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2016届吉林省吉林大学附属中学高三上学期第四次摸底考试物理试题 word版


吉大附中高中部 2015-2016 学年上学期

高三年级第四次摸底考试 物 理 试 卷
试卷满分:100 分 考试时间:90 分钟 命题人: 注意事项: 1.请考生将姓名、班级、考号与座位号填写在答题纸指定的位置上; 2.客观题的作答:将正确答案填涂在答题纸指定的位置上; 3.主观题的作答:必须在答题纸上对应题目的答题区域内作答,在此区域外书写的答

案 无效;在草稿纸、试卷上答题无效。

第Ⅰ卷(客观题 48 分)
一、选择题(本题共 12 小题,每小题 4 分。在每小题给出的四个选项中,第 1~7 题只有一 项符合题目要求,第 8~12 题有多项符合题目要求。全部选对的得 4 分,选对但不全的得 2 分,有选错的得 0 分。 ) 1.下列叙述中符合物理史实的是 A.亚里士多德首创了理想实验的研究方法,伽利略最早指出力是维持物体运动的原因 B.牛顿发现了万有引力定律,卡文迪许测出了引力常量 C.洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律,安培发现了磁场对运动电荷的作用规律 D.库仑利用油滴实验测出了元电荷的大小,法拉第发现了感应电流方向的规律 2.如图所示,穿在一根光滑的固定杆上的小球 A、B 连接在一条跨过定滑轮的细绳两端, 杆与水平面成 θ 角,不计所有摩擦,当两球静止时,OA 绳与杆的夹角为 θ,OB 绳沿竖 O 直方向,则正确的说法是 A.小球 A 可能受到 2 个力的作用 B.小球 A 一定受到 3 个力的作用 C.小球 B 可能受到 3 个力的作用 D.绳子对 A 的拉力大于对 B 的拉力 3.在竖直平面内有一矩形区域,如图所示。该区域内有一水平方向的匀强电场,一个带负 电的粒子从 A 点以某一速度 vA 射入电场中,最后以另一速度 vB 从 B 点离开电场,不计 粒子所受的重力,图中已标出 A、B 两点的位置,则下列判断中正确的是 A.电场强度的方向水平向左 B.带电粒子在 A 点的电势能小于在 B 点的电势能 C.粒子在电场中运动的全过程中,电势能最大处为 B 点 D.粒子在电场中运动的全过程中,动能最大处为 B 点
vB

B A

? ?

A

vA

B

4.如图所示,有两个完全相同的带电粒子(不计重力)从两块金属板正中间的 O 点分别沿 轴线 OO′方向以相同速度射入,当开关 S 断开时,A 粒子沿 OO′射入匀强磁场中做匀速圆 周运动,打在竖直挡板上的 P 点;当开关 S 接通时,B 粒子恰好从下极板端点 C 处射出, 射出后打在竖直挡板的 Q 点。若用 t1 表示 A 粒子从 O 到 P 的运动时间,用 t2 表示 B 粒 子从 O 到 Q 的运动时间。则 t1、t2 的大小关系 A.t1>t2 B.t1=t2 C.t1<t2 D.无法判断
电源

O

S

O' C P
Q

5.2013 年 11 月 5 日下午 2 时 38 分,印度首颗火星探测器“曼加里安”号在印度南部安得 拉邦斯里赫里戈达发射场发射升空。2014 年 9 月 24 日,印度曼加里安号火星探测器成 功进入火星轨道,使印度成为首个成功向火星发射探测器的亚洲国家。观察“曼加里安” 在环绕火星轨道上的运动,发现每经过时间 t 通过的弧长为 l,该弧长对应的圆心角为 θ (弧度) ,如图所示。已知引力常量为 G,由此可推导出火星的质量为 A. C.
l3 G? t 2

曼加里安

B. D.

l 3? Gt 2

火星

?

l

l G? t 2

l2 G? t 2

6.如图所示的电路中,各个电键均闭合,且 K2 接 a,现要使静止在平行板电容器两极板之 间的带电微粒向下运动,则应该 R4 C c b K2 K3 a K1 R3 ③将 K2 掷在 c D.③④ ④将 K3 断开 R1 R2

①将 K1 断开 A.①②

②将 K2 掷在 b B.②③ C.①③

7.质量均为 m 的两物块 A、B 以一定的初速度在水平面上只受摩擦力而滑动,如图所示是 它们滑
2 2 ? 2v01 动的最大位移 x 与初速度的平方 v02 的关系图象, 已知 v02 ,下列描述中正确的是

x1

x
B

A
2 v0

O

2 v01

2 v02

A.若 A、B 滑行的初速度相等,则到它们都停下来时摩擦力对 A 做的功是对 B 做功的 2 倍 1 B.若 A、B 滑行的初速度相等,则到它们都停下来时摩擦力对 A 做的功是对 B 做功的2 C.若 A、B 滑行的最大位移相等,则摩擦力对它们做的功相等 D.若 A、B 滑行的最大位移相等,则摩擦力对 B 做的功是对 A 做功的 2 倍 8.如图所示,A、B、C 是匀强电场中平行于电场线的某一平面上的三个点,各点的电势分 别为 φA=5 V,φB=2 V,φC=3 V,H、F 三等分 AB,G 为 AC 的中点,在下列各示意图中, 能正确表示该电场强度方向的是
C G
E A H A F B A H B F B

C G
E

C G
E

C G

E

A

H

F

B

A

H D

F

B

C

9.如图是医用回旋加速器示意图,其核心部分是两个 D 形金属盒,两金属盒置于匀强磁场
2 中,并分别与高频电源相连。现分别加速氘核(1 H)和氦核(4 。下列说法中正确的 2He)

是 A.它们的最大速度相同 B.它们的最大动能相同 C.它们在 D 形盒中运动的周期相同 D.增大高频电源的电压可增大粒子的最大动能 10.如图所示,物体 A 的质量为 M,圆环 B 的质量为 m,通过绳子连接在一起,圆环套在 光滑的竖直杆上,开始时连接圆环的绳子处于水平,长度 l=4 m,现从静止释放圆环。 不计定滑轮和空气的阻力,取 g=10 m/s2,若圆环下降 h=3 m 时的速度 vB=5 m/s,则 A.该过程物体 A 上升的高度是 3m B.此时物体 A 的速度大小为 3 m/s
M 35 C.由题中所给条件可得 ? m 36
B
D形盒

l

h

D.由题中所给条件可得

M 35 ? m 29

A

11.如图甲,一绝缘带电物块(视为质点)无初速度地放在皮带轮底端,皮带轮以恒定大小 的速率沿顺时针方向转动, 该装置处于垂直纸面向里的匀强磁场中, 物块由底端 P 运动 至皮带轮顶端 Q 的过程中, 其 v-t 图象如图乙所示, 物块全程运动的时间为 4.5s 且运动 过程中电量保持不变,关于带电物块及运动过程的说法正确的是

B P

Q
1

v /m ? s-1

?


0

4.5 t /s 2 乙

A.该物块带正电 B.皮带轮的传动速度大小一定为 l m/s C.若已知皮带的长度,可求出该过程中物块与皮带发生的相对位移 D.在 2s~4.5s 内,物块与皮带仍可能有相对运动 12.如图所示,竖直光滑导轨上端接入一定值电阻 R,C1 和 C2 是半径都为 a 的两圆形磁场 区域,其区域内的磁场方向都垂直于导轨平面向外,区域 C1 中磁场的磁感强度随时间 按 B1=B0+kt(k>0)变化,C2 中磁场的磁感强度恒为 B2,一质量为 m、电阻为 r、长度 为 L 的金属杆 AB 穿过区域 C2 的圆心垂直地跨放在两导轨上,且与导轨接触良好,并恰 能保持静止。已知重力加速度为 g,则 A.通过金属杆 AB 的电流大小为
mg B2 L
R
C1

B.通过金属杆 AB 的电流方向为从 B 到 A C.定值电阻的阻值为 R ?

2? kB2 a 3 ?r mg

A

C2

B

D.整个电路中产生的热功率 P ?

? kamg
2 B2

第Ⅱ卷(主观题 52 分)
二、实验题(本题共 2 小题,共 14 分。将答案填写在答题纸相应位置处) 13.(6 分) 某实验小组利用如图甲所示的气垫导轨实验装置来探究合力一定时, 物体的加速度与质 量之间的关系。 (1)做实验时,将滑块从图甲所示位置由静止释放,由数字计时器(图中未画出)可读出 遮光条通过光电门 1、2 的时间(遮光条的遮光时间)分别为 Δt1、Δt2;用刻度尺测得 两个光电门中心之间的距离 x,用游标卡尺测得遮光条宽度 d。则滑块经过光电门 1 时的速度表达式 v1= 度的表达式 a= ;经过光电门 2 时的速度表达式 v2= ,滑块加速

。 (以上表达式均用已知字母表示) 。如图乙所示,若用 20 mm。

分度的游标卡尺测量遮光条的宽度,其读数为

(2)为了保持滑块所受的合力不变,可改变滑块质量 M 和气垫导轨右端高度 h(见图甲) 。 关于“改变滑块质量 M 和气垫导轨右端高度 h”的正确操作方法是 。

光电门2

光电门1

遮光条 连气源 滑块 h

0 0

1 5 乙 10

2 cm

刻度尺

甲 A.M 增大时,h 增大,以保持二者乘积增大 B.M 增大时,h 减小,以保持二者乘积不变 C.M 减小时,h 增大,以保持二者乘积不变 D.M 减小时,h 减小,以保持二者乘积减小 14.(8 分) 在测量某电源电动势和内电阻的实验中: U (V) 1.4 1.2 1.0 0.8 0 R 0.2 0.4 0.6 0.8 I (A) 图1 图2 V A E S

E

S A V

R 图3

(1)图 1 是实验中得到的 U-I 图像,由此可得该电源电动势和内电阻的测量值分别是 V和 Ω; (以上结果均保留两位有效数字)

(2)某同学在完成上述实验之后,又进行了下述探究实验。他将相同器材分别按图 2 和图 3 所示电路进行连接,在每次保持电压表(可视为理想电表)示数相同的情形下,读 出电流表的示数分别为 I1 和 I2。调节滑动变阻器 R,测得多组数据,得到 I1 与 I2 的关系 为:I1=kI2(k 为已知) 。则电流表与电源的内阻之比为 。

三、计算题(本题共3小题,共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步 骤。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。 ) 15.(12 分) 一物体在一个水平拉力作用下在粗糙水平面上沿水平方向运动的 v-t 图象如图甲所 示,水平拉力的 P-t 图象如图乙所示,g=10m/s2,图中各量的单位均为国际制单位。
v
3
2 1

P
9 6 3
1
图甲

0

2

t

0

2 1 图乙

t

(1)求物体在 2s 内的位移和 2s 内水平拉力所做的功;

(2)求物体的质量及物体与水平面间的动摩擦因数。

16.(12 分) 如图所示,空间存在着垂直纸面向外的水平匀强磁场,磁感应强度为 B,在 y 轴两侧分 别有方向相反的匀强电场,电场强度均为 E,在两个电场的交界处左侧,有一带正电的液滴 a 在电场力和重力作用下静止,现从场中某点由静止释放一个带负电的液滴 b,当它的运动 方向变为水平方向时恰与 a 相撞, 撞后两液滴合为一体, 速度减小到原来的一半进入交界处 右侧,并沿 x 轴正方向做匀速直线运动,已知液滴 b 与 a 的质量相等,b 所带电荷量是 a 所 带电荷量的 2 倍,且相撞前 a、b 间的静电力忽略不计。 (重力加速度为 g) (1)求两液滴相撞后共同运动的速度大小; (2)求液滴 b 开始下落时距液滴 a 的高度 h。

17.(14 分) 磁悬浮铁路系统是一种新型的交通运输系统, 它是利用电磁系统产生的吸引力或排斥力 将车辆托起,使整个列车悬浮在导轨上,同时利用电磁力进行驱动。采用直线电机模式获得 驱动力的列车可简化为如下情景: 固定在列车下端的矩形金属框随车平移; 轨道区域内存在 垂直于金属框平面的磁场,磁感应强度沿 Ox 方向按正弦规律分布,最大值为 B0,其空间变 化周期为 2d,整个磁场以速度 v1 沿 Ox 方向向前高速平移,由于列车沿 Ox 方向匀速行驶速 度 v2 与磁场平移速度不同, 而且 v1>v2, 列车相对磁场以 v1-v2 的速度向后移动切割磁感线, 金属框中会产生感应电流, 该电流受到的向前安培力即为列车向前行驶的驱动力。 设金属框 电阻为 R,长 PQ=L,宽 NP=d,求:
y

N

P

O

x

M

Q

(1)如图为列车匀速行驶时的某一时刻,MN、PQ 均处于磁感应强度最大值处,此时金属 框内感应电流的大小和方向; (2)列车匀速行驶 S(S 远大于 d)距离的过程中,矩形金属线框产生的焦耳热; (3)列车匀速行驶时所获得的最大驱动力的大小,并写出驱动力功率随时间变化的瞬时表 达式(以(1)问时刻为计时起点)。

吉大附中高中部 2015-2016 学年上学期

高三年级第四次摸底考试 物 理 试 卷
一、选择题(本题包括 12 小题,共 48 分) 题号 答案 1 B 2 B 3 D 4 A 5 A 6 C 7 D 8 BC 9 AC 10 BD 11 AD 12 BCD

二、实验题(本题包括 2 小题,共 16 分) 13. (6 分)
d d

d d ?t ?t1 答案: (1) (1 分) (1 分) 2 2x ? t1 ?t 2
(2)BC (2 分)

(

)2 ? (

)2

(1 分)8.15 (1 分)

解析: (1)因遮光条宽度较小,滑块经过光电门 1、2 时的速度接近其平均速度,
d d ( )2 ? ( )2 d d v2 2 ? v12 ?t2 ?t1 所以 v1 ? , v2 ? ,加速度 a ? , ? ?t1 ?t2 2x 2x

遮光条宽度 d=8mm+4×0.05mm=8.20mm (2)设气垫导轨长度为 L,导轨倾角为 ?,则滑块受到的合力 F ? Mg sin ? = 不变时,滑块所受的合力不变,所以 B、C 操作方法正确。 14. (8 分) 答案: (1)1.4 0.86(每空 2 分) (2) (k-1) (4 分) 解析: (1)将图 1 的图线延长交 U 轴于 1.4V,交 I 轴于 0.7A,所以 E=1.4V;
r= ?U 1.4 ? .08 ? Ω ? 0.86Ω ?I 0.7

Mgh ,当 M h L

(2)电压表示数相同,由图 1 可得: U =E ? I1r , 由图 2 可得: U =E ? I 2 (r ? RA ), 则有
I1r =I 2 (r ? RA ),
k? I1 RA ? r RA = ? ?1 I2 r r

所以电流表与电源的内阻之比为 RA =k ? 1
r

三、计算题(本题包括 3 小题,共 36 分) 15. (12 分) 1 答案: (1)4.5m,10.5J (2)3kg 0.6 解析: (1)由题图甲知物体在 2s 内发生的位移为 1 x=2×1×3m+1×3m=4.5m 1 由题图乙知水平拉力所做的功为 W=2×1×9J+1×6J=10.5J Δv (2)由题图甲知物体匀加速运动时的加速度大小为 a= Δt =3m/s2 9 由 P=Fv 及题图知匀加速过程中水平拉力 F=3N=3N 6 匀速运动时摩擦阻力为 f=3N=2N 1 由牛顿第二定律知 F-f=ma,代入数值得 m=3kg 而 f=μmg,所以 μ=0.6 16. (12 分) E 答案: (1)B 2 E2 (2)3gB2

解析:液滴在匀强磁场、匀强电场中运动,同时受到洛伦兹力、电场力和重力作用。 (1)设液滴 a 质量为 m、电荷量为 q,则液滴 b 质量为 m、电荷量为-2q, 液滴 a 平衡时有 qE=mg① a、b 相撞合为一体时,质量为 2m,电荷量为-q,速度为 v,由题意知处于平衡状态, 重力为 2mg,方向竖直向下,电场力为 qE,方向竖直向上,洛伦兹力方向也竖直向上, 因此满足 qvB+qE=2mg② E 由①、②两式,可得相撞后速度 v=B (2)对 b,从开始运动至与 a 相撞之前,由动能定理有 1 WE+WG=ΔEk,即(2qE+mg)h=2mv2 0③ v0 2E a、b 碰撞后速度减半,即 v= 2 ,则 v0=2v= B mv2 v2 2 E2 0 0 再代入③式得 h= =6g=3gB2 4qE+2mg

17. (14 分) 解析: (1)磁场沿 Ox 方向运动,v1>v2,等效金属框相对磁场向- x 方向运动。由于此时刻 MN、 PQ 边所在处的磁感就强度大小均为 B0 且方向相反 金属框产生的电动势 E ? 2 B0 L( v1 ? v2 ) ①

E ② R 2B L(v ? v2 ) I? 0 1 R I?
电流的方向根据右手定则可知为 N→M→Q→P→N (2)设经过时间 t,金属框 MN,PQ 所在处磁场强度大小均为 B,
B ? B0 cos?t

??

2? T
2d v1 ? v2

又T ? 得? ?

? (v1 ? v2 )
d

i?

2BL(v1 ? v2 ) 2B0 L ? (v1 ? v2 )cos ?t R R 2B0 L ? (v1 ? v2 ) (v1 ? v2 )cos t R d

得到电流瞬时值的表达式是:

i?



④式是正弦交流电流,其交流电最大值为 I m ? 其交流电有效值为 而t ?
S v2
I? Im 2

2B0 L(v1 ? v2 ) R





⑦ ⑧

矩形金属线框的发热功率为 Q=I2Rt 得Q ?
2 B02 L2 S ( v1 ? v2 ) 2 R v2



(3)为使列车得最大驱动力,MN、PQ 应位于磁场中磁感应强度同为最大值且反向处,这 会使得金属框所围面积的磁通量变化率最大,导致框中电流最强,也会使得金属框长边中 电流受到的安培力最大。 根据安培力公式,MN 边所受的安培力 FMN=B0IL PQ 边所受的安培力 FPQ=B0IL 根据左手定则,MN、PQ 边所受的安培力同向,此时列车驱动力的大小 F F=FMN+FPQ=2B0IL 由③⑩式联立解得 F ? ⑩
4 B02 L2 ( v1 ? v2 ) R


4 B02 L2 ( v1 ? v2 ) ? ( v1 ? v2 ) cos 2 t R d

驱动力瞬时值表达式是: Ft ? 2 BLi ? 驱动力功率的瞬时值: P ? Ft v2 所以: P ?

2 2 2 B0 L v2 ( v1 ? v2 ) ? 2? ( v1 ? v2 ) ? t? ?1 ? cos R d ? ?


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