湖北省荆州市郑公中学高三物理上学期期末试卷含解析

湖北省荆州市郑公中学高三物理上学期期末试卷含解析一、选择题：本题共5小题，每小题3分，共计15分．每小题只有一个选项符合题意1.（多选）在xOy平面上以O为圆心、半径为r的圆形区域内，存在磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于xOy平面．一个质量为m、电荷量为q的带电粒子，从原点O以初速度v沿y轴正方向开始运动，经时间t后经过x轴上的P点，此时速度与x轴正方向成θ角，如图所示．不计重力的影响，则下列关系一定成立的是（）A．若r＜，则0°＜θ＜90°B．若r≥，则t≥C．若t=，则r=D．若r=，则t=参考答案：考点：带电粒子在匀强磁场中的运动．专题：带电粒子在磁场中的运动专题．分析：根据带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的过程中，洛伦兹力提供向心力，即可求出粒子运动的半径与周期；结合几何关系即可求得其他．解答：解：粒子在磁场中运动时，洛伦兹力提供向心力，得：所以粒子在磁场中运动的半径：粒子运动的周期：A、若r＜2R=，则粒子运动的轨迹如图1，粒子从第一象限射出磁场，射出磁场后做直线运动，所以0°＜θ＜90°．故A正确；B、C、D、若r≥2R=，则粒子运动的轨迹如图2，粒子一定是垂直与x轴经过x轴，所以粒子在第一象限中运动的时间是半个周期，所以t==．故BC错误，D正确．故选：AD点评：带电粒子在磁场中由洛伦兹力提供做匀速圆周运动，同时结合数学几何关系来构建长度关系．注意运动圆弧的半径与磁场半径的区别．2.游乐园中，游客乘坐能加速或减速运动的升降机，可以体会超重与失重的感觉。下列描述正确的是Ａ.当升降机加速上升时，游客是处在失重状态Ｂ.当升降机减速下降时，游客是处在超重状态Ｃ.当升降机减速上升时，游客是处在失重状态Ｄ.当升降机加速下降时，游客是处在超重状态参考答案：答案：BC解析：当升降机加速上升时，乘客有向上的加速度，是由重力与升降机对乘客支持力的合力产生的。此时升降机对乘客的支持力大于乘客的重力，所以处于超重状态。A错误。当升降机减速下降时，具有向上的加速度，同理此时乘客也处于超重状态。B正确。当升降机减速上升时，具有向下的加速度，是由重力与升降机对乘客支持力的合力产生的，所以升降机对乘客的支持力小于乘客的重力。此时失重。C正确。当升降机加速下降时，也具有向下的加速度，同理可得此时处于失重状态。3.（单选）沿x轴正向传播的一列简谐横波在时刻的波形如图所示，P为介质中的一个质点，其平衡位置位于x=1.5m处，该波的传播速度为2.5m/s，则t=0.8s时刻，质点PA．位置在x=3.5m处

B．位移沿+y方向C．速度沿+y方向

D．加速度沿+y方向参考答案：D4.（多选）以下说法正确的是：A．当分子间距离增大时，分子势能可能增大B．已知某物质的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，则该种物质的分子体积为V0＝C．自然界一切过程能量都是守恒的，符合能量守恒定律的宏观过程都能自然发生D．布朗运动并不是分子的运动，但间接证明了分子在永不停息的做无规则运动E．一定质量的理想气体，压强不变，体积增大，分子平均动能增加参考答案：ADE

5.如图所示，在“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”的实验中，M，N是通电螺线管轴线上的两点，且这两点到螺线管中心的距离相等．用磁传感器测量轴线上M、N之间各点的磁感应强度B的大小，并将磁传感器顶端与M点的距离记作x．（1）如果实验操作正确，得到的B-x图象应为图中的［

］．（2）请写出通电螺线管中轴线上各点磁感应强度大小随x变化的大致特点：____________________________________________________________________________．（3）如果实验中原闭合的螺线管突然断路，此刻螺线管内部的磁感应强度A．一定为零

B．可能为零C．保持不变

D．先变大，后变小参考答案：（1）B

（2分）（2）轴线上各点的磁感应强度随x先增大后减小，（1分）

通电螺线管中轴线上中心两侧对称点的磁感应强度大小基本相等，（1分）

通电螺线管中轴线上中间有一段各点磁感应强度大小基本不变。（1分）

（3）A

二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.某同学利用验证牛顿第二定律的实验装置来验证动能定理。在一端带滑轮的长木板上固定放置两个光电门，其中光电门乙固定在靠近滑轮处，光电门甲的位置可移动。与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间。改变光电门甲的位置进行多次测量，每次都使小车上的遮光片从紧靠光电门甲处由静止开始运动，用米尺测量甲、乙之间的距离s，并记下相应的时间t。测得小车的质量为M，钩码的质量为m，并满足M远远大于m。则：外力对小车做功为W=

，小车动能的增量为△EK=

。（用题中的字母表示）为减小实验误差，你认为实验操作之前必须进行的操作是：

。参考答案：7.一段导体电阻是5Ω，1.5分钟内所通过的电量是45C．则导体两端的电压为

V。

参考答案：8.质量为2kg的物体，在水平推力的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F，其运动的v-t图像如图所示。g取10m/s2，则物体与水平面间的动摩擦因数

；水平推力

。参考答案：0.2；6

9.如右图所示是利用沙摆演示简谐运动图象的装置。当

盛沙的漏斗下面的薄木板被水平匀速拉出时，做简谐运动的漏斗漏出的沙在板上形成的曲线显示出沙摆的振动位移随时间的变化关系，已知木板被水平拉动的速度为，右图所示的一段木板的长度为，重力加速度为，漏沙时不计沙摆的重心变化。则这次实验沙摆的振动周期

▲

，摆长

▲

。参考答案：

10.在光滑水平面上，有一个粗细均匀的单匝正方形闭合线框abcd，在水平外力的作用下，从静止开始沿垂直磁场边界方向做匀加速直线运动，穿过匀强磁场，平行磁场区域的宽度大于线框边长，如图甲所示．测得线框中产生的感应电流i的大小和运动时间t的变化关系如图乙所示．已知图象中四段时间分别为△t1、△t2、△t3、△t4．在△t1、△t3两段时间内水平外力的大小之比1：1；若已知△t2：△t3：△t4=2：2：1，则线框边长与磁场宽度比值为7：18．参考答案：考点：导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的能量转化．专题：电磁感应——功能问题．分析：线框未进入磁场时没有感应电流，水平方向只受外力作用．可得△t1、△t3两段时间内水平外力的大小相等．设线框加速度a，bc边进入磁场时速度v，根据运动学位移公式得到三段位移与时间的关系式，即可求出则线框边长与磁场宽度比值．解答：解：因为△t1、△t3两段时间无感应电流，即无安培力，则线框做匀加速直线运动的合外力为水平外力．所以△t1、△t3两段时间内水平外力的大小相等．即水平外力的大小之比为1：1．设线框加速度a，bc边进入磁场时速度v，△t2=△t3=2△t4=2△t，线框边长l，磁场宽L根据三段时间内线框位移，得：

v?2△t+a（2△t）2=l

v?4△t+a（4△t）2=L

v?5△t+a（5△t）2=l+L解得：=故答案为：1：1，7：18．点评：此题是电磁感应与电路、力学知识的综合，根据图象上获取的信息，结合E=Blv分析线框的运动情况是解题的关键．11.对于绕轴转动的物体，描述转动快慢的物理量有角速度ω等物理量．类似加速度，角加速度β描述角速度的变化快慢，则角加速度β的定义式是，单位是rad/s2．参考答案：考点：向心加速度．专题：匀速圆周运动专题．分析：利用加速度、速度和位移公式，类似于角加速度、角度公式．角加速度为角速度变化量与所用时间的比值，由公式知在国际单位制中β的单位为rad/s2，解答：解：角加速度为角速度变化量与所用时间的比值，由公式知在国际单位制中β的单位为rad/s2，故答案为：，rad/s2点评：本题比较新颖，利用类似法可以写出角加速度、角速度和角度公式．12.一列简谐横波，沿x轴正向传播，t=0时波形如图甲所示，位于x=0.5m处的A点振动图象如图乙所示．则该波的传播速度是10m/s；则t=0.3s，A点离开平衡位置的位移是﹣8cm．参考答案：①由图甲知波长为λ=2m，由图乙可知波的周期是T=0.2s；则波速为v==10m/s．由乙图知：t=0.3s时，A点到达波谷，其位移为﹣8cm13.如图所示，在A点固定一点电荷，电荷量为+Q，已知点电荷Q周围各点的电势φ=（r是各点离Q的距离）。在A点正上方离A高度为h的B点由静止释放某带电的液珠（可以看作点电荷），液珠开始运动瞬间的加速度大小为（g为重力加速度）。静电常量为k，若液珠只能沿竖直方向运动，不计空气阻力，则液珠的电量与质量的比值为___________；若液珠向下运动，到离A上方h/2处速度恰好为零，则液珠的最大速度为___________。参考答案：，三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.（4分）已知气泡内气体的密度为1.29kg/，平均摩尔质量为0.29kg/mol。阿伏加德罗常数，取气体分子的平均直径为，若气泡内的气体能完全变为液体，请估算液体体积与原来气体体积的比值。（结果保留一位有效数字）。参考答案：设气体体积为，液体体积为气体分子数,(或)则

（或）解得

(都算对)解析：微观量的运算，注意从单位制检查运算结论，最终结果只要保证数量级正确即可。设气体体积为，液体体积为气体分子数,(或)则

（或）解得

(都算对)15.（选修3—5）（5分）如图所示，球1和球2从光滑水平面上的A点一起向右运动，球2运动一段时间与墙壁发生了弹性碰撞，结果两球在B点发生碰撞，碰后两球都处于静止状态。B点在AO的中点。（两球都可以看作质点）

求：两球的质量关系

参考答案：解析：设两球的速度大小分别为v1，v2，则有

m1v1=m2v2

v2=3v1

解得：m1=3m2四、计算题：本题共3小题，共计47分16.如图所示，直角坐标系xoy位于竖直平面内，在m≤x≤0的区域内有磁感应强度大小B=4.0×10T、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，其左边界与x轴交于P点；在x＞0的某区域内有电场强度大小E=3.2×104N/C、方向沿y轴正方向的有界匀强电场，其宽度d=2m。一质量m=4.0×10kg、电荷量q=2.0×10C的带电粒子从P点以速度v=4.0×106m/s，沿与x轴正方向成α=60°角射入磁场，经电场偏转最终通过x轴上的Q点（图中未标出），不计粒子重力。求：（1）带电粒子在磁场中运动的半径和时间；（2）当电场左边界与y轴重合时Q点的横坐标；（3）若只改变上述电场强度的大小，要求带电粒子仍能通过Q点，试讨论电场强度的大小E′与电场左边界的横坐标x′的函数关系。参考答案：（1）2m

；（2）6m（3）①当0＜x′＜4m时，②当4m≤≤6m时，【知识点】带电粒子在匀强电场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动【试题解析】（1）带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有

代入数据解得：

r=2m

如图1所示轨迹交y轴于C点，过P点作v的垂线交y轴于O1点，由几何关系得O1为粒子运动轨迹的圆心，且圆心角为60°。在磁场中运动时间

代入数据解得：

（2）带电粒子离开磁场垂直进入电场后做类平抛运动，设带电粒子离开电场时的速度偏向角为θ，如图1则：

设Q点的横坐标为x则：

由上两式解得：x=6m。（3）电场左边界的横坐标为x′。①当0＜x′＜4m时，如图2，设粒子离开电场时的速度偏向角为θ′，则：

又：

由上两式解得：

②当4m≤≤6m时，如图3，有

将y=1m及各数据代入上式解得：

17.一质量为M的航天器远离太阳和行星，正以速度v0在太空中飞行，某一时刻航天器接到加速的指令后，发动机瞬间向后喷出质量为m的气体，气体向后喷出的速度大小为v1，求加速后航天器的速度大小．（v0、v1均为相对同一参考系的速度）参考答案：设加速后航天器的速度大小为v，由动量守恒定律有 解得

四、计算题:本题共3小题,共计47分.解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.18.某物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候，测得弹力的大小F和弹簧长度L的关