宝应中学高三物理测试卷及答案

宝应中学 2008-2009 学年高三物理测试卷 第一卷（选择题 共 31 分） 一、单项选择题：本题共 5 小题，每小题 3 分，共 15 分．每小题只有一个．．．．选项符合题意． 1．一个静止的质点，在 0～4s 时间内受到力 F 的作用，力的 方向始终在同一直线上，力 F 随时间 t 的变化如图所示，则质 点在（ ） A.第 2s 末速度改变方向 B.第 2s 末位移改变方向 C.第 4s 末回到原出发点 D.第 4s 末运动速度为零 2．在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物 体 A， A 与竖直墙之间放一光滑圆球 B，整个装置处于静止 状态。现对 B 加一竖直向下的力 F，F 的作用线通过球心，设墙对 B 的作用力为 F1，B 对 A 的作用力为 F2，地面对 A 的作用力为 F3。若 F 缓慢增大而整个装 置仍保持静止，截面如图所示，在此过程中（ ） A. F1 保持不变，F3 缓慢增大 B. F1 缓慢增大，F3 保持不变 C. F2 缓慢增大，F3 缓慢增大 D. F2 缓慢增大，F3 保持不变 3．A、B 两物体叠放在一起，放在光滑的水平面上，从静止开始受到一变力的作用，该力与时 间的关系如图所示，A、B 始终相对静止，则 下列说法不正确．．．的是（ ） A．t0 时刻，A、B 间静摩擦力最大 B．t0 时刻，B 速度最大 C．2t0 时刻，A、B 间静摩擦力最大 D．2t0 时刻，A、B 位移最大 4．AB 和 CD 为圆上两条相互垂直的直径，圆 心为 O。将电量分别为+q 和-q 的两点电荷放在圆周上，其位置关 于 AB 对称且距离等于圆的半径，如图所示。要使圆心处的电场强 度为零，可在圆周上再放一个适当的点电荷 Q，则该点电荷 Q（ ） A．应放在 A 点，Q=2q B．应放在 B 点，Q=-2q C．应放在 C 点，Q=-q D．应放在 0 点，Q=-q 5．如图所示的空间中，存在场强为 E 的匀强电场，同时存在沿 x 轴负方向，磁感应强度为 B 的匀强磁场。一质子(电荷量为 e)在该 空间恰沿 y 轴正方向以速度 v 匀速运动。据此可以判断出（ ） A．质子所受电场力大小等于 eE，运动中电势能减小，沿 z 轴正方向电势升高 B．质子所受电场力大小等于 eE，运动中电势能增大，沿 z 轴正方向电势降低 C．质子所受电场力大小等于 evB，运动中电势能不变，沿 z 轴正方向电势升高 D．质子所受电场力大小等于 evB，运动中电势能不变，沿 z 轴正方向电势降低 O v y z x 10 2 3 4 t/s F/N 1 -1 t/s F O F t0 2t0 -F 二、多项选择题：本题共 4 小题，每小题 4 分，共 16 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． 6．某同学将一直流电源的总功率 PE、输出功率 PR 和电源内部的发热功率 Pr 随电流 I 变化的图 线画在同一坐标系中，如右图中的 a、b、c 所示。则下列说法 中正确的是（ ） A、图线 b 表示输出功率 PR 随电流 I 变化的关系， B、图中 a 线最高点对应的功率为最大输出功率， C、在 a、b、c 三条图线上分别取横坐标相同的 A、B、C 三点 这三点的纵坐标一定满足关系 PA＝PB＋PC D、b、c 线的交点 M 与 a、b 线的交点 N 的横坐标之比一定为 1:2，纵坐标之比一定为 1:4。 7．如图所示，一个带负电的滑环套在水平且足够长的粗糙的绝缘杆上，整个装置处于方向如 图所示的匀强磁场 B 中．现给滑环施以一个水平向右的瞬时速度，使其由静止开始运动，则滑 环在杆上的运动情况可能的是（ ） A．始终作匀速运动 B．开始作减速运动，最后静止于杆上 C．先作减速运动，最后作匀速运动 D．先作加速运动，最后作匀速运动 8．两根相距为 L 的足够长的金属直角导轨如题 21 图所示放置，它们各有一边在同一水平面 内，另一边垂直于水平面。质量均为 m 的金属细杆 ab、cd 与导轨垂直接触形成闭合回路，杆 与导轨之间的动摩擦因数为μ，导轨电阻不计，回路总电阻为 2R。整个装置处于磁感应强度大 小为 B，方向竖直向上的匀强磁场中。当 ab 杆在平行于水平导轨的拉力 F 作用下以速度 v1 沿 导轨匀速运动时，cd 杆也正好以速率向下 v2 匀速运动。重力加速度为 g。以下说法正确的是 （ ） A．ab 杆所受拉力 F 的大小为μmg＋ R vLB 2 1 22 B．cd 杆所受摩擦力为零 C. 回路中的电流强度为 R vvBL 2 )( 21  D．μ与大小的关系为μ＝ 1 22 2 vLB Rmg 9．如图所示，平行金属导轨与水平面成θ角，导轨与固定电阻 R1 和 R2 相连，匀强磁场垂直穿 过导轨平面．有一导体棒 ab，质量为 m，导体棒的电阻与固定电阻 R1 和 R2 的阻值均相等，与 导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒 ab 沿导轨向上滑动，当上滑的速度为 v 时，受到安培力的 大小为 F．此时( ) A．电阻 R1 消耗的热功率为 Fv/3 B．电阻 R2 消耗的热功率为 Fv/6 C．整个装置因摩擦而消耗的热功率为μmgvcosθ D．整个装置消耗的机械功率为(F＋μmgcosθ)v P （W） N a b M c 0 I(A) B 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案 第Ⅱ卷（非选择题 共 89 分） 三、填空题：本题共 2 小题，共计 24 分。把答案填在答题卡相应的横线上。 10．某兴趣小组为测一遥控电动小车的额定功率，进行了如下实验： ①用天平测出电动小车的质量为 0.4kg； ②将电动小车、纸带和打点计时器按如图所示安装； ③接通打点计时器（其打点周期为 0.02s）； ④使电动小车以额定功率加速运动，达到最大速度一段时间后关闭小车电源，待小车静止 时再关闭打点计时器（设小车在整个过程中小车所受的阻力恒定）。 在上述过程中，打点计时器在纸带上所打的部分点迹如图乙所示。 请你分析纸带数据，回答下列问题（结果保留三位有效数字）： （1）该电动小车运动的最大速度为 m/s； （2）该电动小车的额定功率为 W。 11．在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材： 1 干电池 E（电动势约为 1.5V、内电阻大约为 1.0  ） ② 电压表 V（0~15V） ③ 电流表 A（0~0.6A、内阻 0.1 ） ④ 电流表 G（满偏电流 3mA、内阻 Rg=10  ） ⑤ 滑动变阻器 R1（0~10  、10A） ⑥ 滑动变阻器 R2（0~100  、1A） ⑦ 定值电阻 R3=990  ⑧ 开关、导线若干 （1）为了方便且能较准确地进行测量，其中应选用的滑动变阻器是_________（填写字母代号） （2）请在线框内画出你所设计的实验电路图，并在图中标上所选用器材的符号。 （3）上图为某一同学根据他设计的实验，绘出的 I1—I2 图线（I1 为电流表 G 的示数， I2 为电 流表 A 的示数），由图线可求得被测电池的电动势 E =___________V，内电阻 r =__________ 。 I2/A I1/mA 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 1.0. 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 打点计时器 纸带 6.01 5.99 6.00 5.78 5.35 5.04 4.71 4.40 4.076.00 单位：cm图乙 四、计算题：共 5 小题，共 65 分．解答时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． 12．（10 分）如图所示为儿童娱乐的滑滑梯示意图，其中 AB 为斜面滑槽，与水平方向夹角为 37°，BC 为水平滑槽，与半径为 0.2 m 的 1/4 圆弧 CD 相切，ED 为地面。已知通常儿童在滑槽 上滑动时的动摩擦因数大约为 0.5，A 点离地面的竖直高度 AE 为 2 m，不计空气阻力，求： （1）儿童由 A 处静止起滑到 B 处时的速度大小； （2）为了儿童在娱乐时能沿 CD 圆弧下滑一段，而不会从 C 处平抛飞出，水平滑槽 BC 至少 应有多长？（sin37＝0.6，cos37＝0.8） 13．（14 分）如图所示，在相互垂直的水平匀强电场和水平匀强磁场中，有一竖直固定绝缘 杆 MN，小球 P 套在杆上，已知 P 的质量为 m，电量为 q，P 与杆间的动摩擦因数为μ，电场 强度为 E，磁感应强度为 B，小球由静止起开始下滑，设电场、磁场区域足够大，杆足够长， 求：（1）当下滑加速度为最大加速度一半时的速度。 （2）当下滑速度为最大下滑速度一半时的加速度。 E M N P B B A E D 14．(12 分)如图，与水平面成倾角θ=30 o 的绝缘正方形斜面 abcd，有一质量为 m=0.0lkg，带 电量 q=+ 2 ×10 -4 C 的小滑块，与斜面间的动摩擦因数 6 6 ，整个装置处在垂直于斜面 向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为 B=0.4T，滑块在 a 点具有沿 ac 方向、大小 v=30m/s 的初速度，g 取 l0m/s2．要使滑块由 a 点沿直线运动到达 c 点，应在绝缘斜面内加一个怎样的 恒定匀强电场? 确定其大小和方向。 15.（15 分）如图(甲)所示，两平行金属板间接有如图(乙)所示的随时间 t 变化的电压 U，两 板间电场可看作是均匀的，且两板外无电场，极板长 L=0.2m，板间距离 d=0.2m，在金属板右 侧有一边界为 MN 的区域足够大的匀强磁场，MN 与两板中线 OO′垂直,磁感应强度 B=5×10－3T， 方向垂直纸面向里。现有带正电的粒子流沿两板中线 OO′连续射入电场中，已知每个粒子的 速度 v0=105m/s，比荷 q/m=108C/kg，重力忽略不计，在每个粒子通过电场区域的极短时间内， 电场可视作是恒定不变的。 （1）试求带电粒子射出电场时的最大速度。 （2）证明任意时刻从电场射出的带电粒子，进入磁场时在 MN 上的入射点和出磁场时在 MN 上 的出射点间的距离为定值。写出表达式并求出这个定值。 （3）从电场射出的带电粒子，进入磁场运动一段时间后又射出磁场。求粒子在磁场中运动的 最长时间和最短时间。 C u/V t/s -200 200 O 0.2 0.4 0.6 0.8 图(乙) M N O v0 O 图甲 16．（14 分）如图所示，光滑的平行水平金属导轨 MN、PQ 相距 L，在 M 点和 P 点间连接一个 阻值为 R 的电阻，在两导轨间 cdfe 矩形区域内有垂直导轨平面竖直向上、宽为 d 的匀强磁场， 磁感应强度为 B。一质量为 m、电阻为 r、长度也刚好为 L 的导体棒 ab 垂直搁在导轨上，与 磁场左边界相距 d0。现用一个水平向右的力 F 拉棒 ab，使它由静止开始运动，棒 ab 离开磁场 前已做匀速直线运动，棒 ab 与导轨始终保持良好接触，导轨电阻不计，F 随 ab 与初始位置的 距离 x 变化的情况如图，F0 已知。求： （1）棒 ab 离开磁场右边界时的速度。 （2）棒 ab 通过磁场区域的过程中整个回路产生的焦耳热。 （3）试证明：棒 ab 通过磁场区域的过程中，通过电阻 R 的电量与拉力 F 的大小无关。 R M N P Q a b c d e f d0 d BF O x F O x F0 2F0 d0 d0+d 宝应中学 2008-2009 学年高三物理测试答案纸 班级 姓名 学号 一．选择题 二．实验题 10．（1） （2） 11．（1） （3） E= ； r= 12 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案 B A E D 13 14． C E M N P B 15． u/V t/s -200 200 O 0.2 0.4 0.6 0.8 图(乙) M N O v0 O 图甲 16． R M N P Q a b c d e f d0 d BF O x F O x F0 2F0 d0 d0+d 宝应中学 2008-2009 学年高三物理测试卷参考答案 一、二．选择题 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案 D C A C C CD ABC AD BCD 三、填空题： 10．（1）_1.50__ （2）__1.20____．（各 4 分，共 8 分） 11．（1）R1 （2）电路图如右图所示 （3）E=1.47 （1.46~1.48 均对）， r=0.83 (0.81~0.85 均可以) （评分标准是每空各 4 分，共 16 分） 四、计算题： 12．（1）平行于斜面合力 F= mg sin37－μmg cos37 ………2 分 由 牛 顿 第 二 定 律 得 a ＝ F/m=g sin37  － μg cos37  ＝ 2m/s2 ………2 分 由运动学公式得 vB＝ 2as1＝2 3 m/s …………1 分 （2）由牛顿第二定律有：mg＝mvC2 r ……1 分 得 vC＝ gr＝ 2 m/s ……1 分 由动能定理：－μmgs2＝1 2 mvC2－1 2 mvB2 ……2 分 解得：s2＝1m ……1 分 13．（1）小球刚开始下滑时速度较小，Bqv＜Ｅq 受力分析如图所示，由牛顿第二定律得： mg－μ（Eq－Bqv）=ma ①…………2 分 当 Bqv=Eq 时，a 达最大为 am＝g …………1 分 随 v 的增大，Bqv＞Eq，小球受力如图所示. 则：mg－μ（Bqv－Eq）=ma ②…………2 分 将 a＝ 2 1 am＝ 2 1 g 分别代入①式和②式 解得在 a 达到 am 之前， 当 a＝ 2 1 g 时，速度为 v1＝   Bq mgEq 2 2  …………1 分 当 a 达到 am 后，当 a＝ 2 1 g 时，速度为 v2＝   Bq mgEq 2 2  …… 1 分， 其中 v1 存在是有条件的，只有 mg≤2Ｅqμ时，在 a 增加阶段才有 a＝ 2 1 g 可能. （2）在 a 达到 am 后，随着 v 增大，a 减小，当 a＝0 时 v＝vm，由②式可解得 vm＝   Bq Eqmg  …………2 分 设在 a 达 am 之前有 v＝ 2 mv ，则由①式解得此时加速度为 a＝g＋ m Eqmg 2  …………2 分 因 mg＞Eqμ，故 a＞g，这与题设相矛盾，说明在 a＝am 之前不可能有 v= 2 mv ………1 分. S A G R3 R1 E 显然 a＜g，符合题意。将 v= 2 1 vm 代入②式解得 a= m Eqmg 2  …………2 分 14．要使滑块沿直线到达 c 点，滑块必须作匀速直线运动．滑块在斜面所在平面内受力如图所 示 滑块重力沿斜面向下的分力为： G1=mgsinθ=0．05N …………1 分 G1 在 x 方向的分力为 ： NmgG x 40 245cossin 0 1   …………1 分 滑块受到的滑动摩擦力为 Nmgf 40 2cos   ………2 分 x 方向上： f =G1x，二力平衡…………2 分 由于滑块作匀速直线运动，其受力平衡，设所加电场的场强为 E，则在 y 方向上有： 045sinsin  mgqvBqE …………2 分 代入数据，解得：E=262 N／C …………2 分 电场的方向：与速度方向垂直，沿斜面斜向上方………… 2 分 15．（1）设两板间电压为 U1 时，带电粒子刚好从极板 边缘射出电场，则有 2 0 12 )(2 1 2 1 2 v L dm qUatd  …………1 分。 代入数据解得：U1=100V …………1 分 在电压低于 100V 时，带电粒子才能从两板间射出，电压 高于 100V 时，带电粒子打在极板上，不能从两板间射出。粒子刚好从极板边缘射出电场时， 速度最大，设最大速度为 v1，则有： 22 1 2 1 12 0 2 1 Uqmvmv  ………1 分 解得： 5 1 102 v m/s=1.414×105m/s …………1 分 （2）设粒子进入磁场时速度方向与 OO'的夹角为θ，则速度大小 cos 0vv  … 1 分 ， 粒 子 在 磁 场 中 做 圆 周 运 动 的 轨 道 半 径 cos 0 qB mv qB mvR  …1 分，粒子从磁场中飞出的位置与进入磁场的位 置之间的距离 qB mvRs 02cos2   ……2 分，代入数据，解得 s=0.4m，s 与θ无关，即射出电场的 任何一个带电粒子进入磁场的入射点与出射点间距离恒为定值……1 分 （3）粒子飞出电场进入磁场，在磁场中按逆时针 方向做匀速圆周运动。粒子飞出电场时的速度方 向 与 OO' 的 最 大 夹 角 为 α ， 2 2cos 1 0  v v ， α=45°……2 分。 当粒子从下板边缘飞出电场再进入磁场时，在磁 场 中 运 动 时 间 最 长 ， qB mTt 2 3 4 3 max  =3π×10-6s=9.42×10-6s…2 分 当粒子从上板边缘飞出电场再进入磁场时，在磁 场 中 运 动 时 间 最 短 ， α α α θ θ qB mTt 24min  =π×10-6s=3.14×10-6s ……2 分 16．（1）设离开右边界时棒 ab 速度为 ，则有  BI ……1 分 rRI   …1 分 对棒有： 02 0  BIlF ……2 分 解得： 22 0 )(2 lB rRF  …………1 分 （2）在 ab 棒运动的整个过程中，根据动能定理： 0 0 1 0 2 2 F FW d …………1 分 2 1 0 12 02W F d W m   安 …………2 分 由功能关系： E W 电 安 …………1 分 解得： 2 2 0 0 0 4 4 2 ( )3( 2 )2 mF R rE F d d B l   电 …………2 分 （3）