2020-2021学年辽宁省营口市高三（上）期末物理试卷(答案+解析)

2020-2021学年辽宁省营口市高三（上）期末物理试卷
一、单项选择题：（本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一项符合题目要求。）
1．（4分）某金属被光照射后产生了光电效应现象，测得光电子的最大初动能Ek与入射光频率v之间的关系如图所示，已知h为普朗克常量，电子的电荷量的绝对值为e，则当入射光频率为2v0时，其遏止电压为（　　）
A．hv0
B．2hv0
C．
D．
2．（4分）如图所示为“嫦娥五号”的发射及运行图。“嫦娥五号”被发射后，沿地月转移轨道运动到P点，实施近月制动，进入了环月圆形轨道Ⅰ，在此轨道上运行速度为v，适当时机在Q点再次制动，进入环月椭圆形轨道Ⅱ，运行到近月点S点制动实施降月。关于“嫦娥五号”的运行及变轨，下列说法中正确的是（　　）
A．进入地月转移轨道的速度应不小于11.2km/s
B．“嫦娥五号”在轨道Ⅱ上运行时，速度有时大于v有时小于v
C．沿地月转移轨道飞向月球的过程中，月球引力对“嫦娥五号”做负功
D．在P、Q、S点的制动，使得“嫦娥五号”的速度、加速度均减小
3．（4分）有一灵敏电流计（电流表），当电流从它的正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转。现把它与一个线圈串联，就如图所示的各图指出正确的是（　　）
A．图中灵敏电流计指针的偏转方向为偏向负极
B．图中磁铁下方的极性是N极
C．图中磁铁的运动方向是向下
D．图中线圈从上向下看的电流方向是顺时针
4．（4分）图甲是一列沿x轴传播的简谐横波t＝0时刻的波形图，图乙是波中C点从t＝0时刻开始的振动图象，甲图中A、B两质点的横坐标分别为x＝2cm和x＝16cm。从t＝0时刻算起，当质点B的位移和速度与图示时刻质点A的运动状态相同时，所需的最短时间为（　　）
A．0.08s
B．0.12s
C．0.14s
D．0.16s
5．（4分）一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为2Ω、1Ω和3Ω，?为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定。该变压器原、副线圈匝数比为2：1，当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为（　　）
A．2I
B．3I
C．4I
D．5I
6．（4分）带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体。气体开始处于状态a；然后经过过程ab到达状态b或经过过程ac到状态c，b、c状态温度相同，如V﹣T图所示。设气体在状态b和状态c的压强分别为Pb和Pc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac，则（　　）
A．pb＞pc，Qab＞Qac
B．pb＞pc，Qab＜Qac
C．pb＜pc，Qab＜Qac
D．pb＜pc，Qab＞Qac
7．（4分）在光学仪器中，“道威棱镜”被广泛用来进行图形翻转。如图所示，其棱镜的横截面ABCD是底角为45°的等腰梯形，与BC平行的三条光线经AB面射入棱镜，经BC面反射后，反射光线直接射到CD面上。已知棱镜材料的折射率n＝，则（　　）
A．光线1在AB面上的折射角为60°
B．三条光线在BC面上都发生全反射
C．只有光线3在BC面上发生全反射
D．从DC射出的光线跟入射光线平行，且距离C点最近的为光线3
二、多项选择题：（本题共3小题，每小题6分，共18分。每个小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，有错或不答的得0分。）
8．（6分）如图所示，x轴在水平地面上，y轴在竖直方向。图中画出了从y轴上不同位置沿x轴正向水平抛出的三个小球a、b和c的运动轨迹。小球a从（0，2L）抛出，落在（2L，0）处；小球b、c从（0，L）抛出，分别落在（2L，0）和（L，0）处。不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）
A．a和b初速度相同
B．b和c运动时间相同
C．b的初速度是c的两倍
D．a运动时间是b的两倍
9．（6分）小滑块以100J的初动能从倾角为37°的固定斜面底端O上滑，小滑块沿斜面上滑、下滑过程中的动能E随离开O点的位移x变化的图线如图中Ⅰ、Ⅱ所示。已知sin37°＝0.6，重力加速度g取10m/s2，则（　　）
A．小滑块的质量为2kg
B．小滑块与斜面间的动摩擦因数为0.45
C．x＝1m时小滑块的动能为60J
D．小滑块的最大位移为5m
10．（6分）如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上，存在着两个匀强磁场区域。区域Ⅰ的磁场方向垂直斜面向上，磁感应强度为2B，区域Ⅱ的磁场方向垂直斜面向下，磁感应强度为B，磁场边界MN、PQ、GH均平行于斜面底边，MP、PG均为L。一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形导线框，由静止开始沿斜面下滑，下滑过程中ab边始终与斜面底边平行。t1时刻ab边刚越过GH进入磁场Ⅰ区域，此时导线框恰好以速度v1做匀速直线运动；t2时刻ab边下滑到PQ与MN的之间某位置，此时导线框又恰好以速度v2做匀速直线运动。重力加速度为g，下列说法中正确的是（　　）
A．当ab边刚越过PQ时，导线框的加速度大小为a＝gsinθ
B．导线框两次做匀速直线运动的速度之比v1：v2＝4：3
C．从t1到t2的过程中，导线框克服安培力做的功等于机械能的减少量
D．从t1到t2的过程中，有m（v12﹣v22）机械能转化为电能
三、非选择题（本题共5小题，共54分）
11．（6分）为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，甲、乙两同学设计了如图1所示的实验装置。其中M为带小滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量，m0为小滑轮的质量。力传感器可测出轻绳中的拉力大小。
（1）实验时，不需要进行的操作是　
　。
A．用天平测出砂和砂桶的质量
B．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力
C．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车
D．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M
（2）甲同学在实验中得到如图2所示的一条纸带（相邻两计数点间还有四个点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为　
　m/s2（结果保留三位有效数字）。
（3）甲同学以力传感器的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的a﹣F图象（图3）是一条直线，求得图线的斜率为k，同时用量角器测得图线与横坐标的夹角为θ，则小车的质量为　
　。
A．
B．﹣m0
C．﹣m0
D．﹣m0
12．（8分）某同学为测量一节新干电池的电动势和内阻，根据实验室提供的器材，设计了如图1所示的电路，其中R0是阻值大约为几欧姆的定值电阻，S3为单刀双掷开关。
（1）实验开始前，先将电阻箱接入电路的电阻值调节到适当大的值，断开开关S2，将S3合向a，再将开关S1闭合，记录电压表的示数为U1，电阻箱接入电路的电阻为R1＝20Ω；再闭合开关S2，调节电阻箱接入电路的阻值，当电压表的示数再次为U1时，电阻箱接入电路的阻值改变了5Ω，则定值电阻R0＝　
　Ω。
（2）断开开关S2将开关S3合向b，多次改变电阻箱接入电路的电阻值，记录电阻箱接入电路的电阻值R及相应的电压表的示数U，在﹣坐标系中描点作图，作出的图象如图2所示，则电池的电动势为E＝　
　V，电池内阻r＝　
　Ω（结果均保留三位有效数字）。
（3）由于电压表不是理想电压表，本次实验中电动势的测量值和真实值之间关系E测　
　E真（填“＞”、“＝”或“＜”）。
13．（10分）如图所示，某建筑工地上一倾角θ＝37°的传送带两端长4.5米，以速度v＝9m/s沿顺时针方向匀速转动，现将一质量m＝2kg的物块轻轻地放在传送带的底端的同时对物块施加一沿传送带向上的恒力F＝22N，物块运动到传送带的顶端时恰好与传送带速度相同，重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求：
（1）物块与传送带间的动摩擦因数μ？
（2）若保持其它条件不变的情况下，第二次此恒力F从底端开始作用0.5s后撤去，则1s末物块速度多大？
14．（12分）如图所示，光滑水平面上有质量均为m的A、B两个小物块（均视为质点），A、B用细绳连接，中间有一压缩的较短轻弹簧（弹簧与物块不拴接）。开始时A、B均静止。在物块A右边一定距离处有一半径为L的固定光滑竖直半圆形轨道，半圆形轨道与水平面相切于C点，物块B的左边静置着一个三面均光滑的斜面体（底部与水平面平滑连接）。某一时刻细绳突然断开，物块A、B瞬间分离，A向右运动，恰好能过半圆形轨道的最高点D（物块A过D点后立即撤去），B向左平滑地滑上斜面体，在斜面体上上升的最大高度为L（L小于斜面体的高度）。已知重力加速度为g，求：
（1）细绳断开前弹簧的弹性势能大小？
（2）斜面体的质量？
15．（18分）如图，xOy平面内存在着沿y轴正方向的匀强电场，一个质量为m、带电荷量为+q的粒子从坐标原点0以速度v沿x轴正方向开始运动。当它经过图中虚线上的M（2a，a）点时，撤去电场，粒子继续运动一段时间后进入一个矩形匀强磁场区域（图中未画出），又从虚线上的某一位置N处沿y轴负方向运动并再次经过M点。已知磁场方向垂直xOy平面（纸面）向里，磁感应强度大小为B，不计粒子的重力。试求：
（1）电场强度的大小？
（2）N点的坐标？
（3）矩形磁场的最小面积？
2020-2021学年辽宁省营口市高三（上）期末物理试卷
试题解析
一、单项选择题：（本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一项符合题目要求。）
1．【解答】解：由爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hv0﹣W0可知，当v＝v0时，有W0＝hv0，故当入射光的频率为2v0时，光电子的最大初动能为Ekm＝hv0，又因为﹣eUC＝0﹣Ekm，所以此时遏止电压，故C正确，ABD错误。
故选：C。
2．【解答】解：A、若“嫦娥五号”进入地月转移轨道的速度大于等于11.2km/s，会脱离地球的束缚成为太阳的行星，故A错误；
B、“嫦娥五号”要在Q点制动才能进入环月椭圆形轨道Ⅱ，则在Q点的速度小于v；若“嫦娥五号”在过S点的圆轨道上绕运行，根据v＝知其运行速度大于环月圆形轨道Ⅰ上运行速度v，而“嫦娥五号”要从过S点的圆轨道变轨到环月椭圆形轨道Ⅱ上，必须在S点加速，所以“嫦娥五号”在S点的速度大于v，所以，“嫦娥五号”在轨道Ⅱ上运行时，速度有时大于v有时小于v，故B正确；
C、沿地月转移轨道飞向月球的过程中，月球引力与速度成锐角，则月球引力对“嫦娥五号”做正功，故C错误；
D、在P、Q、S点的制动，使得“嫦娥五号”的速度减小，但月球对“嫦娥五号”的引力不变，加速度不变，故D错误。
故选：B。
3．【解答】解：A、磁铁N极向下运动，穿过线圈的磁通量增加，原磁场方向向下，根据楞次定律感应电流方向俯视为逆时针方向，从正接线柱流入电流计，指针偏向正极，故A错误；
B、因磁铁向下运动，导致线圈中产生感应电流，由图可知，指针向负接线柱一侧偏转，说明感应电流从负接线柱流入灵敏电流计，根据安培定则，感应电流的磁场方向向下，又磁通量增大，根据楞次定律可知，磁铁下方为S极，故B错误；
C、因磁铁运动，导致线圈中产生感应电流，由图可知，指针向负接线柱一侧偏转，说明感应电流从负接线柱流入灵敏电流计，根据安培定则，感应电流的磁场方向向下，又磁铁下方为N极，根据楞次定律可知，穿过线圈磁通量是减小的，因此图中磁铁的运动方向是向上，故C错误；
D、磁铁S极向下运动，穿过线圈的磁通量增加，原磁场方向向上，根据楞次定律感应电流方向俯视为顺时针方向，故D正确；
故选：D。
4．【解答】解：根据图乙可知，C点在t＝0时刻的振动方向向下，根据波形平移法判断可知，该波x轴正方向传播。由图甲知该波的波长λ＝20cm＝0.2m，由图乙知周期T＝0.2s
则波速为v＝＝m/s＝1m/s，则当质点B的位移和速度与图示时刻质点A的运动状态相同时，所需的最短时间为t＝＝s＝0.14s，故ABD错误，C正确。
故选：C。
5．【解答】解：设开关断开时电流表的示数为I，根据电流之比等于匝数反比可得副线圈的电流：
副线圈两端电压为：U2＝I2（R2+R3）＝8I
则原线圈两端电压为：
根据欧姆定律有：
U＝16I+R1I
设开关闭合时，R3被短路，电流表的示数为I1′，则副线圈的电流I2′为：
I2′＝
副线圈两端电压为：U2′＝R2I1′＝2I1′
原线圈的电压为：
根据欧姆定律有：U＝4I1′+R1I1′
解得：I1′＝3I
故B正确、ACD错误。
故选：B。
6．【解答】解：（1）由图象可知，b、c两点温度相同，Vb＞Vc，由玻意耳定律pV＝C可知：pb＜pc；
（2）b、c两点温度相同，理想气体的内能相同，则△Uab＝△Uac，
由a到b过程中，气体体积变大，气体对外做功W，由热力学第一定律可知：△Uab＝Qab﹣W；
从a到c过程中，气体体积不变，气体不对外做功W＝0，由热力学第一定律可知：△Uac＝Qac；
而△Uab＝△Uac，则Qab﹣W＝Qac，则Qab＞Qac．故D正确，ABC错误；
故选：D。
7．【解答】解：A、根据折射定律有，
所以光在AB面的折射角为r＝30°，故A错误；
BCD、光路图如图所示：，
根据几何知识可知，三条光在BC面的入射角为α＝75°，
因为sinC＝，
所以全反射的临界角为C＝45°，
则光在BC面发生全反射，
根据几何知识可知，光在CD面的入射角为30°，根据光路可逆原理可知，光在CD面的出射光线和入射光线相互平行，但距离C点最近的为光线1，故B正确，CD错误。
故选：B。
二、多项选择题：（本题共3小题，每小题6分，共18分。每个小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，有错或不答的得0分。）
8．【解答】解：B、由图知b、c的高度相同，小于a的高度，根据h＝，得t＝，知b、c的运动时间相同，a的飞行时间大于b的时间。故B正确；
A、a、b的水平位移相等，因为a的飞行时间长，根据x＝v0t知，a的初速度小于b的初速度。故A错误；
C、b、c的初速度之比：＝＝＝2，故C正确。
D、a、b的初速度之比：＝＝＝，故D错误。
故选：BC。
9．【解答】解：AB、设小滑块的质量为m，小滑块与斜面间的摩擦因数为μ。
小滑块沿斜面上滑x＝3m过程中，根据动能定理有：
﹣mgxsin37°﹣μmgxcos37°＝△Ek1＝40J﹣100J＝﹣60J
下滑过程中有：
mgxsin37°﹣μmgxcos37°＝△Ek2＝20J﹣8J＝12J
联立解得：m＝2kg，μ＝0.5，故A正确，B错误；
C、由图象可知，小滑块上滑和下滑经过x＝1m处时小滑块的动能为80J或16J，故C错误；
D、将图象延长，与x轴的交点横坐标为5m，此时动能为零，即小滑块的最大位移为5m，故D正确；
故选：AD。
10．【解答】解：A、当ab边刚越过GH时导线框做匀速直线运动，设此时导线框受到的安培力为F，由平衡条件得：F＝mgsinθ，
当ab边刚越过PQ时，由于两个边的切割磁感线的电动势方向相同，区域Ⅰ的磁感应强度为B，区域Ⅱ的磁感应强度为2B，
ab边切割磁感线产生的感应电动势是cd边切割磁感线产生的感应电动势的2倍，则ab边刚越过PQ时线框感应电流是ab边越过GH时电流的3倍，
ab边受到的安培力大小是6F，cd边受到的安培力是3F，线框受到的总安培力为6F+3F＝9F＝9mgsin，
对线框，由牛顿第二定律得：9mgsinθ﹣mgsinθ＝ma，解得线框的加速度大小a＝8gsinθ，故A错误；
B、线框越过GH时做匀速直线运动，由平衡条件得：mgsinθ＝
ab边下滑到PQ与MN的之间某位置做匀速直线运动，由平衡条件得：mgsinθ＝B（+）L+2B（+）L
联立解得：v1：v2＝9：1，故B错误；
C、从t1到t2的过程中，线框减少的机械能转化为焦耳热，线框克服安培力做的功等于产生的焦耳热，因此线框克服安培力做功的大小等于机械能的减少，故C正确；
D、设从t1到t2的过程中过程线框下降的高度为△h，从t1到t2的过程中，设产生的电能为E，由能量守恒定律得：E＝m（v12﹣v22）+mg?△h，故D错误。
故选：C。
三、非选择题（本题共5小题，共54分）
11．【解答】解：（1）考查实验的操作细节：A由于装置图给了拉力传感器，所以拉力直接读出，故不必测量沙和桶的总质量，故选项A错误；
B由于阻力客观存在，但要用拉力代替合力，必须摩擦力，故选项B正确；
C小车靠近打点计时器，才能打出完整的点，故选项C正确；
D由于拉力传感器测拉力，不需要满足m＜＜M，故选项D错误。
本题选不必要的，故选：AD；
（2）推论△x＝aT2求加速度a＝＝m/s2＝2.00m/s2；
（3）对小车和滑轮整体据牛顿第二定律有：2F＝（M+m0）a，变形有：a＝，所以图象的斜率k＝tanθ＝，从而M＝，故选项C正确。
故答案为：（1）AD；（2）2.00；（3）C
12．【解答】解：（1）闭合开关S2，电路中的电阻减小，电流增大，外电压减小，电压表的示数减小，应将电阻箱接入电路的电阻增大，因此当电压表示数两次都为U1时，则两次电路的总电阻相等，由题意知：电阻箱接入电路的电阻改变了5Ω，所以定值电阻R0＝5Ω；
（2）根据闭合电路欧姆定律得：E＝（R0+r）+U
即：＝×结合图象可得：＝0.68，＝
解得：E＝1.47V
r＝1.24Ω
（3）考虑电压表的分流作用，所以电流表测量的电流小于真实流过电源的电流，则与电流表相对电源的外接法相同，测量值小于真实值。
故答案为：（1）5；（2）1.47、1.23（1.24也正确）；（3）＜
13．【解答】解：（1）设物块运动的加速度大小为a1，由运动学公式得
v2＝2aL
解得a1＝9m/s2
由牛顿第二定律有
F+μmgcosθ﹣mgsinθ＝ma1
解得μ＝0.5
（2）0.5s末物块的速度v1＝a1t1＝9×0.5m/s＝4.5m/s
撤去F后，根据牛顿第二定律得：
mgsinθ﹣μmgcosθ＝ma2
解得a2＝2m/s2，方向沿传送带向下
设撤去F后物块经过时间t0速度减至零，则有0＝v1﹣a1t0
解得t0＝2.5s
故1s末物块速度v2＝v1﹣a1t2＝（4.5﹣2×1）m/s＝3.5m/s
答：（1）物块与传送带间的动摩擦因数μ是0.5。
（2）1s末物块速度是3.5m/s。
14．【解答】解：（1）A恰好能过半圆形轨道的最高点D，重力提供向心力，设A到达D点时的速度为vD，由牛顿第二定律得：
mg＝m
设A、B分离时的速度分别为vA、vB，从A、B分离到A运动到D的过程，对A，由动能定理得：
﹣mg?2L＝
弹簧释放瞬间A、B组成的系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：
mvA﹣mvB＝0
设弹簧弹性势能为Ep，由机械能守恒定律得：
Ep＝
解得：Ep＝5mgL
（2）B与斜面体组成的系统在水平方向动量守恒，B滑上斜面体最高点时两者速度相等，设为v，以向左为正方向，对B和斜面体组成的系统，在水平方向，由动量守恒定律得：
mvB＝（M+m）v
由机械能守恒定律得：
＝+mgL
解得：M＝m
答：（1）细绳断开前弹簧的弹性势能大小是5mgL。
（2）斜面体的质量是m。
15．【解答】解：如图是粒子的运动过程示意图．
（1）粒子从O到M做类平抛运动，设时间为t，则有：
水平方向：2a＝v0t
竖直方向：a＝×
解得电场强度大小为：E＝；
（2）设粒子运动到M点时速度为v，与x方向的夹角为α，则：vy＝＝v0
根据运动的合成与分解可得：v＝＝v0
根据几何关系可得：tanα＝＝，即α＝30°，
由题意知，粒子从P点进入磁场，从N点离开磁场，粒子在磁场中以O′点为圆心做匀速圆周运动，设半径为R，
根据洛伦兹力提供向心力可得：qBv＝m，
解得粒子做圆周运动的半径为：R＝＝
由几何关系知：β＝∠PMN＝30°
所以N点的纵坐标为yN＝+a＝+a
横坐标为xN＝2a
故N点的坐标为（2a，+a）；
（3）当矩形磁场为图示虚线矩形时的面积最小．则矩形的两个边长分别为：
L1＝R＝
L2＝R+Rsinβ＝
所以矩形磁场的最小面积为：Smin＝L1×L2
解得：Smin＝。
答：（1）电场强度的大小为；
（2）N点的坐标为（2a，+a）；
（3）矩形磁场的最小面积为。