【物理】黑龙江省牡丹江市第一高级中学2020届高三上学期期末考试试题（解析版）

【物理】黑龙江省牡丹江市第一高级中学2020届高三上学期期末考试试题（解析版）

黑龙江省牡丹江市第一高级中学2020届高三上学期 期末考试试题 一、单项选择题 ‎1.校运会上，某同学在100m短跑比赛中以11.90s成绩获得第1名．关于该同学在比赛中的运动，下列图象中最接近实际情况的是 ( )‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【详解】短跑比赛中要经历起跑、匀速、冲刺的过程，即加速阶段、匀速阶段、最后冲刺时速度又稍微增大，故符合实际情况的是B选项正确．‎ ‎2.如图所示，两个质量都是m的小球A、B用轻杆连接后斜放在墙上处于平衡状态已知墙面光滑，水平地面粗糙现将A球向下移动一小段距离，两球再次达到平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较，地面对B球的支持力N和轻杆上的压力F的变化情况是（ ）‎ A. N不变，F变大 B. N变大，F变大 C. N不变，F变小 D. N变大，F变小 ‎【答案】A ‎【详解】对整体进行受力分析，知竖直方向：N=2mg，移动两球后，仍然平衡，则N 仍然等于2mg，所以N不变。  再隔离对A进行受力分析，轻杆对A的作用力等于轻杆上受到的压力，轻杆对A球的作用力 当A球向下移动一小段距离，夹角θ增大，cosθ变小，所以F增大。‎ A．N不变，F变大，与结论相符，选项A正确；‎ B．N变大，F变大，与结论不相符，选项B错误；‎ C．N不变，F变小，与结论不相符，选项C错误；‎ D．N变大，F变小，与结论不相符，选项D错误；‎ 故选A。‎ ‎3.夏季游乐场的“飞舟冲浪”项目受到游客的欢迎，如图所示，一游客（可视为质点）以某一水平速度从A点出发沿光滑圆轨道运动，至B点时脱离轨道，最终落在水面上的C点，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）‎ A. 在A点时，游客处于超重状态 B. 在B点时，游客的向心加速度为 C. 从B到C过程，游客的机械能增大 D. 从A到B过程，游客水平方向的加速度先增大后减小 ‎【答案】D ‎【详解】A．在A点，小球具有竖直向下的向心加速度，此瞬间处于失重状态，故A错误；‎ B．小球在B点刚离开轨道，则小球对圆轨道的压力为零，游客的加速度为g，竖直向下，但向心加速度小于g，故B错误；‎ C．从B到C过程，小球只受重力作用，游客的机械能守恒，故C错误；‎ D．小球在A点时合力沿竖直方向，在B点时合力也沿竖直方向，但AB过程中的各点支持力却有水平向右的分力，所以小球水平方向的加速度必定先增加后减小，故D正确；‎ 故选D。‎ ‎4.如图，一截面为椭圆形的容器内壁光滑，其质量为M，置于光滑水平面上，内有一质量为m的小球，当容器受到一个水平向右的力F作用向右匀加速运动时，小球处于图示位置，此时小球对椭圆面的压力大小为（ ）‎ A. ‎ B. ‎ C. ‎ D. ‎ ‎【答案】B ‎【详解】先以整体为研究对象,根据牛顿第二定律得：加速度为a= ，再对小球研究，分析受力情况如图，‎ 由牛顿第二定律得到：‎ N= ．‎ 根据牛顿第三定律，可知B正确，ACD错误．故选B ‎【点睛】先以整体为研究对象，根据牛顿第二定律求出加速度，再对小球研究，求出椭圆面对小球的支持力大小，由牛顿第三定律得到小球对椭圆面的压力大小．‎ ‎5.如图所示，一只原、副线圈分别是200匝和100匝的理想变压器．副线圈的两端连接两个阻值均为20Ω的电阻，原线圈接频率为50Hz的正弦交流电源，电压表的示数为5V．电流表、电压表均为理想交流电表，则下列说法正确的是（　　）‎ A. 电流表的读数为0.5A B. 流过电阻的交流电频率为100Hz C. 交流电源的输出电压的最大值为20V D. 交流电源的输出功率为5W ‎【答案】C ‎【详解】副线圈的电流为，则原线圈的电流为，由得，故A错误；流过电阻的交流电的频率为，故B错误；副线圈的电压为，由得，，则其最大值为，故C正确；，故D错误．‎ ‎【点睛】根据电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，变压器的输入功率和输出功率相等，逐项分析即可得出结论．‎ ‎6.光滑水平地面上有两个静止的小物块a和b，a的质量为m，b的质量M可以取不同的数值．现使a以某一速度向b运动，此后a与b发生弹性碰撞，则（ ）‎ A. 当M＝m时，碰撞后b的速度最大 B. 当M＝m时，碰撞后b的动能最大 C. 当M＞m时，若M越小，碰撞后b的速度越小 D. 当M＜m时，若M越大，碰撞后b的动量越小 ‎【答案】B ‎【详解】设碰撞前a的速度为v0．碰撞后a、b的速度分别为va和vb．取碰撞前a的速度方向为正方向．根据动量守恒定律和机械能守恒定律分别得： mv0=mva+Mvb．mv02=mva2+Mvb2．联立解得 va=v0，vb=v0；由vb=v0知，m一定，M越小，vb越大，碰撞后b的速度没有最大值，故A错误．碰撞后b的动能 Ekb=Mvb2=；根据数学知识知，当，即M=m时，Ekb有最大值，故B正确．当M＞m时，若M越小，由vb=v0知，m一定，vb越大，故C错误．碰撞后b的动量 Pb=Mvb=，则知M越大， 越小，Pb越大，故D错误．故选B．‎ ‎【点睛】解决本题的关键是掌握弹性碰撞遵守的两大规律：动量守恒定律和机械能守恒定律，通过列式，结合数学知识不等式知识分析碰撞后b的动量和动能的变化情况．‎ ‎7.如图所示，边长为2L的等边三角形区域abc内部的匀强磁场垂直纸面向里，b点处于x轴的坐标原点O；一与三角形区域abc等高的直角闭合金属线框ABC，∠ABC=60°，BC边处在x轴上。现让金属线框ABC沿x轴正方向以恒定的速度v穿过磁场，在t=0时线框B点恰好位于原点O的位置。规定逆时针方向为线框中感应电流的正方向，在下列四个i-x图象中,能正确表示线框中感应电流随位移变化关系的是(　 　)‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【详解】线圈从0-L过程，产生逆时针方向的电流；有效长度从0增大到，故电流逐渐变大；从L-2L过程，产生逆时针方向的电流；有效长度从逐渐减到0，故电流逐渐变小；从2L-3L过程，产生瞬时针方向的电流；有效长度从逐渐减到0，故电流逐渐变小；则图线D正确，ABC错误。故选D。‎ 二、多项选择题 ‎8.下列说法正确的是( )‎ A. 电子的衍射图样表明电子具有波动性 B. 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应 C. 氢原子从某激发态跃迁至基态要吸收特定频率的光子 D. 结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定 ‎【答案】AB ‎【详解】A．电子的衍射图样表明电子具有波动性，选项A正确；‎ B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应，选项B正确；‎ C．氢原子从某激发态跃迁至基态要释放特定频率的光子，选项C错误；‎ D．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，选项D错误；故选AB。‎ ‎9.澳大利亚科学家近日宣布，在离地球约14光年的红矮星wolf 1061周围发现了三颗行星b、c、d，它们的公转周期分别是5天、18天、67天，公转轨道可视为圆，如图所示.已知万有引力常量为G.下列说法正确的是(　　)‎ A. 可求出b、c的公转半径之比 B. 可求出c、d的向心加速度之比 C. 若已知c的公转半径，可求出红矮星的质量 D. 若已知c的公转半径，可求出红矮星的密度 ‎【答案】ABC ‎【详解】行星b、c的周期分别为5天、18天，均做匀速圆周运动，根据开普勒第三定律公式，可以求解出轨道半径之比，A正确；根据万有引力等于向心力列式，结合A中求得的半径之比，故可以求解出c、d的向心加速度之比，B正确；已知c的公转半径和周期，根据牛顿第二定律，有，可以求解出红矮星的质量，但不知道红矮星的体积，无法求解红矮星的密度，C正确D错误．‎ ‎10.如图所示，a、b、c三点在固定点电荷Q1、Q2连线的延长线上，Q1带正电．一带正电粒子从a点由静止释放，仅在电场力作用下运动，经b点时速度最大，到c点时速度为零．下列说法正确的是（ ）‎ A. Q2带正电 B. Q2电荷量大于Q1的电荷量 C. a、c两点电势相等 D. b点的电场强度最大 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ 试题分析：根据带电粒子的运动情况可分析其受力情况，b点速度最大，电场力的合力为零，由点电荷场强公式E=k分析电荷量的大小．根据动能定理分析a、c两点电势关系．‎ 解：A、带电粒子经过b点时速度最大，此时合力为零，可知b点的合场强为零，因此Q2带负电．故A错误．‎ B、b点的合场强为零，说明Q1、Q2在b点产生的场强大小相等，由点电荷场强公式E=k知，Q2的电荷量大于Q1的电荷量，故B正确．‎ C、从a运动到c的过程，带电粒子动能的变化量为零，由动能定理知电场力做功为零，则a、c两点电势相等，故C正确．‎ D、b点的电场力为零，则b点的电场强度为零，故D错误．‎ 故选BC ‎【点评】解决本题时b点的合力为零为突破口，根据点电荷场强公式E=k得到Q1和Q2的电量关系．分析电势关系时可根据动能定理研究．‎ ‎11.如图所示，轻质弹簧左端固定，置于场强为 E 水平向左的匀强电场中，一质量为 m，电荷量 为+q 的绝缘物块（可视为质点），从距弹簧右端 L1 处由静止释放，物块与水平面间动摩擦因数 为 m ，物块向左运动经 A 点（图中未画出）时速度最大为 v，弹簧 被压缩到最短时物体离释放点的距离为 L2，重力加速度为 g，则从 物块释放到弹簧压缩至最短的过程中 A. 物块与弹簧组成的系统机械能的增加量为 (qE - mmg)L2‎ B. 物块电势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量与系统产生的内能之和 C. 物块的速度最大时，弹簧的弹性势能为 (qE - mmg )L1- mv2‎ D. 若物块能弹回，则向右运动过程中经过 A 点时速度最大 ‎【答案】AB ‎【详解】根据功能关系可以知道，电场力和摩擦阻力的功等于机械能的变化，则：，故选项A正确；根据能量守恒可以知道，物块电势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量与系统产生的内能之和，故选项B正确；由题可以知道，当物块处于A点即弹簧处于压缩状态时，速度最大，而不是弹簧处于原长时速度最大，故选项C错误；当物块的速度最大时即处于平衡状态，当向左运动到速度最大即A点时，受到向左的电场力和向右的摩擦力和弹力即：，若物体能弹回，在处于速度最大时，则：，可以看出：，即向右运动时速度最大的位置不是A点，故选项D错误．‎ ‎【点睛】运用能量守恒或动能定理解题，关键选择好研究的过程，分析过程中的能量转化，然后列式求解，对于第二问，关键要确定滑块最终停止的位置．‎ ‎12.如图所示，水平传送带两端AB间的距离为L，顺时针转动速度为v，一个质量为m的小物体，以一定的初速度从A端滑上传送带，运动到B端，此过程中物块先做匀加速直线运动，后做匀速直线运动，物块做匀加速直线运动的时间与做匀速直线运动时间为1：2，两过程中物块运动的位移之比为2：5，重力加速度为g，传送带速度大小不变。下列说法正确的是( )‎ A. 物块的初速度大小为 B. 物块做匀加速直线运动的时间为 C. 物块与传送带间的动摩擦因数为 D. 整个过程中物块与传动带因摩擦产生的热量为 ‎【答案】ACD ‎【详解】A．令匀加速运动的时间为t，匀速的时间为2t，由题意知 得 故A正确；‎ B．匀速运动中 所以匀加速运动的时间为 故B错误；‎ C．由运动学公式 得动摩擦因数为 故C正确；‎ D．由热量，‎ 所以 故D正确。‎ 故选ACD。‎ 三、实验题 ‎13.利用图示装置可以做多个力学实验．‎ ‎（1）用此装置“研究匀变速直线运动”时，______（填“需要”或“不需要”）平衡小车和木板间的摩擦阻力；‎ ‎（2）用此装置探究“加速度与质量的关系”时，改变小车质量后，__（填“需要”或“不需要”）重新平衡摩擦阻力；‎ ‎（3）用此装置探究“功与速度变化的关系”，为了尽可能准确，不挂钩码平衡摩擦力时，小车后面______（填“需要”或“不需要”）固定纸带；‎ ‎【答案】(1). 不需要 (2). 不需要 (3). 需要 ‎【详解】（1）[1]用此装置“研究匀变速直线运动”时，不需要平衡摩擦力，只要物体做匀变速直线运动即可；‎ ‎（2）[2]用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，改变砝码和砝码盘的质量时，不需要重新平衡摩擦力；‎ ‎（3）[3]用此装置探究“功与速度变化的关系”，为了尽可能准确，不挂钩码平衡摩擦力时，小车后面需要固定纸带，同时将纸带与限位孔之间的摩擦阻力也同时平衡掉。‎ ‎【点睛】解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项，然后熟练应用物理规律来解决实验问题。‎ ‎14.测一节干电池的电动势E和内阻r。某同学设计了如图a所示的实验电路，已知电流表内阻与电源内阻相差不大。‎ ‎（1）连接好实验电路，开始测量之前，滑动变阻器R的滑片P应调到_______（选填“a”或“b”）端。‎ ‎（2）闭合开关S1，S2接位置1，改变滑片P的位置，记录多组电压表、电流表示数。‎ ‎（3）重复（1）操作，闭合开关S1，S2接位置2，改变滑片P的位置，记录多组电压表、电流表示数。‎ ‎（4）建立U—I坐标系，在同一坐标系中分别描点作出S2接位置1、2时图象如图b所示。‎ ‎① S2接1时的U—I图线是图b中的_______________（选填“A”或“B”）线。‎ ‎② 每次测量操作都正确，读数都准确。由于S2接位置1，电压表的分流作用，S2接位置2，电流表的分压作用，分别测得的电动势和内阻与真实值不相等。则由图b中的A和B图线，可得电动势和内阻的真实值，E=_________V，r=_________Ω。（保留三位有效数字）‎ ‎【答案】(1). a (4)①B ②1.50 1.50‎ ‎【详解】（1）[1]．为保护电流表，实验开始前，应将滑片p置于电阻最大的a端；‎ ‎（4）①[2]．当S2接1位置时，可把电压表与电源看做一个等效电源，根据闭合电路欧姆定律E=U断可知，电动势和内阻的测量值均小于真实值，所以作出的U-I图线应是B线；测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差，原因是电压表的分流．‎ ‎②[3][4]．当S2接2位置时，可把电流表与电源看做一个等效电源，根据闭合电路欧姆定律E=U断可知电动势测量值等于真实值，U-I图线应是A线，即 E真=UA=1.50V；‎ 由于S2接1位置时，U-I图线的B线对应的短路电流为I短=IB 所以 四．计算题 ‎15.如图所示，在倾角θ=37°的足够长的固定光滑斜面的底端，有一质量m=1.0kg、可视为质点的物体，以v0=6.0m/s的初速度沿斜面上滑。已知sin37º=0.60，cos37º=0.80，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力。求：‎ ‎（1）物体沿斜面向上运动的加速度大小；‎ ‎（2）物体在沿斜面运动过程中，物体克服重力所做功的最大值；‎ ‎（3）物体在沿斜面向上运动至返回到斜面底端的过程中，重力的冲量。‎ ‎【答案】（1）6.0m/s2（2）18J（3）20N·s，方向竖直向下。‎ ‎【详解】（1）设物体运动的加速度为a，物体所受合力等于重力沿斜面向下的分力为：‎ F=mgsinθ 根据牛顿第二定律有：‎ F=ma；‎ 解得：‎ a=6.0m/s2‎ ‎（2）物体沿斜面上滑到最高点时，克服重力做功达到最大值，设最大值为vm；对于物体沿斜面上滑过程，根据动能定理有：‎ 解得W=18J；‎ ‎（3）物体沿斜面上滑和下滑总时间为：‎ ‎ ‎ 重力的冲量：‎ 方向竖直向下。‎ ‎16.现代科学仪器常利用电场加速，磁场偏转控制带电粒子的运动，如图所示，真空中存在着多层紧密相邻的匀强电场和匀强磁场，电场、磁场宽度均为d，电场强度为E，方向水平向左；垂直纸面向里磁场的磁感应强度为B，，电场磁场的边界互相平行且与电场方向垂直.一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子在第1层电场左侧边界某处由静止释放,粒子始终在电场、磁场中运动,不计粒子重力及运动时的电磁辐射.‎ ‎（1）求粒子在第2层磁场中运动时速度的大小与轨迹半径;‎ ‎（2）粒子从第n层磁场右侧边界穿出时,速度的方向与水平方向的夹角为,试求;‎ ‎【答案】（1）,;（2）。‎ ‎【详解】（1）粒子在进入第2层磁场时，经两次电场加速，中间穿过磁场时洛伦兹力不做功，由动能定理，有：‎ 解得：‎ 粒子在第2层磁场中受到的洛伦兹力充当向心力，有：‎ 联立解得：‎ ‎（2）设粒子在第n层磁场中运动的速度为vn，轨迹半径为rn（下标表示粒子所在层数），‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 粒子进入到第n层磁场时，速度的方向与水平方向的夹角为,从第n层磁场右侧边界突出时速度方向与水平方向的夹角为，粒子在电场中运动时，垂直于电场线方向的速度分量不变，有：‎ 由图根据几何关系可以得到：‎ 联立可得：‎ 由此可看出，，…，为一等差数列，公差为d，可得：‎ 当n=1时，由图２可看出：‎ 联立可解得：。‎ 五．选修3-4‎ ‎17.一列简谐横波沿x轴正方向传播，t时刻波形图如图中的实线所示， t+0.6s时刻的部分波形如图中的虚线所示，a、b、c、P、Q是介质中的质点，则以下说法正确的是（ ）‎ A. 这列波的波速可能为50m/s B. 质点a在这段时间内通过的路程一定小于30cm C. 若有另一周期为0.16s的简谐横波与此波相遇，可能产生稳定的干涉现象 D. 若=0.8s，当t+0.5s时刻，质点b、P的位移相同 ‎【答案】ACD ‎【详解】A．由图可知，波的波长为40m；两列波相距 故周期 ‎ ； ‎ 波速 当v=50m/s时，n=0，是整数，符合题意，故A正确；‎ B．质点a在平衡位置上下振动，振动的最少时间为T，故路程最小为30cm，故B错误； C．当n=3时T=0.16s，则若有另一周期为0.16s的简谐横波与此周期的波相遇，产生稳定的干涉现象，选项C正确；‎ D．在 t 时刻，因波沿x轴正方向传播，所以此时质点P是向上振动的，经0.5秒后，P是正在向下振动（负位移），是经过平衡位置后向下运动0.1秒；而质点b是正在向上振动的（负位移），是到达最低点后向上运动0.1秒，因为0.2s等于T/4，可见此时两个质点的位移是相同的，故D正确；‎ 故选ACD。‎ ‎18.如图所示，上下表面平行的玻璃砖折射率n＝‎ ‎，下表面涂有反射物质，一束单色光射到玻璃砖上表面，入射方向与界面的夹角θ＝30°，结果在玻璃砖右边竖直光屏上出现相距h＝4.0 cm的光点A和B(图中未画出A、B)，求玻璃砖的厚度。‎ ‎【答案】‎ ‎【详解】光路图如图所示．‎ 设第一次折射时折射角为r.则有：‎ 解得 设第二次折射时折射角为α，则有：‎ 解得α＝60°‎ 故MB∥NA, 则MN=AB ‎ 由几何关系得：‎ 得d＝6cm。‎