湖北省荆门市沙洋县纪山中学2022年高三物理上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. 如图所示，弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，与锌板相连的验电器的铝箔相互张开，则此实验可以说明（ ）（A）光能发生衍射（B）光具有波动性（C）微观粒子也具有波动性（D）从锌板上逸出带电粒子参考答案：ABD2. 如图所示，两个轻质小环A、B套在光滑固定的水平杆上，两环间距为a，用原长为L的轻质橡皮条分别连接两环(al2a），在橡皮条中间加一竖直向上的力F，在两环上分别施加大小相等的作用力，使橡皮条拉成一个与杆围成边长为a的正三角形保持平衡，则关于施加在两环上的作用力，下列说法中正确的是 ( )A若沿橡皮条方向，大小应为F/3.B若沿垂直橡皮条方向，大小应为F3C若沿杆方向，大小应为F12D最小值为F6参考答案：ABD3. 物理学是一门以实验为基础的科学，任何理论和学说的建立都离不开实验。下面有关物理实验与物理理论或学说关系的说法中不正确的是（ ）A粒子散射实验表明了原子具有核式结构B光电效应实验证实了光具有粒子性C电子的发现表明了原子不是构成物质的最小微粒D天然放射现象的发现证实了玻尔原子理论参考答案：D4. 一个带负电的粒子仅在电场力作用下运动，其电势能随时间变化规律如图所示，则下列说法正确的是（）A该粒子可能做直线运动B该粒子在运动过程中速度保持不变C粒子运动轨迹上各点的电势一定相等Dt1、t2两个时刻，粒子所处位置电场强度一定相同参考答案：C【考点】电势差与电场强度的关系；电势能【分析】由图知粒子的电势能不变，电场力不做功，根据电场力公式W=qU分析【解答】解：A、粒子的电势能不变，电场力不做功，而带电粒子只受电场力，不可能做直线运动，故A错误B、根据能量守恒可知粒子的动能不变，速度大小不变，粒子做曲线运动，速度方向在改变，所以速度在改变故B错误CD、粒子的电势能不变，电场力不做功，根据电场力公式W=qU知粒子运动轨迹上各点的电势一定相等，而电场强度与电势无关，t1、t2两个时刻，粒子所处位置电场强度不一定相同，故C正确，D错误故选：C5. 在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，采用如图所示的实验装置与方案。本实验的特点是通过黑板擦控制两小车的起动与停止，将测量两车的加速度转换为测量两车的位移。实验中不需要测量的物理量是A小车运动的时间B小车通过的位移C盘和盘中重物的总质量D车和车上重物的总质量参考答案：A二、 填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6. 如图，一列简谐横波沿x轴传播，实线为tl=0时刻的波形图，虚线为t2=0.05 s时的波形图。(1)若波沿x轴正方向传播且2Tt2-t13T (T为波的周期)，求波速.(2)若波速v=260ms1，则从tl=0时刻起x=2 m 处的质点第三次运动到波谷所需的时间。参考答案：（1）220m/s；（2）【详解】（1）波沿x轴正向传播，由图像可知：=4m；在?t时间内： 因为2Tt2-t13T，则n=2，此时 ，解得 ， （2）若波速v=260m/s，则在?t=0.05s内传播的距离为 则波沿x轴负向传播，此时周期为 ，则从tl=0时刻起x=2 m 处的质点第三次运动到波谷所需的时间7. 如图所示，一个半径为R的透明球体放置在水平面上，一束光从A点沿水平方向射入球体后经B点射出，最后射到水平面上的C点。已知，该球体对光的折射率为，则它从球面射出时的出射角 ；在透明体中的速度大小为 （结果保留两位有效数字）（已知光在的速度c3108ms）参考答案：8. 如图为悬挂街灯的支架示意图，横梁BE质量为6kg，重心在其中点。直角杆ADC重力不计，两端用铰链连接。已知BE=3m，BC=2m，ACB=30，横梁E处悬挂灯的质量为2kg，则直角杆对横梁的力矩为_Nm，直角杆对横梁的作用力大小为_N。（重力加速度g=l0m/s2）参考答案：150 150 9. 现要验证“当合外力一定时，物体运动的加速度与其质量成反比”这一物理规律。给定的器材如下：一倾角可以调节的长斜面（如图）、小车、计时器一个、刻度尺、天平、砝码、钩码若干。实验步骤如下（不考虑摩擦力的影响），在空格中填入适当的公式或文字。用天平测出小车的质量m让小车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑到斜面底端A2，记下所用的时间t。用刻度测量A1与A2之间的距离s。则小车的加速度a 。用刻度测量A1相对于A2的高度h。则小车所受的合外力F 。在小车中加钩码，用天平测出此时小车与钩码的总质量m，同时改变h，使m与h的乘积不变。测出小车从A1静止开始下滑到斜面底端A2所需的时间t。请说出总质量与高度的乘积不变的原因_。多次测量m和t，以m为横坐标，以 （填t或t2）为纵坐标，根据实验数据作图。如能得到一条_线，则可验证“当合外力一定时，物体运动的加速度与其质量成反比”这一规律。参考答案： ；为了使各次测量中，小车所受的合外力不变；t；过原点的倾斜直线 10. 某同学研究小车在斜面上的运动，用打点计时器记录了小车做匀变速直线运动的位移，得到一段纸带如图所示。在纸带上选取几个相邻计数点A、B、C、D，相邻计数点间的时间间隔均为T，B、C和D各点到A的距离为、和。由此可算出小车运动的加速度大小=_，打点计时器在打C点时，小车的速度大小=_。 （用已知的物理量符号表示）参考答案：11. 1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核发现质子科学研究表明其核反应过程是：粒子轰击静止的氮核后形成了不稳定的复核，复核发生衰变放出质子，变成氧核设粒子质量为m1，初速度为v0，氮核质量为m2，质子质量为m0, 氧核的质量为m3，不考虑相对论效应粒子轰击氮核形成不稳定复核的瞬间，复核的速度大小为 ，此过程中释放的核能为_参考答案： 设复核速度为v，由动量守恒得解得整个过程中质量亏损由爱因斯坦质能方程，得12. （2）氢原子第n能级的能量为En=，其中E1为基态能量当氢原子由第4能级跃迁到第2能级时，发出光子的频率为1；若氢原子由第2能级跃迁到基态，发出光子的频率为2，则=参考答案：由第4能级跃迁到第2能级，有：，从第2能级跃迁到基态，有：，则=13. （4分）如图甲，合上开关，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零由此可知，光电子的最大初动能为 把电路改为图乙，当电压表读数为2V时，而照射光的强度增到原来的三倍，此时电子到达阳极时的最大动能是 参考答案：0.6eV，2.6eV解：因为反向电压为0.60V时，电流表读数为零，则光电子的最大初动能Ekm=eU=0.6eV电路改为图乙，当电压表读数为2V时，知该电压为正向电压，照射光的强度增到原来的三倍，最大初动能不变，则电子到达阳极时的最大动能为Ek=0.6eV+2eV=2.6eV故答案为：三、 简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14. （12分）位于处的声源从时刻开始振动，振动图像如图，已知波在空气中传播的速度为340m/s，则：（1）该声源振动的位移随时间变化的表达式为 mm。（2）从声源振动开始经过 s，位于x=68m的观测者开始听到声音。（3）如果在声源和观测者之间设置一堵长为30m，高为2m，吸音效果良好的墙，观测者能否听到声音，为什么？参考答案：答案：（1）（4分）；（2）（4分）0.2；（3）（4分）能。因为声波的波长与障碍物的高度差不多，可以发生明显的衍射现象，所以，观察者能够听到声音。15. （10分）在其他能源中，核能具有能量密度大，地区适应性强的优势，在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能。核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能。(1)核反应方程式，是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n为中子，X为待求粒子，为X的个数，则X为_，=_，以、分别表示、核的质量，分别表示中子、质子的质量，c为光的真空中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能（2）有一座发电能力为的核电站，核能转化为电能的效率为。假定反应堆中发生的裂变反应全是本题(1)中的核反应，已知每次核反应过程中放出的核能，核的质量，求每年(1年=3.15107s)消耗的的质量。参考答案：解析：(1)(2)反应堆每年提供的核能 其中T表示1年的时间以M表示每年消耗的的质量，得： 解得:代入数据得：M=1.10103（kg） 四、计算题：本题共3小题，共计47分16. 如图所示，质量m=2.2kg的金属块放在水平地板上，在与水平方向成=37角斜向上、大小为F=10N的拉力作用下，以速度v=5.0m/s向右做匀速直线运动。（cos37=0.8，sin37=0.6，取g=10m/s2）求：（1）金属块与地板间的动摩擦因数；（2）如果从某时刻起撤去拉力，撤去拉力后金属块在水平地板上滑行的最大距离。参考答案：17. 如图所示，两根相距为L的金属轨道固定于水平面上，导轨电阻不计；一根质量为m、长为L、电阻为R的金属棒两端放于导轨上，导轨与金属棒间的动摩擦因数为，棒与导轨的接触电阻不计。导轨左端连有阻值为2R的电阻。轨道平面上有n段竖直向下的宽度为a、间距为b的匀强磁场（ab），磁感应强度为B。金属棒初始位于OO处，与第一段磁场相距2a。求：（1）若金属棒有向右的初速度v0，为使金属棒保持v0的速度一直向右穿过各磁场，需对金属棒施加一个水平向右的拉力。（1）求金属棒不在磁场中受到的拉力F1和在磁场中受到的拉力F2的大小；（2）若金属棒初速度为零，现对其施以水平向右的恒定拉力F，使棒进入各磁场的速度都相同，求金属棒从OO开始运动到刚离开第n段磁场整个过程中导轨左端电阻上产生的热量。参考答案： （4分）18. 如图所示，悬挂的直杆AB长a=10m，在B以下h=5m处，有一长b=5m的无底圆筒CD，若将悬线剪断，g取10m/s2。求：（1）直杆下端B穿过圆筒的时间t。（2）整个直杆AB穿过圆筒的时间t。参考答案：