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北京市西城区2015届高三上学期期末考试物理试题

北京市西城区2014—2015学年度第一学期期末试卷

高三物理 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分钟。

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

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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

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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。

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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

粗糙水平面

光滑水平面

光滑斜面

竖直方向

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

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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I 1,通过小灯泡的电流为I 2。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 .I 1 < I 2

B .I 1 = I 2

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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

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

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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

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v 0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

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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

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

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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

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

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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?

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

v 0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

图1

图2

B

3

A

C

C .带电质点飞出磁场时速度的大小为v 0

D .带电质点飞出磁场时速度的大小为gh v 22

0+

16.如图1所示,物体A 以速度v 0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

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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

5

2gL

D .物体B 落地时重力的瞬时功率为gL mg 2?

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I g =10mA ,电流表的电阻

R g =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R 1调节为多少才能使电流表恰好达到满偏电流?

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(2)调至满偏后保持R 1的值不变, 在A 、B 间接入一个150Ω的定值电阻R 2,电流表的读数是多少? (3)调至满偏后保持R 1的值不变,在A 、B 间接入一个未知的定值电阻R x ,电流表的读数为I x ,请写出I x 随R x 变化的数学表达式。

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 2

。6.037sin =?,8.037cos =?。忽略秋千的质量,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;

图1 图2

电阻R 2

导线

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。

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。

(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U XX'=-U2和U XX'=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。

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U -U

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U

-U

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X

图2

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图5

甲示波管的结构乙荧光屏(甲图中从右向左看)

图1

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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,若振幅为A ,在平衡位

置O 点的速度为v m ,试证明:22m 2

121kA mv 。

(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

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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。

1

图2

图3

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。

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(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Δt 内,拉力F 所做的功与电路获取的电能相等。

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(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v m ,求此时电源的输出功率。

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(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t 1时刻电容器两极板间的电势差为U 1。求导体棒运动过程中受到的水平拉力大小。

R 图1

U 图4

图2

图3

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高三物理参考答案及评分标准 2015.1

一、单项选择题(每小题3分。) 1.B 2.C 3.D 4.B 5.A 6.C 7.D

8.A

9.D

10.B 11.A

12.C

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 14.BCD 15.AD 16.AC

三、计算题 17.(9分)解:

(1)根据闭合电路欧姆定律 1

g g R r R E

I ++=

【2分】

可得 Ω=1421R 【1分】 (2)根据闭合电路欧姆定律 Ω

+++=

1501g R r R E

I 【2分】

可得 A m 5=I 【1分】 (3)根据闭合电路欧姆定律 x

x R R r R E

I +++=1g 【2分】

可得 x

x R I +Ω=150V

5.1 【1分】

18.(9分)解:

(1)a .根据机械能守恒定律 2

2

1)37cos 1(mv mgL =

?- 【2分】 可得 s /m 10=v 【1分】

b .根据牛顿第二定律 L

v m mg F 2

=- 【2分】

可得 N 350=F 【1分】 (2)根据动能定理 00)37cos 1(-=-?-fs mgL 【2分】 其中 mg f 1.0=

可得 m 5=s 【1分】 19.(9分)解: (1)在加速电场中 02

12

00-=

mv eU 【2分】 在偏转电场中

平行于极板方向 t v L 0=

垂直于极板方向 dm eU a 1

=

22

1at y = 【2分】

可得 d

U L U y 02

14= 【1分】

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(2)如答图1所示。 【2分】 (3)如答图2所示。 【2分】

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

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θsin mg F =

【1分】 当θ很小时 L

x

=θsin 【1分】 可得 x L mg

F = 【1分】 所以 L

mg k =

【1分】 (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

02

12

m -=

mv W 【2分】 其中 22

1

20kA A kA W =?+=

【2分】 所以 2

2m 2

121kA mv =

(3)B 球向O 点运动的过程中 2

122121mv kd = 【1分】

B 、

C 碰撞过程中动量守恒 212mv mv = 【1分】

B 、

C 从O 点向右运动的过程中 22

221221d'k'mv =? 【1分】

其中 k 'k 2= 可得 d 'd 2

1

= 【1分】

答图1

答图2

答图3

21.(13分)解:

(1)导体棒切割磁感线 BLv E =

导体棒做匀速运动 安F F = 又 BIL F =安 R

E I =

在任意一段时间Δt 内,

拉力F 所做的功 t R

v L B t v F t Fv W ?=

?=?=2

22安 【2分】 电路获取的电能 t R

v L B t EI qE E ?=

?==?2

22 【2分】 可见,在任意一段时间Δt 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v m 时,棒中没有电流。

电源的路端电压 m BLv U = 【1分】 电源与电阻所在回路的电流 r

U

E I -=

【1分】 电源的输出功率 r

v L B EBLv UI P 2

m

22m -== 【1分】

(3)感应电动势与电容器两极板间的电势差相等 U BLv =

由电容器的U -t 图可知 t t U U 1

1

=

【1分】 导体棒的速度随时间变化的关系为 t BLt U v 1

1

=

【1分】 可知导体棒做匀加速直线运动,其加速度 1

1

BLt U a = 【1分】 由 U Q

C = t

Q I = 则 1

1

t CU t CU I ==

【1分】 由牛顿第二定律 ma BIL F =- 【1分】 可得 1

1

11BLt mU t BLCU F += 【1分】