【名师解析】重庆市南开中学2015届高三一诊模拟考试物理试题

2015年重庆市南开中学高考物理一诊试卷一、选择题（本大题共5小题，每题6分，共30分，每题仅有一个正确选项）1．（6分）如图所示，水平面有一固定的光滑半圆弧，地面上有一质量为m的小球，为把小球缓慢地拉到半圆弧顶端，始终给小球一个沿半圆弧切线方向的作用力F．关于F的说法．其中正确的是（）A．一直减小B．一直增大C．先变大后变小D．先变小后变大【考点】：共点力平衡的条件及其应用．【专题】：共点力作用下物体平衡专题．【分析】：对小球受力分析，根据平衡条件求出F的表达式，判断其大小的变化．【解析】：解：设圆弧上某点切线与水平方向所成夹角为θ根据平衡条件，沿切线方向：mgsinθ=F越往上，θ越小，则F越小，故F一直减小；故选：A．【点评：】：本题关键对滑块受力分析，然后根据共点力平衡条件列式求解出支持力和拉力的表达式进行讨论．2．（6分）地球的某一极地卫星围绕地球做匀速圆周运动，其运行周期为8小时，则（）A．它的轨道平面一定与赤道平面在同一平面内B．它的轨道半径是地球同步卫星轨道半径的C．它运动的速度一定小于7.9km/sD．该卫星处的重力加速度为9.8m/s2【考点】：万有引力定律及其应用．【专题】：万有引力定律的应用专题．【分析】：极地卫星经过高纬度地区，轨道平面不与赤道重合，根据万有引力提供圆周运动向心力分析轨道半径关系．【解析】：解：A、极地卫星轨道平面与经线共面，故不与赤道平面在同一个平面内，故A错误；B、根据万有引力提供圆周运动向心力可知，轨道半径，故极地卫星周期是同步卫星的，而轨道半径不是同步卫星的，故B错误；C、7.9km/s是围绕地球圆周运动的卫星的最大速度，故极地卫星的速度一定小于7.9km/s，故C正确；D、根据万有引力等于重力知，得重力加速度，由于卫星轨道半径大于地于半径，故卫星处的重力加速度小于地球表面处的重力加速度，故D错误．故选：C．【点评：】：能根据万有引力提供圆周运动向心力分析周期与线速度与卫星轨道半径大小的关系是正确解题的关键．3．（6分）如图甲所示，空间某一条水平方向的电场线上有两点a、b，不同的检验电荷在a、b两点受到的电场力随电荷量的变化规律如图乙所示，规定向右为正方向．以下说法．其中正确的是（）A．电场的方向由a指向bB．该电场线一定是点电荷所形成的C．a点的电场强度小于b点的电场强度D．同一负点电荷在a点的电势能高于在b点的电势能【考点】：电势能；电场强度；电场线．【专题】：电场力与电势的性质专题．【分析】：由图读出两个检验电荷所受的电场力方向，分析场强的方向．根据电场强度的定义式E=可知，F﹣q图线的斜率等于场强的大小，分析场强的大小．根据A、B与Q的距离关系，判断电势高低，即可分析电势能的关系．【解析】：解：AB、由图（乙），正检验电荷放在a点所受电场力方向为向左，则电场的方向向左，即由b指向a，故A错误．B、一条电场线不能分析场源电荷的性质．故B错误．C、根据电场强度的定义式E=可知，F﹣q图线的斜率等于场强的大小，则a点的电场强度大于b点的电场强度．故C错误．D、根据电势能公式E P=qφ，知a点的电势低于b点的电势，同一负点电荷在a点的电势能高于在b点的电势能．故D正确．故选：D．【点评：】：本题要掌握电场力与场强方向、大小的关系，从数学的角度理解图线F﹣q斜率的物理意义，是常用的思路．4．（6分）压敏电阻的阻值R随所受压力的增大而减小．某兴趣小组利用压敏电阻设计了判断电梯运动状态的装置，其装置示意图如图甲所示．将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体A，电梯静止时电压表示数为U0，电梯在某次运动过程中，电压表的示数变化情况如图乙所示，下列判断中正确的是（）A．电梯可能匀速上升B．电梯可能变加速上升C．电梯可能匀减速下降D．电梯可能匀减速上升【考点】：传感器在生产、生活中的应用；闭合电路的欧姆定律．【分析】：从U﹣t图象读出压敏电阻的电压随时间的变化情况，根据压敏电阻的特性，判断压敏电阻所受压力的变化情况，结合超失重的知识，确定加速度怎样变化，来判断电梯的运动状态．【解析】：解：A、电梯匀速上升时，压敏电阻所受压力等于重力不变，其电压不变，与图象反映的情况不符．故A错误．B、电梯变减速上升时，其加速度向下，根据牛顿第二定律，压敏电阻所受压力小于重力，则其电压逐渐增大，与图象情况相符，故B正确．C、电梯匀减速下降时，加速度不变，压敏电阻所受压力不变，其电压不随时间而变化，与图象意义不符．故C错误．D、电梯变减速下降时，压力大于重力，由其特性知，其电压逐渐减小．与图象的意义不相符．故D错误．故选：B．【点评：】：本题可以根据压敏电阻的特性和牛顿第二定律，将每项逐个代入，检查是否符合题意．代入法也是做选择题常用方法．5．（6分）如图所示，在水平放置的半球形碗的内部固定三个长度不等的光滑轨道ad、bd、cd（ad＞bd＞cd），其中d是碗的最低点．现让三个质量相等的小球分别从轨道上的顶端a、b、c同时由静止释放，则（）A．由c释放的小球先到达d点B．三小球到达d点时的机械能相等C．三小球运动过程中速度大小随时间的变化率相等D．三小球运动到最低点的过程中沿ad轨道运动小球重力做功的平均功率最大【考点】：功率、平均功率和瞬时功率；牛顿第二定律．【专题】：功率的计算专题．【分析】：先受力分析后根据牛顿第二定律计算出滑环沿任意一根杆滑动的加速度，然后根据位移时间关系公式计算出时间，对表达式分析，得出时间与各因素的关系后得出结论．然后由P=即可判断【解析】：解：A、对小滑环，受重力和支持力，将重力沿杆的方向和垂直杆的方向正交分解，根据牛顿第二定律得小滑环做初速为零的匀加速直线运动的加速度为a=gsinθ（θ为杆与水平方向的夹角）由图中的直角三角形可知，小滑环的位移S=2Rsinθ所以t=．t与θ无关，即t1=t2=t3．故A错误．B、小球从不同位置下落，故机械能不同，因下落过程中机械能守恒，故机械能不同，故B错误；C、在相同时间内速度为v=at=gtsinθ，故速度大小随时间的变化率不相等，故C错误；D、ad下落过程中重力做功最多，时间相同，故ad平均功率最大，故D正确故选：D【点评：】：本题关键从众多的杆中抽象出一根杆，假设其与水平方向的夹角为θ，然后根据牛顿第二定律求出加速度，再根据运动学公式求出时间表达式讨论．二、非选择题（每个试题考生必须作答．共68分）6．（9分）太空中的物体处于完全失重状态，无法用天平直接测量其质量．为测定一小球的质量，将小球放在带有压力传感器的小车上，小车在电机带动下向右做匀加速运动，并通过速度传感器测出挡光片Ⅰ、挡光片Ⅱ经过速度传感器时的速度．通过计算机程序显示出小球的质量．（1）根据题目的描述，请写出测量的实验原理由运动学公式求解加速度，再由牛顿第二定律求解质量（2）若已经测得挡光片Ⅰ、Ⅱ通过速度传感器的速度分别为v1、v2，压力传感器的示数为F，则还需要测量的物理量是（并用字母表示）小球经过两个档光片所用的时间t（3）请写出计算机编程显示质量的函数关系式（用上述物理量表示）．【考点】：测定匀变速直线运动的加速度．【专题】：实验题．【分析】：由题意及仪器描述可知采用的测量原理，根据原理明确应测量的物理量，再由对应的物理规律求解质量的表达式．【解析】：解：（1）根据题意可知，本实验要测量物体的质量，而通过压力传感器测出压力，根据传感器明确速度，故一定是采用牛顿第二定律及运动学结合的方法求解质量；先由运动学公式求解加速度，再由牛顿第二定律求解质量；（2）要求解质量，应求解加速度，由题意可知，已知两点间的速度，则由v=v0+at可知，还应测量经过这两个档光片所用的时间t；（3）加速度a=，由牛顿第二定律可知：F=ma；m==；故答案为：（1）由运动学公式求解加速度，再由牛顿第二定律求解质量；（2）小球经过两个档光片所用的时间t；（3）【点评：】：本题为探究型实验，要通过实验描述能找出实验原理，再结合给出的条件明确计算方法；对学生的分析问题能力要求较高．7．（10分）（2012•德清县模拟）电动自行车的电瓶用久以后性能会下降，表现之一为电池的电动势变小，内阻变大．某兴趣小组将一辆旧电动自行车充满电，取下四块电池，分别标为A、B、C、D，测量它们的电动势和内阻．（1）用多用表直流电压50V挡测量每块电池的电动势．测量电池A时，多用电表的指针如图甲所示，其读数为11.0 V．（2）用图乙所示电路测量A、B、C、D四块电池的电动势E和内阻r，图中R0为保护电阻，其阻值为5Ω．改变电阻箱的阻值R，测出对应的电流I，根据测量数据分别作出A、B、C、D四块电池的图线，如图丙．由图线C可知电池C的电动势E=12V；内阻r=1Ω．（3）分析图丙可知，电池C（选填“A”、“B”、“C”或“D”）较优．【考点】：测定电源的电动势和内阻．【专题】：实验题．【分析】：（1）用多用表直流电压50V挡测量每块电池的电动势，可以从表盘中的中间刻度读出正确结果；（2）根据闭合电路欧姆定律得出和R的函数关系，根据数学知识明确图象斜率、截距的含义即可正确解答；（3）电动势大的内阻小的电源最优．【解析】：解：（1）用多用表直流电压50V挡测量每块电池的电动势，可以从表盘中的中间刻度读出正确结果，由指针指示可知：E=11.0V．故答案为：11.0．（2）根据闭合电路欧姆定律有：E=I（R+r）+IR0，因此有：，由此可知，图象的斜率表示，纵轴截距为：．由图象可知：，，由此解得：E=12V．r=1Ω．故答案为：12，1．（3）电动势大的内阻小的电源最优，由图象可知C图象代表的电源电动势最大，内阻最小，因此最优．故答案为：C．【点评：】：本题主要考查了测电源电动势和内阻实验中的数据处理问题，主要根据闭合电路欧姆定律写出两坐标轴代表物理量的函数关系式，然后依据数学知识求解．8．（15分）工人师傅经常利用斜面装卸货物．工人师傅把装满货物的木箱自斜面底端A点用平行于斜面的力F匀速拉到顶端B点，卸下货物后让木箱由静止开始沿斜面自由滑下，最后木箱停在平面上的C点．已知木箱质量m=10kg，货物质量为M=50kg，力F=600N，斜面高h=5.4m，倾角a=37°．木箱与斜面、木箱与地面动摩擦因数相同，木箱和货物可视为质点，sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2．求：（1）木箱与斜面、木箱与地面的动摩擦因数；（2）若不计木箱滑过A点时的能量损失，则C与A相距多远．【考点】：动能定理；牛顿第二定律．【专题】：动能定理的应用专题．【分析】：（1）在拉力作用下物体沿斜面上升，根据共点力平衡即可求得摩擦因数；（2）在下滑过程中由动能定理即可求得距离【解析】：解：（1）在拉力作用下匀速运动，故F﹣（m+M）gsin37°﹣μ（m+M）gcos37°=0解得μ=0.5（2）在下滑过程中，由动能定理得解得x=3.6m答：（1）木箱与斜面、木箱与地面的动摩擦因数为0.5；（2）若不计木箱滑过A点时的能量损失，则C与A相距3.6m【点评：】：本题主要考查了共点力平衡和动能定理，关键是对物体受力分析和运动过程分析9．（16分）如图所示，半径R=1.0m的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，轨道的一个端点B和圆心O的连线与水平方向间的夹角θ=37°，另一端点C为轨道的最低点，其切线水平．C点右侧的光滑水平面上紧挨C点静止放置一木板，木板质量M=3kg，上表面与C点等高．质量为m=1kg的物块（可视为质点）从空中A点以v0=2.4m/s的速度水平抛出，恰好从轨道的B端沿切线方向进入轨道．已知物块与木板间的动摩擦因数μ=0.2，取g=10m/s2，sin37°=0.6．求：（1）物体到达B点时的速度大小v B；（2）物块经过C点时的速度大小v C；（3）若木板足够长，物块在木板上相对滑动过程中产生的热量Q．【考点】：功能关系；平抛运动；动量守恒定律；机械能守恒定律．【专题】：计算题．【分析】：（1）物块从A到B做平抛运动，由平抛规律可求得B点的速度；（2）由机械能守恒可求得C点的速度；由向心力公式可求得物块在C点受到的支持力，由牛顿第三定律可求得对轨道的压力；（3）由能量守恒求出整个过程产生的热量．【解析】：解：（1）设物体经过B点的速度为v B，则由平抛运动的规律可得：v B sin37°=v0解得：v B=2m/s设物体经过C点的速度为v C，由机械能守恒得：mv B2+mg（R+Rsin37°）=mv C2解得：v C=6m/s物体经过C点时，设轨道对物块的支持力为FC，根据牛顿第二定律得：F c﹣mg=；联立解得：F c=46N；由牛顿第三定律可知，物块经过圆轨道上的C点时对轨道的压力为46N；（2）根据能量守恒得：整个过程产生的热量为：Q=mv B2+mg（R+Rsin37°）=×1×22+1×10×（1+0.6）=18J答：（1）物体到达B点时的速度大小v B=2m/s；（2）物块经过轨道上的C点时对轨道的压力为46N；（3）整个过程产生的热量为18J．【点评：】：本题将平抛、圆周运动及直线运动结合在一起考查，注意分析运动过程，并根据过程正确的选择物理规律求解．10．（18分）如图所示，空间存在着n个连续电磁场区域，电场大小均相同，方向水平向右，磁场大小均相同，方向垂直于纸面，分别向里、向外，每个电场的宽度均为d，磁场宽度分别为d1、d2…d n，其中d1=d，d2…d n未知．一个带电粒子（m，+q）从第一个电磁场区域的电场左端静止释放，以水平速度v1进入磁场，在磁场中的偏转角a=60°，以后在每个磁场中的偏转角均为a=60°．电磁场区域足够高，带电粒子始终在电磁场中运动，不计带电粒子的重力．求：（1）电场强度E和磁感应强度B的大小；（2）磁场宽度d n的表达式及从开始到穿出第n个电磁场区域所用的总时间；（3）若电磁场区域不是足够高，高度h=5d，则带点粒子从第几个电磁场区域的上方离开．【考点】：带电粒子在匀强磁场中的运动；带电粒子在匀强电场中的运动．【专题】：带电粒子在复合场中的运动专题．【分析】：（1）粒子在电场中只受电场力做功，由动能定理可求得电场强度；粒子在磁场中偏转的角度是60°，由几何关系即可求出粒子运动的半径，然后由洛伦兹力提供向心力即可求出磁感应强度；（2）由，由几何关系可得出粒子在Ⅱ中转过的圆心角，则可求得粒子运动的时间t；（3）由牛顿第二定律可求得粒子区域Ⅲ中的半径，由几何关系可得．【解析】：解：（1）电场力做的功等于粒子动能的增加，得：所以：粒子在电磁场1中的磁场中运动的轨迹如图，则带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，所以：所以：（2）粒子在电场2中加速的过程中：，则：；粒子在电场3中加速的过程中：，则：粒子在电场4中加速的过程中：，则：•••粒子在电场n中加速的过程中：粒子在第n个磁场中的半径：由于粒子在每个磁场中的偏转角均为a=60°，所以总是满足：则：由粒子在磁场中运动的对称性，以及由图可知，粒子再次进入电场时仍然沿水平方向，粒子仍然做匀加速直线运动，若将n个电场依次连接，则可以将粒子在电场中的运动看做是连续的匀加速直线运动，运动的总时间：粒子在磁场中运动的周期：，与粒子的速度无关；粒子在每一处磁场中运动的时间：=经过n个电磁场的区域后，粒子运动的总时间：=（3）由图可知，粒子在电磁场1中向上的偏移量：h1=2×r1•cos60°=r1同理，粒子在电磁场2中向上的偏移量：h2=r2•••同理，粒子在电磁场n中向上的偏移量：h n=r n经过n个电磁场的区域后的偏移量：h=h1+h2+h3+…+h n=r1+r2+r3+…+r n=若电磁场区域不是足够高，高度h=5d．可得：n≈3.1所以带点粒子从第4个电磁场区域的上方离开．答：（1）电场强度是，磁感应强度B的大小是；（2）磁场宽度d n的表达式是；从开始到穿出第n个电磁场区域所用的总时间是；（3）若电磁场区域不是足够高，高度h=5d，则带点粒子从第4个电磁场区域的上方离开．【点评：】：粒子在磁场中的运动一定要注意找出圆心和半径，进而能正确的应用好几何关系，则可顺利求解！（三）选做题（第10题和第11题各l2分，考生从中选做一题，若两题都做，则按第10题计分）[选修3-3] 11．（6分）以下说法正确的是（）A．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子间斥力大于引力的缘故B．小昆虫能停在水面上是因为水对昆虫有浮力的原因C．熵是系统内分子运动无序性的量度D．外界对物体做功，物体内能一定增大【考点】：* 液体的表面张力现象和毛细现象；有序、无序和熵．【分析】：气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子在热运动，能停在水面上是因为昆虫受到液体表面张力的原因，改变内能的方式有做功和热传递．【解析】：解：A、气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子在热运动，故A错误；B、小昆虫能停在水面上是因为昆虫受到液体表面张力的原因，故B错误；C、熵是物体内分子运动无序程度的量度，同种物质气态的熵大于液体和固体的，C正确；D、改变内能的方式有做功和热传递，仅对物体做功，内能不一定增大，D错误；故选：C．【点评：】：掌握分子间的作用力，改变内能的方式及知道在孤立系统中，一个自发的过程熵总是向增加的方向进行．12．（6分）已知大气压强为P0，重力加速度为g，水的密度为p，距水面h处的水中有一气泡，此时其体积为v0，现气泡缓慢上升，求它上升到水面时气泡的体积改变量．（气泡内的气体视为理想气体，水的温度始终不变）【考点】：理想气体的状态方程．【专题】：理想气体状态方程专题．【分析】：温度不变，根据理想气体状态方程求解．【解析】：解：P1=P0+ρgh，P2=P0，温度不变，则P1V0=P2V，体积该变量：△V=V﹣V0=答：上升到水面时气泡的体积改变量【点评：】：应用理想气体状态方程处理问题时，要弄清楚哪个量不变，选择相应的公式求解．。