【物理】福建省厦门市2020届高三上学期期末质量检测试题（解析版）

【物理】福建省厦门市2020届高三上学期期末质量检测试题（解析版）

福建省厦门市2020届高三上学期期末质量检测试题 第I 卷 一、选择题：本题共 10 小题，每小题 4 分，共 40 分。在每小题给出的四个选项中，第 1～6 题只有一项符合题目要求；第 7～10 题有多项符合题目要求，全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分。‎ ‎1.下列四幅图中所涉及物理知识的论述中，错误的是（ ）‎ A. 图甲中，电流能使下方的小磁针发生偏转，说明了电流具有磁效应 B. 图乙中，电子秤应用了压力传感器来称重 C. 图丙中，变压器的铁芯由薄硅钢片叠压而成，是为了减小涡流，提高效率 D. 图丁中，紫外线照射锌板发生了光电效应，如换用红外线，也一定能发生光电效应 ‎【答案】D ‎【详解】A．图甲中，电流能使下方的小磁针发生偏转，说明了电流具有磁效应，选项A正确，不符合题意；‎ B．图乙中，电子秤应用了压力传感器来称重，选项B正确，不符合题意；‎ C．图丙中，变压器的铁芯由薄硅钢片叠压而成，是为了减小涡流，提高效率，选项C正确；不符合题意；‎ D．图丁中，紫外线照射锌板发生了光电效应，因红外线的频率小于紫外线，如换用红外线，则不一定能发生光电效应，选项D错误，符合题意；‎ 故选D。‎ ‎2.如图所示，不可伸长的轻绳一端固定于竖直墙面的 O 点，通过定滑轮和轻质动滑轮，另一端系一质量为 m1 的重物，动滑轮下面挂有质量为 m2 的重物，系统稳定时，轻绳与竖直墙面的夹角θ=30o，不计绳与滑轮摩擦，则 m1 与 m2 比值为（ ）‎ A. 1: B. 1:2 C. 1:3 D. :2‎ ‎【答案】A ‎【详解】设动滑轮两侧两绳的与竖直方向的夹角为30°．以滑轮为研究对象，分析受力情况，根据平衡条件有：‎ ‎2Fcos30°=m2g 其中 F=m1g 解得 A．1:，与结论相符，选项A正确；‎ B．1:2，与结论不相符，选项B错误；‎ C．1:3，与结论不相符，选项C错误；‎ D． :2，与结论不相符，选项D错误；‎ 故选A。‎ ‎3.打夯机利用冲击振动来夯实地基，其原理如图所示，转锤在电机的带动下匀速转动，从而使打夯机上下振动，达到夯实地基的作用。已知打夯机的机身质量为 M，转锤质量为 m，转速恒定，转动等效半径为 R，则下列说法正确的是（ ）‎ A. 若机身没有跳离地面，转锤过最高点时的向心力小于最低点时的向心力 B. 若机身没有跳离地面，转锤过最高点时的向心力大于最低点时的向心力 C. 若机身能跳离地面，转锤转动的角速度至少为 ‎ D. 若机身能跳离地面，转锤转动的角速度至少为 ‎【答案】C ‎【详解】AB．转锤匀速转动，根据可知，转锤过最高点时的向心力等于最低点时的向心力，选项AB错误；‎ CD．若机身能跳离地面，则在最高点时：‎ 其中的 T=Mg 则解得：‎ 选项C正确，D错误；‎ 故选C ‎4.电子束焊机是一种高精密的焊接设备，它利用高速运动的电子束流轰击工件进行焊接加工。电子束焊机中的电场线如图所示，曲面 K 为阴极，A 为阳极，加有高压 U，A 到曲面各点的距离均为d，电子在 K 极由静止被加速，其电量大小为 e，不考虑电子重力，则下列说法正确的是( )‎ A. 与 A 点距离相同的 P、Q 两点，电场强度相同 B. A、K 之间的电场强度大小为 C. 电子由 K 沿直线到 A 加速度逐渐减小 D. 电子由 K 到 A 电势能减小了eU ‎【答案】D ‎【详解】A．与 A 点距离相同的 P、Q 两点，电场强度大小相同，但是方向不同，选项A错误；‎ B．A、K 之间电场不是匀强电场，不能通过求解场强，选项B错误；‎ C．由K到A电场线逐渐变密集，场强变大，则电子由 K 沿直线到 A 加速度逐渐变大，选项C错误；‎ D．电子由 K 到 A ，电场力做正功eU，则电势能减小了 eU，选项D正确；‎ 故选D.‎ ‎5.美国物理学家劳伦斯于 1932 年发明了回旋加速器，利用带电粒子在磁场中做圆周运动的特点，使粒子在较小的空间范围内经过电场的多次加速获得较大的能量，由此，人类在获得高能粒子方面前进了一大步。如图为一种改进后的回旋加速器示意图，其中盒缝间的加速电场场强大小恒定，且被限制在 MN 板间，两虚线中间区域无电场和磁场，带正电粒子从 P0处以速度 v0 沿电场线方向射入加速电场，经加速后再进入 D 形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动，下列说法正确的( )‎ A. D 形盒中的磁场方向垂直纸面向外 B. 加速电场方向需要做周期性的变化 C. 增大板间电压，粒子最终获得的最大动能不变 D. 粒子每运动一周直径的增加量都相等 ‎【答案】C ‎【详解】A．由左手定则可知，D 形盒中的磁场方向垂直纸面向里，选项A错误；‎ B．根据此加速器的结构可知，加速电场方向总是竖直向下的，选项B错误；‎ C．根据，则最大动能 可知增大板间电压，粒子最终获得的最大动能不变，选项C正确；‎ D．根据 则 粒子每运动一周，加速电压的变化量相同，但是直径的增加量不相等，选项D错误；‎ 故选C ‎6.如图所示，A 物体套在光滑的竖直杆上，B 物体放置在粗糙水平桌面上，用一细绳连接。初始时细绳经过定滑轮呈水平，A、B 物体质量均为m。A 物体从 P 点由静止释放，下落到 Q 点时，速度为 v，PQ 之间的高度差为 h，此时连接 A 物体的细绳与水平方向夹角为 θ，此过程中，下列说法正确的是( )‎ A. A 物体做匀加速直线运动 B. A 物体到 Q 点时，B 物体的速度为 v sinq C. A 物体减少的重力势能等于 A、B 两物体动能增量之和 D. B 物体克服摩擦做的功为 mgh - mv2‎ ‎【答案】B ‎【详解】A．滑块A下滑时，竖直方向受重力和细绳拉力的竖直分量，因细绳拉力的竖直分量是变化的，则滑块A所受的合力不是恒力，则A的加速度不是恒量，即A不是匀加速下滑，选项A错误；‎ B．若滑块A的速度为v，则由速度的分解可知，滑块B的速度为vsinθ，选项B正确；‎ C．由能量关系可知，A 物体减少的重力势能等于B克服摩擦力做功和 A、B 两物体动能增量之和，选项C错误；‎ D．B 物体克服摩擦做的功为 ，选项D错误；‎ 故选B。‎ ‎7.2018 年 8 月 23 日，我国“十一五”期间重点建设的十二大科学装置之首——“中国散裂中子源”项目，正式投入运行。这标志着我国成为继英美日三国之后，第四个拥有散裂中子源的国家。散裂中子源除了在科学研究方面有极为重要作用外，其产生的中子还能用来治疗癌症。下列关于中子的说法正确的是( )‎ A. 卢瑟福用 α 粒子轰击49Be，产生126C，发现了中子 B. 放射性 β 射线其实质是高速中子流，可用于医学的放射治疗 C. 氘核聚变反应会释放出能量，其核反应方程为 ‎ D. 核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度 ‎【答案】CD ‎【详解】A．查德威克用α粒子轰击铍核，发现了中子；卢瑟福发现了质子，故A错误。‎ B．放射性 β 射线其实质是高速电子流，选项B错误；‎ C．氘核聚变反应会释放出能量，其核反应方程为 ，选项C正确；‎ D．核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度，选项D正确；‎ 故选CD．‎ ‎8.如图所示，光滑的绝缘水平桌面上存在边界平行的匀强磁场，方向垂直桌面向上，正方形金属线框的 bc 边与磁场左边界重合，其边长与磁场宽度均为 L。现施加一定外力，使线框斜向右下方沿直线匀速通过磁场,下列说法正确的是( )‎ A. 通过磁场时，线框内感应电流的方向先顺时针再逆时针 B. 通过磁场时，线框内感应电流的方向先逆时针再顺时针 C. 在线框进入磁场和离开磁场的过程中，bc 边的电势差大小相等 D. 外力方向垂直磁场边界向右 ‎【答案】AD ‎【详解】AB．通过磁场时，穿过线圈的磁通量先增加后减小，则线框内感应电流的方向先顺时针再逆时针，选项A正确，B错误；‎ C．线圈进入磁场时bc边是电源，bc两端电压为；线圈出离磁场时，ad边是电源，则bc两端电压为，则在线框进入磁场和离开磁场的过程中，bc 边的电势差大小不相等，选项C错误；‎ D．因安培力水平向左，则外力方向垂直磁场边界向右，选项D正确；‎ 故选AD。‎ ‎9.2019 年 7 月 25 日下午 13 时，北京星际荣耀公司的“双曲线一号遥一”小型固体运载火箭在中国酒泉卫星发射中心点火升空，按飞行时序将两颗卫星精确送入预设轨道，星际荣耀成为除美国以外全球第一家实现火箭入轨的民营公司。已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为 r，经过时间 t（t 小于其运行周期 T）运动的弧长为 s，万有引力常量为G，地球表面重力加速度为 g，下列说法正确的是( )‎ A. 卫星的线速度为 B. 卫星的线速度为 C. 地球的质量为 D. 地球的质量为 ‎【答案】AD ‎【详解】AB．卫星的线速度为，选项A正确，B错误；‎ CD．根据 解得地球的质量为 选项C错误，D正确；故选AD.‎ ‎10.如图所示，电阻不计的光滑金属导轨 MN、PQ 水平放置，间距为 d，两侧接有电阻 R1 、R2，阻值均为 R， O1O2 右侧有磁感应强度大小为 B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。质量为 m、长度也为 d 的金属杆置于 O1O2 左侧，在水平向右、大小为 F 的恒定拉力作用下由静止开始运动，经时间 t 到达 O1O2 时撤去恒力 F，金属杆在到达 NQ 之前减速为零。已知金属杆电阻也为 R，与导轨始终保持垂直且接触良好，下列说法正确的是（ ）‎ A. 杆刚进入磁场时速度大小为 B. 杆刚进入磁场时电阻 R1 两端的电势差大小为 C. 整个过程中，流过电阻 R1 的电荷量为 D. 整个过程中，电阻 R1 上产生的焦耳热为 ‎【答案】ACD ‎【详解】A. 杆刚进入磁场之前的加速度 则进入磁场时速度大小为 选项A正确； ‎ B. 杆刚进入磁场时产生的感应电动势：‎ E=Bdv 则电阻 R1 两端的电势差大小为 选项B错误；‎ C金属棒进入磁场后，由动量定理：‎ 即 ‎ 因为 解得 选项C正确；‎ D. 整个过程中，产生的总焦耳热：‎ 则电阻 R1 上产生的焦耳热为 选项D正确；‎ 故选ACD。‎ 第Ⅱ卷 二、实验题：本题共 2 小题，第 11 题 6 分，第 12 题 10 分，共 16 分。把答案写在答题卡中指定的答题处。‎ ‎11.小米同学用图所示装置探究物体的加速度与力的关系。实验时保持小车(含车中重物)的质量不变，细线下端悬挂钩码的重力视为小车受到的合力 F，用打点计时器测出小车运动的加速度 a。‎ ‎（1）下列操作中，是为了保证“细线下端悬挂钩码的重力视为小车受到的合力 F” 这一条件的有（ ）‎ A．实验前应将木板远离定滑轮一端适当垫高，以平衡摩擦力 B．实验前应调节定滑轮高度，使定滑轮和小车间的细线与木板平行 C．小车的质量应远小于钩码的质量 D．实验时，应先接通打点计时器电源，后释放小车 ‎（2）如图为实验中打出的一条纸带，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出连续的 5 个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有 4 个点迹未标出，测出各计数点到 A 点间的距离。已知所用电源的频率为 50Hz，则小车的加速度 a＝________m/s2。（结果保留两位小数）‎ ‎（3）改变细线下端钩码的个数，得到 a－F 图象如图所示，造成图线不过原点的原因可能是__________。‎ ‎【答案】 (1). AB (2). 0.93 (3). 平衡摩擦力过度 ‎【详解】（1）[1]．A．实验前应将木板远离定滑轮一端适当垫高，以平衡摩擦力，这样细线下端悬挂钩码的重力才能视为小车受到的合力F，选项A正确；‎ B．实验前应调节定滑轮高度，使定滑轮和小车间的细线与木板平行，这样细线下端悬挂钩码的重力才能视为小车受到的合力F，选项B正确；‎ C．要使得细线下端悬挂钩码的重力等于小车受到的合力，则要使得小车的质量应远大于钩码的质量，选项C错误；‎ D．实验时，应先接通打点计时器电源，后释放小车，这一操作对保证“细线下端悬挂钩码的重力视为小车受到的合力 F” 这一条件无影响，选项D错误；故选AB。‎ ‎（2）[2]．根据可得小车的加速度 ‎（3）[3]．由图像可知，小车上拉力为零时就有了加速度，可知是由于平衡摩擦力时木板抬的过高，平衡摩擦力过度引起的。‎ ‎12.厦门某中学开展“垃圾分类我参与”活动，小米同学想测量某废旧干电池的电动势和内阻。现有如下器材：‎ A．一节待测干电池（电动势约 1.5V）‎ B．电流表 A1（满偏电流 1.5mA，内阻 r1=10Ω，读数记为 I1）‎ C．电流表 A2（满偏电流 60mA，内阻 r2=2.0Ω，读数记为 I2）‎ D．电压表 V（满偏电压 15V，内阻约 3kΩ）‎ E．滑动变阻器 R1（0～20Ω，2A）‎ F．滑动变阻器 R2（0～1000Ω，1A）‎ G．定值电阻 R3=990Ω，开关 S 和导线若干 ‎（1）为了尽可能准确地进行测量，实验中应选用的滑动变阻器是________（填写器材前面的字母编号）‎ ‎（2）根据本题要求，将图甲实物图连接完整。‎ ‎（3）图乙为该同学根据实验数据作出的 I1- I2 图线，由该图线可得被测干电池的电动势E=______V，内阻 r=_____Ω。‎ ‎（4）图丙为某小灯泡的伏安特性曲线，如将此小灯泡接到该电池两端，其工作时的功率为____W（结果保留两位小数）‎ ‎【答案】(1). E (2). (3). 1.34-1.36 5.0-5.3 (4). 0.08‎ ‎【详解】（1）[1]．为了尽可能准确地进行测量，实验中应选用的滑动变阻器是阻值较小的E即可；‎ ‎（2）[2]．电压表量程过大，可用已知内阻的电流表A1与电阻R3串联，这样就相当于量程为：的电压表；电路连接如图： ‎ ‎（3）[3][4]．因电流表A1的满量程1.5mA与电压1.5V对应；延长图像交于两坐标轴；交纵轴于1.36mA，则电池的电动势为E=1.36V，内阻 ‎（4）[5]．对电源U=E-Ir=1.36-5.3I；将电源的U-I线和灯泡的U-I线画在同一坐标纸上如图，交点为I=0.28A，U=0.27V，则功率 P=IU≈0.08W.‎ 三、计算题：本题共 4 小题，第 13 题 10 分，第 14 题 10 分，第 15 题 12 分，16 题 12 分，共 44 分。把解答写在指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。‎ ‎13.如图所示，倾角 θ=30°的斜面足够长，上有间距 d=0.9 m 的 P、Q 两点，Q 点以上斜面光滑，Q 点以下粗糙。可视为质点的 A、B 两物体质量分别为 m、2m。B 静置于 Q 点，A 从 P 点由静止释放，与 B 碰撞后粘在一起并向下运动，碰撞时间极短。两物体与斜面粗糙部分的动摩擦因数均为 取 g=10 m/s2，求：‎ ‎（1）A 与 B 发生碰撞前的速度 v1‎ ‎（2）A、B 粘在一起后向下运动的距离 ‎【答案】（1）3m/s（2）0.5m ‎【详解】（1）A在PQ段下滑时，由动能定理得：‎ 得：‎ v1=3 m/s ‎（2）A、B碰撞后粘在一起，碰撞过程动量守恒，则有：‎ 之后A、B整体加速度为：‎ 得：‎ aAB=-1m/s2‎ 即A、B整体一起减速下滑，减速为零时：‎ 得：‎ xAB=0.5 m ‎14.如图所示，直角坐标系第二象限存在垂直纸面向外的匀强磁场，第一象限中有竖直向上的匀强电场，大小均未知。一带电量为+q，质量为 m 的粒子从 P（-1.2d，0）点以初速度 v0 射入磁场，速度方向与 x 轴负方向夹角为 37°，经磁场偏转后，从 Q 点进入第一象限时与 y 轴负方向夹角为 53°，粒子在第一象限运动时，恰能与 x 轴相切。重力不计，求：‎ ‎（1）磁感应强度大小 ‎（2）电场强度大小 ‎（3）粒子与 x 轴相切点的坐标 ‎【答案】（1）（2）（3）（，0）‎ ‎【详解】（1）粒子在磁场中运动轨迹如图所示，PQ恰为直径，由几何关系得：‎ 得：‎ ‎（2）要恰能与x轴相切，则竖直方向速度为零时恰到x轴：‎ 得：‎ ‎（3）沿着x轴、y轴方向的运动分别为：‎ 得：‎ x=‎ 即相切点的坐标为（，0）‎ ‎15.在竖直平面内，一带电量为+q，质量为 m 的小球以一定的初动能从 O 点水平向右抛出，未加电场时恰能经过 A 点，OA 间距为 d，直线 OA 与水平方向夹角为 30°。若在空间中加上平行于该竖直平面的匀强电场，第二次将此小球以相同的初动能从 O 点沿某方向抛出，恰好也能经过 A 点，此时动能为抛出初动能的 5倍；保持电场不变，第三次再将此小球以相同的初动能从 O 点沿另一方向抛出，小球恰能经过 O 点正下方的B 点，OB 间距为 2d，且经过 B 点动能为小球初动能的 9 倍，已知重力加速度为 g，求：‎ ‎（1）小球抛出的初动能 Ek0‎ ‎（2）第二次抛出过程中电场力做的功 WOA；‎ ‎（3）匀强电场的大小与方向。‎ ‎【答案】（1） （2） （3）方向沿直线OA，由O指向A ‎【详解】（1）设初速度v0，则有：‎ 得：‎ ‎（2）从O到A过程中，由动能定理有：‎ 得：‎ ‎（3）从O到B过程中，由动能定理有：‎ 得：‎ O到A与O到B过程中，电场力做功一样多，AB连线为电场等势面，且由几何关系可知，OA与AB恰好垂直，故电场沿直线OA，由O指向A，且：‎ 得：‎ 方向沿直线OA，由O指向A ‎16.如图甲所示，长木板 B 静止在水平地面上，质量 M=1 kg，t=0 时，物块 A 以 v0=3m/s 的初速度从左端滑上长木板。A 可视为质点，质量 m=2 kg，0-1 s 两者运动的 v-t图像如图乙所示。t=1 s 时在物块上施加一变力 F，t=2 s 时撤去 F，F-t 图像如图丙所示，最终物块恰好到达长木板的最右端。取 g=10 m/s2，求：‎ ‎（1）物块与长木板间的动摩擦因数 μ1 及长木板与地面间的动摩擦因数 μ2；‎ ‎（2）t=2 s 时物块与长木板各自的速度大小；‎ ‎（3）若已知1-2s内物块的位移为m,求木板的长度。‎ ‎【答案】（1）μ1=0.2，μ2=0.1（2）=3 m/s，=2 m/s（3）2m ‎【详解】（1）由图乙可知，物块及长木板各自的加速度大小为：‎ 物块：‎ a1=2 m/s2‎ 木板：‎ a2=1 m/s2‎ 对两者各自受力分析，由牛顿运动定律有：‎ 物块：‎ 木板：‎ 得：‎ μ1=0.2，μ2=0.1‎ ‎（2）两者共速后，若施加恒力F0，使两者即将发生相对运动，则有：‎ 木板：‎ 整体：‎ 得：‎ F0=6N 由图丙知：t=1 s时，F1=6N，即从此时刻开始，物块相对木板向前运动外力F 随时间均匀变化，对物块及木板由动量定理可得：‎ 物块：‎ 木板：‎ 得：‎ ‎=3 m/s，=2 m/s ‎（3）0-1 s内，两者的相对位移为：‎ ‎1-2 s内，两者的相对位移为：‎ 最终A、B共速，共速后不再相对滑动，一起减速为零 得：‎ ‎ s A、B共同速度为：‎ ‎ m/s 最后 s两者的相对位移为：‎ 木板长度为：‎ 得：L=2 m