山东省烟台市2021届高三上学期物理期末考试试卷

山东省烟台市2021届高三上学期物理期末考试试卷
一、单选题
1．（2020高三上·烟台期末）下列说法正确的是（　　）
A．红外体温计是依据人体辐射的红外线强度来测体温的
B．依据麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场产生的磁场一定是变化的
C．炎炎夏日，我们在树下看到茂密的树叶间有彩色的光环，这是全反射现象
D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输
2．（2020高三上·烟台期末）F1是世界上最昂贵、速度最快、科技含量最高的运动，是商业价值最高、魅力最大、最吸引人观看的体育赛事。在某次测试赛中，赛车在平直的路面上由静止开始0~5s内运动的位移时间图像如图所示，已知该图像在0~t1时间内是抛物线的一部分，t1~5s时间内是直线，两部分平滑相连，则（　　）
A．t1表示1s末
B．5s末赛车的速度为30m/s
C．0~ t1时间内，赛车的加速度为10m/s2
D．t1~5s时间内，赛车做匀加速直线运动
3．（2020高三上·烟台期末）如图所示，有一斜劈静止在水平地面上，一工件受到平行于斜劈面向上的力F作用，沿斜劈面向上做直线运动，斜劈始终保持静止。不计斜劈面与工件之间的摩擦，则（　　）
A．地面对斜劈的摩擦力沿着接触面水平向左
B．若F减小，则地面对斜劈的支持力增大
C．若F增大，则地面与斜劈之间的摩擦力也增大
D．若使F反向，则地面对斜劈的作用力与F反向前地面对斜劈的作用力相同
4．（2020高三上·烟台期末）夏日雨后，我们经常会看到天空中出现美丽的彩虹。从物理学角度看，彩虹是太阳光以一定的角度照射在雨滴上经过两次折射和一次反射形成的。如图是彩虹成因的简化示意图，其中 、 代表两种不同频率的单色光，则（　　）
A． 光的频率大于 光的频率
B．在同种介质中， 光的传播速度小于 光的传播速度
C． 光和 光以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是 光
D．分别用同一双缝干涉装置进行实验，在干涉图样中 光相邻两个亮条纹中心的距离小于 光相邻两个亮条纹中心的距离
5．（2020高三上·烟台期末）北京时间2020年12月17日1时59分，探月工程嫦娥五号返回器携带月壤在内蒙古四子王旗预定区域成功着陆，标志着我国首次地外天体采样返回任务圆满完成。嫦娥五号是在11月24日在中国文昌航天发射场发射升空并进入地月转移轨道，然后实施2次轨道修正、2次近月制动，顺利进入距离月球表面有一定高度的环月圆轨道。12月1日22时57分，嫦娥五号探测器着陆器、上升器组合体开始实施动力下降，变推力发动机开机，逐步将探测器相对月球纵向速度降为零，实现在月球表面的软着陆。下列说法正确的是（　　）
A．嫦娥五号的发射速度应大于地球第三宇宙速度
B．嫦娥五号在环月圆轨道运行时受到平衡力的作用
C．嫦娥五号在环月圆轨道上绕月环绕速度小于月球第一宇宙速度
D．嫦娥五号探测器着陆器、上升器组合体在下降到月球表面过程中机械能守恒
6．（2020高三上·烟台期末）如图所示，真空中A、B、C三点构成一等边三角形，CD为边AB的高。电荷量为-q（q>0）的点电荷Q1固定在A点。将另一电荷量为+q的点电荷Q2从无穷远处移到C点，此过程中电场力做功为 ，再将点电荷Q2从C点移到B点并固定。取无穷远处电势为零，则（　　）
A．点电荷Q2移入以前，B点的电势为
B．将点电荷Q2从C点移到B点过程中，电场力做正功
C．点电荷Q2固定后，将某一正试探电荷从C点沿CD移到D点，该试探电荷所受电场力逐渐增大
D．点电荷Q2固定后，将某一正试探电荷从C点沿CD移到D点，该试探电荷所具有的电势能先增加后减少
7．（2020高三上·烟台期末）某同学参加学校的跳远比赛，其运动轨迹可以简化为如图所示，该同学以速率v沿与水平地面成某一角度方向跳出，运动过程中离开地面的最大高度为 ，若该同学可视为质点，不计空气阻力，重力加速度为g，则该同学本次跳远的成绩为（　　）
A． B． C． D．
8．（2020高三上·烟台期末）在建筑工地，人们经常需要利用大型起吊设备将地面上的建筑材料运送到高处。某次起吊机通过钢丝绳将质量为100kg的建筑材料吊起，在其最后竖直向上做匀减速直线运动的阶段历时10s，建筑材料的速度刚好降为零，此过程中建筑材料动量的变化量大小为400kg﹒m/s，不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2，则此过程中（　　）
A．建筑材料处于超重状态 B．建筑材料的机械能增加200J
C．建筑材料的加速度大小为4m/s2 D．钢丝绳拉力的最大功率为3840W
二、多选题
9．（2020高三上·烟台期末）某燃气灶点火装置的原理图如图所示，转换器将直流电压转换为电压瞬时值表达式为 的正弦交流电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为 、 。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体，则（　　）
A．变压器原、副线圈中交变电流的频率相同
B．变压器原线圈两端电压的峰值为
C．变压器原、副线圈的匝数满足 才能实现点火
D．如果没有转换器，变压器副线圈输出的电压仍为5V
10．（2020高三上·烟台期末）一列简谐横波波源处质点的振动方程为 cm，在均匀介质中沿x轴负方向传播，某刻波刚好传播到x=-1m处的质点M，波形图像如图所示，则（　　）
A．该简谐波的传播速度为1m/s
B．波源处质点振动的频率为 Hz
C．此后再经10s，该波传播到x=-6m处
D．质点M开始振动时的运动方向沿y轴负方向
11．（2020高三上·烟台期末）某实验小组在探究接触面间的动摩擦因数实验中，如图甲所示，将一质量为M的长木板放置在水平地面上，其上表面有另一质量为m的物块，刚开始均处于静止状态。现使物块受到水平力F的作用，用传感器测出水平拉力F，画出F与物块的加速度a的关系如图乙所示。已知重力加速度g=10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个运动过程中物块诗中未脱离长木板。则（　　）
A．长木板的质量为2kg
B．长木板与地面之间的动摩擦因数为0.1
C．长木板与物块之间的动摩擦因数为0.4
D．当拉力F增大时，长木板的加速度一定增大
12．（2020高三上·烟台期末）如图所示，一根总电阻为R的导线弯成宽度和高度均为d的“半正弦波”形闭合线框。竖直虚线之间有宽度也为d、磁感应强度大小为B、方向垂直于线框所在的平面的匀强磁场。线框在外力F的作用下向右匀速通过磁场，ab边始终与磁场边界垂直。则从b点到达磁场左边界开始到a点离开磁场右边界的过程中，穿过线框的磁通量φ、线框中的感应电流i（规定逆时针方向为电流正方向）ab边所受安培力F安大小、外力F大小与线框的位移x的关系图像可能正确的是（　　）（下图中 ， ）
A． B．
C． D．
三、实验题
13．（2020高三上·烟台期末）在“用阻力补偿法探究加速度与力、质量的关系”实验中，某组同学用如图甲所示的装置，将木板一端垫高，以补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力。调节木板的倾斜度，使小车能在不受牵引时能拖动纸带沿木板匀速运动。
（1）他们采用控制变量的方法，首先研究小车所受的拉力不变的情况下，小车的加速度与小车质量的关系。下列措施中不需要或不正确的是____________（选填字母代号）
A．每次改变小车的质量后，都需要重新调节木板的倾斜度
B．实验中通过增减小车中的重物来改变小车的质量
C．每次小车都必须从同一位置开始运动
D．实验中应先接通打点计时器的电源，然后再释放小车
（2）他们然后保证小车的总质量M不变，改变托盘及砝码的总质量m，通过每次打出的纸带求出相对应的小车加速度a。以托盘及砝码的总质量m为横坐标，以小车的加速度a为纵坐标，根据实验测得的数据，利用描点法画出如图乙所示的a-m图像。
利用该图像可求出小车的总质量M为　 　kg（重力加速度g=10m/s2），该图线不通过坐标原点的原因是　 　。
14．（2020高三上·烟台期末）某同学为测量某电瓶车上蓄电池的电动势和内电阻，并探究电源的输出功率P与外电路的电阻R之间的关系，他设计了如图甲所示的实验电路。实验中以蓄电池作为电源，为了便于进行实验和保护蓄电池，该同学给蓄电池串联了一个定值电阻R0，把它们一起看作一个新电源（图中虚线框内部分）。实验中，多次调节外电阻R，读出相应的电压表和电流表示数U和I，由将测得的数据描绘出如图乙所示的U-I图像。
（1）根据以上信息可以得到，新电源输出功率的最大值为　 　W，对应的外电阻R的阻值为　 　Ω；
（2）若与蓄电池串联的定值电阻的阻值R0=7Ω，则可以求得蓄电池的电动势E0=　 　V，内电阻r0=　 　Ω
（3）该同学分析了实验中由电表内电阻引起的实验误差。在图中，实线是根据本实验的数据描点作图得到的U-I图像：虚线是新电源在没有电表内电阻影响的理想情况下所对应的U-I图像。则可能正确的是__________。
A． B．
C． D．
四、解答题
15．（2020高三上·烟台期末）工人师傅要加工一块如图甲所示的L形透明材料，在 面内有单色光垂直于该面射入材料中，单色光在该材料中的折射率n=2。材料可简化为如图乙所示的正视图，各角均为直角，AF=CD=2cm，材料沿AB、BC方向足够长，工人师傅要沿 截面将该材料切去一角（ 面与ABCDEF面和 面都垂直），使 的右侧没有光线射出，M、N分别为切割面与AB、BC的交点，求 的最小面积。
16．（2020高三上·烟台期末）2018年5月9日，南京紫金山天文台展示了每隔2h拍摄的某行星及其一颗卫星的照片，如图所示。小明同学取向左为正方向，在图照片上用刻度尺测得行星球心与卫星之间的距离L如表所示。已知该卫星围绕行星做匀速圆周运动，万有引力常量为G=6.67×10-11N﹒m2/kg2，在图甲照片上测得行星的直径为2cm。求
时刻/h L/cm
0 2.59
2 5.00
4 7.07
6 8.66
8 9.66
10 10.00
12 9.66
14 8.66
24 -2.59
26 -5.00
28 -7.07
30 -8.66
32 -9.66
（1）该行星的近地卫星的环绕周期；
（2）该行星的平均密度（计算结果保留1位有效数字）。
17．（2020高三上·烟台期末）如图甲所示，一光滑斜面与一足够长的水平面通过一小段光滑圆弧平滑连接，质量为1kg的小物块B静止于水平面的最左端。t=0时刻，小物块A以3m/s的速度与B发生弹性碰撞，碰撞时间极短可忽略不计。碰撞后B沿斜面向上运动，在B沿斜面运动的过程中，用x表示B的位移，t表示其运动时间，物块B在斜面上运动的 图像如图乙所示。已知物块A、B与水平面间的动摩擦因数分别为 、 ，重力加速度g=10m/s2，不计物块通过斜面与水平面交接处的动能损失。求
（1）物块B沿斜面向上运动的最大距离和它对斜面的压力大小；
（2）物块A的质量；
（3）物块A最终停止的位置距水平面最左端的距离；
（4）物块B在整个运动过程中克服摩擦力所做的功。
18．（2020高三上·烟台期末）如图所示，质量为m、带电荷量为q的正离子，从粒子源 飘入加速电场，其初速度几乎为0，经过加速电场加速后，通过狭缝O沿着与磁场垂直的方向进入垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场中。磁场中的竖直绝缘薄板ab与磁场的上、下边界分别垂直相交于a、b两点，Ob=L。离子打到ab板上时会被反弹（碰撞时间极短），反弹前后平行于ab方向的分速度不变，垂直于ab方向的分速度大小不变、方向相反。离子重力不计，电荷量保持不变。求
（1）若离子能通过b点，求加速电场的电压U0；
（2）若离子从下边界飞出磁场，求加速电场的电压应满足的条件；
（3）若加速电场的电压大小为第(1)问中的4倍，离子从磁场上边界的c点飞出， ，求离子在磁场中的运动时间t。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】电磁场与电磁波的产生；电磁波的发射、传播与接收
【解析】【解答】A．红外体温计是依据人体辐射的红外线强度来测体温的，A符合题意；
B．依据麦克斯韦的电磁场理论，均匀变化的电场会产生稳定的磁场，B不符合题意；
C．炎炎夏日，我们在树下看到茂密的树叶间有彩色的光环，这是由于光的直线传播产生的小孔成像，C不符合题意；
D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，电磁波能通过电缆、光缆传输，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】均匀变化的电场产生稳定的磁场；在树下看到茂密的树叶间有彩色的光环是由于光的直线传播；电磁波能过通过电缆、光缆进行传输。
2．【答案】B
【知识点】运动学 S-t 图象
【解析】【解答】ABD． t1~5s时间内，赛车做匀速直线运动，赛车匀速运动的速度
而在0~ t1时间内，由位移时间图，可知赛车做初速度为零的匀加速直线运动，则有
解得t1=2s ，v=30m/s
AD不符合题意，B符合题意；
C.0~ t1时间内，赛车的加速度为
C不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用匀速运动的位移公式可以求出匀速运动的速度表达式；结合匀变速直线运动位移公式可以求出加速的时间及匀速运动的速度大小；利用加速度公式可以求出加速度的大小；2s后赛车做匀速直线运动。
3．【答案】D
【知识点】共点力平衡条件的应用
【解析】【解答】斜劈和物体间的相互作用力是弹力，该弹力大小为
方向向左下，该力的大小和方向与拉力F无关。
A．斜劈在物体的压力的作用下，有向左运动的趋势，所以地面对斜劈的摩擦力沿着接触面水平向右。A不符合题意；
B．若F减小，物体与斜劈间的作用力不变，所以地面对斜劈的支持力不变。B不符合题意；
C．若F增大，物体与斜劈间的作用力不变，所以地面对斜劈的摩擦力不变。C不符合题意；
D．若使F反向，物体与斜劈间的作用力不变，则地面对斜劈的作用力与F反向前地面对斜劈的作用力相同。D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用物体受到的支持力方向可以判别斜劈受到的压力方向，结合平衡条件可以判别斜劈受到的摩擦力方向；拉力的大小对于压力的大小无关所以地面对斜劈的支持力不变及摩擦力不变；由于F不会影响物体对斜劈的压力方向所以F方向改变时地面对斜劈的作用力方向相同。
4．【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】A．由光路图可知，水对b光的偏折程度较大，则b光的折射率较大，则b光的折射率比a光大，A不符合题意；
B．根据
可知在同种介质中，b光的传播速度小于a光的传播速度，B不符合题意；
C．因为
可知，a光的临界角大于b光，则 光和 光以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，则一定是b光发生了全反射，射出的一定是 光，C符合题意；
D．根据 可知，因a光的波长大于b光，则分别用同一双缝干涉装置进行实验，在干涉图样中 光相邻两个亮条纹中心的距离大于 光相邻两个亮条纹中心的距离，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用折射角的大小可以比较光折射率的大小；利用折射率的大小可以比较光传播速度的大小；利用折射率的大小可以比较光的临界角的大小进而判别其b光发生了全反射；利用光的波长的大小可以比较条纹间距的大小。
5．【答案】C
【知识点】万有引力定律；第一、第二与第三宇宙速度；机械能守恒定律
【解析】【解答】A．嫦娥五号的发射速度小于地球的第二宇宙速度，小于地球的第三宇宙速度，A不符合题意；
B．嫦娥五号在环月圆轨道运行时受月球的吸引力作用而做圆周运动，所受合力不是零，受力不平衡，B不符合题意；
C．月球的吸引力提供向心力，设嫦娥五号的质量是m，做圆周运动的轨道半径是r，线速度是v，月球的质量是M，由牛顿第二定律得
解得
设月球的半径是R，则月球的第一宇宙速度
由于嫦娥五号的轨道半径r大于月球的半径R，则嫦娥五号的环绕速度小于月球的第一宇宙速度，C符合题意；
D．嫦娥五号探测器着陆器、上升器组合体在下降到月球表面的运动中变推力机器对着陆器、上升器组合体做负功，机械能不守恒，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】嫦娥五号没有离开地球的引力所以其速度小于第二宇宙速度；嫦娥五号受到引力的作用做匀速圆周运动不是处于平衡状态；利用引力提供向心力可以求出月球的第一宇宙速度大小；嫦娥五号在下落过程中其推力做功所以机械能不守恒。
6．【答案】C
【知识点】电场力做功
【解析】【解答】A．A点的电荷为负电荷，因此，C、B的电势都为负，因为，C、B到A的距离相等，因此两点电势都为 ，A不符合题意；
B．C、B的电势相等，点电荷Q2从C点移到B点过程中，电场力不做正功，B不符合题意；
CD．Q2固定后，CD为等量异种电荷连线的中垂线，中垂线上的电场方向始终垂直于CD，试探电荷从C点沿CD移到D点，电场力不做功，电势能不变化，但是电场强度从C点D点逐渐增大，即试探电荷所受电场力逐渐增大，D不符合题意C符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用电场力做功及等势面的特点可以求出B点电势的大小；由于BC处于等势面所以电荷在这两点移动时其电场力不做功；利用两个点电荷周围电场线的分布可以判别电场力的大小变化；利用中垂线上为等势面则可以判别点电荷移动时电场力不做功则电势能不变。
7．【答案】A
【知识点】斜抛运动
【解析】【解答】设速度v与水平方向夹角为θ，则
运动时间
水平位移
联立解得
故答案为：A。
【分析】利用速度的分解可以求出竖直方向的速度大小，结合速度公式可以求出运动的时间；再利用水平方向的位移公式可以求出本次跳远的成绩。
8．【答案】D
【知识点】加速度；牛顿第二定律
【解析】【解答】A．建筑材料在最后竖直向上做匀减速直线运动，加速度向下，则处于失重状态，A不符合题意；
BC．此过程中建筑材料动量的变化量大小为400kg﹒m/s，则速度变化量为4m/s，即速度由4m/s减小到0，加速度为
则
解得F=960N
上升的高度
则拉力做功为W=Fh=19200J
则建筑材料的机械能增加19200J，BC不符合题意；
D．钢丝绳拉力的最大功率为P=Fv=960×4W=3840W
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用加速度的方向可以判别建筑材料的运动状态；利用加速度的定义式可以求出加速度的大小，结合牛顿第二定律可以求出拉力的大小，结合运动的位移可以求出拉力做功及机械能的增量；利用拉力和最大速度可以求出最大的功率大小。
9．【答案】A,C
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】A．根据变压器的原理可知，变压器原、副线圈中交变电流的频率相同，A符合题意；
B．根据瞬时值表达式可知，变压器原线圈两端电压的峰值为5V，B不符合题意；
C．根据变压器原理
因U1=5V，U2>5000V，则变压器原、副线圈的匝数满足 才能实现点火，C符合题意；
D．如果没有转换器，直流电加在变压器的初级，则变压器副线圈输出的电压为0，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】变压器不变电压所以原副线圈的频率相同；利用原副线圈的电压关系可以求出匝数之比的大小；利用表达式可以求出峰值的大小；如果没有转换器直流电在变压器中不能工作所以其输出电压等于0.
10．【答案】B,C
【知识点】横波的图象
【解析】【解答】AB．该波的波长为λ=4m频率
则波速
A不符合题意，B符合题意；
C．此后再经10s，波传播的距离为x=vt=5m
则该波传播到x=-6m处，C符合题意；
D．由波形图可知，质点M开始振动时的运动方向沿y轴正方向，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】利用角速度的大小可以求出频率的大小，结合波长的大小可以求出波速的大小；利用波速和时间可以求出传播的距离；利用传播的方向可以判别质点M起振的方向。
11．【答案】A,B,C
【知识点】牛顿定律与图象；牛顿运动定律的应用—板块模型
【解析】【解答】ABC．由图可知，当F>12N时木块和木板开始产生滑动，则
即
由图像可知
解得μ1=0.4
当 时两者共同运动，则
由图像可知
则M=2kg
解得μ2=0.1
ABC符合题意；
D．当拉力F增大时，长木板与木块之间产生相对滑动，此时长木板受地面的摩擦力和木块的摩擦力不变，则加速度不变，D不符合题意。
故答案为：ABC。
【分析】利用图像斜率结合牛顿第二定律可以物块分离时的加速度和物块的质量大小；利用动摩擦力的大小可以求出长木板与物块之间动摩擦因数的大小；当两者一起运动时，利用牛顿第二定律结合图像斜率和截距可以求出动摩擦因数的大小；当物块与木板分离时，其长木板的加速度保持不变。
12．【答案】A,B
【知识点】电磁感应中的图像类问题
【解析】【解答】A．磁场与线框平面垂直，磁感应强度不变，由于线框是“半正弦波”形闭合线框，线框向右匀速运动过程，面积按正弦规律变化，因此磁通量按正弦规律变化，A符合题意；
B．设线框做匀速直线运动的速度为 ，线框切割磁感线产生的感应电动势为
其中切割磁感线的有效长度为
感应电流为
联立解得：
由楞次定律可得，0~d内感应电流沿逆时针方向，在d~2d内感应电流沿顺时针方向，即电流方向先正后负，B符合题意；
CD．线框所受安培力大小为
线框做匀速直线运动，则
CD不符合题意；
故答案为：AB。
【分析】利用线圈面积可以判别磁通量的变化；利用动生电动势结合欧姆定律可以求出感应电流瞬时值的表达式进而判别电流的大小；利用楞次定律可以判别感应电流的方向，利用感应电流方向结合安培力的表达式及平衡方程可以求出外力的表达式。
13．【答案】（1）A；C
（2）1；补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力时，木板的倾角过大
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】(1)A．平衡摩擦力时满足mgsinθ=μmgcosθ
即两边消掉质量m，则每次改变小车的质量后，不需要重新调节木板的倾斜度，A没必要，符合题意；
B．实验中通过增减小车中的重物来改变小车的质量，B符合题意，不符合题意；
C．每次小车没必要从同一位置开始运动，C没必要，符合题意；
D．实验中应先接通打点计时器的电源，然后再释放小车，D符合题意，不符合题意。
故答案为：AC。(2)根据
则
则M=1kg由图像可知，当小车受拉力为零时小车已经有了加速度，可知图线不通过坐标原点的原因是补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力时，木板的倾角过大。
【分析】（1）实验只需要平衡一次摩擦力；每次小车不需要从同一位置开始运动；
（2）利用牛顿第二定律结合图像斜率可以求出小车的质量；图像不过原点是由于平衡摩擦力过度。
14．【答案】（1）1.125；8
（2）6；1
（3）C
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】(1)新电源的电动势为
新电源的内阻为
新电源的最大输出功率为 对应的外电阻R的阻值为 (2)蓄电池的电动势为 蓄电池的内阻为 由于电压表的分流，产生系统误差。新电动势的测量值等于实线框两端的电压，即电压表两端的电压，小于电源电动势E0，新电源内阻的测量值等于实线框的总电阻，即
综上所述，新电源电动势和内阻的测量值都偏小，即纵轴的截距和斜率都偏小。
故答案为：C。
【分析】（1）利用图像斜率和截距可以求出电动势及内阻的大小；利用内外电阻相等结合热功率的表达式可以求出最大的输出功率；
（2）已知定值电阻的阻值，结合总内阻的大小可以求出电池的内阻的大小；其电动势等于新电源的电动势；
（3）由于电压表的分流作用会导致测量值偏小所以其图像斜率和截距都会偏小。
15．【答案】解：欲使BC的右侧没有光线射出，需满足BN=AF=2cm
同时使光线在MN面上发生全反射，设临界角为C，∠NMB=θ，光线在MN面上的入射角为i，则有
由几何关系可得i＋θ=90°
i＞C
解得 θ≤60°
则MB的最小长度为 cm
△MBN的最小面积为
cm2
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【分析】要使BC面右侧没有光线射出则光线在MN面上发生全反射；利用折射率的大小可以求出临界角的大小，结合几何关系可以求出MB的长度，结合面积公式可以求出三角形的最小面积大小。
16．【答案】（1）解：由题意可知，卫星绕行星做匀速圆周运动的周期为 ，照片上行星的半径为R=1cm，照片上的轨道半径 ，由开普勒第三定律可知
解得该行星的近地卫星的环绕周期为
（2）解：由
行星体积为
行星密度为
联立解得
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；匀速圆周运动；万有引力定律的应用
【解析】【分析】（1）从照片显示的位置及时间可以求出卫星做匀速圆周运动的周期，结合轨道半径的大小及开普勒第三定律可以求出近地卫星运行的周期大小；
（2）已知卫星的周期；利用引力提供向心力可以求出行星的质量；结合行星的体积大小可以求出行星的密度大小。
17．【答案】（1）解：由图乙可知
由匀变速运动直线运动规律
化简有
可知，物块B斜面在上做匀变速运动直线运动,其中 ，
物块B沿斜面向上运动的最大距离
设斜面倾角为θ，由牛顿第二定律可知
解得 则
物块B沿斜面向上运动时，斜面对物块B的弹力大小
由牛顿第三定律可知，物块B沿斜面运动过程中对斜面的压力大小
（2）解：物块A以3m/s的速度与B发生弹性碰撞，则由动量守恒
由能量守恒
联立解得 ，
（3）解：由于斜面光滑，物块A、B第一次碰撞后，滑上斜面的加速度大小
物块A滑上斜面减速减为零，用时
经
以大小为 速度返回水平面上运动；
物块B滑上斜面减速减为零，用时
经
以大小为 速度返回水平面上运动；物块A、B沿水平面运动时，由牛顿第二定律可知
物块A、B在水平面运动时，加速度大小分别为
物块A从返回水平面到第一次停止所用时间
物块A第一次停止前，在水平面运动向右运动的距离
物块B从返回水平面到第一次停止所用时间
物块B第一次停止前，在水平面运动向右运动的距离
物块B返回水平面时A已停止运动，物块B返回水平面后与物块A发生第二次碰撞，设第二次碰撞前，物块B的速度为 ，由运动学关系可知
得
物块A、B第二次碰撞，设碰后物块A、B的速度分别为 、 ，由动量守恒
由动能守恒
得 ，
物块A、B第二次碰撞后，A沿水平面向右运动的距离
物块A最终停止的位置距水平面最左端的距离
（4）解：物块A、B第二次碰撞后，B沿水平面向左运动的距离
物块B在整个运动过程中克服摩擦力所做的功
【知识点】动量守恒定律；牛顿第二定律
【解析】【分析】（1）从图乙可以导出平均速度和时间的表达式，结合物块B向上做匀减速的位移公式可以求出初速度和加速度的大小；结合速度位移公式可以求出向上运动的最大位移；利用牛顿第二定律可以求出斜面倾角的大小，结合重力的分力可以求出物块对斜面的压力大小；
（2）物块A与B碰撞过程动量守恒及动能守恒，利用动量守恒定律及能量守恒定律可以求出物块A的质量及碰撞后的速度大小；
（3）由于斜面光滑，利用牛顿第二定律可以求出两个物块加速度的大小，利用速度公式可以求出两个物块在斜面的运动时间及离开的速度大小；利用牛顿第二定律可以求出两个物块在水平面的加速度大小；结合速度公式可以求出减速的时间；利用速度位移公式可以求出减速的位移；进而判别两个物块发生第二次碰撞，利用动量守恒定律及动能守恒定律可以求出第二次碰后两个物块的速度大小；结合速度位移公式可以求出物块A向左运动的最大距离；
（4）物块AB两次碰撞后，利用速度位移公式可以求出B运动的距离；结合摩擦力的大小可以求出物块B克服摩擦力做功的大小。
18．【答案】（1）解：离子经过加速电场加速，由动能定理可知
离子在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律可知
，且离子能通过b点，则
联立可得
（2）解：如图甲所示
离子与薄板碰撞后，运动轨迹恰好与磁场下边界相切，设此时加速电场加速电压为 ，离子做匀速圆周运动的半径为 。由几何关系可知
可得，此时加速电场的电压
离子若从下边界飞出磁场，则加速电场的电压应满足的条件
（3）解：若加速电场的电压大小为4U0，可得
设离子做匀速圆周运动的周期为 ，则
可得
如图所示，离子从上边界的c点飞出磁场时，速度方向可能沿左上方或右上方
则：
得
此过程中，离子最后阶段射出磁场所用时间
离子在磁场中运动时间为 （n=1，2，3）
解得 （n=1，2，3）
【知识点】动能定理的综合应用；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【分析】（1）粒子经过加速电场，利用动能定理可以离开加速电场的表达式，结合在磁场中做匀速圆周运动，利用牛顿第二定律可以求出粒子速度的大小，结合动能定理可以求出加速电场的电压大小；
（2）画出离子与薄板碰撞后与下板相切的轨迹；利用几何关系可以求出轨道半径的大小；结合动能定理可以求出加速电场的电压大小；
（3）当加速电压为原来的4倍，利用动能定理结合牛顿第二定律可以求出离子在磁场中运动的轨迹半径；结合运动的周期及运动的圆心角大小可以求出离子在磁场中运动的时间。
1 / 1山东省烟台市2021届高三上学期物理期末考试试卷
一、单选题
1．（2020高三上·烟台期末）下列说法正确的是（　　）
A．红外体温计是依据人体辐射的红外线强度来测体温的
B．依据麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场产生的磁场一定是变化的
C．炎炎夏日，我们在树下看到茂密的树叶间有彩色的光环，这是全反射现象
D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输
【答案】A
【知识点】电磁场与电磁波的产生；电磁波的发射、传播与接收
【解析】【解答】A．红外体温计是依据人体辐射的红外线强度来测体温的，A符合题意；
B．依据麦克斯韦的电磁场理论，均匀变化的电场会产生稳定的磁场，B不符合题意；
C．炎炎夏日，我们在树下看到茂密的树叶间有彩色的光环，这是由于光的直线传播产生的小孔成像，C不符合题意；
D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，电磁波能通过电缆、光缆传输，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】均匀变化的电场产生稳定的磁场；在树下看到茂密的树叶间有彩色的光环是由于光的直线传播；电磁波能过通过电缆、光缆进行传输。
2．（2020高三上·烟台期末）F1是世界上最昂贵、速度最快、科技含量最高的运动，是商业价值最高、魅力最大、最吸引人观看的体育赛事。在某次测试赛中，赛车在平直的路面上由静止开始0~5s内运动的位移时间图像如图所示，已知该图像在0~t1时间内是抛物线的一部分，t1~5s时间内是直线，两部分平滑相连，则（　　）
A．t1表示1s末
B．5s末赛车的速度为30m/s
C．0~ t1时间内，赛车的加速度为10m/s2
D．t1~5s时间内，赛车做匀加速直线运动
【答案】B
【知识点】运动学 S-t 图象
【解析】【解答】ABD． t1~5s时间内，赛车做匀速直线运动，赛车匀速运动的速度
而在0~ t1时间内，由位移时间图，可知赛车做初速度为零的匀加速直线运动，则有
解得t1=2s ，v=30m/s
AD不符合题意，B符合题意；
C.0~ t1时间内，赛车的加速度为
C不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用匀速运动的位移公式可以求出匀速运动的速度表达式；结合匀变速直线运动位移公式可以求出加速的时间及匀速运动的速度大小；利用加速度公式可以求出加速度的大小；2s后赛车做匀速直线运动。
3．（2020高三上·烟台期末）如图所示，有一斜劈静止在水平地面上，一工件受到平行于斜劈面向上的力F作用，沿斜劈面向上做直线运动，斜劈始终保持静止。不计斜劈面与工件之间的摩擦，则（　　）
A．地面对斜劈的摩擦力沿着接触面水平向左
B．若F减小，则地面对斜劈的支持力增大
C．若F增大，则地面与斜劈之间的摩擦力也增大
D．若使F反向，则地面对斜劈的作用力与F反向前地面对斜劈的作用力相同
【答案】D
【知识点】共点力平衡条件的应用
【解析】【解答】斜劈和物体间的相互作用力是弹力，该弹力大小为
方向向左下，该力的大小和方向与拉力F无关。
A．斜劈在物体的压力的作用下，有向左运动的趋势，所以地面对斜劈的摩擦力沿着接触面水平向右。A不符合题意；
B．若F减小，物体与斜劈间的作用力不变，所以地面对斜劈的支持力不变。B不符合题意；
C．若F增大，物体与斜劈间的作用力不变，所以地面对斜劈的摩擦力不变。C不符合题意；
D．若使F反向，物体与斜劈间的作用力不变，则地面对斜劈的作用力与F反向前地面对斜劈的作用力相同。D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用物体受到的支持力方向可以判别斜劈受到的压力方向，结合平衡条件可以判别斜劈受到的摩擦力方向；拉力的大小对于压力的大小无关所以地面对斜劈的支持力不变及摩擦力不变；由于F不会影响物体对斜劈的压力方向所以F方向改变时地面对斜劈的作用力方向相同。
4．（2020高三上·烟台期末）夏日雨后，我们经常会看到天空中出现美丽的彩虹。从物理学角度看，彩虹是太阳光以一定的角度照射在雨滴上经过两次折射和一次反射形成的。如图是彩虹成因的简化示意图，其中 、 代表两种不同频率的单色光，则（　　）
A． 光的频率大于 光的频率
B．在同种介质中， 光的传播速度小于 光的传播速度
C． 光和 光以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是 光
D．分别用同一双缝干涉装置进行实验，在干涉图样中 光相邻两个亮条纹中心的距离小于 光相邻两个亮条纹中心的距离
【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】A．由光路图可知，水对b光的偏折程度较大，则b光的折射率较大，则b光的折射率比a光大，A不符合题意；
B．根据
可知在同种介质中，b光的传播速度小于a光的传播速度，B不符合题意；
C．因为
可知，a光的临界角大于b光，则 光和 光以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，则一定是b光发生了全反射，射出的一定是 光，C符合题意；
D．根据 可知，因a光的波长大于b光，则分别用同一双缝干涉装置进行实验，在干涉图样中 光相邻两个亮条纹中心的距离大于 光相邻两个亮条纹中心的距离，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用折射角的大小可以比较光折射率的大小；利用折射率的大小可以比较光传播速度的大小；利用折射率的大小可以比较光的临界角的大小进而判别其b光发生了全反射；利用光的波长的大小可以比较条纹间距的大小。
5．（2020高三上·烟台期末）北京时间2020年12月17日1时59分，探月工程嫦娥五号返回器携带月壤在内蒙古四子王旗预定区域成功着陆，标志着我国首次地外天体采样返回任务圆满完成。嫦娥五号是在11月24日在中国文昌航天发射场发射升空并进入地月转移轨道，然后实施2次轨道修正、2次近月制动，顺利进入距离月球表面有一定高度的环月圆轨道。12月1日22时57分，嫦娥五号探测器着陆器、上升器组合体开始实施动力下降，变推力发动机开机，逐步将探测器相对月球纵向速度降为零，实现在月球表面的软着陆。下列说法正确的是（　　）
A．嫦娥五号的发射速度应大于地球第三宇宙速度
B．嫦娥五号在环月圆轨道运行时受到平衡力的作用
C．嫦娥五号在环月圆轨道上绕月环绕速度小于月球第一宇宙速度
D．嫦娥五号探测器着陆器、上升器组合体在下降到月球表面过程中机械能守恒
【答案】C
【知识点】万有引力定律；第一、第二与第三宇宙速度；机械能守恒定律
【解析】【解答】A．嫦娥五号的发射速度小于地球的第二宇宙速度，小于地球的第三宇宙速度，A不符合题意；
B．嫦娥五号在环月圆轨道运行时受月球的吸引力作用而做圆周运动，所受合力不是零，受力不平衡，B不符合题意；
C．月球的吸引力提供向心力，设嫦娥五号的质量是m，做圆周运动的轨道半径是r，线速度是v，月球的质量是M，由牛顿第二定律得
解得
设月球的半径是R，则月球的第一宇宙速度
由于嫦娥五号的轨道半径r大于月球的半径R，则嫦娥五号的环绕速度小于月球的第一宇宙速度，C符合题意；
D．嫦娥五号探测器着陆器、上升器组合体在下降到月球表面的运动中变推力机器对着陆器、上升器组合体做负功，机械能不守恒，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】嫦娥五号没有离开地球的引力所以其速度小于第二宇宙速度；嫦娥五号受到引力的作用做匀速圆周运动不是处于平衡状态；利用引力提供向心力可以求出月球的第一宇宙速度大小；嫦娥五号在下落过程中其推力做功所以机械能不守恒。
6．（2020高三上·烟台期末）如图所示，真空中A、B、C三点构成一等边三角形，CD为边AB的高。电荷量为-q（q>0）的点电荷Q1固定在A点。将另一电荷量为+q的点电荷Q2从无穷远处移到C点，此过程中电场力做功为 ，再将点电荷Q2从C点移到B点并固定。取无穷远处电势为零，则（　　）
A．点电荷Q2移入以前，B点的电势为
B．将点电荷Q2从C点移到B点过程中，电场力做正功
C．点电荷Q2固定后，将某一正试探电荷从C点沿CD移到D点，该试探电荷所受电场力逐渐增大
D．点电荷Q2固定后，将某一正试探电荷从C点沿CD移到D点，该试探电荷所具有的电势能先增加后减少
【答案】C
【知识点】电场力做功
【解析】【解答】A．A点的电荷为负电荷，因此，C、B的电势都为负，因为，C、B到A的距离相等，因此两点电势都为 ，A不符合题意；
B．C、B的电势相等，点电荷Q2从C点移到B点过程中，电场力不做正功，B不符合题意；
CD．Q2固定后，CD为等量异种电荷连线的中垂线，中垂线上的电场方向始终垂直于CD，试探电荷从C点沿CD移到D点，电场力不做功，电势能不变化，但是电场强度从C点D点逐渐增大，即试探电荷所受电场力逐渐增大，D不符合题意C符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用电场力做功及等势面的特点可以求出B点电势的大小；由于BC处于等势面所以电荷在这两点移动时其电场力不做功；利用两个点电荷周围电场线的分布可以判别电场力的大小变化；利用中垂线上为等势面则可以判别点电荷移动时电场力不做功则电势能不变。
7．（2020高三上·烟台期末）某同学参加学校的跳远比赛，其运动轨迹可以简化为如图所示，该同学以速率v沿与水平地面成某一角度方向跳出，运动过程中离开地面的最大高度为 ，若该同学可视为质点，不计空气阻力，重力加速度为g，则该同学本次跳远的成绩为（　　）
A． B． C． D．
【答案】A
【知识点】斜抛运动
【解析】【解答】设速度v与水平方向夹角为θ，则
运动时间
水平位移
联立解得
故答案为：A。
【分析】利用速度的分解可以求出竖直方向的速度大小，结合速度公式可以求出运动的时间；再利用水平方向的位移公式可以求出本次跳远的成绩。
8．（2020高三上·烟台期末）在建筑工地，人们经常需要利用大型起吊设备将地面上的建筑材料运送到高处。某次起吊机通过钢丝绳将质量为100kg的建筑材料吊起，在其最后竖直向上做匀减速直线运动的阶段历时10s，建筑材料的速度刚好降为零，此过程中建筑材料动量的变化量大小为400kg﹒m/s，不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2，则此过程中（　　）
A．建筑材料处于超重状态 B．建筑材料的机械能增加200J
C．建筑材料的加速度大小为4m/s2 D．钢丝绳拉力的最大功率为3840W
【答案】D
【知识点】加速度；牛顿第二定律
【解析】【解答】A．建筑材料在最后竖直向上做匀减速直线运动，加速度向下，则处于失重状态，A不符合题意；
BC．此过程中建筑材料动量的变化量大小为400kg﹒m/s，则速度变化量为4m/s，即速度由4m/s减小到0，加速度为
则
解得F=960N
上升的高度
则拉力做功为W=Fh=19200J
则建筑材料的机械能增加19200J，BC不符合题意；
D．钢丝绳拉力的最大功率为P=Fv=960×4W=3840W
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用加速度的方向可以判别建筑材料的运动状态；利用加速度的定义式可以求出加速度的大小，结合牛顿第二定律可以求出拉力的大小，结合运动的位移可以求出拉力做功及机械能的增量；利用拉力和最大速度可以求出最大的功率大小。
二、多选题
9．（2020高三上·烟台期末）某燃气灶点火装置的原理图如图所示，转换器将直流电压转换为电压瞬时值表达式为 的正弦交流电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为 、 。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体，则（　　）
A．变压器原、副线圈中交变电流的频率相同
B．变压器原线圈两端电压的峰值为
C．变压器原、副线圈的匝数满足 才能实现点火
D．如果没有转换器，变压器副线圈输出的电压仍为5V
【答案】A,C
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】A．根据变压器的原理可知，变压器原、副线圈中交变电流的频率相同，A符合题意；
B．根据瞬时值表达式可知，变压器原线圈两端电压的峰值为5V，B不符合题意；
C．根据变压器原理
因U1=5V，U2>5000V，则变压器原、副线圈的匝数满足 才能实现点火，C符合题意；
D．如果没有转换器，直流电加在变压器的初级，则变压器副线圈输出的电压为0，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】变压器不变电压所以原副线圈的频率相同；利用原副线圈的电压关系可以求出匝数之比的大小；利用表达式可以求出峰值的大小；如果没有转换器直流电在变压器中不能工作所以其输出电压等于0.
10．（2020高三上·烟台期末）一列简谐横波波源处质点的振动方程为 cm，在均匀介质中沿x轴负方向传播，某刻波刚好传播到x=-1m处的质点M，波形图像如图所示，则（　　）
A．该简谐波的传播速度为1m/s
B．波源处质点振动的频率为 Hz
C．此后再经10s，该波传播到x=-6m处
D．质点M开始振动时的运动方向沿y轴负方向
【答案】B,C
【知识点】横波的图象
【解析】【解答】AB．该波的波长为λ=4m频率
则波速
A不符合题意，B符合题意；
C．此后再经10s，波传播的距离为x=vt=5m
则该波传播到x=-6m处，C符合题意；
D．由波形图可知，质点M开始振动时的运动方向沿y轴正方向，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】利用角速度的大小可以求出频率的大小，结合波长的大小可以求出波速的大小；利用波速和时间可以求出传播的距离；利用传播的方向可以判别质点M起振的方向。
11．（2020高三上·烟台期末）某实验小组在探究接触面间的动摩擦因数实验中，如图甲所示，将一质量为M的长木板放置在水平地面上，其上表面有另一质量为m的物块，刚开始均处于静止状态。现使物块受到水平力F的作用，用传感器测出水平拉力F，画出F与物块的加速度a的关系如图乙所示。已知重力加速度g=10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个运动过程中物块诗中未脱离长木板。则（　　）
A．长木板的质量为2kg
B．长木板与地面之间的动摩擦因数为0.1
C．长木板与物块之间的动摩擦因数为0.4
D．当拉力F增大时，长木板的加速度一定增大
【答案】A,B,C
【知识点】牛顿定律与图象；牛顿运动定律的应用—板块模型
【解析】【解答】ABC．由图可知，当F>12N时木块和木板开始产生滑动，则
即
由图像可知
解得μ1=0.4
当 时两者共同运动，则
由图像可知
则M=2kg
解得μ2=0.1
ABC符合题意；
D．当拉力F增大时，长木板与木块之间产生相对滑动，此时长木板受地面的摩擦力和木块的摩擦力不变，则加速度不变，D不符合题意。
故答案为：ABC。
【分析】利用图像斜率结合牛顿第二定律可以物块分离时的加速度和物块的质量大小；利用动摩擦力的大小可以求出长木板与物块之间动摩擦因数的大小；当两者一起运动时，利用牛顿第二定律结合图像斜率和截距可以求出动摩擦因数的大小；当物块与木板分离时，其长木板的加速度保持不变。
12．（2020高三上·烟台期末）如图所示，一根总电阻为R的导线弯成宽度和高度均为d的“半正弦波”形闭合线框。竖直虚线之间有宽度也为d、磁感应强度大小为B、方向垂直于线框所在的平面的匀强磁场。线框在外力F的作用下向右匀速通过磁场，ab边始终与磁场边界垂直。则从b点到达磁场左边界开始到a点离开磁场右边界的过程中，穿过线框的磁通量φ、线框中的感应电流i（规定逆时针方向为电流正方向）ab边所受安培力F安大小、外力F大小与线框的位移x的关系图像可能正确的是（　　）（下图中 ， ）
A． B．
C． D．
【答案】A,B
【知识点】电磁感应中的图像类问题
【解析】【解答】A．磁场与线框平面垂直，磁感应强度不变，由于线框是“半正弦波”形闭合线框，线框向右匀速运动过程，面积按正弦规律变化，因此磁通量按正弦规律变化，A符合题意；
B．设线框做匀速直线运动的速度为 ，线框切割磁感线产生的感应电动势为
其中切割磁感线的有效长度为
感应电流为
联立解得：
由楞次定律可得，0~d内感应电流沿逆时针方向，在d~2d内感应电流沿顺时针方向，即电流方向先正后负，B符合题意；
CD．线框所受安培力大小为
线框做匀速直线运动，则
CD不符合题意；
故答案为：AB。
【分析】利用线圈面积可以判别磁通量的变化；利用动生电动势结合欧姆定律可以求出感应电流瞬时值的表达式进而判别电流的大小；利用楞次定律可以判别感应电流的方向，利用感应电流方向结合安培力的表达式及平衡方程可以求出外力的表达式。
三、实验题
13．（2020高三上·烟台期末）在“用阻力补偿法探究加速度与力、质量的关系”实验中，某组同学用如图甲所示的装置，将木板一端垫高，以补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力。调节木板的倾斜度，使小车能在不受牵引时能拖动纸带沿木板匀速运动。
（1）他们采用控制变量的方法，首先研究小车所受的拉力不变的情况下，小车的加速度与小车质量的关系。下列措施中不需要或不正确的是____________（选填字母代号）
A．每次改变小车的质量后，都需要重新调节木板的倾斜度
B．实验中通过增减小车中的重物来改变小车的质量
C．每次小车都必须从同一位置开始运动
D．实验中应先接通打点计时器的电源，然后再释放小车
（2）他们然后保证小车的总质量M不变，改变托盘及砝码的总质量m，通过每次打出的纸带求出相对应的小车加速度a。以托盘及砝码的总质量m为横坐标，以小车的加速度a为纵坐标，根据实验测得的数据，利用描点法画出如图乙所示的a-m图像。
利用该图像可求出小车的总质量M为　 　kg（重力加速度g=10m/s2），该图线不通过坐标原点的原因是　 　。
【答案】（1）A；C
（2）1；补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力时，木板的倾角过大
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】(1)A．平衡摩擦力时满足mgsinθ=μmgcosθ
即两边消掉质量m，则每次改变小车的质量后，不需要重新调节木板的倾斜度，A没必要，符合题意；
B．实验中通过增减小车中的重物来改变小车的质量，B符合题意，不符合题意；
C．每次小车没必要从同一位置开始运动，C没必要，符合题意；
D．实验中应先接通打点计时器的电源，然后再释放小车，D符合题意，不符合题意。
故答案为：AC。(2)根据
则
则M=1kg由图像可知，当小车受拉力为零时小车已经有了加速度，可知图线不通过坐标原点的原因是补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力时，木板的倾角过大。
【分析】（1）实验只需要平衡一次摩擦力；每次小车不需要从同一位置开始运动；
（2）利用牛顿第二定律结合图像斜率可以求出小车的质量；图像不过原点是由于平衡摩擦力过度。
14．（2020高三上·烟台期末）某同学为测量某电瓶车上蓄电池的电动势和内电阻，并探究电源的输出功率P与外电路的电阻R之间的关系，他设计了如图甲所示的实验电路。实验中以蓄电池作为电源，为了便于进行实验和保护蓄电池，该同学给蓄电池串联了一个定值电阻R0，把它们一起看作一个新电源（图中虚线框内部分）。实验中，多次调节外电阻R，读出相应的电压表和电流表示数U和I，由将测得的数据描绘出如图乙所示的U-I图像。
（1）根据以上信息可以得到，新电源输出功率的最大值为　 　W，对应的外电阻R的阻值为　 　Ω；
（2）若与蓄电池串联的定值电阻的阻值R0=7Ω，则可以求得蓄电池的电动势E0=　 　V，内电阻r0=　 　Ω
（3）该同学分析了实验中由电表内电阻引起的实验误差。在图中，实线是根据本实验的数据描点作图得到的U-I图像：虚线是新电源在没有电表内电阻影响的理想情况下所对应的U-I图像。则可能正确的是__________。
A． B．
C． D．
【答案】（1）1.125；8
（2）6；1
（3）C
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】(1)新电源的电动势为
新电源的内阻为
新电源的最大输出功率为 对应的外电阻R的阻值为 (2)蓄电池的电动势为 蓄电池的内阻为 由于电压表的分流，产生系统误差。新电动势的测量值等于实线框两端的电压，即电压表两端的电压，小于电源电动势E0，新电源内阻的测量值等于实线框的总电阻，即
综上所述，新电源电动势和内阻的测量值都偏小，即纵轴的截距和斜率都偏小。
故答案为：C。
【分析】（1）利用图像斜率和截距可以求出电动势及内阻的大小；利用内外电阻相等结合热功率的表达式可以求出最大的输出功率；
（2）已知定值电阻的阻值，结合总内阻的大小可以求出电池的内阻的大小；其电动势等于新电源的电动势；
（3）由于电压表的分流作用会导致测量值偏小所以其图像斜率和截距都会偏小。
四、解答题
15．（2020高三上·烟台期末）工人师傅要加工一块如图甲所示的L形透明材料，在 面内有单色光垂直于该面射入材料中，单色光在该材料中的折射率n=2。材料可简化为如图乙所示的正视图，各角均为直角，AF=CD=2cm，材料沿AB、BC方向足够长，工人师傅要沿 截面将该材料切去一角（ 面与ABCDEF面和 面都垂直），使 的右侧没有光线射出，M、N分别为切割面与AB、BC的交点，求 的最小面积。
【答案】解：欲使BC的右侧没有光线射出，需满足BN=AF=2cm
同时使光线在MN面上发生全反射，设临界角为C，∠NMB=θ，光线在MN面上的入射角为i，则有
由几何关系可得i＋θ=90°
i＞C
解得 θ≤60°
则MB的最小长度为 cm
△MBN的最小面积为
cm2
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【分析】要使BC面右侧没有光线射出则光线在MN面上发生全反射；利用折射率的大小可以求出临界角的大小，结合几何关系可以求出MB的长度，结合面积公式可以求出三角形的最小面积大小。
16．（2020高三上·烟台期末）2018年5月9日，南京紫金山天文台展示了每隔2h拍摄的某行星及其一颗卫星的照片，如图所示。小明同学取向左为正方向，在图照片上用刻度尺测得行星球心与卫星之间的距离L如表所示。已知该卫星围绕行星做匀速圆周运动，万有引力常量为G=6.67×10-11N﹒m2/kg2，在图甲照片上测得行星的直径为2cm。求
时刻/h L/cm
0 2.59
2 5.00
4 7.07
6 8.66
8 9.66
10 10.00
12 9.66
14 8.66
24 -2.59
26 -5.00
28 -7.07
30 -8.66
32 -9.66
（1）该行星的近地卫星的环绕周期；
（2）该行星的平均密度（计算结果保留1位有效数字）。
【答案】（1）解：由题意可知，卫星绕行星做匀速圆周运动的周期为 ，照片上行星的半径为R=1cm，照片上的轨道半径 ，由开普勒第三定律可知
解得该行星的近地卫星的环绕周期为
（2）解：由
行星体积为
行星密度为
联立解得
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；匀速圆周运动；万有引力定律的应用
【解析】【分析】（1）从照片显示的位置及时间可以求出卫星做匀速圆周运动的周期，结合轨道半径的大小及开普勒第三定律可以求出近地卫星运行的周期大小；
（2）已知卫星的周期；利用引力提供向心力可以求出行星的质量；结合行星的体积大小可以求出行星的密度大小。
17．（2020高三上·烟台期末）如图甲所示，一光滑斜面与一足够长的水平面通过一小段光滑圆弧平滑连接，质量为1kg的小物块B静止于水平面的最左端。t=0时刻，小物块A以3m/s的速度与B发生弹性碰撞，碰撞时间极短可忽略不计。碰撞后B沿斜面向上运动，在B沿斜面运动的过程中，用x表示B的位移，t表示其运动时间，物块B在斜面上运动的 图像如图乙所示。已知物块A、B与水平面间的动摩擦因数分别为 、 ，重力加速度g=10m/s2，不计物块通过斜面与水平面交接处的动能损失。求
（1）物块B沿斜面向上运动的最大距离和它对斜面的压力大小；
（2）物块A的质量；
（3）物块A最终停止的位置距水平面最左端的距离；
（4）物块B在整个运动过程中克服摩擦力所做的功。
【答案】（1）解：由图乙可知
由匀变速运动直线运动规律
化简有
可知，物块B斜面在上做匀变速运动直线运动,其中 ，
物块B沿斜面向上运动的最大距离
设斜面倾角为θ，由牛顿第二定律可知
解得 则
物块B沿斜面向上运动时，斜面对物块B的弹力大小
由牛顿第三定律可知，物块B沿斜面运动过程中对斜面的压力大小
（2）解：物块A以3m/s的速度与B发生弹性碰撞，则由动量守恒
由能量守恒
联立解得 ，
（3）解：由于斜面光滑，物块A、B第一次碰撞后，滑上斜面的加速度大小
物块A滑上斜面减速减为零，用时
经
以大小为 速度返回水平面上运动；
物块B滑上斜面减速减为零，用时
经
以大小为 速度返回水平面上运动；物块A、B沿水平面运动时，由牛顿第二定律可知
物块A、B在水平面运动时，加速度大小分别为
物块A从返回水平面到第一次停止所用时间
物块A第一次停止前，在水平面运动向右运动的距离
物块B从返回水平面到第一次停止所用时间
物块B第一次停止前，在水平面运动向右运动的距离
物块B返回水平面时A已停止运动，物块B返回水平面后与物块A发生第二次碰撞，设第二次碰撞前，物块B的速度为 ，由运动学关系可知
得
物块A、B第二次碰撞，设碰后物块A、B的速度分别为 、 ，由动量守恒
由动能守恒
得 ，
物块A、B第二次碰撞后，A沿水平面向右运动的距离
物块A最终停止的位置距水平面最左端的距离
（4）解：物块A、B第二次碰撞后，B沿水平面向左运动的距离
物块B在整个运动过程中克服摩擦力所做的功
【知识点】动量守恒定律；牛顿第二定律
【解析】【分析】（1）从图乙可以导出平均速度和时间的表达式，结合物块B向上做匀减速的位移公式可以求出初速度和加速度的大小；结合速度位移公式可以求出向上运动的最大位移；利用牛顿第二定律可以求出斜面倾角的大小，结合重力的分力可以求出物块对斜面的压力大小；
（2）物块A与B碰撞过程动量守恒及动能守恒，利用动量守恒定律及能量守恒定律可以求出物块A的质量及碰撞后的速度大小；
（3）由于斜面光滑，利用牛顿第二定律可以求出两个物块加速度的大小，利用速度公式可以求出两个物块在斜面的运动时间及离开的速度大小；利用牛顿第二定律可以求出两个物块在水平面的加速度大小；结合速度公式可以求出减速的时间；利用速度位移公式可以求出减速的位移；进而判别两个物块发生第二次碰撞，利用动量守恒定律及动能守恒定律可以求出第二次碰后两个物块的速度大小；结合速度位移公式可以求出物块A向左运动的最大距离；
（4）物块AB两次碰撞后，利用速度位移公式可以求出B运动的距离；结合摩擦力的大小可以求出物块B克服摩擦力做功的大小。
18．（2020高三上·烟台期末）如图所示，质量为m、带电荷量为q的正离子，从粒子源 飘入加速电场，其初速度几乎为0，经过加速电场加速后，通过狭缝O沿着与磁场垂直的方向进入垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场中。磁场中的竖直绝缘薄板ab与磁场的上、下边界分别垂直相交于a、b两点，Ob=L。离子打到ab板上时会被反弹（碰撞时间极短），反弹前后平行于ab方向的分速度不变，垂直于ab方向的分速度大小不变、方向相反。离子重力不计，电荷量保持不变。求
（1）若离子能通过b点，求加速电场的电压U0；
（2）若离子从下边界飞出磁场，求加速电场的电压应满足的条件；
（3）若加速电场的电压大小为第(1)问中的4倍，离子从磁场上边界的c点飞出， ，求离子在磁场中的运动时间t。
【答案】（1）解：离子经过加速电场加速，由动能定理可知
离子在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律可知
，且离子能通过b点，则
联立可得
（2）解：如图甲所示
离子与薄板碰撞后，运动轨迹恰好与磁场下边界相切，设此时加速电场加速电压为 ，离子做匀速圆周运动的半径为 。由几何关系可知
可得，此时加速电场的电压
离子若从下边界飞出磁场，则加速电场的电压应满足的条件
（3）解：若加速电场的电压大小为4U0，可得
设离子做匀速圆周运动的周期为 ，则
可得
如图所示，离子从上边界的c点飞出磁场时，速度方向可能沿左上方或右上方
则：
得
此过程中，离子最后阶段射出磁场所用时间
离子在磁场中运动时间为 （n=1，2，3）
解得 （n=1，2，3）
【知识点】动能定理的综合应用；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【分析】（1）粒子经过加速电场，利用动能定理可以离开加速电场的表达式，结合在磁场中做匀速圆周运动，利用牛顿第二定律可以求出粒子速度的大小，结合动能定理可以求出加速电场的电压大小；
（2）画出离子与薄板碰撞后与下板相切的轨迹；利用几何关系可以求出轨道半径的大小；结合动能定理可以求出加速电场的电压大小；
（3）当加速电压为原来的4倍，利用动能定理结合牛顿第二定律可以求出离子在磁场中运动的轨迹半径；结合运动的周期及运动的圆心角大小可以求出离子在磁场中运动的时间。
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