山东省济宁市2021届高三上学期期末考试物理试卷 Word版含解析 24页

- 1 - 2020-2021 学年度第一学期高三质量检测 物理试题 注意事项∶ 1、答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。认 真核对条形码上的姓名、考生号和座号，并将条形码粘贴在指定位置上。 2、选择题答案必须使用 2B 铅笔（按填涂样例）正确填涂；非选择题答案必须使 用 0.5mm 黑色签字笔书写，字体工整，笔迹清楚。 3、请按照题号在各题目的答题区域内答题，超出答题区域书写的答案无效；在草 稿纸、试卷上答题无效；保持卡面清洁，不折叠、不破损。 一、单项选择题∶本题共 8 小题，每小题 3 分，共 24 分。每小题只有一个选项符 合题目要求。 1. 如图所示，在 xOy 平面内，匀强电场的方向沿 y 轴正向，匀强磁场的方向垂直于 xOy 平面 向里。一电子（不计重力）在 xOy 平面内运动时，速度方向保持不变。则电子的运动方向沿 （ ） A. x 轴正向 B. x 轴负向 C. y 轴正向 D. y 轴负向 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】电子受电场力方向一定沿 y 轴负向，所以需要受沿 y 轴正向的磁场力才能匀速运动， 根据左手定则进行判断可得电子应沿 x 轴负向运动，故 B 正确，ACD 错误。 故选 B。 2. 如图所示，R1、R2 和 R3 都是定值电阻，R 是滑动变阻器，V1 和 V2 是两理想电压表，闭合 - 2 - 开关，当滑动变阻器的滑片自图示位置向左缓慢滑动时，下列说法中正确的是（ ） A. 电压表 V1 示数减小 B. 电压表 V2 示数增大： C. 电阻 R2 消耗的电功率增大 D. 电压表 V1 示数的变化量∆U1 的绝对值小于电压表 V2 示数的变化量∆U2 的绝对值 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】AB．当滑动变阻器的滑片自图示位置向左缓慢滑动时，R 接入电路的阻值减少，总 电阻减少，所以总电流变大，则内电压和 R1 两端的电压增大，所以 R2 两端的电压减小，再根 据部分电路的欧姆定律，通过 R2 的电流减小了，根据并联电路电流的特点，通过 R3 这部分支 路的电流变大，则 R3 两端的电压变大，电压表 V1 示数变大，R 两端的电压减小，电压表 V2 示数减小，故 AB 错误； C．由 AB 的分析可知，通过 R2 的电流减小了，所以电阻 R2 消耗的电功率减少，故 C 错误； D．通过以上分析可知，R2 两端的电压等于 R3 两端的电压与 R 两端的电压之和，R2 两端的电 压减小，即 R3 两端的电压与 R 两端的电压之和减少了，而 R3 两端的电压增大，所以 R 两端的 电压减少的值大于 R3 两端电压增大的值，故 D 正确。 故选 D。 3. 如图所示，用手掌平托一苹果，保持这样的姿势在竖直平面内按顺时针方向做匀速圆周运 动．关于苹果从最高点 c 到最右侧点 d 运动的过程，下列说法中正确的是 - 3 - A. 手掌对苹果的摩擦力越来越大 B. 苹果先处于超重状态后处于失重状态 C. 手掌对苹果的支持力越来越小 D. 苹果所受的合外力越来越大 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】A．因为做匀速圆周运动，所以从 c 到 d 的过程中，加速度大小不变，加速度在水平 方向上的分加速度逐渐增大，根据牛顿第二定律知摩擦力越来越大，所以 A 正确. B．苹果做匀速圆周运动，从 c 到 d 的过程中,加速度在竖直方向上有向下的加速度,可以知道 苹果处于失重状态，故 B 错误. C．从 c 到 d 的过程中，加速度大小不变，加速度在竖直方向上的加速度逐渐减小，方向向下， 则重力和支持力的合力逐渐减小，可以知道支持力越来越大，故 C 错误. D．苹果做匀速圆周运动，合力大小不变，方向始终指向圆心，故 D 错误. 4. 在平直的公路上行驶的甲车和乙车，其位移时间图像分别为图中直线和曲线，已知乙车做 匀变速直线运动，当 t=2s 时，直线和曲线刚好相切，下列说法中正确的是（ ） A. 甲、乙两车均做减速运动 B. t=0 时，乙车的速度大小为 4m/s C. 乙车的加速度大小为 2m/s2 D. 曲线与横坐标的交点为 4.5s 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A．在 x-t 图象中，斜率表示速度，根据图象可知，甲的斜率不变，速度不变，乙的 斜率减小，速度减小，故做减速运动，故 A 错误； - 4 - B．由图可知，t=2s 时刻两车的速度均为 2 6 m/s=2m/s3v  t=2s 时刻对应的 x=2m，则位移 s=6m，由 0 2 2 v v t s  可得 v0=4m/s 选项 B 正确； C．乙车的加速度大小为 2 22 0 2 4 m/s 1m/s2 v va t      即加速度大小为 1m/s2，选项 C 错误； D．结合逆向思维可知，曲线与横坐标的交点为 ' 02 2 8s=4s1 xt a   选项 D 错误。 故选 B。 5. 如图甲所示，a、b 为两个闭合圆形线圈，用材料相同、粗细相同的均匀导线制成，半径 2a br r ，两个线圈均处于垂直纸面均匀分布的磁场中，且磁感应强度 B 随时间 t 按余弦规律 变化，如图乙所示。规定垂直纸面向外为磁感应强度的正方向，假设两线圈的距离足够远， 不考虑线圈之间的相互影响，则下列说法中正确的是（ ） A. t1、t2 时刻两环均无扩展或收缩趋势 B. t1 时刻两环中的感应电流的大小之比为 4a b I I  C. 0~t2 时间内两环中的感应电流大小均先减小后增大 - 5 - D. 0~t2 时间内两环中的感应电流方向均先沿逆时针后沿顺时针 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】A．t1 时刻 B=0，则两环受的安培力为零；t2 时刻两环中磁感应强度的变化率为零， 感应电流为零，则两环受安培力为零，则两个时刻两环均无扩展或收缩趋势，选项 A 正确； B．t1 时刻因 B t   相同，则 2 0 0 2 2 B r rSE BtI rrR t S           由两环中的感应电流的大小之比为 2a a b b I r I r   选项 B 错误； C．0~t2 时间内因 B t   先增加后减小，则根据 2 0 0 2 2 B r rSE BtI rR t S          两环中的感应电流大小均先增大后减小，选项 C 错误； D．0~t2 时间内两环的磁通量先向外减小后向里增加，根据楞次定律可得，两环中的感应电流 方向一直沿逆时针方向，选项 D 错误。 故选 A。 6. 2020 年 11 月 24 日，中国在文昌航天发射场，用长征五号“遥五”运载火箭成功发射探月 工程“嫦娥五号”探测器，对月球进行第六次探测，也是中国航天迄今为止最复杂、难度最 大的任务之一，将实现中国首次月球无人采样返回，助力深化月球成因和演化历史等科学研 究。“嫦娥五号”探测器的飞行轨道示意图如图所示，假设“嫦娥五号”在环月段圆轨道和 椭圆轨道上运动时，只受到月球的引力，则下列说法中正确的是（ ） - 6 - A. “嫦娥五号”在环月段椭圆轨道上经过 P 点时的速度大于经过 Q 点时的速度 B. “嫦娥五号”在环月段圆轨道上运动的周期小于在环月段椭圆轨道上运动的周期 C. “嫦娥五号”在环月段圆轨道上经过 P 点时的速度大于在环月段椭圆轨道上经过 P 点时的 速度 D. 若已知“嫦娥五号”环月段圆轨道的半径、运动周期和引力常量，可以计算出月球的密度 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A．由开普勒第二定律可知，“嫦娥五号”在近月点的速度大于远月点的速度，故 A 错误； B．有开普勒第三定律可得，“嫦娥五号”在环月段圆轨道上运动的周期大于在环月段椭圆轨 道上运动的周期，故 B 错误； C．“嫦娥五号”在环月段圆轨道上经过 P 点进入环月段椭圆轨道时，需要减速做近心运动， 所以 C 正确； D．若已知“嫦娥五号”环月段圆轨道的半径、运动周期和引力常量，则有 2 2 2 4GMm m rr T  可得 2 3 2 4 rM GT  可以计算出月球的质量，不知道月球的半径，不能求密度，故 D 错误。 故选 C。 7. 如图所示，正方形 AMBN、CPDQ 处于纸面内，A、B 处各固定一根通电长直导线，二者相 - 7 - 互平行且垂直纸面放置，通入电流的大小均为 I，方向如图所示，它们在 N 点处产生的磁感应 强度大小为 B；C、D 处固定两个等量异种电荷，它们在 Q 点处产生的电场强度大小为 E，下 列说法正确的是（ ） A. M、N 两点的磁感应强度方向相反 B. P、Q 两点的电场强度方向相反 C. 若使 A 处直导线电流反向，大小不变，则 M 处的磁感应强度大小为 2B D. 若使 C 处电荷改为正电荷，电量不变，则 P 处的电场强度大小为 E 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A．根据安培定则可知，导线 A 在 M 点产生的磁感应强度方向沿 BM 方向，导线 B 在 M 点产生的磁感应强度方向沿 AM 方向，合磁感应强度方向沿 NM 方向；同理，N 点合磁 感应强度方向沿 NM 方向，两者同向，故 A 错误； B．根据等量异种电荷的电场分布可知，P、Q 两点的电场强度方向相同，均水平向左，选项 B 错误； C．因 MN 两点的合磁场大小和方向均相同，均为 B，则每根导线在 M 和 N 点产生的磁感应 强度均为 2 2 B ，则使 A 处直导线电流反向，大小不变，则 M 处的磁感应强度大小为 2 22 2( ) ( )2 2MB B B B   选项 C 错误； D．两电荷在 Q 点处产生的电场强度大小为 E，则每个电荷在 Q 点的场强均为 2 2 E ；若使 C 处电荷改为正电荷，电量不变，则 P 处的电场强度大小为 - 8 - 2 22 2( ) ( )2 2QE E E E   选项 D 正确。 故选 D。 8. 航天器离子发动机原理如图所示，首先电子枪发射出的高速电子将中性推进剂离子化 (即 电离出正离子)，正离子被正、负极栅板间的电场加速后从喷口喷出，从而使飞船获得推进或 姿态调整的反冲动力．已知单个正离子的质量为 m,电荷量为 q,正、负极栅板间加速电压为 U, 从喷口喷出的正离子所形成的电流为 I．忽略离子间的相互作用力，忽略离子喷射对卫星质量 的影响．该发动机产生的平均推力 F 的大小为 A. 2mUF I q  B. mUF I q  C. 2 mUF I q  D. 2 mUF I q  【答案】A 【解析】 以正离子为研究对象，由动能定理得 21 2qU mv ， t 时间内通过的总电量为 Q I t  ，喷 出的总质量为 Q I tM m mq q   ．由动量定理可知正离子所受平均冲量 F t Mv  ，由以上 式子可得 2mUF I q  ，根据牛顿第三定律可知，发动机产生的平均推力 2mUF I q  ，故 A 正确． 二、多项选择题∶本题共 4 小题，每小题 4 分，共 16 分每小题有多个选项符合题 - 9 - 目要求。全部选对得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分。 9. 如图所示，一倾角为θ的斜面体放置在水平地面上，其上表面光滑、下表面粗糙。用一轻绳 跨过定滑轮拉动一质量为 m 的小球，在与小球相连的细绳变为竖直方向过程中，可使小球沿 斜面向上做一段匀速运动。斜面体一直静止在水平地面上，不计滑轮与绳子之间的摩擦。则 在小球做匀速运动过程中，下列说法中正确的是（ ） A. 外力 F 一直增大 B. 斜面体受到地面的支持力先增大后减小 C. 此过程中斜面体受到地面的摩擦力方向水平向左，大小逐渐减小 D. 绳子右端移动的速度大于小球沿斜面运动的速度 【答案】AC 【解析】 【分析】 【详解】A．设细绳与斜面的夹角为α，则当小球匀速运动时，由平衡可知 cos sinF mg  则当α逐渐变大时，F 逐渐变大，选项 A 正确； B．对斜面体和小球的整体，竖直方向 ( ) sin( ) ( ) sin (sin cos tan )NF M m g F M m g mg             当α逐渐变大时，FN 逐渐变小，选项 B 错误； C．对斜面体和小球的整体，水平方向，此过程中斜面体受到地面的摩擦力等于拉力 F 的水平 分量，则水平向左，大小为 cos( ) sin (cos sin tan )fF F mg         当α逐渐变大时，Ff 逐渐减小，选项 C 正确； D．将小球运动的速度 v 分解为沿绳子方向的速度 v1 和垂直绳子方向的速度，则 v1=vcosα - 10 - 则 v12.75m ，故能够到球，故 A 正确； 故乙在甲击球时同时起跳离地，在球到达乙位置时，运动员乙刚好到达最高点 2.85m，可以拦 住，故 B 正确； CD．上升时间 0.1s 时球到达乙位置，上升的高度为 2 0 1 0.25m2h v t gt    此时高度为 2.4m+0.25m=2.65m<2.75m ,不能够到球； 上升时间 0.2s 时球到达乙位置，上升的高度为 2 0 1 0.40m2h v t gt    此时高度为 2.4m+0.40m=2.80m>2.75m ,能够到球；故 C 正确，D 错误。 故选 ABC。 11. 质量为 m 的带电小球由空中某点 P 无初速度地自由下落，经过时间 t，加上竖直方向且范 围足够大的匀强电场，再经过时间 t 小球又回到 P 点。整个过程中不计空气阻力且小球未落地， 则（ ） A. 电场强度的大小为 4mg q B. 整个过程中小球电势能减少了 2 29 8 mg t C. 从 P 点到最低点的过程中，小球重力势能减少了 2 2mg t - 12 - D. 从加电场开始到小球运动到最低点的过程中，小球动能减少了 2 21 2 mg t 【答案】AD 【解析】 【分析】 【详解】A.设电场强度为 E，加电场后小球的加速度大小为 a，取竖直向下为正方向，则由 2 21 1( )2 2gt vt at v gt   ， 和 qE mga m  可得 43 mga g E q  ， 故 A 正确； B.整个过程中电场力做功 2 2 21 22W qE gt mg t   所以小球电势能减少了 2 22mg t ，故 B 错误； C. 从 P 点到最低点的过程中，小球下降的距离 2 2 21 ( ) 2 2 2 3 gt gtx gt a    所以小球重力势能减少 2 22 3P mg tE mgx   故 C 错误； D.小球运动到最低点时，速度为零，从加电场开始到小球运动到最低点的过程中，小球动能减 少 2 2 21 1 2 2KE mv g t   故 D 正确； 故选 AD 。 - 13 - 12. 如图所示，电阻不计的光滑平行金属导轨固定在水平面上，导轨间距为 L、长度足够长， 导轨左端连接一阻值为 R 的电阻，整个导轨平面处于竖直向下的磁感应强度大小为 B 的匀强 磁场中，一质量为 m 的导体棒垂直于导轨放置并始终与导轨接触良好，接触点 a、b 之间的导 体棒阻值为 2R，零时刻沿导轨方向给导体棒一个初速度 v0，经过一段时间后导体棒静止，下 列说法中正确的是（ ） A. 零时刻导体棒的加速度为 2 2 02 3 B L v mR B. 零时刻导体棒 ab 两端的电压为 0 3 BLv C. 全过程中流过电阻 R 的电荷量为 0mv BL D. 全过程中导体棒上产生的焦耳热为 2 0 1 2 mv 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】A．零时刻导体棒，电路中产生的电动势 0E BLv 电路中的电流 3 EI R  导体棒受到的安培力 F BIL 根据牛顿第二定律，零时刻导体棒的加速度 2 2 0 3 B L vFa m mR   - 14 - A 错误； B．零时刻导体棒 ab 两端的电压 0 3abU IR BLv  B 正确； C．以初速度方向为正方向，对导体棒根据动量定理可得 00BILt mv   根据电荷量的计算公式可得通过电阻的电荷量为 0mI t Lq v B   C 正确； D．根据能量守恒，全过程中电路中产生的焦耳热为 2 2 0 001 1 2 2Q mv mv   则全过程中导体棒上产生的焦耳热 2' 0 2 1 3 3Q Q mv  D 错误。 故选 BC 。 三、非选择题∶本题共 6 小题，共 60 分。 13. 某同学设计如图甲所示的实验装置来“验证机械能守恒定律”，让小铁球从 A 点自由下 落，下落过程中经过 A 点正下方的光电门 B 时，光电计时器记录下小球通过光电门的时间 t， 当地的重力加速度为 g。为了验证机械能守恒定律，该实验准备了如下器材：铁架台、夹子、 小铁球，光电门、数字式计时器、游标卡尺（20 分度）、毫米刻度尺。 (1)用游标卡尺测量小铁球的直径，示数如图丙所示，则其直径为 d=______cm； - 15 - (2)调整 AB 之间距离 h，记录下小铁球通过光电门 B 的时间 t，多次重复上述过程，作出 2 1 t 随 h 的变化图像如图乙所示。若小球下落过程中机械能守恒，则该直线斜率 k0=______； (3)在实验中根据数据实际绘出 2 1 ht  图像的直线斜率为 k（k