江苏省石庄高级中学高三物理综合试卷.doc

江苏省石庄高级中学高三物理综合试卷2014.5.14
一、单项选择题：本题共5小题，每小题3分，共15分．
1.许多科学家对物理学的发展作出了巨大贡献，也创造了许多物理学方法，如理想实验法、控制变量法、极限思想法、建立物理模型法、类比法和科学假说法等等．以下关于物理学史和所用物理学方法的叙述正确的是( )
A．卡文迪许巧妙地运用扭秤实验，用了放大法成功测出静电力常量的数值
B．牛顿为了说明力不是维持物体运动的原因用了理想实验法
C．在不需要考虑物体本身的形状和大小时，用质点来代替物体的方法叫假设法
D．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加之和代表物体的位移，这里采用了微元法
2.如图电路中，电源电动势为E、内阻为r，闭合开关S，增大可变电阻R的阻值后，电压表示数的变化量为△U．在这个过程中，下列判断错误的是（　　）
A．电阻R1两端的电压减小，减小量等于△U
B．电容器的带电量减小，减小量小于C△U
C．电压表的示数U和电流表的示数I的比值变大
D．电压表示数变化量△U和电流表示数变化量△I的比值不变
3.我国“蛟龙号”深潜器经过多次试验，终于在2012年6月24日以7020m深度创下世界最新纪录(国外最深不超过6500m)，预示着它可以征服全球99. 8%的海底世界．假设在某次实验时，深潜器内的显示屏上显示出了从水面开始下潜到最后返回水面l0min内全过程的深度曲线(a)和速度图像(b)，则下列说法错误的是（ ）
A．(a)图中h3代表本次最大深度，应为360m
B．全过程中最大加速度是0.025
C．潜水员感到超重发生在3-4min和6-8min的时间段内
D．整个潜水器在8-lOmin时间段内机械能不守恒
4.如图所示，A、B、C、D四个人做杂技表演，B站在A的肩上，双手拉着C和D，A撑开双手水平支持着C和D.若四个人的质量均为m，他们的臂长相等，重力加速度为g，不计A手掌与C、D身体间的摩擦．下列结论错误的是(　 　)
A. A受到地面支持力为4mg B. B受到A的支持力为3mg
C. B受到C的拉力约为mg D. C受到A的推力约为mg

5.如图所示，足够长的竖直绝缘管处于方向彼此垂直，电场强度和磁感应强度分别为E和B的匀强电场和匀强磁场中，一个质量为m的带正电q的小球，从静止开始沿管下滑，则在下滑的全过程中小球的加速度a与时间t的关系图象正确的是(　　 )

二、 多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分．每小题有多个选项符合题意．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，错选或不答的得0分．
6.设想我国宇航员随“嫦娥”号登月飞船贴近月球表面做匀速圆周运动，宇航员测出飞船绕行n圈所用的时间为t.登月后，宇航员利用身边的弹簧秤测出质量为m的物体重力G1.已知引力常量为G，根据以上信息可得到(　　)
A. 月球的密度 B. 飞船的质量
C. 月球的第一宇宙速度 D. 月球的自转周期
7.如图所示，一带电粒子在两个固定的等量正点电荷的电场中运动，图中的实线为等势面，虚线ABC为粒子的运动轨迹，其中B点是两点电荷连线的中点，A、C位于同一等势面上．下列说法正确的是( 　)
A.该粒子可能带正电
B.该粒子经过B点时的速度最大
C.该粒子经过B点时的加速度一定为零
D.该粒子在B点处的电势能小于在A点处的电势能
8.如图所示，ABCD为固定的水平光滑矩形金属导轨，处在方向竖直向下，磁感应强度为B的匀强磁场中，AB间距为L，左右两端均接有阻值为R的电阻，质量为m、长为L且不计电阻的导体棒MN放在导轨上，与导轨接触良好，并与轻质弹簧组成弹簧振动系统．开始时，弹簧处于自然长度，导体棒MN具有水平向左的初速度v0，经过一段时间，导体棒MN第一次运动到最右端，这一过程中AB间R上产生的焦耳热为Q，则 （ ）
A.初始时刻棒所受的安培力大小为
B．当棒再一次回到初始位置时，AB间电阻的热功率为
C．当棒第一次到达最右端时，弹簧具有的弹性势能为mv02－2Q
D．当棒第一次到达最右端时，弹簧具有的弹性势能为mv02－6Q
9.如图所示，长直杆CPD与水平面成45°，由不同材料拼接而成，P为两材料分界点，DP>CP.一个圆环套在长直杆上，让圆环无初速从顶端滑到底端(如左图)；再将长直杆两端对调放置，让圆环无初速从顶端滑到底端(如右图)，两种情况下圆环从开始运动到P点的时间相同．下列说法正确的是(　　)
A.圆环与直杆CP段之间的动摩擦因数小于圆环与直杆DP段之间的动摩擦因数
B.两次滑动中圆环到达底端速度大小相等
C.两次滑动中圆环到达底端所用时间相等
D.两次滑动到达底端的过程中圆环与直杆摩擦产生的热量相等

三、简答题：本题分必做题(第10、11题)和选做题(第12题)两部分，共42分．请将解答填写在相应的位置．
10.(8分)图甲是利用打点计时器测量小车沿斜面下滑时所受阻力的示意图．小车拖着纸带在斜面上下滑时，打出的一段纸带如图乙所示，其中O为小车开始运动时打出的点，设小车在斜面上运动时所受阻力恒定．

(1)已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，由纸带分析可知小车下滑的加速度a＝________m/s2，打E点时小车速度vE＝________m/s(结果保留两位有效数字)．
(2)为了求出小车在下滑过程中所受的阻力，可运用牛顿运动定律或动能定理求解，在这两种方案中除知道小车下滑的加速度a、打E点时速度vE、小车质量m、重力加速度g外，利用米尺、三角板还需要测量哪些物理量，列出阻力的表达式．
方案一：需要测量的物理量________，阻力的表达式(用字母表示)________________；
方案二：需要测量的物理量________，阻力的表达式(用字母表示)________________．
11.（10分）金属材料的电阻率通常随温度的升高而增大，半导体材料的电阻率随温度的升高而减少．某同学需要研究某种导电材料的导电规律，他用该种导电材料制作成电阻较小的线状元件Z，并测量元件Z中的电流随两端电压从零逐渐增大过程中的变化规律．
(1)他应选用下图所示的________电路进行实验

(2)实验测得元件Z的电压与电流的关系如下表所示．根据表中数据，判断元件Z是________(填“金属材料”或“半导体材料”).
U/V
0
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.50
1.60
I/A
0
0.20
0.45
0.80
1.25
1.80
2.81
3.20

(3)用螺旋测微器测量线状元件Z的直径如图所示，则元件Z的直径是________mm.

(4)把元件Z接入如图所示的电路中，当电阻R的阻值为R1＝2Ω时，电流表的读数为1.25A；当电阻R的阻值为R2＝3.6Ω时，电流表的读数为0.80A．结合上表数据，求出电池的电动势为________V，内阻为________Ω.(不计电流表的内阻)
12.【选做题】本题包括A、B、C三小题，请选定其中两题作答，若三题都做，则按A、B两题评分．
A. (选修模块3-3)(12分)
(1)下列说法正确的是________．
A.布朗运动就是固体颗粒分子的无规则运动
B.一定质量的理想气体的内能只与温度有关，温度越高，内能越大
C.液晶显示不同的颜色是由于液晶中电场不同时，对不同颜色的光的吸收强度不同造成的
D.分子间的引力和斥力是同时存在的，引力随距离的增大而减小，而斥力随距离的增大而增大
(2)一定质量的气体从外界吸收4.2×105J的热量，同时气体对外做了6×105J的功，则气体的内能________(填“增加”或“减少”)了________J.
(3)一位体重为67kg的高中生走进教室，估算该生从教室中排挤出多少个空气分子？(阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol－1，人体平均密度约为1.0×103kg/m3，计算结果保留一位有效数字)

B.(选修模块3-4)（12分）
（1）下列与波有关的说法中，正确的说法是（ ）
A．照相机镜头因光波衍射呈现淡紫色
B．机载雷达利用超声波搜索远方敌机
C．家中的遥控器通过发射红外线遥控电视机
D．微波炉发出微波使金属器皿产生涡流而加热食品
（2）宇航员在地面上将两只钟校准到零时刻(如甲图所示)，其中一只留在地面上，另一只跟随宇航员一起乘坐上高速运行的飞船．从零时刻开始计时，宇航员根据随身携带的手表指示，经过了半个小时，宇航员观察飞船内钟的分针指示可能为________图，宇航员观察地面上钟的分针指示可能为________图．

（3）半球形介质截面如图所示，O为圆心，相同的两束单色光a、b相互平行，从不同位置进入介质，光线a在O点恰好产生全反射．光线b的入射角为45°，求：
① 介质的折射率；
② 光线b在介质中的折射角．

C.(选修模块3-5)（12分）
1．如图为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34eV，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是 。
A．用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应
B．一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75eV
C．用能量为10.3eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态
D．用能量为14.0eV的光子照射，可使处于基态的氢原子电离
(2)2012年9月25日我国首艘航母“辽宁舰”正式服役．可控核反应堆是驱动航空母舰的理想设备，其工作原理是利用重核裂变反应释放出大量核能获得动力.U＋n→Ba＋Kr＋yX是若干核反应的一种，其中n为中子，X为待求粒子，y为X的个数，则X是________(填“质子”“中子”或“电子”)，y＝________．
（3）一个静止的氮核N俘获一个速度为2.3×107m/s的中子生成一个复核A，A又衰变成B、C两个新核．设B、C的速度方向与中子速度方向相同，B的质量是中子的11倍，B的速度是106m/s，B、C两原子核的电荷数之比为5∶2.求：
①C为何种粒子？②C核的速度大小．

四、计算题：本题共3小题，共47分．解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．
13.(15分)如图甲，电阻为R＝2Ω的金属线圈与一平行粗糙轨道相连并固定在水平面内，轨道间距为d＝0.5 m，虚线右侧存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B1＝0.1T，磁场内外分别静置垂直于导轨的金属棒P和Q，其质量m1＝m2＝0.02kg，电阻R1＝R2＝2Ω.t＝0时起对左侧圆形线圈区域施加一个垂直于纸面的交变磁场B2，使得线圈中产生如图乙所示的正弦交变电流(从M端流出时为电流正方向)，整个过程两根金属棒都没有滑动，不考虑P和Q电流的磁场以及导轨电阻，重力加速度g取10m/s2.
(1)若第1s内线圈区域的磁场B2正在减弱，则其方向应是垂直纸面向里还是向外？
(2)假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，金属棒与导轨间的滑动摩擦因数至少应是多少？
(3)求前4s内回路产生的总焦耳热．

14.(16分)如图所示，半径R＝0.45m的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，B为轨道的最低点，B点右侧的光滑的水平面上紧挨B点有一静止的小平板车，平板车质量M＝2kg，长度为0.5m，小车的上表面与B点等高，距地面高度为0.2m．质量m＝1kg的物块(可视为质点)从圆弧最高点A由静止释放．g取10m/s2.试求：
(1)物块滑到轨道上的B点时对轨道的压力；
(2)若将平板车锁定并且在上表面铺上一种特殊材料，其动摩擦因数从左向右随距离均匀变化如图乙所示，求物块滑离平板车时的速度；
(3)若撤去平板车的锁定与上表面铺的材料，此时物块与木板间的动摩擦因数为，物块仍从圆弧最高点A由静止释放，请通过分析判断物块能否滑离平板车．若不能，请算出物块停在距平板车左端多远处；若能，请算出物块落地时距平板车右端的水平距离．

15.(16分)如图所示，直角坐标系xoy位于竖直平面内，在m≤x≤0的区域内有磁感应强度大小B=4.0×10-4T、方向垂直于纸面向里的条形匀强磁场，其左边界与x轴交于P点；在x＞0的区域内有电场强度大小E=4N/C、方向沿y轴正方向的条形匀强电场，其宽度d=2m．一质量m=6.4×10-27kg、电荷量q=-3.2×10-19C的带电粒子从P点以速度v=4×104m/s，沿与x轴正方向成α=60°角射入磁场，经电场偏转最终通过x轴上的Q点（图中未标出），不计粒子重力．求：
（1）带电粒子在磁场中运动时间；
（2）当电场左边界与y轴重合时Q点的横坐标；
（3）若只改变上述电场强度的大小，要求带电粒子仍能通过Q点，讨论此电场左边界的横坐标x′与电场强度的大小E′的函数关系．

江苏省石庄高级中学综合试卷2014.5.14答案
1、D 2、A3、B 4、D5、D 6、AC7、CD8、AC9、BD
10. (共8分)(1)4.1　2.5(各1分)
(2) 方案一：测量斜面的长度L和高度H，f＝mg－ma(前1分，后2分)
方案二：测量斜面长度L和高度H，还有纸带上OE距离S，f＝＝(前1分，后2分)
11.（1）A (2) 半导体材料 (3) 1.990 (4) 4.0 0.4
12A. (1)BC(4分)(2)减少(2分)　1.8×105(2分)(3)2×1024～4×1024(4分)
12B. (1)C(3分)(2) 乙图(2分)　丙图(2分)(3) （共5分）
12C. (1)BD(4分)(2)中子(2分)　3(2分)(3)氦核 (4分)
13. (15分)(1)由楞次定律可以判定线圈区域的磁场方向垂直纸面向里(3分)
(2) 通过Q棒的电流最大值为Im＝1A(2分)
对Q：B1Imd＝μmg(3分) 有μ＝0.25(1分)
(3) 前4 s内电流的有效值为I有＝I0＝A(2分)
回路总电阻为R总＝R＋R并＝3Ω(2分)
前4 s内总焦耳热Q＝IR总t＝24J(2分)
14. (16分)解：(1) 物块从圆弧轨道顶端滑到B点过程中，机械能守恒，则
mgR＝mv，解得vB＝3m/s(2分)
在B点由牛顿第二定律得N－mg＝m，则N＝mg＋m＝30N(2分)
即物块滑到轨道上的B点时对轨道的压力N′＝30 N，方向竖直向下(1分)
(2) 物块在小车上滑行时摩擦力做功Wf＝l＝－2J(2分)
从物块开始滑到滑离平板车过程由动能定理得mgR＋Wf＝mv2(2分)
解得v＝m/s(1分)
(3) 当平板车不固定时，对物块a1＝μg＝m/s2(1分)
对平板车a2＝＝m/s2(1分)
设物块与平板车经过时间t达到共同速度(物块在平板车最左端的速度vC＝vB)，有
vC－a1t＝a2t，解得t＝s
此时Δs＝vCt－a1t2－a2t2＝m＞0.5 m所以物块能滑离平板车(1分)
设经过时间t1物块滑离平板车，则
vCt1－a1t－a2t＝0.5m，解得t1＝s(另一解t1＝ s＞ s舍去)
物块滑离平板车的速度v物＝vC－a1t1＝m/s
此时平板车的速度v车＝a2t1＝m/s(1分)
物块滑离平板车做平抛运动的时间t2＝＝0.2s(1分)
物块落地时距平板车右端的水平距离s＝(v物－v车)t2＝0.2m(1分)
15.(16分)解：（1）带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律 有qvB＝mv2╱r；代入数据得：r=2m
轨迹如图1交y轴于C点，过P点作v的垂线交y轴于O1点，
由几何关系得O1为粒子运动轨迹的圆心，且圆心角为60°．
在磁场中运动时间t＝T╱6＝1╱6×（2πm╱qB）
代入数据得：t=5.23×10-5s
（2）带电粒子离开磁场垂直进入电场后做类平抛运动，设带电粒子离开电场时的速度偏向角为θ，如图1，则：tanθ＝vy╱v＝Eqd╱mv2 ＝1／4
设Q点的横坐标为x，故x=5m．
（3）电场左边界的横坐标为x′．
当0＜x′＜3m时，如图2，设粒子离开电场时的速度偏向角为θ′，
则：tanθ′＝E′qd／mv2
又：tanθ′＝1／﹙4−x′﹚
由上两式得：E′＝16／﹙4−x′﹚
当3m≤x'≤5m时，如图3，有y＝1／2at2＝E′q(5−x′)2／2mv2
将y=1m及各数据代入上式得：E′＝64／(5−x′)2

高三物理综合试卷
答题纸
第Ⅱ卷（非选择题 共89分）
密 封 线 内 不 要 答 题
班级 姓名 学号 考试号
三、简答题。（请将解答填写在答题纸相应的位置）
10．（8分）（1） 、 ；
（2） 、 ； 、 。
11．（10分）（1） ；（2） ；（3） ；
（3） 、 。

12．【选做题】请选定其中两题作答，若三题都做，则按A、B两题评分．（24分）
A．（选修模块3－3）（12分）
（1） （2） 、 。
（3）

B．（选修模块3－4）（12分）
（1） （2） 、 。
（3）

B．（选修模块3－5）（12分）
（1） （2） 、 。
（3）

四、 计算题：（本题共3小题，共47分。）
13．（15分）

14．（16分）

15．（16分）

13