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2012-2013北京西城高三毕业班第一学期期末物理测试卷及答案


北京市西城区 2012—2013 学年度第一学期期末试卷

高三物理

2013.1

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 分钟。

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

只有一个选项正确) 1. 下列物理量的“–”号表示方向的是 A.室外气温 t = –5.0℃ B.物体的速度 v = –2.0m/s C.物体的重力势能 Ep = –12.0J D.A、B 两点间的电势差 = –5.0V

2. 一频闪仪每隔 0.04 秒发出一次短暂的强烈闪光, 照亮运动的小球, 于是胶片上记录了小 球在几个闪光时刻的位置。下图是小球从 A 点运动到 B 点的频闪照片示意图。由图可以 判断,小球在此运动过程中

A A.速度越来越小 C.受到的合力为零

B B.速度越来越大 D.受到合力的方向由 A 点指向 B 点

3. 如图所示,闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁。当磁铁向下运动(但未插入线圈内 部)时,线圈中 S v A.没有感应电流 B.感应电流的方向与图中箭头方向相反 C.感应电流的方向与图中箭头方向相同 D.感应电流的方向不能确定
N

G

4. 实验室常用到磁电式电流表。其结构可简化为如图所示的模型,最基本的组成部分是磁 铁和放在磁铁两极之间的线圈,OO? 为线圈的转轴。忽略线圈转动中的摩擦。当静止的 线圈中突然通有如图所示方向的电流时,顺着 OO? 的方向看, A.线圈保持静止状态 O′ B.线圈开始沿顺时针方向转动 C.线圈开始沿逆时针方向转动 D.线圈既可能顺时针方向转动,也可能逆时针方向转动 S N
O

5. 如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为 2:1,电阻 R ? 55 .0? ,原线圈两端接一正

弦式交变电流,电压 u 随时间 t 变化的规律为 u ? 110 2 sin 20πt (V) ,时间 t 的单位是 s。那么,通过电阻 R 的电流有效值和频率分别为 A.1.0A、20Hz C. 2 A、10Hz B. 2 A、20Hz

u
D.1.0A、10Hz

R

6. 一座大楼中有一部直通高层的客运电梯,电梯的简化模型如图 1 所示。已知电梯在 t = 0 时由静止开始上升,电梯的加速度 a 随时间 t 的变化如图 2 所示。如图 1 所示,一质量 为 M 的乘客站在电梯里, 电梯对乘客的支持力为 F。 根据 a-t 可以判断, F 大小不变, 力 且 F<Mg 的时间段为
a/m ? s-2 1.0 电梯 0 -1.0 图1 图2

1

8 9

15 16

23 24 t/s

A.1~8s 内 C.15~16s 内

B.8~9s 内 D.16~23s 内

7. 如图所示为一小灯泡的伏安特性曲线,横轴和纵轴分别表示电压 U 和电流 I。图线上点 A 的坐标为(U1,I1) ,过点 A 的切线与纵轴交点的纵坐标为 I2。小灯泡两端电压为 U1 时,电阻等于 A.

I1 U1 U1 I2

B.

U1 I1 U1 I1 ? I 2

I I1 I2 O U1 U A

C.

D.

8. 如图所示,电路中 RT 为热敏电阻,R1 和 R2 为定值电阻。当温度升高时,RT 阻值变小。 开关 S 闭合后,RT 的温度升高,则下列物理量中变小的是 A.通过 RT 的电流 to B.通过 R1 的电流 RT R2 C.通过 R2 的电流 S D.电容器两极板间的电场强度
R1

9. 如图 1 所示,弹簧振子以点 O 为平衡位置,在 A、B 两点之间做简谐运动。取向右为正 方向,振子的位移 x 随时间 t 的变化如图 2 所示,下列说法正确的是 x/cm
12 0 A 图1 O B 0.8 图2 1.6

t/s

-12

A.t = 0.8s,振子的速度方向向左 B.t = 0.2s 时,振子在 O 点右侧 6cm 处 C.t = 0.4s 和 t = 1.2s 时,振子的加速度完全相同 D.t = 0.4s 到 t = 0.8s 的时间内,振子的速度逐渐减小 10. 如图所示,质量为 m 的物体 A 在竖直向上的力 F(F<mg)作用下静止于斜面上。若减 小力 F,则 F A.物体 A 所受合力不变 B.斜面对物体 A 的支持力不变 A C.斜面对物体 A 的摩擦力不变 D.斜面对物体 A 的摩擦力可能为零 11. 如图所示,在 A、B 两点分别放置两个电荷量相等的正点电荷,O 点为 A、B 连线中点, M 点位于 A、B 连线上,N 点位于 A、B 连线的中垂线上。则关于O、M、N 三点的电场 强度 E 和电势 φ 的判定正确的是 N A.EM < EO B.φM < φO C.EN < EO D.φN < φO
A M O B

12. 如图所示, 在水平面内有一质量分布均匀的木杆可绕端点 O 在水平面上自由转动。 一颗 子弹以垂直于杆的水平速度 v0 击中静止木杆上的 P 点, 并随木杆一起转动。 已知木杆质 量为 M,长度为 L;子弹质量为 m,点 P 到点 O 的距离为 x。忽略木杆与水平面间的摩 擦。设子弹击中木杆后绕点 O 转动的角速度为 ω。下面给出 ω 的四个表达式中只有一 个是合理的。根据你的判断,ω 的合理表达式应为 3m v0 x A. ? ? 3m x2 ? ML2

3m v0 x 2 B. ? ? 3m x2 ? ML2 3Mv 0 x C. ? ? 3Mx 2 ? mL2
D. ? ?

O x

P

v
0

3m v0 L 3m L2 ? Mx 2

二、 不定项选择题(本题共 4 小题,每小题 3 分,共 12 分。每小题给出的四个选项中,有 一个或多个选项正确。全部选对的得 3 分,选对但不全的得 1 分,不选或有选错的得 0 分) 13. 一列波源在 x=0 处的简谐波, x 轴正方向传播, 沿 周期为 0.02s,0 时刻的波形如图所示。 t 此时 x=12cm 处的质点 P 恰好开始振动。则 y/cm A.质点 P 开始振动时的方向沿 y 轴正方向 5 B.波源开始振动时的方向沿 y 轴负方向 P 0 8 12 x/cm 4 C.此后一个周期内,质点 P 通过的路程为 8cm -5 D.这列波的波速为 4.00m/s 14. 磁流体发电是一项新兴技术。如图所示,平行金属板之间有一个很强的磁场,将一束含 有大量正、负带电粒子的等离子体,沿图中所示方向喷入磁场。图中虚线框部分相当于 发电机。把两个极板与用电器相连,则 A A.用电器中的电流方向从 A 到 B 用 等离子体 B.用电器中的电流方向从 B 到 A 电 器 C.若只增强磁场,发电机的电动势增大 B D.若只增大喷入粒子的速度,发电机的电动势增大 15. 某同学设计了一种静电除尘装置,如图 1 所示,其中有一长为 L、宽为 b、高为 d 的矩 形通道,其前、后面板为绝缘材料,上、下面板为金属材料。图 2 是装置的截面图,上、 下两板与电压恒定为 U 的高压直流电源相连。 带负电的尘埃被吸入矩形通道的水平速度 为 v0,当碰到下板后其所带电荷被中和,同时被收集。将被收集尘埃的数量与进入矩形 通道尘埃的数量的比值,称为除尘率。不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用。要增大 除尘率,则下列措施可行的是
L d v0

A.只增大电压 U C.只增大高度 d

图1

b

B.只增大长度 L

图2

D.只增大尘埃被吸入水平速度 v0

16. 如图 1 所示,物体以一定初速度从倾角 α=37° 的斜面底端沿斜面向上运动,上升的最大 高度为 3.0m。选择地面为参考平面,上升过程中,物体的机械能 E 机随高度 h 的变化如 图 2 所示。g = 10m/s2,sin37°= 0.60,cos37°= 0.80。则
E 机/J 50 v0 30

α
图1 0 1.0 2.0 3.0 图2 h/m

A.物体的质量 m = 0.67kg B.物体与斜面间的动摩擦因数 μ = 0.40 C.物体上升过程的加速度大小 a = 10m/s2 D.物体回到斜面底端时的动能 Ek = 10J

第二卷

(计算题,共 52 分)

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) 如图所示为半径 R=0.50m 的四分之一圆弧轨道, 底端距水平地面的高度 h=0.45m。 一质量 m=1.0kg 的小滑块从圆弧轨道顶端 A 由静止释放,到达轨道底端 B 点的速度 v = 2.0m/s。忽略空气的阻力。取 g=10m/s2。求: (1)小滑块在圆弧轨道底端 B 点受到的支持力大小 FN; (2)小滑块由 A 到 B 的过程中,克服摩擦力所做的功 W; (3)小滑块落地点与 B 点的水平距离 x。
A O A B R

h

18. (6 分)已知地球质量为 M,半径为 R ,自转周期为 T,引力常量为 G。如图所示,A 为在地面附近绕地球做匀速圆周运动的卫星,B 为地球的同步卫星。 (1)求卫星 A 运动的速度大小 v; (2)求卫星 B 到地面的高度 h。

A R

B

19. (12 分)如图 1 所示,两根足够长平行金属导轨 MN、PQ 相距为 L,导轨平面与水平

面夹角为 ? ,金属棒 ab 垂直于 MN、PQ 放置在导轨上,且始终与导轨接触良好,金属 棒的质量为 m。导轨处于匀强磁场中,磁场的方向垂直于导轨平面斜向上,磁感应强度 大小为 B。金属导轨的上端与开关 S、定值电阻 R1 和电阻箱 R2 相连。不计一切摩擦, 不计导轨、金属棒的电阻,重力加速度为 g。现在闭合开关 S,将金属棒由静止释放。 (1)判断金属棒 ab 中电流的方向; (2)若电阻箱 R2 接入电路的阻值为 0,当金属棒下降高度为 h 时,速度为 v,求此过程 中定值电阻上产生的焦耳热 Q; (3)当 B=0.40T,L=0.50m, ? ? 37°时,金属棒能达到的最大速度 vm 随电阻箱 R2 阻 值的变化关系,如图 2 所示。取 g = 10m/s2,sin37°= 0.60,cos37°= 0.80。求阻 值 R1 和金属棒的质量 m。
vm/(m·s-1) B M a P b N α Q 图1 α 图2 S R1 R2 60 30 0 2.0 R2/Ω

20. (12 分)如图所示,一质量 M=1.0kg 的砂摆,用轻绳悬于天花板上 O 点。另有一玩具 枪能连续发射质量 m=0.01kg、速度 v=4.0m/s 的小钢珠。现将砂摆拉离平衡位置,由高 h=0.20m 处无初速度释放,恰在砂摆向右摆到最低点时,玩具枪发射的第一颗小钢珠水 平向左射入砂摆,二者在极短时间内达到共同速度。不计空气阻力,取 g =10m/s2。 (1)求第一颗小钢珠射入砂摆前的瞬间,砂摆的速度大小 v0; (2)求第一颗小钢珠射入砂摆后的瞬间,砂摆的速度大小 v1; (3)第一颗小钢珠射入后,每当砂摆向左运动到最低点时,都有一颗同样的小钢珠水平 向左射入砂摆,并留在砂摆中。当第 n 颗小钢珠射入后,砂摆能达到初始释放的高 度 h,求 n。
O

v h

21. (13 分)如图 1 所示,在 x 轴上 0 到 d 范围内存在电场(图中未画出) 轴上各点的 ,x 电场沿着 x 轴正方向,并且电场强度大小 E 随 x 的分布如图 2 所示;在 x 轴上 d 到 2d 范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为 B。 一质量为 m, 电量为 ? q 的

粒子沿 x 轴正方向以某一初速度从 O 点进入电场,最终粒子恰从坐标为(2d, 3 d ) 3 的 P 点离开磁场。不计粒子重力。 (1)求在 x=0.5d 处,粒子的加速度大小 a; (2)求粒子在磁场中运动时间 t; (3)类比是一种常用的研究方法。对于直线运动,教科书中讲解了由 v-t 图像求 位移的方法。请你借鉴此方法,并结合其他物理知识,求电场对粒子的冲量 大小 I。
y

E

B P

E E0 x O d 图2 x

O

d 图1

d

北京市西城区 2012—2013 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 2.A 3.C 7.B 8.C 9.A 4.B 10.A 5.D 11.D 6.D 12.A

2013.1

二、多项选择题(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.BD 14.ACD 15.AB 16.CD

三、计算题 17.(9 分)解: (1)根据牛顿第二定律, 解得: FN ? 18N (2)根据动能定理,

FN

FN ? m g ? m

v

2

R

【2 分】 【1 分】 mg

mgR ? W ?

1 2 mv 2

【2 分】 【1 分】 【1 分】 【1 分】

解得: W ? mgR ? (3)水平方向: 竖直方向:

1 2 mv ? 3J 2 x? v t 1 h ? gt 2 2

解得: x ? v ?

2h ? 0.6m g

【1 分】

18.(6 分)解: (1)对卫星 A,由牛顿第二定律

G
解得: v ?

MmA v2 ? mA R2 R

【2 分】

GM R

【1 分】

(2)对卫星 B,设它到地面高度为 h,同理

G

MmB 2π ? mB ( ) 2 ( R ? h) 2 ( R ? h) T
3

【2 分】

解得: h ?

GMT 2 ?R 4π 2

【1 分】

19.(12 分)解: (1)由右手定则,金属棒 ab 中的电流方向为 b 到 a

【2 分】

(2)由能量守恒,金属棒减小的重力势能等于增加的动能和电路中产生的焦耳热

mgh ?

1 2 mv ? Q 2 1 2 mv 2

【2 分】

解得: Q ? mgh ?

【1 分】
FN b α

B

(3)设最大速度为 v,切割磁感线产生的感应电动势 E ? BLv 由闭合电路的欧姆定律: I ?

F

E R1 ? R2

【1 分】

mg

从 b 端向 a 端看,金属棒受力如图: 金属棒达到最大速度时满足

mgsin ? ? BIL ? 0
由以上三式得: v ?

【1 分】

mg sin ? mg sin ? R2 ? R1 【1 分】 2 2 B L B 2 L2 60 ? 30 m/s ? Ω ? 15m/s ? Ω ,纵截距 v0=30m/s, 由图像可知:斜率 k ? 2 mg sin ? R1 = v0 所以得到: 【1 分】 B 2 L2 mg sin ? ?k 【1 分】 B 2 L2
解得:R1=2.0Ω m=0.1kg 【1 分】 【1 分】

20.(12 分)解: (1)砂摆从释放到最低点,由动能定理:

Mgh ?

1 2 Mv 0 2

【2 分】 【1 分】

解得: v0 ? 2gh ? 2.0m/s

(2)小钢球打入砂摆过程,由动量守恒定律,以右为正方向

Mv0 ? mv ? (M ? m)v1
解得: v1 ?

【2 分】 【1 分】

Mv 0 ? mv ? 1.94m/s M ?m

(3)第 2 颗小钢球打入过程,由动量守恒定律,以左为正方向

(M ? m)v1 ? mv ? (M ? 2m)v2
第 3 颗小钢球打入过程,同理

(M ? 2m)v2 ? mv ? (M ? 3m)v3
··· 第 n 颗小钢球打入过程,同理

[M ? (n ? 1)m]vn?1 ? mv ? (M ? nm)vn
联立各式得: (M ? m)v1 ? (n ? 1)mv ? (M ? nm)vn 解得: vn ? 【3 分】

( M ? m)v1 ? (n ? 1)m v (M ? nm)

【1 分】

当第 n 颗小钢球射入后,砂摆要能达到初始释放的位置, 砂摆速度满足:vn≥v0 【1 分】 解得: n ?

( M ? m)v1 ? m v ? Mv0 ?4 m(v0 ? v)

【1 分】

所以,当第 4 颗小钢球射入砂摆后,砂摆能达到初始释放的高度。

21.(13 分)解: (1)由图像,x=0.5d 处,电场强度为 E=0.5E0,由牛顿第二定律得:

qE ? m a
解得: a ?

【2 分】 【1 分】
α
R?

qE 0 2m

R d

(2)在磁场中运动轨迹如图,设半径为 R,由几何关系

3 d 3

x

B

R2 ? d 2 ? (R ?
解得:R=

3 2 d) 3
【1 分】

2 3 d 3 d 3 ? R 2

设圆弧所对圆心为 α,满足: sin ? ? 解得: ? ?

?
3

【1 分】

粒子在磁场中做圆周运动,设在磁场中运动的周期为 T,粒子在磁场的 运动速率为 v, 圆运动半径为 R,有:

qvB ? m

v2 R
2?R 2?m ? v qB

【1 分】 【1 分】

粒子运动的周期 T ?

所以,粒子在磁场中运动时间 t ?

? πm ?T ? 2? 3qB

【1 分】

(3)粒子在磁场中做圆周运动,由牛顿第二定律得:

v2 2 3 ,又粒子做圆周运动的半径 R= d R 3 4qBd 解得粒子在磁场中的运动速度 v ? 5m 1 由图像可知,电场中电场力对粒子做功 W= qE 0 d 2 qvB ? m
设粒子进入电场时的初速度为 v0 根据动能定理: W ?

【1 分】 【1 分】

1 2 1 2 mv ? mv 0 2 2

【1 分】

解得: v0 ? v 2 ?

2W 2 3qBd 2 qE0 d ? ( ) ? m 3m m
2 3qBd 4q 2 B 2 d 2 ? ? qE0 dm 3 3

【1 分】

根据动量定理: I ? mv ? mv0 ?

【1 分】


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