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北京市西城区2014-2015高三上学期期末考试物理试题及答案


西城区 2014—2015 学年度第一学期期末试卷

高三物理
分钟。

2015.1

本试卷分第一卷(选择题)和第二卷(非选择题)两部分。共 100 分。考试时间为 120

第一卷(共 48 分)
一、单项选择题(本题共 12 小题,每小题 3 分,共 36 分。 ) 1.关

于加速度,下列说法正确的是 A.物体速度变化越大,加速度越大 B.物体速度变化越快,加速度越大 C.物体位置变化越大,加速度越大 D.物体位置变化越快,加速度越大 2.小明家住十层,他乘电梯从一层直达十层。则下列说法正确的是 A.他始终处于超重状态 B.他始终处于失重状态 C.他先后处于超重、平衡、失重状态 D.他先后处于失重、平衡、超重状态 3.一列简谐横波沿 x 轴传播,某时刻的波形如图所示,质点 a、b 均处于平衡位置,质 点 a 正向上运动。则下列说法正确的是 A.波沿 x 轴负方向传播 B.该时刻质点 b 正向上运动 C.该时刻质点 a、b 的速度相同 D.质点 a、b 的振动周期相同 4.一物体质量为 m,在北京地区它的重力为 mg。假设地球自转略加快,该物体在北京地 区的重力为 mg'。则下列说法正确的是 A.mg' > mg B.mg' < mg C.mg'和 mg 的方向都指向地心 D.mg'和 mg 的方向都指向北京所在纬线圈的圆心 a b x

高三物理第一学期期末试卷参考答案及评分标准 第 1 页(共 13 页)

5.如图所示,大小相同的力 F 作用在同一个物体上,物体分别沿光滑水平面、粗糙水平 面、光滑斜面、竖直方向运动一段相等的距离 s,已知力 F 与物体的运动方向均相同。
F F 光滑水平面 F 粗糙水平面 光滑斜面 竖直方向 F

则上述四种情景中都相同的是 A.拉力 F 对物体做的功 B.物体的动能增量 C.物体加速度的大小 D.物体运动的时间 6.把小球放在竖立的弹簧上,并把球往下按至 A 位置,如图甲所 示。迅速松手后,球升高至最高位置 C(图丙) ,途中经过位置 B 时弹 簧正处于原长(图乙) 。忽略弹簧的质量和空气阻力。则小球从 A 运动 到 C 的过程中,下列说法正确的是 A.经过位置 B 时小球的加速度为 0 B.经过位置 B 时小球的速度最大 C.小球、地球、弹簧所组成系统的机械能守恒 D.小球、地球、弹簧所组成系统的机械能先增大后减小 7.如图所示,线圈 L 与小灯泡 A 并联后接到电源上。先闭合开关 S,稳定后,通过线圈 的电流为 I1,通过小灯泡的电流为 I2。断开开关 S,发现小灯泡闪亮一下再熄灭。则下列说法 正确的是 A.I1 < I2 B.I1 = I2 C.断开开关前后,通过小灯泡的电流方向不变 D.断开开关前后,通过线圈的电流方向不变
L 甲 乙 丙

C B A

L1 A
I2

I

A
S

8.如图所示,物块 M 在静止的传送带上匀速下滑时,传送带突然顺时针(图中箭头所示) 转动起来,则传送带转动后,下列说法正确的是 A.M 受到的摩擦力不变 B.M 受到的摩擦力变大 C.M 可能减速下滑 D.M 可能减速上滑
M

E

高三物理第一学期期末试卷参考答案及评分标准 第 2 页(共 13 页)

9.如图,在 M、N 处固定两个等量同种点电荷,两电荷均带正电。O 点是 MN 连线的中点, 直线 PQ 是 MN 的中垂线。现有一带正电的试探电荷 q 自 O 点以大小是 v0 的初速度沿直线向 Q 点运动。若试探电荷 q 只受 M、N 处两电荷的电场力作用,则下列说法正确的是 A.q 将做匀速直线运动 B.q 的加速度将逐渐减小 C.q 的动能将逐渐减小 D.q 的电势能将逐渐减小
N P O M v0 Q

10.一束带电粒子沿水平方向匀速飞过小磁针上方时,磁针的 N 极向西偏转,这一束带 电粒子可能是 A.向南飞行的正离子束 B.向南飞行的负离子束 C.向西飞行的正离子束 D.向西飞行的负离子束 11.右图中有 A、B 两个线圈。线圈 B 连接一电阻 R,要使流 过电阻 R 的电流大小恒定,且方向由 c 点流经电阻 R 到 d 点。设 线圈 A 中电流 i 从 a 点流入线圈的方向为正方向,则线圈 A 中的 电流随时间变化的图象是
i i i i a b c R d A B

O

t

O

t

O

t

O

t

A

B

C

D

12.从 1822 年至 1831 年的近十年时间里,英国科学家法拉第心系“磁生电” 。在他的研 究过程中有两个重要环节: (1)敏锐地觉察并提出“磁生电”的闪光思想; (2)通过大量实验, 将“磁生电” (产生感应电流)的情况概括为五种:变化着的电流、变化着的磁场、运动的恒 定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。结合你学过的相关知识,试判断下列说法正确的 是 A.环节(1)提出“磁生电”思想是受到了麦克斯韦电磁场理论的启发 B.环节(1)提出“磁生电”思想是为了对已经观察到的“磁生电”现象做出合理解释 C.环节(2)中五种“磁生电”的条件都可以概括为“穿过闭合导体回路的磁通量发生
高三物理第一学期期末试卷参考答案及评分标准 第 3 页(共 13 页)

变化” D.环节(2)中“在磁场中运动的导体”这种情况不符合“穿过闭合导体回路的磁通量 发生变化”这一条件 二、多项选择题(本题共 4 小题,每小题 3 分,共 12 分。每小题全部选对的得 3 分,选 对但不全的得 1 分,有选错的得 0 分。 ) 13.关于电磁波,下列说法正确的是 A.电磁波和机械波都可以在真空中传播 B.电磁波和机械波都能产生多普勒效应 C.电磁波中电场强度和磁感应强度随时间和空间做周期性的变化 D.以下三种电磁波按频率由高到低排序为:无线电波、紫外线、?射线 14.冰壶运动深受观众喜爱,图 1 为 2014 年 2 月第 22 届索契冬奥会上中国队员投掷冰 壶的镜头。在某次投掷中,冰壶甲运动一段时间后与对方静止的冰壶乙发生碰撞,如图 2。若 两冰壶质量相等,则碰后两冰壶最终停止的位置,可能是图 3 中的哪几幅图?

甲 图2



图1









A

B
甲 甲 乙 乙

C
图3

D

高三物理第一学期期末试卷参考答案及评分标准 第 4 页(共 13 页)

15.空间有一磁感应强度为 B 的水平匀强磁场,质量为 m、电荷量为 q 的质点以垂直于磁 场方向的速度 v0 水平进入该磁场,在飞出磁场时高度下降了 h。重力加速度为 g。则下列说法 正确的是 A.带电质点进入磁场时所受洛伦兹力可能向上 B.带电质点进入磁场时所受洛伦兹力一定向下 C.带电质点飞出磁场时速度的大小为 v0
2 D.带电质点飞出磁场时速度的大小为 v0 ? 2 gh

16.如图 1 所示,物体 A 以速度 v0 做平抛运动,落地时水平方向的位移和竖直方向的位 移均为 L,图 1 中的虚线是 A 做平抛运动的轨迹。图 2 中的曲线是一光滑轨道,轨道的形状与 图 1 中的虚线相同。让物体 B 从轨道顶端无初速下滑,B 下滑过程中没有脱离轨道。物体 A、

B 都可以看作质点。重力加速度为 g。则下列说法正确的是
A v0 B

图1

图2

A.A、B 两物体落地时的速度方向相同 B.A、B 两物体落地时的速度大小相等 C.物体 B 落地时水平方向的速度大小为
2 gL 5

D.物体 B 落地时重力的瞬时功率为 mg ? 2gL

高三物理第一学期期末试卷参考答案及评分标准 第 5 页(共 13 页)

第二卷(共 52 分)
三、计算题(本题共 5 小题。解答应有必要的文字说明、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,答案中必须写出数值和单位。 ) 17. (9 分) 在如图所示的电路中,电源的电动势 E=1.5V,内阻 r=0.5Ω ,电流表满偏电流 Ig=10mA, 电流表的电阻 Rg=7.5Ω ,A、B 为接线柱。 (1)用一条导线把 A、B 直接连起来,此时,应把可变电阻 R1 调节为多少才能使电流表 恰好达到满偏电流? (2)调至满偏后保持 R1 的值不变, 在 A、B 间接入一个 150Ω 的定值电阻 R2,电流表的 读数是多少? (3)调至满偏后保持 R1 的值不变,在 A、B 间接入一个未知的定值电阻 Rx,电流表的读 数为 Ix,请写出 Ix 随 Rx 变化的数学表达式。
E r

R1 A B 导线 电阻 R2

18. (9 分) 一小孩自己不会荡秋千。爸爸让他坐在秋千板上,将小孩和秋千板一起拉到某一高度, 此时绳子与竖直方向的偏角为 37°,然后由静止释放。已知小孩的质量为 25kg,小孩在最低 点时离系绳子的横梁 2.5m。重力加速度 g=10m/s 。sin 37? ? 0.6 , cos 37? ? 0.8 。忽略秋千的质
2

量,可把小孩看做质点。 (1)假设小孩和秋千受到的阻力可以忽略,当摆到最低点时,求: a. 小孩的速度大小; b. 秋千对小孩作用力的大小。 (2)假设小孩和秋千受到的平均阻力是小孩重力的 0.1 倍,求从小孩被释放到停止经过 的总路程。

高三物理第一学期期末试卷参考答案及评分标准 第 6 页(共 13 页)

19. (9 分) 示波器是一种用来观察电信号的电子仪器,其核心部件是示波管,如图 1 所示是示波管 的原理图。示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏组成,管内抽成真空。电子从灯丝 K 发射出 来(初速度可不计) ,经电压为 U0 的加速电场加速后,以垂直于偏转电场的方向先后进入偏转 电极 YY'、XX'。当偏转电极 XX?、YY?上都不加电压时,电子束从电子枪射出后,沿直线运动, 打在荧光屏的中心 O 点,在那里产生一个亮斑。
Y 电子枪 K Y Y' X X' 偏转电极 甲 示波管的结构 图1 O

荧 光 屏

X'

O

X

- + U0

Y' 乙 荧光屏(甲图中从右向左看)

(1)只在偏转电极 YY'上加不变的电压 U1,电子束 能打在荧光屏上产生一个亮斑。已知偏转电极 YY'的极板 长为 L,板间的距离为 d,YY'间的电场可看做匀强电场。 电子的电荷量为 e,质量为 m,不计电子的重力以及电子 间的相互作用力。求电子刚飞出 YY'间电场时垂直于极板 方向偏移的距离。 (2) 只在偏转电极 YY'上加 u=U1sin t 的交流电压, 试在图 2 中画出荧光屏上的图形。 (3)在 YY'上加如图 3 所示的正弦交流电压,同时 在 XX'上加如图 4 所示的周期性变化的电压, 假设 UXX'=-U2 和 UXX'=U2 时,电子束分别打在荧光屏上的 A、B 两点,试 在图 5 中画出荧光屏上的图形。
UYY' U1 O -U1 图3 t0 2 t0 t U2 O -U2 图4 2 t0 4 t0 t Y' 图5 UXX' X' X Y Y' 图2 X' O X Y

A

O

B

高三物理第一学期期末试卷参考答案及评分标准 第 7 页(共 13 页)

20. (12 分) 如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比,并且总是指向平衡位置,即

F=-kx,其中 k 是由系统本身特性决定的线性回复力常数,那么质点的运动就是简谐运动。
(1)图 1 所示为一理想单摆,摆球的质量为 m,摆长为 L。重力加速度为 g。请通过计算 说明该单摆做简谐运动的线性回复力常数 k=? (2)单摆做简谐运动的过程中,由于偏角很小,因此可以认为摆球沿水平直线运动。 如图 2 所示,质量为 m 的摆球在回复力 F=-kx 作用下沿水平的 x 轴做简谐运动,若振幅

1 2 1 2 为 A,在平衡位置 O 点的速度为 vm,试证明: mvm ? kA 。 2 2
(3)如图 3 所示,两个相同的理想单摆均悬挂在 P 点。将 B 球向左拉开很小的一段距离 由静止释放,B 球沿水平的 x 轴运动,在平衡位置 O 点与静止的 C 球发生对心碰撞,碰撞后 B、

C 粘在一起向右运动。已知摆球的质量为 m,摆长为 L。释放 B 球时的位置到 O 点的距离为 d。
重力加速度为 g。求 B、C 碰撞后它们沿 x 轴正方向运动的最大距离。

P

O 图1 图2

x

B O

C 图3

x

高三物理第一学期期末试卷参考答案及评分标准 第 8 页(共 13 页)

21. (13 分) 如图,在竖直向下的磁感应强度为 B 的匀强磁场中,两根足够长的平行光滑金属轨道 MN、

PQ 固定在水平面内,相距为 L。一质量为 m 的导体棒 ab 垂直于 MN、PQ 放在轨道上,与轨道
接触良好。轨道和导体棒的电阻均不计。 (1)如图 1,若轨道左端 MP 间接一阻值为 R 的电阻,导体棒在拉力 F 的作用下以速度 v 沿轨道做匀速运动。请通过公式推导证明:在任意一段时间 Δ t 内,拉力 F 所做的功与电路 获取的电能相等。
M R P b a F B Q 图1 N

(2)如图 2,若轨道左端接一电动势为 E、内阻为 r 的电源和一阻值未知的电阻。闭合 开关 S,导体棒从静止开始运动,经过一段时间后,导体棒达到最大速度 vm,求此时电源的输 出功率。
S E P b 图2 M a B Q N

(3)如图 3,若轨道左端接一电容器,电容器的电容为 C,导体棒在水平拉力的作用下 从静止开始向右运动。电容器两极板电势差随时间变化的图象如图 4 所示,已知 t1 时刻电容 器两极板间的电势差为 U1。求导体棒运动过程中受到的水平拉力大小。
M C P b a B Q 图3 U N U1

O 图4

t1

t

高三物理第一学期期末试卷参考答案及评分标准 第 9 页(共 13 页)

北京市西城区 2014—2015 学年度第一学期期末试卷

高三物理参考答案及评分标准
一、单项选择题(每小题 3 分。 ) 1.B 7.D 2.C 8.A 3.D 9.D 4.B 10.B 5.A 11.A 6.C 12.C

2015.1

二、多项选择题(每小题全部选对的得 3 分,选对但不全的得 1 分,有选错的得 0 分。 ) 13.BC 三、计算题 17. (9 分)解: (1)根据闭合电路欧姆定律 可得
R1 ? 142?

14.BCD

15.AD

16.AC

Ig ?

E Rg ? r ? R1

【2 分】 【1 分】

(2)根据闭合电路欧姆定律 可得
I ? 5mA

I?

E Rg ? r ? R1 ? 150? E Rg ? r ? R1 ? Rx

【2 分】 【1 分】

(3)根据闭合电路欧姆定律 可得
Ix ? 1 .5 V 150? ? Rx

Ix ?

【2 分】 【1 分】

18. (9 分)解: (1)a.根据机械能守恒定律 可得
v ? 10m / s
F ? mg ? m v2 L

mgL(1 ? cos 37?) ?

1 2 mv 2

【2 分】 【1 分】 【2 分】 【1 分】 【2 分】

b.根据牛顿第二定律 可得
F ? 350N

(2)根据动能定理 其中 可得
s ? 5m

mgL(1 ? cos 37?) ? fs ? 0 ? 0

f ? 0.1mg

【1 分】

19.(9 分)解:
高三物理第一学期期末试卷参考答案及评分标准 第 10 页(共 13 页)

(1)在加速电场中 在偏转电场中

eU 0 ?

1 2 mv0 ? 0 2
L ? v0t

【2 分】

平行于极板方向 垂直于极板方向 可得
y? U 1 L2 4U 0 d

a?

eU1 dm

1 y ? at 2 2

【2 分】 【1 分】 【2 分】 【2 分】
Y

(2)如答图 1 所示。 (3)如答图 2 所示。
Y

X'

O

X

X'

A

O

B

X

Y' 答图 1

Y' 答图 2

20.(12 分)解: (1)如答图 3 所示,以平衡位置 O 点为坐标原点,沿水平方向建立 x 轴。 设当偏角为 θ 时,位移为 x。 重力垂直绳方向的分力提供回复力
F ? mg sin?

【1 分】

当 θ 很小时 可得 所以

sin? ?

x L
O 答图 3 x

【1 分】 【1 分】 【1 分】

F? k?

mg x L mg L

(2)单摆做简谐运动的过程中,只有线性回复力做功。 摆球从最大位移处运动到平衡位置的过程中,由动能定理

W?

1 2 mvm ? 0 2

【2 分】

高三物理第一学期期末试卷参考答案及评分标准 第 11 页(共 13 页)

其中 所以

W?

kA ? 0 1 ? A ? kA2 2 2

【2 分】

1 2 1 2 mvm ? kA 2 2 1 2 1 2 kd ? mv1 2 2
mv1 ? 2mv2

(3)B 球向 O 点运动的过程中

【1 分】 【1 分】 【1 分】

B、C 碰撞过程中动量守恒

B、C 从 O 点向右运动的过程中
其中 可得
k' ? 2k

1 1 2 ? 2mv2 ? k' d' 2 2 2

d' ?

1 d 2

【1 分】

21.(13 分)解: (1)导体棒切割磁感线 导体棒做匀速运动 又
F安 ? BIL
E ? BLv

F ? F安

I?

E R
B 2 L2 v 2 ?t R

在任意一段时间 Δ t 内, 拉力 F 所做的功 电路获取的电能
W ? Fv?t ? F安 v?t ? ?E ? qE ? EI?t ?

【2 分】 【2 分】

B 2 L2 v 2 ?t R

可见,在任意一段时间 Δ t 内,拉力 F 所做的功与电路获取的电能相等。 (2)导体棒达到最大速度 vm 时,棒中没有电流。 电源的路端电压
U ? BLvm

【1 分】

电源与电阻所在回路的电流 电源的输出功率
P ? UI ?

I?

E ?U r

【1 分】 【1 分】
BLv ? U

2 EBLvm ? B 2 L2 vm r

(3)感应电动势与电容器两极板间的电势差相等 由电容器的 U-t 图可知
U? U1 t t1

【1 分】
v? U1 t BLt1

导体棒的速度随时间变化的关系为

【1 分】

高三物理第一学期期末试卷参考答案及评分标准 第 12 页(共 13 页)

可知导体棒做匀加速直线运动,其加速度 由 则

a?

U1 BLt1

【1 分】

C?
I?

Q U

I?

Q t
【1 分】 【1 分】 【1 分】

CU CU 1 ? t t1
F ? BIL ? ma

由牛顿第二定律 可得
F?

BLCU 1 mU1 ? t1 BLt1

高三物理第一学期期末试卷参考答案及评分标准 第 13 页(共 13 页)


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