浙江省嘉兴市第一中学2020届高三上学期期中考试物理试题

浙江省嘉兴市第一中学2020届高三上学期期中考试物理试题

嘉兴市第一中学2019学年第一学期期中测试 一、单项选择题（本题共6小题，每小题5分，共30分）‎ ‎1.关于物理学家对物理学发展做出突出贡献，以下说法中正确的是：‎ A. 法拉第发现了电磁感应现象并首先提出了电磁感应的相关规律 B. 爱因斯坦首先发现了光电效应现象并用光电效应方程来解释它 C. 麦克斯韦预言了电磁波的存在并首先捕捉到了它 D. 卢瑟福首先提出了原子的核式结构模型并发现了质子 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A.法拉第发现了电磁感应现象，楞次找到了判断感应电流方向的楞次定律，纽曼和韦伯总结了法拉第电磁感应定律，故A错误；‎ B.赫兹等人首先发现了光电效应，爱因斯坦发现了光电效应的规律，并成功解释了光电效应，故B错误；‎ C.麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证明了电磁波的存在，在人类历史上首先捕捉到了电磁波，故C错误；‎ D.卢瑟福首先提出了原子的核式结构模型并发现了质子，故D正确。‎ ‎2. 光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是(　　)‎ A. 用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象 B. 用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象 C. 在光导纤维内传送图象是利用光的色散现象 D. 光学镜头上增透膜是利用光的干涉现象 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 试题分析：检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，故A错误；用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光发生折射而形成色散现象，故B错误；光导纤维束内传送图象是利用了光由光密介质到光疏介质时会发生全反射，故C错误；增透膜是利用光的干涉现象，故D正确；故选D。‎ 考点：光的干涉；光的色散；全反射 ‎【名师点睛】人类对于光学的研究及应用非常广泛，在学习中要注意掌握不同现象在生产生活中的应用，平时要注意观察积累生活中的光现象．‎ ‎3.近年来，一些高级轿车的设计师在关注轿车的加速性能的同时，提出了“加速度的变化率”的概念，用这一新的概念来描述轿车加速度随时间变化的快慢，轿车的加速度变化率越小，乘坐轿车的人感觉越舒适．图示是一辆汽车在水平公路上行驶时加速度随时间变化的关系图象，取t=0时速度方向为正方向，则关于加速度变化率以及汽车的运动，下列说法正确的是（  ）‎ A. 依据运动学定义方法，“加速度的变化率”的单位是m/s2‎ B. 在2秒内，汽车做匀减速直线运动 C. 在2秒内，汽车的速度减小了3m/s D. 若汽车在t=0时速度为5m/s，则汽车在2秒末速度的大小为8m/s ‎【答案】D ‎【解析】‎ 试题分析：加速度的变化率为，a的单位是m/s2，所以，“加速度的变化率”的单位应该是m/s3，故A错误．在2秒内，汽车的加速度在减小，但2s内加速度一直为正，加速度与速度同向，则汽车作加速运动，所以汽车做加速度减小的变加速直线运动，故B错误．由△v=a△t，知在a-t图象中，图象与时间轴所围图形的面积表示物体速度的变化量△v，则得：在2秒内，汽车的速度增加△v=m/s=3m/s．故C错误．若汽车在t=0时速度为5m/s，在2秒内，汽车的速度增加3m/s，则汽车在2秒末速度的大小为8m/s，故D正确．故选D．‎ 考点：运动图像 ‎【名师点睛】本题主要考查物体运动时加速度的定义，知道在a-t图象中图象与时间轴所围图形的面积表示物体速度的变化量，能理解加速运动与减速运动由加速度与速度方向决定，而不是由加速度的大小变化决定。‎ ‎4.超市里磁力防盗扣的内部结构及原理如图所示，在锥形金属筒内放置四颗小铁珠（其余两颗未画出），工作时弹簧通过铁环将小铁珠挤压于金属筒的底部，同时，小铁珠陷于钉柱上的凹槽里，锁死防盗扣．当用强磁场吸引防资扣的顶部时，铁环和小铁珠向上移动，防盗扣松开，已知锥形金属筒底部的圆锥顶角刚好是90°，弹簧通过铁环施加给每个小铁珠竖直向下的力F，小铁珠锁死防盗扣，每个小铁珠对钉柱产生的侧向压力为（不计摩擦以及小铁珠的重力）‎ A. F B. F C. F D. F ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】以一个铁珠为研究对象，将力F按照作用效果分解如图所示：‎ 由几何关系可得小铁球对钉柱产生的侧向压力为：‎ ‎ 。‎ 故选：C。‎ ‎5.2019年1月3日，嫦娥四号成功着陆在月球背面开始了对月球背面区域的科学考察之旅。由于月球在绕地球的运行过程中永远以同一面朝向地球，导致地球上的任何基站信号都无法直接穿透月球与嫦娥四号建立联系，为此，我国特意于2018年5月21日成功发射了嫦娥四号中继星“鹊桥”，如下图所示，若忽略除地球和月球外其他天体的影响，运行在地月第二拉格朗日点（L2点）的“鹊桥”的运动可简化为同时参与了以L2点为中心的自转和与月球一起绕地球的公转两个运动，以确保嫦娥四号和地球之间始终能够正常的进行通讯联系。以下关于月球和中继星“鹊桥”运动的认识中正确的是：‎ A. 月球的自转周期与其绕地球的公转周期一定是相同的 B. “鹊桥”的公转周期一定大于月球的公转周期 C. “鹊桥”的自转的周期一定等于其绕地球公转的周期 D. “鹊桥”绕L2点自转的向心力一定是地球和月球对其万有引力的合力 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 月球一面始终朝着地球，说明月球也有自转，其自转周期等于其公转周期，故A正确； ‎ B. 地月系统的拉格朗日点就是小星体在该位置时，可以与地球和月球基本保持相对静止，故中继星“鹊桥”随拉格朗日点L2绕地球运动的周期等于月球绕地球的周期，故B错误； ‎ C.为确保嫦娥四号和地球之间始终能够正常的进行通讯联系，所以“鹊桥”的自转的周期要小其绕地球公转的周期，故C错误； ‎ D. 中继星“鹊桥”绕拉格朗日点L2运动过程，只受到地球和月球万有引力作用，合力不能提供向心力，因此还受到自身的动力作用，故D错误。‎ ‎6.如图所示，A、B两小球用轻杆连接，A球只能沿内壁光滑的竖直滑槽运动，B球处于光滑水平面内，不计球的体积．开始时，在外力作用下A、B两球均静止且杆竖直．现撤去外力，B开始沿水平面向右运动．已知A、B两球质量均为m，杆长为L，则下列说法中不正确的是（ ）‎ A. A球下滑到地面时，B球速度为零 B. A球下滑到地面过程中轻杆一直对B球做正功 C. A球机械能最小时，B球对地的压力等于它的重力 D. 两球和杆组成的系统机械能守恒，A球着地时的速度为 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 只有重力或只有弹力做功，系统机械能守恒，分析清楚两球的运动过程，应用机械能守恒定律分析答题。‎ ‎【详解】解：A、A球下滑到地面时，A球速度竖直，沿杆的速度为零，即B球速度为零，故A正确；‎ B、开始时，B球静止，B的速度为零，当A落地时，B的速度也为零，因此在A下滑到地面的整个过程中，B先做加速运动，后做减速运动，因此，轻杆先对B做正功，后做负功，故B错误；‎ C、A球机械能最小时，B球动能最大，即加速度等于零，轻杆作用力为零，B球对地的压力等于它的重力。故C正确；‎ D、A球落地时，B的速度为零，在整个过程中，系统机械能守恒，由机械能守恒定律得：，解得，D正确。‎ 故本题不正确的选B。‎ ‎【点睛】本题考查了机械能守恒定律的应用，知道A、B组成的系统在运动的过程中机械能守恒，A球落地时，B的速度为零是正确解题的关键。‎ 二、不定项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15分。全部选对的得5分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分）‎ ‎7.以下说法中正确是：‎ A. 如甲图是风力发电的国际通用标志 B. 如乙图是氢原子的能级示意图，氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级时吸收了一定频率的光子 C. 如丙图是光电效应实验示意图，则此时验电器的金属杆上带的是正电荷 D. 如丁图是电子束穿过铝箔后的衍射图样，该实验现象说明实物粒子也具有波动性 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】A.图甲是辐射标志（亦称三叶草）。不是风力发电的国际通用标志。故A错误；‎ B.图乙是氢原子的能级示意图，结合氢光谱可知，氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级时辐射一定频率的光子。故B错误；‎ C.当光照射锌板时，金属板失去电子，将带正电，所以与之相连验电器的指针将发生偏转，此时验电器的金属杆带的是正电荷。故C正确；‎ D.图丁是电子束穿过铝箔后的衍射图样，由于衍射是波特有的性质，所以该实验现象说明实物粒子也具有波动性。故D正确。‎ ‎8.一列波长大于1 m的横波沿着x轴正方向传播．处在x1＝1 m和x2＝2 m的两质点A、B的振动图象如图所示，由此可知(　 　)．‎ A. 波长为m B. 波速为1m/s C. 3 s末A、B两质点的位移相同 D. 1 s末A点的振动速度大于B点的振动速度 ‎【答案】A ‎【解析】‎ 试题分析：波的传播方向从A传到B，根据同一时刻两个质点的状态，结合波形，列出A、B间距离与波长的关系，求出波长．由图读出周期，求出波速．简谐波传播过程中介质中各质点在做简谐运动，加速度的大小与位移大小成正比．根据ls末两质点的位移关系，分析加速度关系．‎ 波从A向B传播，AB间的距离，n=0，1，2，…由题，波长大于1m，则n只能取0，即有，波长，波速为，A正确B错误；3s末A、B两质点的位移分别为 ‎，位移不同，C错误；由振动图象读出，ls末A质点的位移，处于波峰，速度最小；B质点的位移，处于平衡位置，速度最大，所以ls末A质点的速度小于B质点的速度，D错误．‎ ‎9.如图所示，在光滑水平面的左侧固定一块竖直挡板，A球在水平面上静止放置．B球向左运动与A球发生正碰，B球碰撞前、后的速率之比为4:1，A球垂直撞向挡板，碰后原速率返回。两球刚好不发生第二次碰撞。A、B两球的质量分别为mA、mB，A、B碰撞前、后两球总动能分别为E1、E2。则：‎ A. ‎ B. ‎ C. ‎ D. ‎ ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】AB.设碰前B球速度大小为v0，碰后A、B两球速度大小分别为vA、vB，由题意知，vA方向向左，vB方向向右，且：‎ 碰撞过程动量守恒，取水平向右为正方向，由动量守恒定律得：‎ 解得：‎ 故A错误，B正确；‎ CD、碰撞前总动能：‎ 碰撞后总动能：‎ 联立解得，碰撞前、后总动能之比为：‎ 故C正确，D错误。‎ 三、非选择题（本题共5小题，共55分）‎ ‎10.在“探究弹性势能表达式”时，一位同学设计了如图1所示装置，以研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系．实验过程如下：在离地面高度为h的光滑水平桌面上，沿着与桌子边缘垂直的方向放置一轻质弹簧，其左端固定，右端与质量为m的一小钢球接触．当弹簧处于自然长度时，小钢球恰好在桌子边缘．让小钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使钢球沿水平方向射出桌面，并落到水平地面上，钢球水平位移记为s．‎ ‎ ‎ ‎(1)依据能的转化与守恒思想，小球平抛时具有的初动能______ （选填“大于”、“小于”或“等于”）小球释放前弹簧储存的弹性势能 ‎(2)若增大弹簧压缩量，小球飞行的水平距离将变大，请你推导出弹簧弹性势能Ep与小钢球质量m、桌面离地高度h、水平距离s、重力加速度g的关系式：______ ．‎ ‎(3)图2为一张印有小方格的纸，记录着实验中钢球的某次运动轨迹，图中a、b、c、d四点为小球平抛时经过的四个位置．小方格的边长L=1.25cm．则小球平抛初速度的计算式为v0‎ ‎= ______ （用L、g表示）．‎ ‎【答案】 (1). 等于 (2). (3). ‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎（1）根据机械能守恒定律可明确动能和弹性势能的关系；‎ ‎（2）根据高度求出平抛运动的时间，结合水平位移和时间求出小钢球飞出桌面的速度．‎ 根据能量守恒求出弹簧弹性势能与小钢球质量m、桌面离地高度h、水平距离s、重力加速度g的关系式；‎ ‎（3）根据竖直方向的位移，结合∆y=gT2求解时间T，然后根据水平位移求解水平速度.‎ ‎【详解】（1）由机械能守恒定律可知，小球飞出时的动能由弹簧的弹性势能转化而来，二者应相等；‎ ‎（2） 根据平抛运动可知 ‎ 根据能量守恒得，．‎ ‎（3）设相邻两点间的时间间隔为T，‎ 竖直方向：3L-L=gT2，得到 ‎ 水平方向： ‎ ‎11.某实验小组描绘规格为“2.5V  0.6W”的小灯泡的I-U特性曲线，实验室提供下列器材：‎ A．电流表A1（量程为0～25mA，内阻约2Ω）‎ B．电流表A2（量程为0～300mA，内阻约0.2Ω）‎ C．电压表V1（量程为0～3V，内阻约3kΩ）‎ D．电压表V2（量程为0～15V，内阻约15kΩ）‎ E．滑动变阻器R1（0～10Ω，额定电流1.5A）‎ F．滑动变阻器R2（0～1000Ω，额定电流0.5A）‎ G．直流电源（电动势6V，内阻忽略不计）‎ H．电键一个、导线若干 ‎（1）实验中所用的电流表、电压表和滑动变阻器分别选择__________（填选项前的字母）．‎ A．    B．    C．     D．   ‎ ‎（2）若采用如图1所示的电路描绘小灯泡的伏安特性曲线，电压表的右端应与电路中的____点相连（选填“a”或“b”）‎ ‎（3）开关闭合之前，图1中滑动变阻器的滑片应该置于____端（选填“c”、“d”或“cd中间”）‎ ‎（4）测量后，该小组根据实验数据，利用Excel拟合出小灯泡的I-U特性曲线如图2所示．结合所画出的I-U特性曲线，现将一个电动势为3.6V，内阻为12Ω的电源只与该小灯泡组成电路，则该小灯泡的实际功率约为_______W．（结果保留两位有效数字）‎ ‎【答案】 (1). （1）B (2). （2）a (3). （3）c (4). （4）0.24‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）根据小灯泡的规格可知，加在小灯泡上的电压不能超过2.5V，流过的电流不能超过，故电流表用A2，电压表用V1；滑动变阻器选用分压接法，宜选阻值较小的R1可以便捷调节，故选B。‎ ‎（2）小灯泡属于小电阻，应使用电流表外接法，故电压表的右端应与电路中的a点相连;‎ ‎（3）开关闭合之前，图1中滑动变阻器的滑片应该置于c端，此时灯泡和一段导线并联，灯泡中无电流通过，比较安全；‎ ‎（4）设灯泡与电动势为3.6V，内阻为12Ω的电源组成电路后，小灯泡电压为U，流过小灯泡电流为I，根据闭合电路欧姆定律可知，，在I-U图像中描点连线，即得到小灯泡此时的工作点电压和电流分别为1.2V，0.20A，故小灯泡的实际功率约为0.24W。‎ ‎12.如图甲所示，轻质弹簧原长为2L，将弹簧竖直放置在水平地面上，在其顶端将一质量为的物体由静止释放，当弹簧被压缩到最短时，弹簧长度为L。现将该弹簧水平放置，如图乙所示。一端固定在A点，另一端与物块P接触但不连接。AB是长度为5L的水平轨道，B端与半径为L的光滑半圆轨道BCD相切，半圆的直径BD在竖直方向上。物块P与AB间的动摩擦因数，用外力推动物块P，将弹簧压缩至长度为L处，然后释放P，P开始沿轨道运动，重力加速度为。‎ ‎（1）求当弹簧压缩至长度为L时的弹性势能；‎ ‎（2）若P的质量为，求物块离开圆轨道后落至AB上的位置与B点之间的距离；‎ ‎（3）为使物块P滑上圆轨道后又能沿圆轨道滑回，求物块P的质量取值范围。‎ ‎【答案】(1) (2) (3) ‎ ‎【解析】‎ ‎（1）由机械能守恒定律可知：弹簧长度为L时的弹性势能为 ‎ ‎ ‎（2）设P到达B点时的速度大小为，由能量守恒定律得：‎ ‎ ‎ 设P到达D点时的速度大小为，由机械能守恒定律得：‎ ‎ ‎ 物体从D点水平射出，设P落回到轨道AB所需的时间为 ‎ ‎ ‎（3）设P的质量为M，为使P能滑上圆轨道，它到达B点的速度不能小于零 得 ‎ 要使P仍能沿圆轨道滑回，P在圆轨道的上升高度不能超过半圆轨道的中点C，得 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎13.在如图所示的装置中，离子源A可提供速度很小的正离子（其速度可视为零），经加速电压加速后从S点进入匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外，虚线框为磁场区域的边界线，在磁场作用下，离子沿半个圆周运动后射出磁场，射出点P到S的距离用x表示。‎ ‎（1）当离子源提供的是单一种类的第一种离子时，P到S的距离为x1，当离子源提供的是单一种类的第二种离子时，P到S的距离为x2，已知x1/x2=a。试求这两种离子在磁场中运动的时间之比。‎ ‎（2）若离子源A提供的是由H+、D+、4He+、H2+混合而成的多种离子，又通过速度选择器使各种离子的速度的速率都为v，当这些离子从S点进入匀强磁场后，从磁场射出时可分离出哪几种离子束？若v=2.0×106m/s,B=0.50T,元电荷e=1.60×10-19C，质子质量mP=1.68×10-27‎ kg,试求各种离子出点P到S的距离。‎ ‎【答案】（1）（2） ‎ ‎【解析】‎ 试题分析：对粒子根据动能定理求出速度，在根据洛伦兹力提供向心力，求出半径和周期表达式，根据题意即可解题；x取决于粒子的电荷量与质量的比值，找出这几种粒子的比荷关系即可解题。‎ ‎（1）设加速电压为U，电量为q，加速后的速度为v，‎ 根据动能定理得： ‎ 粒子进入磁场后。在洛伦兹力的作用下做圆周运动，半径为R，磁感应强度为B.‎ 则有： 周期为：‎ 设两种粒子的电荷量分别为q1、q2，质量分别为m1、m2，进入磁场的速度分别为v1、v2‎ 根据题意得： ‎ 以上联立解得：‎ ‎（2）x取决于粒子的电荷量与质量的比值，可以看出氘核（D+）氢分子粒子（H2+）的电荷量与质量的比值相同，他们将从同一点射出磁场，这两种离子束不能被磁场分开，而质子和氦粒子的电荷量与质量的比值不相同，也与氘核和氢分子粒子的不同，他们将从不同点射出磁场，可以单独分离出来，故可获得质子束流、氦离子流、氘核与氢分子粒子混合的束流，共三种束流。把有关数据代入得：‎ ‎ ‎ 点睛：本题主要考查了带电粒子在电场加速作用下进入磁场，通过牛顿第二定律和动能定理，在结合比荷关系进行解题。‎ ‎14.如图，光滑的平行金属导轨水平放置，电阻不计，导轨间距为l，左侧接一阻值为R的电阻。区域cdef内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场，磁场宽度为s。一质量为m，电阻为r的金属棒MN置于导轨上，与导轨垂直且接触良好，受到F＝0.5v＋0.4（N）（v为金属棒运动速度）的水平力作用，从磁场的左边界由静止开始运动，测得电阻两端电压随时间均匀增大。（已知l＝1m，m＝1kg，R＝0.3W，r＝0.2W，s＝1m）‎ ‎（1）分析并说明该金属棒在磁场中做何种运动；‎ ‎（2）求磁感应强度B的大小；‎ ‎（3）若经过一段时间后撤去外力，且棒在运动到ef处时恰好静止，求外力F作用的时间；‎ ‎（4）若在棒未出磁场区域时撤去外力，画出棒在整个运动过程中速度随位移的变化所对应的各种可能的图线。‎ ‎【答案】（1）金属棒做匀加速运动（2）B＝0.5T（3）t＝1s（4）可能图线如下：‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）金属棒做匀加速运动，R两端电压UµIµeµv，U随时间均匀增大，即v随时间均匀增大，加速度为恒量；‎ ‎（2）对金属棒受力分析，由牛顿第二定律得：‎ F－＝ma 以：‎ F＝0.5v＋0.4‎ 代入得：‎ ‎（0.5－）v＋0.4＝a a与v无关，所以a＝0.4m/s2‎ ‎（0.5－）＝0‎ 得：‎ B＝0.5T ‎（3）撤去外力前，有：‎ x1＝at2‎ v0＝x2＝at x1＋x2＝s 所以有：‎ at2＋at＝s 得：‎ ‎0.2t2＋0.8t－1＝0‎ 解得：‎ t＝1s ‎（4）可能图线如下：‎ ‎ ‎