1、天津市南开区2021届高三物理上学期期末考试试题（含解析）本试卷分为第卷（选择题）和第卷两部分，共100分。考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。答题时，务必将答案涂写在答题卡上，答在试卷上无效。考试结束后，将答题卡交回。第 卷（选择题 共40分）一、单项选择题（每小题5分，共25分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的。）1. 在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用下列说法符合历史事实的是A. 波尔原子理论证实了原子的核式结构模型B. 卢瑟福通过粒子轰击氮核的实验，证实了在原子核内部存在中子C. 贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，确定了原子核的存在D.
2、 汤姆孙通过对阴极射线研究，发现了原子内部存在电子【答案】D【解析】【分析】【详解】A、波尔原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律，卢瑟福根据粒子散射实验，得到了原子的核式结构模型，故A错误；B、卢瑟福通过粒子轰击氮核实验的研究，实现了原子核的人工转变，发现了质子，预言了中子的存在，故B错误；C、贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，提出了原子内部有复杂的结构，故C错误；D、汤姆孙通过阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子（即电子）组成，并测出了该粒子的比荷，故D正确2. 下列说法正确的是（）A. 单色光在介质中传播时，介质的折射率越大，光的传播速度越小B. 当光从空
3、气射入玻璃时，蓝光比红光更容易发生全反射C. 同一个双缝干涉实验中，蓝光产生的干涉条纹间距比红光的大D. 两束频率不同的光，可以产生干涉现象【答案】A【解析】【分析】【详解】A根据可知，可知单色光在介质中传播时，介质的折射率越大，光的传播速度越小，故A正确；B光从空气射入玻璃时不可能发生全反射现象，故B错误；C根据双缝干涉条纹间距公式可知，蓝光的波长小于红光的波长，同一个双缝干涉实验中，蓝光产生的干涉条纹间距比红光的小，故C错误；D根据光的干涉的条件可知，两束频率不同的光不能产生干涉现象，故D错误。故选A。3. 2020年5月5日，长征五号B运载火箭在中国文昌航天发射场成功首飞，将新一代载人飞
4、船试验船送入太空，若试验船绕地球做匀速圆周运动，周期为T，离地高度为h，已知地球半径为R，万有引力常量为G，则（ ）A. 试验船的运行速度为B. 地球的第一宇宙速度为C. 地球的质量为D. 地球表面的重力加速度为【答案】B【解析】【分析】【详解】A试验船的运行速度为，故A错误；B近地轨道卫星的速度等于第一宇宙速度，根据万有引力提供向心力有根据试验船受到的万有引力提供向心力有联立两式解得第一宇宙速度故B正确；C根据试验船受到的万有引力提供向心力有解得故C错误；D地球重力加速度等于近地轨道卫星向心加速度，根据万有引力提供向心力有根据试验船受到的万有引力提供向心力有联立两式解得重力加速度故D错误。故
5、选B。4. 刀、斧、凿等切削工具的刃部叫做劈，如图所示是用斧头劈木柴的示意图劈的纵截面是一个等腰三角形，使用劈的时候，垂直劈背加一个力，这个力产生两个作用效果，使劈的两个侧面推压木柴，把木柴劈开设劈背的宽度为，劈的侧面长为，不计斧头的自身重力，则劈的侧面推压木柴的力约为（ ）A. B. C. D. 【答案】B【解析】【分析】【详解】斧头劈木柴时，受力分析如图所示：设两侧面推压木柴的力分别为、且，利用几何三角形与力的三角形相似有，可得推压木柴的力：A。故A不符合题意。 B。故B符合题意。 C。故C不符合题意。 D。故D不符合题意。5. 如图所示，在两等量异种点电荷的电场中，MN为两电荷连线的中垂
6、线，a、b、c三点所在直线平行于两电荷的连线，且a和c关于MN对称，b点位于MN上，d点位于两电荷的连线上。以下判断正确的是（）A. b点与d点场强方向相同B a点与c点电势相同C. a、b两点间的电势差等于b、c两点间的电势差D. 带正电的试探电荷在a点的电势能大于在c点的电势能【答案】ACD【解析】【分析】【详解】Ab点与d点场强方向相同，都是水平向右，故A正确；B等量异种点电荷连线的中垂线MN是等势面，其电势为零，在MN左边电势大于零，在MN右边电势小于零，有a点的电势大于c点的电势，故B错误；C由对称性可知，a、b两点间的电势差等于b、c两点间的电势差，故C正确；D由于a点的电势大于c
7、点的电势，根据可知，带正电的试探电荷在a点的电势能大于在c点的电势能，故D正确。故选ACD。二、不定项选择题（每小题5分，共15分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分。）6. 如图所示，一理想变压器原线圈匝数n1=1100匝，副线圈匝数n2=440匝，交流电源的电压，电阻R=44，电压表、电流表均为理想电表。则下列说法正确的是（）A. 交流电频率为50HzB. 电流表A1的示数为0.8AC. 电压表的示数为88VD. 电阻R的功率为352W【答案】ABC【解析】【分析】【详解】A交流电的周期为交流电的频率为A正确；BC由原副线
8、圈的电压比等于匝数比可得即电压表的示数是88V，由欧姆定律可得电流表A2的示数是由原副线圈的电流比等于匝数之反比可得电流表A1的示数BC正确；D由功率公式P=IU可得电阻R的功率PR=I2U2=288W=176WD错误。故选ABC。7. 在均匀介质中有一位于坐标原点O处的波源做简谐振动，其振动图像如图甲所示，波源形成的简谐横波沿x轴正方向传播，t=t1时刻的波形图如图乙所示，此时x=8m处的质点刚好振动了2s。则（）A. 该波沿x轴方向传播的波速为2m/sB. 该波源开始振动的方向沿y轴负方向C. t1时刻x=8m处质点的振动方向沿y轴正方向D. t1时刻之后再经过10s，平衡位置为x=32m
9、处质点开始振动【答案】AD【解析】【分析】【详解】A由甲、乙两图可知v=2m/s选项A正确；B因为图乙时刻x=8m处的质点已经振动了2s，结合甲图可知此时波刚好传到x=12m的位置，因波沿x轴正向传播，故此时x=12m位置处的质点沿y轴正向振动，故波源起振方向沿y轴正向，故B错误；C由波形图可知， t1时刻x=8m处质点的振动方向沿y轴负方向，选项C错误；D10s内传播的距离为x=vt=20m即t1时刻之后再经过10s，x=32m处的质点开始振动，故D正确。故选AD。8. 当前我国在人工智能和无人驾驶技术方面已取得较大突破。为早日实现无人驾驶，某公司对汽车性能进行了一项测试，让质量为m的汽车沿
10、一山坡直线行驶。测试中发现，下坡时若只关掉油门，则汽车的速度保持不变；若以恒定的功率P上坡，则从静止启动做加速运动，发生位移s时速度刚好达到最大值vm，假设汽车在上坡和下坡过程中所受路面阻力大小恒定且相等，山坡的倾角为，忽略空气阻力的影响，下列说法正确的是（）A. 关掉油门后的下坡过程，坡面对汽车的支持力的冲量为零B. 路面对汽车的阻力大小为C. 上坡过程中，汽车从静止启动到速度刚好增至vm，所用时间为D. 上坡过程中，汽车从静止启动到速度增至vm，所用时间一定小于【答案】BCD【解析】【分析】【详解】A.关掉油门下坡的过程，汽车所示所受支持力不为零，支持力的冲量不为零，故A错误；B.关闭油门
11、汽车下坡时速度不变，则上坡达到最大速度时，牵引力与重力沿坡面的分力和阻力的合力平衡，则有即故B正确；C.上坡过程中，汽车从静止启动到速度刚好增至vm，由动能定理得到故C正确；D.上坡过程中，汽车做加速度减小的加速运动，平均速度大于，所以运动时间故D正确。故选BCD。第 卷（共60分）9. 某同学利用气垫导轨做“验证动量守恒定律”的实验，气垫导轨装置如图所示，由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成。（1）下面是实验的主要步骤：a.安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；b.向气垫导轨通入压缩空气；c.接通光电计时器（光电门）；d.把滑块2静止放在气垫导轨的中间；e.滑块1挤压导轨左端弹射
12、架上的橡皮绳；f.释放滑块1，滑块1通过光电门1后与左侧固定弹簧的滑块2碰撞，碰后滑块1和滑块2依次通过光电门2，两滑块通过光电门后依次被制动；g.读出滑块通过两个光电门的挡光时间分别为滑块1通过光电门1的挡光时间t1=10.01ms，通过光电门2的挡光时间t2=49.99ms，滑块2通过光电门2的挡光时间t3=8.35ms；h.测出挡光片的宽度d=5mm，测得滑块1（包括撞针）的质量为m1=300g，滑块2（包括弹簧）质量为m2=200g；（2）实验中气垫导轨的作用是：A_；B_。（3）碰撞前滑块1的速度v1为_m/s；碰撞后物体系的总动量P2=_kgms-1。（结果保留两位有效数字）【答案
13、】 (1). 大大减小了滑块和导轨之间摩擦力，从而减小了实验误差 (2). 保证两个滑块碰撞前后的速度都在同一条直线上 (3). 0.50 (4). 0.15【解析】【分析】【详解】12实验中气垫导轨的作用有两个，一是大大减小了滑块和导轨之间的摩擦力，从而减小了实验误差，二是保证两个滑块碰撞前后的速度都在同一条直线上；3碰撞前滑块1的速度v1为4碰撞后物体系的总动量P2为10. 在“练习使用多用电表”实验中：某同学欲测量一节干电池的电压，下述操作正确的是_（填字母）。A欧姆调零，选择挡位，表笔接触电池两极（其中红表笔接触正极），读数B.机械调零，选择挡位，表笔接触电池两极（其中红表笔接触正极）
14、，读数C.选择挡位，机械调零，表笔接触电池两极（其中黑表笔接触正极），读数D.选择挡位，欧姆调零，表笔接触电池两极（其中黑表笔接触正极），读数如果欲测量如图甲所示插座的电压，则应把多用电表的选择开关打到如图乙所示的_位置（选填A、B、C、Q字母）。该同学用一个满偏电流为10mA、内阻为30的电流表，一只滑动变阻器和一节电动势为1.5V的干电池组装成一个欧姆表，如图丙所示。其中A表笔应为_（填“红”或“黑”）表笔；电流表5mA刻度处应标的电阻刻度为_：经调零后，将A、B两表笔分别接未知电阻Rx两端引线，指针指在电流表刻度的4mA处，则电阻Rx=_。【答案】 (1). C (2). H (3).
15、红 (4). 150 (5). 225【解析】【分析】【详解】 1测量一节干电池的电压，需选择直流2.5V电压档，则应该先选择电压挡位，机械调零，表笔接触电池两极（其中黑表笔接触正极），读数，故选C。2如果欲测量如图甲所示插座的电压，因为其电压为交流220V，则应把多用电表的选择开关打到如图乙所示的H位置。3其中A表笔接内部电源的负极，则应为红表笔；4电流表满偏时即电流表读数为5mA时，则解得Rx=150即刻度处应标的电阻刻度为150：5若经调零后，将A、B两表笔分别接未知电阻Rx两端引线，指针指在电流表刻度的4mA处，则电阻Rx=22511. 如图所示，足够长的水平传送带在电动机的带动下匀速
16、转动现有一可视为质点、质量m0.5 kg的煤块落在传送带左端(不计煤块落下的速度)，煤块在传送带的作用下达到传送带的速度后从右轮轴正上方的P点恰好离开传送带做平抛运动，正好落入运煤车车厢中心点Q.已知煤块与传送带间的动摩擦因数0.8，P点与运煤车底板间的竖直高度H1.8 m，与运煤车车厢底板中心点Q的水平距离x1.2 m，g取10 m/s2，求：(1)传送带的速度大小v0；(2)右轮半径R；(3)由于传送煤块，电动机多做的功W.【答案】(1)2 m/s(2)0.4 m(3)2 J【解析】【分析】【详解】（1）由平抛运动的规律，得，代入数据解得（2）要使煤块在轮的最高点做平抛运动，则煤块到达轮的
17、最高点时对轮的压力为零，由牛顿第二定律，得代入数据得（3）由牛顿第二定律得煤块沿传送带做初速度为零的匀加速直线运动的时间煤块的位移相等时间内传送带的位移则相对运动的位移摩擦产生的热量煤块获得动能则带动传送带的电动机需要比传送带空载情况多消耗的电能12. 如图所示，水平面内固定两根间距L=1m的长直平行光滑金属导轨PQ、MN，其Q、N端接有阻值R=1.5的电阻，一质量m=0.1kg、阻值r=0.5的导体棒ab垂直于导轨放置于距QN端d=2m处，且与两导轨保持良好接触。整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小随时间变化的情况如图乙所示。在01s内，为了保持ab棒静止，在棒的中点施加一平行于
18、导轨平面的外力F0（未知）；1s后改用F=0.5N的水平向左的恒力拉动ab棒，ab棒从静止开始沿导轨运动距离x=4.8m时速度恰好达到最大值。ab棒运动过程中始终与导轨保持垂直，导轨电阻不计。求：(1)t=1s时外力F0的大小和方向；(2)ab棒的最大速度vm；(3)从t=0到ab棒运动距离x=4.8m的过程，电阻R上产生的焦耳热QR。【答案】(1)0.25N，方向向左；(2)4m/s；(3)1.575J【解析】【分析】【详解】(1)1s时，电动势根据楞次定律，电流从b到a，电流的大小为根据左手定则，安培力方向向右外力F0与平衡，两者等大反向，所以F0大小为0.25N，方向向左。(2)ab棒达
19、最大速度时为匀速，拉力F向左，安培力F1向右，二力平衡。其中安培力电流电动势解得(3)在第一秒内在运动的距离x内从t=0到ab棒运动距离x=4.8m的过程，电阻R上产生的焦耳热解得13. 如图所示，两块平行极板AB、CD正对放置，极板CD的正中央有一小孔，两极板间距离AD为d，板长AB为2d，两极板间电势差为U，在ABCD构成的矩形区域内存在匀强电场，电场方向水平向右在ABCD矩形区域以外有垂直于纸面向里的范围足够大的匀强磁场极板厚度不计，电场、磁场的交界处为理想边界将一个质量为m、电荷量为+q的带电粒子在极板AB的正中央O点，由静止释放不计带电粒子所受重力（1）求带电粒子经过电场加速后，从极
20、板CD正中央小孔射出时的速度大小；（2）为了使带电粒子能够再次进入匀强电场，且进入电场时的速度方向与电场方向垂直，求磁场的磁感应强度的大小，并画出粒子运动轨迹的示意图（3）通过分析说明带电粒子第二次离开电场时的位置，并求出带电粒子从O点开始运动到第二次离开电场区域所经历的总时间【答案】（1）；（2）；（3）【解析】试题分析：（1）设带电粒子经过电场加速后，从极板CD正中央小孔射出时的速度大小为v由动能定理 解得 （2）带电粒子第一次从电场中射出后，在磁场中做匀速圆周运动，若能够再次进入匀强电场，且进入电场时的速度方向与电场方向垂直，运动方向改变270，由此可知在磁场中的运动轨迹为四分之三圆，圆
21、心位于D点，半径为d，由A点垂直射入电场带电粒子在磁场中运动时，洛仑兹力充当向心力由牛顿运动定律 解得 （3）带电粒子由A点垂直于电场方向射入电场之后做类平抛运动若能够射出电场，运动时间 沿电场方向的侧移 解得 因此带电粒子恰能从C点射出轨迹如图所示带电粒子第一次在电场中加速，运动时间为t1带电粒子在磁场中偏转，运动时间为t2洛仑兹力充当向心力由牛顿第二定律 带电粒子第二次在电场中偏转，运动时间也为t1因此带电粒子运动从O点到C点的总时间说明：其他方法正确同样给分考点：带电粒子在组合场中的运动【名师点晴】粒子从电场出来后，欲使它第二将垂直于电场线的方向进入电场，应该使其方向改变270度，又因为AD=d，CD/2=d，故粒子将从A点垂直于电场线的方向进入磁场，这个问题要通过画图反复比较才能得出，这是该题的关系
