2019年山西省大同市初级示范中学高三物理模拟试卷含解析

2019年山西省大同市初级示范中学高三物理模拟试卷
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 4 所示，用一根长为 L质量不计的细杆与一个上弧长为L0、下弧长为d0的金属线框的中点联结并悬挂于O点，悬点正下方存在一个上弧长为2L0、下弧长为2d0的方向垂直纸面向里的匀强磁场，且d0<<L。

先将线框拉开到如图4所示位置，松手后让线框进入磁场，忽略空气阻力和摩擦。

下列说法正确的是
A．金属线框进入磁场时感应电流的方向为
a→d→c→b→a
B．金属线框离开磁场时感应电流的方向为
a→b→c→d→a ?
C．金属线框 dc边进入磁场与 ab边离开磁场的
速度大小总是相等
D．金属线框最终将在磁场内做简谐运动
参考答案：
答案：D
解析：金属线框进入磁场时，由于电磁感应，产生电流，根据楞次定律判断电流的方向为 a→b→c→d→a。

金属线框离开磁场时由于电磁感应，产生电流，根据楞次定律判断电流的方向为 a→d→c→b→a。

根据能量转化和守恒，可知，金属线框 dc边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小不相等。

如此往复摆动，最终金属线
框在匀强磁场内摆动，由于d0<<L，单摆做简谐运动的条件是摆角小于等于10度，故最终在磁场内做简谐运动。

答案为 D。

2.
（单选）如图所示，两个倾角分别为30°和60°的足够长光滑斜面同定于水平地面上，并处于方向垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场中．两个质量均为m、带电荷量为+q 的小滑块甲和乙分别从两个斜面顶端南静止释放，运动一段时间后．两小滑块都将飞离斜面，在此过程中（）
mgcosθ=qv m B
解得：v m=
所以斜面角度越小，飞离斜面瞬间的速度越大，故A正确，
B、由受力分析得加速度a=gsinθ，所以甲的加速度小于乙的加速度，因为甲的最大
速度大于乙的最大速度，由v m=at得，甲的时间大于乙的时间，故B错误；
C、由AB的分析和x=得，甲的位移大于乙的位移，故C错误；
D、由平均功率的公式P=F=mg sinθ=，所以D正确
故选：AD
解决本题的关键知道洛伦兹力的方向和洛伦兹力的大小以及能够正确的受力分析，
3.
（单选）如图所示，在x轴上方垂直于纸面向外的匀强磁场，两带电量相同而质量不同的粒子以相同的速度从O点以与x轴正方向成α=60°角在图示的平面内射入x轴上方时，发现质量为m1的粒子从a点射出磁场，质量为m2的粒子从b点射出磁场．若另一与a、b 带电量相同而质量不同的粒子以相同速率与x轴正方向成α=30°角射入x轴上方时，发现它从ab的中点c射出磁场，则该粒子的质量应为（不计所有粒子重力作用）（）
．
（m1+m2）C．
（m1+m2）
D．
（m1+m2）
解：粒子做匀速圆周运动，轨迹如图：
故质量为m1、m2、m3的粒子轨道半径分别为：
=
=2L+d
故：①
粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，故：
②
③
④
联立①②③④解得：
m3=（m1+m2）
故选：C．
4. 如图所示的电路中，A、B是平行板电容器的两金属板。

先将电键S闭合，等电路
稳定后将S断开，并将B板向下平移一小段距离，保持两板间的某点P与A板的距离不变。

则下列说法不正确的是
A．电容器的电容变小
B．电容器内部电场强度大小不变
C．电容器内部电场强度大小不变
D．Ｐ点电势升高
参考答案：
BC
5. （多选）如图所示，实线为匀强电场的电场线，虚线为某—带电粒子在电场中仅受电场力从a点到b点的运动轨迹，下列说法正确的是
A.该粒子带正电
B. b点的电势比a点高
C.该粒子在b点的电势能比在a点时大
D．垃粒子在b点的速度比在a点时大
参考答案：
AD
二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分
6. 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：
10；cRa
7. 在“研究电磁感应现象”的实验中，首先按右上图接线，以查明电流表指针的偏转方向与电流方向之间的关系．当闭合S时观察到电流表指针向左偏,不通电时电流表指针停在正中央.然后按右下图所示将电流表与线圈B连成一个闭合回路,将线圈A、电池、滑动变阻器和电键S串联成另一个闭合电路．
S闭合后，将线圈A插入线圈B的过程中,电流表的指针将（填：左偏、右偏或者不偏）．
(2)线圈A放在B中不动时,指针将（填：左偏、右偏或者不偏）．
(3)线圈A放在B中不动,将滑动变阻器的滑片P向左滑动时,电流表指针
将（填：左偏、右偏或者不偏）．
(4)线圈A放在B中不动,突然断开S.电流表指针将（填：左偏、右偏或者不偏）．
参考答案：
（1）右偏，（2）不偏，（3）右偏，（4）左偏
8. 如图所示，AB为匀质杆，其重为8N，它与竖直墙面成37°角；BC为支撑AB 的水平轻杆， A、B、C三处均用铰链连接且位于同一竖直平面内。

则BC杆对B 端铰链的作用力的方向为________________，该力的大小为_____________N。

（sin37°=0.6，cos37°=0.8）
参考答案：
水平向右，3
9. 如图a所示，倾角为45°、高为h的斜面固定在水平地面上，小球从高为H
（2h＞H＞h）的某处自由下落，与斜面碰撞（无能量损失）后做平抛运动。

若小球做平抛运动后能直接落到水平地面上，自由下落的起始点距斜面左端的水平距离x应满足的条件是（用符号表示）；若测得x＝1m时，小球平抛运动的水平射程s最大，且水平射程的平方s2与x关系如图b所示，则斜面的高h应为 m。

参考答案：
h＞x＞h－H，4
10. 如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，（直线与横轴的交点坐标 4.27，与纵轴交点坐标0.5）。

由图可知普朗克常量为___________Js，金属的极限频率为Hz（均保留两位有效数字）
参考答案：
6.5×10-34 4.3×10-14
11. 长度为L=0.5m的轻质细杆，一端有一质量为m=3kg的小球，小球以O点为圆心在竖直面内做圆周运动，当小球通过最高点时速率为2m／s时，小球受到细杆的力（填拉或支持），大小为 N，g取10m／s。

参考答案：
支持力，6
12. .图1 为验证牛顿第二定律的实验装置示意图。

图中打点计时器的电源为50Hz 的交流电源，打点的时间间隔用Δt 表示。

在小车质量未知的情况下，某同学设计了一种方法用来研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”。

（1）完成下列实验步骤中的填空：
①平衡小车所受的阻力：小吊盘中不放物块，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直
到打点计时器打出一系列________的点。

②按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入砝码。

③打开打点计时器电源，释放小车，获得带有点列的纸袋，在纸袋上标出小车中砝码的质量m。

④按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤③。

⑤在每条纸带上清晰的部分，没5 个间隔标注一个计数点。

测量相邻计数点的间距s1，s2，…。

求出与不同m 相对应的加速度a。

⑥以砝码的质量m 为横坐标为纵坐标，在坐标纸上做出—m关系图线。

若加
速度与小车和砝码的总质量成反比，则与m 处应成_________关系（填“线性”或“非线性”）。

（2）完成下列填空：
（ⅰ）本实验中，为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是_______________________。

（ⅱ）设纸带上三个相邻计数点的间距为s1、s2、s3。

a 可用s1、s3 和Δt 表示为a=__________。

图2 为用米尺测量某一纸带上的s1、s3 的情况，由图可读出s1=__________cm，s3=__________cm。

由此求得加速度的大小a=__________m/s2。

（ⅲ）图3 为所得实验图线的示意图。

设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为___________，小车的质量为
___________。

参考答案：
.(1）间距相等的点。

（2）线性（2）（i）远小于m (ii)
.
(iii)设小车的质量为，则有，变形得,所以图象
的斜率为，所以作用力，图象的截距为，所以。

13. （1）接通打点计时器电源和让纸带开始运动，这两个操作间的顺序关系
是（填字母序号）
A、先接通电源，后让纸带运动
B、现让纸带运动，再接通电源
C、让纸带运动的同时接通电源
D、现让纸带运动或先接通电源都可以
（2）在研究某物体运动规律时，打点计时器打下如图所示的一条纸带，已知打点计时器使用的交流电频率为50HZ，相邻两计数点间还有四个打点未画出，由纸带上的数据可知，打B点时物体的速度v=，物体运动的加速度a=（结果保留两位有效数字）
参考答案：
（1）A；（2）0.16m/s，0.30m/s2．
【考点】探究小车速度随时间变化的规律．
【分析】理解实验过程应当先接通电源，在释放纸带．如果先释放纸带后接通电源，有可能会出现小车已经拖动纸带运动一段距离，电源才被接通，那么纸带上只有很小的一段能打上点，大部分纸带没有打上点，纸带的利用率太低；
纸带实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度．
【解答】解：（1）如果先释放纸带后接通电源，有可能会出现小车已经拖动纸带运动一段距离，电源才被接通，那么纸带上只有很小的一段能打上点，大部分纸带没有打上点，纸带的利用率太低；所以应当先接通电源，后让纸带运动，故选：A．
（2）相邻两记数点间还有四个点未画出，所以相邻的计数点之间的时间间隔为0.1s
打E点时物体的速度v B==≈0.16m/s
采用逐差法求解加速度
根据运动学公式得：△x=at2，
a===0.30m/s2
故答案为：（1）A；（2）0.16m/s，0.30m/s2．
三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分
14. （6分）某同学用图1所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律，图中PQ是斜槽，QR为水平槽，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复上述操作10次，得到10个落痕迹，再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次，图1中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点，B球落点痕迹如图2所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐。

（1）碰撞后B球的水平射程应取为
__________cm。

（2）在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？答：
____________（填选项号）。

（A）水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离
（B）A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离。

（C）测量A球或B球的直径
（D）测量A球和B球的质量（或两球质量之比）
（E）测量G点相对于水平槽面的高度
参考答案：
答案：（1）64.7（3分，答数在64.2到65.2范围内的都给分）。

（2）A、B、D（3分，不是A、B、D的均给零分。

）
15. 在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，某同学把两根弹簧如图1连接起来进行探究．
第13题表1
(1)某次测量如图2所示，指针示数为___16.00_____ cm.
(2)在弹性限度内，将50 g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针A、B的示数LA和LB如表1.用表1数据计算弹簧Ⅰ的劲度系数为_12.5___ N/m(重力加速度g取10 m/s2)．由表Ⅰ数据_____能___(选填“能”或“不能”)计算出弹簧Ⅱ的劲度系数．
参考答案：
（1）16.00（2）12.5 能解析：：（1）刻度尺读数需读到最小刻度的下一位，指针示数为16.00cm．（2）由表格中的数据可知，当弹力的变化量△F=0.5N时，弹簧形变量的
变化量为△x=4.00cm，根据胡克定律知：k1＝＝12.5N/m．结合L1和L2示数的变化，可以得出弹簧Ⅱ形变量的变化量，结合弹力变化量，根据胡克定律能求出弹簧Ⅱ的劲度系数．
四、计算题：本题共3小题，共计47分
16. 如图15所示，AB和CDO都是处于竖直平面内的光滑圆弧形轨道，OA处于水平位置。

AB是半径为R＝2m的1／4圆周轨道，CDO是半径为r＝1m的半圆轨道，最高点O处固定一个竖直弹性档板。

D为CDO轨道的中央点。

BC段是水平粗糙轨道，与圆弧形轨道平滑连接。

已知BC段水平轨道长L＝2m，与小球之间的动摩擦因数μ＝0．4。

现让一个质量为m＝1kg的小球P从A点的正上方距水平线OA高H处自由落下。

（取g＝10m／s2）
（1）当H＝1．4m时，问此球第一次到达D点对轨道的压力大小。

（2）当H＝1．4m时，试通过计算判断此球是否会脱离CDO轨道。

如果会脱离轨道，求脱离前球在水平轨道经过的路程。

如果不会脱离轨道，求静止前球在水平轨道经过的路程。

参考答案：
一自由端恰位于坡道的底端O点，如图所示.物块A从坡顶由静止滑下，求：
（1）物块滑到O点时的速度大小；
（2）弹簧为最大压缩量d时的弹性势能；
（3）物块A被弹回到坡道上升的最大高度.
参考答案：
(1)由动能定理得[来源: ]
mgh-μmghcotθ=，①
得. （4分）
(2)在水平滑道上
由能量守恒定律得=Ep，②
解得Ep=mgh-μmghcotθ. （4分）
（3）设物块A能够上升的最大高度为h1,物块A被弹回过程中
由能量守恒定律得Ep=μmgh1cotθ+mgh1，③
解得h1=.（4分）
18. “太空粒子探测器”是由加速、偏转和收集三部分组成，其原理可简化如下：如图1所示，辐射状的加速电场区域边界为两个同心平行半圆弧面，圆心为O，外圆弧面AB的半
径为L，电势为φ1，内圆弧面CD的半径为L，电势为φ2．足够长的收集板MN平行边界ACDB，O到MN板的距离OP=L．假设太空中漂浮着质量为m，电量为q的带正电粒子，它们能均匀地吸附到AB圆弧面上，并被加速电场从静止开始加速，不计粒子间的相互作用和其它星球对粒子引力的影响．
（1）求粒子到达O点时速度的大小；
（2）如图2所示，在边界ACDB和收集板MN之间加一个半圆形匀强磁场，圆心为O，
半径为L，方向垂直纸面向内，则发现从AB圆弧面收集到的粒子经O点进入磁场后有能打到MN板上（不考虑过边界ACDB的粒子再次返回），求所加磁感应强度的大小；（3）同上问，从AB圆弧面收集到的粒子经O点进入磁场后均不能到达收集板MN，求磁感应强度所满足的条件．试写出定量反映收集板MN上的收集效率η与磁感应强度B的关系的相关式子．
参考答案：
解：（1）带电粒子在电场中加速时，由动能定理有：
又U=φ1﹣φ2
所以：；
（2）从AB圆弧面收集到的粒子有2/3能打到MN板上，刚好不能打到MN上的粒子从磁场中出来后速度方向与MN平行，则入射的方向与AB之间的夹角是600，在磁场中运动的轨迹如图1，
轨迹圆心角θ=60°
根据几何关系，粒子圆周运动的半径为r=L，
由牛顿第二定律得：
联立解得：；
（3）当沿OD方向的粒子刚好打到MN上，则由几何关系可知，
由牛顿第二定律得：
得：
即
如图2，
设粒子在磁场中运动圆弧对应的圆心角为α，由几何关系可知：
MN上的收集效率：．
答：（1）粒子到达O点时速度的大小是；
（2）所加磁感应强度的大小是；
（3）试写出定量反映收集板MN上的收集效率η与磁感应强度B的关系的相关式子是
．
【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动；牛顿第二定律．
【分析】（1）根据动能定理即可求出粒子到达O点的速度；
（2）作出粒子运动的轨迹，结合轨迹求出粒子的半径，然后由洛伦兹力提供向心力即可求解；
（3）作出粒子运动的轨迹，结合几何知识求得粒子的收集率与粒子圆周运动转过圆心角的关系，再根据此关系求得收集率为0时对应的磁感应强度B．。