上海市金山中学2020届高三上学期期中考试物理试题

2019学年金山中学高三第一学期物理期中考试卷

一、选择题

1.下列选项中不属于物理学中的理想化模型的是(         )

A. 电场线 B. 匀速直线运动

C. 点电荷 D. 电场强度

【答案】D

【解析】

【分析】

物理学所研究的对象、问题往往比较复杂，受诸多因素的影响有的是主要因素，有的是次要因素．为了使物理问题简单化和便于研究分析，往往把研究的对象、问题简化，忽略次要的因素，抓住主要的因素，建立理想化的模型。

【详解】建立理想化模型是突出问题的主要因素，忽略问题的次要因素，质点、点电荷、电场线、理想气体、匀速直线运动等都是理想化模型，电场强度不是，ABC错误， D正确。

【点睛】考察对理想化模型的理解。

2.一质点做匀速直线运动，现对其施加一恒力，且原来作用在质点上的力不发生改变，则(     )

A. 质点速度的方向总是与该恒力的方向相同

B. 质点速度的方向可能总与该恒力的方向垂直

C. 质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同

D. 质点单位时间内速率的变化量总是不变

【答案】C

【解析】

【详解】A．质点开始做匀速直线运动，现对其施加一恒力，其合力不为零，如果所加恒力与原来的运动方向在一条直线上，质点做匀加速或匀减速直线运动，质点速度的方向与该恒力的方向相同或相反；如果所加恒力与原来的运动方向不在一条直线上，物体做曲线运动，速度方向沿切线方向，力和运动方向之间有夹角，故A错误；

B．由A分析可知，质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直，故B错误；

C．由于质点做匀速直线运动，即所受合外力为0，原来质点上的力不变，增加一个恒力后，则质点所受的合力就是这个恒力，所以加速度方向与该恒力方向相同，故C正确；

D．因为合外力恒定，加速度恒定，由△v=a△t可知，质点单位时间内速度的变化量总是不变，但是如果质点做匀变速曲线运动，则单位时间内速率的变化量是变化的，故D错误．

3.关于功，下列正确的说法是(    )

A. 物体受到力的作用，并且有位移，力就一定做功

B. 在功的计算式中，F、s和均可取正值、负值或零

C. 合力的总功等于每个分力所做功的绝对值相加

D. 功不是描述物体状态的物理量

【答案】D

【解析】

【分析】

通过对公式的理解以及功能关系即可判断相关问题。

【详解】A．物体受到力的作用，如果力和位移相互垂直，则力不会做功，A错误；

B．中，F、s和表示力和位移的大小，都是正值，表示力和位移方向的夹角，可取正值、负值或零，B错误；

C．合力的总功等于每个分力所做功的代数和相加，C错误；

D．功是能量转化的量度，能量的变化可以通过做功实现，所以功是过程量，不是状态量。

4.当两分子间距变化时分子势能变大了，则可以判定在此过程(        )

A. 分子力一定做了功

B. 分子力一定增大

C. 分子间距一定变大

D. 分子力一定是引力

【答案】A

【解析】

分子势能变大，则一定是分子克服分子力做功，故A正确；若取无穷远处为0势能点，分子间分子势能与距离的关系如图所示，可知分子势能变大了，分子之间的距离可能增大，有可能减小．故C错误；

若分子间距大于平衡间距，分子间距变小时分子势能减小，分子力可能增加，也可能减小，故B错误； 若分子间距小于平衡间距，分子间距变大，分子力减小，表现为斥力，故D错误；故选A.

点睛：分子间由于存在相互的作用力，从而具有的与其相对位置有关的能．其变化情况要看分子间作用力，分子力的功等于分子势能的减小量．

5.一列横波某时刻的波形图如图甲所示，图乙表示介质中某质点此后一段时间内的振动图象．下列说法正确的是（     ）

A. 若波沿轴正方向传播，则图乙表示的是质点的振动图象

B. 若波沿轴负方向传播，则图乙表示的是质点的振动图象

C. 若图乙表示的是质点的振动图象，则波沿轴正方向传播

D. 若图乙表示的是质点的振动图象，则波沿轴负方向传播

【答案】C

【解析】

试题分析：图甲是波动图像，图乙是振动图像，若波沿x轴正方向传播，则N点的振动图像向下，故图乙不是N点的振动图像，选项A错误；若波沿x轴负方向传播，则K点由最大位置向下振动，故图乙不是表示质点K的振动图象，选项B错误；若图乙表示的是质点L的振动图象，说明L点向上振动，根据波的传播方向与质点的振动关系可知，波沿x轴正方向传播，选项C正确；M点位于负的最大位移处，它要向上运动，故图乙表示的不是质点M的振动图象，故选项D错误．

考点：波的传播与质点的振动关系．

6.如图所示，弹簧秤一端固定在墙壁上，另一端与小木块A相连，当用力匀速抽出长木板B的过程中，观察到弹簧秤的示数为4.0N，若以a=g匀加速抽出木板B，弹簧秤的示数大小(     )

A. 一定大于4.0N B. 一定等于4.0N

C. 一定小于4.0N D. 一定为零

【答案】B

【解析】

【分析】

根据滑动摩擦力的影响因素可知摩擦力的大小与运动状态无关，则可由平衡条件可知弹簧弹力的变化。

【详解】当用力加速抽出木板B时，A物体保持静止，故可知A受B的摩擦力，因A对B物体的压力不变，故A、B间的摩擦力不会发生变化，故匀速拉动时摩擦力也为4.0N；物体A在弹簧秤的作用下仍保持静止，故弹簧秤对A的拉力仍为4.0N，即弹簧秤的示数大小仍等于4.0N，B正确。

【点睛】考察对滑动摩擦力的理解。

7.在绕地球的圆形轨道上飞行的航天飞机上，将质量为m的物体挂在一个弹簧秤上，若轨道处的重力加速度为g'，则下面说法中正确的是( 　　)

A. 物体所受的合外力为mg'，弹簧秤的读数为零

B. 物体所受的合外力为零，弹簧秤的读数为mg'

C. 物体所受的合外力为零，弹簧秤的读数为零

D. 物体所受的合外力为mg'，弹簧秤的读数为mg'

【答案】A

【解析】

【分析】

在绕地球的圆形轨道上飞行的航天飞机上，物体处于完全失重状态，根据牛顿第二定律分析弹簧秤的读数。

【详解】在绕地球的圆形轨道上飞行的航天飞机上，物体所受的合外力等于重力mg′，根据牛顿第二定律，物体的加速度为g′，物体处于完全失重状态，弹簧秤的读数为零，A正确，BCD错误。

【点睛】在轨道运动的航天飞机处于完全失重状态，在地面上由于重力产生的现象消失，弹簧称不能用来测量物体的重力。

8.如图为一定质量理想气体的体积V与温度T的关系图象，它由状态A等温变化到状态B，再等容变化到状态C，设A、B、C状态对应的压强分别为PA、PB、PC  ， 则（   ）

A. PA＜PB  ， PB＜PC    B. PA＞PB  ， PB=PC    

C. PA＜PB  ， PB＞PC   D. PA＞PB  ， PB＜PC

【答案】A

【解析】

气体从状态A变化到状态B，发生等温变化，p与V体积成反比，VA>VB，所以pA<pB；从状态B到状态C，气体发生等容变化，压强p与热力学温度成正比，TB<TC，所以PB＜PC，故A正确，BCD错误；故选A.

9.用两根长度相等的绝缘细线系住两个质量相等的带电小球A和B，A带正电，B带负电，且|qA|＝3|qB|，悬挂在水平向右的匀强电场中，保持平衡状态，能正确表示系统平衡状态的图是(    )

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

试题分析：设A带正电+3q，受到的电场力水平向右，B带负电-q，受到的电场力水平向左．以整体为研究对象，分析受力如图．设OA绳与竖直方向的夹角为α，整体带电量为2q，则由平衡条件得

以B球为研究对象，受力如图．设AB绳与竖直方向夹角为β，则由平衡条件得得到α=β，

故选D

考点：物体的平衡；整体及隔离法.

10.如图所示，真空中M、N处放置两等量异种电荷，a、b、c为电场中的三点，实线PQ为M、N连线的中垂线，a、b两点关于MN对称，a、c两点关于PQ对称．已知一带正电的试探电荷从a点移动到c点时，试探电荷的电势能增加，则以下判断正确的是 ( )

A. a点的电势高于c点的电势

B. a点的场强与c点的场强完全相同

C. M点处放置的是正电荷

D. 若将带正电的试探电荷沿直线由a点移动到b点，则电场力先做正功，后做负功

【答案】D

【解析】

【详解】因正电荷由a到c电势能增加，则电场力做负功，则电势升高．故c点电势高于a点电势．则M点为负电荷，故AC错误．

a点与c点为关于两电荷的中垂线对称，则场强大小相等但方向不同，故B正确；将该试探电荷沿直线由a点移动到b点，根据等势线分布图可知，电势先降低后升高，则电势能先减小后增大，电场力先做正功、后做负功．故D正确；故选BD．

【点睛】在电场中跟据带电粒子运动轨迹和电场线关系判断电场强度、电势、电势能、动能等变化是对学生基本要求，也是重点知识，要重点掌握．

11.在x轴上有两个点电荷q1、q2，其静电场的电势φ在x轴上分布如图所示，则(   )

A. q1和q2带有同种电荷

B. x1处的电场强度为零

C. 负电荷从x1移到x2，电势能减小

D. 负电荷从x1移到x2，受到的电场力增大

【答案】C

【解析】

【分析】

图像的斜率代表场强的大小，通过电势的大小可判断电场线的方向，即可判断电场对粒子的做功情况。

【详解】A．由图可知，无穷远处电势为零，又有电势为正的地方，故存在正电荷，又有电势为负的地方，也存在负电荷，所以q1和q2带异种电荷，A错误；

B．电场强度等于图中曲线斜率，x1处的斜率不为零，故电场强度不为零，B错误；

C．负电荷从x1移到x2，电势增大，电势能减小，C正确；

D．负电荷从x1移到x2，曲线斜率减小，则E减小，受到的电场力减小，D错误。

【点睛】考察对图像的理解。

12.在图所示电路中，开始时电键K1、K2均闭合，现先断开电键K1，则电压表与电流表的示数均发生变化，设它们的示数变化量之比为M1＝U1／I1，再断开电键K2，两表新的示数变化量之比为M2＝U2／I2，若已知R2＜R3，则比较M1与M2的绝对值大小应有：（     ）

A. M1＞M2 B. M1＝M2

C. M1＜M2 D. 无法确定

【答案】B

【解析】

【分析】

根据闭合电路定律分析电压表与电流表的示数变化量之比与电源内阻的关系，即可求解．

【详解】根据闭合电路欧姆定律得：U=E-Ir，由数学知识得：电压表与电流表的示数变化量大小之比为，当外电路结构变化时，电源的内阻r不变，则有M1=M2．

故选B．

【点睛】本题是解题关键之处是根据闭合电路欧姆定律得到 ，也可以画出电源的U-I图象进行分析．

二、填空题

13.利用如图装置可测量滑块通过某位置时的瞬时速度大小，实验中除了需要测量挡光片的宽度外，还需要获得的数据有：_______________．某同学想提高测量的精度，就用一根细细的针代替原来的挡光片，结果实验结果并不理想，你认为可能的原因是：__________________________________________．

【答案】    (1). 挡光片通过光电门的时间    (2). 针过细，无法全部挡住光电门发出的光束，致使时间测量不准确

【解析】

【详解】根据遮光条的宽度与滑块通过光电门的时间即可求得滑块的速度：，所以还需要测量挡光片通过光电门的时间；可能原因是针过细，无法全部挡住光电门发出的光束，致使时间测量不准确，从而引起实验误差．

14.如图所示，质量为M的斜面体A放在粗糙水平面上，用轻绳拴住质量为m的小球B置于斜面上，整个系统处于静止状态，己知斜面倾角及轻绳与竖直方向夹角均为.不计小球与斜面间的摩擦，则斜面体与水平面间的摩擦力大小为_____________，斜面体对水平面的压力大小为 __________________．

【答案】    (1).     (2). Mg+1/2mg

【解析】

【分析】

先对小球单独受力分析，再对小球和斜面组成的整体受力分析，隔离法和整体法相结合，即可求解相关问题。

【详解】（1）[1] 以小球为研究对象受力分析，如下图，根据平衡条件，垂直斜面方向：

沿斜面方向有：

以小球和斜面整体为研究对象，如下图，受力分析得：

竖直方向有：

水平方向有：

联立上式可得：

所以斜面体与水平面间摩擦力大小为。

（2）[2] 根据牛顿第三定律：斜面体对水平面的压力等于水平面对斜面体的支持力，也等于。

【点睛】考察隔离法和整体法相结合的受力分析方法以及正交分解的运用。

15.做简谐运动的单摆， 其摆长不变，若摆球的质量增加为原来的倍，摆球经过平衡位置的速度减为原来的，则单摆振动的周期________，振幅__________ (填写“变大”，“不变”或者“变小”)．

【答案】    (1). 不变    (2). 变小

【解析】

【分析】

通过周期公式可判断周期的变化，通过偏离的高度可判断振幅的大小。

【详解】（1）[1] 由单摆的周期公式可知，单摆摆长不变，则周期不变。

（2）[2] 摆球经过平衡位置的速度减为原来的2/3，由于振动过程中机械能守恒，有：

根据此式可知，速度变小，则高度减小，所以小球偏离平衡位置的最大距离变小，即振幅减小。

【点睛】单摆的摆长和重力加速度的大小决定单摆的周期的大小，单摆的能量决定单摆的振幅的大小。

16.一条弹性绳沿x轴方向放置，绳左端点在原点O处．用手握住绳左端点使其沿y轴方向做周期为1.0s 的简谐运动，于是在绳上形成一列简谐波．当波传到x= 1.0m处的M点时，此时的波形如图所示，那么再经过___________s， 波传到x=4.5m处的N点．当绳的左端点的运动路程为0.88m时，N点的运动路程为________cm．

【答案】    (1). 1.75    (2). 16

【解析】

【分析】

由图定出波长，求出波速，根据求出波传到x=4.5m处的N点的时间，由图读出振幅A，当绳的左端点的运动路程为0.88m时，求出左端点振动的时间，分析N点振动的时间，再N点的运动路程。

【详解】（1）[1] 由图可知波长，则波速为：

波传到x=4.5m处的N点的时间为：

。

（2）[2] 由图读出振幅A=8cm，当绳的左端点的运动路程为88cm=11A，经过的时间为：

N点的运动时间为：

，

刚好一个周期，则N点的运动路程为

S=2A=16cm。

【点睛】本题研究时要抓住波在同一均匀介质中是匀速传播，根据求时间，这是常用的方法。

17.一辆机动车在平直的公路上由静止启动，图中图线A表示该车运动的速度和时间的关系，图线B表示车的功率和时间的关系．设车在运动过程中阻力不变，车在6s末前做匀加速运动，在16s末开始匀速运动．可知车在运动过程中阻力为______N，车的质量为______kg．

【答案】    (1). 1500    (2). 562.5

【解析】

根据速度-时间图象可知，机动车先做匀加速运动，后做变加速运动，最后做匀速运动，最大速度，内的加速度，
根据图线B可以机车的额定功率，
当牵引力等于阻力时，速度取到最大值，则阻力；
匀加速运动的牵引力
根据牛顿第二定律得：，解得：．

点睛：本题考查是机车启动问题．汽车通常有两种启动方式，即恒定加速度启动和恒定功率启动．要求同学们能对两种启动方式进行动态分析，能画出动态过程的方框图，公式，P指实际功率，F表示牵引力，v表示瞬时速度．当牵引力等于阻力时，机车达到最大速度．

三、综合题

18.在“用DIS测电源的电动势和内阻”的实验，图（a）为实验电路图，定值电阻R0=1Ω，R为滑动变阻器，图（b）为实验的实物连接图．

（1）请用笔画线代替导线，按图（a）的连接完成该实物连接图____．

（2）A组同学实验测得的路端电压U相应电流I的拟合曲线如图（c）所示，由此得到电源内电阻为_______Ω；当电压传感器的示数为1.6V时电源的输出功率为_____W．

（3）根据图（c）中实验测得的数据，可以推测实验中选用滑动变阻器的型号较合理的是（      ）

A.0~5Ω        B.0~20Ω

C.0~50Ω        D.0~200Ω

（4）B组同学也利用A组用的同一套器材完成此实验，误把图（a）中电压传感器在d点的接线接在c点，测得数据也在同一坐标中作出U-I图像，其他操作、读数等都准确无误．则B组画出的图线与纵轴的交点相应的电压值和A组相比，_______．（选填：偏大、相同、偏小或无法确定）

【答案】    (1).     (2). 0.8；    (3). 0.8；    (4). C；    (5). 不变

【解析】

【详解】（1）电路连线如图；

（2）由图可知，电源内电阻为；当电压传感器的示数为1.6V时，电路的电流为0.5A，则电源的输出功率为：P=IU=0.8W．

（3）由图可知，当电压传感器的示数约为1.96V时，电路的电流为0.05A，可知滑动变阻器接入的电阻为：，可以推测实验中选用滑动变阻器的型号较合理的是C.

（4）B组同学也利用A组用的同一套器材完成此实验，误把图（a）中电压传感器在d点的接线接在c点，则在画出的U-I图像中，直线的斜率等于R0+r，但是不影响电动势E的测量值，即B组画出的图线与纵轴的交点相应的电压值和A组相比是不变的．

19.如图，图象所反映的物理情景是：物体以大小不变的初速度v0沿木板滑动，若木板倾角θ不同，物体沿木板上滑的距离S也不同，便可得出图示的S-θ图象．问：

（1）物体初速度v0的大小．

（2）木板是否粗糙？若粗糙，则动摩擦因数μ为多少？

（3）物体运动中有否最大加速度以及它发生在什么地方？

【答案】（1） （2） （3）最大加速度点坐标

【解析】

【详解】（1）当θ=90º时，物体做竖直上抛运动，根据速度位移公式可知：

（2）当θ=0º时，根据动能定理得， ，解得：

（3）加速度 得到，当θ=53º时，α有极大值 ，由动能定理得， ，所以 所以最大加速度点坐标

20.(1)静电场可以用电场线和等势面形象描述，电场线的疏密反映了电场强度的大小．

(a)请根据电场强度的定义和库仑定律推导出点电荷Q的场强表达式；

(b)点电荷的电场线和等势面分布如图所示，等势面S1、S2到点电荷的距离分别为r1、r2．请计算S1、S2上单位面积通过的电场线条数之比N1/N2．

(2)宇宙中的天体在不断向外辐射电磁波，人们利用射电望远镜收集来自天体的电磁波进行观测，如图所示．假设A、B两个天体辐射功率相同，且都在均匀持续地辐射．天体A距地球1万光年，天体B距地球5万光年．(忽略电磁波传播过程中的损耗)

(a)用一架射电望远镜接收到A发出的电磁波功率为P1，则该望远镜接收到的来自天体B的电磁波功率P2是多大?

(b)为收集足够强的信号，增大望远镜口径是一一种常用方法．为使接受到天体B的信号功率和天体A一样强，可将望远镜口径增大为原来的多少倍?

【答案】(1)(a)  (b)   (2)(a)   (b)

【解析】

分析】

根据库仑力和电场强度定义式结合起来，即可求出点电荷的场强表达式，根据电场线的疏密程度反映反映空间区域电场强度的大小，由场强关系得到电场线条数关系。

【详解】（1）（A）场源电荷的电荷量为Q，在距离Q为r的位置放置电荷量为q的检验电荷，根据库仑定律和场强的定义：有：

，

联立解得：

（B）穿过两等势面单位面积上的电场线条数之比为：

（2）（A）令望远镜能接收到射电信号的有效面积为S，A、B两个天体的辐射功率为P，天体A距离地球1万光年，则望远镜接收到A发出的电磁波功率为：

同理，望远镜B接受到B发出的电磁波功率为：

联立可得：

（B）直径为D的望远镜能够接受到的射电信号的有效面积为：

则有：

，

根据题意得：，可得：

【点睛】考察库仑定律和电场强度定义式。