【物理】山东省泰安市2019届高三上学期期末考试试题（解析版）
山东省泰安市2019届高三上学期期末考试
一、选择题
1.在光电效应实验中，分别用频率为va、vb的单色光a、b照射到同种金属上。测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为和。h为普朗克常量。下列说法正确的是（ ）
A. 若va>vb，则一定有<
B. 若va>vb，则一定有>
C. 若va
D. 若va>vb，则一定有hva->hvb-
【答案】B
【解析】
【详解】AB．根据光电效应方程知，，逸出功相同，则
又
则
故A错误，B正确；
C．根据知，若，则一定有
Eka＜Ekb
故C错误；
D．逸出功W0=hv－Ekm，由于金属的逸出功相同，则有
故D错误。
故选B。
2.一静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核，衰变方程为。下列说法正确的是（ ）
A. 衰变后钍核的动能比粒子的动能大
B 衰变后钍核与粒子可能同向运动
C. 衰变后粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量
D. 铀核的半衰期等于其放出一个粒子所经历的时间
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据动量守恒得，系统总动量为零，衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量大小，由于两个粒子的质量不同，则动能不同，故A错误；
B．根据动量守恒得，系统总动量为零，衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量大小，故衰变后钍核与粒子反向运动，故B错误；
C．衰变的过程中有质量亏损，故衰变后粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量，故C正确；
D．衰期等于铀核有半数发生衰变的时间，故D错误。
故选C。
3.一物体自时开始做直线运动，其速度-时间图象如图所示，下列判断正确的是（ ）
A. 在内，物体做匀变速直线运动
B. 在时，物体的速度和加速度都为零
C. 在内和内，物体的平均速度相等
D. 在和内，物体的加速度方向相反
【答案】C
【解析】
【详解】A. 速度-时间图象的斜率反映物体运动的加速度，在内，由图可知图像的斜率发生改变，故A错误；
B. 在时，物体的速度为零，加速度不为零，故B错误；
C. 在内，物体的平均速度
在内，物体的平均速度
在内和内，物体的平均速度相等，故C正确；
D. 在和内，物体的加速度方向相同，故D错误。
故选C。
4.已知月球半径为，飞船在距月球表面高度为的圆轨道上绕月飞行，周期为。万有引力常量为，则（ ）
A. 月球质量为 B. 月球表面重力加速度为
C. 月球密度为 D. 月球第一宇宙速度为
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据万有引力定律得
解得月球质量为，故A错误；
B．月球表面重力加速度
解得，故B正确；
C．月球密度为
故C 错误；
D．月球第一宇宙速度为
解得，故D错误。
故选B。
5.如图所示，一理想变压器的原、副线圈匝数之比为，原线圈接入电压的交流电源，图中电表均为理想电表，闭合开关后，当滑动变阻器的滑动触头从最上端滑到最下端的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 副线圈中交变电流的频率为 B. 时，电压表的示数为0
C. 电流表的示数先变小后变大 D. 电流表的示数先变大后变小
【答案】C
【解析】
【详解】A．由电压公式知交流电的频率为
故A错误；
B．原线圈两端的输入电压有效值为220V，由变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系得
解得，故B错误；
CD．由图可知，滑动变阻器
上下两部分并联后与R串联，根据串并联电路的电阻可知，当滑片P位于中间位置时，并联电阻的电阻值最大，所以当滑动变阻器的滑动触头P从最上端滑到最下端的过程中，电路中的总电阻先增大后减小，根据欧姆定律可知，变压器的输出电流先减小后增大，则输入的电流也是先减小后增大，即电流表的示数先变小后变大，故C正确，D错误。
故选C。
6.在竖直墙壁间有半圆球A和圆球B，其中圆球B的表面光滑，半圆球A与左侧墙壁之间的动摩擦因数为0.9，两球心之间连线与水平方向成的夹角，两球恰好不下滑。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，，。则圆球B和半圆球A的质量之比为（ ）
A. 5：1 B. 6：1 C. 12：1 D. 15：1
【答案】A
【解析】
【详解】设A的质量为m，B的质量为M，隔离光滑均匀圆球B，对B受力分析如图所示
解得
对两球组成的整体有
代入数据解得
故选A。
7.如图所示，电源电动势，内电阻，变阻器的最大电阻，，，平行板电容器的两金属板水平放置。开关与接触，电路稳定后（ ）
A. 电源的最大输出功率为
B. 增大时，电容器的带电量减少
C. 的阻值增大时，两端的电压增大
D. 当开关接向至电路稳定过程中，流过的电流方向为
【答案】D
【解析】
【详解】A．变阻器的电阻为零时，电源的输出功率最大，电流为
电源的输出功率
故A错误；
B．增大时，根据闭合电路的欧姆定律可知，两端的电压增大，根据可知电容器的带电量增加，故B错误；
C．的阻值增大时，电路的电流减小，两端的电压减小，故C错误；
D．开关接a时，上极板带正电，当开关接向b后，下极板带正电，流过的电流方向为d→c，故D正确。
故选D。
8.如图，倾角为的光滑斜面与光滑的半径为的半圆形轨道相切于
点，固定在水平面上，整个轨道处在竖直平面内。现将一质量为的小球自斜面上距底端高度为的某点由静止释放，到达半圆最高点时，对点的压力为，改变的大小，仍将小球由静止释放，到达点时得到不同的值，将对应的与的值描绘在图像中，如图所示。则由此可知（ ）
A. 小球开始下滑的高度的最小值是 B. 图线的斜率与小球质量无关
C. 点的坐标值是 D. 点坐标的绝对值是
【答案】D
【解析】
【详解】小球经过C点时，由合力提供圆周运动向心力，即
从A到C的过程中只有重力做功，根据机械能守恒定律有
联立解得
A．到达点时，要求，解得，故A错误；
B．图像的斜率
图线的斜率与小球质量有关，故B错误；
C．小球在点时有，解得，故C错误；
D．小球对点的压力为的表达式为
点坐标是图像的截距，故点坐标的绝对值是，故D正确。
故选D。
9.如图所示，光滑水平面上有大小相同的、两球在同一直线上运动。两球质量关系为
，规定向右为正方向，、两球的动量均为，运动中两球发生碰撞，碰撞前后球动量变化量的大小为，则（ ）
A. 左方是球，碰前两球均向右运动
B. 右方是球，碰前两球均向右运动
C. 碰撞后、两球速度大小之比为5：2
D. 经过验证两球发生的碰撞不是弹性碰撞
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．根据动量公式可知A球质量大，A球运动的速度小，且A、B球的速度为正，故碰前两球均向右运动，要使两球发生碰撞，由于A球运动的速度小，故右方是A球,故A错误，故B正确；
C．由动量守恒定律得
碰撞后A球动量
碰撞后B球动量
根据动量公式，，碰撞后A、B两球速度大小之比为5：2，故C正确；
D．碰撞前系统的总动能为
同理碰撞后系统的总动能为
可知碰撞过程中系统的动能守恒，所以两球发生的碰撞是弹性碰撞，故D错误。
故选BC。
10.如图，方向水平向左的匀强电场中，一带正电的小球（可视为质点）经过点时速度大小为，方向与水平方向成角（角是锐角，虚线为竖直线）。当它到达点（图中未画出）时速度恰沿水平方向，且速度大小为。不计空气阻力，则（ ）
A. 点可能在虚线的右侧
B. 从到过程中小球的电势能先增加后减少
C. 从到过程中小球的动量均匀变化
D. 从到过程中小球的重力势能与电势能之和保持不变
【答案】BC
【解析】
【详解】A．从O点到达P点速度增大，根据功能关系可知电场力做正功，故点可能在虚线的左侧，故A错误；
B．从到过程中小球先向右做减速运动，再向左做加速运动，电场力先做负功，再做正功，故小球的电势能先增加后减少，故B正确；
C．小球受电场力和重力作用，二力大小方向均不变，故小球受合力不变，根据冲量定理可知故小球的动量均匀变化，故C正确；
D．小球受电场力和重力作用，根据能量守恒，小球动能、重力势能、电势能之和不变，故D错误。
故本题选BC。
11.如图，光滑水平面上边长为的正方形金属框在水平恒力作用下运动，穿过方向竖直向上的有界匀强磁场区域。磁场区域的宽度为。已知边进入磁场时，线框的加速度恰好为0。则线框进入磁场的过程和从磁场另一侧穿出的过程相比较，下列说法正确的有（ ）
A. 所受的安培力方向相同
B. 穿出磁场的过程中，线圈的加速度可能增加
C. 进入磁场过程比穿出磁场过程中通过导体内某一截面的电量少
D. 穿出磁场的过程线圈中产生的热量比进入时多
【答案】AD
【解析】
【详解】A．根据楞次定律：感应电流阻碍导体与磁场间相对运动，可知安培力方向均水平向左，方向相同，故A正确；
B．线框进入磁场时做匀速运动，整个金属框进入磁场后运动时磁通量不变，没有感应电流产生，线框不受安培力而做匀加速运动，穿出磁场时，线框所受的安培力增大，大于恒力F，线框将做减速运动，由于速度的减小，线框所受的安培力减小，线框所受的合外力减小，故穿出磁场的过程中，线圈的加速度减小，故B错误；
C．由电荷量公式
可知进人磁场的过程与穿出磁场的过程穿过线框的磁通量变化量相等，则通过线圈横截面的电荷量相等，故C错误；
D．线框进入磁场时做匀速运动，整个金属框进入磁场后运动时磁通量不变，没有感应电流产生，线框不受安培力而做匀加速运动，穿出磁场时，线框所受的安培力增大，大于恒力F，线框将做减速运动，根据功能关系可知，进入磁场产生的热量，穿出磁场过程，线框的动能减小，减小的动能转化为内能，则有
穿出磁场的过程线圈中产生的热量比进入时多，故D正确。
故选AD。
12.如图，质量为的物体自空间点以水平初速度抛出，落在地面上的点，其轨迹为一抛物线。现仿此抛物线制作一个光滑滑道并固定在与完全重合的位置上，然后将此物体从点由静止释放，受微小扰动而沿此滑道滑下，在下滑过程中物体未脱离滑道。为滑道上一点，连线与竖直成45°角，此时物体的速度是，取，下列说法正确的是（ ）
A. 的长度为
B. 物体做平抛运动水平初速度为
C. 物体沿滑道经过点时速度的竖直分量为
D. 物体做平抛运动经过点时的速度为
【答案】AB
【解析】
【详解】A物体下滑过程中，只有重力做功，物体机械能守恒，根据机械能守恒得
解得
连线与竖直成45°角，根据数学关系可知长度为
故A正确；
物体做平抛运动有
解得，故B正确；
C设物体滑到P点时速度方向与水平方向夹角为 ，物体滑到P点时速度方向与水平方向夹角的正切值是位移与水平方向夹角正切值的2倍， 即
解得
P点速度竖直分量
故C错误；
D物体做平抛运动经过点时的竖直方向速度为
物体做平抛运动经过点时的竖直方向速度为
故D错误。
故选AB。
二、非选择题
13.某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图（a）所示，轻弹簧左端固定在长木板上，纸带穿过打点计时器并与物块连接。
(1)实验中涉及到下列操作步骤：
①接通打点计时器电源
②松手释放物块
③将木板左端稍微垫起
④向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量
⑤把纸带向左拉直
⑥让物块不接触弹簧，轻轻向右推动物块
平衡摩擦力后，通过实验和计算，可求得弹簧被压缩后的最大弹性势能，正确的操作顺序是__________（填入代表步骤的序号）；
(2)实验测得物块的质量，下图（b）中纸带是把弹簧压缩到某位置所得到的实际打点结果，打点计时器所用交流电的频率为。由纸带所给数据，可求出弹簧被压缩后的最大弹性势能为_________（保留3位有效数字）。
【答案】 (1). ④⑤①② (2). 0.449
【解析】
【详解】(1)[1]实验中应先将物块推到最左侧，测量压缩量，再把纸带向左拉直；先接通电源，稳定后再释放纸带，故步骤为④⑤①②；
(2)[2]因弹簧的弹性势能转化为物块的动能，则可知离物块开时速度越大，则弹簧的弹性势能越大，由图可知，纸带两点间的距离先增大后不变，故2.68段时物体应脱离弹簧，
则由平均速度可求得，其速度
最大弹性势能为
14.某实验小组设计了如图所示的电路，用于研究热敏电阻的伏安特性曲线，所用电压表量程为，内阻约，电流表量程为，内阻，为电阻箱。（以下计算结果均保留2位有效数字）
(1)该实验小组实验操作步骤：
①按实验电路图把电路连接好
②把电阻箱调到最大，闭合开关;
③调节电阻箱电阻值，记录下不同电阻箱电阻值和对应的电压表示数和电流表示数
④利用上述物理量的符号，表示电源路端电压_______。
(2)该小组同学，通过正确的测量得到数据，并描绘在坐标系中，图线如图所示，其中曲线是热敏电阻伏安特性曲线，斜线为电源的电流随路端电压的变化规律。当电压表示数为时，热敏电阻值______；该电源的电动势______，内电阻_______；
(3)实验中，当电阻箱的阻值调到时，热敏电阻消耗的电功率________。
【答案】 (1). (2). 10 3.0 2.5 (3). 0.36
【解析】
【详解】（1）[1]由电路图可知，电阻间为串联关系；电压表测量两端的电压，电流表测量电路中电流，根据串并联电路规律可知外电压为
（2）[2]当电压为1.0V时，热敏电阻值中的电流I为0.1A，由欧姆定律可知，电阻为
[3] [4]根据闭合电路的欧姆定律
可知图像的与U轴的交点为电源电动势
整理得
斜率
解得
（3）[5]电源等效内阻
热敏电阻两端的电压
在图像中做的图像
图像的交点为，
热敏电阻消耗的电功率
15.如图，在水平方向的匀强电场中，用长为的绝缘细线悬挂一个质量为带电量为的金属小球，开始时，用外力将小球拉至最低点。然后将球由静止释放，球的最大摆角为60°。小球可看作质点。求
(1)匀强电场的电场强度的大小；
(2)在最大摆角处细线的拉力和此时小球的加速度。
【答案】(1)；(2)，沿切线方向；
【解析】
【详解】(1)小球由最低点到最大摆角处，由动能定理得
解得
(2)在最大摆角处沿细线方向
解得
沿切线方向加速度
解得
16.如图甲所示，间距为的光滑平行水平金属导轨、，左端连接有阻值为的定值电阻。导轨平面内存在着一磁感应强度大小为、方向竖直向下的匀强磁场，磁场区域的左端静止着一质量为、长度为电阻为的金属杆。现用一平行于金属导轨的外力向右拉金属杆，使之由静止开始运动，图中电压采集器可将其两端的电压即时采集并输入计算机，获得的电压随时间变化的关系图象如图乙所示，时刻金属杆到达磁场区域的右端，此时采集的电压数据为。运动中金属杆与导轨始终垂直且接触良好，导轨电阻不计。重力加速度大小为。
(1)写出拉力随时间变化的关系式；
(2)求金属杆运动到磁场区域正中间时的功率。
【答案】(1)；(2)
【解析】
【详解】(1)当金属杆运动的速度为时，杆中产生的感应电动势
根据闭合电路欧姆定律
电压采集器得到的是两端的电压
由图象得
整理得
可知金属杆做匀加速直线运动，其加速度为
根据牛顿第二定律
而金属杆受到的安培力
整理得
(2)设金属杆经过区域正中间时的速度为，根据运动学公式
此时两端的电压
消耗电功率
解得
17.如图，在半径为和
的同心圆环内，存在垂直环面向里的匀强磁场。某时刻一质量为、电荷量为的带电粒子从点沿半径方向以速度进入磁场。不计粒子重力。
(1)若使粒子不能从大圆边界射出，磁场的磁感应强度应满足什么条件？
(2)若，则至少再过多长时间粒子才能再次经过点？并画出粒子的运动轨迹。
【答案】(1)；(2)；
【解析】
【详解】(1)如图所示，当带电粒子在磁场中的运动轨迹与磁场的外边界相切时为临界情况，由几何关系可知
根据牛顿定律，得
整理得
即当时，粒子才不会从磁场的外边界射出
(2)，所以粒子不会从外边界射出磁场，在磁场中运动的轨道半径
根据几何关系知，与的夹角
解得
由对称性知，粒子回到磁场内边界时，速度方向指向圆心，所以轨迹圆弧对应的圆心角为
粒子从到经历的时间
粒子在无磁场区域内沿直径运动一次的时间
再次进入磁场偏转后回到内边界，情形与前相似；粒子经三次磁场偏转后沿方向通过点，轨迹如图，经历的总时间
整理得
