江苏省苏州市2020届高三物理上学期期末试卷（Word版附答案）

物理试题 本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分．满分 120 分，考试时间 100 分 钟． 第Ⅰ卷(选择题 共 41 分) 一、 单项选择题：本题共 7 小题，每小题 3 分，共 21 分．每小题只有一个选项符合题 意． 1. 如图所示，一根均匀柔软的细绳质量为 m，两端固定在等高的挂钩上，细绳两端的切 线与水平方向夹角为 θ，重力加速度为 g.挂钩对细绳拉力的大小为(  )                                A. 1 2sin θmg B. 1 2cos θmg C. 1 2tan θmg D. 1 2cot θmg 2. 如图所示，电源电动势为 E、内阻不计，R1、R2 为定值电阻，R0 为滑动变阻器，C 为电 容器，电流表 A 为理想电表．当滑动变阻器的滑片向右滑动时， 下列说法正确的是(  ) A. A 的示数变大，电容器的带电量增多 B. A 的示数变大，电容器的带电量减少 C. A 的示数不变，电容器的带电量不变 D. A 的示数变小，电容器的带电量减少 3. 如图所示，在自行车车轮的辐条上固定有一个小磁铁，前叉上相应位置处安装了小线 圈，在车前进车轮转动过程中线圈内会产生感应电流，从垂直于纸面向里看，下列 i ­ t 图象 中正确的是(逆时针方向为正)(  ) 4. 如图所示，磁性白板放置在水平地面上，在白板上用一小磁铁压住一张白纸．现向右 轻拉白纸，但未拉动，在该过程中(  ) A. 小磁铁受到向右的摩擦力 B. 小磁铁只受两个力的作用 C. 白纸下表面受到向左的摩擦力 D. 白板下表面与地面间无摩擦力 5.如图所示，在水平地面上 O 点正上方的 A、B 两点水平抛出两个相同小球，两小球同时 落在水平面上的 C 点，不计空气阻力．则两球(  ) A. 可能同时抛出 B. 落在 C 点的速度方向可能相同 C. 落在 C 点的速度大小一定不同 D. 落在 C 点时重力的瞬时功率一定不同 6. 如图所示，两个相同的灯泡 a、b 和电阻不计的线圈 L(有铁芯)与电源 E 连接，下列 说法正确的是(  ) A. S 闭合瞬间，a 灯发光 b 灯不发光 B. S 闭合，a 灯立即发光，后逐渐变暗并熄灭 C. S 断开，b 灯“闪”一下后熄灭 D. S 断开瞬间，a 灯左端的电势高于右端电势 7. 如图所示，在横截面为正三角形的容器内放有一小球，容器内各面与小球恰好接触， 图中 a、b、c 为容器的三个侧面．将它们以初速度 v0 竖直向上抛出，运动过程中容器 所受空气阻力与速率成正比．下列说法正确的是(  ) A. 上升过程中，小球对 c 有压力且逐渐变大 B. 上升过程中，小球受到的合力逐渐变大 C. 下落过程中，小球对 a 有压力且逐渐变大 D. 下落过程中，小球对容器的作用力逐渐变大 二、 多项选择题：本题共 5 小题，每小题 4 分，共 20 分．每小题有多个选项符合题意， 全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，错选或不答的得 0 分． 8. 如图所示，空中飞椅在水平面内做匀速圆周运动，飞椅和人的质量为 m，运动半径为 R，角速度大小为 ω，钢绳与竖直方向的夹角为 θ，不计空气阻力， 重力加速度为 g.下列说法正确的是(  ) A. 运动周期为 ω 2π B. 线速度大小为 ωR C. 钢绳拉力的大小为 mω2R D. 角速度 ω 与夹角 θ 的关系为 gtan θ＝ω2R 9. 如图所示为可调理想变压器电路，原线圈的输入电压为 U1，副线圈的输出电压为 U2， R 为电阻．将副线圈输出端滑动触头 P 向下移动时，下列结论中正确的是(  ) A. 输出电压 U2 增大 B. 流过 R 的电流减小 C. 原线圈输入电流减小 D. 原线圈输入功率不变 10. 在科幻电影《流浪地球》中，流浪了 2 500 年的地球终于围绕质量约为太阳质量 1 8的 比邻星做匀速圆周运动，进入了“新太阳时代”．若“新太阳时代”地球公转周期与现在绕太 阳的公转周期相同，将“新太阳时代”的地球与现在相比较，下列说法正确的是(  ) A. 所受引力之比为 1∶8 B. 公转半径之比为 1∶2 C. 公转加速度之比为 1∶2 D. 公转速率之比为 1∶4 11.如图甲所示，一个小球悬挂在细绳下端，由静止开始沿竖直方向运动，运动过程中小 球的机械能 E 与路程 x 的关系图象如图乙所示，其中 O­x1 过程的图象为曲线，x1­x2 过程的图 象为直线，忽略空气阻力．下列说法正确的是(  ) A. O­x1 过程中小球所受拉力大于重力 B. 小球运动路程为 x1 时的动能为零 C. O­x2 过程中小球的重力势能一直增大 D. x1­x2 过程中小球一定做匀加速直线运动 12. 如图所示，两个固定的半径均为 r 的细圆环同轴放置，Q1、Q2 分别为两细环的圆心， 且 O1O2＝2r，两环分别带有均匀分布的等量异种电荷－Q、＋Q(Q＞0)．一带负电的粒子(重力 不计)位于右侧远处，现给粒子一向左的初速度，使其沿轴线运动，穿过两环后运动至左侧远 处．在粒子运动的过程中(  ) A. 从 O1 到 O2，粒子一直做减速运动 B. 粒子经过 O1 点时电势能最小 C. 轴线上 O1 点右侧存在一点，粒子在该点动能最大 D. 粒子从右向左运动的整个过程中，电势能先减小后增加 第Ⅱ卷(非选择题 共 79 分) 三、 简答题：本题共 2 小题，共 18 分． 13. (8 分)用如图甲所示实验装置探究做功与动能变化的关系，在该实验中________(选 填“需要”或“不需要”)平衡摩擦力．若实验中不要求满足小砂桶和砂子的总质量远小于滑 块的质量，则所选择的研究对象是__________________．     如图乙所示是实验所得的一条纸带，在纸带上取了 O、A、B、C、D、E 六个计数点，相邻 两个计数点之间的时间间隔为 0.1 s，x1＝1.42 cm，x2＝1.84 cm，x3＝2.25 cm，x4＝2.67 cm, x5＝3.10 cm，用天平测得砂桶和砂的质量 m＝24 g，滑块质量 M＝500 g，重力加速度 g＝ 9.8 m/s2，根据以上信息，从 A 点到 D 点拉力对滑块做的功为________J，滑块动能增加了 ________J．根据实验结果可得到：在实验误差允许的范围内合外力做功等于物体动能的变 化．(结果均保留两位有效数字) 14. (10 分)欧姆表的内部电路可简化为一个电动势为 E 的电源、一个电流表和一个阻值 为 r 的电阻串联而成(如图甲所示)．小明同学欲测量某多用电表欧姆挡在“×100”挡时的内 部电阻和电动势．选用的器材如下： 多用电表，电压表(量程 0～3 V、内阻为 3 kΩ)，滑动变阻器(最大阻值 2 kΩ)，导线若 干． 请完善以下步骤： (1)将多用电表的选择开关调到“×100”挡，再将红、黑表笔短接，进行________(选填 “机械”或“欧姆”)调零． (2) 他按照如图乙所示电路进行测量，将多用电表的红、黑表笔与 a、b 两端相连接，此 时电压表右端应为________(选填“正”或“负”)接线柱． (3) 调节滑动变阻器滑片至某位置时，电压表示数如图丙所示，其读数为________V. (4) 改变滑动变阻器阻值，记录不同状态下欧姆表的示数 R 及相应电压表示数 U.根据实 验数据画出的 1 U ­ R 图线如图丁所示，由图可得电动势 E＝________V，内部电路电阻 r＝ ________kΩ.(结果均保留两位小数) 四、计算题：本题共 4 小题，共 61 分，解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的 演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单 位． 15. (14 分)空间存在一边界为 MN、方向与纸面垂直、大小随时间变化的磁场，磁感应强 度 B 随时间 t 的变化关系如图甲所示，方向向里为正．用单位长度电阻值为 R0 的硬质导线制 作一个半径为 r 的圆环，将该圆环固定在纸面内，圆心 O 在 MN 上，如图乙所示． (1) 判断圆环中感应电流的方向； (2) 求出感应电动势的大小； (3) 求出 0～t1 的时间内电路中通过的电量． 16. (15 分)如图所示，在竖直平面内，有一倾角为 θ 的斜面 CD 与半径为 R 的光滑圆弧 轨道 ABC 相切于 C 点，B 是最低点，A 与圆心 O 等高．将一质量为 m 的小滑块从 A 点正上方高 h 处由静止释放后沿圆弧轨道 ABC 运动，小滑块与斜面间的动摩擦因数为 μ，空气阻力不计， 重力加速度为 g，取 B 点所在的平面为零势能面．求： (1) 小滑块在释放处的重力势能 Ep； (2) 小滑块第一次运动到 B 点时对轨道的压力 FN； (3) 小滑块沿斜面 CD 向上滑行的最大距离 x. 17.(16 分)如图所示，光滑水平面上静止放着长 L＝2.0 m、质量 M＝3.0 kg 的木板，一个 质量 m＝1.0 kg 的小物体(可视为质点)放在离木板右端 d＝0.40 m 处，小物体与木板之间的动 摩擦因数μ＝0.1.现对木板施加 F＝10.0 N 水平向右的拉力，使其向右运动．g 取 10 m/s2.求： (1) 木板刚开始运动时的加速度大小； (2) 从开始拉动木板到小物体脱离木板，拉力做功的大小； (3) 为使小物体能脱离木板，此拉力作用时间最短为多少？ 18. (16 分)如图所示，直角坐标系 xOy 位于竖直平面内，在第一象限存在磁感应强度 B＝ 0.1 T、方向垂直于纸面向里、边界为矩形的匀强磁场(图中未画出)．现有一束比荷为 q m＝108 C/kg 带正电的离子，从磁场中的 A 点( 3 20 m，0)沿与 x 轴正方向成 θ＝60°角射入磁场，速 度大小 v0≤1.0×106 m/s，所有离子经磁场偏转后均垂直穿过 y 轴的正半轴，不计离子的重力 和离子间的相互作用． (1) 求速度最大的离子在磁场中运动的轨道半径； (2) 求矩形有界磁场区域的最小面积； (3) 若在 x>0 区域都存在向里的磁场，离子仍从 A 点以 v0＝ 3 2 ×106 m/s 向各个方向均匀 发射．求 y 轴上有离子穿出的区域长度和能打到 y 轴的离子占所有离子数的百分比． 物理参考答案及评分标准 1. A 2. A 3. D 4. C 5. D 6. B 7. D 8. BD 9. BC 10. BC 11. BD 12. AC 13. 需要(2 分) 滑块、砂桶和砂构成的整体(2 分) 0.016(2 分) 0.014 (2 分) 14. (1) 欧姆(2 分) (2) 正(2 分) (3) 0.95(0.94～0.96)(2 分) (4) 1.44(1.41～1.47) (2 分) 1.56(1.52～1.59)(2 分) 15. (14 分)解：(1) 根据楞次定律可知，圆环中的感应电流始终沿顺时针方向(3 分) (2) 根据法拉第电磁感应定律，圆环中的感应电动势 E＝ ΔΦ Δt ＝ B0 t0· 1 2πr2＝ πB0r2 2t0 (3 分) (3) 圆环的电阻 R＝2πrR0(2 分) 圆环中通过的电量 q＝It1(2 分) 而 I＝ E R(2 分) 解得 q＝It1＝ E Rt1＝ πB0r2 2t0 2πrR0t1＝ B0rt1 4t0R0(2 分) 16. (15 分)解：(1) 小滑块在释放处的重力势能 Ep＝mg(h＋R)(4 分) (2) 小滑块从释放处到 B 点，根据动能定理有 mg(h＋R)＝ 1 2mv2B(2 分) 在 B 点，根据牛顿第二定律有 FN－mg＝m v R(2 分) 解得 FN＝ 2h＋3R R mg(1 分) 根据牛顿第三定律，小滑块对轨道的压力 FN＝ 2h＋3R R mg，方向竖直向下(1 分) (3) 从释放处到斜面的最高点，对小滑块，根据动能定理有 mg(h＋Rcos θ－xsin θ)－μmgxcos θ＝0－0(3 分) 解得 x＝ h＋Rcos θ sin θ＋μcos θ(2 分) 17. (16 分)解：(1) 对木板，根据牛顿第二定律有 F－μmg＝Ma(2 分) 解得 a＝3 m/s2(2 分) (2) 对小物体，根据牛顿第二定律有 μmg＝ma 物(1 分) 解得 a 物＝1 m/s2 设小物体从木板上滑出所用时间为 t，L－d＝ 1 2at2－ 1 2a 物 t2(2 分) 解得 t2＝1.6 s2 木板的位移， x 板＝ 1 2at2＝2.4 m(1 分) 拉力做功，W＝ Fx 板＝24 J(2 分) (3) 设最短作用时间为 t，则 撤去拉力 F 前的相对位移Δx1＝ 1 2at2－ 1 2a 物 t2(1 分) 设撤去拉力 F 后，再经过时间 t′小物体和木板达到共同速度 v 共，且小物体和木板恰好 将要分离，该阶段木板加速度大小为 a′. 对木板，根据牛顿第二定律有 μmg＝Ma′ a′＝ 1 3 m/s2(1 分) 由速度关系得 a 物 t＋a 物 t′＝at－a′t′(1 分) 撤去拉力 F 后的相对位移Δx2＝att′－ 1 2a′t′2－(a 物 tt′＋ 1 2a 物 t′2)(1 分) 由位移关系得Δx1＋Δx2＝L－d(1 分) 解得 t＝0.8 s(1 分) 18. (16 分)解：(1) 由洛伦兹力提供向心力有 qvB＝m v R(2 分) 解得 R＝0.1 m(2 分) (2)如图 1 所示，根据几何关系可知，速度最大的离子在磁场中做圆周运动的圆心在 y 轴 上的 B(0， 1 20 m)点(1 分) 离子从 C 点垂直穿过 y 轴，所有离子均垂直穿过 y 轴，即速度偏向角相等，AC 连线应该 是磁场的边界．(1 分) 满足题意的矩形如图 1 所示，由几何关系可知矩形长为 OA cos θ＝ 3 10 m(1 分) 宽为 R－Rcos θ＝ 1 20 m(1 分) 面积 S＝ 3 200 m2(1 分) (3) 由洛伦兹力提供向心力有 qvB＝m v R(1 分) 解得 R＝ 3 20 m(1 分) 临界 1：由图 2 可得，与 x 轴成 30°角射入磁场中的离子打在 y 轴上的 B 点，AB 为直径， 所以 B 点为 y 轴上有离子打到的最高点． 由几何关系可知，OB＝ 3 20 m(1 分) 临界 2：由图 2 可得，沿 x 轴负方向射入磁场中的离子与 y 轴相切于 C 点，所以 C 点为 y 轴上有离子打到的最低点． 由几何关系可知，OC＝ 3 20 m(1 分) 故 y 轴上 B 点至 C 点之间的区域有离子穿过，且长度 BC＝ 3＋ 3 20 m.(1 分) 由图 3 可得，沿 x 轴正方向逆时针转到 x 轴负方向的离子均可打到 y 轴上，故能打到 y 轴的离子占所有离子数的 50%.(2 分)