广东省揭阳市仙桥中学高三物理上学期期末试卷含解析

广东省揭阳市仙桥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. （单选）下列表述正确的是
A. 焦耳发现了电流通过导体时产生热效应的规律
B．库仑发现了点电荷间的相互作用规律，并通过油滴实验测定了元电荷的电荷量
C. 电荷在电场中会受到电场力作用，电流在磁场中也一定会受到磁场力的作用
D．由公式可知，E与Q成正比；由公式可知，F与r成反比
参考答案：
A
2. （多选）中国首个目标飞行器“天宫一号”从甘肃酒泉卫星发射中心发射升空，随后还将发射“神州八号”飞船，某同学得知上述消息后，画出“天宫一号”和“神州八号”绕地球做匀速圆周运动的图像如图所示，A表示“天宫一号”，B表示“神州八号”，表示“天宫一号”的周期，表示“神州八号”的周期，下列说法中正确的是：
A．“天宫一号”的运行速率大于“神州八号”的运行速率
B．“天宫一号”的加速度小于“神州八号”的加速度
C．“神州八号”适当加速有可能小与“天宫一号”实现对接
D．从如图所示位置开始计时，经过的时间“神州八号”与“天宫一号”相距最远
参考答案：
BCD
3. 质量为2kg的物体在xoy平面上运动，在x轴方向的速度图像和在y轴方向的位移图像如图所示，下列说法正确的是( ) A、质点的初速度为8m／s
B．质点所受的合外力为3N
C．t=0时，质点速度方向与合外力方向垂直
D．2s末质点速度大小为6m／s
参考答案：
B
4. 如图所示，在水平面内有一质量分布均匀的木杆可绕端点O在水平面上自由转动。

一颗子弹以垂直于杆的水平速度v0击中静止木杆上的P点，并随木杆一起转动。

已知木杆质量为M，长度为L；子弹质量为m，点P到点O的距离为x。

忽略木杆与水平面间的摩擦。

设子弹击中木杆后绕点O转动的角速度为ω。

下面给出ω的四个表达式中只有一个是合理的。

根据你的判断，ω的合理表达式应为
A．
B．
C．
D．
参考答案：
A
5. （单选题）如图，A、B两物体叠放在水平地面上，A物体质量m=20kg，B物体质量M=30 kg。

处于水平位置的轻弹簧一端固定于墙壁，另一端与A物体相连，弹簧处于自然状态，其劲度系数为250 N／m，A与B之间、B与地面之间的动摩擦因数均为=0.5。

现有一水平推力F作用于物体B上，使B缓慢地向墙壁移动，当B移动0 .2m时，水平推力的大小为(g取10 m／s2)（）
A． 200 N B．250 N C． 300 N D．350 N
参考答案：
C
若A物块与B间未发生相对滑动，则弹簧的压缩量为0.2m，
则弹簧的弹力，假设成立；
对B在竖直方向上平衡，在水平方向上受推力F、A对B的静摩擦力、地面的滑动摩擦力，根据平衡有：，故C正确。

故选C。

二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分
6. 某同学在做研究弹簧的形变与外力的关系实验时，将一轻弹簧竖直悬挂让其自然下垂，测出其自然长度；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
7. 如题12A-2图所示，内壁光滑的气缸水平放置。

一定质量的理想气体被密封在气缸内，外界大气压强为P0。

现对气缸缓慢加热，气体吸收热量Q后，体积由V1增大为V2。

则在此过程中，气体分子平均动能_________(选增“增大”、“不变”或“减小”)，气体内能变化了_____________。

参考答案：
增大，Q-p0（V2-V1）解析：现对气缸缓慢加热，温度升高，气体分子平均动能增大，活塞缓慢上升，视为等压过程，则气体对活塞做功为：W=F△h=p0（V2-V1）
根据热力学定律有：△U=W+Q=Q-p0（V2-V1）8. 在验证牛顿第二定律的实验中，按实验装置要求安装好器材后，应按一定步骤进行，下述操作步骤安排不尽合理，请将合理顺序以字母代号填写在下面的横线上
（A）保持砂桶里的砂子质量不变，在小车里加砝码，测出加速度，重复几次；
（B）保持小车质量不变，改变砂桶里砂子质量，测出加速度，重复几次；
（C）用天平分别测出小车和小桶的质量；
（D）平衡摩擦力，使小车近似做匀速直线运动；
（E）挂上小桶，放进砂子，接通打点计时器的电源，放开小车，在纸带上打下一系列的点；（F）根据测量数据，分别画出的图线。

在实验中，作出了如图所示的A．B两图象，图A中三线表示实验中不同。

图B中图线不过原点的原因是。

参考答案：
C、D、E、A、B、F或C、D、E、B、A、F
小车和砝码的总质量；由于长木板的倾角过大。

9. 作用在同一物体上的三个力，它们的大小都等于5 N，任意两个相邻力之间的夹角都是120°，如图3－4－7所示，则这三个力合力为________；若去掉Fl，而F2、F3不变，则
F2、F3的合力大小为________，方向为________
图3－4－7图3－4－
8
参考答案：
0 N 5 N与Fl相反．
10. （4分）如图，金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上，在ef右侧存在有界匀强磁场B，磁场方向垂直导轨平面向下，在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内。

当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后，圆环L有__________（填收缩、扩张）趋势，圆环内产生的感应电流
_______________（填变大、变小、不变）。

参考答案：
收缩，变小
解析：由于金属棒ab在恒力F的作用下向右运动，则abcd回路中产生逆时针方向的感应电流，则在圆环处产生垂直于只面向外的磁场，随着金属棒向右加速运动，圆环的磁通量将增大，依据楞次定律可知，圆环将有收缩的趋势以阻碍圆环的磁通量将增大；又由于金属棒向右运动的加速度减小，单位时间内磁通量的变化率减小，所以在圆环中产生的感应电流不断减小。

11. 如图所示，一放在光滑水平面上的弹簧秤，其外壳质量为，弹簧及挂钩质量不计，在弹簧秤的挂钩上施一水平向左的力F1=5N，在外壳吊环上施一水平向右的力F2=4N，则产生了沿F1方向上的加速度4m/s2，那么此弹簧秤的读数是______________N；外壳质量为
__________kg。

参考答案：
答案：5；0.2512. 如图所示，在研究感应电动势大小的实验中，把一根条形磁铁从同样高度插到线圈中同样的位置处，第一次快插，第二次慢插，两情况下线圈中产生的感应电动势的大小关系是E1____E2；通过线圈导线横截面电量的大小关系是ql____q2（选填“大于”、“等于”或“小于”）。

参考答案：
大于等于
13. 如图所示是使用交流电频率为50Hz的打点计时器测定匀加速直线运动的加速度时得到的一条纸带，相邻两个计数点之间有4个点未画出，测出s1=1.2cm, s2=2.4cm, s3=3.6cm, s4=4.8cm, 则打下A点时,物体的速度
vA= cm/s 。

参考答案：
6m/s
三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分
14. （4分）试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小。

参考答案：
粒子的动量，物质波的波长
由，知，则。

解析：物质波的的波长为，要比较波长需要将中子和电子的动量用动能表示出来即，因为，所以，故。

15. 如图甲所示，斜面倾角为θ=37°，一宽为d=0.65m的有界匀强磁场垂直于斜面向上，磁场边界与斜面底边平行。

在斜面上由静止释放一矩形金属线框，线框沿斜面下滑，下边与磁场边界保持平行。

取斜面底部为重力势能零势能面，从线框开始运动到恰好完全进入磁场的过程中，线框的机械能E和
位移x之间的关系如图乙所示，图中①、②均为直线段。

已知线框的质量为M=0.1 kg，电阻为
R=0.06 Ω．（取g=l0m·s-2, sin 37°=0.6, cos 37°=0.8)求：
(1)线框与斜面间的动摩擦因数μ；
(2)线框刚进入磁场到恰好完全进入磁场所用的时间t：
(3)线框穿越磁场的过程中，线框中的最大电功率P m。

参考答案：
0.5；1/6s；0.54W
【详解】（1）由能量守恒定律，线框减小的机械能等于克服摩擦力做功，则
其中x1=0.36m；
解得μ=0.5
（2）金属线框进入磁场的过程中，减小的机械能等于克服摩擦力和安培力做的功，机械能均匀减小，因此安培力也是恒力，线框做匀速运动，速度为v1
v12=2ax1
解得a=2m/s2 v1=1.2m/s
其中 x2为线框的侧边长，即线框进入磁场过程中运动的距离，可求出x2=0.2m，
则
（3）线框刚出磁场时速度最大，线框内电功率最大
由可求得v2=1.8m/s
根据线框匀速进入磁场时：
可得F A=0.2N 又因为
可得
将v2、B2L2带入可得：
四、计算题：本题共3小题，共计47分
16. （9分）（2015?湖北模拟）如图所示，内径粗细均匀的U形管，右侧B管上端封闭，左侧A管上端开口，管内注入水银，并在A管内装配有光滑的、质量可以不计的活塞，使两管中均封入L=25cm 的空气柱，活塞上方的大气压强为P0=76cmHg，这时两管内水银面高度差h=6cm．今用外力竖直向上缓慢地拉活塞，直至使两管中水银面相平．设温度保持不变，则：A管中活塞向上移动距离是多少？
参考答案：
活塞向上移动的距离是8.4cm．
：【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】：由题意知两部分封闭气体的温度与环境温度保持相等，气体都作等温变化．先对B端气体研究，根据玻意耳定律求出活塞上移后的压强．水银面相平时，两部分气体的压强相等，再研究A 端气体，求出活塞上移后的长度，根据几何关系求解活塞向上移动的距离．
解：①取B管中气体为研究对象，设活塞运动前B管中气体的压强为p B、体积为V B，活塞运动后B 管中气体的压强为p B′、体积为V B'，管的横截面积为S，有：
p B=p0﹣h，V B=LS，V B'=（L+0.5h）S
则（p0﹣h）LS=p B'（L+0.5h）S，①
②设活塞向上移动的距离为x，取A管中气体为研究对象，设活塞运动前A管中气体的压强为p A、体积为V A，活塞运动后A管中气体的压强为p A′、体积为V A'，有：
p A=p0，V A=LS，p A'=p B'，V A'=（L+x﹣0.5h）S
则p A LS=p A'（L+x﹣0.5h）S ②
解得：x=8.4cm
答：活塞向上移动的距离是8.4cm．
17. 如图所示，有一与地面平行的、沿水平方向的有界匀强磁场，磁场区域高度为h，有一宽度为b （b<h）、电阻为R、质量为m的矩形金属线框（导线粗细均匀），紧贴磁场区域的上边界从静止起竖直下落，结果线框下边刚出磁场下边界时，线框就做匀速运动。

已知线框穿出磁场过程产生的热量是穿入磁场过程产生热量的2倍。

重力加速度为g，求：
（1）线框匀速穿出磁场时的速度大小；
（2）线框穿出磁场过程中，线框中感应电流大小；
（3）线框下落速度时，线框的加速度大小；
（4）换用相同材料的导线较粗的线框，其它条件均不变，试描述线框穿出磁场过程的运动情况，并比较粗、细两个线框穿越整个磁场过程产生热量的大小关系。

参考答案：
（1）由题意，线框匀速穿出磁场区域，设穿出时产生的热量为Q2，由动能定理得：
（1分）
设线框穿入时产生的热量为Q1，由题意有：
设线框穿出磁场时的速度大小为vm，对线框由静止到刚要离开磁场区域过程，由动能定理可得：
（2分）解得：（2分）
（2）设磁场的磁感应强度为B，线框切割磁感线的长度为l。

线框匀速穿出时，由平衡条件可得：
（1分）
又由：（1分）
即：
将代入上式得：（1分）
代入上式得：（2分）
（3）设线框恰好完全进入磁场时的速度为v1，对线框由恰好完全进入磁场到刚要穿出磁场过程研究，线框只受重力作用，由动能定理可得：
可得：，说明当时，线框还未完全进入磁场。

（2分）
对线框由牛顿第二定律得：
（1分）
代入得：（2分）
（4）换用相同材料的导线较粗的线框时，唯一不同的是两线框导线横截面积s的不同，若能说明线框的速度与s无关，便可知道线框的运动情况跟原来的完全相同。

当线框进入磁场后速度为v时，对线框研究，由牛顿第二定律得：
加速度：（1分）设导线的电阻率为，密度为，线框总长度为L，则有：
（
1
分）
可见，此时加速度a与导线横截面积s无关，由此类推，便可知速度v与导线横截面积s无关。

故粗线框穿出磁场过程也是匀速运动，速度大小也为。

（2分）
设全过程线框产生的热量为Q，取线框从静止开始到完全离开磁场过程研究，由动能定理得：
可得：
（2分）
由上式可得：线框穿越整个磁场过程产生的热量与导线横截面积s有关且成正比，而上式的其他物理量均与线框粗细无关，因此粗线框产生的热量大于细线框产生的热量。

（1分）
18. 如图所示，空气中有一折射率为的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90°，半径为R的扇形OAB。

一束平行光平行于横截面，以45°入射角照射到0A上，0B不透光。

若只考虑首次入射到圆弧AB上的光，则AB上有光透出部分的弧长为多长?
参考答案：。