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2015年北京高三物理一模试题集锦_图文

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2015 年北京市海淀区高三物理零模试题 2015.3 第一部分 (选择题
共 120 分)

本部分共 20 小题,每小题 6 分,共 120 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。 13.下列说法中正确的是 A.分子间距增大,分子势能一定增大 B.物体的温度越高,其分子热运动的平均动能越大 C.外界对物体做功,物体的内能一定增加 D.只有热传递才能改变物体的内能 14. 秦山核电站是我国第一座自主研究、设计和建造的核电站,它为中国核电事业的发 展奠定了基础。秦山核电站的能量来自于 A.天然放射性元素衰变放出的能量 B.人工放射性同位素衰变放出的能量 C.重核裂变放出的能量 D. 轻核聚变放出的能量 15.关于光学现象在科学技术、生产和生活中的应用,下列说法中正确的是 A.用 X 光机透视人体是利用光电效应现象 B.门镜可以扩大视野是利用光的衍射现象 C.在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象 D. 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象 16.关于机械波,下列说法中正确的是 A.机械波的传播过程也是传递能量的过程 B.机械波的频率与波源振动的频率无关 C.机械波不能产生干涉、衍射现象 D.机械波能在真空中传播 17. 发射地球同步通信卫星是将卫星以一定的速度送入预定轨道。 地球同步通信卫星的 发射场一般尽可能建在纬度较低的位置,这样做的主要理由是在该位置 A.地球对卫星的引力较大 B.地球自转线速度较大 C.重力加速度较大
1

D.地球自转角速度较大 18.图中虚线所示为某一静电场的等势面。一点电荷仅在静电力作用 下先后经过 A、 B、 C 三点, 在经过 A、 C 点时, 其动能分别为 5eV 和 25eV。 当这一点电荷经过到 B 点时,其动能应为 A. 10eV B.15eV C. 40eV D.55eV
10V A B C O B
P0' P1' P2' P3' P4' P5'

6V 8V

19.某同学设计了一个研究平抛运动的实验,其装置如图所 示。A 是一块水平放置的平板,其上有一组平行插槽(如图中 P0P0' 、P1P1'、P2P2'、…),槽间距离均为 d。将 P0P0' 置于斜槽 末端的正下方,把贴有复写纸和白纸的平板 B 垂直插入 P1P1'槽 内,使小球从斜槽某一位置 O 无初速度释放,并从斜槽末端水 平飞出,沿垂直 P1P1' 方向撞倒 B 板的白纸上并留下痕迹点 1。 之后将 B 板依次插入 P2P2'、P3P3' 插槽内,并分别向纸面内侧平移距离 d 和 2d,让小球仍然 从位置 O 无初速度释放,并从斜槽末端水平飞出,沿垂直 P1P1' 方向撞倒 B 板的白纸上并依 次留下痕迹点 2 和 3。忽略空气阻力的影响,下列说法中正确的是 A.在 B 板白纸上留下的痕迹点 1、2、3 排成一条竖直的直线 B.在 B 板白纸上留下的痕迹点 1、2 之间和 2、3 之间的竖直距离相等 C.小球做平抛运动的过程中,每经过相等时间,其动能改变量的大小相等 D. 小球做平抛运动的过程中,每经过相等时间,其动量改变量的大小相等 20.如图所示,一均匀带正电绝缘细圆环水平固定,环心为 O 点。带正 电的小球从 O 点正上方的 A 点由静止释放,穿过圆环中心 O,并通过关于 O 与 A 点对称的 A′点。取 O 点为重力势能零点。关于小球从 A 点运动到 A′点 的过程中,小球的加速度 a、重力势能 EpG、机械能 E、电势能 EpE 随位置变 化的情况,下列说法中正确的是 A. 从 A 到 O 的过程中 a 一定先增大后减小, 从 O 到 A 的过程中 a 一定 先减小后增大 B.从 A 到 O 的过程中 EpG 小于零,从 O 到 A'的过程中 EpG 大于零 C.从 A 到 O 的过程中 E 随位移增大均匀减小,从 O 到 A'的过程中 E 随位移增大均匀 增大 D.从 A 到 O 的过程中 Ep 电随位移增大非均匀增大,从 O 到 A'的过程中 Ep 电随位移增大 非均匀减小
2
'

A
d P 0 P1 P 2 P 3 P4 P 5

A O

A' 图3

第二部分 (非选择题
本部分共 11 小题,共 180 分。 21. (18分)

共 180 分)

(1)如图1所示, 在测量玻璃折射率的实验中, 两位同学先在白纸上放好截面是正三角 形ABC的三棱镜,并确定AB和AC界面的位置。然后在棱镜的左侧画出一条直线,并在线上 竖直插上两枚大头针P1和P2,再从棱镜的右侧观察P1和P2的像。 ○ 1 此后正确的操作步骤是 。(选填选项前的字母)

A.插上大头针 P3,使 P3 挡住 P2 的像 B.插上大头针 P3,使 P3 挡住 P1、P2 的像 C.插上大头针 P4,使 P4 挡住 P3 的像 D.插上大头针 P4,使 P4 挡住 P3 和 P1、P2 的像
2 正确完成上述操作后,在纸上标出大头针 P3、 P4 的位置(图中已标出)。为测量该 ○

种玻璃的折射率,两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干辅助线,如图甲、乙 所示。在图 2 中能够仅通过测量 ED、FG 的长度便可正确计算出折射率的是图 填“甲”或“乙”),所测玻璃折射率的表达式 n= 示)。
A P1 P2 B 图1 P3 P4 D C B 甲 图2 E A O G F C D E A O B 乙 F C G

(选

(用代表线段长度的字母 ED、FG 表

(2) 甲、 乙两位同学在“验证牛顿第二定
纸带

打点计时器

律”实验中,使用了如图 3 所示的实验装置。 ○ 1 实验时他们先调整垫木的位置, 使小车 不挂配重时能在倾斜的长木板上做匀速直线
若干配重片 垫木

运动,这样做的目的是



图3

○ 2 此后, 甲同学把细线系在小车上并绕过定滑轮悬挂若干配重片。 在小车质量一定的情 况下, 多次改变配重片数量,每改变一次就释放一次小车, 利用打点计时器打出记录小车运 动情况的多条纸带。 图 4 是其中一条纸带的一部分, O、 A、 B、C 为 4 个相邻的计数点,相邻的两个计数点之间还有 ..4 . 个 打出的点 没有 画 出 。打点计时器接在频率为 50Hz 的交 . .... .. . . 流电源上。通过对纸带的测量,可知小车运动过程中的加
3 O 2.86 A 6.21 B C 单位: cm 10.06 图4

速度大小为

m/s2(保留 2 位有效数字) 。
0.8

a/m﹒s-2

○ 3 根据多条纸带的数据,甲同学绘制了小车加速度与小 车所受拉力(测量出配重的重力作为小车所受拉力大小)的 a-F 图象,如图 5 所示。由图象可知 的字母) A.当小车质量一定时,其加速度与所受合外力成正比 B.当小车所受合外力一定时,其加速度与质量成反比 C.小车的质量约等于 0.3kg D.小车的质量约等于 3.3kg
0.2

。(选填选项前

0.6 0.4

0

0.1

0.2

0.3 F/N F

图5

/N

○ 4 乙同学在实验时,因配重片数量不足改用 5 个质量为 20g 的钩码进行实验。他首先 将钩码全部挂上, 用打点计时器打出记录小车运动情况的纸带, 并计算出小车运动的加速度; 之后每次将悬挂的钩码取下一个并固定在小车上, 重复多次实验, 且每次实验前均调整垫木 的位置,使小车不挂配重时能在倾斜的长木板上做匀速直线运动。根据测得的数据,绘制出 小车加速度与悬挂的钩码所受重力的关系图线。关于这一图线下列说法错误 的是 .. (选填选项前的字母) A.可由该图线计算出小车和 5 个钩码质量之和 B.只有当小车质量远大于悬挂钩码的质量时,该图线才是一条直线 C.无论小车质量是否远大于悬挂钩码的质量,该图线都是一条直线 22.(16 分) 如图所示,楔形物块固定在水平地面上,其斜面的倾角 θ=37° 。一个质量 m=0.50kg 的 小物块以 v0=8.0m/s 的初速度,沿斜面向上滑行一段距离速度减为零。已知小物块与斜面间 v
0



的动摩擦因数 μ=0.25,sin37° =0.60,cos37° =0.80,g 取 10m/s 。求: (1)小物块向上滑行过程中的加速度大小; (2)小物块向上滑行的时间; (3)小物块向上滑行过程中克服摩擦力所做的功。

2

θ
图9

4

23. (18 分) 洋流又叫海流,指大洋表层海水常年大规模的沿 一定方向较为稳定的流动。 因为海水中含有大量的正、 负离子,这些离子随海流做定向运动,如果有足够强 的磁场能使海流中的正、负离子发生偏转,便可用来 发电。 图为利用海流发电的磁流体发电机原理示意图,
图 10 d v0 L y z h S R B 北 东 x

其中的发电管道是长为 L、宽为 d、高为 h 的矩形水平管道。发电管道的上、下两面是绝 缘板, 南、北两侧面 M、N 是电阻可忽略的导体板。 两导体板与开关 S 和定值电阻 R 相连。 整个管道置于方向竖直向上、磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中。为了简化问题,可以认 为:开关闭合前后,海水在发电管道内以恒定速率 v 朝正东方向流动,发电管道相当于电 源,M、N 两端相当于电源的正、负极,发电管道内海水的电阻为 r(可视为电源内阻) 。 管道内海水所受的摩擦阻力保持不变,大小为 f。不计地磁场的影响。 (1)判断 M、N 两端哪端是电源的正极,并求出此发电装置产生的电动势; (2)要保证发电管道中的海水以恒定的速度流动,发电管道进、 出口两端要保持一定 的压力差。请推导当开关闭合后,发电管两端压力差 F 与发电管道中海水的流速 v 之间的 关系; (3)发电管道进、出口两端压力差 F 的功率可视为该发电机的输入功率,定值电阻 R 消耗的电功率与输入功率的比值可定义为该发电机的效率。求开关闭合后,该发电机的效 率 η;在发电管道形状确定、海水的电阻 r、外电阻 R 和管道内海水所受的摩擦阻力 f 保持 不变的情况下,要提高该发电机的效率,简述可采取的措施。

5

24. (20 分) 如图甲所示,BCD 为竖直放置的半径 R=0.20m 的半圆 形轨道,在半圆形轨道的最低位置 B 和最高位置 D 均安装 了压力传感器,可测定小物块通过这两处时对轨道的压力 FB 和 FD 。 半圆形轨道在 B 位置与水平直轨道 AB 平滑连接, 在 D 位置与另一水平直轨道 EF 相对, 其间留有可让小物块 通过的缝隙。一质量 m=0.20kg 的小物块 P(可视为质点) , 以不同的初速度从 M 点沿水平直轨道 AB 滑行一段距离, 进
0 2 A Q F P M 甲 FD/N B D E O

R

C

入半圆形轨道 BCD 经过 D 位置后平滑进入水平直轨道 EF。 一质量为 2m 的小物块 Q(可视为质点)被锁定在水平直轨



18

FB/N

道 EF 上,其右侧固定一个劲度系数为 k=500N/m 的轻弹簧。如果对小物块 Q 施加的水平力 F≥30N,则它会瞬间解除锁定沿水平直轨道 EF 滑行,且在解除锁定的过程中无能量损失。 已知弹簧的弹性势能公式 EP = 10m/s2。 (1)通过传感器测得的 FB 和 FD 的关系图线如图乙所示。若轨道各处均不光滑,且已 知轨道与小物块 P 之间的动摩擦因数 μ=0.10,MB 之间的距离 xMB=0.50m。当 FB=18N 时, 求: ○ 1 小物块 P 通过 B 位置时的速度 vB 的大小; ○ 2 小物块 P 从 M 点运动到轨道最高位置 D 的过程中损失的总机械能; (2) 若轨道各处均光滑,在某次实验中,测得 P 经过 B 位置时的速度大小为 2 6 m/s。 求在弹簧被压缩的过程中,弹簧的最大弹性势能。

1 2 kx ,其中 k 为弹簧的劲度系数,x 为弹簧的形变量。g 取 2

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海淀区高三年级第二学期适应性练习

物理学科参考答案
2015.3 选择题(共 48 分,13 题~20 题每题 6 分) 13.B 14.C 15.D 16.A 17.B 18.B 19.D 20.D

21.(共 18 分) (1)(共 6 分) ①BD(2 分); ②乙 (2 分); (2)(共 12 分) ① 为了平衡小车运动过程中所受摩擦力 (3 分); ② 0.50(或 0.49) (3 分);③ AC (4 分);④ B (2 分) 22.(16 分) (1)小物块沿斜面向上滑行的过程中,受重力、支持力、摩擦力,
ED FG

(2 分)

sin 37 ? mg cos 37 ? ma 根据牛顿第二定律有 mg (3 分)
? ?

?

解得:a=8.0m/s2

(2 分)

(2)设小物块向上滑行时间为 t,根据运动学公式 t ? 解得 : t=1.0s (2 分)

v0 a

(3 分)

(3)小物块沿斜面向上滑行的位移 x ?

v0 t (2 分) 2
?

mg cos 37 x (2 分) 此过程中,小物块克服摩擦力做的功 Wf= ?
解得:Wf=4.0J (2 分) 23.(18 分) (1)由右手定则可知 M 端电势高,M 端为电源的正极。(2 分) 开关 S 断开,MN 两端的电压 U 等于电源的电动势 E,即 U=E 由于导电离子做匀速运动,所以有 q

U ? qvB (2 分) d

解得:E= U=Bdv (1 分) (2)以发电管道内的海水为研究对象,其受力平衡,则有 F=BId+f(2 分) 根据欧姆定律有 I= 解得: F ? f ?

E Bdv ? (2 分) R?r R?r

B2d2v (1 分) R? r
2 2 2 B dv (2 分) R ? r

? Fv ?fv ? (3)由题意可知输入功率 P 入

7

输出功率 P ? I2R ? ( 出 解得: ? ?2 22

Bdv 2 (2 分) ) R R ? r

2 22 2 B d v R d R (2 分) ? 2 2 f ( R ? r ) B d v ( R ? r ) ? fv ( R ? r ) 2 d ( R ? r ) ? 2 B v

可见, 增大发电管道内海水的流速 v 和增强磁感应强度 B 可以提高发电机效率。 (2 分) 24.(20 分) (1)①设小物块 P 在 B、D 两位置受轨道弹力大小分别为 NB、ND,速度大小分别为 vB、vD。 根据牛顿第三定律可知

N ? F , N ? F B B D D

( 1分 )

2 vB N ? m g ? m 小物块 P 通过 B 位置时,根据牛顿第二定律有 B ( 2分 ) R

解得:vB=4.0m/s ( 1分 ) ②小物块 P 从 M 到 B 所损失的机械能为:ΔE1=μmgxMB=0.10J( 2 分 )
2 vD g ?m 小物块 P 通过 D 位置时,根据牛顿第二定律有 ND ?m (1 分 ) R

解得:vD=2.0m/s( 1 分 ) 小物块 P 由 B 位置运动到 D 位置的过程中,克服摩擦力做功为 Wf,

? 2 R ?m v ?m v 根据动能定理有- Wm f ?g D B( 1 分 )
2 2

1 2

1 2

解得: Wf=0.40J

( 1分 )

小物块 P 从 B 至 D 的过程中所损失的机械能ΔE2=0.40J(1 分) 小物块 P 从 M 点运动到轨道最高点 D 的过程中所损失的机械能ΔE=0.50J(1 分) (2)在轨道各处均光滑的情况下,设小物块 P 运动至 B、D 位置速度大小分别为 vB′、 vD ′ 。

? ? 根据机械能守恒定律有: m (1 分) v v 2 mgR B ? m D?
2 2

1 2

1 2

解得:vD′=4.0m/s (1 分) 小物块 P 向小物块 Q 运动,将压缩弹簧,当弹簧的压缩量 x=F/k 时,小物块 Q 恰好解 除锁定。设小物块 P 以 vx 速度大小开始压缩弹簧,当其动能减为零时,刚好使小物块 Q 解 除锁定。 根据能量守恒有 解得:vx=3.0m/s

1 1 2 2 mv x ? kx 2 2
(1 分)

(1 分)

由于 vD′>vx, 因此小物块 Q 被解除锁定后, 小物块 P 的速度不为零, 设其速度大小为 vP ,

8

根据能量守恒有

1 2 1 2 1 2 ? (1 分) m v ? mv D ? kx P 2 2 2
(1 分)

解得:vP= 7 m/s

当小物块 Q 解除锁定后,P、Q 以及弹簧组成的系统动量守恒,当两者速度相等时,弹 簧的压缩量最大。 根据动量守恒定律有: mvP = (m + 2m)v (1 分)
2

? ?m v ?( m ? 2 m ) v ? 1 . 37 弹簧的最大弹性势能 E J (1 分) P D
2

1 2

1 2

说明:以上各题用其他方法解答正确均可得分。

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2015 年北京海淀区高三年级第二学期期中练习(一模) 物理学科部分 2015.04
13.下列说法中正确的是 A.当物体的温度升高时,物体内每个分子热运动的速率一定都增大 B.布朗运动间接反映了液体分子运动的无规则性 C.分子间的吸引力总是大于排斥力 D.物体运动得越快,其内能一定越大 14.在下列核反应方程式中,表示核聚变过程的是 A. B.
235 92 1 89 1 U? 0 n?144 56 Ba? 36 Kr ? 30 n

234 90

0 Th?234 91 Pa? ?1 e

234 4 C. 238 92 U ? 90 Th ? 2 He

D.

3 1

4 1 H ?2 1H?2 He ?0 n

15.a、b 两种单色光以相同的入射角从空气斜射向某种玻璃中,光路如图所示。关 于 a、b 两种单色光,下列说法中正确的是 A.该种玻璃对 b 光的折射率较大 B.b 光在该玻璃中传播时的速度较大 C.两种单色光从该玻璃中射入空气发生全反射时,a 光的临界角较小 D.在同样的条件下,分别用这两种单色光做双缝干涉实验,b 光的干涉图样的相邻条纹间距较大 16.一简谐机械横波沿 x 轴传播,波速为 2.0m/s,该波在 t=0 时刻的波形曲线如图甲所示,在 x=0 处质点的振动图像如图 乙所示。则下列说法中正确的是 A.这列波的振幅为 60cm B.质点的振动周期为 4.0s C.t=0 时,x=4.0m 处质点比 x=6.0m 处质点的速度小 D.t=0 时,x=4.0m 处质点沿 x 轴正方向运动 17.如图所示,甲、乙两个质量相同、带等量异种电荷的带电粒子,以不同 的速率经小孔 P 垂直磁场边界 MN, 进入方向垂直纸面向外的匀强磁场 M 中,在磁场中做匀速圆周运动,并垂直磁场边界 MN 射出磁场,半圆轨
甲 1 P 乙 N
30 0 -30 2 4 6 8 x/m

空气 玻璃 a b

y/cm
30 0 -30

y/cm

T/2

T

t/s





B

B
2

迹如图中虚线所示。不计粒子所受重力及空气阻力,则下列说法中正确的是 A.甲带负电荷,乙带正电荷 B.洛伦兹力对甲做正功 C.甲的速率大于乙的速率 D.甲在磁场中运动的时间大于乙在磁场中运动的时间 18.某校科技小组的同学设计了一个传送带测速仪,测速原理如图所示。在传送带一端的下方固定有间距 为 L、长度为 d 的平行金属电极。电极间充满磁感应强度为 B、方向垂直传送带平面(纸面)向里、有 理想边界的匀强磁场, 且电极之间接有理想电压表和电阻 R, 传送带背面固定有若干根间距为 d 的平行 细金属条,其电阻均为 r,传送带运行过程中始终仅有一根金属条处于磁场中,且金属条与电极接触良 好。当传送带以一定的速度匀速运动时,电压表的示数为 U。则下列说法中正确的是 A.传送带匀速运动的速率为

U BL
V R B L

绝缘 橡胶

带 d
传送带 运动方向 金属条 金属电极

U2 B.电阻 R 产生焦耳热的功率为 R?r
C.金属条经过磁场区域受到的安培力大小为

BUd R?r BLUd R

d

D.每根金属条经过磁场区域的全过程中克服安培力做功为

19.如图所示,一根空心铝管竖直放置,把一枚小圆柱形的永磁体从铝管上端由静止释放, 经过一段时间后, 永磁体穿出铝管下端口。 假设永磁体在铝管内下落过程中始终沿着铝管 的轴线运动,不与铝管内壁接触,且无翻转。忽略空气阻力,则下列说法中正确的是 A.若仅增强永磁体的磁性,则其穿出铝管时的速度变小 B.若仅增强永磁体的磁性,则其穿过铝管的时间缩短 C.若仅增强永磁体的磁性,则其穿过铝管的过程中产生的焦耳热减少 D.在永磁体穿过铝管的过程中,其动能的增加量等于重力势能的减少量

永 磁 体 空 心 铝 管

20.2013年6月20日,女航天员王亚平在“天宫一号”目标飞行器里成功进行了我国首次太空授课。授课中的 一个实验展示了失重状态下液滴的表面张力引起的效应。在视频中可观察到漂浮的液滴处于相互垂直的 两个椭球之间不断变化的周期性“脉动”中。假设液滴处于完全失重状态,液滴的上述“脉动”可视为液滴 形状的周期性微小变化 (振动) , 如图所示。 已知液滴振动的频率表达式为 f ? kr? ? ? ? ? , 其中k为一个无单位的比例系数,r为液滴半径,ρ为液体密度,σ为液体表面张力系数 (其单位为N/m) ,α、β、γ是相应的待定常数。对于这几个待定常数的大小,下列说法 中可能正确的是
2

3 1 1 A. ? ? , ? ? , ? ? ? 2 2 2 1 1 C. ? ? ?2, ? ? , ? ? ? 2 2

3 1 1 B . ? ? ? , ? ? ? ,? ? 2 2 2

D. ? ? ?3, ? ? ?1, ? ? 1

第二部分(非选择题 共 180 分) 本部分共 11 小题,共 180 分。 21. (18 分) (1)用如图 1 所示的实验装置做“验证机械能守恒定律”的实验。 ①先将打点计时器接通电源,让重锤从高处由静止开始下落。打点计时器每经过 0.02s 在重锤拖着的纸带上打出一个点,图 2 中的纸带是实验过程中打点计时器打 出的一条纸带。打点计时器打下 O 点(图中未标出)时,重锤开始下落,A、B、 C 是打点计时器连续打下的 3 个点。刻度尺 0 刻线与 O 点对齐,A、B、C 三个点 所对刻度如图 2 所示。打点计时器在打出 B 点时重锤下落的高度 hB= 下落的速度为 vB= m/s(计算结果保留 3 位有效数字) 。 cm,
图1
打点 计时器 纸带 夹子 重物

②若当地重力加速度为 g,重锤由静止开始下落 h 时的速度大小为 v,则该实验需要验证的关系式 是 。 (用题目所给字母表示)
A 15 16 17 18 19 B 20 图2 21 22 23 C 24 cm 25

(2)在“测定金属的电阻率”的实验中: ①用螺旋测微器测量金属丝的直径,其示数如图 3 所示,则该金属丝直径的测量值
40

d=

mm;

0 图3

35

②按图 4 所示的电路图测量金属丝的电阻 Rx(阻值约为 15Ω) 。实验中除开关、若干导 线之外还提供下列器材: 电压表 V(量程 0~3V,内阻约 3k?) ; 电流表 A1(量程 0~200mA,内阻约 3?) ; 电流表 A2(量程 0~0.6A,内阻约 0.1?) ; 滑动变阻器 R1( 0~50?) ; 滑动变阻器 R2( 0~200?) ;
3 S V Rx E R 图4 A

电源 E(电动势为 3.0V,内阻不计) 。 为了调节方便,测量准确,实验中电流表应选 号) ③请根据图 4 所示电路图, 用连线代替导线将图 5 中的实验器材连接起来, 并使滑动变阻器的滑片 P 置于 b 端时接通电路后的电流最小。 ④若通过测量可知,金属丝的长度为 l,直径为 d,通过金属丝的电流 为 I,金属丝两端的电压为 U,由此可计算得出金属丝的电阻率 ρ= 。 (用题目所给字母和通用数学符号表示)
P
电阻丝

,滑动变阻器应选

。 (选填器材的名称符

⑤在按图 4 电路测量金属丝电阻的实验中,将滑动变阻器 R1、R2 分别 接入实验电路,调节滑动变阻器的滑片 P 的位置,以 R 表示滑动变阻 器可接入电路的最大阻值,以 RP 表示滑动变阻器接入电路的电阻值, 以 U 表示 Rx 两端的电压值。 在图 6 中 U 随 RP/R 变化的图象可能正确的 是 。 (图线中实线表示接入 R1 时的情况,虚线表示接入 R2 时的情况)
U U U U 图5 a

b

O

A

RP/R

O

B

RP/R 图6

O C

RP/R

O

D

RP/R

22. (16 分) 如图所示, 在真空中足够大的绝缘水平面上, 有一个质量 m=0.20kg,带电荷量 q=2.0× 10-6 C 的小物块处于 静止状态。从 t=0 时刻开始,在水平面上方空间加一个范围足够大、水平向右 E=3.0× 105N/C 的匀强电场,使 小物块由静止开始做匀加速直线运动。当小物块运动 1.0s 时撤去该电场。已知小物块与水平面间的动摩擦因 数 μ=0.10,取重力加速度 g=10 m/s2。求: (1)小物块运动 1.0s 时速度 v 的大小; (2)小物块运动 2.0s 过程中位移 x 的大小; (3)小物块运动过程中电场力对小物块所做的功 W。

4

23. (18 分) 甲图是我国自主研制的 200mm 离子电推进系统, 已经通过我国“实践 九号”卫星空间飞行试验验 证,有望在 2015 年全面应用于我国航天器。离子 电推进系统的核心部件为离子推进器,它采用喷出带电离子的方式实现飞船的 姿态和轨道的调整,具有大幅减少推进剂燃料消耗、操控更灵活、定位更精准 等优势。 离子推进器的工作原理如图乙所示, 推进剂氙原子 P 喷注入腔室 C 后, 被电子枪 G 射出的电子碰撞而电离,成为带正电的氙离子。氙离子从腔 室 C 中飘移过栅电极 A 的速度大小可忽略不计,在栅电极 A、B 之间的 电场中加速,并从栅电极 B 喷出。在加速氙离子的过程中飞船获得推力。 已知栅电极 A、B 之间的电压为 U,氙离子的质量为 m、电荷量为 q。 (1)将该离子推进器固定在地面上进行试验。求氙离子经 A、B 之 间的电场加速后,通过栅电极 B 时的速度 v 的大小; (2)配有该离子推进器的飞船的总质量为 M,现需要对飞船运行方向作一次微调,即通过推进器短暂 工作让飞船在与原速度垂直方向上获得一很小的速度Δv,此过程中可认为氙离子仍以第(1)中所求 的速度通过栅电极 B。 推进器工作时飞船的总质量可视为不变。 求推进器在此次工作过程中喷射的氙离 子数目 N。 (3)可以用离子推进器工作过程中产生的推力与 A、B 之间的电场对氙离子做功的功率的比值 S 来反 映推进器工作情况。通过计算说明采取哪些措施可以增大 S,并对增大 S 的实际意义说出你的看法。
P
接 电 源

甲 C A B

G U 乙

5

24. (20 分) 有人设想:可以在飞船从运行轨道进入返回地球程序时,借飞船需要减速的机会,发射一个小型太空探测 器,从而达到节能的目的。 如图所示,飞船在圆轨道Ⅰ上绕地球飞行,其轨道半径为地球半径的 k 倍(k>1) 。当飞
B Ⅰ A

船通过轨道Ⅰ的 A 点时, 飞船上的发射装置短暂工作, 将探测器沿飞船原运动方向射出, Ⅱ 并使探测器恰能完全脱离地球的引力范围,即到达距地球无限远时的速度恰好为零,而 飞船在发射探测器后沿椭圆轨道Ⅱ向前运动, 其近地点 B 到地心的距离近似为地球半径 R。以上过程中飞船和探测器的质量均可视为不变。已知地球表面的重力加速度为 g。 (1)求飞船在轨道Ⅰ运动的速度大小;

(2)若规定两质点相距无限远时引力势能为零,则质量分别为 M、m 的两个质点相距为 r 时的引力势能

Ep ? ?

GMm ,式中 G 为引力常量。在飞船沿轨道Ⅰ和轨道Ⅱ的运动过程,其动能和引力势能之和保持 r

不变;探测器被射出后的运动过程中,其动能和引力势能之和也保持不变。 ①求探测器刚离开飞船时的速度大小; ②已知飞船沿轨道Ⅱ运动过程中,通过 A 点与 B 点的速度大小与这两点到地心的距离成反比。根据计算 结果说明为实现上述飞船和探测器的运动过程,飞船与探测器的质量之比应满足什么条件。

6

海淀区高三年级第二学期期中练习 物理学科参考答案 2015.4
(共 120 分) 选择题(共 48 分,13 题~20 题每题 6 分) 13.B 14.D 15.A 16.B 17.C 21. (18 分) (1)①19.40(19.38~19.42) (2 分) ;1.94(1.93~1.95) (2 分) ; ②
gh ? 1 2 v 2 (2 分)
电阻丝

18.D

19.A

20.B

(2)①0.383(0.382~0.385) (2 分) ②A1(2 分) ;R1(2 分) ;③见答图 1(2 分) ; P



??

? Ud 2
4 Il (2 分) ;⑤A(2 分)
答图 1

R

22.(16 分) (1)小物块受电场力和滑动摩擦力,根据牛顿第二定律有 qE ? ? mg ? ma1 根据运动学公式 t1=1.0s 时小物块的速度大小有 v1=a1t1 (2 分) 解得:v1=2.0m/s(2 分) 1 (2)小物块 t1=1.0s 内位移的大小 x1 ? a1t1 2 ? 1.0 m (2 分) 2 撤去电场后小物块做匀减速运动,根据牛顿第二定律有 ? mg ? ma2 (2 分) 小物块 t2=1.0s 内的位移 x 2 ? v1t 2 ? (2 分)

1 2 a 2 t 2 ? 1.5m (2 分) 2

小物块运动 2.0s 位移大小 x=x1+ x2=2.5m(2 分) (3)小物块运动过程中电场力对小物块所做的功 W=qEx1=0.60J(2 分) 23.(18 分) (1)根据动能定理有 qU =

1 mv 2 (4 分) 2

解得: v =

2qU (3 分) m

(2)在与飞船运动方向垂直方向上,根据动量守恒有:MΔv=Nmv(4 分)

7

解得: N =

M Dv = mv

M Dv 2qUm

(2 分)

(3)设单位时间内通过栅电极 A 的氙离子数为 n,在时间 t 内,离子推进器发射出的氙离子个数为 F? = 设氙离子受到的平均力为 F ? , 对时间 t 内的射出的氙离子运用动量定理, F ?t ? Nmv ? ntmv , N ? nt , nmv(1 分) 根据牛顿第三定律可知,离子推进器工作过程中对飞船的推力大小 F= F ? = nmv 电场对氙离子做功的功率 P= nqU(1 分) 则 S?F ? P
2m (1 分) qU

根据上式可知:增大 S 可以通过减小 q、U 或增大 m 的方法。 (1 分) 提高该比值意味着推进器消耗相同的功率可以获得更大的推力。 (1 分) (说明:其他说法合理均可得分) 24. (20 分) (1)设地球质量为 M,飞船质量为 m,探测器质量为 m',当飞船与探测器一起绕地球做圆周运动时的 速度为 v0 根据万有引力定律和牛顿第二定律有 对于地面附近的质量为 m0 的物体有 解得:
2 v0 GM (m ? m?) ? ? ( m ? m ) (4 分) (kR) 2 kR

m0g=GMm0/R2(3 分)

v0 ?

gR (3 分) k

(2)①设探测器被发射出时的速度为 v',因其运动过程中动能和引力势能之和保持不变,所以探测器 刚好 脱离地球引力应满足 ..

1 GMm? m?v?2 ? ? 0 (3 分) 2 kR

解得 :

v? ?

2GM 2 gR (2 分) ? 2v0 ? kR k

②设发射探测器后飞船在 A 点的速度为 vA,运动到 B 点的速度为 vB, 因其运动过程中动能和引力势能之 和保持不变,所以有

1 2 GMm 1 2 GMm mvB ? ? mv A ? (3 分) 2 R 2 kR
对于飞船发射探测器的过程,根据动量守恒定律有 (m+ m')v0=mvA+ m'v'(1 分) 因飞船通过 A 点与 B 点的速度大小与这两点到地心的距离成反比,即 RvB=kRvA 解得:

m ? m?

2 ?1 (1 分) 2 1? k ?1

8

北京市东城区 2015 年高三一模试卷
13.一个氢原子从较高能级跃迁到较低能级,该氢原子 A.放出光子, 能量增加 C.吸收光子, 能量增加 B.放出光子, 能量减少 吸收光子, 能量减少

2015.4

14.对于红、绿、蓝三种单色光,下列表述正确的是 A.红光频率最高 C.绿光光子能量最小 15.下列说法正确的是 A.物体吸收热量,其温度一定升高 B.外界对气体做功,气体的内能一定增大 C.要使气体的分子平均动能增大,外界必须向气体传热 D.同种气体温度越高分子平均动能越大 16.用手按住木块在竖直墙壁上缓慢运动,突然松手后,下列说法正确的是 A.木块所受重力发生变化 B.木块所受支持力保持不变 C.木块所受摩擦力发生变化 D.木块的运动状态保持不变 17. 如图甲所示, 弹簧的一端与一个带孔小球连接, 小球穿在光滑水平杆上,弹 簧的另一端固定在竖直墙壁上。小球可在 a、b 两点之间做简谐运动,O 点 为其平衡位置。根据图乙所示小球的振动图像,可以判断 A. t ? 0 时刻小球运动到 a 点 B. t ? t1 时刻小球的速度为零 a x O 甲 b x B.蓝光频率最高 D.蓝光光子能量最小

C. 从 t1 到 t2 时间内小球从 O 点向 b 点运动 D. 从 t1 到 t2 时间内小球刚好完成一次全振动 18.静止在地面上的物体随地球自转做匀速圆周运动。下列说法正确的是 A.物体受到的万有引力和支持力的合力总是指向地心 B.物体做匀速圆周运动的周期与地球自转周期相等 C.物体做匀速圆周运动的加速度等于重力加速度 D.物体对地面压力的方向与万有引力的方向总是相同 19.将头发微屑悬浮在蓖麻油里并放到电场中,微屑就会按照电场强度的 方向排列起来,显示出电场线的分布情况,如图所示。图甲中的两平 行金属条分别带有等量异种电荷, 图乙中的金属圆环和金属条分别带 有异种电荷。比较两图,下列说法正确的是
1

0

t1 t2 乙

t





A.微屑能够显示出电场线的分布情况是因为微屑都带上了同种电荷 B.在电场强度为零的区域,一定没有微屑分布 C.根据圆环内部区域微屑取向无序,可知圆环内部电场为匀强电场 D.根据圆环内部区域微屑取向无序,可知圆环内部各点电势相等 20.如图所示,空间存在着匀强电场 E 和匀强磁场 B,匀强电场 E 沿 y 轴正方向,匀强磁场 B 沿 z 轴正方 向。质量为 m、电荷量为+q 的带电粒子,t=0 时刻在原点 O,以沿 x 轴正方向的速度 v0 射入。粒子所 受重力忽略不计。关于粒子在任意时刻 t 的速度沿 x 轴和 y 轴方向的分量 vx 和 vy ,请通过合理的分析, 判断下列选项中可能正确的是 A. vx ?

E E E qB qB ? ( ? v0 ) cos t t ; v y ? ( ? v0 ) sin B B B m m

y E v0 x

E E E qB qB B. vx ? ? ( ? v0 ) cos t t ; v y ? ( ? v0 ) sin B B B m m E E E qB qB C. vx ? ? ( ? v0 ) sin t t ; v y ? ( ? v0 ) cos B B B m m
D. v x ?
z

O
B

E E E qB qB ? ( ? v0 ) sin t t ; v y ? ( ? v0 ) cos B B B m m


21. (18 分) (1)如图是一位拳击手击碎木板时拳头的 v-t 图像,根据图像估算前 5× 10-3s 内拳头的位移 是 v/ms-1
A C

B

1 0 5 0 5 10
t/×10-3s

(2)一名同学用图示装置做“测定弹簧的劲度系数”的实验。 ①以下是这位同学根据自己的设想拟定的实验步骤,请按合理的操作顺序将步骤的序号写在横线上 A.以弹簧长度 l 为横坐标,以钩码质量 m 为纵坐标,标出各组数据(l,m)对应的点,并用平滑的曲线 连接起来; B.记下弹簧下端不挂钩码时,其下端 A 处指针在刻度尺上的刻度 l0; C.将铁架台固定于桌子上,将弹簧的一端系于横梁上,在弹簧附近竖直固定一把刻度尺; D.依次在弹簧下端挂上 1 个、2 个、3 个……钩码,待钩码静止后,读出弹簧下端指针指示的刻度记 录在表格内,然后取下钩码; E .由图像找出 m-l 间的函数关系,进一步写出弹力与弹簧长度之间的关系式 (重力加速度取 g=
2

9.80m/s2);明确关系式中常数的物理意义,求出弹簧的劲度系数。 ②下图为根据实验测得数据标出的对应点,请作出钩码质量 m 与弹簧长度 l 之间的关系图线。 m/kg 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0 10 20 30 40 50
L/× 10-2m

③写出弹簧弹力 F 和弹簧长度 l 之间关系的函数表达式: ④此实验得到的结论是:此弹簧的劲度系数 k= N/m。 (计算结果保留三位有效数字)

⑤如果将指针分别固定在图示 A 点上方的 B 处和 A 点下方的 C 处, 做出钩码质量 m 和指针刻度 l 的关 系图象, 由图象进一步得出的弹簧的劲度系数 kB、 kC。kB、kC 与 k 相比, 可能是 将正确答案的字母填在横线处) A. kB 大于 k B. kB 等于 k C. kC 小于 k D. kC 等于 k 。(请

22. (16 分)两块大小、形状完全相同的金属板水平正对放置,两板分别与电源正、负极相连接,两板间的 电场可视为匀强电场,两板间有带电液滴。已知两板间电压为 2× 104V、板间距离为 0.1m 时,质量为 1.6× 10-14kg 的带电液滴恰好静止于处于两板中央位置。g 取 10m/s2,不计空气阻力。 求: (1)两板间的电场强度 E 的大小; (2)液滴所带的电荷量 q 的值; (3)如某一时刻突然撤去板间的电场,求液滴落到下板所用的时间。

3

23. (18 分)如图甲所示,在劲度系数为 k 的轻弹簧下挂一个质量为 m 的物体,将物体从弹簧原长处无初 速释放;图乙所示的物体和弹簧与图甲中完全相同,用手托着物体从弹簧原长处缓缓下落,直至手离 开物体后,物体处于静止。 (不考虑空气阻力) (1)简要说明图甲中的物体被释放后做什么运动; (2)做出图乙中手对物体的支持力 F 随物体下降位移 x 变化的示意 图,借助 F-x 图像求支持力 F 做的功的大小; (3)利用弹力做功只和始末位置有关的特点,求图甲中物体运动的 最大速度。
甲 乙

a

b

4

24. (20 分) (1)如图所示匝数 n=60 的线圈绕在变压器的闭合铁芯上,通过 A、B 两端在线圈内通有随时 间变化的电流。有两个互相连接的金属环,细环的电阻是粗环的 3 倍,将细环套在铁芯的另一端。已知某 一时刻细环和粗环的连接处 CD 间的电压 U=0.2V, 并知道粗环的电阻 R=1.0Ω, 求此时刻线圈 AB 的感应电 动势。 (CD 间距很小;可认为磁感线都集中在铁芯内) (2)变压器的线圈是由金属线绕制成的,若在短时间内吸热过多来不及散热就会损坏。现对粗细均匀的电 阻 线通以 直流 电的情 况进行 讨论 :设通 电产生 的焦 耳热与 电阻线 升高 的温度 之间满 足如 下关系 :

Q ? kcm?T ,其中 c 表示物体的比热,m 为物体的质量, ?T 表示升高的温度,k 为大于 1 的常数。请你
选择一些物理量,通过论述和计算证明“为避免升温过快,若电流越大,电阻线应该越粗”。 (说明自己所设 物理量的含义) (3)下面请根据以下微观模型来研究焦耳热,设有一段横截面积为 S,长为 l 的直导线,单位体积内自由 电子数为 n,每个电子电量为 e,质量为 m。在导线两端加电压 U 时,电子定向运动,在运动过程中与金属 离子碰撞, 将动能全部传递给离子,就这样将由电场得到的能量变为相撞时产生的内能。“金属经典电子论” 认为,电子定向运动是一段一段加速运动的接替,各段加速都是从定向速度为零开始。根据统计理论知, 若平均一个电子从某一次碰撞后到下一次碰撞前经过的时间为 t,一秒钟内一个电子经历的平均碰撞次数为

2 , 请利用以上叙述中出现的各量表示这段导体发热的功率 P 。 t
A / k g B C
D

5

参考答案

13 B

14 B

15 D

16 C

17 C

18 B

19 D

20 B

21. (1)0.047m~0.049m (2)①C,B,D,A,E ② 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0 ③F=12.3(l?0.15) ④12.3 ⑤A、D 22. (1)两板间匀强电场的电场强度 E ?
5 代入数据,解得 E ? 2 ? 10 V/m

m/kg

10

20

30

40

50

l/× 10-2m

U d

(2)带电液滴在两板间处于平衡: 液滴所带的电荷量 q ?

Eq ? mg

mg E
?19

代入数据,解得 q ? 8 ? 10

C

(3)撤去电场,液滴做自由落体运动,由 h ? 23. (1)图甲所示物体被释放后做简谐运动。

1 2 gt ,将 h=0.05m 代入,得出 t=0.1s 2
F mg

(2)图乙中物体受重力 mg、弹簧弹力 f 和支持力 F,因为缓缓 下落,所以对任意位置满足

F ? mg ? kx



当下降位移 x=0 时,支持力 F=mg; 0
6

mg/k

x

当 mg=kx,即下降位移 x ?

mg 时,支持力 F=0。 k

F-x 图像如答图所示,图线下所围的面积等于支持力 F 做的功:

W?

1 mg 1 m 2 g 2 mg ? 2 k 2 k



(3)图甲所示物体运动过程中只受到重力和弹簧弹力, 在受力满足 mg ? kx ,即下降位移 x ?

mg 时,有最大速度 v k mgx ? W弹 ? 1 2 mv 2


对物体从释放到有最大速度的过程应用动能定理,有

因为图甲与图乙所示弹簧完全相同且弹簧弹力做的功只与始末位置有关,因此上式中的 W弹 与图乙所 示过程中弹簧弹力做的功相等 对图乙所示过程应用动能定理 mgx ? W弹 ? W ? 0 得到 W弹 ? ④

1 m2 g 2 2 k
m k
U 0.2 ? ? 0.2A R 1

代入③式,解得:图甲中物体运动的最大速度: v ? g 24. (20 分) (1)当 CD 间电压为 0.2V 时,粗环中的电流 I ?

设此刻细环中的感应电动势为 e ,则对细环和粗环组成的回路满足 e ? I (R ? r ) ? 0.2 ? (3 ? 1) ? 0.8V 由法拉第电磁感应定律 E ? n

?? ,及题设闭合铁心磁通量处处相等可知: ?t

同一时刻线圈 AB 中的感应电动势为 60 e =48V (2)设有一小段长为 l 的电阻线,其横截面积为 S,电阻率为 ρ,密度为 ρ, ,通过它的电流为 I,因为通电 产生焦耳热使这段电阻线经过时间 Δt 温度升高 ?T ,
2 电流流过电阻线产生的焦耳热 Q ? I R?t ,

其中 R ? ?

l S

此热量的一部分被电阻线吸收,温度升高,此过程满足
, 其中 m ? ? lS

I 2 R? t ? kcm ? T,

7

联立,整理,有:

?T I 2? ? ?t kc ? , S 2
,

由于 k 、 c 、 ? 、 ? 都是常数,所以

?T I2 与 2 成正比 ?t S

?T ?T I2 表示单位时间内升高的温度; 与 2 成正比表明: ?t ?t S
当电流越大时,若想让单位时间内升高的温度少一些,则要求电阻线的横截面积大一些。 (3)导线两端电压为 U,所以导线中的电场强度 E ?

U l

导线中的一个电子在电场力 F ? eE 的作用下,经过时间 t 获得的定向运动速率为

v ? at ?

1 e2U 2t 2 eE eU t? t ,由电能转化为的动能为 Ek ? mv 2 ? m ml 2 2ml 2
2 , t

已知平均一秒钟内一个电子经历的碰撞次数为

2 Ek ? 所以一秒钟内一个电子获得的动能为 t
整条导线在一秒钟内获得的内能为 nsl

2e 2U 2t 2ml 2

2 Ek ? t

2nSte 2U 2 2ml

一秒钟内由电能转化为的内能即这段导线的发热功率,因此 P ?

2nSte 2U 2 2ml

8

北京市西城区 2015 年高三一模理综 物理试题
A.分子间只存在引力 B.分子间只存在斥力 C.分子间同时存在引力和斥力 D.分子间不可能同时存在引力和斥力 14.一束单色光从空气射向某种介质的表面,光路如 图所示,则该介质的折射率为 A.1.50 B.1.41 C.0.71 D.0.67 15.如图 1 所示,有一个弹簧振子在 a、b 两点之间做简 谐运动, O 点是平衡位置,建立图 1 中所示的坐标轴,其振 动图象如图 2 所示,则下列说法正确的是 A.振子振动的周期等于 t1 B.振子振动的周期等于 t2 C.t1 时刻振子位于 b 点 D.t1 时刻振子位于 a 点
图2 O t1 t2 t3 t4 t x a O 图1 b x
30° 45°

2015.4

13.关于分子间的作用力,下列说法正确的是

空气 介质

16.如图所示,一个闭合导体圆环固定在水平桌面上,一根条形磁铁沿圆环的轴线运 动,使圆环内产生了感应电流。下列四幅图中,产生的感应电流方向与条形磁铁的运动情 况相吻合的是
N S N S S N S

N

I

I

I

I

A

B

C

D

17.如图所示,将一个带正电的粒子以初速度 v0 沿图中所示方向射入匀强电场,不计 粒子的重力,若粒子始终在电场中运动,则该粒子速度大小的变化情况是

A.先减小后增大 B.先增大后减小 C.一直增大 D.一直减小
E v0

+

18.应用物理知识分析生活中的常见现象,可以使物理学习更加有趣和深入。例如人 原地起跳时,总是身体弯曲,略下蹲,再猛然蹬地,身体打开,同时获得向上的初速度, 双脚离开地面。从开始蹬地到双脚离开地面的整个过程中,下列分析正确的是 A.地面对人的支持力始终等于重力 B.地面对人的支持力的冲量大于重力的冲量 C.人原地起跳过程中获得的动能来自于地面 D.人与地球所组成的系统的机械能是守恒的 19.如图所示,A、B 为两个验电器,在 B 上装有一个几乎封闭的空心金属球 C(仅 在上端开有小孔) ,最初 B 和 C 带电,A 不带电。D 是带有绝缘柄的金属小球。某同学利 用这些器材完成了下面实验:使不带电的 D 先跟 C 的外部接触,再让 D 跟 A 的金属球接 触,这样操作若干次,发现 A 的箔片张开;而让不带电的 D 先跟 C 的内部接触,再让 D 跟 A 的金属球接触,这样操作若干次,发现 A 的箔片始终不张开。通过以上实验,能直接 得到的结论是

D

C B A

D

C

A

B

A.电荷分布在 C 的外表面 C.带电的 C 是一个等势体

B.电荷在 C 的表面均匀分布 D.电荷总量是守恒的

20.某些物质在低温下会发生“零电阻”现象,这被称为物质的超导电性,具有超导 电性的材料称为超导体。

根据超导体的“零电阻”特性,人们猜测:磁场中的超导体,其内部的磁通量必须保 持不变,否则会产生涡旋电场,导致超导体内的自由电荷在电场力作用下不断加速而使得 电流越来越大不可控制。但是,实验结果与人们的猜测是不同的:磁场中的超导体能将磁 场完全排斥在超导体外,即内部没有磁通量,超导体的这种特性叫做“完全抗磁性” (迈 斯纳效应) 。 现在有两个实验方案: (甲)如右图所示,先将一个金属球放入匀强 磁场中,等稳定后再降温使其成为超导球并保持低温环境,然后撤去该磁 场; (乙)先将该金属球降低温度直至成为超导球,保持低温环境加上匀 强磁场,待球稳定后再将磁场撤去。 根据以上信息,试判断上述两组实验中球内磁场的最终情况是下图中的哪一组?
B

B

B

B

B

B

















A 21. (18 分)

B

C

D

某实验小组要描绘一只小灯泡 L(2.5V 0.3A)的伏安特性曲线。实验中除导线和开关 外,还有以下器材可供选择: 电源 E(3.0V,内阻约 0.5Ω) 电压表 V1(0~3V,内阻约 3kΩ) 电压表 V2(0~15V,内阻约 15kΩ) 电流表 Al(0.6A,内阻约 0.125Ω) 电流表 A2(0~3A,内阻约 0.025Ω) 滑动变阻器 R(0~5Ω) (1)电压表应选择________,电流表应选择________。 (2)应选择图 1 中哪一个电路图进行实验?________。 V V A
R E S E

× L

× L
R S

A

V

V A

× L
E S

× L
E S

A

R

R

A

B
图1

C

D

(3)根据正确的实验电路图,该小组同学测得多组电压和电流值,并在图 2 中画出 了小灯泡 L 的伏安特性曲线。由图可知,随着小灯泡两端电压的增大,灯丝阻值也增大, 原因是________________________________。当小灯泡两端电压为 1.40V 时,其电阻值约 为________Ω(结果保留 2 位有效数字) 。
I/A 0.30

0.20

+ ++ +

+

+ +

0.10

+ +

0

1.0 图2

2.0

3.0

U/V

(4)若将如图 3 所示的交变电压直接加在这个小灯泡 L 的两端,则小灯泡的电功率 为________W(结果保留 1 位有效数字) 。
u /V 2 0 -2 图3 1 2 t/× 10-2s E r

×
V

L

R

A

S 图4

(5)将小灯泡 L 接入图 4 所示电路,通过实验采集数据,得到了电压表示数 U 随电 流表示数 I 变化的图象,图 5 的各示意图中能正确反映 U-I 关系的是________。
U U U U

O

A

I

O

B

I 图5

O

C

I

O

D

I

22.(16 分) 如图所示,两平行金属板 P、Q 水平放置,板间存在电场强度为 E 的匀强电场和磁感 应强度为 B1 的匀强磁场。 一个带正电的粒子在两板间沿虚线所示路径做匀速直线运动。 粒 子通过两平行板后从 O 点进入另一磁感应强度为 B2 的匀强磁场中, 在洛仑兹力的作用下, 粒子做匀速圆周运动,经过半个圆周后打在挡板 MN 上的 A 点。测得 O、A 两点间的距离 为 L。不计粒子重力。 (1)试判断 P、Q 间的磁场方向; (2)求粒子做匀速直线运动的速度大小 v; (3)求粒子的电荷量与质量之比
q 。 m
P O Q A N + M B2

23. (18 分) 利用万有引力定律可以测量天体的质量。 (1)测地球的质量 英国物理学家卡文迪许,在实验室里巧妙地利用扭秤装置,比较精确地测量出了引力 常量的数值,他把自己的实验说成是“称量地球的质量”。 已知地球表面重力加速度为 g,地球半径为 R,引力常量为 G。若忽略地球自转的影 响,求地球的质量。 (2)测“双星系统”的总质量 所谓“双星系统”,是指在相互间引力的作用下,绕连线 上某点O做匀速圆周运动的两个星球 A 和 B,如图所示。已知 A、B 间距离为 L,A、B 绕 O 点运动的周期均为 T,引力常量 为 G,求 A、B 的总质量。 (3)测月球的质量 若忽略其它星球的影响,可以将月球和地球看成“双星系统”。已知月球的公转周期 为 T1,月球、地球球心间的距离为 L1。你还可以利用(1)、(2)中提供的信息,求月球 的质量。
A O B

24. (20 分) 我们一般认为,飞船在远离星球的宇宙深处航行时,其它星体对飞船的万有引力作用 很微弱,可忽略不计。此时飞船将不受外力作用而做匀速直线运动。 设想有一质量为 M 的宇宙飞船,正以速度 v0 在宇宙中飞行。 飞船可视为横截面积为 S 的圆柱体 (如图 1 所示) 。 某时刻飞船监 测到前面有一片尘埃云。 (1)已知在开始进入尘埃云的一段很短的时间 Δt 内,飞船 的速度减小了 Δv,求这段时间内飞船受到的阻力大小。
图1

v0

(2)已知尘埃云分布均匀,密度为 ρ。 a. 假设尘埃碰到飞船时,立即吸附在飞船表面。若 不采取任何措施,飞船将不断减速。通过监测得到飞船 速度的倒数“1/v”与飞行距离“x”的关系如图 2 所示。 求飞船的速度由 v0 减小 1%的过程中发生的位移及所用 的时间。
O 图2 x

1/ v

1 / v0

b. 假设尘埃与飞船发生的是弹性碰撞, 且不考虑尘埃间的相互作用。 为了保证飞船能 以速度 v0 匀速穿过尘埃云,在刚进入尘埃云时,飞船立即开启内置的离子加速器。已知该 离子加速器是利用电场加速带电粒子, 形成向外发射的高速 (远远大于飞船速度) 粒子流, 从而对飞行器产生推力的。若发射的是一价阳离子,每个阳离子的质量为 m,加速电压为 U,元电荷为 e。在加速过程中飞行器质量的变化可忽略。求单位时间内射出的阳离子数。

北京市朝阳区高三年级第一次综合练习

理科综合物理
2015.4 13.下列说法中正确的是 A.布朗运动就是液体分子的热运动 B.物体的温度越高,分子的平均动能越大 C.外界对系统做功,其内能一定增加 D.系统从外界吸收热量,其内能一定增加 14.一个氢原子从 n=2 能级跃迁到 n=3 能级,则该氢原子 A.吸收光子,能量增加 C.放出光子,能量增加 B.吸收光子,能量减少 D.放出光子,能量减少

15.如图甲所示,在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁场方向垂直的轴匀速转动产生交流 电,电动势 e 随时间 t 的变化关系如图乙所示,则





A.该交流电的频率为 100Hz B.该交流电电动势的有效值为 311V C.t=0.01s 时,穿过线框的磁通量为零 D.t=0.01s 时,穿过线框的磁通量的变化率为零 16.如图所示,从同一水平线上的不同位置,沿水平方向抛出两小球 A、B,不计空气阻力。 要使两小球在空中相遇,则必须 A.先抛出 A 球 C.同时抛出两球 B.先抛出 B 球 D.两球质量相等

17.如图所示,一物块静止在粗糙的斜面上。现用一水平向右的推力 F 推物块,物块仍静 止不动。则 A.斜面对物块的支持力一定变小 B.斜面对物块的支持力一定变大 C.斜面对物块的静摩擦力一定变小 D.斜面对物块的静摩擦力一定变大

18.图中虚线是某电场中的一簇等势线。两个带电粒子从 P 点均沿等势线的切线方向射入 电场,粒子运动的部分轨迹如图中实线所示。若粒子仅受电场力的作用,下列说法中正 确的是 A.两粒子的电性相同 B.a 点的电势高于 b 点的电势 C.粒子从 P 运动到 a 的过程中,电势能增大 D.粒子从 P 运动到 b 的过程中,动能增大 19.在“测电源电动势和内阻”的实验中,某同学作出了两个电源路端 电压 U 与电流 I 的关系图线,如图所示。两个电源的电动势分 别为 E1、E2,内阻分别为 r1、r2。如果外电路分别接入相同的 电阻 R,则两个电源的 A.路端电压和电流不可能同时相等 B.输出功率不可能相等 C.总功率不可能相等 D.效率不可能相等 20.第一宇宙速度又叫做环绕速度,第二宇宙速度又叫做逃逸速度。理论分析表明,逃逸速 度是环绕速度的 2 倍,这个关系对其他天体也是成立的。有些恒星,在核聚变反应的 燃料耗尽而“死亡”后,强大的引力把其中的物质紧紧地压在一起,它的质量非常大, 半径又非常小,以致于任何物质和辐射进入其中都不能逃逸,甚至光也不能逃逸,这种 天体被称为黑洞。 已知光在真空中传播的速度为 c,太阳的半径为 R,太阳的逃逸速度为 太阳能够收缩成半径为 r 的黑洞,且认为质量不变,则 A.500 B. 500 2 C. 2.5 ? 105
c 。假定 500

R 应大于 r D. 5.0 ? 105

第二部分 (非选择题
本部分共 11 小题,共 180 分。 21. (18 分)

共 180 分)

(1)用“插针法”测定玻璃的折射率,所用的玻璃砖两面平行。正确操作后,作出的光 路图及测出的相关角度如图甲所示。 ① 这块玻璃砖的折射率 n=_________ (用图中字 母表示) 。 ② 如果有几块宽度 d 不同的玻璃砖可供选择, 为 了减小误差, 应选用宽度 d 较_____ (选填 “大” 或“小” )的玻璃砖来测量。 (2)某同学利用单摆测定当地的重力加速度。 要的器材有________。


① 实验室已经提供的器材有:铁架台、夹子、秒表、游标卡尺。除此之外,还需

A.长度约为 1m 的细线 C.直径约为 2cm 的钢球 E.最小刻度为 1cm 的直尺 乙所示,秒表的读数为________s。

B.长度约为 30cm 的细线 D.直径约为 2cm 的木球 F.最小刻度为 1mm 的直尺

② 该同学在测量单摆的周期时, 他用秒表记下了单摆做 50 次全振动的时间, 如图





③ 该同学经测量得到 6 组摆长 L 和对应的周期 T,画出 L-T2 图线,然后在图线上 选取 A、B 两个点,坐标如图丙所示。 则当地重力加速度的表达式 g=________。 处理完数据后, 该同学发现在计算摆长时用的是摆线长度而未计入小球的半径, 这样________(选填“影响”或“不影响” )重力加速度的计算。 ④ 该同学做完实验后,为使重力加速度的测量结果更加准确,他认为: A.在摆球运动的过程中,必须保证悬点固定 B.摆线偏离平衡位置的角度不能太大 C.用精度更高的游标卡尺测量摆球的直径 D.测量周期时应该从摆球运动到最高点时开始计时 其中合理的有_________。 ⑤ 该同学在做完实验后,继续思考测量重力加速度的其它方法。请你展开想像的 翅膀,再设计一个方案测量重力加速度。 (简要说明需要的器材以及测量方法) __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ 22. (16 分) 如图所示,空间存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度 B=0.50T,两条光滑的平行 金属导轨固定在同一水平面内,导轨间距 l=0.40m,左端接有阻值 R=0.40Ω 的电阻。一 质量 m=0.10kg、 阻值 r=0.10Ω 的金属棒 MN 放置在导轨上。 金属棒在水平向右的拉力 F 作用下,沿导轨做速度 v=2.0m/s 的匀速直线运动。求: (1)通过电阻 R 的电流 I; (2)拉力 F 的大小; (3)撤去拉力 F 后,电阻 R 上产生的焦耳热 Q。

23. (18 分) 如图甲所示,倾角 θ =37° 的粗糙斜面固定在水平面上,斜面足够长。一根轻弹簧一 端固定在斜面的底端,另一端与质量 m=1.0kg 的小滑块(可视为质点)接触,滑块与弹 簧不相连,弹簧处于压缩状态。当 t=0 时释放滑块。在 0~0.24s 时间内,滑块的加速度 a 随时间 t 变化的关系如图乙所示。已知弹簧的劲度系数 k ? 2.0 ? 102 N/m,当 t=0.14s 时,滑块的速度 v1=2.0m/s。g 取 l0m/s2,sin37° =0.6,cos37° =0.8。弹簧弹性势能的表达
1 式为 Ep ? kx 2 (式中 k 为弹簧的劲度系数,x 为弹簧的形变量) 。求: 2

(1)斜面对滑块摩擦力的大小 f; (2)t=0.14s 时滑块与出发点间的距离 d; (3)在 0~0.44s 时间内,摩擦力做的功 W。

图甲

图乙

24. (20 分) 研究物理问题的方法是运用现有的知识对问题做深入的学习和研究, 找到解决的思 路与方法,例如:模型法、等效法、分析法、图像法。掌握并能运用这些方法在一定程 度上比习得物理知识更加重要。 (1)如图甲所示,空间有一水平向右的匀强电场,半径为 r 的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内,O 是圆心,AB 是 竖直方向的直径。 一质量为 m、 电荷量为+q 的小球套在 圆环上, 并静止在 P 点, 且 OP 与竖直方向的夹角 θ=37° 。 不计空气阻力。已知重力加速度为 g , sin37° =0.6 , cos37° =0.8。 a.求电场强度 E 的大小; b. 若要使小球从 P 点出发能做完整的圆周运动, 求小 球初速度应满足的条件。 (2)如图乙所示,空间有一个范围足够大的匀强磁场, 磁感 应强度为 B,一个质量为 m、电荷量为+q 的带电小圆 环套在一根固定的绝缘竖直细杆上, 杆足够长, 环与杆 的动摩擦因数为 μ。 现使圆环以初速度 v0 向上运动, 经 时间 t 圆环回到出发位置。不计空气阻力。已知重力加 速度为 g。求当圆环回到出发位置时速度 v 的大小。
图乙 图甲

京市朝阳区高三年级第一次综合练习

理科综合试卷
第一部分 (选择题
题号 答案 题号 答案 11 12 13 B 14 A 15 D 16 C 17 B 18 D 19 D 20 C 1 2 3 4 5 共 120 分) 6 7 8 9 10

2015.4

第二部分 (非选择题
21. (18 分) (1) ①

共 180 分)

sin ?1 ……………………………………………………………………………… ( 2 分) sin ? 2

② 大 ………………………………………………………………………………… ( 2 分) (2)① ACF ………………………………………………………………………………(2 分) ② 95.1………………………………………………………………………………… ( 2 分) ③
4? 2 ( LB ? LA ) ……………………………………………………………………… ( 2 分) TB2 ? TA2

不影响 …………………………………………………………………………… ( 2 分) ④ AB…………………………………………………………………………………( 2 分) ⑤【方案一】 需要的器材有:质量已知的钩码、测力计。 测量方法:已知钩码的质量 m,再用测力计测出其重力 G,则可求出重力加 速度 g ?
G 。 m

【方案二】 需要的器材有:铁架台、打点计时器及相应的电源、导线、纸带、刻度尺、 重锤。 测量方法:让重锤拖着纸带做自由落体运动,通过打点计时器在纸带上记录 的信息可求得重力加速度。 ……………………………………………………………………………………(4 分) 22. (16 分) 解: (1)感应电动势 E ? Bl v ? 0.40 V 通过电阻 R 的电流 I ?
E ? 0.80 A…………………………………………… (5 分) R?r

(2)金属棒受到的安培力 FA ? BIl ? 0.16 N 根据牛顿第二定律有 F ? FA ? 0 所以

F ? 0.16 N……………………………………………………………(5 分)

(3)撤去拉力 F 后,金属棒做减速运动并最终静止,金属棒的动能全部转化为回路中 的焦耳热。在这段过程中,根据能量守恒定律有
1 2 mv ? Q总 2

所以

Q?

R Q ? 0.16 J…………………………………………………… (6 分) R?r 总

23. (18 分) 解: (1)当 t1=0.14s 时,滑块与弹簧开始分离,此后滑块受重力、斜面的支持力和摩擦力, 滑块开始做匀减速直线运动。 由题中的图乙可知, 在这段过程中滑块加速度的大小 a1=10m/s2。根据牛顿第二定律有
mg sin? ? f ? ma1

所以

f ? 4.0 N ………………………………………………………………(4 分)

(2) 当 t1=0.14s 时弹簧恰好恢复原长, 所以此时滑块与出发点间的距离 d 等于 t0=0 时弹
1 簧的形变量 x,所以在 0~0.14s 时间内弹簧弹力做的功W弹 ? Ep初 ? Ep末 ? kd 2 。在 2

这段过程中,根据动能定理有
1 2 W弹 ? mgd sin? ? fd ? mv1 ?0 2

可求得 d = 0.20 m ……………………………………………………………… (6 分) (3)设从 t1=0.14s 时开始,经时间 ?t1 滑块的速度减为零,则有
?t1 ? 0 ? v1 ? 0.20 s ?a1

这段时间内滑块运动的距离
x1 ?
2 0 ? v1 ? 0.20 m 2( ? a1 )

此时 t2=0.14s+ ?t1 =0.34s,此后滑块将反向做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律 可求得此时加速度的大小
a2 ? mg sin ? ? ? mg cos? ? 2.0 m/s2 m

在 0.34s~0.44s( ?t2 ? 0.1 s)时间内,滑块反向运动的距离
1 2 x2 ? a2 ?t2 ? 0.01 m 2

所以在 0~0.44s 时间内,摩擦力 f 做的功
W ? ? f (d ? x1 ? x2 ) ? ?1.64 J ………………………………………… (8 分)

24. (20 分) 解: (1)a.当小球静止在 P 点时,小球的受力情况如图所示,则有
qE ? tan 37 mg 3mg ………………………………(4 分) E? 4q

所以

b.当小球做圆周运动时,可以等效为在一个“重力加速度”
5 为 g 的“重力场”中运动。若要使小球能做完整的圆周 4

运动,则小球必须能通过图中的 Q 点。设当小球从 P 点出发的速度为 vmin 时, 小球到达 Q 点时速度为零。在小球从 P 运动到 Q 的过程中,根据动能定理有
5 1 2 ? mg ? 2r ? 0 ? mvmin 4 2

所以

vmin ? 5gr

即小球的初速度应大于 5 gr ……………………………………………… (6 分) (2)在圆环运动的过程中,圆环受向下的重力 mg、水平方向的洛伦兹力 qvB、细杆的 弹力 N 和摩擦力 f,其中 f 一直与运动方向相反,且摩擦力的大小 f = μN=μqvB。 【方法一】 圆环从开始向上运动到回到出发位置的过程中, 取竖直向上为正方向, 根据动 量定理有 I f ? mgt ? ? mv ? mv0 而 所以 【方法二】 圆环向上运动的过程中做减速运动,加速度 a ? 圆环向下运动的过程中做加速运动,加速度 a ?
mg ? ?q v B (越来越小) 。 m
I f ? ? f上t ? f下t = ? ? q v上 Bt上 ? ? q v下 Bt下 ? ? qB( x下 ? x上) ?0

v ? gt ? v0

mg ? ?q v B (越来越小) 。 m

圆环从开始向上运动到回到出发位置的过程中, 其速度 v 随时间 t 的变化关系 如图甲所示(取竖直向上为正方向) ,图中图线与 t 轴所围面积表示圆环在对应时 间内通过的路程,而圆环向上运动和向下运动所经位移大小相同,所以图中区域 A 与区域 B 面积相等。





在运动过程中,圆环所受摩擦力 f=μqvB,与 v 成正比,所以其所受摩擦力 f 随时间 t 的变化关系应与图甲相似,但方向相反,如图乙所示,图中区域 A′与区域 B′的面积也相等。 而在 f-t 图中, 图线与 t 轴所围面积表示对应时间内阻力 f 的冲量, 所以整个过程中 f 的总冲量 If = 0。 在整个过程中,根据动量定理有
I f ? mgt ? ? mv ? mv0

所以

v ? gt ? v0 ………………………………………………………(10 分)

丰台区 2015 年高三年级第二学期一模练习(一)
2015.3 13. 关于布朗运动,下列说法正确的是 A. 布朗运动是液体分子的无规则运动 B. 液体温度越高,布朗运动会越激烈

C. 布朗运动是由于液体各部分温度不同而引起的 D. 悬浮在液体中的颗粒作布朗运动具有的能是内能 14. 如图所示,一个玻璃三棱镜的截面为等腰直角△ ABC,∠A 为直角,玻璃三棱镜的折射 率为 2 。 此截面所在平面内的光线沿平行于 BC 边 的方向射到 AB 边的中点,对这条光线进入棱镜之后 的光路分析正确的是 A. 直接射到 AC 边上,发生全反射现象 B. 直接射到 BC 边上,发生全反射现象 C. 直接射到 AC 边上,部分光线从 AC 边射出 D. 直接射到 BC 边上,部分光线从 BC 边射出 15.假设地球可视为质量均匀分布的球体。已知地球表面重力加速度在两极的大小为 g0、 在赤道的大小为 g,地球自转的周期为 T。则地球的半径为 A. B C A

4? 2 ( g 0 ? g )T 2

B.

( g 0 ? g )T 2 4? 2

C.

g 0T 2 4? 2

D.

( g 0 ? g )T 2 4? 2

16. 一列简谐横波沿直线由 A 向 B 传播,相距 10.5m 的 A、B 两处的质点振动图象如图 a、b y/cm 所示,则( ) b a A.该波的振幅一定是 20cm 10 B.该波的波长可能是 14m C.该波的波速可能是 10.5m/s D.该波由 a 传播到 b 可能历时 7s 17. 如图所示, 单匝矩形闭合导线框 abcd 一半处于磁感应强度为 B 的水平有界匀强磁场中, 线框面积为 S,电阻为 R。线框绕与其中心线重合的竖直固定转轴 OO/以角速度 ω 匀速 转动,固定转轴恰好位于匀强磁场的右边界。则线框中感应电流的有效值为 o A. C. -10 1 2 3 4 5 t/s

2 Bs? 4R
Bs? 4R

B. D.

2 Bs? 2R
Bs? 2R

ω a d

b o/
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c

18. 如图所示,带等量异号电荷的两平行金属板在真空中竖直放置, M、N 为板间同一电场 线上的两点。一带电粒子(不计重力)以速度 vM 经过 M 点沿电场线向右运动,且未与右侧 金属板接触,一段时间后,粒子以速度 vN 向左经过 N 点。则 A. 电场中 M 点的电势一定高于 N 点的电势 B. 粒子受到电场力一定由 M 指向 N 点 C. 粒子在 M 点速度一定比在 N 点的速度大 D. 粒子在 M 点电势能一定比在 N 点的电势能大 19. 如图是洛伦兹力演示仪的实物图和结构示意图。 用洛伦兹力演示仪可以观察运动电子在 磁场中的运动径迹。下列关于实验现象和分析正确的是 A. 励磁线圈通以逆时针方向的电流,则能形成结构示意图中的电子运动径迹 B. 励磁线圈通以顺时针方向的电流,则能形成结构示意图中的电子运动径迹 C. 保持励磁电压不变,增加加速电压,电子束形成圆周的半径减小 D. 保持加速电压不变,增加励磁电压,电子束形成圆周的半径增大
励磁线圈(前后各一个) 玻璃泡 电子运动径迹

M vM

N vN

初速度

电子枪

结构示意图 U

20. 每种原子都有自己的特征谱线,所以运用光谱分析可以鉴别物质和进行深入研究。氢原 子光谱中巴耳末系的谱线波长公式为:

1

?

?

E1 1 1 ( ? ) ,n = 3、4、5…,E1 为氢原 hc 22 n 2
?

子基态能量,h 为普朗克常量,c 为光在真空中的传播速度。锂离子 Li 线系的波长可归纳成一个公式:

的光谱中某个

1

?

?

E1/ 1 1 / ( 2 ? 2 ) ,m = 9、12、15…, E1 为锂离子 hc 6 m

Li ? 基态能量,经研究发现这个线系光谱与氢原子巴耳末系光谱完全相同。由此可以推
算出锂离子 Li 基态能量与氢原子基态能量的比值为 A. 3 B. 6 C. 9 D. 12
?

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21.(18 分) (1)在“测定玻璃的折射率”实验中,某同学经正确的操作,插好了 4 枚大头针 P1、P2 和 P3、P4,如图所示。 ①在坐标纸上画出完整的光路图,并标出入射角 θ1 和折射角 θ2; ②对画出的光路图进行测量,求出该玻璃的折射率 n=_________ (结果保留 2 位有效数 字)。
P1 P2

玻璃砖

P3 P4

(2)如图所示,将打点计时器固定在铁架台上,用重物带动纸带从静止开始自由下落,利 用此装置可验证机械能守恒定律。 ①已准备的器材有打点计时器(带导线) 、纸带、复写纸、带铁 夹的铁架台和带夹子的重物,此外还需要的器材是 (填字母代号) 。 A.直流电源、天平及砝码 B.直流电源、毫米刻度尺 C.交流电源、天平及砝码 D.交流电源、毫米刻度尺 ②实验中需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度 v 和下落高度 h。 某同学 对实验得到的纸带,设计了以下四种测量方案,这些方案中合理的是: 。
夹子 夹子

纸带

打点计时器

重物

A.用刻度尺测出物体下落高度 h,由打点间隔数算出下落时间 t,通过 v=gt 计算出瞬 时速度 v B.用刻度尺测出物体下落的高度 h,并通过 v ?

2 gh 计算出瞬时速度 v

C.根据做匀变速直线运动时,纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均

v2 速度,测算出瞬时速度 v,并通过 h ? 计算得出高度 h 2g
D.用刻度尺测出物体下落的高度 h,根据做匀变速直线运动时,纸带上某点的瞬时速 度等于这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度 v ③安装好实验装置, 正确进行实验操作, 从打出的纸带中选出符合要求的纸带, 如下图所示。 图中 O 点为打点起始点,且速度为零。选取纸带上打出的连续点 A、B、C、…作为计

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数点,测出其中 E、F、G 点距起始点 O 的距离分别为 h1、h2、h3。已知重锤质量为 m, 当地重力加速度为 g,计时器打点周期为 T。为了验证此实验过程中机械能是否守恒, 需要计算出从 O 点到 F 点的过程中,重锤重力势能的减少量 ΔEp = 能的增加量 ΔEk=
O A B C h1 h2 h3

,动

( 用题中所给字母表示 ) 。
D E F G

④实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量, 关于这个误差下列说法正确的是 ________。 A.该误差属于偶然误差 B.该误差属于系统误差 C.可以通过多次测量取平均值的方法来减小该误差 D.可以通过减小空气阻力和摩擦阻力的影响来减小该误差 ⑤某同学在实验中发现重锤增加的动能略小于重锤减少的重力势能, 于是深入研究阻力对本 实验的影响。他测出各计数点到起始点的距离 h,并计算出各计数点的速度 v,用实验 测得的数据绘制出 v2--h 图线,如图所示。图象是一条直线,此直线斜率的物理含义 是 。 已知当地的重力加速度 g=9.8m/s2,由图线求得重锤下落时受到阻力与重锤所受重力的百分 比为

f ? mg
v2/(m/s)2 10.0 8.0 6.0 4.0 2.0

%(保留两位有效数字) 。

0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

h/cm

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22. (16 分) 如图所示, 在倾角为 30° 的斜面上, 固定一宽度为 L=0.25m 的足够长平行金属光滑导轨, 在导轨上端接入电源和滑动变阻器。电源电动势为 E=3.0V,内阻为 r=1.0Ω。一质量 m=20g 的金属棒 ab 与两导轨垂直并接触良好。整个装置处于垂直于斜面向上的匀强磁场中,磁感 应强度为 B=0.80T。导轨与金属棒的电阻不计,取 g=10 m/s2。 (1)如要保持金属棒在导轨上静止,滑动变阻器接入到电路中的阻值是多少; (2)如果拿走电源,直接用导线接在两导轨上端,滑动变阻器阻值不变化,求金属棒 所能达到的最大速度值; (3)在第(2)问中金属棒达到最大速度前,某时刻的速度为 10m/s,求此时金属棒的 加速度大小。
B θ θ a b r R E

23. (18 分) 低空跳伞是一种极限运动,一般在高楼、悬崖、高塔等固定物上起跳。人在空中降落过 程中所受空气阻力随下落速度的增大而增大, 而且速度越大空气阻力增大得越快。 因低空跳 伞下落的高度有限, 导致在空中调整姿态、打开伞包的时间较短,所以其危险性比高空跳伞 还要高。 一名质量为 70kg 的跳伞运动员背有质量为 10kg 的伞包从某高层建筑顶层跳下, 且一直 沿竖直方向下落,其整个运动过程的 v-t 图象如图所示。已知 2.0s 末的速度为 18m/s,10s 末拉开绳索开启降落伞,16.2s 时安全落地,并稳稳地站立在地面上。g 取 10m/s2,请根据 此图象估算: (1)起跳后 2s 内运动员(包括其随身携带的全部装备)所受平均阻力的大小; (2)运动员从脚触地到最后速度减为零的过程中,若不计伞的质量及此过程中的空气
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阻力,则运动员所需承受地面的平均冲击力多大; (3)开伞前空气阻力对跳伞运动员(包括其随身携带的全部装备)所做的功(结果保 留三位有效数字) 。
40 30 20 10 4 6 8 10 12 14 16 18 t/s

v/m· s-1

0

2

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24. (20 分) 变化的磁场可以激发感生电场,电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。 它的基本原理如图所示,上、下为两个电磁铁,磁极之间有一个环形真空室,电子在真空室 内做圆周运动。 电磁铁线圈电流的大小、 方向可以变化,在两极间产生一个由中心向外逐渐 减弱、 而且变化的磁场,这个变化的磁场又在真空室内激发感生电场,其电场线是在同一平 面内的一系列同心圆,产生的感生电场使电子加速。图 1 中上部分为侧视图、 下部分为俯视 图。已知电子质量为 m、电荷量为 e,初速度为零,电子圆形轨道的半径为 R。穿过电子圆 形轨道面积的磁通量 Φ 随时间 t 的变化关系如图 2 所示,在 t0 时刻后,电子轨道处的磁感 应强度为 B0,电子加速过程中忽略相对论效应。

S
真空室

N

Φ Φ0
电子轨道

0
电子枪

t0 图2

t

图1 (1)求在 t0 时刻后,电子运动的速度大小; (2)求电子在整个加速过程中运动的圈数;

(3)电子在半径不变的圆形轨道上加速是电子感应加速器关键技术要求。试求电子加 速过程中电子轨道处的磁感应强度随时间变化规律。 当磁场分布不均匀时,可认为穿过一定面积的磁通量与面积的比值为平均磁感应强度

B 。请进一步说明在电子加速过程中,某一确定时刻电子轨道处的磁感应强度与电子轨道
内的平均磁感应强度的关系。

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丰台区 2015 年高三年级第二学期统一练习(一)
理科综合 (物理 )(参考答案 ) 13 B 14 A 15 B ②1.4 16 C (2 分)
P1 P2

17 A

18 D

19 B

20 C

21(1) ① 如图所示 (2 分)

(2) ① D (2 分) ② D (2 分) ③ mgh2(2 分) 、 ④ BD(2 分) ⑤重锤下落时加速度的 2 倍、 (2 分)

θ1 θ2

玻璃砖

m(h3 ? h1 ) 2 (2 分) 8T 2

P3 P4

k g? f 2 ? 2.0%(1.0% ? ?3.0%) (2 分) ? mg g
22. (16 分) (1)由于金属棒静止在金属轨道上受力平衡,如图所示 安培力 F =BIL=mgsin30° = 0.1N 得I= ………(2 分)

N F安

F = 0.5A BL
E=I(R+r)

………(1 分)

30° mg

设变阻器接入电路的阻值为 R,根据闭合电路欧姆定律 ………(1 分) ………(2 分)

联立解得 R=

E ? r = 5Ω I

(2)金属棒达到最大速度时,将匀速下滑,此时安培力大小、回路中电流大小应与上面情 况相同,即金属棒产生的电动势 E = IR = 2.5V 由 E=BLv 得v ? ………(2 分) ………(2 分) ………(1 分) ………(2 分)

E ? 12.5m/s BL

(3)金属棒速度为 10m/s 时,产生的电动势 E=BLv=2 V 电流为 I / ?

E ? 0.4 A ………(1 分) R

/ / 金属棒受到的安培力为 F ? BI L =0.08 N ………(1 分)

mgsin30? ? F / 金属棒的加速度为 a ? = 1 m/s2 ………(1 分) m
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23. (18 分) (1)由 v-t 图可知,起跳后前 2s 内运动员的运动近似是匀加速直线运动,其加速度为

a?

v1 = 9.0 m/s2 t1

……………(2 分)

设运动员所受平均阻力为 f,根据牛顿第二定律有 m 总g – f = m 总a ……………(2 分) ……………(2 分)

解得 f=m 总(g–a)=80N

(2)由 v-t 图可知,运动员脚触地时的速度 v2 = 5.0m/s,经时间 t2 = 0.2s 速度减为零, 设此过程中运动员所受平均冲击力大小为 F,根据动量定理有

(mg ? F )t2 ? 0 ? mv2
解得 F = 2450N

……………(4 分)

……………(2 分)

(3)由 v-t 图可知,10s 末开伞时的速度 v=40m/s,开伞前 10s 内运动员下落的高度约为

h?

18 18 ? 32 38 ? 40 ?2? ? 2 ? 35 ? 2 ? ? 2 ? 40 ? 2 ? 296 m 2 2 2

……………(2 分)

(说明:得出 280m~320m 均可得分。) 设前 10s 内空气阻力对运动员所做功为 W,根据动能定理有

m总 gh ? W ?

1 m总v 2 2

……………(2 分)

解得 W = -1.73× 105J

……………(2 分)

说明:此步得出-1.60× 105J~-1.92× 105J 均可得分,若没有写“-”扣 1 分。

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24. (20 分) (1)在 t0 时刻后,电子轨道处的磁感应强度为 B0,电子在磁场中作匀速圆周运动, 受到洛伦兹力等于向心力 ev0 B0 ? m
2 v0 R

…………(2 分)

v0 ?

eB0 R m

…………(2 分)

(2)加速后电子的动能为 EK ?

1 2 e 2 B02 R 2 mv0 ? 2 2m

①…………(2 分)

感生电场的感应电动势 E感 ?

?0
t0

②…………(2 分)

电子加速运动一圈获得的能量为 W ? eE感 电子在整个加速过程中运动的圈数为 n ?

③…………(2 分) ④…………(1 分)

EK ? 0 W

eB02 R 2t0 联立①②③④得 n ? 2m?0
(3)感生电场的电场强度 E ? 电子加速的加速度 a ?

…………(1 分)

E感 2? R

⑤…………(1 分)

eE m

⑥…………(1 分) ⑦…………(1 分)

t 时刻电子的速度为 v ? at

此时电子作圆周运动时受到洛伦兹力等于向心力 evB ? m

v2 R

⑧…………(1 分)

联立②⑤⑥⑦⑧得 B ?

?0 t ⑨…………(1 分) 2? R 2t0

t 时刻的电子轨道内的磁通量为 ? ?

?0
t0

t …………(1 分)

t 时刻的电子轨道内的平均磁感应强度为 B ?

? ?R
2

?

? R 2t0

?0

t ⑩ …………(1 分)

所以由⑨⑩得,t 时刻电子轨道处的磁感应强度与电子轨道内的平均磁感应强度的关系 为B?

B 2

…………(1 分)

注:以上各道计算题其它解法,只要合理且正确即可相应给分。
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房山区 2015 年高三一模物理部分 2015.04 13.关于热现象下列说法中正确的是 A.布朗运动是指液体中悬浮颗粒的无规则运动 B.随着分子间距离增大,分子间引力减小但斥力增大 C.温度降低,物体内每个分子的动能一定减小 D.外界对物体做功,物体的内能一定增加 14.关于红光和紫光下列说法中正确的是 A.红光的频率大于紫光的频率 B.在同一种玻璃中红光的传播速度小于紫光的传播速度 C.用同一双缝干涉装置做实验,红光的干涉条纹间距大于紫光的干涉条纹间距 D.当红光和紫光以相同入射角从玻璃射入空气时,若紫光刚好能发生全反射,则红 光也一定能发生全反射 15.下列说法中正确的是 A.β射线比α射线更容易使气体电离 B.γ射线在真空中的传播速度与光速相同 C.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应 D.卢瑟福的 α 粒子散射实验说明原子核是由质子和中子组成的 16.右图是一列沿着 x 轴正方向传播的横波在 t = 0 时刻的波的图像。已知这列波的周期 T = 2.0s。下列说法中正确的是 A.这列波的波速 v = 2.0 m/s B.在 t = 0 时,x = 0.5m 处的质点速度为零 C.经过 2.0s,x = 0.5m 处的质点位移是 0.8m
0.2

y/m 0
- 0.2

0.5

1

x/m

D.在 t = 0.3s 时,x = 0.5m 处的质点的加速度方向为 y 轴负方向 17 . 如 图 所 示 , 一 理 想 变 压 器 原 、 副 线 圈 匝 数 比 n1:n2=11:5 。 原 线 圈 与 电 压 u=220 2 sin(100 ? t)V 正弦交变电源连接。副线圈仅接入一个 100Ω 的电阻。则 A.变压器副线圈的电压是 220V B.变压器的输入功率是 100W C.流过原线圈的电流的有效值为 2.2 A D.电流表的示数为 0.45A
n1 n2 A V R

18.一带正电粒子只在电场力的作用下沿直线由 A 点运动到 B 点, v 带电粒子的 v-t 图象如图所示,则带电粒子所在的电场可能是 O t

A

B

A

B

A

B

A

B

A

B

C

D

19.用金属箔做成一个不带电的圆环,放在干燥的绝缘桌面上。小明同学用绝缘材料做的 笔套与头发摩擦后,将笔套自上向下慢慢靠近圆环,当距离约为 0.5cm 时圆环被吸引 到笔套上,如 图所示。对上述现象的判断与 分 ... 析,下列说法不正确的是 A.摩擦使笔套带电 B.笔套靠近圆环时,圆环上、下部感应出异号电荷 C.笔套碰到圆环后,笔套所带的电荷立刻被全部中和 D.圆环被吸引到笔套的过程中,圆环所受静电力的合力大于圆环的重力 20. “电子能量分析器”主要由处于真空中的电子偏转器和探测板组成。 偏转器是由两个相互 绝缘、半径分别为 RA 和 RB 的同心金属半球面 A 和 B 构成,A、B 为电势值不等的等势 面电势分别为 ? A 和 ? B ,其过球心的截面如图所示。一束电荷量为 e、质量为 m 的电子 以不同的动能从偏转器左端 M 的正中间小孔垂直入射,进入偏转电场区域,最后到达 偏转器右端的探测板 N, 其中动能为 Ek 0 的电子沿等势面 C 做匀速圆周运动到达 N 板的 正中间。忽略电场的边缘效应。下列说法中正确的是 A.A 球面电势比 B 球面电势高 B.电子在 AB 间偏转电场中做匀变速运动 C.等势面 C 所在处电场强度的大小为 E ?
A C B RA O RB N

4 Ek 0 e ? RA ? RB ?
M

D.等势面 C 所在处电势大小为

? A ? ?B
2

二、非选择题(共 180 分) 21. (18 分) (1)在“探究力的平行四边形定则”的实验中,用图钉把橡皮筋的一端固定在板 上的 A 点,在橡皮筋的另一端拴上两条细绳,细绳另一端系着绳套 B、C(用来连接弹 簧测力计) 。其中 A 为固定橡皮筋的图钉,O 为橡皮筋与细绳的结点,OB 和 OC 为细 绳。 ①在实验中,如果只将细绳换成橡皮筋,其它步骤没有改变, 那么实验结果 A.理想实验法 C.等效替代法 (填“会”或“不会”)发生变化。 B.控制变量法 D.建立物理模型法 ②本实验采用的研究方法是

(2)某实验小组描绘一个热敏电阻的伏安特性曲线,此热敏电阻允许通过的最大电流 为 0.3A,现实验室备有以下实验器材: 电池组 E 电压表 V1 电压表 V2 电流表 A1 电流表 A2 滑动变阻器 R1 滑动变阻器 R2 固定电阻 R0 开关 S, 导线等 ①在实验中,应当选用的实验器材有电压表________,电流表________,滑动变阻器 ________。(填器材名称代号) ②为了确定实验中应采用电流表内接法还是外接法, 某同学将电压表分别接在 ab 及 ac 两端(如下图所示) 。实验中发现电流表示数变化不大,而电压表示数变化比较明显,则可 以确定此实验应采用电流表_______接法。 (填“内”或者“外”) V A a 甲 b c a b 乙 V A c 电动势 4 V,内阻不计 量程 0~3 V,内阻约 2.0 kΩ 量程 0~15 V,内阻约 3.0 kΩ 量程 0~0.3 A,内阻约 2.0 Ω 量程 0~6 A,内阻约 0.4 Ω 阻值 0~10 Ω,额定电流 2 A 阻值 0~100 Ω,额定电流 0.5 A 阻值 5 Ω,额定电流 5 A

③根据以上信息在下方框内画出实验电路图。

④下图为某同学绘制的该热敏电阻的伏安特性曲线。已知该热敏电阻与温度的关系 R=5.46+0.02t,试估算该热敏电阻两端电压为 2.0V 时的温度约为 ℃。

22. (16 分)如图所示倾角为 37° 的斜面,斜面 AB 长为 2.2 m,斜面底端有一小段(长度可 忽略)光滑圆弧,圆弧末端水平。圆弧末端距地面高度为 1.25m,质量为 m 的物体在 斜面顶端 A 点由静止开始下滑,物体与斜面 间的动摩擦因数 ? =0.2 ( g 取 10 m/s ,
2

A

sin37° =0.6,cos37° =0.8) ,求 (1)物体沿斜面下滑时加速度的大小; (2)物体滑到圆弧末端 B 点时的速度大小; (3)物体落地点与圆弧末端 B 的水平距离。

B

23. (18 分)人造地球卫星绕地球的运动可视为匀速圆周运动,设地球半径为 R,地球表面 的重力加速度为 g,地球自转周期为 T。求: (1)地球同步卫星距地面的高度; (2)若地球半径为 6400km,地表重力加速度 g 取 10m/s2,考虑地球自转的影响,试估 算从地球赤道发射近地轨道卫星所需要的最低速度。 根据结论你认为卫星发场选址 因该遵循什么原则; (3)卫星在运动中既具有动能又具有引力势能(引力势能实际上是卫星与地球共有的, 简略地说此势能是人造卫星所具有的)。设地球的质量为 M,以卫星离地球无限远 处时的引力势能为零,则质量为 m 的人造地球卫星在距离地心为 r 处时 的引力势能 E p ? ?

GMm (G 为引力常量)。物体在地球表面绕地球做匀速圆周 r

运动的速度叫第一宇宙速度。当物体在地球表面的速度等于或大于某一速度时, 物体就可以挣脱地球引力的束缚, 成为绕太阳运动的人造行星, 这个速度叫做第二 宇宙速度,根据以上条件求第二宇宙速度和第一宇宙速度之比。

24. (20 分)法拉第在研究电磁感应现象的过程中发现:“电路中感应电动势的大小,跟穿 过这一电路的磁通量的变化率成正比”。这就是著名的法拉第电磁感应定律,请根据定 律完成下列问题。 (1)如图所示,固定于水平面上的金属框架 abcd,处在 竖直向下的匀强磁场中。 金属棒 MN 沿框架以速度 v 向右做匀速运动。框架的 ab 与 dc 平行,bc 与 ab、 dc 垂直。MN 与 bc 的长度均为 l,在运动过程中 MN 始终与 bc 平行,且与框架保持良好接触。磁场的磁 感应强度为 B。 请根据法拉第电磁感应定律, 证明金 属棒 MN 中的感应电动势 E=Blv; (2)为进一步研究导体做切割磁感线运动的过 程,现构建如下情景: 金属棒 a 和 b,两棒质量都为 m,电阻分 别为 Ra 和 Rb 如图所示,a 棒从 h 高处自 静止沿弧形轨道下滑,两导轨间距为 L, 通过 C 点进入轨道的水平部分, 该水平部 分存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度 大小为 B。 (下滑时棒始终保持与导轨垂 直) a.若金属棒 b 固定于轨道的水平部分,且 a 棒始终没有跟 b 棒相碰,求 a 棒上最终产生的 焦耳热(不计一切摩擦) 。 b.若金属棒 b 解除固定,静止于轨道水平部分,要使 ab 不相碰,b 棒至少距离 C 点多远。 C
c N 图1 d b B M v a

房山区 2015 高三一模物理参考答案及评分标准 一、 题号 答案 选择题 13 A 14 C 15 B 16 D 17 B 18 D 19 C 20 C

21、 (1)①不会 ② C (2)① V1 A1 R1 ② 外 ③见右图(外接和分压) ④127、143、161 (三个答案均可) 22、 (1) ma ? mg sin ? ? f 【2 分】 【2 分】 【2 分】 R

R V A

S

f ? ?N N ? mg cos ?

带入数据解得: a ? 4.4m/s2 【1 分】 (2) vB 2 ? 2as (3) h ? 【2 分】 【2 分】 【2 分】 带入数据 v B =4.4m/s 【1 分】

1 2 gt 2

x ? vBt
GMm ? mg 23、 (1) R2

带入数据 x=2.2m【2 分】 【2 分】

GMm 4? 2 ? m ( R ? h) ( R ? h) 2 T2
解得: h ?
3

【2 分】

gR 2T 2 ?R 4? 2

【2 分】

v2 (2)当卫星围绕地表飞行时有: mg ? m 解得:v=8000m/s R
赤道上的物体由于地球自转而具有的速度为 v? ? 最小速度 v?? ? v ? v? ? 7500 m/s

【2 分】 【2 分】 【2 分】

2? R ? 500m/s T

发射场应该尽量靠近赤道,发射场尽量建在高处。 (答一即可) (3)第一宇宙速度:

【1 分】 【2 分】

v12 GMm ? m R2 R
1 2

解得: v1 ?

GM R

当卫星脱离地球吸引时卫星势能为零,最低动能为零。 由卫星发射后机械能守恒得: mv2 2 ? (? 解得 v2 ?

GMm ) ? 0?0 R
【2 分】

2GM R

所以:

v2 ? 2 v1

【1 分】

24(1) 证明:如图所示,在一小段时间?t 内,金属棒 MN 的位移
?x ? v?t

【2 分】

这个过程中线框的面积的变化量
?S ? l?x ? lv?t

【1 分】

穿过闭合电路的磁通量的变化量
?Φ ? B?S ? Blv?t

【1 分】
?Φ ?t

根据法拉第电磁感应定律 E ? 解得
E ? B l v 〖1 分〗

【1 分】

(2)a、根据能量守恒定律,回路中产生的焦耳热总量为 mgh。 ab 棒串联, 功率与电阻成正比, 所以 a 棒上产生的热量为 Q ?

Ra mgh Ra ? Rb

【4 分】

b、a 棒滑至 C 点时的速度为 vc ? 2 gh ,a 棒进入水平后和 b 棒组成的系统动量 守恒定律。由 mvc ? 2mv2 ,得最终 ab 的速度均为 v2 =

1 2 gh 。 2

【3 分】

设 ab 棒的刚好达到相同速度的过程中的某时刻,ab 的速度差为? v, 则此时回路中产生 的感应电动势 Ei=

?? BL?x ? =BL? v ?t ?t

【1 分】

此时回路中的感应电流 Ii=

E BL?v ? R总 Ra ? Rb
B 2 L2 ?v Ra ? Rb

【1 分】

此时 ab 棒所受安培力 Fi=BIiL=

【1 分】

对 b 棒根据动量定理有:Fi?t=m?v2
n

对 a、b 棒刚好达到相同速度的过程求和

则有:

B 2 L2 B 2 L2 ?v ? ? t = mv ,即 2 ? i Ra ? Rb i ?1 Ra ? Rb
1 2 gh 2

? ?v ? ?ti ?
i ?1

n

B 2 L2 ?x =mv2 Ra ? Rb

【3 分】

又因 v2 =

所以解得最小距离为?x=

m( Ra ? Rb ) 2 gh 2 B 2 L2

【1 分】




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