河北省邯郸市第三十二中学2020年高三物理下学期期末试卷含解析

河北省邯郸市第三十二中学2020年高三物理下学期期末试卷含解析
一、选择题：本题共5小题，每小题3分，共计15分．每小题只有一个选项符合题意
1. （单选）如图所示某游乐场中的“摩天转轮”，它的直径达98 m，游人乘坐时，转轮始终不停地匀速转动，每转一周用时25 min，每个轿箱共有6个座位。

试判断下列说法中正确的是
A.每时每刻，每个人受到的合力都不等于零
B.每个乘客都在做加速度为零的匀速运动
C.乘客在乘坐过程中对座位的压力始终不变
D.乘客在乘坐过程中的机械能始终保持不变
参考答案：
A
2. 如图所示，小球以初速度为v0从光滑斜面底部向上滑，恰能到达最大高度为h的斜面顶部。

右图中A是半径大于h的光滑圆周轨道、B是半径小于h的光滑圆周轨道、C是内
轨半径等于h的光滑圆周轨道，小球均沿其轨道内侧运动。

D是长为h的轻棒、可绕O点到无摩擦转动，小球固定于其下端。

小球在底端时的初速度都为v0，则小球在以上四种情况中能到达高度h的有（）
参考答案：
AD 由机械能守恒可知，对于图A，小球到达高度h时，由机械能守恒有
，v=0,小球静止，符合实际；对于图B，小球到达高度h时，由机械能守
恒有，v=0,小球不可能静止在图B所示的位置，也就是说没到达h高度时，小球已经脱离轨道；同理可知图C也不可能；对于图D，小球到达高度h时，速度可以为零，所以图D能。

3. 一位同学乘坐电梯从六楼下到一楼的过程中，其v-t图
象如图所示．下列说法正确的是
A．前2s内该同学处于超重状态
B．前2s内该同学的加速度是最后1s内的2倍
C．该同学在l0s内通过的位移是17m
D.该同学在l0s内的平均速度是1m/s
参考答案：
C
4.
（多选）如图所示，在光滑绝缘的水平面上方，有两个方向相反的水平方向的匀强磁场，PQ为两磁场的边界，磁场范围足够大，磁感应强度的大小分别为B1=B，B2=2B，一个竖直放置的边长为a、质量为m、电阻为R的正方形金属线框，以初速度v垂直磁场方向从图中实线位置开始向右运动，当线框运动到在每个磁场中各有一半的面积时，线框的速度为，则下列判断正确的是（）
此过程中通过线框截面的电量为
此时线框的加速度为
此时线框中的电功率为
解答：
解：A 、感应电动势为：E=，感应电流为：I=，电荷量为：q=I △t ，解得：q=
，故A
正确．
B 、由能量守恒定律得，此过程中回路产生的电能为：E=mv 2﹣m （）2=mv 2，故B 正确；
C 、此时感应电动势：E=2Ba+Ba=Bav ，线框电流为：I==，由牛顿第二定律得：
2BIa+BIa=ma 加，
解得：a 加=，故C 正确；
D 、此时线框的电功率为：P=I 2R=
，故D 错误；
（4分）下列关于分子运动和热现象的说法正确的是 （填入正确选项前的字母，每选错一个扣1分，最低得分为0分）。

A ．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在势能的缘故
B ．一定量100℃的水变成100℃的水蒸汽，其分子之间的势能增加
C ．对于一定量的气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热
D ．如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能增大，因此压强必然增大
E ．一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能的总和
F ．如果气体温度升高，那么所有分子的速率都增加 参考答案：
答案：BCE
解析：A 错误之处在于气体分子是无规则的运动的，故失去容器后就会散开；D 选项中没考虑气体的体积对压强的影响；F 选项对气温升高，分子平均动能增大、平均速率增大，但不是每个分子速率增大，对单个分子的研究是毫无意义的。

二、 填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分
6. 如图所示，质量m ＝0.10kg 的小物块，在粗糙水平桌面上做匀减速直线运动，经距离l ＝1.4m 后，
以速度v ＝3.0m/s 飞离桌面，最终落在水平地面上。

已知小物块与桌面间的动摩擦因数 ＝0.25，桌面
高h ＝0.45m ，g 取10m/s2．则小物块落地点距飞出点的水平距离s ＝ m ，物块的初速度v0＝ m/s 。

参考答案：
7. 某同学用图示实验装置测量物块与木板间的动摩擦因数.带有窄片的物块被一弹簧弹射装置射出去，沿水平木板滑行，途中经过O 处的光电门，最后停在了木板上的M 点，重力加速度为g.
①测得窄片的宽度为L ，记下窄片通过光电门的时间，还需要测量的物理量有
_________________；（标明相关物理量的符号） ②物块和木板间的动摩擦因数
=_______________________.
参考答案：
还需要测量出OM 间的距离s ，由动能定理可知
又
，解得。

8. 物体做匀变速直线运动，第2s 内的平均速度为7m/s ，第3s 的平均速度为5m/s ，物体运动的加速度大小为____________m/s 2，其方向与初速度的方向__________；（填“相同”或“相反”）
参考答案：
2 相反
9. 为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置进行实验．其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间△t1、△t2都可以被测量并记录，滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M ，挡光片宽度为D ，两个光电门间距离为x ，牵引砝码的质量为m ．回答下列问题：
（1）实验开始应先调节气垫导轨下面的 螺钉，使气垫导轨水平，其方法是：在不挂砝 码的情况下，将滑行器自由放在导轨上，如果
滑行器能在任意位置静止不动，或轻轻推滑
行器后，能使滑行器________运动，说明气垫导轨是水平的．
（2）若取M=0．4kg ，改变m 的值，进行多次实验，以下m 的取值最不合适的一个是 _______．
A ．m1=5g
B ．m2=15g
C ．m3=40g
D ．m4=400g
（3）在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度的表达式为a=____（用△t1、△t2、D 、x 表示）． 参考答案：
（1）匀速（2）D （3）
（1）当滑行器获得一个初速度时，若能保持匀速直线运动，则说明气垫导轨是水平的，符合实验要求。

（2）牵引砝码的重力要远小于挡光片的重力，可使挡光片受到的合力近似等于牵引砝码的重力来测量．最不合适的应该是D.
(3)光电门测量瞬时速度是实验中常用的方法．由于光电门的宽度d 很小，所以我们用很短时
间内的平均速度代替瞬时速度,又，所以。

10. 有两个大小相等的力F 1和F 2，当它们的夹角为90°时，合力为F ，则当它们的夹角为120°
时，合力的大小为_____________。

参考答案：
11. 某同学设计了如下实验方案用来
‘验证牛顿运动定律’:
(1)如图甲所示，将木板有定滑轮的一端垫起，把滑块通过细绳与带夹的重锤相连，然后跨过定滑轮，重锤下夹一纸带，穿过打点计时器。

调整木板倾角，直到轻推滑块后，滑块沿木板匀速运动。

(2)如图乙所示，保持长木板的倾角不变，将打点计时器安装在长木板上靠近滑轮处，取下细绳和重锤，将滑块与纸带相连，使其穿过打点计时器，然后接通电源释放滑块，使之由静
止开始加速运动。

打点计时器使用的交流电的频率为50Hz，打出的纸带如图丙所示，A, B, C,D,E是纸带上五个计数点。

①图乙中滑块下滑的加速度为_______。

(结果保留两位有效数字)
②若重锤质量为m，滑块质量为M,重力加速度为g，则滑块加速下滑受到的合力为
________。

③某同学在保持滑块质量不变的情况下，通过多次改变滑块所受合力，由实验数据作出的a-F，图象如图丁所示，则滑块的质量为______kg.(结果保留两位有效数字)
参考答案：12. 一根两端开口的长玻璃管竖直插入水银槽中并固定，如图所示．管内径横截面积为S，管中有一轻质光滑活塞，活塞下方封闭L长度、热力学温度为To的气柱，当活塞上放一个质量为m的小砝码后，达到平衡时管内外水银面的高度差为________；然后对气体加热，使气柱长度恢复到L，此过程中气体的温度升高了__________．（已知外界大气压为p0，水银密度为ρ）．
参考答案：
；
13. 如图所示，处在水里的平面镜开始处于水平位置，它可以绕过O点的水平转轴以
的角速度在竖直平面内逆时针方向匀速转动，一细束光线沿水平方向射向镜面。

设水的折射率n=1.414，则平面从开始转动到有光线从水中射向空气中所用的最短时间
为
s。

参考答案：
答案：0.25
三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分
14. （8分）小明测得家中高压锅出气孔的直径为4mm，压在出气孔上的安全阀的质量为80g。

通过计算并对照图像（如图)说明利用这种高压锅烧水时，最高温度大约是多少？假若要把这种高压锅向西藏地区销售，你认为需要做哪方面的改进，如何改进？
参考答案：
大约为115℃
解析：
P＝P o＋P m＝1．01×105Pa＋＝1．63×105Pa
由图像可得锅内最高温度大约为115℃．
若要把这种锅向西藏地区销售，由于西藏大气压较小，要使锅内最高温度仍为115℃，锅内外压强差变大，应适当提高锅的承压能力，并适当增加安全阀的质量。

15. 如图所示，在平面直角坐标系中有一个垂直纸面向里的圆形匀强磁场，其边界过原点O和y轴上的点A（0，L）．一质量为m、电荷量为e的电子从A点以初速度v0平行于x轴正方向射入磁场，并从x轴上的B点射出磁场，射出B点时的速度方向与x轴正方向的夹角为60°．求：
（1）匀强磁场的磁感应强度B的大小；
（2）电子在磁场中运动的时间t．参考答案：
答：（1）匀强磁场的磁感应强度B的大小为；
（2）电子在磁场中运动的时间t为
考点：带电粒子在匀强磁场中的运动；牛顿第二定律；向心力．
专题：带电粒子在磁场中的运动专题．
分析：（1）电子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律可以求出磁感应强度．
（2）根据电子转过的圆心角与电子做圆周运动的周期可以求出电子的运动时间．
解答：解：（1）设电子在磁场中轨迹的半径为r，运动轨迹如图，
可得电子在磁场中转动的圆心角为60°，
由几何关系可得：r﹣L=rcos60°，
解得，轨迹半径：r=2L，
对于电子在磁场中运动，有：ev0B=m，
解得，磁感应强度B的大小：B=；
（2）电子在磁场中转动的周期：T= =，
电子转动的圆心角为60°，则电子在磁场中运动的时间
t= T=；
答：（1）匀强磁场的磁感应强度B的大小为；
（2）电子在磁场中运动的时间t为．
点评：本题考查了电子在磁场中的运动，分析清楚电子运动过程，应用牛顿第二定律与周期公式即可正确解题．
四、计算题：本题共3小题，共计47分
16. （8分）一客运列车匀速行驶，其车轮在轨道间的接缝处会产生周期性的撞击。

坐在该客车中的某旅客测得从第1次到第16次撞击声之间的时间间隔为10.0 s。

在相邻的平行车道上有一列货车，当该旅客经过货车车尾时，货车恰好从静止开始以恒定加速度沿客车行进方向运动。

该旅客在此后的20.0 s内，看到恰好有30节货车车厢被他连续超过。

已知每根轨道的长度为25.0 m，每节货车车厢的长度为16.0 m，货车车厢间距忽略不计。

求（1）客车运行的速度大小；（2）货车运行加速度的大小。

参考答案：
17. (20分)如图所示，将边长为a、质量为m、电阻为R的正方形导线框竖直向上抛出，穿过宽度为b、磁感应强度为B的匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里.线框向上离开磁场时的速度刚好是进入磁场时速度的一半，线框离开场后继续上升一段高度，然后落下并匀速进入磁场.整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力f且线框不发生转动。

求：
(1)线框在下落阶段匀速进入磁场时的速度v2；
(2)线框在上升阶段刚离开磁场时的速度v1；
(3)线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热Q。

参考答案：
解析：
(1)线框下落阶段进入磁场做匀速运动，令此时的速度为v2，则有
mg＝F安＋f①(2分)
其中F安＝BI a，②
故此 (2分)
得 (2分)
(2)令线框离开磁场向上升的阶段加速度为a上，从最高点落至磁场过程中下降的加速度为a下，则必有
④(3分)
而a1＝，a2＝⑤(2分)
代入计算有(3分)
(3)由功能关系对线框进入到离开磁场有(4分)
故 (2分)
18. 如图所示，在MN的下方足够大的空间是玻璃介质，其折射率为n＝，玻璃介质的上边界MN 是屏幕。

玻璃中有一正三角形空气泡，其边长l＝40 cm，顶点与屏幕接触于C点，底边AB与屏幕平行。

激光a垂直于AB边射向AC边的中点O，结果在屏幕MN上出现两个光斑。

①画出光路图。

②求两个光斑之间的距离L。

参考答案：
①画出光路图如图所示（反射光线、折射光线、折射角小于入射角各1分）
②在界面AC，a光的入射角
由光的折射定律有：(2分)
代入数据求得折射角(1分)
由光的反射定律得反射角(1分)
由几何关系易得：ΔODC是边长为l/2的正三角形，ΔCOE为等腰三角形，CE=OC=l/2
故两光斑之间的距离L=DC+CE=l=40cm (2分)。