过3 s质点Q第一次到达波谷，故经过3.8 s质点Q第二次到达波谷。
答案：(1)eq \r(3) 大于 (2)(ⅰ)25 m/s (ⅱ)16 m (ⅲ)3.8 s
对应点
B
C
D
E
F
速度/(m·s－1)
0.141
0.180
0.218
0.262
0.301