2015石景山高三(上)期末物理

2015石景山高三（上）期末物理
一、本题共12小题，每小题3分，共36分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求．
1．（3分）如图所示，一位同学从操场A点出发，向西走了30m，到达B点，然后又向北走了40m，达到C点．在从A点到C点的过程中，该同学的位移是（）
A．70m B．50m C．40m D．30m
2．（3分）如图所示，一条鱼在水中正沿直线水平向左加速游动．在这个过程中，关于水对鱼的作用力的方向，选项图中合理的是（）
A．B．C．D．
3．（3分）如图所示，在A、B两点分别放置两个电荷量相等的正点电荷，O点为A、B连线的中点，M点位于A、B 连线上，N点位于A、B连线的中垂线上．关于O、M、N三点的电场强度E和电势φ的判断正确的是（）
A．φN＜φO B．φM＜φO C．E N＜E O D．E M＜E O
4．（3分）近年来，我国一些地区出现了雾霾天气，影响了人们的正常生活．在一雾霾天，某人驾驶一辆小汽车以30m/s的速度行驶在高速公路上，突然发现正前方有一辆大卡车正以10m/s的速度同方向匀速行驶，小汽车紧急刹车，但刹车过程中刹车失灵．已知小汽车刚刹车时与大卡车相距40m，并开始计时，得到小汽车和大卡车的v﹣t 图象分别如图中a、b所示，以下说法正确的是（）
A．由于初始距离太近，即使刹车不失灵也会追尾
B．在t=1s时追尾
C．在t=5s时追尾
D．在t=5s时两车相距最近，但没有追尾
5．（3分）如图所示，我们常见有这样的杂技表演：四个人A、B、C、D体型相似，B站在A的肩上，双手拉着C和
D，A撑开双手支持着C和D．如果四个人的质量均为m=60kg，g=10m/s2，估算A的手臂受到的压力和B的手臂受到的拉力分别为（）
A．120N，240N B．240N，480N C．350N，700N D．600N，1200N
6．（3分）“神舟十号”飞船发射后，经过多次变轨进入距地面高度为h的圆形轨道．已知飞船质量为m，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g．设飞船进入圆形轨道后运动时的动能为E K，则（）
A．E k=B．E k=mg（R+h）C．E k=mgR D．E k=mgh
7．（3分）一简谐横波在x轴上传播，t=0时的波形如图甲所示．x=8m处质点P的振动图线如图乙所示．下列说法正确的是（）
A．这列波的波长为8m B．这列波的频率为2Hz
C．这列波的波速为4m/s D．这列波向左传播
8．（3分）如图所示，斜面光滑且绝缘．在斜面上A点固定一点电荷，从B点无初速释放一带负电的小物块（可视为质点），小物块在运动中电荷量始终保持不变，运动到C点时速度恰好为零．小物块从B运动到C的过程中，下列说法正确的是（）
A．小物块先做匀加速运动，后做匀减速运动
B．小物块的电势能一直增大
C．小物块的电势能先增大后减小
D．小物块所受到的合外力一直减小
9．（3分）如图所示，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁．当磁铁向下运动（但未插入线圈内部）时，线圈中（）
A．没有感应电流
B．感应电流的方向与图中箭头方向相反
C．感应电流的方向与图中箭头方向相同
D．感应电流的方向不能确定
10．（3分）如图所示，一个不计重力的带电粒子以v0沿各图的虚线射入场中．A中I是两条垂直纸平面的长直导线中等大反向的电流，虚线是两条导线垂线的中垂线；B中+Q是两个位置固定的等量同种点电荷的电荷量，虚线是两位置连线的中垂线；C中I是圆环线圈中的电流，虚线过圆心且垂直圆环平面；D中是正交的匀强电场和匀强磁场，虚线垂直于电场和磁场方向，磁场方向垂直纸面向外．其中，带电粒子不可能做匀速直线运动的是（）
A．B．C．D．
11．（3分）如图所示，一物体作匀加速直线运动，依次经过A、B、C三点，其中B是A、C的中点．已知物体在AB 段的平均速度为3m/s，在BC段的平均速度为6m/s，则物体经过B点时的速度是（）
A．4m/s B．4.5m/s C．5m/s D．5.5m/s
12．（3分）如图所示，小铁块从一台阶顶端以初速度v0=4m/s水平抛出．如果每级台阶的高度和宽度均为1m，台阶数量足够多，重力加速度g取10m/s2，则小铁块第一次所碰到的台阶的标号是（）
A．3 B．4 C．5 D．6
二、本题共2小题，共18分．
13．（6分）如图所示为小车由静止开始沿斜面匀加速下滑的频闪照片示意图，已知闪光频率为每秒10次，且第一
次闪光时小车恰好从A点开始运动．根据照片测得各闪光时刻小车位置间的实际距离分别为AB=2.42cm，BC=7.31cm，CD=12.20cm，DE=17.13cm．由此可知，小车运动的加速度大小为m/s2，小车运动到D点时的速度大小为m/s．（结果均保留2位有效数字）
14．（12分）某物理兴趣小组要精确测量一只电流表G （量程为1mA、内阻约为100Ω）的内阻．实验室中可供选择的器材有：
电流表A1：量程为3mA 内阻约为200Ω；
电流表A2：量程为0.6A，内阻约为0.1Ω；
定值电阻R1：阻值为10Ω；
定值电阻R2：阻值为60Ω；
滑动变阻器R3：最大电阻20Ω，额定电流1.5A；
直流电源：电动势1.5V，内阻0.5Ω；
开关，导线若干．
（1）为了精确测量电流表G的内阻，你认为该小组同学应选择的电流表为、定值电阻为．（填写器材的符号）
（2）在方框中画出你设计的实验电路图．
（3）按照你设计的电路进行实验，测得电流表A的示数为I1，电流表G的示数为I2，则电流表G的内阻的表达式为r g= ．
三、本题共5小题，共46分．解答应写出必要的文字说明、方程和重要步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．
15．（8分）如图所示，竖直平面内的光滑弧形轨道的底端恰好与光滑水平面相切．质量为M=2.0kg的小物块B静止在水平面上．质量为m=1.0kg的小物块A从距离水平面高h=0.45m的P点沿轨道从静止开始下滑，经过弧形轨道的最低点Q滑上水平面与B相碰，碰后两个物体以共同速度运动．取重力加速度g=10m/s2．求
（1）A经过Q点时速度的大小v0；
（2）A与B碰后速度的大小v；
（3）碰撞过程中系统（A、B）损失的机械能△E．
16．（9分）如图甲所示，质量为2kg的木板B静止在水平面上．某时刻物块A（可视为质点）从木板的左侧沿木板上表面滑上木板，初速度v0=4m/s．此后A和B运动的v﹣t图象如图乙所示，取重力加速度g=10m/s2，求：
（1）A与B上表面之间的动摩擦因数μ1；
（2）B与水平面间的动摩擦因数μ2；
（3）A的质量．
17．（9分）如图甲所示，一小物块随足够长的水平传送带一起运动，一水平向左飞来的子弹击中小物块并从中穿过．固定在传送带右端的位移传感器记录了小物块被击中后的位移x随时间t的变化关系如图乙所示．已知图线在前3.0s 内为二次函数，在3.0s～4.5s内为一次函数，取向左运动的方向为正方向，传送带的速度保持不变，g取10m/s2．（1）定性描述小物块在前3.0s内的运动情况；
（2）求传送带速度v的大小；
（3）求小物块与传送带间的动摩擦因数μ．
18．（9分）质量m=2.0×10﹣4kg、电荷量q=1.0×10﹣6C的带正电微粒悬停在空间范围足够大的匀强电场中，电场强度大小为E1．在t=0时刻，电场强度突然增加到E2=4.0×103N/C，场强方向保持不变．到t=0.20s时刻再把电场方向改为水平向右，场强大小保持不变．取g=10m/s2．求：
（1）原来电场强度E1的大小？
（2）t=0.20s时刻带电微粒的速度大小？
（3）带电微粒运动速度水平向右时刻的动能？
19．（11分）如图所示，宽度为L的粗糙平行金属导轨PQ和P′Q′倾斜放置，顶端QQ′之间连接一个阻值为R的电阻和开关S，底端PP′处与一小段水平轨道用光滑圆弧相连．已知底端PP′离地面的高度为h，倾斜导轨处于垂直于导轨平面的匀强磁场（图中未画出）中．若断开开关S，将一根质量为m、电阻为r、长也为L的金属棒从AA′处静止开始滑下，金属棒落地点离PP′的水平距离为x1；若闭合开关S，将金属棒仍从AA′处静止开始滑下，则金属棒落地点离PP′的水平距离为x2．不计导轨电阻，忽略金属棒经过PP′处的能量损失，已知重力加速度为g，求：（1）开关断开时，金属棒离开底端PP′的速度大小；
（2）开关闭合时，金属棒在下滑过程中产生的焦耳热；
（3）开关S仍闭合，金属棒从比AA′更高处静止开始滑下，水平射程仍为x2，请定性说明金属棒在倾斜轨道的运动规律．
参考答案与试题解析
一、本题共12小题，每小题3分，共36分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求．
1．【解答】位移的大小等于首末位置的距离，所以总位移是大小为，故B正确．
故选：B
2．【解答】鱼在水中受水的浮力保持鱼在竖直方向的平衡，由于水平方向向左加速，故鱼受水平方向向左的外力；
故水对鱼的作用力应是浮力与向左推动力的合力；故应斜向左上方；故A正确，BCD错误
故选：A
3．【解答】A、作出ON所在处的电场线如图，电场线方向从O指向N，根据顺着电场线方向电势降低，则知φN＜φ
O，A正确；
B、M点比O点更靠近正点电荷，越靠近正点电荷，电势越高，则φM＞φO，B错误；
CD、由于MN两点处电场线的疏密情况未知，不能判断两点电场强度的大小，但电场场强大于0，而O处电场场强为零．故E N＞E O，E M＞E O
C、D均错误；
故选：A．
4．【解答】根据速度﹣时间图象所时间轴所围“面积”大小等于位移，由图知，t=5s时，b车的位移为：s b=v b t=10×5m=50m，
a车的位移为：s a=×（30+20）×1+×（20+10）×4m=85m，则s a﹣s b=35m，所以在t=5s时还没有追上，不会追尾，最近距离为：△s=40+50﹣85m=5m，故D正确，ABC错误．
故选：D．
5．【解答】由题图中可知，C与AB之间的直角三角形的斜边是两个胳膊的长度，水平方向的直角边是一个胳膊的长度，所以直角三角形上边的角近似为30°．
对C：分析受力如图所示，则有：
F AC=mgtan30°=，即C受到A的推力约为．A的手臂受到的压力也是=N；
F BC==，即C受到B的拉力为，则B受到C的拉力也为=N．故选：C
6．【解答】飞船绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，有：
，
得：v=，
又因为在地球表面上物体受到的重力等于万有引力为：
，
得：GM=R2g，
解得：v=
故飞船的动能为：
选项A正确，BCD错误．
故选：A
7．【解答】A、由甲图读出波长为4m，故A错误；
B、由乙图读出周期为T=2s，则频率f=，故B错误；
C、波速v=，故C错误；
D、由乙图读出t=0s时刻质点P的速度方向沿y轴正方向，在甲图上，根据波形的平移法判断出波的传播方向沿﹣x方向传播，即向左传播，故D正确．
故选：D．
8．【解答】A、小物块从B运动到C点时速度恰好为零，说明点电荷对小物块的库仑力必定是排斥力，否则物块做加速运动，到C点时速度不可能零．根据库仑定律可知，库仑力不断增大，所以物块所受的合外力在变化，先做变加速运动，后做变减速运动，故A错误．
BC、库仑力对小物块一直做负功，其电势能一直增大，故B正确，C错误．
D、小物块所受的库仑力先小于重力沿斜面向下的分力，后大于重力沿斜面向下的分力，合外力先沿斜面向下，后沿斜面向上，随着库仑力的增大，则知合外力先减小后反向增大，故D错误．
故选：B
9．【解答】当磁铁向下运动时，穿过线圈的磁通量向下，且增大，根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍磁通量的增加，方向向上，则线圈中的电流方向与箭头方向相同．故C正确，A、B、D错误．
故选C．
10．【解答】A、根据安培定则判断知虚线上合磁场的方向沿虚线方向向右，与带电粒子的速度方向平行，所以带电粒子不受洛伦兹力，因而带电粒子做匀速直线运动，故A正确．
B、根据等量同种电荷的电场线分布可知电场线与虚线重合，带电粒子所受的电场力与其速度平行，粒子做变速直线运动，故B错误．
C、由安培定则知圆环线圈产生的磁场与虚线重合，与带电粒子的速度方向平行，所以带电粒子不受洛伦兹力，带电粒子能做匀速直线运动，故C正确．
D、若粒子带正电，粒子所受的电场力向上，由左手定则判断知洛伦兹力方向向下，能与电场力平衡，则带电粒子能做匀速直线运动．故D正确．
本题选不可能做匀速直线运动的，故选：B．
11．【解答】设物体的加速度是a，AC段的长度为2x，则AB段：，
BC段：，
联立以上4式，解得：物体在B点时的即时速度的大小：v B=5m/s
故选：C
12．【解答】如图：设小球落到斜线上的时间t，
水平：x=v0t
竖直：y=
因为每级台阶的高度和宽度均为1m，所以斜面的夹角为45°，
则
代入数据解得t=0.8s；
相应的水平距离：x=4×0.8m=3.2m
台阶数：n=，知小球抛出后首先落到的台阶为第四级台阶．故B正确，A、C、D错误．
故选：B．
二、本题共2小题，共18分．
13．【解答】T=0.1s
a===4.9m/s2
v D==1.5m/s
故本题答案是：4.9；1.5
14．【解答】（1）待测电流表G量程是1mA，因此可以选电流表A1：量程为3mA，内阻约为200Ω；当通过电流表A1的电流等于其量程3mA时，
电路最小电阻约为R===500Ω，
则定值电阻最小应为R定=R﹣R A1﹣R G=500Ω﹣200Ω﹣100Ω=200Ω，
为保证电路安全，定值电阻阻值应大一点，定值电阻应选R2：阻值为60Ω；
（2）待测电流表与定值电阻并联，然后由电流表测出并联电流，滑动变阻器采用分压接法，电路图如图所示．（3）电流表A的示数为I1，电流表G的示数为I2，通过定值电阻的电流为I=I1﹣I2，电流表G两端的电压U=IR2，待测电流表内阻r g==；
故答案为：（1）A1；R2；（2）电路图如图所示；（3）=．
三、本题共5小题，共46分．解答应写出必要的文字说明、方程和重要步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．
15．【解答】解：（1）从P到Q过程，由动能定理可得：
mgh=mv02﹣0，解得v0=3m/s；
（2）碰撞过程中，A、B动量守恒，
由动量守恒定律得：m A v0=（m A+m B）v，
解得：v=1m/s；
（3）碰撞过程中，由能量守恒定律得：
△E=m A v02﹣=（m A+m B）v2=3J；
答：（1）A经过Q点时速度的大小3m/s；
（2）A与B碰后速度的大小1m/s；
（3）碰撞过程中系统（A、B）损失的机械能为3J．
16．【解答】解：（1）由图象可知，A在0﹣1s内的加速度a1===﹣2m/s2，
对A由牛顿第二定律得，﹣μ1mg=ma1
解得μ1=0.2．
（2）由图象知，AB在1﹣3s内的加速度a3=，
对AB由牛顿第二定律得，﹣（M+m）gμ2=（M+m）a3
解得μ2=0.1．
（3）由图象可知B在0﹣1s内的加速度=2m/s2．
对B由牛顿第二定律得，μ1mg﹣μ2（M+m）g=Ma2，
代入数据解得m=6kg．
答：（1）A与B上表面之间的动摩擦因数μ1为0.2．
（2）动摩擦因数μ2为0.1．
（3）A的质量为6kg．
17．【解答】解：（1）位移时间图象的斜率表示速度，物体相对传送带运动时水平方向只受滑动摩擦力作用，所以根据图象可知：前2s向左匀减速运动，第3s内向右匀加速运动，
（2）因第3﹣4.5s内s﹣t图象为一次函数，说明小物块已与传送带保持相对静止即与传送带一起匀速运动，因此段时间图象斜率为负值，所以传送带的速度方向顺时针．
传送带的速度v的大小为v==；
（3）由图象可知在第3s内小物块做初速度为零的匀加速运动，则x=（其中x=1m，t=1s）
根据牛顿第二定律可得：a==μg，
解得：μ=0.2
答：（1）前2s向左匀减速运动，第3s内向右匀加速运动；
（2）传送带速度v的大小为2m/s；
（3）物块与传送带间的动摩擦因数为0.2．
18．【解答】解：（1）当场强为E1的时候，带正电微粒静止，所以mg=E1q
所以 E1==2.0×103N/C
（2）当场强为E2的时候，带正电微粒由静止开始向上做匀加速直线运动，设0.20s后的速度为v，
由牛顿第二定律：E2q﹣mg=ma，得到a==10m/s2．
由运动学公式 v=at=2m/s
（3）把电场E2改为水平向右后，带电微粒在竖直方向做匀减速运动，设带电微粒速度达到水平向右所用时间为t1，则 0﹣v1=﹣gt1解得：t1=0.20s
设带电微粒在水平方向电场中的加速度为a2，
根据牛顿第二定律 qE2=ma2，解得：a2=20m/s2
设此时带电微粒的水平速度为v2，v2=a2t1，解得：v2=4.0m/s
设带电微粒的动能为E k，E k==1.6×10﹣3J
答：（1）原来电场强度E1的大小是2.0×103N/C；
（2）t=0.20s时刻带电微粒的速度大小是2m/s；
（3）带电微粒运动速度水平向右时刻的动能1.6×10﹣3J．
19．【解答】解：（1）开关断开时，金属棒离开底端PP′的速度大小为v1，在空中运动的时间为t，则：
x1=v1t
h=
可得：v1=x1
（2）开关断开时，在金属棒沿倾斜导轨下滑的过程中，重力做功为W G，摩擦力做功为W F．
根据动能定理：W G+W F=
开关闭合时，金属棒离开底端PP′的速度：v2=x2
在金属棒沿倾斜导轨下滑的过程中，重力做功和摩擦力做功与开关断开时相同，安培力做功为W安，系统产生的焦耳热为Q，
由动能定理可得：W G+W F+W安=
又因为Q=|W安|
金属棒产生的焦耳热 Q r=Q
联立上述方程可得：Q r=•．
（3）据题，开关S仍闭合，金属棒从比AA′更高处静止开始滑下，水平射程仍为x2，说明金属棒离开PP′时的速度相等，则知金属棒在倾斜导轨上先做加速度减小的加速运动，然后匀速运动．
答：
（1）开关断开时，金属棒离开底端PP′的速度大小为x1；
（2）开关闭合时，金属棒在下滑过程中产生的焦耳热为•；
（3）金属棒在倾斜导轨上先做加速度减小的加速运动，然后匀速运动．
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