【物理】辽宁省丹东市2020届高三上学期期末考试（解析版）

【物理】辽宁省丹东市2020届高三上学期期末考试（解析版）

辽宁省丹东市2020届高三上学期期末考试 一、选择题：本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第14～18题只有一项符合题目要求，第19～21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。‎ ‎1.乌镇世界互联网大会期间，百度无人驾驶汽完成了一段3.16公里的开放城市道路的测试。无人驾驶汽车车头装有一个激光雷达，就像车辆的“鼻子”，随时“嗅”着前方80m范围内车辆和行人的气息。无人驾驶汽车以v≤15 m/s的速度前进，若雷达发现前方有静止障碍物，就会启动“全力自动刹车”安全系统自动刹车，使汽车避免与障碍物相撞。已知此安全系统在不同路况下刹车加速度大小为5m/s2～8m/s2之间的某一值，则此系统自动刹车的最长时间约为（ ）‎ A. 45s B. 15s C. 3s D. 1.87s ‎【答案】C ‎【详解】由题意可知，无人驾驶汽车的最大速度为15m/s，刹车时的最小加速度为5m/s2，由速度公式可得，刹车的最长时间为 ‎，故选C ‎2.登上火星是人类梦想，“嫦娥之父”欧阳自远透露：中国计划于2020年登陆火星。2019年10月11日，中国火星探测器首次公开亮相，暂命名为“火星一号”。假设火星探测器被火星引力捕获之后，经减速精确进入距火星表面h高度的圆形轨道绕火星做匀速圆周运动，“火星一号”在该轨道上运行的周期约为T。已知万有引力常量G，火星半径R，利用以上数据估算火星质量的表达式正确的是（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【详解】由万有引力提供向心力则有 解得火星质量 故选B。‎ ‎3.中子n、质子p、氘核D的质量分别为、、，现用光子能量为E的γ射线照静止氘核使之分解，反应的方程为，若分解后中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【详解】因质量亏损产生的能量为：‎ 设质子、中子的动能为Ek，根据能量守恒有：‎ 联立解得 故选D。‎ ‎4.如图甲中所示为电场中的一条电场线，在电场线上建立坐标轴，坐标轴上OB间各点的电势分布如图乙所示，则 A. 在OB间，场强先减小后增大 B. 在OB间，场强方向发生过变化 C. 若一负电荷从O点运动到B点，其电势能逐渐减小 D. 若从0点静止释放一仅受电场力作用的正电荷，则该电荷在OB间一直做加速运动 ‎【答案】D ‎【详解】AB．φ-x图象的斜率的绝对值大小等于电场强度，由几何知识得知，斜率先增大后减小，则电场强度先增大后减小，但斜率一直是负，场强方向没有改变，故AB错误；‎ C．由图看出，电势逐渐降低，若一负电荷从O点运动到x2点，电势能逐渐增大，故C错误；‎ D．从O点静止释放一仅受电场力作用的正电荷，受到的电场力方向与速度方向相同，做加速运动，即该电荷在O～x2间一直做加速运动，故D正确．‎ ‎5.如图所示为理想变压器，四个灯泡L1、L2、L3、L4都标有“4V、4W”，变压器原、副线圈匝数比n1:n2=4:1。要求灯泡一个都不能烧毁，假设灯泡电阻不变，则a、b间交流电压的有效值不能超过（ ）‎ A. 25V B. 24V C. 20V D. 16V ‎【答案】A ‎【详解】由图可知，L2与L3并联后与L4串联，故L4中电流为L2与L3电流之和；L1电流为原线圈中的电流，而L4电流等于副线圈中的电流，根据电流之比等于线圈匝数之比可得 故L4应达到额定功率，即输出电流为 L2与L3中电流均为0.5A，此时并联部分电压为2V，变压器输出电压为 输入电压为 此时灯泡L1中电流为0.25A，电压为1V，故ab两端的电压最大值为 故选A。‎ ‎6.如图所示，在平面直角坐标系中有一个垂直纸面向里的圆形匀强磁场，其边界过原点O和y轴上的点a(0，L)．一质量为m、电荷量为e的电子从a点以初速度v0平行于x轴正方向射入磁场，并从x轴上的b点射出磁场．此时速度方向与x轴正方向的夹角为60°.下列说法中正确的是(　　)‎ A. 电子在磁场中运动时间为 B. 电子在磁场中运动的时间为 C. 磁场区域的圆心坐标为 D. 电子在磁场中做圆周运动的圆心坐标为(0，－L)‎ ‎【答案】BCD ‎【解析】‎ 电子在磁场中做匀速圆周运动，粒子运动轨迹如图所示： ‎ 电子的轨道半径为R，由几何知识，电子转过的圆心角：θ=60°，Rsin30°=R-L，解得：R=2L，电子在磁场中做圆周运动的周期：，电子在磁场中运动时间：‎ ‎，故A错误，B正确．设磁场区域的圆心坐标为（x，y），其中：，y=，所以磁场圆心坐标为（，），故C正确．根据几何三角函数关系可得，R-L=Rcos60°，解得：R=2L，所以电子的圆周运动的圆心坐标为（0，-L），故D正确；故选BCD．‎ 点睛：由题意确定粒子在磁场中运动轨迹是解题的关键之处，从而求出圆磁场的圆心位置，再运用几何关系来确定电子的运动轨迹的圆心坐标．‎ ‎7.如图所示，一个m=3kg的物体放在粗糙水平地面上，从t=0时刻起，物体在水平力F作用下由静止开始做直线运动。在0～3s时间内物体的加速度a随时间t的变化规律如图所示，已知物体与地面间的动摩擦因数处处相等。则（ ）‎ A. 在0～3s时间内，物体速度先增大后减小 B. 0～3s时间内，物体所受合外力的冲量大小为30N·s C. 0～2s时间内，水平拉力F的平均功率为48W D. 前2s内物体做匀变速直线运动，力F大小保持不变 ‎【答案】BD ‎【详解】A．物体在力F作用下由静止开始运动，加速度方向与速度方向相同，故物体在前3s内始终做加速运动，第3s内加速度减小说明物体速度增加得变慢了，但仍是加速运动，故A错误；‎ B．因为物体速度始终增加，故3s末物体的速度最大，再根据△v=a•△t知速度的增加量等于加速度与时间的乘积，在a－t图像上即为图像与时间轴所围图形的面积，则有 物体由静止开始加速运动，最大速度为10m/s，由动量定理可知，物体所受合外力的冲量大小为 故B正确；‎ C．前2s内物体加速度恒定，故所受作用力恒定，根据牛顿第二定律知F合=ma知前2s内的合外力为12N，由于物体在水平方向受摩擦力作用，故拉力大于12N，2s末的速度为 前2s的平均速度为 由平均功率公式可知，0～2s时间内，水平拉力F的平均功率大于48W，故C错误；‎ D．前2s内的物体的加速度恒定，物体做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律知物体的受合外力恒定，又因为物体与地面间的动摩擦因数处处相等，故物体所受摩擦力恒定，即物体受的作用力恒定，故D正确。‎ 故选BD。‎ ‎8.等离子气流（由高温高压等电量的正负离子组成）由左方连续以v0射入P1和P2两板间的匀强磁场中，ab直导线与P1、P2相连接，线圈A与直导线cd连接。线圈A内部有随图乙所示的变化磁场且规定磁场B正方向水平向左，如图甲所示，则下列叙述正确的是（ ）‎ A. 0～1s内ab、cd导线互相排斥 B. 1～2s内ab、cd导线互相吸 C. 2～3s内ab、cd导线互相吸引 D. 3～4s内ab、cd导线互相排斥 ‎【答案】BD ‎【详解】左侧实际上为等离子体发电机，将在ab中形成从a到b的电流，由图乙可知，0～2s内磁场均匀变化，根据楞次定律可知将形成从c到d的电流，同理2～4s形成从d到c的电流，且电流大小不变，故0～2s秒内电流同向，相互吸引，2～4s电流反向，相互排斥，故AC错误，BD正确。‎ 故选BD。‎ 第Ⅱ卷（非选择题共62分）‎ ‎9.探究“加速度a与物体所受合力F 关系”的实验装置如图所示，打点计时器使用的交流电频率为50 Hz。‎ ‎（1）实验时， 甲、乙两同学所用小车的质量不同分别为 、。根据实验数据及相计算。在同一个坐标中分别得到图中甲、乙两条直线。由图可知___。(填“大于”“小于”或“等于”)‎ ‎（2）图是某位同学在研究小车做匀变速直线运动时，通过打点计时器获得的一条纸带。A、B、C、D、E为连续计数点，相邻两个计数点之间还有四个点（未标出），测出相邻计数点间的距离分别是s1=3.02cm、s2=5.06cm、s3=7.08cm、s4=9.12cm。则打D点时小车的速度为_____m/s，小车的加速度为_____m/s2。（保留两三有效数字）‎ ‎【答案】 (1). 小于 (2). 0.810 2.03‎ ‎【详解】(1)[1]根据牛顿第二定律，结合图象可知为斜率，由图可知，‎ ‎(2)[2]相邻两个计数点之间还有四个点，所以计数点之间的时间间隔为：‎ T=0.1s D点的速度等于CE的平均速度 ‎[3]由逐差法可得 ‎10.某实验室有下列器材：‎ A．灵敏电流计G（量程0～10mA，内阻约50Ω）‎ B．电压表V（量程0～3V，内阻约10kΩ）‎ C．滑动变阻器R1（ 0～100Ω，1.5A）‎ D．电阻箱R0（0～999Ω）‎ E．电源E（电动势为5.0V，内阻未知）‎ F．电阻、电键、导线若干 ‎（1） 某实验小组为测量灵敏电流计的内阻，设计了如图甲所示的电路，测得电压表示数为2V，灵敏电流计恰好满偏，电阻箱示数为155Ω，则灵敏电流计的内阻为_____Ω。‎ ‎（2）为测量电源的内阻，需将灵敏电流计改装成大量程的电流表（量程扩大10倍），若将电阻箱与灵敏电流计并联，则应将电阻箱R0的阻值调为_____Ω；调好电阻箱后，连接成图乙所示的电路测电源的电动势和内电阻，调节滑动变阻器，读出若干组电压和灵敏电流计示数，在坐标系中做出的U-I图象如图丙所示，则电源的内电阻r=____Ω。（电源的内电阻保留三位有效数字）‎ ‎（3）将该灵敏电流计改装成量程为0～3V的电压表，应将灵敏电流计与阻值为____Ω的电阻串联。对改装的电压表进行校对时发现改装的电压表的示数比标准电压表的示数大，（灵敏电流计的内电阻测量值准确），则改装表时，实际串联的电阻阻值比由理论计算得出应该串联的电阻阻值_____ (填“大”或“小”) 。‎ ‎【答案】(1). 45 (2). 5 46.5 (3). 255 小 ‎【详解】(1)[1]由部分电路欧姆定律得 得 ‎(2)[2]将灵敏电流计的电流量程扩大10倍，则电阻箱R0的阻值为：‎ ‎[3]由图示电源U－I图象可知，电流表内阻为 图象斜率为 根据实验原理有 所以 解得 ‎(3)[4]将灵敏电流计改装成量程为0～3V的电压表时有 解得 ‎[5]当改装表与标准表比较时偏大，说明表头指针偏角太大，通过改装电压表的电流太大，这是由串联电阻阻值偏小造成的。‎ ‎11.如图所示，物体A与B（视为质点）通过光滑轻滑轮用轻绳相连，A放在光滑水平桌面上。物体B从距地面高H处由静止下落，当物体B下落时，物体B动能与其重力势能相等。若重力加速度为g，求物体B（落地前）运动的加速度大小。（A始终未离开桌面，取地面为零时能面）‎ ‎【答案】‎ ‎【详解】根据系统动能定理可得 且 解得 对A由牛顿第二定律有 对B由牛顿第二定律有 得 ‎12.如图所示，光滑水平台面MN上放两个相同小物块A，B，右端N处与水平传送带理想连接，传送带水平部分长度L=17m，沿逆时针方向以恒定速度v0=4m/s匀速转动。物块A、B（大小均不计，视为质点）与传送带间的动摩擦因数均为μ=0.2，物块A，B质量均为m=1kg。开始时A，B静止，A，B间压缩一轻质短弹簧。现解除锁定，弹簧弹开A，B，弹开后B滑上传送带，A掉落到地面上的Q点，已知水平台面高h=0.8m，Q点与水平台面左端的距离S=3.2m，g取10m/s2。求：‎ ‎（1）物块A脱离弹簧时速度的大小及开始时刻弹簧储存的弹性势能；‎ ‎（2）物块B在水平传送带上运动的时间。‎ ‎【答案】（1）8m/s , 64J （2）9s ‎【详解】（1）A作平抛运动，竖直方向：‎ 水平方向：‎ 代入数据联立解得：‎ 解锁过程系统动量守恒，规定A的速度方向为正方向，由动量守恒定律得：‎ 代入数据解得：‎ 由能量守恒定律得：‎ 代入数据解得：‎ ‎（2）B作匀变速运动，由牛顿第二定律有 ‎ 解得 B向右匀减速至速度为零，由 设B向右匀减速的时间为 解得 设B向左加速至与传送带共速的时间为,由 解得 共速后做匀速运动的时间为，有 代入数据解得总时间：‎ ‎13.图甲为光滑金属导轨制成的斜面，导轨的间距为，左侧斜面的倾角，右侧斜面的中间用阻值为的电阻连接．在左侧斜面区域存在垂直斜面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为，右侧斜面轨道及其右侧区域中存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为．在斜面的顶端e、f两点分别用等长的轻质柔软细导线连接导体棒ab，另一导体棒cd置于左侧斜面轨道上，与导轨垂直且接触良好，ab棒和cd棒的质量均为，ab棒的电阻为，cd棒的电阻为．已知t=0时刻起，cd棒在沿斜面向下的拉力作用下开始向下运动(cd棒始终在左侧斜面上运动)，而ab棒在水平拉力F作用下始终处于静止状态，F随时间变化的关系如图乙所示，ab棒静止时细导线与竖直方向的夹角．其中导轨的电阻不计，图中的虚线为绝缘材料制成的固定支架．‎ ‎(1)请通过计算分析cd棒的运动情况；‎ ‎(2)若t=0时刻起，求2s内cd受到拉力的冲量；‎ ‎(3)3 s内电阻R上产生的焦耳热为2. 88 J，则此过程中拉力对cd棒做的功为多少?‎ ‎【答案】(1)cd棒在导轨上做匀加速度直线运动；(2)；(3)‎ ‎【详解】(1)设绳中总拉力为，对导体棒分析，由平衡方程得：‎ 解得：‎ 由图乙可知：‎ 则有：‎ 棒上的电流为：‎ 则棒运动的速度随时间变化的关系：‎ 即棒在导轨上做匀加速度直线运动．‎ ‎(2)棒上的电流为：‎ 则在2 s内，平均电流为0.4 A，通过的电荷量为0.8 C，通过棒的电荷量为1.6C ‎ 由动量定理得：‎ 解得：‎ ‎(3)3 s内电阻上产生的的热量为，则棒产生的热量也为，棒上产生的热量为，则整个回路中产生的总热量为28. 8 J，即3 s内克服安培力做功为28. 8J ‎ 而重力做功为：‎ 对导体棒，由动能定理得：‎ 克安 由运动学公式可知导体棒的速度为24 m/s 解得：‎