丰台区高三物理期末试题

丰台区 2014—2015 学年度第一学期期末练习 高三物理 2015.01 说明：本试卷满分为 120 分．考试时间 120 分钟． 第Ⅰ卷（选择题 共 48 分） 一、本题共 12 小题；每小题 4 分，共 48 分。在每小题列出的四个选项中，选出符合题目要 求的一项。 1．一般物质分子非常小，分子质量也非常小。科学家采用摩尔为物质的量的单位，实现了 微观物理量与宏观物理量间的换算。1 摩尔的任何物质都含有相同的粒子数，这个数量为称 阿伏伽德罗常数 NA。通过下列条件可以得出阿伏伽德罗常数的是（ ） A．已知水的密度和水的摩尔质量 B．已知水分子体积和水分子质量 C．已知水的摩尔质量和水分子质量 D．已知水分子体积和水的摩尔质量 2．光学现象在实际生活、生产中有许多应用。下列选项利用了“光的干涉现象”的是（ ） A．用光导纤维传输信号 B．白光通过三棱镜变成七色光 C．戴上特制眼镜在电影院看 3D 电影有立体感 D．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度 3．如图所示，MN 是空气与某种液体的分界面，一束红光由空气射到分界面，一部分光被 反射，一部分光进入液体中。当入射角是 45°时，折射角为 30°。以下说法正确的是（ ） A．反射光线与折射光线的夹角为 120° B．该液体对红光的折射率为 2 2 C．该液体对红光的全反射临界角为 45° D．当紫光以同样的入射角从空气射到分界面，折射角也是 30° 4．如果大量氢原子处在 n=4 的能级，可能有几种频率的光辐射出来？其中频率最大的光是 氢原子在哪两个能级间跃迁时发出来的？（ ） A．4 种， 其中频率最大的光是氢原子从 n=4 能级到 n=1 能级跃迁时发出 B．6 种， 其中频率最大的光是氢原子从 n=4 能级到 n=1 能级跃迁时发出 C．4 种， 其中频率最大的光是氢原子从 n=4 能级到 n=3 能级跃迁时发出 D．6 种， 其中频率最大的光是氢原子从 n=4 能级到 n=3 能级跃迁时发出 OM N 空气 液体 红光 ╭ ╭╯ ╭ 45° 30° 5．如图所示，一物块放置在倾角为θ的斜面体上，斜面体放置于水平地面。若用与水平方向 成α角、大小为 F 的力推物块恰能使其在斜面体上匀速下滑，斜面体始终静止。下列关于斜 面体受地面摩擦力的说法正确的是（ ） A. 大小为 0 B. 方向水平向左，大小为 Fsinα C. 方向水平向左，大小为 Fcosθ D. 方向水平向左，大小为 Fcosα 6．把一个物体以一定的初速度竖直向上抛出，物体达到最高点后落回抛出点。如果取竖直 向上为正方向，不计空气阻力。下列描述该运动过程的 v-t 图像或 a-t 图像正确的是（ ） v t0 A. v t0 B. a t0 C. a t0 D. 7．一列自右向左传播的简谐横波，在 t＝0 时刻的波形图如图所示。已知在 t1＝0.3s 时刻， P 质点首次位于波峰，Q 点的坐标是（－3，0），则以下说法正确的是（ D ） A．这列波的传播速度为 0.2m/s B．在 t＝0 时刻，质点 P 向上运动 C．在 t1＝0.3s 时刻，质点 A 仍位于波谷 D．在 t2＝0.5s 时刻，质点 Q 首次位于波峰 8．如图所示，理想变压器的原线圈两端接 u＝220 2 sin100πt（V）的交流电源上副线圈两 端接 R＝55 Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为 2∶1，电流表、电压表均为理想电表。 下列说法正确的是（ ） A．原线圈中的输入功率为 220 2 W B．原线圈中电流表的读数为 1 A C．副线圈中电压表的读数为 110 2 V D．副线圈中输出交流电的周期为 0.01s 9. “嫦娥三号”的环月轨道可近似看成是圆轨 道。观察“嫦娥三号”在环月轨道上的运动，发 现每经过时间 t 通过的弧长为 l，该弧长对应的 圆心角为θ （弧度），如图所示。已知引力常量 θ α F V A R~u 月球 嫦娥三号 θ l 为 G，由此可推导出月球的质量为（ ） A. 3 2 l G t B. 3 2 l Gt  C. 2 l G t D. 2 2 l G t 10．在图示的非匀强电场中，实线表示电场线。在只受电场力的作用下，电子从 A 点运动 到 B 点。电子在 A 点的速度方向如图所示。比较电子在 A、B 两点的速度、加速度、电势能， 其中正确的是（ ） A. vA> vB、aA EpB B. vA> vB、aA>aB、EpA EpB 11．如图所示，一圆形闭合铜环由高处从静止开始下落，穿过一根竖直悬挂的条形磁铁(质 量为 m)，铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴始终保持重合。则悬挂磁铁的绳子中拉力 F 随 时间 t 变化的图像可能是（ ） 12.法拉第发明了世界上第一台发电机——法拉第圆盘发电机。铜质圆盘竖直放置在水平向 左的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个摇柄，边缘和圆心 处各有一个铜电刷与其紧贴，用导线将电刷与电阻 R 连接 起来形成回路。转动摇柄，使圆盘如图示方向转动。已知 匀强磁场的磁感应强度为 B，圆盘半径为 l，圆盘匀速转 动的角速度为ω。下列说法正确的是（ ） A．圆盘产生的电动势为 21 2 B l ，流过电阻 R 的电流方向为从 b 到 a B．圆盘产生的电动势为 21 2 B l ，流过电阻 R 的电流方向为从 a 到 b C．圆盘产生的电动势为 2B l ，流过电阻 R 的电流方向为从 b 到 a D．圆盘产生的电动势为 2B l ，流过电阻 R 的电流方向为从 a 到 b R Bb a ω A vA -e B 第Ⅱ卷（非选择题 共 72 分） 二、本题共 2 小题， 18 分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。 13．（8 分）类比和迁移是重要的物理学习方法。请根据学习过的把电流表改装成电压表和 量程较大的电流表的原理，试着把电流表改装成能够测量导体电阻的欧姆表。 如图 1 所示电路中，电源电动势为 E=1.5V、内阻 r=1.5Ω，待 改装的电流表满偏电流为 Ig=10mA、电阻为 Rg=7.5Ω，A、B 为接 线柱，R1 为可变电阻。 （1）用一条导线把 A、B 直接连起来，调节电阻 R1=_______Ω 时，电流表达到满偏电流。 （2）保持 R1 阻值不变，在 A、B 之间接入电阻 R1=________Ω 时，电流表的电流为 5mA。 （3）把任意电阻 R 接在 A、B 之间，若电流表读数为，则 I、R 的对应关系式为 R=____________________。 （4）由此发现在 A、B 之间接入阻值不同的电阻，电流表读数不同。若在电流表刻度 线上直接标注相应电阻值，则可直接读出 A、B 之间接入的电阻值，电流表就改装成了一块 能够测量导体电阻的欧姆表。 电流表“10mA”刻度线标为_______Ω；“10mA”刻度线标为_______Ω；为了操作方便 在 A、B 处用红、黑表笔接出，其中红表笔应接在_______处。 （5）使用改装好的欧姆表测量导体电阻前应该进行的操作是______________________， 这项操作叫“欧姆调零”。 （6）图 2 是一块多用电表的表盘，某次测量电阻选择“×10”档位，指针示数如图所 示，此被测电阻的阻值为___________Ω。 A—V—Ω Ω V～ －～ 图 2 14．（10 分） 如图 1 所示，某学生小组借用“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置，进行“探 究合外力做功和动能变化的关系”的实验： Er 电阻 R2 A B 导线 R1 图 1 纸带 打点计时器 小车 细绳 滑轮 砝码 托盘 垫片 （1）实验明使小车在砝码和托盘的牵引下运动，以此定量探究细绳拉力做功与小车动 能变化的关系。 ①实验准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸及图 1 所示的器材。若要完成该 实验，必需的实验器材还有___________________。 ②为达到平衡摩擦力的目的，取下细绳和托盘，通过调节垫片的位置，改变长木板倾斜 程度，根据打出的纸带判断小车是否做___________运动。 ③实验开始时，先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行。这样做的 目的是_________（填字母代号）。 A．避免小车在运动过程中发生抖动 B．可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰 C．可以保证小车最终能够实现匀速直线运动 D．可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力 （2）连接细绳及托盘，放入砝码，通过实验得到图 2 所示的纸带。纸带上 O 为小车运 动起始时刻所打的点，选取时间间隔为 0.1s 的相邻计数点 A、B、C、D、E、F、G。 实验时测得小车的质量为 M=200g，小车所受细绳的拉力为 F=0.2N。 各计数点到 O 的距离为 s，对应时刻小车的瞬时速度为 v，小车所受拉力做的功为 W， 小车动能的变化为 kE 。请计算前补填表中空格（结果保留小数点后四位）。 计数点 s/m v/(m·s-1) v2/(m2·s-2) W/J kE / J A 0.1550 0.5560 0.3091 0.0310 0.0309 B 0.2160 0.6555 0.4297 0.0432 0.0430 C 0.2861 0.7550 0.5700 0.0572 0.0570 D 0.3670 0.8570 0.7344 0.0734 0.0734 E 0.4575 0.9525 0.9073 F 0.5575 1.051 1.105 0.1115 0.1105 G 0.6677 1.150 1.323 0.1335 0.1323 分析上述数据可知：在实验误差允许的范围内 。 图 1 （3）这个小组在之前的一次实验中分析发现拉力做功总是要比小车动能增量明显大一 些。这一情况可能是下列个些原因造成的______________（填字母代号）。 A．在接通电源的同时释放了小车 B．小车释放时离打点计时器太近 C．平衡摩擦力时长木板倾斜程度不够 D．平衡摩擦力时长木板倾斜程度过大 （4）实验小组进一步讨论认为可以通过绘制 2v s 图线来分析实验数据。请根据表中各 计数点的实验数据在图中标出对应的坐标点，并画出 2v s 图线。 分析 2v s  图线为一条通过原点的直线，直线的斜率如果在实验误差允许的范围内等 于理论值，也可以得出相同的结论。这种方案中直线斜率表达式为 k=______________（用 题目中相关物理量字母表示）。 三、本题共 5 小题，54 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出 最后结果的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 15．（10 分） 如图所示，AB 为水平轨道，A、B 间距离 s=2m，BC 是半径为 R=0.40m 的竖直半圆形 光滑轨道，B 为两轨道的连接点，C 为轨道的最高点。一小物块以 vo=6m/s 的初速度从 A 点 出发，经过 B 点滑上半圆形光滑轨道，恰能经过轨道的最高点，之后落回到水平轨道 AB 上 的 D 点处。g 取 10m/s2，求： (1)落点 D 到 B 点间的距离； (2)小物块经过 B 点时的速度大小； (3)小物块与水平轨道 AB 间的动摩擦因数。 B A C R D vo 16．（10 分） 如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨 MN、PQ 间距为 l=0.5m，其电阻不计，两 导轨及其构成的平面均与水平面成 30º角。完全相同的两金属棒 ab、cd 分别垂直导轨放置， 每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒质量均为 m=0.02kg，电阻均为 R=0.1Ω，整个 装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度 B=0.2T，棒 ab 在平行于导轨向上 的力 F 作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒 cd 恰好能够保持静止。g 取 10m/s2，求： (1)通过棒 cd 的电流 I 的大小； (2)棒 ab 受到的力 F 的大小； (3)棒 ab 运动速度的大小。 17．（10 分） 如图所示，质量为 m 的由绝缘材料制成的球与质量为 M=19m 的金属球并排悬挂，摆长 相同，均为 l。现将绝缘球拉至与竖直方向成θ=60°的位置自由释放，摆至最低点与金属 球发生弹性碰撞。在平衡位置附近存在垂直于纸面的磁场，已知由于磁场的阻尼作用，金属 球总能在下一次碰撞前停在最低点处，重力加速度为 g。求： (1)第一次碰撞前绝缘球的速度 v0； (2)第一次碰撞后绝缘球的速度 v1； (3)经过几次碰撞后绝缘球偏离竖直方向的最大角度将小于 37°。 （你可能用到的数学知识：sin37°=0.6，cos37°=0.8，0.812=0.656，0.813=0.531， 0.814=0.430，0.815=0.349，0.816=0.282） 30º a b c d N Q M P B F M O 60o 18．（12 分） 1932 年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器，巧妙地利用带电粒子在磁场中的运动 特点，解决了粒子的加速问题。现在回旋加速器被广泛应用于科学研究和医学设备中。 某型号的回旋加速器的工作原理如图甲所示，图乙为俯视图。回旋加速器的核心部分为 D 形盒，D 形盒装在真空容器中，整个装置放在电磁铁两极之间的磁场中，磁场可以认为是 匀强磁场，且与 D 形盒盒面垂直。两盒间狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计。 质子从粒子源 A 处进入加速电场的初速度不计，从静止开始加速到出口处所需的时间为 t。 已知磁场的磁感应强度为 B，质子质量为 m、电荷量为+q，加速器接一定频率高频交流电源， 其电压为 U。不考虑相对论效应和重力作用。求： (1)质子第 1 次经过狭缝被加速后进入 D 形盒运动轨道的半径 r1； (2) D 形盒半径为 R； (3)试推理说明：质子在回旋加速器中运动时，随轨道半径 r 的增大，同一盒中相邻轨 道半径之差 r 是增大、减小还是不变? 19．（12 分） (1)如图所示，一段长方体金属导电材料，厚度为 a、高度为 b、长度为 l，内有带电量 为 e 的自由电子。该导电材料放在垂直于前后表面的匀强磁场中，内部磁感应强度为 B。当 有大小为 I 的稳恒电流垂直于磁场方向通过导电材料时，在导电材料的上下表面间产生一个 恒定的电势差 U。求解以下问题： (a)分析并比较上下表面电势的高低； (b)该导电材料单位体积内的自由电子数量 n。 (3)经典物理学认为金属导体中恒定电场形成稳恒电流，而金属的电阻源于定向运动的 自由电子与金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞。设某种金属中单位体积 内的自由电子数量为 n，自由电子的质量为 m，带电量为 e，自由电子连续两次碰撞的时间 间隔的平均值为 t。试这种金属的电阻率。 高频电源 出口处 R A B D2 1 D1 1 图甲 图乙