北京市东城区2020-2020第一学期高三物理期末试题(有答案 )

东城区2017—2018学年度第一学期期末教学统一检测

高 三 物 理 2018.01

本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共120分。考试时长100分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。

第Ⅰ卷（选择题，共48分）

一．单项选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。每小题只有一个选项正确) 1．由万有引力定律可知，任何两个质点，质量分别为m 1和m 2，其间距离为r 时，它们之间相互作用力的大小为

G 为引力常量。若用国际单位制表示，G 的单位是

A ．kg 2·N / m 2

B ．kg·m 2 / N

C ．kg 2·m / N

D ．N·m 2 / kg 2

2．如图所示，一个质量为m 的钢球，放在倾角为θ的固定斜面上，用一垂直于斜面的挡板挡住，处于静止状态。各个接触面均光滑，重力加速度为g ，则球对斜面压力的大小是 A ．mg cos θ B ．mg sin θ C ．

θcos mg D ． θ

tan mg

3．阻值R =10Ω的电阻与交流电源连接，通过电阻R 的正弦交变电流i 随时间t 变化的情况

如图所示。则

A ．通过R 的电流有效值是0.6 2 A

B ．R 两端的电压有效值是6V

C ．此交流电的周期是2s

D ．此交流电的频率是100Hz

4．如图所示，闭合导线框放置在竖直向上的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B 的大小随时间变化。关于线框中感应电流的说法正确的是

A ．当

B 增大时，俯视线框，电流为逆时针方向 B ．当B 增大时，线框中的感应电流一定增大

C ．当B 减小时，俯视线框，电流为逆时针方向

D ．当B 减小时，线框中的感应电流一定增大

5．一列沿x 轴传播的简谐波在某时刻的波形图如图所示，此时质点P 沿y 轴正方向运动。已知波的周期T =0.4s ，则该波 A ．沿x 轴正方向传播，波速v = 12.5 m/s B ．沿x 轴正方向传播，波速v = 5 m/s C ．沿x 轴负方向传播，波速v =

12.5 m/s

D ．沿x 轴负方向传播，波速v = 5 m/s 6．下列情况中物体速度不为零而加速度为零的是

A ．倾斜传送带上的货物匀速运行时

B ．单摆的摆球运动到平衡位置时

C ．弹簧振子运动到最大位移处时

D ．向上抛出的小球到达最高点时

7． 2017年6月15日上午，我国在酒泉卫星发射中心成功发射首颗X 射线调制望远镜卫星“慧眼”。它的总质量约2.5吨，在距离地面550公里的轨道上运行，其运动轨道可近似看成圆轨道。已知地球半径约为6400公里，根据上述信息可知该卫星

A ．运行速度大于7.9 km/s

B ．轨道平面可能不通过地心

C ．周期小于更低轨道近地卫星的周期

D ．向心加速度小于地球表面重力加速度值

8．如图所示为“感受向心力”的实验，用一根轻绳，一端拴着一个小球，在光滑桌面上抡动细绳，使小球做圆周运动，通过拉力来感受向心力。下列说法正确的是

A ．只减小旋转角速度，拉力增大

B ．只加快旋转速度，拉力减小

C ．只更换一个质量较大的小球，拉力增大

D ．突然放开绳子，小球仍作曲线运动

9．如图所示，质量为m 的足球在离地高h 处时速度刚好水平向左，大小为v 1，守门员在此时用手握拳击球，使球以大小为v 2的速度水平向右飞出，手和球作用的时间极短，则

A ．击球前后球动量改变量的方向水平向左

B ．击球前后球动量改变量的大小是m v 2-m v 1

C ．击球前后球动量改变量的大小可能是m v 2+ m v 1

D ．球离开手时的机械能不可能是mgh +

2

1

m v 12 10．如图所示是电容式话筒的原理图，膜片与固定电极构成一个电容器，用直流电源供电，当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流，于是电阻R 两端就输出了与声音变化规律相同的电压。

A ．电容式话筒是通过改变正对面积来改变电容的

B ．电阻R 两端电压变化的频率与电流的频率相同

C ．当膜片靠近固定电极时，电流从b 流向a

膜固定接放大器

D ．当膜片靠近固定电极时，电容器处于放电状态

11．光滑斜面上，某物体在沿斜面向上的恒力作用下从静止开始沿斜面运动，一段时间后撤去恒力，不计空气阻力，设斜面足够长。物体的速率用v 表示，物体的动能用E k 表示，物体和地球组成系统的重力势能用E P 表示、机械能用E 表示，运动时间用t 表示、位移用x 表示。对物体开始运动直到最高点的过程，下图表示的可能是

A ．v 随t 变化的 v -t 图像

B ．E k 随x 变化的E k -x 图像

C ．E P 随x 变化的E P -x 图像

D ．

E 随x 变化的E -x 图像

12．如图所示，光滑绝缘细杆与水平方向的夹角为θ，带正电的小球P 固定在细杆下端，将另一穿在杆上的带正电的小球Q 从杆上某一位置A 由静止释放，小球将沿杆在A 下方一定范围内运动，其运动区间的长度为l ，动能最大时与P 的距离为a ，运动过程中总满足两小球的直径远小于二者间距离。在其它条件不变的情况下，只将杆与水平方向的夹角θ变大，则关于l 和a 的变化情况判断正确的是

A ．l 减小，a 增大

B ．l 增大，a 减小

C ．l 减小，a 减小

D ．l 增大，a 增大

第Ⅱ卷 （实验题、计算题，共72分）

二．实验题（13题4分，14题4分，15题10分，共18分）

13．（4分）如图为演示“通电导线之间通过磁场发生相互作用”的实验示意图，接通电源时，发现两导线会相互靠近或远离。已知接线柱是按如图所示方式连接的。 （1）请在图中虚线框中标出B 导线在A 导线周围产生的磁场的方向（用“×”或“·”表示）；

（2）在图中标出A 导线所受安培力的方向。

14．（4分）对于“研究平抛运动”的实验，请完成下面两问。

（1）研究平抛运动的实验中，下列说法正确的是 (请将正确选项前的字母填在横线上)

P

A

B

+

-

+ -

A ．应使小球每次从斜槽上同一位置由静止释放

B ．斜槽轨道必须光滑

C ．斜槽轨道的末端必须保持水平

（2）右图是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，O 为抛出点。在轨迹上任取两点A 、B ，分别测得A 点的竖直坐标y 1=4.90cm 、B 点的竖直坐标y 2=44.10cm ，A 、B 两点水平坐标间的距离Δx =40.00cm 。g 取9.80m/s 2，则平抛小球的初速度v 0为 m/s 。

15.（10分）在“探究决定导体电阻的因素”的实验中，需要测量导体（如合金丝）的长度、横截面积和电阻，进而用控制变量的方法进行实验探究。

（1）将合金丝紧密地并排绕制成一个线圈，用刻度尺测出它的宽度，如图甲所示线圈的宽度是 cm ，用宽度除以圈数，就是合金丝的直径；把合金丝拉直，用刻度尺量出它的长度。 （2）采用图乙所示的电路图进行电阻的测量，这种测量电阻的方法由于 （选填“电压表”或“电流表”）的测量值与真实值不同，会使得电阻阻值的测量值 真实值（选填“大于”、“小于”或“等于”）。

（3）图丙是测量合金丝阻值的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P 置于变阻器的一端。请根据图乙电路图补充完成图丙中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏。

（4）请对图乙电路从理论上进行分析：当滑动变阻器的滑片P 从a 端向b 端滑动时，电阻R x 的电流I x 随滑动变阻器a 、P 之间的电阻R aP 的变化而变化，下列反映I x —R aP 关系的示意图中可能正确的是 （不计电源内阻，将电表视为理想电表，不考虑温度对电阻的

y

x

乙

甲 丙

影响。请将正确选项的字母填在横线上）。

三．计算题（本题共5小题，共54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，光滑固定斜面AB 长L = 2m ，倾角θ =37°，BC 段为与斜面平滑连接的水平地面。一个质量m = 1kg 的小物块从斜面顶端A 由静止开始滑下。小物块与地面间的

动摩擦因数为μ = 0.4。不计空气阻力，小物块可视为质点，g = 10m/s 2，sin37°= 0.6，cos37°

= 0.8。求：

（1）小物块在斜面上运动时的加速度大小a ； （2）小物块在水平地面上滑行的最远距离x 。

B DC

aP

a

aP

aP

I x P

B

I x

x

17．（10分） 如图装置可用来研究电荷间的相互作用，带电球A 静止于绝缘支架上。质量为m ，电荷量为q 的带电小球B 用长为L 的绝缘轻绳悬挂，小球处于静止状态时绳与竖直方向的夹角为θ（此时小球B 受的电场力水平向右，小球体积很小，重力加速度用g 表示）。求： （1）小球B 所受电场力的大小F ；

（2）带电球A 在小球B 所在处产生的电场强度的大小E ；

（3）由于漏电，A 的电荷量逐渐减小至零，与此同时小球B 缓慢回到最低点，求此过程中 电场力对B 做的功W （不计其他能量损失）。

18．（10分）在光滑水平面上存在某匀强矩形磁场区域，该磁场的方向竖直向下，磁感应强度为B ，宽度为l ，俯视图如图所示。一边长也为l 的正方形导线框，电阻为R ，在水平向右的恒力作用下刚好以速度v 0匀速穿过磁场区域，求： （1）恒力的大小F ；

（2）导线框穿越磁场过程中产生的热量Q 。

F

Q

B A

×

× ×

× × × × × × × × ×

l l

19．（12分）图甲为洛伦兹力演示仪的实物照片，图乙为其工作原理图。励磁线圈为两个圆形线圈，线圈通上励磁电流I （可由电流表示数读出）后，在两线圈间可得到垂直线圈平面的匀强磁场，其磁感应强度的大小和I 成正比，比例系数用k 表示，I 的大小可通过“励磁电流调节旋钮”调节；电子从被加热的灯丝逸出（初速不计），经加速电压U （可由电压表示数读出）加速形成高速电子束，U 的大小可通过“加速电压调节旋钮”调节。玻璃泡内充有稀薄气体，在电子束通过时能够显示电子的径迹。请讨论以下问题：

（1）调整灯丝位置使电子束垂直进入磁场，电子的径迹为圆周。若垂直线圈平面向里看电子的绕行方向为顺时针，那么匀强磁场的方向是怎样的？

（2）用游标瞄准圆形电子束的圆心，读取并记录电子束轨道的直径D 、励磁电流I 、加速电压U 。请用题目中的各量写出计算电子比荷

q

m

的计算式。 （3）某次实验看到了图丙①所示的电子径迹，经过调节“励磁电流调节旋钮”又看到了图丙②所示的电子径迹，游标测量显示二者直径之比为2：1；只调节“加速电压调节旋钮”也能达到同样的效果。

a ．通过计算分别说明两种调节方法是如何操作的；

b ．求通过调节“励磁电流调节旋钮”改变径迹的情况中，电子沿①、②轨道运动一周所用时间之比。

甲

乙

丙

20．（12分）人类总想追求更快的速度，继上海磁悬浮列车正式运营，又有人提出了新设想“高速飞行列车”，并引起了热议。如图1所示，“高速飞行列车”拟通过搭建真空管道，让列车在管道中运行，利用低真空环境和超声速外形减小空气阻力，通过磁悬浮减小摩擦阻力，最大时速可达4千公里。我们可以用高中物理知识对相关问题做一些讨论，为计算方便，取“高速飞行列车”（以下简称“飞行列车”）的最大速度为v1m=1000m/s；取上海磁悬浮列车的最大速度为v2m=100 m/s；参考上海磁悬浮列车的加速度，设“飞行列车”的最大加速度为a=0.8m/s2。

（1）若“飞行列车”在北京和昆明（距离为L=2000km）之间运行，假设列车加速及减速运动时保持加速度大小为最大值，且功率足够大，求从北京直接到达昆明的最短运行时间t。（2）列车高速运行时阻力主要来自于空气阻力，因此我们采用以下简化模型进行估算：设列车所受阻力正比于空气密度、列车迎风面积及列车相对空气运动速率的平方；“飞行列车”与上海磁悬浮列车都采用电磁驱动，可认为二者达到最大速度时功率相同，且外形相同。在

ρ与磁悬浮列车运行环境中上述简化条件下，求在“飞行列车”的真空轨道中空气的密度

1

ρ的比值。

空气密度

2

（3）若设计一条线路让“飞行列车”沿赤道穿过非洲大陆，如图2所示，甲站在非洲大陆的东海岸，乙站在非洲大陆的西海岸，分别将列车停靠在站台、从甲站驶向乙站（以最大速度）、从乙站驶向甲站（以最大速度）三种情况中，车内乘客对座椅压力的大小记为F1、F2、

4km，一天F3，请通过必要

．．的计算将F1、F2、F3按大小排序。（已知地球赤道长度约为4×10

的时间取86000s）

甲（东）

赤道

图1 图2

东城区2017—2018学年度第一学期期末教学统一检测

参考答案

二．实验题（13题4分，14题4分，16题10分，共18分） 13．（4分） 见答图1

14．（4分）（1）AC （2） 2.00

15． (10分)（1）2.51～2.54 （2）电流表 小于

（3）见答图2 （4）B 三．

计算题（本题共5小题，共54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：

（1）小物块在光滑斜面上受重力和支持力，由牛顿第二定律得：

2

m/s 6sin sin ===

θθ

g m mg a

（2）设小物块滑到斜面底端时速度大小为v ，aL v 22

=

在水平地面上做匀减速运动，由牛顿定律得加速度2

,m/s 4===

g m mg

a μμ

减速到零时有x a v

,2

20-=-，代入数据解得：x =3m 。

（用其他方法只要正确均给分）

答图1 F 安

答图2

17．（10分）解：

（1）小球在重力、电场力和拉力的作用下处静止状态于，电场力θtan mg F =

（2）由场强的定义可知q

mg q F E θ

tan =

=

（3）对小球B 缓慢回到最低点的过程应用动能定理：

0)cos 1(=-+θmgL W

可得，此过程中电场力做的功)cos 1(θ--=mgL W 18．（10分）解：

（1）导线框刚进入磁场时产生的感应电动势0Blv E =

导线框中的电流R Blv R E I 0==

导线框右边受到的安培力R

v l B BIl F 0

22安

==

导线框匀速运动，所以受到的外力与安培力相等

因此外力R

v l B F 0

22=

（2）导线框从右边进入磁场区域到左边穿出磁场区域过程所用的时间为0

2v l

t =

产生的热量为R

v l B Rt I Q 0

322

2=

=（用其他方法只要正确均给分）

19．（12分）解：

（1）磁场方向垂直线圈平面向里

（2）设电子加速后的速度为v ，对电子从灯丝逸出后经加速电压U 加速的过程应用动能定理，有22

1

mv qU =

① 电子进入磁场后做匀速圆周运动运动，对其应用牛顿第二定律，有R v m Bqv 2

=②

其中 kI B =；2

D

R =， 联立①、②解得：2228I k D U m q =③

（3）由③可得出： D 正比于

I

U a ．为使直径D 变为原来的

2

1

，两种调节方法分别是：保持“加速电压调节旋钮”的位置不变，调节“励磁电流调节旋钮”使励磁电流I 变为原来的2倍；或保持“励磁电流调节旋钮”的位置不变，调节“加速电压旋钮” 使加速电压U 变为原来的

4

1。 b ．电子在磁场中做匀速圆周运动，周期v

R

T π2=

，与②式联立得Bq

m

T π2=

通过调节“励磁电流调节旋钮” 改变径迹的情况中，轨迹从①变为②，是因为励磁电流改变从而改变了磁场大小，因此电子沿①、②轨道运动一周所用时间之比

1

2121221===I I B B T T （或由周期v

R

T π2=

，通过调节“励磁电流调节旋钮”改变径迹的情况中，“加速电

压调节旋钮”保持不变说明电压U 不变，即电子速率v 不变，因此可得：1

2

2121==R R T T ） 20．（12分）解：

（1）“飞行列车”以最大加速度a =0.8m/s 2加速到最大速度v 1m =1000m/s 通过的距离

km

62522

m 10==a

v

x

因为2

0L

x

<

，所以列车加速到v 1m 后保持一段匀速运动，最后以相同大小

的加速度匀减速到站停下，用时最短。

加速和减速阶段用时相等：s 1250m

1m

减加==

=

a v t t

匀速阶段用时为：

s 7502-1m

匀==

v x L

t

所以最短运行时间 s

2503匀减加=++=

t t t

t

（2） 列车功率为P ，以最大速度v m 匀速运行时，牵引力等于阻力f ，此时有m fv P =

由题中简化条件可以写出：阻力2

m

Sv k f ρ=

，

因此3

m

Sv k P ρ

=。“飞行列车”和磁悬浮列车功率P 相同；外形相同，所以迎风面积S 相

同，因此二者运行环境中空气密度之比为100013

m

1m 221

=???

? ??=v v ρρ。

（3）地球赤道上的物体因地球自转而具有一定的速度，其大小为

s /m 463s

86400m

1047自转

=?=v

三种情况中乘客相对地心的速度大小v 分别为：

s

/m 463自转1==v v

s

/m 537自转1m 2=-=v v

v

s

/m 1463自转1m 3=+=v v

v

设座椅与人之间的相互作用弹力大小为F ，地球对人的万有引力为F

引

，则：

R

v m F F 2

引-=

所以3

21F F F >

>