[ID:6-6814351] 北京市牛山一中2020届高三上学期期中考试物理试题 Word版含解析
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牛栏山一中2019―2020学年度高三期中考试物理试卷 一.单选题(本题共14个小题,在每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题意的,每小题3分,共42分) 1.由库仑定律可知,真空中两个静止的点电荷,当所带电荷量分别q1和q2,其间距为r 时,它们之间静电力的大小为,式中k为静电力常量。在国际单位制中,k的单位是( ) A. N·m2/C2 B. C2/ (N·m2) C. N·m2/C D. N·C2/m2 【答案】A 【解析】 【分析】 本题考查国际单位制的转化。 详解】ABCD.由库仑力公式可知: 则k的单位为N·m2/C2,故A正确BCD错误。 故选A。 2.小芳同学想要悬挂一个镜框,以下四种方法中每根绳子所受拉力最小的是 A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】图中ACD的绳子与合力的方向都有一定的夹角,而选项B中的绳子与合力的夹角为0,当两个分力的夹角越大时,其合力越小,该题中的合力大小不变,故分力中只有B最小,选项B正确. 3.如图所示,实线是一簇由负点电荷产生的电场线。一带电的粒子仅在电场力作用下通过电场,图中虚线为粒子的运动轨迹,a、b是轨迹上的两点。下列判断正确的是 ( ) A. a点场强小于b点场强 B. a点电势高于b点电势 C. 带电粒子从a到b动能减小 D. 带电粒子带负电 【答案】C 【解析】 【分析】 本题考查电场线与场强、电势和电势能之间的关系。 【详解】A.电场线越密集场强越大,则a点场强大于b点场强,故A错误; B.沿电场线方向电势逐渐降低,则a点电势低于b点电势,故B错误; C.由图可知,带电粒子受到的电场力指向轨迹凹侧,与a到b的轨迹夹角为钝角,所以电场力做负功,动能减小,故C正确; D.由带电粒子的轨迹可知粒子受到的电场力指向轨迹凹侧,则粒子带正电,故D错误。 故选C。 4. 如图所示,地球绕着太阳公转,而月球又绕着地球转动,他们的运动均可近似看成匀速圆周运动.如果要通过观测求得地球的质量,需要测量下列哪些量 A. 地球绕太阳公转的半径和周期 B. 月球绕地球转动的半径和周期 C. 地球的半径和地球绕太阳公转的周期 D. 地球的半径和月球绕地球转动的周期 【答案】B 【解析】 试题分析:欲观测地球的质量M,根据,则需要知道围绕地球的卫星的半径和周期,而不是它绕太阳的半径与周期,故选项B正确. 考点:万有引力与航天. 5.如图所示,一轻绳上端固定,下端系一木块,处于静止状态.一颗子弹以水平初速度射入木块内(子弹与木块相互作用时间极短,可忽略不计),然后一起向右摆动直至达到最大偏角.从子弹射入木块到它们摆动达到最大偏角的过程中,对子弹和木块,下列说法正确的是(  ) A. 机械能守恒,动量不守恒 B. 机械能不守恒,动量守恒 C. 机械能不守恒,动量不守恒 D. 机械能守恒,动量守恒 【答案】C 【解析】 【详解】从子弹射入木块到它们摆动达到最大偏角的过程中,对子弹和木块组成的系统做圆周运动,合力不等于零,系统的动量不守恒.机械能有一部分转化为内能,则系统的机械能不守恒,故ABD错误,C正确. 6.如图所示,轻杆长为L.一端固定在水平轴上的O点,另一端系一个小球(可视为质点)小球以O为圆心在竖直平面内做圆周运动,且能通过最高点,g为重力加速度.下列说法正确的是 A. 小球通过最高点时速度不可能小于 B. 小球通过最高点时所受轻杆的作用力可能为零 C. 小球通过最高点时所受轻杆的作用力随小球速度的增大而增大 D. 小球通过最高点时所受轻杆的作用力随小球速度的增大而减小 【答案】B 【解析】 【详解】在轻杆小球模型中,小球通过最高点时的最小速度为零,选项A错误;当小球通过最高点的速度时,小球所受轻杆的作用力为零,选项B正确;若小球通过最高点时受到杆的作用力为支持力,则有,,此时小球通过最高点时所受轻杆的作用力随小球速度的增大而减小,当小球通过最高点受到杆的作用力为拉力时,有,,此时小球通过最高点时所受轻杆的作用力随小球速度的增大而增大,故选项C、D错误. 7.如图所示,平行板电容器已经充电,静电计的金属球与电容器的一个极板连接,外壳与另一个极板连接,静电计针的偏转示电容两极板间的电势差.实验中保持极板上的电荷量不变.设电容两极正对面积为,极板间的距离为,静电计指针偏角为.下列关于实验现象的描述正确的是( ) A. 保持不变,增大,则变大 B. 保持不变,减小,则不变 C. 保持不变,减小,则变小 D. 保持、不变,在两板间插入电介质,则变大 【答案】A 【解析】 A:平行板电容器电容,电容器电压与电容的关系为,电量不变,保持不变,增大,电容减小,电压增大,变大,故A项正确. B:电量不变,保持不变,减小,电容增大,电压减小,变小,故B项错误. C:电量不变,保持不变,减小,电容减小,电压增大,变大,故C项错误. D:电量不变,保持、不变,在两板间插入电介质,电容增大,电压变小,变小,故D项错误. 所以选A. 点睛:①平行板电容器充电后,若保持其始终与直流电源相连,则板间电压不变.当电容器电容的影响因素发生变化后,据、、来判断各量如何变化. ②平行板电容器充电后与电源断开,由于电荷不能移动,电容器带电量不变.当电容器电容的影响因素发生变化后,据、、来判断各量如何变化. 8.某个量D的变化量ΔD,ΔD与发生这个变化所用时间Δt的比值叫做这个量D的变化率.关于“加速度的变化率”,下列说法正确的是(  ) A. “加速度的变化率”的单位是 m/s2 B. 加速度的变化率为0的运动是匀速直线运动 C. 若加速度与速度同方向,如图所示的a-t图象,表示的是物体的速度在减小 D. 若加速度与速度同方向,如图所示的a-t图象,已知物体在t=0时速度为5 m/s,则2 s末的速度大小为7 m/s 【答案】D 【解析】 由于D表示某质点的加速度,则表示加速度的变化率,所以其单位是:=m/s3.故A错误;加速度的变化率为0的运动表示加速度不变,所以是匀变速直线运动.故B错误;若加速度与速度同方向,如图所示的a-t图象,表示的是物体做加速度减小的加速运动.物体的速度在增大.故C错误;若加速度与速度同方向,如图所示的a-t图象,根据积分的原理可知,物体在0-2s内速度的变化量为:,由于已知物体在t=0时速度为5m/s,则2s末的速度大小为vt=v0+△v=5+2=7m/s.故D正确.故选D. 点睛:解决本题的关键是知道当D表示不同的量时,表示的物理量,再根据条件判断是否变化.在解答的过程中要注意结合a-t图象中的面积表示物体速度的变化量是解答的关键. 9.如图所示,在光滑的水平面上,物体B静止,在物体B上固定一个轻弹簧。物体A以某一速度v0沿水平方向向右运动,通过弹簧与物体B发生作用,A物体质量为m,B物体质量为2m,从A刚接触弹簧至弹簧再次恢复原长的过程中( ) A. 弹簧再次恢复原长时B的速度大小为 B. 物体A先做加速度增大的变减速运动,再做加速度减小的变减速运动 C. 弹簧弹力对A的冲量大小为 D. 弹簧弹性势能的最大值为 【答案】D 【解析】 【分析】 本题考查动量守恒的应用。 【详解】A.弹簧再次回到原长,相当于弹性碰撞,取向右为正方向,由动量守恒和能量守恒可知: 解得: , 故A错误; B.由题可知,物体A先做加速度增大的变减速运动,当弹簧最短时两者共速,此后弹簧逐渐伸长,物体A再做加速度减小的变加速运动,故B错误; C.由A可知,弹簧恢复原长时,物体A的速度为: 弹簧弹力对A的冲量即为动量变化量: 故C错误; D.当两者共速时弹簧弹性势能最大,由动量守恒和能量守恒得: 解得: 故D正确。 故选D。 10.如图所示,在光滑绝缘水平面上,两个带等量正电的点电荷M、N,分别固定在A、B两点,O为AB连线的中点,CD为AB的垂直平分线上关于AB连线对称的两点,在CO之间的F点由静止释放一个带负电的小球P(设不改变原来的电场分布),在以后的一段时间内,P在CD连线上做往复运动,则( ) A. .A、B两点电荷产生的电场在中垂线上合场强从C至D一定先减小后增大 B. 小球P的带电量缓慢减小,则它往复运动过程中每次经过O点时的速率不断增大 C. 点电荷M、N的带电量同时等量地缓慢增大,则小球P往复运动过程中周期不断减小 D. 点电荷M、N的带电量同时等量地缓慢增大,C、D两点的电势差UCD不断变大 【答案】C 【解析】 【分析】 本题考查等量同种电荷的电场线分布规律。 【详解】A.等量同种点电荷中垂线上的场强从中点向两侧先增大后减小,故A错误; B.若小球P的带电量缓慢减小,它在电场中某点的电场力在不断地减小,由平衡位置向最大位移运动时,动能向电势能转化时,克服电场力做功需要经过更长的距离,所以它往复运动过程中的在振幅不断增大,由最大位移返回平衡位置时,电场力做的功在不断地减小,它往复运动过程中每次经过O点时的速率不断减小,故B正确; C.若M、N的带电荷量等量缓慢增大,则小球P所受电场力产生的加速度在同一位置时将更大,速度变化将更快,即周期将变小,故C正确; D.虽然点电荷M、N的带电量同时等量地缓慢增大,但C、D两点的电势总是相等的,则C、D两点的电势差始终为零,故D错误。 故选C。 11.在一段平直的公路上,汽车保持额定功率P行驶,所受的阻力大小恒为F.已知汽车的质量为m,最大速率为vm.若某时刻汽车的速度大小为v(v < vm)时,汽车的加速度大小为a,所受的牵引力大小为F,则下列关系式正确的是 A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】因为汽车的最大速率为vm,故P=F×vm,式中的F为汽车受到的阻力,则,选项AC错误;当汽车的速度为v时,其加速度为a,则根据牛顿第二定律可知F-F=ma,选项B错误;二者结合得,选项D正确. 12.自动充电式电动车的前轮装有发电机,发电机与蓄电池连接.骑车者用力蹬车或电动车自动滑行时,发电机向蓄电池充电,将其他形式的能转化成电能储存起来.现使车以500J的初动能在粗糙的水平路面上自由滑行,第一次关闭自充电装置,其动能随位移变化关系如图线①所示;第二次启动自充电装置,其动能随位移变化关系如图线②所示,则第二次向蓄电池所充的电能是(   ) A. 500J B. 300J C. 250J D. 200J 【答案】D 【解析】 【详解】第一次关闭自充电装置,由图线①知道10m停止运动,动能变为0,则只有滑动摩擦力做负功,根据功能关系有: -f×10=0-500 解得: f=50N 第二次启动自充电装置,由图线②知道6m停止运动,动能变为0,则滑动摩擦力做负功,根据功能关系有: -f×6=500-E 解得: E=500-50×6=200J 所以第二次向蓄电池所充的电能是200J,故D正确,ABC错误。 故选D. 13.物体在万有引力场中具有的势能叫做引力势能,取两物体相距无穷远时的引力势能为零,一个质量为m0的质点距离质量为M0的引力源中心为时,其引力势能Ep=-GM0m0/r0(式中G为引力常数),一颗质量为m的人造地球卫星以圆形轨道环绕地球飞行,已知地球的质量为M,由于受高空稀薄空气的阻力作用,卫星的圆轨道半径从r1逐渐减小到r2,若在这个过程中空气阻力做功为Wf,则在下面给出的Wf,的四个表达式中正确的是( ) A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】卫星在圆轨道半径从r1上时,根据万有引力提供向心力:,解得:,卫星的总机械能:,同理:卫星的圆轨道半径从r2上时,卫星的总机械能:卫星的圆轨道半径从r1逐渐减小到r2.在这个过程中空气阻力做功为Wf,等于卫星机械能的减少:,故A正确. 【此处有视频,请去附件查看】 14.在“研究平行板电容器的电容与哪些因素有关”的实验中,用电容表可以直接测量出该平行板电容器的电容大小。某同学在测量中,记录了一些测量结果,参看下表,表中的数据是测量出的电容大小。在实验误差的允许范围内,可以得到的最直接的结论是( ) 实验次数 极板材料 介质材料 板间距离 正对面积 S ① 铜 橡胶 d 680pF 530pF 380pF 230pF ② 铁 橡胶 d 660pF 520pF 380pF 240pF ③ 铝 亚克力板 2d 330pF 280pF 230pF 160pF A. 通过①和②数据,可知极板材料不影响平行板电容器的电容 B. 通过①和③数据,可知极板材料和介质材料都影响平行板电容器的电容 C. 通过②和③数据,可知介质材料影响平行板电容器的电容 D. 通过②和③数据,可知极板的不同正对面积和板间距离影响平行板电容器的电容 【答案】A 【解析】 【分析】 本题考查控制变量法应用。 【详解】ABCD. 通过①和②数据,控制了介质材料相同,虽极板材料不同,但不影响平行板电容器的电容大小;但BCD选项有多个变量,故无法得出结论。故A正确BCD错误。 故选A。 二、填空题(本题共2个小题,每空2分共18分) 15.某同学利用如图甲所示的装置来验证力的平行四边形定则.在竖直木板上钉上白纸,固定两个滑轮A和B(绳与滑轮间的摩擦不计),三根绳子的结点为O,在左右及中间的绳端分别挂上个数为N1、N2和N3的钩码,每个钩码的质量相等.当系统达到平衡时,根据钩码个数读出三根绳子的拉力F1、F2和F3. 甲 乙 (1)关于本实验,以下说法中正确的是( ) A.若钩码的个数N1=N2=2,N3=4时可以完成实验 B.若钩码的个数N1=N2=N3=4时可以完成实验 C.拆下钩码和绳子前应当用量角器量出三段绳子之间的夹角 D.拆下钩码和绳子前应当用天平测出钩码的质量 E.拆下钩码和绳子前应当标记结点O的位置,并记录OA、OB、OC三段绳子的方向 (2)在作图时,图乙中正确的是________(选填“A”或“B”). 【答案】 (1). BE (2). A 【解析】 【详解】(1)因实验时,三个力之间有夹角,故当钩码的个数N1=N2=2,N3=4时,三个力是不能平衡的,选项A错误;若钩码的个数N1=N2=N3=4时,三个力的夹角都是1200可以平衡,故可以完成实验,选项B正确;拆下钩码和绳子前应当记下结点O的位置、钩码的个数及三条绳子的方向,粗选项C错误,E正确;钩码的质量都是已知的,不必用天平测量,选项D错误;故选BE; (2)在作图时,因理论上两个合力的方向可能偏离实验值,故图乙中正确的是A. 16.如图所示,是利用自由落体运动进行“验证机械能守恒定律”的实验。所用的打点计时器通以50Hz的交流电。 (1)甲同学按照正确的实验步骤操作后,选出一条纸带如图2所示,其中O点为打点计时器打下的第一个点,A、B、C为三个计数点,用刻度尺测得OA=12.41cm,OB=18.60cm,OC=27.21cm,在计数点A和B、B和C之间还各有一个点。已知重物的质量为1.00kg,取g =9.80m/s2 。在OB段运动过程中,重物重力势能的减少量ΔEp=_________J;打B点瞬间重物的速度VB=_________m/s(结果均保留三位有效数字)。 (2)该实验没有考虑各种阻力的影响,这属于本实验的___________误差(选填“偶然”或“系统”)。由此看,甲同学数据处理的结果比较合理的应当是ΔEp________ΔEk(选填“大于”、“等于”或“小于”)。 (3)①乙同学想利用该实验装置测定当地的重力加速度。他打出了一条纸带后,利用纸带测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h,算出了各计数点对应的速度v,以h为横轴,以为纵轴画出了如图3所示的图线。由于图线没有过原点,他又检查了几遍,发现测量和计算都没有出现问题,其原因可能是____________(在A、B、C项中选择并填在横线上)。 A、由于空气阻力的影响 B、先释放重物再接通打点计时器电源 C、先接通打点计时器电源后释放重物 ②乙同学测出该图线的斜率为k,如果不计一切阻力,则当地的重力加速度g ____k(选填“大于”、“等于”或“小于”)。 (4)丙同学利用该实验装置又做了其它探究实验,分别打出了以下4条纸带①、②、③、④,其中只有一条是做“验证机械能守恒定律”的实验时打出的。为了找出该纸带,丙同学在每条纸带上取了点迹清晰的、连续的4个点,用刻度尺测出相邻两个点间的距离依次为x1、x2、x3。请你根据下列x1、x2、x3的测量结果确定该纸带为________。(取g =9.80m/s2,将选中纸带数据前的序号填在横线上) ①6.05 cm,6.10 cm,6.06 cm ②4.96 cm,5.35 cm,5.74 cm ③4.12 cm,4.51 cm,5.30 cm ④6.10 cm,6.58 cm,7.06 cm 【答案】 (1). 1.82 (2). 1.85 (3). 系统 (4). 大于 (5). B (6). 等于 (7). ② 【解析】 【分析】 本题考查验证机械能守恒定律的实验。 【详解】(1)[1] 在OB段运动过程中,重物重力势能的减少量 [2]打B点时的速度 (2)[3] 该实验没有考虑各种阻力的影响,这属于本实验的系统误差。 [4]由于有阻力的存在,故数据处理结果比较合理的是。 (3)[5]从图象中可以看出,当物体下落的高度为0时,物体的速度不为0,说明了操作中先释放重物,再接通(打点计时器)电源。故B正确AC错误。 [6]根据机械能守恒得: 则: 则图像的斜率:。 (4)[7] 纸带中打出的点符合相邻相等的条件,则可以知道相邻两位移间应保证位移之差等于 ①中的位移之差分别为0.05cm;②中的位移之差分别为0.39cm;③中的位移之差分别为0.39cm,0.79cm;④中的位移之差分别为0.48cm。故纸带应该为②。 三.计算题(本题共4个小题,共40分。解答时应画出必要的受力图,写出必要的文字说明和原始方程。只写出最后答案不能得分。有数值计算的题,答案中要明确写出数值和单位) 17.如图所示,充电后的平行板电容器水平放置,极板间距离为d,上极板正中有一小孔。质量为m、电荷量为+q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落,穿过小孔到达下极板处速度恰为零。空气阻力忽略不计,仅在电容器两极板间存在电场且可视为匀强电场,重力加速度为g。求: (1)小球到达小孔处的速度大小; (2)两极板间电势差U 【答案】(1) (2) 【解析】 【分析】 本题考查匀变速运动的规律和带电粒子在匀强电场中的运动。 【详解】(1)由自由落体运动: 解得: (2)由动能定理: 解得: 18.如图所示,有一质量为M=2kg的平板小车静止在光滑的水平地面上,现有质量均为m=1kg的小物块A和B(均可视为质点),由车上P处分别以初速度v1=2m/s向左和v2=4m/s向右运动,最终A、B两物块恰好停在小车两端与车相对静止没有脱离小车。已知两物块与小车间的动摩擦因数都为μ=0.1,取g=10m/s2。求: (1)求物块A刚开始滑动时加速度a大小; (2)求物块A、B与小车相对静止时共同速度v共及物块A、B在小车上滑动过程中产生的热量Q (3)求整个过程中物块B相对小车的位移x相大小。 【答案】(1) 1m/s2 (2)9.5J (3)7.5m 【解析】 【分析】 本题考查动量定理和动能定理的应用。 【详解】(1)由牛顿第二定律: 解得: (2)取A、B、小车系统为研究对象,取v2方向为正方向,由动量守恒有: 解得: 由能量守恒有: 解得: (3)由题意可知,当AB都在小车上滑动时,小车保持静止,A、B均做加速度为a的匀减速,当A减速至零时B的速度v3=2m/s,设从开始至A减速至0,B的位移为x1 由运动学方程: 解得: 由题意:A减速至零后与车相对静止一起向右加速;B继续减速直至A、B和车共速,此过程中系统生热均来自于B与车相对滑动,设B相对车滑行距离x2,由能量守恒有: 解得: 所以 19.如图所示为研究电子枪中电子在电场中运动的简化模型示意图。在Oxy平面的ABCD区域内,存在两个场强大小均为E的匀强电场I和II,两电场的边界均是边长为L的正方形(不计电子所受重力),已知电子电量为-e,质量为m。 (1)在该区域AB边的中点处由静止释放电子,求电子离开Ⅰ区域时的速度。 (2)在该区域AB边的中点处由静止释放电子,求电子离开Ⅱ区域时的位置 (3)在电场I区域内适当位置由静止释放电子,电子恰能从ABCD区域左下角D处离开,求所有释放点的位置。 【答案】(1) (2) (-2L,) (3) 【解析】 【分析】 本题考查带电粒子在电场中的综合问题。 【详解】(1)由动能定理: 解得: (2)电子在电场I中做匀加速直线运动,出区域I时的为v,此后电场II做类平抛运动,假设电子从CD边射出,出射点纵坐标为y,有 联立可得: y= 所以原假设成立,即电子离开ABCD区域的位置坐标为(-2L,) (3)设释放点在电场区域I中,其坐标为(x,y),在电场I中电子被加速到v1,然后进入电场II做类平抛运动,并从D点离开,有 解得: xy= 即在电场I区域内满足方程的点即为所求位置。 20.如图1所示,一根轻质弹簧上端固定在天花板上,下端挂一小球(可视为质点),弹簧处于原长时小球位于O点.将小球从O点由静止释放,小球沿竖直方向在OP之间做往复运动,如图2所示.小球运动过程中弹簧始终处于弹性限度内.不计空气阻力,重力加速度为g. (1)在小球运动的过程中,经过某一位置A时动能为Ek1,重力势能为EP1,弹簧弹性势能为E弹1,经过另一位置B时动能为Ek2,重力势能为EP2,弹簧弹性势能为E弹2.请根据功是能量转化的量度,证明:小球由A运动到B 的过程中,小球、弹簧和地球组成的物体系统机械能守恒; (2)已知弹簧劲度系数为k.以O点为坐标原点,竖直向下为x轴正方向,建立一维坐标系O﹣x,如图2所示. a.请在图3中画出小球从O运动到P的过程中,弹簧弹力的大小F随相对于O点的位移x变化的图象.根据F﹣x图象求:小球从O运动到任意位置x的过程中弹力所做的功W,以及小球在此位置时弹簧的弹性势能E弹; b.已知小球质量为m.求小球经过OP中点时瞬时速度的大小v. 【答案】(1)见解析;(2)a.如图所示;;;b.. 【解析】 【详解】(1)设重力做的功为WG,弹力做的功为W弹 根据动能定理 WG + W弹= Ek2 - Ek1 由重力做功与重力势能关系 WG = Ep1 – Ep2 由弹力做功与弹性势能的关系 W弹= E弹1- E弹2 联立以上三式可得 Ek1+ Ep1+E弹1= Ek2+Ep2+E弹2 (2)a. F-x图象如右图所示 图中的图线和x轴围成的面积表示功的大小 所以弹力做功为 由弹力做功与弹性势能的关系 W弹=" 0" -E弹 解得 b. 小球由O点到OP中点,根据动能定理 小球由O点到P点,根据机械能守恒定律 解得
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  • 资料类型: 试卷
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