1、河北省张家口市2021届高三物理上学期期末考试试题（含解析）一、单项选择题:本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1. 一辆质量为2.0103kg的汽车在平直公路上行驶，它的加速度与位移关系图像如图所示，在08m过程中汽车增加的动能为（）A. 1.2104JB. 2.4104JC. 3.6104JD. 4.8104J【答案】B【解析】【分析】【详解】由动能定理可得，增加的动能为再根据图象的面积关系，可得故选B。2. 氢原子能级示意图如图所示。光子能量在1.63eV3.10eV光为可见光。要使大量处于n=2能级的氢原子被激发后可辐射出两种可见光光
2、子，氢原子吸收的能量为（）A. 1.89eVB. 2.55eVC. 10.2eVD. 12.09eV【答案】B【解析】【分析】【详解】由题意可知，当处于n=2能级的氢原子被激发后，若变成n=4能级的氢原子，由于氢原子不稳定，可辐射出两种可见光光子。则氢原子吸收的能量为故ACD错误，B正确。故选B。3. 如图所示，长木板放在水平地面上，一人站在木板上通过细绳向左上方拉木箱，三者均保持静止状态，已知细绳的拉力为F，细绳与水平面夹角为30，长木板、人与木箱质量均为m，重力加速度为g，下列说法正确的是（）A. 长木板对地面的压力大于3mgB. 地面对长木板的摩擦力水平向右C. 长木板对人的摩擦力等于F
3、D. 人和木箱受到的摩擦力相同【答案】C【解析】【分析】【详解】A. 选长木板、人与木箱整体为研究对象，长木板对地面的压力等于3mg，A错误；B. 选长木板、人与木箱整体研究对象，整体无运动趋势，地面对长木板没有摩擦力，B错误；C. 取人为研究对象，由平衡条件得C正确；D. 木箱受到的摩擦力向右，人受到的摩擦力向左，人和木箱受到的摩擦力大小相等，方向相反，D错误。故选C4. 如图所示，在水平面上固定一倾角=30光滑斜面，斜面底端固定一挡板C，两个质量均为m的物块A、B用轻弹簧相连，静止在斜面上。现用一平行于斜面向上的拉力F拉物块A，在物块B恰好离开挡板C的瞬间撤去力F，重力加速度为g，则撤去力
4、F的瞬间（）A. 物块A的加速度为零B. 物块A的加速度为，方向沿斜面向下C. 物块B的加速度为，方向沿斜面向上D. 物块B的加速度为零【答案】D【解析】【分析】【详解】撤去力F前，弹簧的弹力为撤去力F的瞬间解得， ，方向沿斜面向下故选D。5. 如图所示，一理想变压器原线圈连接正弦交流电源、电阻R1和电流表A1，副线圈连接电压表V、电流表A2和滑动变阻器R2，电路中电表均为理想电表，将滑动变阻器R2的滑片向下滑动过程中，下列说法正确的是（）A. 电压表V示数不变B. 电流表A1示数变小C. 电流表A2示数变小D. 电流表A1与电流表A2示数比值不变【答案】D【解析】【分析】【详解】将变压器、R
5、1、电流表A1及电源等效成一个有内阻的电源，而电流表A2、电压表和R2为外电路，当滑动变阻器R2的滑片向下滑动过程中，相当于外电路的电阻减小，电压表的示数减小，电流表A2的示数变大，由于电流表A1与电流表A2示数比值不变，因此电流表A1示数也变大，ABC错误，D正确。故选D。6. “嫦娥五号”在月球最大的月海风暴洋北缘的吕姆克山附近登陆，采集到月球土壤样品后，于2020年12月17日成功带回地球供科学家研究。嫦娥五号从月球返回时，先绕月球做圆周运动，再变轨返回地球。已知地球与月球的半径之比为4:1，地球表面和月球表面的重力加速度之比为6:1，地球的第一宇宙速度为7.9km/s，则从月球表面发射
6、嫦娥五号的最小速度约为（）A. 1.6km/sB. 6.4km/sC. 7.9km/sD. 38km/s【答案】A【解析】【分析】【详解】根据万有引力定律，可得解得，星球表面发射的最小速度约为则月球表面发射嫦娥五号的最小速度约为故选A。7. 一边长为L、质量分布均匀的正方形板ABCD重为G，现将此板的右下方裁去边长为的小正方形。如图所示用悬线系住此板的A点，始时使AB边处于水平位置，悬线处于绷直状态，现将此板从图示位置由静止释放，则板从开始运动直至静止的过程中，板克服阻力所做的功为（）A B. C. D. 【答案】D【解析】【分析】【详解】如图所示：设将板的右下方裁去边长为的小正方形后，板的重
7、心在AO的连线上点E处，由杠杆平衡原理可知解得：将此板从图示位置由静止释放，则板从开始运动直至静止的过程中，重心下降的高度为由能量守恒定律可知，板克服阻力所做的功等于板减小的重力势能，为故选D。二、多项选择题:本题共3小题，每小题6分，共8分。在每小题给出的四个选项中，有多项是符合题目要求的，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。8. 如图所示，xOy坐标系内，第一象限存在水平向左的匀强电场。第二象限存在竖直向下的匀强电场，y轴上c点和x轴上d点连线为电场的下边界。相同的带电粒子甲、乙分别从a点和b点由静止释放，两粒子均从c点水平射入第二象限，且均从c、d连线上射出，已知ab=b
8、c，下列说法正确的是（）A. 带电粒子甲、乙在c点速度之比为2:1B. 带电粒子甲、乙在c点速度之比为:1C. 带电粒子甲、乙在第二象限电场内的位移比为:1D. 带电粒子甲、乙在第二象限射出电场时速度方向相同【答案】BD【解析】【分析】【详解】AB相同的带电粒子甲、乙分别从a点和b点由静止释放，两粒子均从c点水平射入第二象限，且均从c、d连线上射出，已知ab=bc，由可得带电粒子甲、乙在c点速度之比为故A错误，B正确；C甲乙两粒子从c点水平射入第二象限，由平抛运动知识可知设位移与水平方向夹角为，甲乙两粒子位移与水平方向的夹角相同综合可得由B可知，带电粒子甲、乙在第二象限电场内的位移比为21，故
9、C错误；D设速度方向与水平方向夹角为甲、乙在第二象限射出电场时速度方向与水平方向夹角相同，故D正确。故选BD。9. 河北省张家口市风电装机容量累计突破了千万千瓦。草原天路景区风力发电机如图所示，风力带动叶片转动，叶片再带动转子（磁极）转动，使定子（线圈不计电阻）中产生电流，实现风能向电能的转化。已知叶片长为l，风速为v，空气的密度为，空气遇到叶片旋转形成的圆面后一半减速为零，一半原速率穿过，下列说法正确的是（）A. 一台风力发电机获得风能的功率为B. 一台风力发电机获得风能的功率为C. 空气对一台风力发电机的平均作用力为D. 空气对一台风力发电机的平均作用力为【答案】BC【解析】【分析】【详解
10、】AB建立一个“风柱”模型如图所示风柱的横截面积为叶片旋转扫出的面积经过t风柱长度所形成的风柱体积风柱的质量根据动能定理，风力在这一段位移做的功风柱的功率，即一台风力发电机获得风能的功率为故A错误，B正确；CD根据动量定理可得解得故C正确，D错误；故选BC。10. 如图所示，一个带正电粒子，从静止开始经加速电压U1加速后，水平进两平行金属板间的偏转电场中，偏转电压为U2，射出偏转电场时以与水平夹角为的速度进入金属板右侧紧邻的有界匀强磁场，虚线为磁场的左边界，场范围足够大，粒子经磁场偏转后又从磁场左边界射出，粒子进入磁场和射出磁场的位置之间的距离为l，下列说法正确的是（）A. 只增大电压U1，变
11、大B. 只增大电压U2，变大C. 只增大电压U1，距离l变大D. 只增大电压U2，距离l变大【答案】BC【解析】【分析】【详解】AB粒子先加速运动后做类平抛运动解得 ，只增大电压U2，变大，B正确，只增大电压U1，变小，A错误；CD在磁场中做匀速圆周运动 解得 ，只增大电压U1，距离l变大，C正确，只增大电压U2，距离l不变，D错误。故选BC。三、非选择题:本题共6小题，共54分。第114题为必考题，每个试题考生都必须作答。第15、16题为选考题，考生根据要求作答。（一）必考题:共42分。11. 某同学设计了如图甲所示实验装置来“验证机械能守恒定律”，通过电磁铁控制的小铁球从A处自由下落，光电
12、门连接计时器可记录下小铁球的直径经过光电门B时的挡光时间t。小铁球的质量m=410-3kg、直径为d，重力加速度g=9.8m/s2。(1)用游标卡尺测量小铁球的直径。如图乙所示，其直径d=_mm；(2)当光电门B与A间距为0.22m时，挡光时间t=510-3s，则小球过光电门B时的动能Ek=_J，小铁球由A到B减少的重力势能Ep=_J，在误差允许范围内，小铁球机械能守恒。（计算结果保留三位有效数字）【答案】 (1). 10.15 (2). 8.2410-3 (3). 8.6210-3【解析】【分析】【详解】(1)1由图示游标卡尺可知，游标尺为20分度，故精度为0.05，主尺读数为10mm，游标
13、尺读数为0.053mm=0.15mm其示数为10mm+0.15mm=10.15mm(2)2小球过光电门B时的动能为3小铁球由A到B减少的重力势能为12. 简易多用电表的电路图如图所示，表头G的满偏电流为300A，内阻为70。R1=10，R2=20，R3=1400，E=1.5V，电源内阻忽略不计。虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有4个挡位。(1)挡位调至“1”挡，表头满偏时，流经A端和B端的电流为_mA；挡位调至“2”挡，表头满偏时，流经A端和B端的电流为_mA；(2)挡位调至“4”挡，表头满偏时，A、B两端电压为3V，则电阻R4=_；(3)挡位调至“3”挡时，该挡位
14、为欧姆挡“1k”挡位，欧姆调零后，电阻R5=_。【答案】 (1). 3 (2). 1 (3). 2979 (4). 79【解析】【分析】【详解】（1）1 挡位调至“1”挡，电表内部结构，表头与R2串联，再与R1并联，表头满偏通过R1电流则2 挡位调至“2”挡，电表内部结构，R2与R1串联，再表头并联，表头满偏则（2）3 挡位调至“4”挡，电表内部结构，R2与R1串联，再表头并联，再与R4串联，表头满偏，则干路上电流为则R2与R1串联与表头并联电路两端的电压R4两端的电压则电阻R4（3）4 挡位调至“3”挡时，电表内部结构，R2与R1串联，再表头并联，再与内部电源R3、R5串联，欧姆调零后，表头
15、满偏，则干路上电流为则R3、R5串联两端的电压则有解得13. 如图所示，固定在水平面上两根相距L=0.8m的光滑金属导轨，处于竖直向下、磁感应强度大小B=0.5T的匀强磁场中，导轨电阻不计且足够长。金属棒a、b的质量均为m=1kg、电阻均为R=0.1，金属棒静置在导轨上且与导轨接触良好。现给a一个平行导轨向右的瞬时冲量I=4Ns，最终两金属棒运动状态稳定且未发生碰撞，运动过程中金属棒始终与导轨垂直，忽略感应电流对磁场的影响，求整个过程中:(1)金属棒a产生的焦耳热；(2)通过金属棒a的电荷量；(3)金属棒a、b之间的距离减少多少。【答案】(1) 2J ；(2) 5C ；(3) 2.5m【解析】
16、【分析】【详解】(1)由动量定理得I=mv0解得v0=4m/s整个过程动量守恒mv0=2mv1解得v1=2m/s根据能量守恒金属棒a产生的焦热Qa=Q=2J(2)对b，由动量定理得而解得q=5C(3)根据解得x=2.5m14. 如图所示，空间中存在水平向右，场强大小E=5103N/C的匀强电场。水平皮带BC的左端与水平面AB平滑相切于B点，右端与一个半径为R的光滑圆弧轨道CD水平相切于C点。AB=BC=R=1m，皮带顺时针转动，速率恒为v=5m/s。现将一质量m=0.5kg、带正电且电荷量q=110-3C的小滑块，从A点由静止释放，小滑块与AB段和BC段的动摩擦因数均为=0.2，取g=10m/
17、s2。求:(1)滑块运动到水平面右端B点时速度大小；(2)小滑块运动到圆弧轨道底端C点时所受的支持力大小；(3)小滑块对圆弧轨道CD压力的最大值。（取1.4）【答案】(1)4m/s；(2)22.5N；(3)28.5N【解析】【分析】【详解】(1)AB段，由动能定理解得vB=4m/s(2)小滑块滑上传送带，传送带速度大于滑块速度，摩擦力向右，由牛顿第二定律Eq+mg=ma1解得a1=12m/s2加速到与传送带共速解得x1=0.375m小滑块速度大于传送带速度后，摩擦力水平向左，由牛顿第二定律Eqmg=ma2得a2=8m/s2由解得m/s且解得FNC=22.5N(3)由于Eq=mg等效重力当滑块从
18、C点开始沿圆弧运动的弧长对应的圆心角=时，对轨道压力最大，则由动能定理解得FN=28.5N根据牛顿第三定律FN=28.5N（二）选考题:共12分。请考生从2道物理题中任选一题作答。如果多做，则按所做的第一题计分。15. 如图所示，一定质量的理想气体经历了ABC的状态变化，下列说法正确的是（）A. AB过程中，外界对气体做正功600JB. AB过程中，气体放出热量与外界对气体做功相等C. B、C两状态，气体内能相等D. BC过程中，气体吸收热量与气体对外界做功相等E. ABC整个过程中，外界对气体做功之和为零【答案】ACD【解析】【分析】【详解】AAB过程中，外界对气体做正功选项A正确；BAB过
19、程中，温度降低，内能减小，则气体放出热量大于外界对气体做功，选项B错误；CB、C两状态，气体的pV乘积相等，则气体温度相等，内能相等，选项C正确；DBC过程中，内能不变，体积变大，对外做功，则气体吸收热量与气体对外界做功相等，选项D正确；EABC整个过程中，外界对气体做功之和等于图形ABCA包含的面积大小，不为零，选项E错误。故选ACD。16. 如图所示，竖直放置导热良好的气缸缸体质量m=10kg，轻质活塞横截面积S=510-3m2，活塞上部的气缸内封闭一定质量的理想气体，活塞的下表面与劲度系数k=2.5103N/m的弹簧相连，活塞不漏气且与气缸壁无摩擦。当气缸内气体温度为27时，缸内气柱长l
20、=50cm，气缸下端边缘距水平地面。已知大气压强p0=1.0105Pa，g取10m/s2，则:当缸内气体温度缓慢降低到多少K时，气缸下端边缘刚好接触地面?当缸内气体温度缓慢降低到多少K时，弹簧恢复原长?【答案】270K；205K【解析】【分析】【详解】气缸下端边缘恰好接触地面前，弹簧长度不变，气缸内气体压强不变，气体发生等压变化解得T2=270K初态弹簧压缩kx=mg解得x=0.04m初态气体压强，根据p1S=mg+p0S解得p1=1.2105Pa末态气体压强为p0，由理想气体状态方程解得T3=205K17. 如图所示为一波源在原点且沿x轴传播的双向简谐横波在t=0时刻的波形图，在此后2s内质
21、点A通过的路程为16cm，下列说法正确的是（）A. 该波的周期为1sB. 该波的波速为2m/sC. A、B两点运动状态相同D. A、B两点速度大小相等、方向相反E. 经过相同时间，A、B两点经过的路程相等【答案】ADE【解析】【分析】【详解】A此后2s内质点A通过的路程为16cm，由质点一个周期内路程为4个振幅的长度可知质点走过的路程为8个振幅的长度，因此运动时间为两个周期，该波的周期为1s，选项A正确；B该波的波速为选项B错误；CDA、B两点距离波源的距离分别为和，则运动状态相反，A、B两点速度大小相等、方向相反，选项C错误，D正确；EA、B两点都是从平衡位置开始振动，则经过相同时间，A、B两点经过的路程相等，选项E正确。故选ADE。18. 一半径为R的玻璃球体的截面图如图所示，O为球心，AB为直径。一束单色光从D点射入球体，入射方向与AB平行，光线射入球体后经过B点，已知ABD=，光在真空中的传播速度为c，求:此球体玻璃的折射率；从D射入玻璃球后经过一次反射再射出的光线，在玻璃球中传播的时间。【答案】n=；【解析】【分析】【详解】此球体玻璃的折射率解得n=光线从D射入玻璃球后经过一次反射再射出经过的路程由几何关系得光在玻璃中传播速度，所用时间解得