湖北省华中师大一附中2021-2022届高三物理能力测试试题(含解析)

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A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】当拉力F小于最大静摩擦力,物体的位移为零;当F大于最大静摩擦力,根据牛顿第二定律可得:
F﹣μmg=ma1
物体在足够大的水平力F作用下的加速度
a1=
撤去拉力后,物体的速度
撤去拉力后,物体的加速度
物体继续滑行直至停止,运动的时间
物体运动的总位移
可见,作用时间t不变,s﹣F是一元二次函数,是开口向上的抛物线,故C正确,ABD错误。
【答案】 (1). (2). B (3). D (4). E (5). 8 (6). 10 (7). 0.56
【解析】
【详解】(1) 从图甲可知,将滑动变阻器滑片从一端移到另外一端过程中电表的示数不是从0开始的,因此滑动变阻器采用的不是分压接法,而是限流接法;从图甲可知,小灯泡的电阻为10Ω~30Ω,阻值较小,因此电流表采用外接法,作出的实验电路图如图所示:
vy=v0tan45°=v
故运动时间为:

根据平抛运动的分位移公式,有:
x=v0t ②

联立①②③解得:
在同一直线上。
A.同一直线上。与上述结论相符,故A正确;
B.同一圆上。与上述结论不符,故B错误;
C.同一椭圆上。与上述结论不符,故C错误;
D.同一抛物线上。与上述结论不符,故D错误。
故选:A
4.将两个负电荷A、B(带电量QA=20C和QB=40C)分别从无穷远处移到某一固定负点电荷C产生的电场不同位置M和N,克服电场力做功相同,则将这两电荷位置互换后(即将电荷A移至位置N,电荷B移至位置M,规定无穷远处为零势面,且忽略电荷A、B对点电荷C的电场分布影响),此时电荷A、B分别具有的电势能EA和EB关系描述正确的是( )
(1)图线与纵坐标交点a0的大小;
(2)图线与θ轴重合区间为[θ1,θ2],木板处于该两个角度时的摩擦力指向何方?在斜面倾角处于θ1和θ2之间时,物块的运动状态如何?
(2)根据实验结果判断得出实验中选用:电压表__(选填器材代号“A”或“B”),电流表__(选填器材代号“C”或“D”),滑动变阻器__(选填器材代号“E”或“F”);
(3)根据图甲信息得出器材G中的直流电源电动势为__V,内阻为__Ω;
(4)将两个该型号小灯泡串联后直接与器材G中的直流电源E相连,则每个小灯消耗的实际功率为__W。
故选C。
3.从空间某点以大小不同的速率沿同一水平方向射出若干小球,不计空气阻力。则它们的动能增大到初动能的2倍时的位置处于
A. 同一直线上B. 同一圆上
C. 同一椭圆上D. 同一抛物线上
【答案】A
【解析】
【详解】动能增大到射出时的2倍,根据公式 ,速度增加为初速度的 倍;
速度偏转角度余弦为:

故速度偏转角度为45°,故:
(1)本实验中钩码的质量要满足的条件是__;
(2)该同学作出了v2—m 关系图象(如图乙),发现是一条过原点的直线,间接验证了“加速度与力的关系”,依据图象,每次小车的释放点有无改变__ (选填“有”或“无”),从该图象还可以求得的物理量是__。
【答案】 (1). 钩码质量远小于滑块质量 (2). 无 (3). 滑块质量
EA=﹣QA N=﹣20 N
EB=﹣QB M=﹣40 2 N=﹣80 N
由于 N 0,所以EA EB,故A正确,BCD错误。
故选A。
5.如图所示,一个半径为r的半圆形线圈,以直径ab为轴匀速转动,转速为n,ab的左侧有垂直于纸面向里(与ab垂直)的匀强磁场,磁感应强度为B。M和N是两个集流环,负载电阻为R,线圈、电流表和连接导线的电阻不计,则电流表的示数为。( )
【解析】
【详解】(1) 设钩码质量为m,滑块质量为M,对整体分析,根据牛顿第二定律,滑块的加速度
a=
隔离对滑块分析,可知细绳上的拉力
FT=Ma=
要保证绳子 拉力FT等于钩码的重力mg,则钩码的质量m要远小于滑块的质量M,这时有FT ;
(2) 滑块的加速度a= ,当s不变时,可知加速度与v2成正比,滑块的合力可以认为等于钩码的重力,滑块的合力正比于钩码的质量,所以可通过v2﹣m的关系可以间接验证加速度与力的关系,在该实验中,s不变,v2—m的关系图象是一条过原点的直线,所以每次小车的释放点无改变;
(2) 从图甲可知,记录的全部数据中小灯两端电压U最大为6V,因此电压表的量程需要选择15V,故电压表选B;通过小灯的电流I最大为:0.2A=200mA,故电流表的量程需要选择500mA,故电流表选D;电路采用滑动变阻器限流接法,为了便于实验操作,滑动变阻器应选小阻值的,故滑动变阻器选E;
(3) 从图甲可知,当滑动变阻器接入电阻为0时,小灯两端电压U1最大为6V,通过小灯的电流I1最大为0.2A,则此时小灯电阻
G.直流电源E
H.开关S及导线若干
I.小灯泡(U额=5V)
某组同学连接完电路后,闭合电键,将滑动变阻器滑片从一端移到另外一端,移动过程中发现小灯未曾烧坏,记录多组小灯两端电压U和通过小灯的电流I数据(包括滑片处于两个端点时U、I数据),根据记录的全部数据做出的U﹣I关系图象如图甲所示:
(1)根据实验结果在图乙虚线框内画出该组同学的实验电路图____;
因为a与F成正比,则有: ,则 ,结合图线的斜率可以求出滑块的质量M。
10.在研究“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,提供有以下器材:
A.电压表V1(0~5V)
B.电压表V2(0~15V)
C.电流表A1(0~50mA)
D.电流表A2(0~500mA)
E.滑动变阻器R1(0~60Ω)
F.滑动变阻器R2(0~2kΩ)
湖北省华中师大一附中2020届高三物理能力测试试题(含解析)
一、选择题
1.已知光速为 3 × 108m/s 电子的质量为 9.1 × 10−31kg ,中子的质量为1.67 ×10−27kg,质子的质量为1.67 × 10−27kg。 氢原子能级示意图如图所示。静止氢原子从n =4 跃迁到 n =1 时,氢原子的反冲速度是多少?( )
考点:考查了导体切割磁感线运动
【名师点睛】考查法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、安培力的大小公式、做功表达式、动能定理等的规律的应用与理解,运动过程中金属棒所受的安培力不变,是本题解题的突破口,注意B-x图象的面积和L的乘积表示磁通量的变化量.
二、非选择题
9.在研究“加速度与力的关系”实验中,某同学根据学过的理论设计了如下装置(如图甲):水平桌面上放置了气垫导轨,装有挡光片的滑块放在气垫导轨的某处(档光片左端与滑块左端齐平)。实验中测出了滑块释放点到光电门(固定)的距离为s,挡光片经过光电门的速度为v,钩码的质量为m,(重力加速度为g,摩擦可忽略)
A.EA EBB.EA=EBC.EA EBD. 无法确定
【答案】A
【解析】
【详解】两个电荷未换之前,分别从无穷远处移到某一固定负点电荷C产生的电场不同位置M和N,克服电场力做功相同,有:
﹣QA(0﹣ M)=﹣QB(0﹣ N)

QA M=QB N
由于2QA=QB,所以得: M=2 N;将这两电荷位置互换后,电荷A、B分别具有的电势能EA和EB为:
A. 4.07 m/sB. 0.407 m/sC. 407 m/sD. 40.7 m/s
【答案】A
【解析】
【详解】氢原子从n=4 跃迁到n=1 时放出光子的能量为
光子的动量
光子的能量
可得
根据动量守恒定律可知
可得
故选A。
2.质量为m的物体放在粗糙水平面上,在一个足够大的水平力F作用下开始运动,经过一段时间t撤去拉力,物体继续滑行直至停止,运动总位移s。如果仅改变F的大小,作用时间不变,总位移s也会变化,则s与F关系的图象是( )
故选AC
【点睛】根据受力情况分Biblioteka Baidu物体运动情况,t1时刻前,合力为零,物体静止不动,t1到t3时刻,合力向前,物体加速前进,t3之后合力向后,物体减速运动.
8.如图(甲)所示,平行光滑金属导轨水平放置,两轨相距L=0.4m,导轨一端与阻值R=0.3Ω的电阻相连,导轨电阻不计.导轨x>0一侧存在沿x方向均匀增大的恒定磁场,其方向与导轨平面垂直向下,磁感应强度B随位置x变化如图(乙)所示.一根质量m=0.2kg、电阻r=0.1Ω的金属棒置于导轨上,并与导轨垂直,棒在外力F作用下从x=0处以初速度v0=2m/s沿导轨向右变速运动,且金属棒在运动过程中受到的安培力大小不变.下列说法中正确的是( )
A. 金属棒向右做匀减速直线运动
B. 金属棒在x=1m处的速度大小为0.5m/s
C. 金属棒从x=0运动到x=1m过程中,外力F所做的功为-0.175J
D. 金属棒从x=0运动到x=2m过程中,流过金属棒的电量为2C
【答案】BCD
【解析】
【详解】试题分析:根据图象得 函数关系式 ,金属棒向右运动切割磁感线产生感应电动势 ,感应电流 ,安培力 ,解得 ,根据匀变速直线运动的速度位移公式 ,如果是匀变速直线运动, 与x成线性关系,而由上式知,金属棒不可能做匀减速直线运动,故A错误;根据题意金属棒所受的安培力大小不变, 处与 处安培力大小相等,有 ,即 ,故B正确;金属棒在 处的安培力大小为 ,对金属棒金属棒从 运动到 m过程中,根据动能定理有 ,代入数据 ,解得 ,故C正确;根据感应电量公式 , 到 过程中,B-x图象包围的面积 , ,,故D正确
RL= =30Ω
由闭合电路欧姆定律有
当滑动变阻器接入电阻为R2=60Ω时,小灯两端电压U2最小为1V,通过小灯的电流I2最小为0.1A,则此时小灯电阻
RL= =10Ω
由闭合电路欧姆定律有
解得电源电动势E=8V,内阻r=10Ω;
(4) 将两个该型号小灯泡串联后直接与器材G中的直流电源E相连,根据闭合电路欧姆定律,有
A. B.
C. D.
【答案】BD
【解析】
【详解】根据万有引力等于重力得
则有
地球表面附近重力加速度为g,月球中心到地球中心的距离是地球半径的k倍,所以月球的引力加速度为
月球绕地球运动周期T,根据圆周运动向心加速度公式得
故选BD。
7.如图(a),静止在水平地面上的物体,受到水平拉力F的作用,F与时间t的变化关系如图(b)所示.设物块与地面间的最大静摩擦力Ffm的大小与滑动摩擦力大小相等,则t1~t3时间内( )
E=2U+Ir
解得
U=4﹣5I
作出此时的U﹣I图象如图所示:
图中交点I=0.18A,U=3.1V,即通过每个灯泡的电流为0.18A,每个灯泡的电压为3.1V,故每个小灯消耗的实际功率
P=0.18A 3.1V≈0.56W
(由于交点读数存在误差,因此在0.55W~0.59W范围内均对)
11.如图(a),木板OA可绕轴O在竖直平面内转动,木板上有一质量为m=1kg的物块,始终受到平行于斜面、大小为8N的力F的作用。改变木板倾角,在不同倾角时,物块会产生不同的加速度a,如图(b)所示为加速度a与斜面倾角的关系图线。已知物块与木板间的动摩擦因数为μ=0.2,假定物块与木板间的最大静摩擦力始终等于滑动摩擦力。求:(g取10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8)
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】线圈绕轴匀速转动时,在电路中产生如图所示的交变电流。
此交变电动势的最大值为
设此交变电动势在一个周期内的有效值为E′,由有效值的定义得
解得
故电流表的示数为
故选D。
6.牛顿在发现万有引力定律时曾用月球的运动来检验,物理学史上称为著名的“月地检验”。已经知道地球的半径为R,地球表面的重力加速度为g,月球中心与地球中心距离是地球半径k倍,根据万有引力定律,可以求得月球受到万有引力产生的加速度为a1。又根据月球绕地球运动周期为T,可求得月球的向心加速度为a2,两者数据代入后结果相等,定律得到验证。以下说法正确的是( )
【详解】A、在0﹣t1时间内水平拉力小于最大静摩擦力,t2时刻物体受到的拉力最大;故物体的加速度最大,故A正确;
BCD、物体运动后摩擦力大小不变,当速度最大时摩擦力的功率最大;而在t1到t3时刻,合力向前,物体一直加速前进,t3时刻后合力反向,要做减速运动,所以t3时刻A的速度最大,动能最大.摩擦力的功率最大;故BD错误,C正确
A. t2时刻物体的加速度最大
B. t2时刻摩擦力的功率最大
C. t3时刻物体的动能最大
D. t3时刻物体开始反向运动
【答案】AC
【解析】
【分析】
当拉力小于最大静摩擦力时,物体静止不动,静摩擦力与拉力二力平衡,当拉力大于最大静摩擦力时,物体开始加速,当拉力重新小于最大静摩擦力时,物体由于惯性继续减速运动.
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