安徽省定远重点中学2019届高三上学期第三次月考物理试题含详解

2019年4月
安徽省定远重点中学2019届高三上学期第三次月考物理试题
一、选择题
1.许多科学家为物理学的发展做出了巨大贡献，也创造出了许多物理学方法，如理想实验法、等效代换法、控制变量法、微元法、建立物理模型法、放大法等等。

以下关于物理学史和所用物理学方法的叙述不正确的是
A. 伽利略为了说明力不是维持物体运动的原因用了理想实验法
B. 牛顿巧妙地运用扭秤测出引力常量，采用了放大法
C. 在探究加速度与力和质量关系的实验中采用了控制变量法
D. 在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看做匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，其和代表物体的位移，这里采用了微元法
【答案】B
A：伽利略为了说明力不是维持物体运动的原因用了理想实验法。

故A项正确。

B：卡文迪许巧妙地运用扭秤测出引力常量，采用了放大法。

故B项错误。

C：在探究加速度与力和质量关系的实验中采用了控制变量法。

故C项正确。

D：在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看做匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，其和代表物体的位移，这里采用了微元法。

故D
项正确。

本题选叙述不正确的，故选B。

点睛：物理学的发展离不开科学的思维方法，要明确各种科学方法在物理中的应用，如控制变量法、理想实验、理想化模型、极限思想等．
2.如图所示，质量为M的光滑圆环用一根轻绳悬挂在天花板上，环上紧挨绳的左右两侧穿有质量均为m的两个小球(可视为质点)，现同时由静止释放两个小球，两小球碰撞前，下列说法正确的是（）
A. 绳的拉力一直增大
B. 绳的拉力先增大后减小
C. 要使绳的拉力为零必须满足m≥M
D. 要使绳的拉力为零必须满足m≥M
【答案】D
设小球运动到与圆心连线与竖直方向的夹角为时，速度为v，
根据机械能守恒：
重力的分力与环弹力T的合力提供向心力，根据向心力公式：
小球对环的弹力的竖直分力：
联立解得，
解得
要使绳子拉力为零，，即m≥M，故C错误，D正确。

故选D．
3.如图，A、B、C 三个点电荷分别固定于一个边长为a的正三角形的个顶点，它们所带的电荷量分别为+Q、-2Q、-2Q，在三角形中心O释放个带+q电荷的试探电荷，为了让该试探电荷静止在O点，需要在空间加上一个平行于三角形所在平面的勺强电场，则（）
A. 所加匀强电场方向为由0指向A，场强大小为
B. 所加匀强电场方向为由A指向O，场强大小为
C. 撤去匀强电场，将试探电荷从O点移到BC中点，移动过程中试探电荷的电势能增加
D. 撤去匀强电场，将试探电荷从0点移到BC 中点，移动过程中电场力对试探电荷做正功【答案】D
AB、O点是三角形的中心，到三个电荷的距离为，三个电荷在O处产生的场强大小，，根据对称性和几何知识得知：，方向由A指向O，所以所加匀强电场方向为由O指向A，场强大小为，故AB错误；
CD、撤去匀强电场，将试探电荷从O点移到BC中点，电势降低，移动过程中电场力对试探电荷做正功，电势能减小；故D正确，C错误；
故选D。

【点睛】电场的叠加问题，关键要掌握点电荷场强公式和平行四边形定则，结合数学知识求解。

4.如图所示，x轴上固定两个点电荷Q1、Q2（Q2位于坐标原点O），其上有M、N、P三点，间距MN=NP．Q1、Q2在轴上产生的电势随x变化关系如图．则（）
A. M点电场场强大小为零
B. N点电场场强大小为零
C. M、N之间电场方向沿x轴负方向
D. 一正试探电荷从P移到M过程中，电场力做功
【答案】BC
试题分析：读电势随x变化关系的斜率可知：N点电场场强大小为零，所以A错误、B正确；由电势随x变化关系可知：Q1为正电荷，Q2为负电荷（或者沿电场线方向电势降低）所以M、N之间电场方向沿x轴正方向，所以C错误；因为电场为非匀强电场，所以，即D错误。

考点：本题考查电场的基本性质
5.如图所示，一辆小车装有光滑弧形轨道，总质量为m，停放在光滑水平向上．有一质量也为m的速度为v的铁球，沿轨道水平部分射入，并沿弧形轨道上升h后，又下降而离开小车，离车后球的运动情况是（）
A. 作平抛运动，速度方向与车运动方向相同
B. 作平抛运动，水平速度方向跟车相反
C. 作自由落体运动
D. 小球跟车有相同的速度
【答案】A
试题分析：小球和小车组成的系统在水平方向上动量守恒，当小球上升的最高点时，竖直方向上的速度为零，水平方向上与小车具有相同的速度，根据动量守恒定律和能量守恒求出小球返回右端时的速度，从而得出小球的运动规律．
设小球离开小车时，小球的速度为，小车的速度为，整个过程中动量守恒，由动量守恒定律得①，由动能守恒得：②，联立①②，解得：，即小球与小车分离后二者交换速度，所以小球与小车分离后做自由落体运动，A正确．
6.如图所示，在0≤x≤3a的区域内存在与xOy平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B．在t=0 时刻，从原点O发射一束等速率的相同的带电粒子，速度方向与y轴正方向的夹角分布在0°~90°范围内．其中，沿y轴正方向发射的粒子在t=t0时刻刚好从磁场右边界上P(3a, )点离开磁场，不计粒子重力，下列说法正确的是（）
A. 粒子在磁场中做圆周运动的半径为3a
B. 粒子的发射速度大小为
C. 带电粒子的荷质比为
D. 带电粒子在磁场中运动的最长时间为2t0
【答案】D
A、根据题意作.出沿y轴正方向发射的带电粒子在磁场中做圆周运动轨迹如图所示,
圆心为O`,根据几何关系,粒子做圆周运动的半径为2a，故A错；
B、沿y轴发射的粒子在磁场中运动的圆心角为 ,运动时间解得：
,选项B错误;
C、沿y轴发射的粒子在磁场中运动的圆心角为，对应运动时间为所以粒子运动的周期为，
由
则故C错；
D、在磁场中运动时间最长的粒子的运动轨迹如图所示,
由几何知识得该粒子做圆周运动的圆心角为 ,在磁场中的运动时间为故D正确；;
综上所述本题答案是：D
点睛：本题考查带电粒子在磁场中的运动，解题的关键在于确定圆心和半径，并能根据几何关系确定可能的运动轨迹
7. 在轨道上稳定运行的空间站中，有如图所示的装置，半径分别为r和R（R>r）的甲、乙两个光滑的圆形轨道安置在同一竖直平面上，轨道之间有一条水平轨道CD相通，宇航员让一小球以一定的速度先滑上甲轨道，通过粗糙的CD段，又滑上乙轨道，最后离开两圆轨道，那么下列说法正确的是（）
A. 小球在CD间由于摩擦力而做减速运动
B. 小球经过甲轨道最高点时比经过乙轨道最高点时速度大
C. 如果减少小球的初速度，小球有可能不能到达乙轨道的最高点
D. 小球经过甲轨道最高点时对轨道的压力大于经过乙轨道最高点时对轨道的压力
【答案】D
在空间站中，所有物体都处于完全失重状态，任何物体间都没有相互作用力，小球在CD运动时所受弹力为零，摩擦力为零，A错；由于处于完全失重状态，小球运动到两个最高点时没有外力做功，机械能守恒，运动到最高点速度大小相同，B错；C错；小球做圆周运动的向心力由弹力提供，有，D对；
8.如图所示，质量分別为m A＝2kg、m B＝lkg的两小物块中间连接有劲度系数k＝200N/m的轻质弹簧，整个装置放在倾角为30°的光滑斜面上，斜面底端有固定挡板。

对物块A施加一个沿斜面向下的、大小F＝20N的力，整个装置处于静止状态。

现撤去外力F，g取10m/s2，则
A. 当弹簧恢复原长时，物块A沿斜面上升10cm
B. 当物块B与挡板刚要分离时，物块A克服重力做功为1.75J
C. 物块B离开挡板前，弹簧一直对物块A做正功
D. 物块B刚要与挡板分离时，物块A的加速度大小为7.5m/s2
【答案】BD
开始时A、B处于静止状态，对A：F+m A gsinθ=kx1，解得：x1=0.15m=15cm，所以当弹簧恢复原长时，物块A沿斜面上升15cm．故A错误；当B刚要离开挡板时，挡板的支持为0，对B：kx2=m B gsinθ；代入数据得：x2=0.025m；此时A向上的位移：x=x1+x2=0.15m+0.025m=0.175m；重力克服重力做的功：W=mgx•sinθ，代入数据得：W=1.75J．故B正确；B刚要离开挡板前B 受到向上的拉力，则弹簧对A的拉力方向向下，所以在B要离开挡板前，弹簧先对A做正功，然后做负功．故C错误；物块B刚要与挡板分离时，物块A受到重力、斜面的支持力和弹簧的拉力，沿斜面的方向：ma=mgsinθ+kx2；代入数据得加速度：a=7.5m/s2．故D正确；故选BD.
点睛：对于含有弹簧的问题，往往要研究弹簧的状态，分析物块的位移与弹簧压缩量和伸长量的关系是常用思路；例如本题中开始的弹簧的压缩状态和最后的拉伸状态．
9.如图所示电路中，电源电动势E恒定，内阻r＝1 Ω，定值电阻R3＝5 Ω.当开关K断开与闭合时，ab段电路消耗的电功率相等．则以下说法中正确的是（）
A. 电阻R1、R2可能分别为4Ω、5Ω
B. 电阻R1、R2可能分别为3Ω、6Ω
C. 开关K断开时电压表的示数一定小于K闭合时的示数
D. 开关K断开与闭合时，电压表的示数变化量大小与电流表的示数变化量大小之比一定等于
6 Ω
【答案】BD
【详解】A、B由题设，电键K断开与闭合时，ab段电路消耗的电功率相等，则有
；将R1=3Ω、R2=6Ω代入方程不成立，而将R1=4Ω、R2=5Ω代入方程成立，故A错误，B正确；
C、电键K断开时外电路总电阻大于K闭合时外电路总电阻，由知，P相同，若R大，则U大，所以电键K断开时电压表的示数一定大于K闭合时的示数，故C错误；
D、根据闭合电路欧姆定律得：U=E-I（R3+r），则电压表的示数变化量大小与电流表的示数变化量大小之比为，故D正确。

所以选BD。

10.在某次发射科学实验卫星“双星”中，放置了一种磁强计，用于测定地磁场的磁感应强度．磁强计的原理如图所示，电路中有一段金属导体，它的横截面是宽为a、高为b的长方形，放在沿y轴正方向的匀强磁场中，导体中通有沿x轴正方向、大小为I的电流．已知金属导体单位体积中的自由电子数为n，电子电荷量为e．金属导电过程中，自由电子做定向移动可视为匀速运动．测出金属导体前后两个侧面间的电势差为U．则下列说法正确的是（）
A. 电流方向沿x轴正方向，正电荷受力方向指向前侧面，因此前侧面电势较高
B. 电流方向沿x轴正方向，电子受力方向指向前侧面，因此后侧面电势较高
C. 磁感应强度的大小为
D. 磁感应强度的大小为
【答案】BC
试题分析：金属导体中有自由电子．当电流形成时，金属导体内的自由电子逆着电流的方向做定向移动．在磁场中受到洛伦兹力作用的是自由电子．由左手定则可知，自由电子受到的洛伦兹力沿z轴正方向，自由电子向前侧面偏转，故后侧面电势较高，故A错误，B正确；设自由电子匀速运动的速度为v，则由电流的微观表达式有I=neabv，金属导体前后两个侧面间的电场强度，达到稳定状态时，自由电子所受洛伦兹力与电场力平衡，则有：evB=eE，解得磁感应强度的大小为：，故C正确，D错误．故选BC
考点：霍尔效应
【名师点睛】解决本题的关键会利用左手定则判断洛伦兹力的方向，以及知道稳定时电荷所受的洛伦兹力和电场力平衡。

二、实验题
11.某探究学习小组的同学欲验证动能定理，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙。

当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态。

若你是小组中的一位成员，要完成该项实验，则：
（1）你认为还需要的实验器材有____________。

（2）实验时为了保证滑块受到的合力与沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是_______________，实验时首先要做的步骤是_______________。

（3）在（2）的基础上，某同学用天平称量滑块的质量为M。

往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量为m。

让沙桶带动滑块加速运动。

用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2（v1<v2）。

则本实验最终要验证的数学表达式为______________。

（用题中的字母表示实验中测量得到的物理量）
【答案】 (1). 天平,刻度尺 (2). 沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量 (3). 平衡摩擦力 (4).
（1）实验要验证能增加量和总功是否相等，故需要求出总功和动能，故还要天平和刻度尺．（2）沙和沙桶加速下滑，处于失重状态，其对细线的拉力小于重力，设拉力为，根据牛顿第二定律，有对沙和沙桶，有，对小车，有，联立可得：，故当
时，有，小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力，故可以将长木板的一段垫高．
（3）由动能定理得：，则实验最终要验证的数学表达式为：．12.如图甲所示，一节干电池、开关S、电阻箱R和阻值未知的定值电阻（做保护电阻用）串联组成电路。

依据以下实验步骤．测量干电池电动势E和内阻r的值。

（1）多用电表的红、黑表笔均插入多用电表的表笔接线孔，按照多用电表的使用规则：黑表笔应插入多用电表的_____接线孔；红表笔应插入多用电表的____接线孔。

（均选填“＋”或“－”）
（2）保护电阻阻值未知，根据以下实验步骤．测量保护电阻抝的阻值：
①闭合开关S，调节电阻箱．读出其示数R0。

②红、黑表笔正确插入接线孔之后，把多用电表的选择开关置于直流电压挡的“0～2V”量程，与“＋”接线孔相连的那支表笔接电路中的a点，另一支表笔接电路中的b点，记下电压表的示数U1。

③与“＋”接线孔相连的那支表笔仍然接电路中的a点，另一支表笔接电路中的c点，记下此时电压表的示数U2。

④电阻R1的表达式为R1＝_____。

（用U`、U2、R0表示）
⑤多次改变电阻箱的阻值，重复以上步骤，测出R1的平均值。

（3）接下来测干电池的电动势E和内阻r，为了保证测量结果尽可能精确．实验步骤依次是：①与“＋”接线孔相连的那支表笔仍然接电路中的a点，另一支表笔接电路中的____（选填“b”或“c”）点，调节电阻箱阻值R，记下此时电压表的示数U。

②多次改变电阻箱阻值R，记录下对应的电压U。

③以为纵坐标、为横坐标，根据实验数据作出图线如图乙所示。

④若保护电阻的阻值为3.1Ω，分析图线可知：干电池的电动势E＝______V．内阻r＝
_____Ω。

【答案】 (1). - (2). + (3). (4). b (5). 2.0 (6). 0.9
（1）多用电表的红、黑表笔均插入多用电表的表笔接线孔，按照多用电表的使用规则：黑表笔应插入多用电表的“-”接线孔；红表笔应插入多用电表的“+”接线孔。

（2）根据欧姆定律可知
（3）①与“＋”接线孔相连的红表笔仍然接电路中的a点，黑表笔接电路中的b点，调节电阻箱阻值R，记下此时电压表的示数U。

④由闭合电路的欧姆定律：，变形可得：，由图可知：；
，解得E=2.0V；r=0.9Ω
点睛：此题所给的信息量较大，学生需要从题目中搞清楚实验的步骤、原理等；处理图像问题关键是找到函数关系，结合图像的斜率及截距求解未知量.
三、计算题
13.“折返跑”是耐力跑的替代项目．这个项目既能发展学生的速度和灵敏素质，又能提高变换方向的能力，是一项很有价值的锻炼项目．在某次“20米折返跑”测试中，受试者在平直跑道上听到“跑”的口令后，在起点终点线前全力跑向正前方20米处的折返线，测试员同时开始计时．受试者到达折返线时，用手触摸折返线处的物体（如木箱），再转身跑向起点终点线，当胸部到达起点终点线的垂直面时，测试员停表，所计时间即为“折返跑”的成绩，如图所示．设受试者起跑的加速度为4.0m/s2，运动过程中的最大速度为6.4m/s，到达折返线处时需减速到零，加速度的大小为8.0m/s2，返回时达到最大速度后不需减速，保持最大速度冲
线．受试者在加速和减速阶段的运动均可视为匀变速直线运动．求该受试者“折返跑”的成绩为多少秒？
【答案】
试题分析：对受试者，由起点终点线向折返线运动的过程中
加速阶段：①
m ②
减速阶段：
.③
④
匀速阶段：⑤
由折返线向起点终点线运动的过程中
加速阶段：，. ⑥
. . ⑦
匀速阶段：. ⑧
受试者“折返跑”的成绩为：.⑨
考点：匀变速直线运动的规律.
14.如图，真空室内存在匀强磁场，磁场方向垂直于图中纸面向里，磁感应强度的大小B=0.60T，磁场内有一块平面感光平板ab，板面与磁场方向平行，在距ab的距离l =16cm处，有一个点状的放射源S，它向各个方向发射粒子，粒子的速度都是v =3.0×106m/s，已知粒子的电荷与质量之比q/m=5.0×107C/kg现只考虑在图纸平面中运动的粒子。

求（1）ab上被粒子打中的区域的长度；
（2）能打在板上的粒子的初速度方向间的最大夹角。

【答案】(1) (2)
（1）α粒子带正电，故在磁场中沿逆时针方向做匀速圆周运动，用R表示轨道半径，有：
代入数据得R＝10 cm
可见，2R＞l＞R.
因朝不同方向发射的α粒子的圆轨迹都过S,由此可知,某一圆轨迹在图中N左侧与ab相切,则此切点P1就是α粒子能打中的左侧最远点.为定出P1点的位置,可作平行于ab的直线cd,cd 到ab间的距离为R,以S为圆心,R为半径,作弧交cd于Q点,再过Q作ab的垂线交ab于P1.由图中几何关系得：NP1＝
再考虑N的右侧.任何α粒子在运动中离S的距离不可能超过2R,以2R为半径,S为圆心作圆,交ab于N点右侧的P2点,此即右侧能打到的最远点.由图中几何关系得
NP2＝
所求长度为P1P2＝NP1＋NP2
代入数值得P1P2=20 cm
（2）如图，沿v1方向射出粒子与屏相切于p1点，沿v2方向射出粒子与屏相切于p2点v1，v2
间夹角为所求最大夹角，此夹角等于分别与之垂直的半径间的夹角，既SQ、SQ′间的夹角
（或）
则所求夹角为（或）
点睛：带电粒子在磁场中的运动解题的关键在于确定圆心和半径，尤其是找出临界的粒子运动的轨迹，然后再由几何关系即可求得要求的问题．
15.在如图甲所示的平面坐标系内，有三个不同的静电场：第一象限内有固定在O点处的点电荷产生的电场E1(未知)，该点电荷的电荷量为－Q，且只考虑该点电荷在第一象限内产生的电场；第二象限内有水平向右的匀强电场E2(未知)；第四象限内有大小为、方向按如图乙所示规律周期性变化的电场E3，以水平向右为正方向，变化周期T=,一质量为m，电荷量为＋q的离子从(－x0，x0)点由静止释放，进入第一象限后恰能绕O点做匀速圆周运动．以离子到达x轴为计时起点，已知静电力常量为k，不计离子重力．求：
(1)离子在第一象限运动时速度大小和第二象限内电场强度E2的大小；
(2)当t=T/2和t＝T时，离子的速度分别是多少；
(3)当t＝nT时，离子的坐标．
【答案】(1) (2) 方向：与x轴正向成角偏向y轴负向：
沿y轴负向 (3) [(4n＋1)x0，－2nx0]，(n＝1、2、3、……)
(1)设离子在第一象限的速度为，在第一象限内，由库仑力提供离子做圆周运动的向心力得：
，解得：
在第二象限内，只有电场力对离子做功，由动能定理得：，解得：；(2)离子进入第四象限后，在x方向上，前半个周期向右做匀加速直线运动，后半个周期向右做匀减速直线运动直到速度为0.当时：
所以此时离子的合速度：
方向：与x轴正向成角偏向y轴负向：
当时：，此时离子的合速度，沿y轴负向。

(3)由(2)分析可知，离子进入第四象限后，y方向上做匀速直线运动，x方向上每个周期向右运动的平均速度为，每个周期前进
因为开始时离子的横坐标为，所以时，离子的横坐标
纵坐标
故在时，离子的坐标为：，。

点睛：本题中质点在复合场运动，分析受力情况，确定质点的运动情况是解题的基础，结合粒子运动的周期性，运用数学几何知识综合求解。

16.如图所示，质量m1＝0.3 kg的足够长的小车静止在光滑的水平面上，现有质量m2＝0.2 kg 可视为质点的物块，以水平向右的速度v0＝10m/s 从左端滑上小车，最后在车面上某
处与小车保持相对静止.物块与车面间的动摩擦因数μ＝0.5，g取10 m/s2.求：
（1）物块在车面上滑行的时间t；
（2）摩擦力对小车的冲量和对小车做功
（3）要使物块不从小车右端滑出，车长至少多长?
【答案】（1）1.2s（2）1.2N·s；2.4J（3）6m
试题分析：根据动量守恒求出系统最后的共同速度，对小车和物块运用动能定理，求出物块在车面上滑行的时间；根据动能定理求出小车获得的动能；根据能量守恒求出车长至少多长。

（1）设物块与小车的共同速度为v，以水平向右为正方向，
根据动量守恒定律有m2v0＝(m1＋m2)v
解得：v=4m/s
设物块与车面间的滑动摩擦力为F f，对物块应用动量定理有－F f t＝m2v－m2v0
其中F f＝μm2g
联立以上代入数据解得： 1.2s
（2）对车由动量定理得：I= m1v-0=＝0.3×4=1.2N·s 方向水平向右
对车由动能定理得： 2.4J
（3）要使物块恰好不从小车右端滑出，物块滑到车面右端时与小车有共同的速度v，
则有m2v0＝(m1＋m2)v
由功能关系有：
代入数据解得:L＝6 m（2分）
故要使物块不从小车右端滑出，物块滑上小车的长度的为L＝6 m。