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2013东城区高三物理期末考试试题及答案


东城区2012—2013学年度第一学期期末教学统一检测

高 三 物 理

2013.01

本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,第Ⅰ卷1至3页,第Ⅱ卷4至8 页,共120分。考试时长100分钟。考生务必将第Ⅰ答案答在答题纸上,在试卷上作答无效。 考试结束后,将答题纸交回。

第Ⅰ卷(

选择题,共52分)
一.单项选择题(本题共10小题,每小题只有一个选项正确,每小题4分,共40分。 )
1.在交通事故的分析中,刹车线的长度是很重要的依据,刹车线是汽车刹车后,停止转动的轮 胎在地面上发生滑动时留下的滑动痕迹。在某次交通事故中,汽车的刹车线长度是 12 m,假 设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为 0.6,g 取 10 m/s2,则汽车刹车前的速度为 A.6m/s B.10 m/s C.12 m/s D.20 m/s

2.如图所示为杂技“顶竿”表演,一人站在地上,肩上扛一质量为 M 的竖直 竹竿,竿上有一质量为 m 的人可以看成质点,当此人沿着竖直竿以加速度 a 加速下滑时,竿对地面上的人的压力大小为 A.(M+m)g-ma C.(M+m)g
新|课 | 标|第 |一| 网

M

B.(M+m)g+ma D.(M-m)g

3.将两个电荷量分别为-2Q 和+3Q 的相同金属小球 A、B,分别固定在相距为 r 的两处, A、B 均可视为点电荷,它们之间库仑力的大小为 F。现将第三个与 A、B 两小球完全相 同的不带电绝缘金属小球 C 先后与 A、B 相互接触后拿走,A、B 间距离保持不变,则两 球间库仑力的大小为 A.F B.

25 F 24

C.

1 F 4

D.

1 F 6

4.如图所示,我某集团军在一次空地联合军事演习中,离地面 H 高处的飞机以水平对地速度 v1 发射一颗炸弹轰炸地面目标 P,反应灵敏的地面拦截系统同时以初速度 v2 竖直向上发射一颗 炮弹拦截(炮弹运动过程看做竖直上抛),设此时拦截系统与飞机的水平距离为 x,若拦截成 功,不计空气阻力,则 v1、v2 的关系应满足 A. v1 ?

H v2 x x v2 H

B. v1

? v2

x H

C. v1 ?

D.

v1 ? v2

5.2011 年 11 月 3 日凌晨 1 时 29 分,经历近 43 小时飞行和五次变轨的“神舟八号”飞船 飞抵距地面 343 公里的近似为圆的轨道,与在此轨道上等待已久的“天宫一号”成功对 接;11 月 16 日 18 时 30 分,“神舟八号”飞船与“天宫一号”成功分离,返回舱于 11 月 17 日 19 时许返回地面。下列有关“天宫一号”和“神舟八号”说法正确的是

A.对接前“天宫一号”的运行速率约为 11.2km/s B.若还知道“天宫一号”运动的周期,再利用万有引力常量,就 可算出地球的质量 X k
B 1.com

C.在对接前,应让“天宫一号”与“神舟八号”在同一轨道上绕 地球做圆周运动,然后让“神舟八号”加速追上“天宫一号” 并与之对接 D.“神舟八号”返回地面时应先减速
6.如图所示,物体 A 静止在光滑的水平面上,A 的左边固定有轻质弹簧,与 A 质量相等的物体 B 以速度 v 向 A 运动并与弹簧发生碰撞,A、B 始终沿同一直线运动,则 A、B 组成的系统动 能损失最大的时刻是 A.A 开始运动时 C.B 的速度等于零时 B.A 和 B 的速度相等时 D.A 的速度等于 v 时

v B A

7. 如图所示,条形磁铁放在光滑斜面上,被平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡,A 为水平放 置的固定直导线的截面, 导线中无电流时磁铁对斜面的压力为 FN1; 当导线中有垂直纸面 向里的电流时,磁铁对斜面的压力为 FN2,下列表述正确的是 A.FN1<FN2,弹簧的伸长量减小 B.FN1=FN2,弹簧的伸长量减小 C.FN1>FN2,弹簧的伸长量增大 D.FN1>FN2,弹簧的伸长量减小 http://w ww.xkb1.com 8.1995 年美国费米国家实验室在实验中观察到了顶夸克,测得它的静止质量 m=3.1× -25kg,寿 10 命 τ=0.4× -24s,这是近二十几年粒子物理研究最重要的实验进展之一。正、反顶夸克之 10 间的强相互作用势能可写为 EP ? ?k S θ N A

4? S ,式中 r 是正、反顶夸克之间的距离,αS 是强 3r

?25 相互作用耦合常数, k 是与单位制有关的常数,在国际单位制中 k ? 0.319? 10 J ? m ,

则在国际单位制中强相互作用耦合常数 αS 的单位是 A.N B.V B.J D.无单位

9.如图所示,在一条直线上两个振源 A、B 相距 6m,振动 频率相等,从 t0 时刻 A、B 开始振动,且都只振动一个 周期,振幅相等,甲为 A 的振动图像,乙为 B 的振动图 像。若 A 向右传播的波与 B 向左传播的波在 t1 = 0.3s 时 相遇,则
O

A C y/cm 0.2 0.1 甲 t/s

B

y/cm
O

0.1 0.2 t/s 乙

A.两列波的波长都是 4m B.两列波在 A、B 间的传播速度均为 10m/s C.在两列波相遇过程中,中点 C 为振动加强点 D.t2 = 0.7s 时刻 B 点经过平衡位置且振动方向向上

10.如图所示,一质量为 m 的滑块以初速度 v0 从固定于地面的斜面底端 A 开始冲上斜面, 到达某一高度后返回 A,斜面与滑块之间有摩擦。下列各项分别表示它在斜面上运动的 速度 v、 加速度 a、 重力势能 Ep 和机械能 E 随时间变化的图象, 可能正确的是 http://w ww.xk b1.com
B O A v a Ep E

t A

2t

t

O

t B

2t

t

O

t C

3t t

O

t D

3t t

二、多项选择题 (本题共3小题,每小题4分,共12分。每小题多个选项正确,选择正确选 项,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有错选或不选的为0分。 ) 11. 北京市东城区民用电网改造完成后, 某居民小区变压器输出端的交变电压瞬时值表达式 为 u=220 2 sin100πt(V) ,对此交变电压,下列表述正确的是 A.最大值是 220V B. 频率是 50Hz C.有效值是 220V D.周期是 0.01 s

12. 2000 年底,我国宣布已研制成功一辆高温超导磁悬浮高速列车的模型车,该车的车速 已达到 500km/h,可载 5 人,如图所示就是磁悬浮的原理,图中A是圆柱形磁铁,B 是用高温超导材料制成的超导圆环. 将超导圆环B水平放在磁铁A的正上方, 它就能在磁 力的作用下悬浮。下列表述正确的是 A.在B放入磁场的过程中,B中将产生感应电流.当稳定后,感应电流 消失 B.在B放入磁场的过程中,B中将产生感应电流.当稳定后,感应电流 仍存在 C.在B放入磁场的过程中,如A的N极朝上,从上向下看,B中感应电 流为顺时针方向 D.在B放入磁场的过程中,如A的N极朝上,从上向下看,B中感应电流为逆时针方向 13.如图所示,质量 m=1kg 的物块,以速度 v0=4m/s 滑上正沿逆时针转动的水平传送带, 传送带上 A、B 两点间的距离 L=6m,已知传送带的速度 v=2m/s,物块与传送带间的动 摩擦因数 μ=0.2,重力加速度 g 取 10m/s2。关于物块在传送 带上的运动,下列表述正确的是 A.物块在传送带上运动的时间为 4s 新课 标第 一 网 B.物块滑离传送带时的速率为 2m/s C.皮带对物块的摩擦力对物块做功为 6J D.整个运动过程中由于摩擦产生的热量为 18J A B v0 A B

第Ⅱ卷
三.实验题(每小题6分,共12分)

(非选择题,共7题,共68分)

14.用如图甲所示的实验装置做“研究平抛物体的运动”实验。新|课
木板 坐标纸 P1 斜槽轨道 P2

|标| 第 |一| 网

P3 重锤 图甲 图乙

(1)对于实验的操作要求,下列说法正确的是( ) A.应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下 B.斜槽轨道必须光滑 C.斜槽轨道末端可以不水平 D.要使描出的轨迹更好地反映真实运动,记录的点应适当多一些 (2)根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹。部分运动轨迹如图乙所 示。 图中水平方向与竖直方向每小格的长度均为 l, 1、 2 和 P3 是轨迹图线上的 3 个点。 P P 若已测知抛出后小球在水平方向上做匀速运动,重力加速度为 g。可求出小球从 P1 运 动到 P2 所用的时间为_______,小球抛出后的水平速度为_______。 15. 小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而增大。 某同学为研究这一现象, 利用下列实验器材: 电压表、电流表、滑动变阻器(变化范围 0~10 Ω)、电源、小灯泡、开关、导线若干来设计 实验,并通过实验得到如下数据(I 和 U 分别表示小灯泡上的电流和电压)。 I/A U/V 0 0 0. 12 0.2 0.20 0.4 0.28 0.6 0.34 0.8 0.38 1.0 0.42 1.2
I/A

0.46 1.4

0.48 1.6

0.50 2.0

(1) 请在下面的虚线方框中画出实验电路图。 (2)在图中画出小灯泡的 I-U 曲线。新|课 |标|第 |一| 网

0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
U/V

0

0.4 0.8 1.2 1.6 2.0

⑶将以上小灯泡接到如图所示的电路中,若电源电动势 E=2.0V,内 阻 r=0.5Ω , 定 值 电 阻 R = 4.5Ω , 则 此 时 小 灯 泡 的 功 率 是 W。 (保留两位有效数字)

四.计算题:本题共5小题,共56分。解答应有必要的文字说明、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,答案中必须写出数值和单位。 16. (10 分)如图所示,某滑道由 AB、BC 两段轨道组成,轨道交接处均由很小的圆弧平滑 连接(不考虑机械能损失) ,其中轨道 AB 段是光滑的,水平轨道 BC 的长度 x1=7.5m, A 点离轨道 BC 的高度为 h=5.0m。现让质量为 m 的小滑块自 A 点由静止释放,已知小 滑块与水平轨道间的动摩擦因数为 μ=0.5,重力加速度 g 取 10m/s2。试求: (1)小滑块到达 C 点时的速度大小;新|课 |标|第 |一| 网 A (2)小滑块由 B 点运动到 C 点的时间; (3)小滑块最终静止的位置距 B 点的距离 x2。 h
1

B

x

C

17.(10 分) 如图甲所示,不计电阻的平行金属导轨竖直放置,导轨间距为 L=1 m,上端接 有电阻 R=3 Ω,虚线 OO′下方是垂直于导轨平面的匀强磁场.现将质量 m=0.25 kg、 电阻 r=1 Ω 的金属杆 ab,从 OO′上方某处垂直导轨由静止释放,杆下落过程中始终与 导轨保持良好接触,杆下落过程中的 v-t 图象如图乙所示(取 g=10 m/s2)。求: (1)金属杆 ab 刚进入磁场时的速度大小; (2)磁感应强度 B 的大小; (3) 杆在磁场中下落 0.2 s 的过程中电阻 R 产生的热量。

18.(10 分) 在水平直线马路上,质量为 1.0× 3kg 的汽车,发动机的额定功率为 6.0× 4W,汽 10 10 车开始由静止以 a=1 m/s2 的加速度做匀加速运动,运动中所受摩擦阻力大小恒为 2000N, 当汽车达到额定功率后,保持功率不变(g=10 m/s2)。求: (1)汽车做匀加速运动的时间 t1; (2)汽车所能达到的最大速率; (3)若汽车由静止位移 1000m 前,已达到最大速率,则汽车发生该 1000m 位移需要多少时 间 t?

19. (13 分)如图所示,在半径为 a(大小未知)的圆柱空间中(图中圆为其横截面),固定放 置一绝缘材料制成的边长为 L 的弹性等边三角形框架 DEF,其中心 O 位于圆柱的轴线上。 在三角形框架 DEF 与圆柱之间的空间中,充满磁感应强度大小为 B 的均匀磁场,其方向平 行于圆柱轴线垂直纸面向里。在 EF 边上的中点 S 处有一发射带电粒子的粒子加速器,粒子 发射的方向皆在截面内且垂直于 EF 边并指向磁场区域。发射粒子的电量皆为 q(q>0) ,质 量皆为 m,速度大小皆为 v ?

qBL 。若粒子与三角形框架的碰撞均为完全弹性碰撞,且粒 6m

子在碰撞过程中所带的电量不变。 (不计带电粒子的重力,不计带电粒子之间的相互作用) 求: (1) 为使初速度为零的粒子速度增加到 v ?

qBL , 在粒子 6m

F

加速器中,需要的加速电压为多大; (2) 带电粒子在匀强磁场区域内做匀速圆周运动的半径; (3)若满足:从 S 点发射出的粒子都能再次返回 S 点,则 匀强磁场区域的横截面圆周半径 a 至少为多大; (4)若匀强磁场区域的横截面圆周半径 a 满足第(3)问 的条件,则从 S 点发射出的某带电粒子从 S 点发射到 第一次返回 S 点的时间是多少?

a
O D

S v

.
E

L

20.(13 分)质量均为 m=0.1kg 的两个小物体 A 和 B,静止放在足够长的水平面上,相距 L =12.5m。它们跟水平面间的动摩擦因数均为μ =0.2,其中 A 带电荷量为 q=3×10-4C 的正电荷, 与水平面的接触是绝缘的,B 不带电。现在水平面附近空间加一水平向右的匀强电场,场强 E=103N/C,A 便开始向右运动,并与 B 发生多次对心碰撞,碰撞过程时间极短,碰撞过程中无 机械能损失,A 带电量不变,B 始终不带电。g 取 10m/s2。试求:

(1)A 与 B 第 1 次碰撞后 B 的速度大小; (2)A 与 B 从第 2 次碰撞到第 3 次碰撞过程中 B 运动的位移; (3)整个运动过程中 A、B 同水平面摩擦产生热量的总和。

L
A B

E

东城区 2012—2013 学年度第一学期期末教学统一检测 高三物理参考答案及评分标准
一.单项选择题(本题共 10 小题,每小题 4 分,共 40 分) 。 题号 答案 题号 答案 1 C 11 BC 2 A 12 BC 3 D 13 BD 4 C 5 D 6 B 7 A 8 D 9 B 10 C

二.多项选择题(本题共 3 小题,每小题 4 分,共 12 分) 。

第Ⅱ卷
(实验题、计算题,共7题,共68分) 二.实验题(每小题6分,共18分) 14.(1) AD (2 分) (2) 2

l g
(2)

(2 分)

3 gl (2 分)

15.(1)

(3)

0.15——0.17

三.计算题:本题共 5 小题,共 56 分。解答应有必要的文字说明、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,答案中必须写出数值和单位。 16. (10 分)解: ⑴小物块从 A 到 C 的过程中,由动能定理 mgh ? ?mgx 1 ? 将 h、x1、 ? 、g 代入得:vc=5m/s ⑵小滑块由 A 点到 B 点的过程机械能守恒, mgh ?

1 2 mv C 2
(3 分)

a ? ? ?g
⑶由动能定理得 mgh? ?mgx 2

1 2 mv B ; vB=10m/s 2 v ? v B 5 ? 10 t? C ? ? 1s a ?5

(4 分) (3 分)

x2=10m

17. (10 分)解: ⑴由图象知,杆自由下落 1 s 进入磁场以 v=10 m/s 做匀速运动 ⑵产生的电动势 E=BLv 杆所受安培力 F 安=BIL 新|课 | 标|第 |一| 网 由平衡条件得 mg=F 安 代入数据得 B=1 T. ⑶电阻 R 产生的热量 Q=I2Rt=3.75 J.
18. (10 分)解: (1)根据牛顿第二定律有:F-Ff=ma 设匀加速的末速度为 v,则有:P=Fv v=at1 代入数值,联立解得匀加速的时间为:t1=20s (2)当达到最大速度 vm 时,有:P=Ffvm 解得汽车的最大速度为:vm=30 m/s (3)汽车匀加速运动的位移为: x1 ?

(2 分)

(5 分) (3 分)

(3 分) (2 分)

1 2 at1 ? 200 m 2
X B 1 . c o m

在后一阶段牵引力对汽车做正功,阻力做负功,根据动能定理有:

Pt 2 ? F f x 2 ?

1 2 1 2 mv m ? mv 2 2
又有 x2=x-x1

代入数值,联立求解得:t2=30.8s 所以汽车总的运动时间为:t=t1+t2=50.8 s (5 分)

19.(13 分)解析: (1) 在粒子加速器中,电荷在电场中被加速,根据动能定理可知: qu ?

1 2 mv 2
(3 分)

u?

qB2 L2 72m

w

W w .x K b 1.c o M

(2)

带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛仑兹力提供向心力,有牛顿第二定律可 知:

f 洛 ? F向
m v2 r

展开有: qvB ?

http://www.xk b1.com

解得:

r?

mv L ? qB 6

(3 分)

(3)设想某个带电粒子从 S 发射后又能回到 S,则该带电粒子的运动轨迹如图所示。 当带电粒子的运动轨迹同场区内切时,场区半径有 最小值 amin,由几何关系可知:

amin ? OG ? OF ? FG ? r ?

3 1 3 L?( ? )L 3 6 3

说明:轨迹图正确得 2 分,求出最小半径再得 2 分。 (4)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,由周期公式得:

T?

2?r 2?m ? v qB

(1 分)

由轨迹图得,某带电粒子从 S 发射后第一次返回到 S 的时间为:

t?
http://www.x kb1.com

11 11?m T? 2 qB

(2 分)

20. (13 分)解析: (1)对 A,根据牛顿第二定律 Eq ? ?mg ? ma A ,解得加速度 a A ? 1m/s2
2 根据公式 v A1 ? 2a A L 解得 A 与 B 碰前速度 v A1 ? 5 m/s

碰撞过程动量守恒,机械能守恒有: mvA1 ? mvA2 ? mvB1

1 2 1 2 1 2 mv A1 ? mv A 2 ? mvB1 2 2 2
求得第 1 次碰后,A 的速度为:vA2=0,B 的速度为: v B1 ? v A1 ? 5 m/s (2)对 B,根据牛顿第二定律 ?mg ? maB ,解得加速度大小 a B ? 2 m/s2 每次碰后 B 作匀减速运动,因其加速度大于 A 的加速度,所以 B 先停,之后 A 追上再 碰, 每次碰后 A 的速度均为 0,然后加速再与 B 发生下次碰撞。
2 2 第 1 次碰撞: x B1 为第 1 次碰后 B 的位移,则 v B1 ? v A1 ? 2a B x B1

(4 分)

碰后 B 运动的位移为 xB1 ?

v 21 B 2aB

? 6.25m

2 第 2 次碰撞:碰前 A 的速度为 v A2 ,则 v A2 ? 2a A x B1

由以上两式得 :

v 23 A v A1
2

?

aA 1 ? 新|课 aB 2

|标 |第 |一| 网

得: xA2
L

?

2 xB1 v A3 a A 1 ? 2 ? ? L v A1 aB 2

以此类推,第 2 次碰撞后 B 运动的位移 xB 2

?a ? ?1? ? ? A ? L ? ? ? L ? 3.125m ?2? ? aB ?
2

2

(4 分)

(3)解法 1:经过无数次碰撞,最终 A、B 停在一起;每次碰撞交换速度,说明碰撞过 程无机械能损失,设 B 运动的总路程为 x,根据能量守恒 Eq( L ? x) ? ?mg( L ? x) ? ?mgx 解得
x ? 12.5m

由能量转 化知,A 、 B 同水平面 摩擦产生的热的总和为 电场力 对 A 所做的功 : Q=Eq(L+x)=7.5J 解法 2:根据第(2)问的分析,经过 n 次碰撞后 B 的速度 v Bn ? 从第 1 次碰撞到第 n 次碰撞后 B 通过的总路程
x?
2 v2 v2 v B1 v2 v2 ? 1 1 1 ? ? B 2 ? B3 ? ? ? ? ? Bn ? A1 ?1 ? ? 2 ? ? ? ? ? n ?1 ? 2a B 2 a B 2a B 2a B 2a B ? 2 2 2 ?

? 2?

v A1
n ?1

2a L 所以 x ? A ? 2a B

1?

1

2 n ? 12.5?1 ? 1 ?m ? ? 1 2n ? ? 1? 2

X|k |B | 1 . c|O |m

当 n ? ? 时,即得 B 通过的总路程 x ? 12.5m 故:Q=μ mg(L+x)+ μ mgx=5J+2.5J=7.5J (5 分)


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