2020.1高三物理东城期末试题及答案.pdf

物理试卷第 1 页（共 15 页）东城区东城区 20192020 学年度第一学期期末教学统一检测学年度第一学期期末教学统一检测高三物理高三物理 2020.1第第卷（选择题卷（选择题 共共 42 分）分）本部分共本部分共 14 小题，每小题小题，每小题 3 分，共分，共 42 分。在每小题列出的四个选项中，分。在每小题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。选出最符合题目要求的一项。1下列说法正确的是 A动摩擦因数 的单位是 N/kg B弹簧劲度系数 k 的单位是 N/mC电阻率 的单位是/m D静电力常量 k 的单位是 NC2/m2 2如图所示，人站在船上撑竿使船离岸，在此过程中A竿对岸的作用力大于岸对竿的作用力B人与船之间存在着相互作用的摩擦力C岸对竿的作用力使船的运动状态发生改变D人受到的重力和竿对人的作用力是一对平衡力3将小球竖直向上抛出，忽略空气阻力的影响。小球在空中运动过程中，到达最高点前的最后 1 秒内和离开最高点后的第 1 秒内A位移相同 B路程不同C加速度相同 D速度变化量不同4在竖直运动的电梯地板上放置一台秤，将物体放在台秤上。电梯静止时台秤示数为 N。在电梯运动的某段过程中，台秤示数大于 N。在此过程中 A.物体受到的重力增大 B.物体处于失重状态 C.电梯可能正在加速下降 D.电梯可能正在加速上升5质量为 m 的物体系于轻弹簧下端。当弹簧沿竖直方向拉住物体，系统静止时弹簧伸长量为 L0。当弹簧以如图所示方式拉住物体，系统静止时弹簧伸长量也为 L0，此时A物体不受静摩擦力 B物体所受静摩擦力大小为，方向沿斜面向下0.5mgC物体所受静摩擦力大小为 mg，方向沿斜面向下D物体所受静摩擦力大小为，方向沿斜面向上1.5mg6两位同学在学校操场上同一高度处同时抛出甲、乙两小球，甲球初速度方向竖直向上，乙球初速度方向水平。已知两小球初速度大小相等，不计空气阻力影响。下列说法正确的是A甲球先落地，落地时甲球速度大30m物理试卷第 2 页（共 15 页）B乙球先落地，落地时乙球速度大C甲球先落地，落地时两球速度大小相等D乙球先落地，落地时两球速度大小相等7一条绳子可以分成一个个小段，每小段都可以看做一个质点，这些质点之间存在着相互作用。如图所示，1、2、3、4为绳上的一系列等间距的质点，绳处于水平方向。质点 1 在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，会带动 2、3、4各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传向右端。质点 1 的振动周期为 T。t=0 时质点 1 开始竖直向上运动，经过四分之一周期，质点 5 开始运动。下列判断正确的是 A质点 1 与质点 20 间相距一个波长 B质点 20 开始振动时运动方向向下C时质点 5 的加速度方向向上 2Tt D时质点 12 的运动方向向上43Tt 8如图所示为某电场中的一条电场线，M、N 是电场线上的两点。下列说法正确的是AM 点的电势一定比 N 点的电势低BM 点的电场强度一定比 N 点的电场强度小C负电荷在 M 点的电势能一定比在 N 点的电势能小D将正电荷从 M 点移动到 N 点时电场力一定做负功9如图所示，一对带绝缘支柱的导体 M、N 彼此接触，且均不带电。把带正电的物体 P 移近导体 M。下列说法正确的是 A若先把 M、N 分开，再移去 P，M 带正电，N 带负电 B若先把 M、N 分开，再移去 P，M 带负电，N 带正电C若先移去 P，再把 M、N 分开，M 带正电，N 带负电D若先移去 P，再把 M、N 分开，M 带负电，N 带正电 10一台手摇交流发电机，线圈内阻 1.0，产生的电动势随时间变化的规律为e10sin 10t(V)。发电机只与 9.0 的电阻组成闭合电路。则 2A交变电流的频率为 10 HzB电动势的峰值为 20VC电路中电流的有效值为 1.0 AD一周期内外接电阻消耗电能 9.0J11如图所示，当开关 S 闭合后，小型直流电动机 M 和指示ENMMSErLM NP左右123456789 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1209物理试卷第 3 页（共 15 页）灯 L 都恰能正常工作。已知电源电动势为 E，内阻为 r，指示灯 L 的电阻为 R0，额定电流为 I，电动机 M 的线圈电阻为 R，则 A电动机的额定电压为 IR B电动机的输出功率为 IE-I2R C电源的输出功率为 IE-I2r D整个电路的热功率为 I2（R0+R）12如图所示，两根垂直纸面的直导线 a、b 通有大小相同的电流，两导线旁有一点 P，P 点到 a、b 距离相等。若使 P 点的磁场方向向右，则Aa 中电流方向向外，b 中电流方向向里Ba 中电流方向向外，b 中电流方向向外Ca 中电流方向向里，b 中电流方向向里Da 中电流方向向里，b 中电流方向向外13如图所示，竖直放置的一对平行金属板间有加速电场，电势差为 U1，水平放置的一对平行金属板间有偏转电场，电势差为 U2。一带电粒子由静止开始经加速电场后进入偏转电场，且从偏转电场射出。粒子重力忽略不计。现保持其他条件不变，只增大 U1，仍使该种粒子由静止开始进入加速电场。与U1变化前相比，带电粒子A在偏转电场中，动能增加量一定增大B在偏转电场中，动能增加量可能不变C射出偏转电场时的动能一定增大D射出偏转电场时的动能可能不变14如图甲所示，空间存在方向垂直纸面的匀强磁场，虚线 MN 为其边界。一个用细金属丝绕成的半径为 r 的圆环固定在纸面内，圆心 O 在 MN 上。已知细金属丝的电阻率为、横截面积为 S。磁感应强度 B 随时间 t 的变化关系如图乙所示，t=0 时磁感应强度的方向如图甲中所示。则在 0 到 t1时间间隔内A圆环中的感应电流大小为002B rSt图乙图甲U2U1 物理试卷第 4 页（共 15 页）B圆环中产生的焦耳热为3210208r St BtC圆环所受安培力的方向始终不变D圆环中感应电流始终沿逆时针方向第第卷（非选择题卷（非选择题 共共 58 分）分）15（8 分）做“测量金属丝的电阻率”实验。（1）用螺旋测微器测量金属丝直径，示数如图甲所示，则金属丝直径的测量值 d=mm。（2）在设计测量金属丝电阻 Rx的实验电路时需要思考两个问题：如何选择电流表的接法？如图乙所示，某同学采用试触的方法，让电压表的一端接在 A 点，另一端先后接到 B 点和 C 点。他发现电压表示数有明显变化，而电流表示数没有明显变化。据此应该选择电流表_（填写“内接”或“外接”）的电路。如何选择滑动变阻器的接法？已知待测金属丝的电阻约为 20，实验室提供的滑动变阻器的最大阻值为 5，电源电动势为 3V，需要选择滑动变阻器的_(填写“分压式”或“限流式”)接法。（3）图丙是测量金属丝电阻的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片 P 置于变阻器的最左端。请根据（2）中选择的电路，完成实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表和电流表均处于安全状态。04 501015520图乙金属丝ABCVA图甲物理试卷第 5 页（共 15 页）（4）请你写出金属丝电阻率的计算式_（用待测金属丝电阻的测量值 Rx、直径的测量值 d、长度的测量值 L 表示）。图丙物理试卷第 6 页（共 15 页）16（8 分）实验小组的同学用如图所示的装置做“用单摆测重力加速度”的实验。实验室有如下器材可供选用：A长约 1 m 的细线 B长约 1 m 的橡皮绳 C直径约 2 cm 的铁球 D直径约 2 cm 的塑料球 E米尺 F时钟 G停表 实验时需要从上述器材中选择：（填写器材前面的字母）。在挑选合适的器材制成单摆后他们开始实验，操作步骤如下：将单摆上端固定在铁架台上。测得摆线长度，作为单摆的摆长。在偏角较小的位置将小球由静止释放。记录小球完成 n 次全振动所用的总时间 t，得到单摆振动周期。tTn根据单摆周期公式计算重力加速度的大小。其中有一处操作不妥当的是_。（填写操作步骤前面的序号）发现中操作步骤的不妥之处后，他们做了如下改进：让单摆在不同摆线长度的情况下做简谐运动，测量其中两次实验时摆线的长度 l1、l2和对应的周期 T1、T2，通过计算也能得到重力加速度大小的测量值。请你写出该测量值的表达式 g=_。实验后同学们进行了反思。他们发现由单摆周期公式可知周期与摆角无关，而实验中却要求摆角较小。请你简要说明其中的原因。物理试卷第 7 页（共 15 页）17（8 分）带电粒子的电荷量与质量之比（）叫做比荷。比荷的测定对研究带qm电粒子的组成和结构具有重大意义。利用质谱仪可以测量带电粒子的比荷。如图所示为一种质谱仪的原理示意图。某带电粒子从容器 A 下方的小孔飘入加速电场（其初速度可视为零），之后自 O 点沿着与磁场边界垂直的方向进入匀强磁场中，最后打到照相底片上的 P 点。忽略重力的影响。当加速电场的电势差为 U，匀强磁场的磁感应强度为 B 时，O 点与 P 点间的距离为 L。（1）请你说该带电粒子带正电还是带负电。（2）求该带电粒子的比荷。U底片ABOP物理试卷第 8 页（共 15 页）18（10 分）如图所示，用不可伸长的轻绳将物块 a 悬挂于 O 点。现将轻绳拉至水平，将物块 a 由静止释放。当物块 a 运动至最低点时，恰好与静止在水平面上的物块 b 发生完全弹性碰撞。碰撞后物块 b 在水平面上滑行一段距离后停下来。已知轻绳的长度为 L，物块 a 的质量为 m，物块 b 的质量为3m，a、b 均可视为质点，重力加速度大小为 g，不计空气阻力的影响。求碰撞前瞬间，轻绳对物块 a 的拉力大小；求碰撞后瞬间，物块 b 的速度大小；有同学认为：两物块碰撞后，物块 b 在水平面上滑行一段距离后停下来，是因为碰撞后没有力来维持它的运动。你认为这种说法是否正确，并说明你的理由。aLbO物理试卷第 9 页（共 15 页）19（12 分）如图所示，足够长的平行光滑金属导轨固定在水平面上，间距为 L，一端连接阻值为 R 的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为 B。电阻为 r 的导体棒 MN 放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。导轨的电阻可忽略不计。在平行于导轨的恒力 F 作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度大小为 v。求导体棒两端的电压；通过公式推导验证：在时间内，恒力 F 所做的功 W 等于电路获得t的电能，也等于电路中产生的焦耳热 Q；W电从微观角度看，导体棒 MN 中的自由电荷会同时参与沿导体棒方向和垂直导体棒方向的两个分运动，由此会受到两个相应的洛伦兹力，请你通过计算证明：导体棒中一个自由电荷所受的洛伦兹力做的总功为零。（为了方便，可认为导体棒中的自由电荷为正电荷。）F物理试卷第 10 页（共 15 页）20（12 分）人类对未知事物的好奇和科学家们的不懈努力，使人类对宇宙的认识越来越丰富。开普勒坚信哥白尼的“日心说”，在研究了导师第谷在 20 余年中坚持对天体进行系统观测得到的大量精确资料后，提出了开普勒三定律，为人们解决行星运动问题提供了依据，也为牛顿发现万有引力定律提供了基础。开普勒认为：所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。行星轨道半长轴的三次方与其公转周期的二次方的比值是一个常量。实际上行星的轨道与圆十分接近，在中学阶段的研究中我们按圆轨道处理。请你以地球绕太阳公转为例，根据万有引力定律和牛顿运动定律推导出此常量的表达式。天文观测发现，在银河系中，由两颗相距较近、仅在彼此间引力作用下运行的恒星组成的双星系统很普遍。已知某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的某一点做匀速圆周运动，周期为 T，两颗恒星之间的距离为d，引力常量为 G。求此双星系统的总质量。北京时间 2019 年 4 月 10 日 21 时，由全球 200 多位科学家合作得到的人类首张黑洞照片面世，引起众多天文爱好者的兴趣。同学们在查阅相关资料后知道：黑洞具有非常强的引力，即使以3108m/s 的速度传播的光也不能从它的表面逃逸出去。地球的逃逸速度是第一宇宙速度的倍，这个关系对于其他天体也是正确的。地2球质量 me=6.01024kg，引力常量 G=6.6710-11N m 2/kg 2。请你根据以上信息，利用高中学过的知识，通过计算求出：假如地球变为黑洞，在质量不变的情况下，地球半径的最大值（结果保留一位有效数字）。（注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题时做（注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明）必要的说明）物理试卷第 11 页（共 15 页）东城区东城区 20192020 学年度第一学期期末教学统一检测学年度第一学期期末教学统一检测高三物理参考答案高三物理参考答案 2020.1第一部分共第一部分共 14 小题，每小题小题，每小题 3 分，共分，共 42 分。分。1234567891011121314BBCDBDDCBCCADB第二部分共第二部分共 6 小题，共小题，共 58 分。分。15（8 分）（1）0.1270.001 （2）外接 分压式 （3）（4）2=4xd RL16（8 分）ACEG 21222124()llTT是单摆做简谐运动的周期公式。当摆角较小时才可以将单2lTg摆的运动视为简谐运动。17（8 分）（1）粒子带正电。（2）带电粒子在加速电场中加速，根据动能定理 212qUmv物理试卷第 12 页（共 15 页）带电粒子在磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力充当向心力2q BmRvv由题知 12RL解得带电粒子的比荷 228qUmB L18（10 分）物块 a 由静止开始运动到最低点过程 根据动能定理 2012mgLmv物块 a 运动到最低点时根据牛顿第二定律 20vFmgmL联立解得，碰撞前瞬间轻绳对物块 a 的拉力大小 3Fmg两物块发生弹性碰撞过程 根据动量守恒定律 03abmvmvmv根据能量守恒定律 22201113222abmvmvm v解得碰撞后瞬间，物块 b 的速度大小 2bgLv 这种说法不正确。物体的运动不需要力来维持。两物块碰撞后，物块 b 在水平面上运动一段距离后，之所以能停下来，是因为受到地面对它的滑动摩擦力，使它的运动状态发生改变。如果没有滑动摩擦力，物块将做匀速直线运动。物理试卷第 13 页（共 15 页）物理试卷第 14 页（共 15 页）19（12 分）导体棒沿导轨向右匀速运动产生感应电动势 E=BLv 由闭合电路欧姆定律可得，电路中电流 EIRr 导体棒两端电压 RUIRBLvRr=导体棒匀速运动，受力平衡 FFBIL安在时间内，t恒力 F 做功 222B L vWFtFtBILttRr 安=vvv电路获得的电能 222B L vWqEIE ttRr 电电路中产生的焦耳热 2222)B L vQIRrttRr（可见，恒力 F 所做的功等于电路获得的电能，也等于电路中产生的焦W电耳热 Q。设自由电荷的电荷量为 q，沿导体棒定向移动的速率为。u如图所示，沿导体棒方向的洛伦兹力1fq B v在时间内，f1做正功 t11Wfu tq Bu t v垂直导体棒方向的洛伦兹力2fquB在时间内，f2做负功 t22-WftquBtvv所以，即导体棒中一个自由电荷所受的洛伦兹力12+=0WW做的总功为零。MN物理试卷第 15 页（共 15 页）20（12 分）设太阳质量为 ms，地球质量为 me，地球绕太阳公转的半径为 r太阳对地球的引力是地球做匀速圆周运动的向心力根据万有引力定律和牛顿运动定律 2224seem mGmrrT 解得 常量3224sGmrT设双星的质量分别为 m1、m2，轨道半径分别为 r1、r2根据万有引力定律及牛顿运动定律 21211224m mGmrdT21222224m mGmrdT且有 12+r rd双星总质量 231224=dmmmGT总设地球质量为 me，地球半径为 R。质量为 m 的物体在地球表面附近环绕地球飞行时，环绕速度为 v1由万有引力定律和牛顿第二定律 212em mvGmRR解得 1eGmvR逃逸速度 22eGmvR假如地球变为黑洞 v2c 代入数据 解得地球半径的最大值 R=910-3m