20110828八一中学高三物理摸底考试学试题(含答案)

乙 甲 FB 20112012 学年度高三物理摸底考试试卷 考试时间 120 分钟,满分 100 分。 2011.8.28 一、选择题（本题共 10 小题；每小题 4 分，共 40 分。在每小题给出的四个选项中，至少 有一个选项正确，选对选不全的得 2 分 ，选错或不答的得 0 分） 1.有一直径为 0.3 米的薄壁皮球，在温度为 27时，球内气体的压强为 2.0 105 帕斯卡， 球壳处于张紧状态。已知一个标准大气压约为 1.0105 Pa，试估算球壳中任意一个最大圆 的圆周上每厘米长度上受到的张力的大小为 A75 N B150 N C7.5 N D 15 N 2.如图所示，一列向+x 方向传播的简谐横波（图示时刻为 t=0），已知该波周期为 4s，且 A、B、C 三个质点的质量均相等，则 （ ） A.对质点 B 和 C 来说，在第一秒内回复力对它们做的功不相同 B.对质点 B 和 C 来说，在第一秒内回复力对它们的冲量大小相 等、方向相反. C.对质点 A、B、C 来说，在任意的一秒内，它们所走的路程都为振 幅 D.对质点 A、B、C 来说，在任何连续的二秒内，回复力做的功都为零 3有三颗质量相同的人造地球卫星 1、2、3，1 是放置在赤道附近还未发射的卫星，2 是 靠近地球表面做圆周运动的卫星，3 是在高空的一颗地球同步卫星。比较 1、2、3 三 颗人造卫星的运动周期 T、线速度 v、 角速度 和向心力 F，下列判断正确的是 AT 2 F3 F1 4如图所示，甲为带正电的小物块，乙是一不带电的绝缘物块，甲、乙叠放在粗糙的水平 地面上，地面上方有垂直纸面向里的水平匀强磁场，现用水平恒力 F 沿垂直磁场的方向拉 乙物块，使甲、乙一起由静止开始无相对滑动地向左运动。那么，在加速运动阶段，甲对 乙的压力 N 及甲对乙的摩擦力 f 的大小变化情况为（ ） AN 增大，f 增大 BN 增大，f 减小 CN 减小，f 增大 DN 减小，f 减小 5.一水平放置的电容器置于真空中，开始对两板充以电量 Q，这时 一带电油滴恰在两板间处于静止状态，现在两板上突然增加 Q 1 的电量持续一段时间后又 突然减小 Q 2 的电量，又持续一段相等的时间后带电油滴恰回到初始位置。如果全过程中 油滴没有与极板相碰，也未改变所带电量，则 Q 1：Q 2 为 A1:3 B3:1 C1:4 D4:1 6如图所示的电路可以用来“研究电磁感应现象”。干电池、开关、线圈 A、滑动变阻器 串联成一个电路，电流计、线圈 B 串联成另一个电路。 线圈 A、B 套在同一个闭合铁芯上，且它们的匝数足够 多。从开关闭合时开始计时，流经电流计的电流大小 i 随时间 t 变化的图象是 A B A i tO C i tO B i tO D i tO 2 7如图所示，AB 是圆 O 的一条直径， OC 为圆的半径，AOC=90，圆 O 所在空间有一 匀强电场。相同的带正电的粒子，以相同的初动能 Ek0 沿不同方向从 A 点出发，能够 经过圆周上其他一些点，其中经过 B 点的粒子的动能为 1.5 Ek0，经过 C 点的粒子的动能为 2Ek0。不计粒子所受重力及粒子间相互作用的影 响。下列说法中正确的是 A经过 C 点的粒子的动能一定比经过圆周上其他点的粒子的动能大 B经过 C 点的粒子的动能一定比经过圆周上其他点的粒子的动能小 C无论粒子在 A 点的速度方向如何，圆周上总有些位置粒子无法达 到 D改变粒子在 A 点的速度方向，总能使圆周上任何位置都有粒子达到 8如图 3 所示，平行金属导轨 MN 和 PQ 与水平面成 角，导轨两端各与阻值均为 R 的固 定电阻 R1 和 R2 相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面。质量为 m、电阻为 R/2 的导体棒以一定的初速度沿导轨向上滑动， 在滑动过程中导体棒与金属导轨始终垂直并接触良好。已知 t1 时刻导体棒上滑的速度为 v1，此时电阻 R1 消耗的电功率为 P1；t 2 时刻导体棒上滑的速度为 v2，此时电阻 R2 消耗的电功 率为 P2，忽略平行金属导轨 MN 和 PQ 的电阻且不计空气阻 力。则 At 1 时刻导体棒受到的安培力的大小为 6P1/v1 B t2 时刻导体棒克服安培力做功的功率为 4P2 Ct 1t2这段时间内导体棒克服安培力做的功为 4P1(t2-t1) Dt 1t2这段时间内导体棒受到的安培力的冲量大小为 m(v1-v2) 9如图 4 所示，光滑的水平桌面处在方向竖直向下的匀 强磁场中，桌面上平放着一根一端开口、内壁光滑的 绝缘细管，细管封闭端有一带电小球，小球直径略小 于管的直径，细管的中心轴线沿 y 轴方向。在水平拉 力 F 作用下，试管沿 x 轴方向匀速运动，带电小球能 从细管口处飞出。带电小球在离开细管前的运动过程 中，关于小球运动的加速度 a、沿 y 轴方向的速度 vy、拉力 F 以及管壁对小球的弹力做功的功率 P 随时 间 t 变化的图象分别如图 5 所示，其中正确的是 10 如图 5 所示，xOy 平面内的圆 O与 y 轴相切于坐标原点 O，在该圆形区域内，可以有与 y 图 4 B F x y A O t a B O t vy D O t P 图 5 C O t F 图 3 v1a b P Q N M R1 R2 A C BO 3 O O x y 图 5 轴平行的匀强电场和垂直于圆面的匀强磁场，若只加匀强电场或只加匀强磁场，一个带正 电的小球从原点 O 以一定的初速度沿 x 轴进入圆形区域，小球恰好做匀速直线运动，若电 场和磁场都撤去，其它条件不变，该带电小球穿过圆形区域的时间恰好为做匀速直线运动 穿过圆形区域时间的一半。若电场和磁场都存在，其它条件不变，那么，该带电小球穿过 圆形区域的时间是电场和磁场都撤去时穿过圆形区域时间的（ ） A2 倍 B. 倍 C 倍 D. 212arctn21arctn 倍 二实验题(共 12 分) 11 如图2，用“碰撞实验器“可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨 道水平部分碰撞前后的动量关系。 实验中，直接测定小球碰撞前后的速度 是不容易的。但是，可以通过仅测量_ (填选项前的符号)，间接地解决这个问题。 A 小球开始释放高度h B小球抛出点距地面的高度H C小球做平抛运动的射程 图2中O点是小球抛出点在地面上的垂 直投影。实验时，先让入射球m l多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置 P，测量平抛射程OP。然后，把被碰小球 m2静置于轨道的水平部分，再将入射球 ml从斜轨 上S位置静止释放，与小球m 2相碰，并多次重复。接下来要完成的必要步骤是 _。(填选项前的符号 ) A用天平测量两个小球的质量 ml、m 2 B测量小球m 1开始释放高度h C测量抛出点距地面的高度H D分别找到m 1、m 2相碰后平均落地点的位置M 、N E测量平抛射程OM ，ON 若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为_ (用中测量的量表示) ； 若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为_ (用中测量的量表示) 。 经测定，m 1=45.0g，m 2=7.5g，小球落地点的平均位置距O 点的距离如图3所示。碰撞 前、后m 1的动量分别为p 1与p 1，则p 1:p1=_ _ :11； 若碰撞结束时m 2的动量为p 2，则p 1: p2=11:_。 实验结果表明，碰撞前、后总动量的比值 为_。12 有同学认为，在上述实验中仅更换两个小球的材质，其它条件不变，可以使被碰小 4 入 射 小 球 O 被 碰 小 球 图 9 M P N 球做平抛运动的射程增大。请你用中已知的数据，分析和计算出被碰小球m 2平抛运动射 程ON的最大值为_cm。 完成上述实验后，某实验小组对上述装置进行了改造，如图 9 所示。在水平槽末端与 水平地面间放置了一个斜面，斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接。使小球 1 仍从斜槽上 A 点由静止滚下，重复实验步骤 1 和 2 的操作，得到两球落在斜面上的平均落点 M、P、N 。用刻度尺测量斜面顶点到 M、P、 N三点的距离分别为 l1、l 2、l 3。则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为 （用所 测物理量的字母表示） 。 5 题号 选择 题 实验 题 12 13 14 15 16 17 18 总分 得分 二实验题(共 12 分) 11 _ _。 _ _ p1:p1=_ _ :11； p1: p2=11:_。 为_。12 _cm。 三：计算题（共 48 分） 12（6 分）.滑板运动是一项非常刺激的水上运动，研究表明，在进行滑板运动时，水 对滑板的作用力 Fx 垂直于板面，大小为 kv2，其中 v 为滑板速率（水可视为静止）.某 次运动中，在水平牵引力作用下，当滑板和水面的夹角 =37时（题 23 图），滑板 做匀速直线运动，相应的 k=54 kg/m，入和滑板的总质量为 108 kg,试求（重力加速度 g 取 10 m/s2,sin 37取 ，忽略空气阻力）：35 （1）水平牵引力的大小； （2）滑板的速率； （3）水平牵引力的功率. 13. （6 分）如图所示，一辆汽车 A 拉着装有集装箱的拖车 B，以速度 v130 m/s 进入 向下倾斜的直车道。车道每 100 m 下降 2 m。为了使汽车速度在 s200 m 的距离内减到 v210 m/s，驾驶员必须刹车。假定刹车时地面的摩擦阻力 是恒力，且该力的 70作用于拖车 B，30作用于汽车 A。已知 A 的质量 m12000 kg，B 的质量 m26000 kg。 求汽车与拖车的连接处沿运动方向的相互作用力。取重 力加速度 g10 m/s 2。 班 级 姓 名 学 号 考场号 - 密封线- 6 14（6 分）.回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示。它的核心部分是两个 D 形金属盒，两盒相距很近（缝隙的宽度远小于盒半径），分别和高频交流电源相连接， 使带电粒子每通过缝隙时恰好在最大电压下被加速。两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直 于盒面，带电粒子在磁场中做圆周运动，粒子通过两盒的缝隙时反复被加速，直到最大圆 周半径时通过特殊装置被引出。若 D 形盒半径为 R，所加磁场的磁感应强度为 B。设两 D 形盒之间所加的交流电压的最大值为 U，被加速的粒子为 粒子， 其质量为 m、电量为 q。 粒子从 D 形盒中央开始被加速（初动 能可以忽略），经若干次加速后， 粒子从 D 形盒边缘被引出。 求： （1） 粒子被加速后获得的最大动能 Ek； （2） 粒子在回旋加速器的磁场中运动的时间； （3）若使用此回旋加速器加速氘核，要想使氘核获得与 粒子相同的动能，请你通过分析，提出一个简单可行的办法。 15. （6 分）如图所示为车站使用的电动机带动水平的传送带的模型，已知它的水平传送带 的长度为 L=8m，传送带带轮的半径均为 r=0.2m ，传送带的上不距离地面 h=0.45m。现有 一个质量为 m=1kg 的旅行包以 10m/s 的初速度水平地滑上传送带的 A 端，已知它与传送带 之间的动摩擦因数 =0.6。取 g=10m/s2，视旅行包为质点，设皮带轮顺时针匀速转动，当 转动的角速度为 时，旅行包从 B 端落地后，落地点距 B 端的水平距离为 S,若皮带轮以 不同的角速度 重复以上动作，可得到一组对应的 S 值和 值，并得到了 S- 的关系 图线。（1）。当 为何值时，物体在 A、B 之间匀速运动。 （2）。当 小于 10rad/s 时，求传送带对物体做的功 （3）。当 等于 90rad/s 时，求电动机多消耗的电能 16（6 分）在水平地面上方的足够大的真空室内存在着匀强电场和匀强磁场共存的区域， 7 O A 左 右 且电场与磁场的方向始终平行，在距离水平地面的某一高度处，有一个带电量为 q、质量 为 m 的带负电的质点，以垂直于电场方向的水平初速度 v0进入该真空室内，取重力加速度 为 g。求： （1）若要使带电质点进入真空室后做半径为 R 的匀速圆周运动，求磁感应强度 B0的大小 及所有可能的方向； （2）当磁感应强度的大小变为 B 时，为保证带电质点进入真空室后做匀速直线运动，求此 时电场强度 E 的大小和方向应满足的条件； （3）若带电质点在满足第（2）问条件下运动到空中某一位置 M 点时立即撤去磁场，此后 运动到空中另一位置 N 点时的速度大小为 v，求 M、N 两点间的竖直高度 H 及经过 N 点时重 力做功的功率。 17. （6 分）如图所示，水平面上 OA 部分粗糙，其他部分光滑。轻弹簧一端固定，另一端 与质量为 M 的小滑块连接，开始时滑块静止在 O 点，弹簧处于原长。一质量为 m 的子弹 以大小为 v 的速度水平向右射入滑块，并留在滑块中，子弹打击滑块的时间极短，可忽略 不计。之后，滑块向右运动并通过 A 点，返回后恰好停在出发点 O 处。求： （1）子弹打击滑块结束后的瞬间，滑块和子弹的共同速度大小； （2）试简要说明滑块从 O 到 A 及从 A 到 O 两个过程中速度大小的变化情况，并计算 滑块滑行过程中弹簧弹性势能的最大值； （3）滑块停在 O 点后，另一颗质量也为 m 的子弹以另一速度水平向右射入滑块并停 留在滑块中，此后滑块运动过程中仅两次经过 O 点，求第二颗子弹的入射速度 u 的大 小范围。 18（6 分）如图所示，质量为 M=2kg 的小车放在光滑的水平面上，给小车施加一水平向 右的恒力 F=10 N,当向右运动的速度达到 V1=2m/s 时，有一物块以水平向左的初速度 8 V0=1m/s 滑上小车的右端。当物块在小车上滑动的时间 t=4s 时撤去恒力 F，已知小物 块的质量 m=1kg,物块与小车表面动摩擦因数 =0.2,设小车足够长,重力加速度 g 取 10m/s2。求： （1）物块从滑上小车开始，相对地向左运动的最长时间和最大位移？ （2）物块在小车上相对小车滑动的过程中，物块动量变化的最大值？ （3）若使物块不滑离小车，小车应至少多长？ 19（6 分）磁悬浮列车是一种高速运载工具，它由两个系统组成。一是悬浮系统， 利用磁力使车体在轨道上悬浮起来从而减小阻力。另一是驱动系统，即利用磁场与固定在 车体下部的感应金属线圈相互作用，使车体获得牵引力，图 22 就是这种磁悬浮列车电磁驱 动装置的原理示意图。即在水平面上有两根很长的平行轨道 PQ 和 MN，轨道间有垂直轨 道平面的匀强磁场 B1 和 B2，且 B1 和 B2 的方向相反，大小相等，即 B1=B2=B。列车底部固 定着绕有 N 匝闭合的矩形金属线圈 abcd（列车的车厢在图中未画出），车厢与线圈绝缘。 两轨道间距及线圈垂直轨道的 ab 边 长均为 L，两磁场的宽度均与线圈的 ad 边长相同。当两磁场 Bl 和 B2 同时 沿轨道方向向右运动时，线圈会受到 向右的磁场力，带动列车沿导轨运动。 已知列车车厢及线圈的总质量为 M， 整个线圈的总电阻为 R。 （1）假设用两磁场同时水平向右以速度 v0 作匀速运动来起动列车，为使列车能随磁场 运动，列车所受的阻力大小应满足的条件； （2）设列车所受阻力大小恒为 f，假如使列车水平向右以速度 v 做匀速运动，求维持 列车运动外界在单位时间内需提供的总能量； （3）设列车所受阻力大小恒为 f，假如用两磁场由静止开始向右做匀加速运动来起动 列车，当两磁场运动的时间为 t1 时，列车正在向右做匀加速直线运动，此时列车的速度为 v1，求两磁场开始运动到列车开始运动所需要的时间 t0。 图 22 B1B1 B1B1 B2B2 B2 P M Q N a b d c v 9 20112012 学年度高三物理摸底考试答案 1 A, 2 AD, 3 AD, 4 B. 5 C, 6B, 7D, 8 B, 9 D, 10 C 11 C ADE 或 DEA 或 DAE 121mOMNmP22211OMmNOP 14 2.9 11.01 76.8 32121lll 12（6 分）（1）以滑板和运动员为研究对象，其受力 如图所示 由共点力平衡条件可得 cosNFmg in 由、联立，得 F =810N (2) /cosNmg2kv 得 m/s5cosg (3)水平牵引力的功率 P=Fv =4050 W 13（6 分）汽车沿倾斜车道作匀减速运动，有： 21vas 用 F 表示刹车时的阻力，根据牛顿第二定律得： 1212()sin()mgm 式中： sin0. 设刹车过程中地面作用于汽车的阻力为 f，依题意得： 301fF 10 用 fN 表示拖车作用汽车的力，对汽车应用牛顿第二定律得： 11sinmga 联立以上各式解得： 210.3()(sin)(sin)80 NNfmgag 14（6 分） （1） 粒子在 D 形盒内做圆周运动，轨道半径达到最大时被引出，具有最大动能。设此时 的速度为 v，有 （1） 2vqBR 可得 m 粒子的最大动能 Ek= 21qv （2）设 粒子被电场加速的总次数为 a，则 Ek= （4） 2BRaqUm 可得 a （5） 2 粒子在加速器中运动的时间是 粒子在 D 形盒中旋转 a 个半圆周的总时间 t。 （6）2Tt （7）mqB 解得 2RtU （3）加速器加速带电粒子的能量为 Ek= ，由 粒子换成氘核，有 21qBRmv ，则 ，即磁感应强度需增大为原来的 倍； 221()qBRm122 高频交流电源的周期 ，由 粒子换为氘核时，交流电源的周期应为原来的Tq 倍。 2 11 15（6 分） （1）。当 为 50rad/s 时，物体在 A、B 之间匀速运动。 （2）。当 小于 10rad/s 时，传送带对物体做的功-48J （3）。当 等于 90rad/s 时，电动机多消耗的电能 72J 16（6 分）解：（1）由于带电质点在匀强电场 E0和匀强磁场 B0共存的区 域做匀速圆周运动，所以受到的电场力必定与重力平衡，即 qE0 =mg 根据牛顿第二定律和向心力公式 解得 RmvBq200qRmv0 磁感应强度 B0 为竖直向上或竖直向下。 （2）磁场 B 和电场 E 方向相同时，如答图 1 甲所示；磁场 B 和电场 E 方向相反时，如答 图 1 乙所示。 由于带电质点做匀速直线运动，由平衡条件和几何关系可知 220mgqv 解得 2021BgE 图中的 角为 mqv0arcsin 即电场 E 的方向为沿与重力方向夹角 且斜向下的一切方向，或gB0ri ，且斜向下方的一切方向。 2020arctnBvqgmqv （3）当撤去磁场后，带电质点只受电场力和重力作用，这两个力的合力大小为 qv0B， 方向既垂直初速度 v0 的方向也垂直电场 E 的方向。 设空中 M、N 两点间的竖直高度为 H，因电场力在这个过程中不做功，则由机械能守 恒定律得 m v2=mgH+ m v02 1 解得 g 因带电质点做类平抛运动，由速度的分解可求得带电质点到达 N 点时沿合力方向的分 速度大小为 vN= 20 又因电场力在这个过程中不做功，带电质点到达 N 点时，重力做功的功率等于合外力在此 12 时的瞬时功率，解得 PN=qv0BvN= 200vBq 17解：（6 分） （1）子弹打击滑块，满足动量守恒定律，设子弹射入滑块后滑块的速度 为 v1，则1mvM （2）从 O 到 A 滑块做加速度增大的减速运动，从 A 到 O 滑块可能做加速度增大的减 速运动，或先做加速度减小的加速运动再做加速度增大的减速运动。 滑块向右到达最右端时，弹簧的弹性势能最大。设在 OA 段克服摩擦力做的功为 Wf， 与滑块的动摩擦因数为 ，弹性势能最大值为 Ep，根据能量守恒定律：21()fpmvW 由于滑块恰能返回到 O 点，返回过程中，根据能量守恒定律： 2(4)4()pfpEvEMm 式 解 得 ： 分 （3）设第二颗子弹射入滑块后滑块的速度为 v2，由动量守恒定律得：2()muMv 如果滑块第一次返回 O 点时停下，则滑块的运动情况同前，对该过程应用能量守恒定 律： 21()fvW fMm 联立解得 12uv （ 分 ） 如果滑块第三次返回 O 点时停下，对该过程由能量守恒：21()4fMmvW 联立解得 2u （ 分 ） 所以，滑块仅两次经过 O 点，第二颗子弹入射速度的大小范围在 2