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上海市复兴高级中学 2022 学年第一学期期中考试
高三年级物理试卷
一、单项选择题(共 40分。第 1-8 小题,每小题 3分,第 9-12 小题,每小题 4分。每小题只
有一个正确答案)
的
1. 下列单位中,属于物理学 基本单位的是
A. 牛顿 B. 焦耳 C. 库仑 D. 安培
【答案】D
【解析】
【详解】七个基本物理量分别为:质量、时间、长度、热力学温度、物质的量、电流强度、发光强度,对
应的国际制基本单位为:千克、秒、米、开尔文、摩尔、安培、坎德拉
综上所述,故选D.
2. 做静电实验时,应( )
A. 保持空气湿度、器材良好的接地
B. 保持空气湿度、器材不接地
C. 保持空气干燥、器材良好的接地
D. 保持空气干燥、器材不接地
【答案】C
【解析】
【详解】潮湿的环境下水气导致空气的绝缘性下降,电荷随时可以放出,电荷不容易积累,因此不容易做
好静电试验,实验时器材良好的接地,这样,静电计的金属外壳与内部的金属杆及金属指针构成了一个特
殊的电容器,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
3. 某同学通过导航软件获得从家到学校北门的出行信息,如图所示。按推荐方案一出行比按方案二出行的
( )
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A. 位移大 B. 位移小
C. 平均速度大 D. 平均速度小
【答案】C
【解析】
【详解】AB.两种方案的初末位置相同,所以位移大小相同,故AB错误;
x
CD.由图可知,方案二的时间更长,根据v 可知按推荐方案一出行比按方案二出行的平均速度大,
t
故C正确,D错误。
故选C。
4. 某地甲、乙两个单摆摆长相同,甲、乙的摆球做小角度摆动经过平衡位置时的速率分别为v 和v ,且
甲 乙
v v ,由此可知甲比乙( )
甲 乙
A. 振动得快 B. 振动得慢
C. 振幅大 D. 振幅小
【答案】C
【解析】
【详解】AB.由单摆周期公式
L
T 2
g
可知,摆长相同的单摆,其周期相等,则振动一样快,故AB错误;
CD.设单摆振动过程中高度变化量为h,经过平衡位置时的速率分别为v,由机械能守恒可得
1
mgh mv2
2
即经过平衡位置时的速率越大,高度变化就越大,由几何关系可知其振幅就越大;故C正确,D错误。
故选C。
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5. 如图所示,电子束沿x轴正方向运动,则电子束产生的磁场在y轴正方向A点的方向是( )
A z轴正方向 B. z轴负方向
.
C. y轴正方向 D. y轴负方向
【答案】B
【解析】
【详解】电子束沿x轴正方向运动,等效电流的方向向左,根据右手螺旋定则可知,电子束产生的磁场在
y轴正方向A点的方向是z轴负方向,B正确,ACD错误。
故选B。
6. 如图,滚筒洗衣机脱水时,衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做顺时针的匀速圆周运动。在脱水过程中,
衣物经过最高位置A和最低位置B,其在A、B两点( )
A. 加速度相同
B. 线速度相同
C. 所受合力大小不同
D. 受筒壁的作用力大小不同
【答案】D
【解析】
【详解】B.在A、B两点线速度大小相等,方向不同,故B错误;
v2
A.根据a 可知加速度大小相等,在A、B两点加速度都指向圆心,方向不同,故A错误;
n R
C.根据F ma 可知在A、B两点所受合力的大小相等,但方向不同,故C错误;
n
D.在A点,根据牛顿第二定律可得
N mg ma
A n
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可得
N ma mg
A n
在B点,根据牛顿第二定律可得
N mg ma
B n
可得
N ma mg
B n
可知
N N
B A
故D正确。
故选D。
7. 如图所示,位于介质I和Ⅱ分界面上的波源S,产生两列分别沿x轴负方向与正方向传播的机械波。若
在两种介质中波的频率及传播速度分别为f ,f 和v 、v ,则( )
1 2 1 2
A. f =2f B. f =f
1 2 1 2
C. v =2v D. v =v
1 2 1 2
【答案】BC
【解析】
【详解】同一波源的频率相等,所以有 f f ,从图中可得2,故根据公式vf 可得v 2v ,
1 2 1 2 1 2
故BC正确,AD错误。
故选BC。
8. 如图,秋后的打谷场上,传送带将脱粒后的谷粒送到高处,落下后在平地上堆积形成圆锥体。随着堆积
的谷粒越来越多,圆锥体的体积越来越大,圆锥体的底角( )
A. 不断增大 B. 保持不变
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C 不断减小 D. 先增大后减小
.
【答案】B
【解析】
【详解】对谷粒进行受力分析,受到重力,支持力和静摩擦力,开始底角在增大,设此时圆锥体的底角为
,此时有
mgsin f
静
随着堆积的谷粒越来越多,圆锥体的体积越来越大,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则有能保持在斜坡
不下滑时的临界状态为
mgsin f =mgcos
静max
即
tan
所以随着堆积的谷粒越来越多,圆锥体的体积越来越大,谷粒要保持能在圆锥体上不滑动,底角大小将一
直满足
tan
即此时底角不变化。
故选B。
9. 如图,在一个点电荷Q附近的a、b两点放置检验电荷,则检验电荷的受力F与其电荷量q的关系图中
正确的是( )
A. B.
C. D.
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【答案】B
【解析】
【详解】因为离点电荷越近,电场强度越大,根据电场强度的定义式
F
E
q
得
F Eq
所以F与q成正比,即F与q的斜率为电场强度,所以a点与原点连线的斜率大于b点与原点连线的斜
率,故B正确,ACD错误。
故选B。
10. 若氢原子核外电子在库仑力作用下绕核做匀速圆周运动,则电子运动半径越大,电子运动的( )
A. 周期越小 B. 线速度越小
C. 加速度越大 D. 角速度越大
【答案】B
【解析】
【详解】根据原子核对电子的库仑力提供向心力,由牛顿第二定律得
ke2 42r mv2
mam m2r
r2 T2 r
4m2r3
A.由T 可得半径越大,周期越大,A错误;
ke2
ke2
B.由v 可得半径越大,线速度越小,B正确;
mr
ke2
C.由a 可得半径越大,加速度越小,C错误。
mr2
ke2
D.由 可得半径越大,角速度越小,D错误;
mr3
故选B。
11. 在电场中,一带电粒子仅受静电力作用从静止开始做直线运动。若以运动起点O为坐标原点,沿粒子
运动方向建立x轴,其电势能E 与位移x的关系如图所示。电场强度E、粒子速度v、加速度a、动能E
p k
与位移x的关系可能正确的是( )
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A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
F
【详解】A.E x图象上某点的切线的斜率表示电场力,故电场力逐渐减小,根据E ,故电场强度
p q
也逐渐减小,故A错误;
D.根据动能定理,有
F x E
k
故E x图线上某点切线的斜率表示电场力;由于电场力逐渐减小,与D图矛盾,故D错误;
k
B.题图vx图象是直线,相同位移速度增加量相等,又是加速运动,故增加相等的速度需要的时间逐渐
减小,故加速度逐渐增加;而电场力减小导致加速度减小;故B矛盾,故B错误;
C.粒子做加速度减小的加速运动,故C正确;
故选C。
12. 光滑水平面上有一质量为M的小车,质量为m的小球用细线悬吊在小车上(M>m)。用水平向右的力
F拉小球,小球与车一起做匀加速运动时,细线与竖直方向成α角,细线的拉力为T,如图(a);用水平
向左拉的力F′拉小车,小球与车一起做匀加速运动时,细线与竖直方向也成α角,细线的拉力为T′,如图
(b)。则可判断出( )
A. F′>F,T′=T B. F′=F,T′=T
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C. F′>F,T′>T D. F′=F,T′m
可知
F>F
故A 正确,BCD错误。
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故选A。
二、填空题(共 20分。本大题有 5小题,每小题 4分,每空格 2分)
13. 一羽毛球以速度大小v 被竖直向上抛出,沿直线运动,经过时间t以速度大小v (v v )落回到抛
0 1 1 0
出点。羽毛球向上运动的时间__________(选填“大于”“等于”“小于”)其下落的时间,时间t内其平
均加速度大小为__________。
v v
【答案】 ①. 小于 ②. 0 1
t
【解析】
【详解】[1]羽毛球所受的空气阻力不能忽略,羽毛球向上运动的加速度大于向下运动的加速度,根据
1
h at2可得
2
2h
t
a
可知羽毛球向上运动的时间小于其下落的时间;
[2]根据加速度的定义可得加速度的大小
v v
a 1 0
t
14. 半导体材料制成的电阻器D,通过它的电流I随它两端电压U的变化关系如图(a)所示。D的阻值随
它两端电压U的增大而__________(选填“增大”或“减小”)。D与定值电阻R 、R 并联后接入电压恒
1 2
为U的电源两端,三个用电器的电功率相同。现将三个用电器连接成如图(b)的电路,仍接在电压恒为
U的电源两端,此时D、R 、R 的电功率分别是P 、P 、P ,三者的大小关系是__________。
1 2 D 1 2
【答案】 ①. 减小 ②. P P P
D 2 1
【解析】
U
【详解】[1]根据R 可知I U 图象上的点与原点连线的斜率大小表示电阻的倒数,由图可知,D的阻
I
值随它两端电压U的增大而减小;
[2]由题,电阻器D与两个标准电阻R 、R 并联后接在电压恒为U的电源两端,三个用电器消耗的电功率
1 2
均为P,此时三个电阻的阻值相等;当将它们连接成如图(b)所示的电路,接在该电源的两端时,电阻器D
的电压小于电源的电压,由(a)图象可知,电阻器D的电阻增大,则有
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R>R R
D 1 2
而R 与R 并联,电压相等,根据
D 2
U2
P
R
可知
P P
D 2
又
I I I
1 2 D
根据
P I2R
可知
P P
2 1
联立得
P P P
D 2 1
15. 如图,质量为m0.1kg的小球在水平成60º斜向上力F作用下,沿与水平成30º的方向(虚线所示),
斜向上做初速度为零的匀加速直线运动,F的大小为__________N;运动的前2s内小球的重力势能变化了
__________J。(重力加速度g取10m/s2)
【答案】 ①. 3 ②. 10
【解析】
【详解】[1]对小球受力分析,如图所示
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可得
Fsi n30 mgcos30
解得
F 3mg 3N
[2]沿着小球运动方向,由牛顿第二定律可得
Fcos30 mgsi n30 ma
运动的前2s内小球小球的位移
1
x at2
2
根据几何关系可得小球的重力势能变化量
E mgxsi n30
p
联立可得
E 10J
p
16. 如图,空间中有一磁场,其方向垂直于纸面,磁感应强度在竖直方向均匀分布,水平方向非均匀分
布。一铜制圆环用绝缘丝线悬挂于O点,将圆环拉至中的位置a后无初速释放。圆环在磁场中从a摆向b
的过程中,圆环中感应电流的方向是__________,圆环所受安培力始终__________(选填“与运动方向相
同”“与运动方向相反”或“沿水平方向”)。
【答案】 ①. 先逆时针后顺时针再逆时针 ②. 沿水平方向
【解析】
【详解】[1]铜制圆环在由a开始运动时,到中线左侧前,磁通量先向里并增大,铜制圆环感应电流的磁场
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向外,感应电流为逆时针;从圆环右侧开始越过中线到有一半越过中线过程前,因向里的磁通量较大,故
磁通量向里减小,而一半越过中线时,磁通量达最小,然后再向右运动过程中,向外的磁通量增大,故总
磁通量向外增大;所以由楞次定律可知,越过中心的全过程中,铜制圆环感应电流的磁场向里,感应电流
为顺时针;当圆环全部越过最低点以后,铜制圆环内磁通量向外并减小,所以铜制圆环感应电流的磁场向
外,感应电流为逆时针,整个过程中圆环中感应电流的方向是先逆时针后顺时针再逆时针;
[2]由于磁感应强度在竖直方向均匀分布,把铜环分成若干份,则可知,对称的一小段在竖直方向的安培力
是大小相等,方向相反的,故合力方向始终沿水平方向。
17. 如图(a),同一水平面内的两平行光滑金属导轨间距L=1m,处于磁感应强度B=1T,方向竖直向上的
匀强磁场中,导轨左端接有阻值R=2Ω的电阻。一质量m=2kg,阻值r=2Ω的金属棒垂直放置在导轨上,
与两导轨接触良好。金属棒在拉力F作用下由静止开始向右加速运动,其速度v-位移x的图像如图(b)
所示。金属棒由静止运动到x=1m的过程中,其加速度__________(选填“逐渐增大”“保持不变”或
“逐渐减小”),拉力F所做的功为__________J。
【答案】 ①. 逐渐增大 ②. 4.25
【解析】
【详解】[1]根据图像有
v2x
对过程中每一很小段时间Δt可得v和x有
v2x
两边同时除以Δt得
v 2x
t t
根据公式
v x
a , v
t t
可得
a 2v
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所以过程中随着速度增大,加速度在增大。
[2]金属棒在向右边加速运动时产生的电动势为
EBLv
得金属棒受到的安培力为
BLv B2L2v 1
F =BIL=B L v
安 Rr Rr 4
则安培力做的功为
1
W =F x vx
安 安 4
根据图像可得vx即为图线与横轴围成的面积,所以有
1 1
W 12 J=0.25J
安 4 2
设金属棒由静止运动到x=1m时的速度为v ,根据动能定理有
1
1
W W mv2
F 安 2 1
解得
W 4.25J
F
三、综合题(共 40分)注意:第 19、20题在列式计算、逻辑推理以及回答问题的过程中,
要求给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。
18. 在“用DIS研究物体加速度与力的关系”的实验中,用钩码的重力大小代替小车所受拉力的大小F,
并通过DIS系统测得小车的加速度a。
(1)图(a)为其实验装置,固定在导轨A端的是位移传感器的__________部分(选填“发射”或“接
收”),为了减小实验误差,实验中选用的钩码质量要__________些(选填“小”或“大”)。
(2)第一组同学将轨道水平放置进行实验、第二组同学将轨道倾斜放置(A端垫高)进行实验,两组同学
在同一坐标平面内作出的aF 图线,如图(b)所示。图线②是轨道__________(选填“水平”、“倾
斜”)的情况下实验得到的;图线①横轴上的截距的大小反映了__________。
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(3)两组同学调整了轨道与桌面间的倾角,重新实验,分别根据实验数据在同一坐标平面内作出aF 图
线如图(c)所示,图线③和④不重合的其原因是__________。
【答案】 ①. 接收 ②. 小 ③. 倾斜 ④. 摩擦力的大小 ⑤. 两小车的质量不同
【解析】
【详解】(1)[1]图(a)为其实验装置,固定在导轨A端的是位移传感器的接收部分;
[2]若以钩码的重力作为小车所受的合外力,则小车受到的其他力的合力为0,即需要平衡轨道的摩擦力;
对钩码受力分析有
mgT ma
对小车受力分析有
T Ma
因此可得
M
T mg
M m
因此钩码的质量应远小于小车的质量,才能使得重力和拉力近似相等。为了减小实验误差,实验中选用的
钩码质量要小一些;
(2)[3]由图可知,图线②在外力等于0的情况下加速度不为零,可知是轨道倾斜的情况下实验得到的;
[4]图线①是在轨道水平的情况下实验得到的,则横轴的大小反映了摩擦力的大小;
F
(3)[5]根据a 可知aF 图象的斜率表示小车质量的倒数,两直线的斜率不同,可知两小车的质量
M
不同。
19. 斜面ABC中AB段粗糙,BC段长为1.6m且光滑,如图(a)所示。质量为1kg的小物块以初速度
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v 12m/s沿斜面向上滑行,到达C处速度恰好为零。物块在AB段的加速度是BC段加速度的两倍,其
0
上滑过程的vt 图像如图(b)所示,重力加速度g取10m/s2。求:
(1)小物块沿斜面向上滑行通过B点处的速度v ;
B
(2)斜面AB段的长度;
(3)小物块从C处返返回B处时的速度v'
B
(4)小物块沿斜面向下滑行通过BA段的时间。
【答案】(1)4m/s;(2)6.4m;(3)4m/s;(4)1.6s
【解析】
【详解】(1)由vt 图象可知,小物块沿斜面向上滑行的初速度
v 12m/s
0
由
a 2a
AB BC
可得
v v v
0 B 2 B
t t
0 0
解得
v 4m/s
B
(2)设AB段长度为s ,加速度大小为2a,BC段长度为s ,加速度大小为a。则根据运动学公式AB
AB BC
段有
v 2 v 2 2( 2a)s
B 0 AB
BC段有
0v 2 2( a)s
B BC
已知
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L 1.6m
BC
v 12m/s
0
联立解得
a5m/s2
s 6.4m
AB
(3)因为BC段光滑,所以物体沿斜面下滑,回到B点的速度仍为
v' v 4m/s
B B
(4)因上滑时
mgsinmgcosm2a
mgsinma
下滑时
mgsinmgcosma'
解得
a0
则小物块沿斜面向下滑行通过BA段的时间
s 6.4
t AB s1.6s
v 4
B
20. 如图,足够长的直角金属导轨MO N与PO Q平行放置在竖直向上的匀强磁场中,它们各有一部分在
1 2
同一水平面内,另一部分在同一竖直平面内,两轨相距L=0.5m。金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭
合回路,两杆质量均为m=1kg、电阻均为R=1Ω,两杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ=0.5,导轨电阻不
计。当t=0时,对ab杆施加水平向右的力F,使杆ab做初速度为零的匀加速运动,同时将杆cd在竖直面
内由静止释放。已知F随时间的变化关系为F=(6+2t)N,重力加速度g取10m/s2。
(1)判断流经杆cd的电流方向;
(2)求匀强磁场的磁感应强度B的大小和杆ab的加速度a;
(3)若前2秒内,水平力F做的功W=17J,求前2s内闭合回路产生的焦耳热Q;
(4)请列式分析杆cd由静止释放后的运动状况,并求出杆cd从静止释放到达到最大速度所用的时间。
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【答案】(1)d→c;(2)4T,1m/s2;(3)5J;(4)10s
【解析】
【分析】
【详解】(1)由右手定则可知,流经cd杆的电流方向为d→c;
(2)ab杆匀加速运动
v=at
切割磁感线运动产生感应电动势为
E=BLv=BLat
ab杆所受的安培力
BLat B2L2at
F =BIL=B× ×L=
安
2R 2R
摩擦力
F=μF =μmg
f N
由受力和牛顿第二定律得
F-F -F=ma
安 f
故
B2L2at
F=m(μg+a)+ =6+2t
2R
由上式可得
m(μg+a)=6
代入数据解得
a=1m/s2
B2L2a
2
2R
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代入数据解得
B=4T
(3)ab棒前2s内的位移为
1
s at2 2m
2 1
摩擦产生的热量为
Q = -W =μmgs=10J
f f
ab棒2s末速度为
v =at =2 m/s
2 1
前2s内动能的变化量为
1
E mv2 2J
k 2 2
由功和能量变化关系可知
W=Q+Q+∆E
f k
所以
Q=W-Q -∆E =(17-10-2)J=5J
f k
(4)cd杆受力如图
导轨对cd杆的弹力
B2L2at
F ′=F ′=BIL=
N 安
2R
摩擦力
B2L2at
F′=μF ′=μ
f N
2R
设cd杆的加速度为a′,由牛顿第二定律
B2L2at
mg - μ =ma′
2R
可知,cd棒静止释放后随时间增加做加速度逐渐减小的加速运动;a′=0即
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B2L2at
mg=μ
2R
时,速度达到最大;后做加速度逐渐增大的减速运动,直至静止。
设经过时间t′,cd棒达到最大速度,即
B2L2at
mg=μ
2R
代入数据解得
t′=10s。
第 19 页 共 19 页