河北省武邑中学2020届高三物理上学期期末考试试卷（含解析）

河北省武邑中学2020届高三物理上学期期末考试试卷（含解析）

‎2020届河北省武邑中学高三上学期期末考试物理试题此卷只装订不密封 班级 姓名 准考证号 考场号 座位号 ‎ 注意事项：‎ ‎1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。‎ ‎2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。‎ ‎3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。‎ ‎4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。‎ 第I卷（选择题)‎ 一、单选题 ‎1．十九世纪末到二十世纪初，一些物理学家对某些物理现象的研究直接促进了“近代原子物理学”的建立和发展，关于以下4幅图中涉及物理知识说法正确的是（ ）‎ A．图1是黑体辐射实验规律，爱因斯坦为了解释此实验规律，首次提出了“能量子”概念 B．强激光的出现使一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，这已被实验证实。如图2所示，若用波长为λ的光照射锌板，验电器指针不偏转；则换用波长也为λ的强激光照射锌板，验电器指针可能偏转 C．如图3所示，一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁，最多可以放出6种不同频率的光 D．图4为天然放射现象中产生的三种射线在电场中偏转情况，其中③线代表的射线穿透能力最强 ‎2．边界MN的一侧区域内，存在着磁感应强度大小为B，方向垂直于光滑水平桌面的匀强磁场.边长为l的正三角形金属线框abc粗细均匀，三边阻值相等，a顶点刚好位于边界MN上，现使线框围绕过a点且垂直于桌面的转轴匀速转动，转动角速度为ω，如图所示，则在ab边开始转入磁场的瞬间ab两端的电势差Uab为（ ）‎ A． B． C． D．‎ ‎3．如图所示，甲、乙两个小球的质量均为m，两球间用细线连接，甲球用细线悬挂在天花板上，两根细线长度相等。现给乙球一大小为F水平向左的拉力，给甲球一水平向右的3F的拉力，平衡时细线都被拉紧。则平衡时两球的可能位置是下面的（ ）‎ A． B．‎ C． D．‎ ‎4．如图所示，某同学用细线吊着质量为m的小球做圆锥摆运动，摆线长为L，锥角θ＝30°‎ ‎，若该同学通过细线对小球做功，使小球做圆锥摆运动的锥角增大为60°，重力加速度为g．保持悬点的高度不变，此过程该同学通过细线对小球做的功为（ ）‎ A． B． C． D．‎ ‎5．我国计划于2020建成自己的太空站，该空间站离地面的高度是同步卫星离地面高度的，同步卫星离地面的高度为地球半径的6倍．已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，则太空站绕地球做圆周运动的线速度大小为（ ）‎ A． B． C． D．‎ ‎6．如图所示，电压表、电流表均为理想电表，正方形线框的边长为L，电容器的电容量为C。正方形线框的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中，当磁场以k 的变化率均匀减弱时，则（ ）‎ A．电流表有读数 B．电压表有读数 C．b 点的电势高于a点的电势 D．回路中产生的电动势为 二、多选题 ‎7．如图所示，有界匀强磁场的左边有一“日”字形导线框，ac、ce边长相等且大于磁场的宽度，ae与bf的电阻不计，ab、cd、ef的电阻均相等线框以一定速度匀速通过磁场，若将ab、cd和ef边分别在磁场中运动的过程，称为I、Ⅱ、Ⅲ过程，下列说法中正确的是（ ）‎ A．Ⅱ、Ⅲ过程中ab中的电流强度相等 B．Ⅱ、Ⅲ过程中cd中的电流强度相等 C．I、Ⅱ、Ⅲ过程中ab间的电压相等 D．I、Ⅱ、Ⅲ过程中导线框消耗的总电功率相等 ‎8．一个静止在水平地面上的物体，质量为0.1kg，受到竖直向上的拉力F作用，F随时间t的变化情况如图所示。若g取10m/s2，则下列说法正确的是（ ）‎ A．0~3s内，物体的速度逐渐增大 B．3s时物体的加速度最大 C．第5s末和第9s末物体的速度相等 D．第9s末物体离地面的高度最大 第II卷（非选择题)‎ 三、实验题 ‎9．某学生用图（a）琐事的实验装置测量物块与斜面的动摩擦因数。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，物块下滑过程中所得到的只带的一部分如图（b）所示，图中标出了5个连续点之间的距离。‎ ‎（1）物块下滑的加速度是________；打C点时物块的速度是_______；‎ ‎（2）已知重力加速度大小为g，求出动摩擦因数，还需测量的物理量是（ ）‎ A．物块的质量 B．斜面的高度 C．斜面的倾角 ‎10．按图甲所示的电路测量两节干电池串联而成的电池组的电动势和内阻，其中R为电阻箱，R0为定值电阻，干电池的工作电流不宜超过0.5A。实验室提供的器材如下：‎ 电流表（量程0～0.6～3.0A）、电阻箱（阻值范围0～999.9W）、定值电阻若干、电键、导线若干。‎ 请回答下列问题：‎ ‎（1）在下面提供的四个定值电阻中，保护电阻R0应选用_______（填写阻值相应的字母）；‎ A．5W B．20W C．30W D．100W ‎（2）实验时，改变电阻箱R的值，记录下电流表A的示数I，得到若干组 R、I的数据；‎ ‎（3）根据实验数据绘出如图乙所示的图线；‎ ‎（4）由图线得出电池组的电动势E＝______V，每节干电池的内电阻r＝________Ω（以上两空结果保留两位有效数字）。‎ ‎（5）按照此实验方法，电动势的测量值与真实值相比_______，内电阻的测量值与真实值相比_____（以上两空选填“偏大”、“偏小”或“相等”）。‎ ‎11．某同学用如图甲所示装置验证系统机械能守恒定律。绕过定滑轮的细线连接物块A和B，A和B的质量相同，B上套有一铁环C，A的下端与穿过打点计时器的纸带相连。开始时固定物块A，当地的重力加速度为g，打点计时器所接交流电的频率为50Hz。‎ ‎（1）接通电源，再释放物块A，物块B在下落过程中穿过圆环D时，铁环C与B分离落到圆环D上。图乙是该过程打出的一条纸带，已测出了纸带上离第一个点O较远的一些点到O点的距离。由纸带可知，铁环C运动到圆环D处时的速度大小为v=______m/s（保留3位有效数字）‎ ‎（2）要验证机械能守恒，还需要测量的物理量为__________。‎ A．开始时，铁环C和圆环D间的高度差h B．开始时物块B离地面的高度hB C．物块A和B的质量mA、mB 及铁环C的质量mC D．铁环C运动到D所用的时间t ‎（3）实验只要验证表达式______________________[用（1）问中的v和（2）问中所测量的物理量的符号表示]在误差允许的范围内成立，则机械能守恒得到验证。‎ 在实验中存在误差的原因有哪些？（至少写出一条）____________________________‎ 四、解答题 ‎12．一圆筒的横截面如图所示，其圆心为O。筒内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。圆筒下面有相距为d的平行金属板M、N，其中M板带正电荷，N板带等量负电荷。质量为m、电荷量为q的带正电粒子自M板边缘的P处由静止释放，经N板的小孔S以速度v沿半径SO方向射入磁场中。粒子与圆筒发生两次碰撞后仍从S孔射出，设粒子与圆筒碰撞过程中没有动能损失，且电荷量保持不变，在不计重力的情况下，求：‎ ‎（1）M、N间电场强度E的大小；‎ ‎（2）圆筒的半径R；‎ ‎（3）保持M、N间电场强度E不变，仅将M板向上平移2d/3，粒子仍从M板边缘的P处由静止释放，粒子自进入圆筒至从S孔射出期间，与圆筒的碰撞次数n。‎ ‎2020届河北省武邑中学高三上学期期末考试物理试题 物理答案 ‎1．B ‎【解析】‎ 普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，并很好的解释了黑体辐射的实验规律，A错误；若用波长为λ的光照射锌板，验电器指针不偏转；则换用波长也为λ的强激光照射锌板，锌板的电子可以在极短时间内吸收多个光子发生逃逸，固验电器指针可能偏转，B正确；一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁，最多可放出3种不同频率的光，即从n=4到n=3再到2最后到1，C错误；从图中可知电场强度方向水平向右，而③粒子向右偏转，故带正电，为α粒子，其电离作用最强，D错误．‎ ‎2．A ‎【解析】‎ 当ab边刚进入磁场时，ab部分在切割磁感线，切割长度为两个端点间的距离，即a、b间的距离为l，；设每个边的电阻为R，a、b两点间的电压为：U=I•2R=•2R，故U=Bωl2，故A正确，BCD错误；故选A。‎ ‎【点睛】‎ 本题考查转动切割问题，关键是明确ab边在切割磁感线，ac、bc边电阻是外电路电阻，根据切割公式求解感应电动势，再结合闭合电路欧姆定律列式分析．‎ ‎3．B ‎【解析】‎ 首先取整体为研究对象，整体受到重力、上面绳子的拉力以及向左、向右两个拉力，由于两个拉力的矢量和为：F合=3F+（-F）=2F，所以上边的绳子应该偏向右方，且与竖直方向的夹角为。再对下面的小球研究可知，下面的小球受到的拉力水平向左，所以下面的绳子向左偏转，且与竖直方向的夹角为，则α=β。故B图正确，ACD图都错误。故选B。‎ ‎【点睛】‎ 本题采用整体法，由平衡条件分析物体的状态，考查灵活选择研究对象的能力．‎ ‎4．A ‎【解析】‎ 锥角未变化前，运动半径为，细线的拉力和重力的合力充当向心力，故；解得，悬点到小球运动平面的高度为；锥角变化后，小球的运动半径为，根据牛顿第二定律可得，解得，悬点到小球运动平面的高度为，故细线对小球做功为，A正确。‎ ‎【点睛】‎ 本题的计算量较大，思维需要清晰，一是比较动能的变化，二是比较重力势能的变化．‎ ‎5．B ‎【解析】‎ 根据已知可知空间站绕地球运动的轨道半径为，则根据万有引力定律和牛顿第二定律可得：在地球表面，解得，对空间站有，联立解得，B正确．‎ ‎【点睛】‎ 运用黄金代换式求出问题是考试中常见的方法。向心力的公式选取要根据题目提供的已知物理量或所求解的物理量选取应用．‎ ‎6．D ‎【解析】‎ 由法拉第电磁感应定律得，即线圈产生恒定的感应电动势，电容器充电完毕后电路中没有电流，电压表则没有读数，AB错误D正确；磁场是垂直纸面向里减弱，由楞次定律可知，产生的感应电流为顺时针，a端相当于正极，则a点的电势高于b 点的电势，C错误．‎ ‎【点睛】‎ 本题运用法拉第定律时要注意S是有效面积，不是线圈的总面积．‎ ‎7．ACD ‎【解析】‎ 由于导线框匀速穿过磁场，即ab、cd、ef切割速度相等，ac、ce边长相等且大于磁场的宽度，即每次只有一根导线切割磁感线，根据可知三根导线切割磁感线产生的感应电动势相等，设每根导线的电阻为R，过程II中cd相当于电源，ab与ef并联，通过ab的电流为，而通过cd的电流为；过程III中ef相等于电源，ab和cd并联，通过ab的电流为，由于cd和ab并联在外电路，所以两者的电流相等，即，故A正确B错误；过程I中，ab切割磁感线，相当于电源，此时ab间的电压相当于路端电压，为 ‎，过程II中cd切割磁感线，相当于电源，则ab间的电压为，过程III中ef切割磁感线，相当于电源，则ab间的电压为，C正确；三个过程中产生的感应电动势相等，线框的总电阻相等，即总电流相等，根据可知三个过程中导线框消耗的总电功率相等，D正确．‎ ‎【点睛】‎ 此题关键要区分清楚电源和外电路，可以画出等效电路，电源两端间的电势差是路端电压，不是电源的内电压．‎ ‎8．BC ‎【解析】‎ 物体质量为0.1kg，即物重1N，在F=1N前物体保持静止，即物体是从1s后开始向上加速运动的，A错误；在3s末拉力最大，故加速度最大，B正确；根据动量定理可知，图线与坐标轴围成的面积表示物体的动量变化量，所以5~7s内增加的动量大小与7~9s内减小的动量大小相等，即第5s末和第9s末的速度相等，C正确；物体在1~9s整个过程中都在向上运动，即第9s末物体仍向上运动，物体离地面的高度不是最大，D错误．‎ ‎9．（1）3.25；1.79 （2）C ‎【解析】‎ ‎（1）根据，有：，解得：‎ 打C点时物块的速度：‎ ‎（2）对滑块，根据牛顿第二定律，有：，解得：，故还需要测量斜面的倾角，故选：C；‎ 考点：测量动摩擦因数实验 ‎【名师点睛】‎ 实验的核心是实验原理，根据原理选择器材，安排实验步骤，分析实验误差，进行数据处理等等．‎ ‎10．（1）A （4）3.0V；0.5Ω （5）相等；偏大 ‎【解析】‎ ‎（1）两节干电池的电动势是3V，干电池的工作电流不宜超过0.5A．所以电路总电阻不小于6Ω，又知道电源和电流表都有内阻，所以保护电阻R0应选用A．‎ ‎（4）根据闭合电路欧姆定律变形，得到R与的关系式，根据数学知识得知，R-图象的斜率等于电源的电动势E，即，纵截距，即，即每节干电池的内阻为0.5Ω；‎ ‎（5）按照此实验方法，电动势的测量值与真实值相比相等，没有考虑电流表的内阻，即实际内阻r=b-R0-RA，所以内电阻的测量值与真实值相比偏大．‎ ‎11．（1）2.01 （2）AC （3）；①由于空气的阻碍作用；②纸带和打点计时器的摩擦作用；③纸带的重力影响。‎ ‎【解析】‎ ‎（1）铁环C运动到圆环D处时的速度大小即为铁环被挡住后，A、B匀速运动的速度，由纸带可以求得；‎ ‎（2）要验证机械能守恒，铁环C从开始下落到运动到D处过程中，有：，由于A、B质量相等，因此要验证的表达式为：，实验需要测量：开始时，铁环C和圆环D间的高度差h，铁环C的质量mC ‎，物块A和B的质量mA、mB，故选：AC；‎ ‎（3）由（2）可知，实验需要验证的表达式为；实验中存在误差有：①由于空气的阻力作用；②纸带和打点计时器的摩擦作用；③纸带的重力影响．‎ ‎【点睛】‎ 本题考查了验证机械能守恒定律实验，知道实验原理是解题的前提与关键，根据实验原理、应用机械能守恒定律即可解题，平时要注意基础知识的学习．‎ ‎12.（1） （2） （3）n=3‎ ‎【解析】‎ ‎（1）从M板边缘的P处由静止释放到N板的小孔S处的过程中，因粒子重力不计，只有受电场力作用，且做正功，设粒子经电场加速后的速度为v，两板间的电压为U，由动能定理得：‎ 由匀强电场中电势差与电场强度的关系得：U=Ed，联立上式可得：。‎ ‎（2）粒子进入磁场后做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力。由题设，带电粒子每次与圆筒碰撞过程中发生碰撞时电量和能量都不损失，每次碰撞前后粒子速度大小不变、速度方向总是沿着圆筒半径方向，根据对称性，画出粒子运动的轨迹如图，运用几何关系做出轨迹圆圆心为，设轨迹圆半径为r，第一次碰撞点为A，由于粒子与圆筒发生两次碰撞又从S孔射出，因此，，SA弧所对的圆心角。‎ 在中，由几何关系得 粒子运动过程中洛伦兹力充当向心力，由牛顿第二定律，得 以上各式联立解得：‎ ‎（3）保持M、N间电场强度E不变，M板向上平移后，设板间电压为，则 设粒子进入S孔时的速度为，由可以看出 于是得 设粒子做圆周运动的半径为，则 设粒子从S到第一次与圆筒碰撞期间的轨迹所对圆心角为θ，比较和两式可得：，可见　，‎ 根据圆的对称性可知，粒子须经过四个这样的圆弧才能从S孔射出，粒子轨迹如图。故n=3‎ 此题易错点：对带电粒子在磁场中运动的几何关系分析不清。‎ ‎【考点定位】本题考查带电粒子在电场和磁场中的运动，意在考查考生分析综合能力和应用数学知识解决物理问题的能力。‎