2020年上海虹口区第四中学高三物理期末试题带解析

2020年上海虹口区第四中学高三物理期末试题含解析
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. 两同学用图（a）中的实验装置做“研究加速度与质量关系”的实验。

（1）该实验中采用控制变量法，保持小车所受拉力不变，用砂和砂桶所受的重力作为小车所受拉力，为了减小实验误差，应使砂和砂桶质量尽量些。

（填“大”或“小”）
（2）保持小车所受拉力不变，改变小车的质量，多次重复测量，在某次实验中根据测得的多组数据可画出关系图线。

一同学在实验中并没有采取平衡摩擦力的措施，则画出的图线可能为图（b）中的。

（填“甲”或“乙”或“丙”）
（3）另一同学在实验过程中保持小车的质量不变，改变砂和砂桶的质量，画出的a-F图线如图（c）所示，造成这种现象的主要原因是。

A．木板与水平面间的夹角太大
B．木板与水平面间的夹角太小
C．砂和砂桶的总质量较大
D．所用小车的质量较大
参考答案：（1）小（2）丙（3）AC
2. （单选）按照玻尔理论，一个氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级，则（）
能和动能的变化情况正确的是
A．重力势能减少0.9mgh，动能增加0.9mgh
B．重力势能减少mgh，动能增加mgh
C．重力势能减少mgh，动能增加0.9mgh
D．重力势能减少0.9mgh，动能增加0.9mgh
参考答案：
C
4. 如图所示，S是波源，MN是带孔的挡板，其中M固定，N可以上下移动，为了使原来振动的A点停止振动，可采用的办法是（）
（A）减小波源S的频率（B）波源S向右移动靠近小孔
（C）减小波源S的波长（D）挡板N上移一点
参考答案：
C
5. 装有硫酸铜溶液的容器内有a、b两个极板，整个装置处于水平方向的匀强磁场中，如图所示，关于溶液中做定向移动的铜离子和硫酸根离子所受的洛仑兹力的方向，下列说法中正确的是（）
A 铜离子受力方向向下，硫酸根离子受力方向向上
B 铜离子受力方向向上，硫酸根离子受力方向向下
C 两种离子受力方向都向上
D 两种离子受力方向都向下
参考答案：
答案：C
二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分
6. 如图7所示为某同学在一次实验中用打点计时器打出的一条纸带，其中ABCDEF是打点计时器连续打出的6个点，该同学用毫米刻度尺测量A点到各点的距离，并记录在图中（单位：cm）则：
①图中五个数据中不符合有效数字要求的是_______，应即为_______cm；
②在纸带上打出D点时的瞬时速度为_______m/s，物体运动的加速度是_______m/s2；
③根据以上计算结果可以估计纸带是该同学做下列那个实验打出的纸带（）
A．练习使用打点计时器B．探究“加速度与力和质量的关系”
C．用落体法验证机械能守恒定律
D．用斜面和小车研究匀变速直线运动
参考答案：
①2.0，2.00（4分）②1.49m/s（2分），9.88m/s2（2分）③C（2分）
7. 为了“探究动能改变与合外力做功”的关系，某同学设计了如下实验方案：
A.第一步:把带有定滑轮的木板有滑轮的一端垫起，把质量为M的滑块通过细绳与质量为m 的带夹重锤相连，然后跨过定滑轮，重锤夹后连一纸带，穿过打点计时器，调整木板倾角，直到轻推滑块后，滑块沿木板向下匀速运动，如图甲所示.
B.第二步:保持长木板的倾角不变，将打点计时器安装在长木板靠近滑轮处，取下细绳和钩码，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，使之从静止开始向下加速运动，打出纸带，如图乙所示.
V
打出的纸带如下图：
试回答下列问题：
①已知O、A、B、C、D、E、F相邻计数的时间间隔为△t，根据纸带求滑块速度，当打点计时器打A点时滑块速度vA=_____________,打点计时器打B点时滑块速度
vB=___________.
②已知重锤质量m，当地的重加速度g，要测出某一过程合外力对滑块做的功还必须测出这一过程滑块________(写出物理名称及符号,只写一个物理量)，合外力对滑块做功的表达式W 合=__________.
③测出滑块运动OA段、OB段、OC段、OD段、OE段合外力对滑块所做的功，WA、WB、WC、WD、WE，以v2为纵轴,以W为横轴建坐标系,描点作出v2-W图像,可知它是一条过坐标原点的倾斜直线,若直线斜率为k，则滑块质量M=_______.
参考答案：
①由时间中点的瞬时速度等于这段时间的平均速度VA=OB/2⊿t=x1/2⊿t
VB=(x3- x1)/2⊿t
②整个系统按图甲运动，撤去重锤后，滑块下滑时所受合外力就是重锤的重力，由动能定理，只要知道滑块下滑的位移x，就可得到合力所做的功，合力功为mgx.
③由动能定理可得W=Mv2/2,若描点作出v2-W图像,是一条过坐标原点的倾斜直线,直线斜率为k,滑块质量M=2/k.
8. 用打点计时器研究物体的自由落体运动，得到如图一段纸带，测得AB=7.65cm，
BC=9.17cm。

已知交流电频率是50Hz，则打B点时物体的瞬时速度为m/s（保留三位有效数字）。

如果实验测出的重力加速度值比公认值偏小，可能的原因
是。

参考答案：
2.10，空气阻力、纸带与打点计时器摩擦。

解:根据某点瞬时速度等于该点的相邻的两段位移内的平均速度得
如果实验测出的重力加速度值比公认值偏小,可能的原因是下落过程中有存在阻力等. 故答案为: ,下落过程中有存在阻力等
9. 如图所示，边长为L的正方形区域abcd内存在着匀强电场，一个质量为m、电量为q、初
速度为v0的带电粒子从a点沿ab方向进入电场，不计重力。

若粒子恰好从c点离开电场，则
电场强度E＝______________；粒子离开电场时的动能为______________。

参考答案：
，mv02
10. 如图所示，质量为m1的滑块置于光滑水平地面上，其上有一半径为R的光滑圆弧。

现将
质量为m2的物体从圆弧的最高点自由释放，在物体下滑过程中m1和m2的总机械能
________（选填“守恒”或“不守恒”），二者分离时m1、m2的速度大小之比为___________。

参考答案：
守恒，
11. （4分）一个1.2kg的物体具有的重力势能为72J，那么该物体离开地面的高度为_____ m 。

一个质量是5kg的铜球，以从离地面15m高处自由下落1s末，它的重力势能变为_____ J。

(g取10m/s2) (以地面为零重力势能平面)
参考答案：
6m 500J
12. （2）（6分）在“验证牛顿第二定律”的实验中，实验装置如图，有一位同学保持小车
质量不变的情况下，通过实验测量作出了图乙、丙两幅图。

①A图线不通过坐标原点的原因是_______________________.
②A图上部弯曲的原因是______________________________.
③B图线在纵轴上有截距的原因是
_______________________.
参考答案：
①没有平衡摩擦，或平衡摩擦不够
②砂和砂桶的总质量不满足远小于小车和砝码的总质量…
③平衡摩擦力太过…
13. 一条细线下面挂一小球，让小角度自由摆动，它的振动图像如图所示。

根据数据估算出它的摆长为________m，摆动的最大偏角正弦值约为________。

参考答案：
(1)T＝2 s
答案：(1)10.04
三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分
14. 在伏安法测电阻的实验中，实验室备有下列器材：
A．待测电阻R，阻值约为10Ω左右
B．电压表Vl，量程6V，内阻约2kΩ
C．电压表V2，量程15V，内阻约10kΩ
D．电流表Al，量程0.6A，内阻约0.2ΩE．电流表A2，量程3A，内阻约0.02Ω
F．电源：电动势E=12V
G．滑动变阻器l，最大阻值10Ω，最大电流为2A
H．滑动变阻器2，最大阻值50Ω，最大电流为0.2A
I．导线、电键若干
(1)为了较精确测量电阻阻值，两表读数大于量程一半，在上述器材中选出该实验所用器材：电压表________________、电流表_______________、滑动变阻器_________________ (均填器材前面的字母代号)。

(2)在虚线框内画出该实验电路图。

参考答案：
①B、D、G ②外接、分压电路
15. 某同学用如图9所示的实验装置验证牛顿第二定律，请回答下列有关此实验的问题：
（1）该同学在实验前准备了图9中所示的实验装置及下列辅助器材：
A．交流电源、导线
B．天平(含配套砝码)
C．秒表
D．刻度尺
E．细线、砂和小砂桶
其中不必要的器材是(填代号)。

（2）打点计时器在小车拖动的纸带上打下一系列点迹，以此记录小车的运动情况。

其中一部分纸带上的点迹情况如图10甲所示，已知打点计时器打点的时间间隔T=0.02s，测得A点到B、C
点的距离
分别为x1=5.99cm、x2=13.59cm，则在打下点迹B时，小车运动的速度vB= m/s；小车做匀加速直线运动的加速度a= m/s2。

（结果保留三位有效数字）
（3）在验证“质量一定，加速度a与合外力F的关系”时，某学生根据实验数据作出了如图10乙所示的a-F图象，其中图线不过原点的原因
是，图线在末端弯曲的原因是。

参考答案：
（1）C （1分）（2）0.680 （1分）； 1.61 （2分）（3）平衡摩擦力过度砂和小砂桶的总质量m不远小于小车和砝码的总质量M （2分）
四、计算题：本题共3小题，共计47分
16. （9分）如图（甲）所示，A车原来临时停在一水平路面上，B车在后面匀速向A车靠近，A车司机发现后启动A车，以A车司机发现B车为计时起点（t=0），A、B两车的v﹣t图象如图（乙）所示．已知B车在第1s内与A车的距离缩短了x1=12m．（1）求B车运动的速度v B和A车的加速度a的大小．
（2）若A、B两车不会相撞，则A车司机发现B车时（t=0）两车的距离s0应满足什么条件？
参考答案：
解：（1）在t1=1s时A车刚启动，两车缩短的距离为：x1=v B t1，
代入数据解得B车的速度为：v B=12m/s；
速度图象的斜率表示加速度，则A车的加速度为：
a=；
（2）两车的速度达到相等时，两车的距离达到最小，对应于v﹣t图象的t2=5s，此时两车已发生的相对位移为梯形的面积为：
s==36m，
因此，A、B两车不会相撞，距离s0应满足条件为：
s0＞36m．
答：（1）B车运动的速度为12m/s，A车的加速度a的大小为3m/s2．
（2）若A、B两车不会相撞，则A车司机发现B车时两车的距离s0应满足s0＞36m．
【考点】牛顿第二定律；匀变速直线运动的位移与时间的关系；匀变速直线运动的图像．
【专题】计算题；定量思想；方程法；牛顿运动定律综合专题．
【分析】（1）B做匀速直线运动，根据x1=v B t1求解速度大小；根据图象的斜率表示加速度求解A的加速度大小；
（2）两车的速度达到相等时，两车的距离达到最小，计算出图象中梯形的面积即可．
17. 在光滑水平面上静止放置一长木板B，B的质量为M=2kg，B右端离竖直墙5m，
现有一小物体A，其质量为m=1kg，以v0=6m/s的速度从B的左端水平滑上B，如图所示，A与B间的动摩擦因数，在运动过程中只是B与墙壁碰撞，碰撞时间极短，且碰撞时无能量损失，取g=10m/s2，求：要使A最终不脱离B，木板B的最短长度是多少？
ks5u
参考答案：
若达到共同速度(M+m)V共=mVo ∴V共=(m/s)
∵2aBS>V∴碰前已达共同速度
在碰后返回的过程中 (M+m)V
∵碰中无能量损失ks5u
∴ZW=△Ek
18. 质谱仪是一种研究仪器，在科学研究中有广泛应用，如图甲所示是一种测定带电粒子比荷的质谱仪原理图。

某种未知比荷的带正电的粒子连续从小孔O1进入电压为U0=50V的加速电场（初速度不计），粒子被加速后从小孔O2沿竖直放置的，间距d=0.15 m的平行金属板a、b中心线射入，经匀强磁场偏转，最后打到水平放置的感光片MN上。

已知磁场上边界MN水平，且与金属板a、b下端相平，与O1O2相交于点O，方向垂直纸面向里，B=1.0×10-2 T。

不计粒子重力和粒子间的作用力。

（1）当a、b间不加电压时，带电粒子经电场加速和磁场偏转，最后打在感光片上的P点而形成亮
点，经测量P到O点的距离x=0.20m，求粒子的比荷；
（2）当a、b间加上如图乙所示的电压Uab时，带电粒子打在感光片上形成一条亮线P1P2，到O 点的距离=0.15m，到O点的距离=0.25m。

求打击感光片的粒子动能的最大值与最小值
的比。

（由于粒子通过板间的时间极短，可以认为粒子在通过a、b板间的过程中电压Uab 不变。

）参考答案：
解析：（1）当平行金属板a、b间不加电压时，设粒子以速度v0进入磁场后做匀速圆周运动到达P 点，轨迹半径为R0，有x=2R0 （2分）
由牛顿第二定律得（2分）
由动能定理有（2分）
得：带电粒子的比荷=1.0′108 C/kg （2分）
（2）设进入磁场时粒子速度为，它的方向与O1O的夹角为θ，其射入磁场时的入射点和打到感光片上的位置之间的距离∆x，有：
（2分）
（2分）
由几何关系得：（2分）
即∆x与θ无关，为定值。

则带电粒子在平行金属板a、b间的最大偏移量
y==0.05 m<，对应的偏转电压U=50 V （2分）
由功能关系可知偏移量最大的带电粒子离开平行金属板a、b时有最大动能，由动能定
理（2分）
解得=
同理，时刻进入平行金属板a、b间的带电粒子离开平行金属板时有最小动
能，则：
故：（2分）。