物理综合能力测试(一)

2016年高三物理综合能力测试卷一、选择题（）1、以下说法符合物理学史实的是（ ）法拉第发现了通电导体的周围存在着磁场 B.库仑最先准确地测量出了电子的电荷量亚里士多德发现了力是改变物体运动状态的原因开普勒行星运动定律为万有引力定律的发现奠定了基础2、如图所示，ABCD为固定的水平光滑矩形金属导轨，处在方向竖直向下，磁感应强度为B的匀强磁场中，A、B间距为L,左右两端均接有阻值为R的电阻，质量为m、长为L且不计电阻的导体棒MN放在导轨上，与导轨接触良好，与左端固定在0点的轻质弹簧连接组成弹簧振子.开始时，弹簧处于自然长度，导体棒MN具有水平向左的初速度v0，经过一段时间，导体棒MN第一次运动到最右端，这一过程中A、B间的电阻R上产生的焦耳热为Q,已知运1动过程中MN始终与AD、BC垂直，则（ ）1初始时刻棒所受的安培力大小为2B2L2V/R当棒第一次到达最左端时，弹簧具有的弹性势能为mv-Q当棒第一次到达最右端时，弹簧具有的弹性势能为mv-2Q当棒第二次回到初始位置时，A、B间电阻的热功率为2B2L2V02/R3、如图理想变压器原、副线圈的匝数比气:气=3:1丄「L2为两只相同的灯泡，R、L、D和C分别为定值电阻、、理想线圈、理想二极管和电容器，其中C=10uF。当原线圈两端接如图所示的正弦交流电时，下列说法中正确的是（ ）灯泡L1一定比L2暗副线圈两端的电压有效值为12V因电容器所在支路处于断路状态，故无电流通过二极管二极管D两端反向电压最大值是12V2v4、某污水处理厂为了测量污水的流量（单位时间内通过管内横截面流体的体积）设计了如下图所示的截面积为长方形的一段管道，其中空部分长、宽、高分别为a、b、c。其两端与输送污水的管道相连（图中两侧虚线）。图中长方形管道上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料。现在加上垂直与前后两面磁感应强度为B的水平匀强磁场，当污水稳定地流过时，在此管道的上下两面连一个电阻为R的二电流表，其示数为I输送污水的管道相连（图中两侧虚线）。图中长方形管道上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料。现在加上垂直与前后两面磁感应强度为B的水平匀强磁场，当污水稳定地流过时，在此管道的上下两面连一个电阻为R的二电流表，其示数为I已知污水的电阻率为P，则其流量为（）C.”呻D.A．B.5、 近年许多电视台推出户外有奖冲关的游戏节目，如图（俯视图）是某台设计的冲关活动中的一个环节。要求挑战者从平台上跳到以0为转轴的快速旋转的水平转盘上，而不落入水中。已知平台到转盘盘面的竖直高度为1.25m,平台边缘到转盘边缘的水平距离和转盘半径均为2m，转盘以12.5r/min的转速匀速转动。转盘边缘间隔均匀地固定有6个相同障碍桩，障碍桩及桩和桩之间的间隔对应的圆心角均相等。若某挑战者在如图所示时刻从平台边缘以水平速度沿AO方向跳离平台，把人视为质点，不计桩的厚度，g取10m/s2，则能穿过间隙跳上转盘的最小起跳速度为（）A．4m/s B．5m/s C．6m/s D．7m/s6、 两电荷量分别为q1和q2的点电荷固定在x轴上的O、M两点，两电荷连线上各点电势随x变化的关系如图所示，其中C为ND段电势最低的点，则（ ）q、q为等量异种电荷

N、C两点间场强方向沿x轴负方向N、D两点间的电场强度大小沿x轴正方向先减小后增大将一正点电荷从N点移到D点，电势能先增大后减小7、如图甲在光滑水平面上，有一个粗细均匀的单匝正方形闭合线框abed，边长为L,质量为m，电阻为R。在水平外力的作用下，线框从静止开始沿垂直磁场边界方向做匀加速直线运动，穿过磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向与线圈平面垂直，线框中产生的感应电流i的大小和运动时间t的变化关系如图乙。贝y（ ）线框的加速度大小为i运动，穿过磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向与线圈平面垂直，线框中产生的感应电流i的大小和运动时间t的变化关系如图乙。贝y（ ）线框的加速度大小为ii/BLt]线框受到的水平外力的大小'B（i3-i2）/20〜t]时间内通过线框任一边横截面的电荷量为i]t]0〜t间内水平外力所做的功大于mi2R2/QB2L2）8、 如图所示，光滑绝缘细管与水平面成30。角，在管的上方P点固定一个点电荷+Q-,P点与细管在同一竖直平面内，管的顶端A与P点连线水平。带电荷量为-q的小球（小球直径略小于细管内径）从管中A处由静止开始沿管向下运动，在A处时小球的加速度为n,图中PBIAC,B是AC的中点，不考虑小球电荷量对+Q形成的电场的影响。则在电场中（）TOC\o"1-5"\h\zA点的电势高于B点的电势 九.•B点的电场强度大小是A点的4倍 ：'小球运动到C处的加速度为（g-2a）/2 ..小球从A到C的过程中电势能先减小后增大 ■：.■■■9、 在光滑水平面上放置两长度相同、质量分别为m1和m2的木板P、Q,在木板的左端各有一大小、形状、质量完全相同的物块a和b,木板和物块均处于静止状态。现对物块a和b分别施加水平恒力F1和样，使它们向右运动。当物块与木板分离时，P、Q的速度分别为v2,物块P、Q相对地面的位移分别为Sfs2。已知两物块与木板间的动摩擦因数相同，则（'）若F=F、m〉m，贝v<v、s<sTOC\o"1-5"\h\z] 2 ] 2 ] 2 ] 2若F=F、m<m，则v〉v、s<s] 2 ] 2 ] 2 ] 2若F〉F、m=m，则v<v、s〉s] 2 ] 2 ] 2 ] 2若F<F、m=m，则v〉v、s〉s] 2 ] 2 ] 2 ] 210、如图所示，倾角为a的斜劈放置在粗糙水平面，轻质细线一端固定在物体a上，细线绕过两个光滑小滑轮，滑轮1固定在斜劈上、滑轮2下吊一物体b,细线另一端固定在e上,e穿在水平横杆上，物体a和滑轮1间的细线平行于斜面，系统静止。物体a受到斜劈的摩擦力大小为f「e受到横杆的摩擦力大小为f2,若将e向右移动少许，a始终静止，系统仍静止，贝X ），f]由沿斜面向下改为沿斜面向上，f2始终沿横杆向右细线对a和e的拉力都将变大©和f2都将变大斜劈受到地面的摩擦力和横杆受到物体e的摩擦力都将变11、利用气垫导轨验证动能定理，实验装置示意图如图1所示：（1）实验步骤：将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1m,将导轨调至水平。用游标卡尺测量挡光条的宽度L,由导轨标尺（最小分度1mm）读出两光电门中心之间的距离s= cm。（导轨标尺数字分别为20、21、80、81）将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2。

从数字计数器上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用△-和△t2的时间。TOC\o"1-5"\h\z用天平称出滑块和挡光条的总质量M,再称出托盘和砝码的总质量m。 2(2)用表示直接测量量的字母写出下列所求物理量的表达式：滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为vi= 和v2= 。当滑块通过光电门1和光电门2时，系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分另U为Eki= 和Ek2= 。滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，外力对系统做的总功W= (3)如果W二 ，贝y可认为验证了动能定理。12、 有一电压表V，量程为3V,内阻约为3000Q，现要准确测量该电压表的内阻，提供的实验器材有：电源E：电动势约15V,内阻不计； 电流表A1：量程1A,内阻r1=2Q,;电压表V2：量程2V,内阻r2=2000Q; 定值电阻叫:阻值20Q(可作为保护电阻)定值电阻R2：阻值1Q(可作为保护电阻)滑动变阻器k：最大阻值10Q,额定电流1A;开关一个，导线若干•(1)提供的实验器材中,应选用的电表_、定值电阻是—请你设计一个测量电压表V』勺实验电路图，画在答题卡上对应的虚线框内；(要求：滑动变阻器要便于调节)若所选电表的读数为a,待测电压表V］的读数为U］,写出电压表V］内阻的计算表达式R= .V1 13、 AB是一段位于竖直平面内的光滑轨道，高度为h,末端B处的切线方向水平.一个质量为m的小物体P从轨道顶端A处由静止释放，滑到B端后飞出，落到地面上的C点，轨迹如图中虚线BC所示.已知它落地时相对于B点的水平位移OC=l.现在轨道下方紧贴B点安装一水平传送带，传送带的右端与B的距离为1/2.当传送带静止时，让P再次从A点由静止释放，它离开轨道并在传送带上滑行后从右端水平飞出，仍然落在地面的C点.当驱动轮转动从而带动传送带以速度v匀速向右运动时(其他条件不变)，P的落地点为D.(不计空气阻力)(1)求P滑至B点时的速度大小；求P与传送带之间的动摩擦因数m；求出0、D间的距离s随速度v变化的函数关系式。14、如图在xoy平面内有平行于x轴的两个足够大的荧光屏M、N，它们的位置分别满足y=L和y=0,两屏之间为真空区域。在坐标原点O有一放射源不断沿y轴正方向向真空区域内发射带电粒子，已知带电粒子有两种。为探索两种粒子的具体情况，可在真空区域内控制一个匀强电场和一个匀强磁场，电场的场强为E,方向与x轴平行，磁场的磁感应强度为B,方向垂直于xoy平面。试验结果如下：如果让电场和磁场同时存在，发现粒子束完全没有偏转，仅在M屏上有一个亮点，其位置在S(0,L)；如果只让磁场存在，发现仅在N屏上出现了两个亮点，位置分别为P(-2l,0)、Q(L/2,0),由此将两种粒子叫做P粒子和Q粒子。已知粒子间的相互作用和粒子重力可以忽略不计，试求(坐标结果只能用L表达)：如果只让磁场存在，但将磁场的磁感应强度减为B1=B/2，请计算荧光屏上出现的所有亮点的位置坐标；(2)如果只让电场存在，请计算荧光屏上出现的所有亮点的位置坐标；(3)如果只让磁场存在，当将磁场的磁感应强度变为B2=kB时，两种粒子在磁场中运动的时间相等，求k的数值。

15、如图甲表面绝缘、倾角e=30°的斜面固定在水平地面上，斜面的顶端固定有弹性挡板，挡板垂直于斜面，并与斜面底边平行。斜面所在空间有一宽度D=0.40m的匀强磁场区域，其边界与斜面底边平行，磁场方向垂直斜面向上，磁场上边界到挡板的距离s=0.55m。一个质量m=0.10kg、总电阻R=0.25W的单匝矩形闭合金属框abed,放在斜面的底端，其中ab边与斜面底边重合，ab边长L=0.50m。从t=0时刻开始，线框在垂直ed边沿斜面向上大小恒定的拉力作用下，从静止开始运动，当线框的ab边离开磁场区域时撤去拉力，线框继续向上运动，并与挡板发生碰撞，碰撞过程的时间可忽略不计，且没有机械能损失。线框向上运动过程中速度与时间的关系如图乙所示。已知线框在整个运动过程中始终未脱离斜面，且保持ab边与斜面底边平行，线框与斜面之间的动摩擦因数m=V3/3，重力加速度g取10m/s2。（1）求线框受到的拉力F的大小； （2）求匀强磁场的磁感应强度B的大小；（3）已知线框向下运动通过磁场区域过程中的速度v随位移x的变化规律满足v=v-B2L2x/（mR）（式中v为线框向下运动ab边刚进入磁场时的速度大小，x为线框ab边进00入磁场后对磁场上边界的位移大小），求线框在斜面上运动的整个过程中产生的焦耳热Q。35.（1）下列说法正确的是（ ）232Th经过6次a衰变和4次B衰变后成为稳定的原子核208Pb在核反应堆中，为使快中子减速，在铀棒周围要放“慢化剂”，常用的慢化剂有石墨、重水和普通水当用蓝色光照射某金属表面时有电子逸出，则改用红光照射也一定会有电子逸出核力是弱相互作用力，在原子核尺度内核力比库仑力大得多，其作用范围在1.5Xl0-!0m原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为入］的光子；原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为入2的光子，已知入1>A2o那么原子从a能级入1A/（入1-入2）状态跃迁到到c能级状态时将要吸收波长的光子（2）如图甲，光滑的水平面上有三个滑块a、b、c；a、b的质量均等于1kg；b、c被一根轻质弹簧连接在一起，处于静止状态；在t=0时，滑块a突然以水平向右的速度与b正碰,并瞬间粘合成一个物体（记为d）；此后运动过程中弹簧始终处于弹性限度内，d的速度随时间做周期性变化，如图乙。贝V：⑴求滑块a的初速度大小以及a、b正碰中损失的机械能△E；⑵求滑块c的质量；⑶当滑块c的速度变为v瞬间，突然向左猛击一下它，使之突x变为-v，求此后弹簧弹性势能最大值Ep的表达式，并讨论vX X取何值时，Ep的最大值Epm。答案1.D2.c3.B4.D5.B6.c7.D8.BD9.AD10.BD11.12、13、(1)s=60.00cm(2)①11.12、13、(1)s=60.00cm(2)①v二L/Atv=L/At②E=1/2(m+M)(L/At)21122k11E=1/2(m+M)(L/At)2③系统势能的减少△E=mgs2pRv=Ur/U.122也=7^k2①V2Ri⑶解析：(1)(2)当没有传送带时，物体离开B点后作平抛运动，运动时间为t,传送带静止时，物体从传送带右端水平抛出，在空中运动的时间也为t,水平位移为1/2,因此物体从传送带右端抛出的速度V］=V0/2由牛顿第二定律得|Jmg=ma由运动学公式得v2-v02=-2aL/2解得物体与传送带之间的动摩擦因数为|J=3h/2L当传送带向右运动时，若传送带的速度vVv］，即vVv/2时，物体在传送带上一直做匀减速运动，离开传送带的速度仍为vl,落地的水平位移为L/2，即S=L。当传送带的速度v>v/2时，物体将会在传送带上做一段匀变速运动。如果尚未到达传送带右端，速度即与传送带速度相同，此后物体将做匀速运动，而后以速度卩离开传送带。v的最大值巾为物体在传送带上一直加速而达到的速度，即由牛顿第二定律得pmg二ma，由运动学公式得 ，由此解得传送带，因此得0、D之间的距离为当VJ,物体将以速度学公式得 ，由此解得传送带，因此得0、D之间的距离为当VJ,物体将以速度。当听"巾，即离开时，物体从传送带右端飞出时的速度为卩，O、D之间的距离为S=2S=2+V/=2(I+~F综合以上的结果，得出、D之间的距离s随速度卩变化的函数关系式为:](1+上(v<<［邸) ，两种粒子都受力平衡，都满足所以两种粒子速度相同都为y=E/B当仅存在磁场时，带电粒子做匀速圆周运动，洛](1+上(v<<［邸) ，两种粒子都受力平衡，都满足所以两种粒子速度相同都为y=E/B当仅存在磁场时，带电粒子做匀速圆周运动，洛qvB=mv2/r得r=mv/Bq,s(v)二<14、.Eq=Bqv,仑兹力了充！当磁场强度为B时，P粒子的轨道半径r=L,Q粒子轨道半径为r=L/412当磁场为B1减半时，两粒子做圆周运动的半径都加倍，此时r1‘=2l,r2z=L/2此时P粒子将打在M屏上，由几何关系可求出落点横坐标解仃弓当磁场B和电场Q同时存在时，，两种粒子都L― -西=-(2-巧)1所以P粒子亮点位置(一(，一历)'，L)而Q粒子仍打在N屏上，易得亮点位置(l,0)⑵对P、Q分别有 ，於当仅存在电场时，P粒子将向右偏，y方向分运动为匀速直线运动vt=lx方向分运动为受电场力下的匀加速直线运动，有a1=Eq1/m1,x1=1/2a112得x1=EqfL2/(2m1v2)可得x1=L/2同理可以求得Q粒子在-x方向的偏转位移为X2=2L故P、Q两粒子打在屏上的位置坐标分别为(L/2,L)、(-2L,L)

(3)不论磁场为多少，P、Q两粒子的轨道半径Rl：R2=4：1不变。要想两粒子运动时间相等，即运动弧长相等，两粒子运动的圆弧圆心角之比为01：02=1：4 「如右图粒子打在M屏上时，其运动轨迹圆弧圆心角0(锐角)与半径R满足l=Rsin0，不可能满足Rl：R2=4：1和01：02=1：4。所以两粒子都打在M屏上不可能满足要求;两粒子都打在N屏上，圆心角都为n也不能满足要求所以结果必然为P粒子打在M屏而Q粒子打在N屏，所以02=n，而01=n/4。 °由几何关系易得此时R1=V2L，结合可求得此时B2=V2B/2，k=V2/215(1)由v-t图象可知，在0〜0.4s时间内线框做匀加速直线运动，进入磁场时的速度为V]=2.0m/s,在此过程中的加速度a=5.0m/s2有F-mgsinq-mmgcosq=ma解得F=1.5N由v-t图象可知，线框进入磁场区域后以速度v1做匀速直线运动，通过线框的电流I=E/R=BLv1/R,线框所受安培力FJ=BIL安对于线框匀速运动的过程，由力的平衡条件有F=mgsinq+”mgcosq+B^v/R解得B=0.50T由v-t图象可知，线框进入磁场区域后做匀速直线运动，并以速度v1匀速穿出磁场，说明线框的宽度等于磁场的宽度D=0.40m线框ab边离开磁场后做匀减速直线运动，到达档板时的位移为s-D=0.15m设线框与挡板碰撞前的速度为v2，由动能定理，有-mg(s-D)sinq-“mg(s-D)cosq=1/2m^2-1/2mv2v=卜；_ 迪&+ =1.0m/s线框碰档板后速度大小仍为v2,线框下滑过程中，由于重力沿斜面方向的分力与滑动摩擦力大小相等，即mgsinO二"mgcosO=0.50N，因此线框与挡板碰撞后向下做匀速运动，ab边刚进入磁场时的速度为v=1.0m/s；进入磁场后因为又受到安培力作用而减速，做加速度逐渐2变小的减速运动，设线框全部离开磁场区域时的速度为v3由v=v-B2L2x/(mR)得v二v-2B2L2D/(mR)=T.0m/s,0 3 2因v3<0，说明线框在离开磁场前速度已经减为零，这时安培力消失，线框受力平衡，所以线框将静止在磁场中某位置线框向上运动通过磁场区域产生的焦耳热Q]=l2Rt=2B2L2DV]/R=0.40J线框向下运动进入磁场的过程中产生的焦耳热Q2=1/2mv22=0.05J所以Q=QjQ2=0.45J35、(1)ABE(2)解析：(l)a、b粘合后瞬间的速度大小勿=1眈％A、b正碰，动量守恒：％吃二％匕1滑块'的初速度吃=2匕1=2聊A、b正碰中损失的机械能心超='傀话-丄阻话1=V⑵由图乙，弹簧第一次恢复形变瞬间，曲的速度为=d.c和弹簧构成的系统动量守恒、机械能守恒：%匕1=叫％+叫％+叫咗=|杭用+叫电代入数据，解得滑块°的质量m