安徽省六安市菁英中学高三物理上学期期末试卷带解析

安徽省六安市菁英中学高三物理上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. 如图所示，图甲中MN为足够大的不带电薄金属板，在金属板的右侧，距离为d的位置上放入一个电荷量为+q的点电荷O，由于静电感应产生了如图甲所示的电场分布．P是金属板上的一点，P点与点电荷O之间的距离为r，几位同学想求出P点的电场强度大小，但发现问题很难．几位同学经过仔细研究，从图乙所示的电场得到了一些启示，经过查阅资料他们知道：图甲所示的电场分布与图乙中虚线右侧的电场分布是一样的．图乙中两异号点电荷电荷量的大小均为q，它们之间的距离为2d，虚线是两点电荷连线的中垂线．由此他们分别对P点的电场强度方向和大小做出以下判断，其中正确的是（）
A．方向沿P点和点电荷的连线向左，大小为
B．方向沿P点和点电荷的连线向左，大小为
C．方向垂直于金属板向左，大小为
D．方向垂直于金属板向左，大小为
参考答案：
C
考点：电场线；电场强度．
专题：电场力与电势的性质专题．
分析：根据等量异号电荷的电场分布特点和场强的叠加可知各点的场强大小．解答：解：根据P点的电场线方向可以得P点的电场强度方向是垂直于金属板向左，
两异号点电荷电荷量的大小均为q，它们之间的距离为2d，
P点与点电荷O之间的距离为r，
根据点电荷的场强公式E=
P点的电场是由两异号点电荷分别产生的场强叠加产生的．
根据场强的叠加法则和几何关系得：大小为．
故选C．
点评：常见电场的电场线分布及等势面的分布要求我们能熟练掌握，并要注意沿电场线的方向电势是降低的，同时注意等量异号电荷形成电场的对称性．
2. （多选题）如图所示，△OMN为玻璃砖等腰三角形棱镜的截面示意图，a、b是两束单色光从空气中垂直射入棱镜的底部MN，然后，在棱镜的两个侧面OM、ON上发生反射和折射，由图可知，下列说法中正确的是（）
A．a单色光的频率高于b单色光的频率
B．a单色光的波长大于b单色光的波长
C．在棱镜内a单色光的折射率大于b单色光的折射率
D．在棱镜内a单色光的传播速度大于b单色光的传播速度
参考答案：
BD
【考点】光的折射定律．
【分析】根据b光在ON上发生全反射，比较出两中色光的折射率大小，从而比较出光的频率、波长大小，根据v=比较出光在棱镜中传播的速度大小．
【解答】解：根据sinC=知，两光线在OM和ON上的入射角相等，但是b光发生全反射，可知b 光的临界角小，所以b光的折射率大，故C错误．
b光的折射率大，则b光的频率大，可知a光的频率小于b光的频率，故A错误．
b光的频率大，根据知，b光的波长长，故B正确．
b光的折射率大，根据v=知，b光在棱镜中传播的速度小，故D正确．
故选：BD．
3. 下面是历史上发现原子内部结构的几个著名实验的装置图，其中发现质子的装置是（）
参考答案：
A
4. 已知理想气体的内能与温度成正比。

如图所示的实线为汽缸内一定
质量的理想气体由状态1到状态2的变化曲线，则在整个过程中汽缸内气
体的内能
（A）先增大后减小（B）先减小后增大
（C）单调变化（D）保持不变
参考答案：
答案：B
解析：由PV/T为恒量，由图像与坐标轴围成的面积表达PV乘积，从实线与虚线等温线比较可得出，该面积先减小后增大，说明温度T先减小后增大，内能将先小后增大。

5. 如图所示，表面光滑半径为R的半球固定在水平地面上，球心O的正上方Oˊ处有一个无摩擦定滑轮，轻质细绳两端各系一个小球挂在定滑轮上(不计小球大小)，两小球平衡时，若滑轮两侧细绳的长度分别为l1=2.5R，l2=2.4R。

则这两个小球的质量之比m1∶m2为A．24∶1 B．25∶1 C．24∶25 D．25∶24
参考答案：
C
试题分析：分别对两个小球受力分析，如图所示，
根据几何关系可知三角形①②相似，三角形③④，有：，，一段绳子各处张力
相等，，可得
二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分
6. 气球以10m/s的速度匀速竖直上升，从气球上掉下一个物体，经17s到达地面。

物体刚脱离气球时气球的高度H=___________（g取10m/s2）
参考答案：
7. 某人站在高楼的平台边缘，以20m/s的初速度竖直向上抛出一石子，不考虑空气阻力，g取
，则石子抛出后通过抛出点下方20m处所需的时间为________________s。

参考答案：
8. 如图所示，有一块无限大的原来不带电的金属平板MN ，现将一个带电量为+Q 的点电荷放置于板右侧的A 点，并使金属板接地。

已知A 点离金属板MN 的距离为d ， C 点在A 点和板MN 之间，AC ⊥MN ，且AC 长恰为。

金属平板与电量为+Q 的点电荷之间的空间电场分布可类比______________（选填“等量同种电荷”、“等量异种电荷”）之间的电场分布；在C 点处的电场强度EC=______________。

参考答案：
（1）等量异种电荷 (2)
9. 如图所示为a 、b 两部分气体的等压过程图象，由图可知．当t=0℃时，气体a 的体积为 0.3 m 3；当t=273℃时，气体a 的体积比气体b 的体积大 0.4 m 3．
参考答案：
从图示图象可知，气体发生等压变化，
由盖吕萨克定律：=C 可知，
当t=273℃时，即T=546K 时，气体的体积变为0℃时体积的两倍，
即a 的体积为0.6m 3，b 的体积为0.2m 3，气体a 的体积比气体b 的体积大0.6﹣0.2=0.4m 3； 故答案为：0.3；0.4．
点评： 本题考查了求气体的体积与气体的体积之差，分析图示图象，知道气体状态变化的性质，由图
然长度；然后在其下部施加外力F ，测出弹簧的总长度L ，改变外力F 的大小，测出几组数据，作出外力F 与弹簧总长度L 的关系图线如图实－2－10所示。

(实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的)由图可知该弹簧的自然长度为________ cm ；该弹簧的劲度系数为________ N/m 。

图实－2－10
参考答案：
10 50
11. 汽车的速度计显示的是 的大小。

（填“瞬时速度”或“平均速度”） 参考答案： 瞬时速度
12. 如图所示，两条平行金属导轨ab 、cd 置于磁感应强度B=0.5T 的匀强磁场中，两导轨间的距离
l=0.6m，导轨间连有电阻R。

金属杆MN垂直置于导轨上，且与轨道接触良好，现使金属杆MN沿两条导轨向右匀速运动，产生的感应电动势为3V。

由此可知，金属杆MN滑动的速度大小为
m/s；通过电阻R的电流方向为（填“a R c”或“c R a”）。

参考答案：
13. （4分）有两个单摆做简谐运动，位移与时间关系是：x1=3a sin(4πbt+)和
x2=9a sin(8πbt+)，其中a、b为正的常数，则它们的：①振幅之比为__________；②摆长之比为_________。

参考答案：
①1：3②4：1
三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分
14. 图（a）是白炽灯L1（220V，100W）和L2（220V，60W）的伏安特性曲线。

（1）图中曲线 ______ 表示灯L1的的伏安特性曲线。

（选填“A”或“B”）
（2）随着灯泡L1功率的增大，其灯丝阻值逐渐 _______ 。

（选填“变大”、“变小”或“不变”）
（3）若将这两个灯泡并联在电路上，在用电高峰时电压仅200V，则此时L1灯的实际功率为_______ W，L2灯的实际功率为 _______ W。

（4）若将它们串联后接在220V电源上，则此时L1灯的实际功率为 _______ W，L2灯的实际功率为 _______ W。

（5）若用图（b）所示电路测量L1灯的伏安特性，由于电表存在内阻，实际测得的伏安特性曲线比图（a）中描绘出的理想伏安特性曲线在I－U图中位置来得偏 ________（选填“高”或“低”）。

（6）用图（b）所示电路测量L1灯伏安特性时，已知R0＝10Ω，E＝300V。

则电路中可变电阻R选用下列各种规格时，测量效果最好的是（）。

A．最大电阻5Ω，最大电流10A B．最大电阻50Ω，最大电流6A
C．最大电阻500Ω，最大电流1A D．最大电阻5000Ω，最大电流1A
参考答案：
（1）A；1分（2）变大；1分（3） 88，52；
（4） 14.4，38.4；2分（5）低；（1分）（6） B。

15. 现有一只电压表有刻度但无刻度值，提供以下可选用的器材及导线若干，要求尽可能精确地测量一个电压表的满偏电压U g．
A．待测电压表V1，满偏电压约3V，内阻R V1=3000Ω，刻度均匀、总格数为N；
B．电流表A：量程0.6A、内阻R A约0.1Ω；
C．电压表V2：量程15V、内阻R V2约15kΩ；
D．标准电阻R1=10Ω；
E．标准电阻R2=10kΩ；
F ．滑动变阻器R ：最大阻值200Ω；
G ．学生电源E ，电动势15V ，内阻不计；
H ．开关一个．
①如图方框中已画出部分实验电路图，请你完成剩余的部分电路图，并标上题目中所给仪器的字母代号．
②测出多组数据，其中一组数据中待测电压表V 1的指针偏转了n 格，可计算出满偏电压U g 为
（用字母表示），式中除题目已给的物理量外，其他字母符号表示的物理量物理意义
是 标准电压表V 2的读数
．
参考答案：
解：①待测电压表内阻已知，若能求出电路中的电流即可明确其不同刻度处时的电压，根据格数即可求得满偏电压值；因电压表中允许通过的电流较小，不能用用让其与待测电流表相串联，故只能用电压表并联的方式测出电压值，而V 2量程过大，故应串联一保护电阻；原理图如图所示；
（2）若V 2示数为U ，则流过V 1的电流I=
；
待测电压表的示数为：IR V1=R 1；
故满偏电压Ug=；其中U 是直流电压表V 的指针指到第n 格时，标准电压表V 2的读
数
故答案为：（1）如图所示；（2）
；标准电压表V 2的读数
四、计算题：本题共3小题，共计47分
16. 1932年，劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器。

回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的D 形金属盒半径为R ，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计。

磁感应强度为B 的匀强磁场与盒面垂直。

A 处粒子源产生的粒子，质量为m 、电荷量为+q ，在加速器中被加速，加速电压为U 。

加速过程中不考虑重力作用。

（1）求粒子第2次和第1次经过两D 形盒间狭缝后轨 道半径之比； （2）求粒子从静止开始加速到出口处所需的时间t ；
（3）讨论粒子能获得的动能Ek 跟加速器磁感应强度和加速电场频率之间关系。

参考答案：
(1)设粒子第1次经过狭缝后的半径为r1,速度为v1
qU=
mv12 ..............................................1分
qv1B=m
.............................................1分
解得 ..................................1分
同理，粒子第2次经过狭缝后的半径
....................................2分则............................................1分（2）设粒子到出口处被加速了n圈解得
..............................................4×1分
解上四个方程得
..........................................................2分
（3）粒子的动能
.......................................................1.分
Bqv=mv2/R..........................................................1分
解得EK=B2q2R2/2m.............................................1分
将.......................................................1分代入上式
解得EK=2 mπ2R2f2............
17. 如图所示，物体A经一轻质弹簧与下方地面上的物体B相连，物体A、B的质量均为m，弹簧的劲度系数为k，A、B都处于静止状态．一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮，一端连物体A，另一端连一轻挂钩，开始时各段绳都处于伸直状态，A上方的一段绳沿竖直方向．现在挂钩上挂一物体C并从静止状态开始释放，已知物体B刚离开地面时，物体A恰好获得最大速度，重力加速度为g，求：
（1）物体B刚离开地面时，物体C下落的高度h；
（2）物体C的质量M；
（3）物体A获得的最大速度v m．参考答案：
见解析
解：（1）开始时，A、B静止，设弹簧压缩量为x1，
对A 有：kx1=mg
挂C并释放后，C向下运动，A向上运动，设B刚要离地时弹簧伸长量为x2，
对B 有：kx2=mg
C下落的高度h等于A上升的高度，
（2）设绳的拉力为T，弹簧伸长量为x，物体A的加速度为a，物体C的加速度与A的加速度大小相等，根据牛顿第二定律
对A有：T﹣mg﹣kx=ma
对C有：Mg﹣T′=Ma
T=T′
B刚要离地时，A获得最大速度，有：kx=kx2=mg，a=0
联立解得：M=2m
（3）由于x1=x2，弹簧处于压缩和伸长状态时弹性势能相同，且B刚离开地面时，A、C两物体的速度大小相
同．
A、C及弹簧组成的系统机械能守恒，有：
联立解得
答：（1）物体B刚离开地面时，物体C下落的高度h为；
（2）物体C的质量M为2m；
（3）物体A获得的最大速度为．
18. （１０分）如图5－10所示，倾角θ=30°，高为h的三角形木块B，静止放在一水平面上，另一滑块A，以初速度v0从B的底端开始沿斜面上滑，若B的质量为A的质量的2倍，当忽略一切摩擦的影响时，要使A能够滑过木块B的顶端，求V0应为多大？
参考答案：
根据水平方向动量守恒有：
mv0cosθ=(m+M)v′ ①３分
４分
２分
１分。