河北省保定市2019届高三上学期期末考试物理试题

河北省保定市2019届高三上学期期末考试理综物理试题

一、选择题：

1.某物体做直线运动，其位置x（m）随时间t（s）变化的关系为，下列说法中正确的是

A. 物体做变速运动，加速度随时间逐渐增大

B. t=0时，物体速度为零

C. t=1.5s时，物体速度为零

D. 物体始终朝一个方向运动

【答案】C

【解析】

【分析】

把公式与物理上的位移公式结合起来，是求解本题的关键．

【详解】AB.结合位移公式 ，可知 ， ，即加速度恒定，故AB错；

C.有速度公式： 可求得t=1.5s时，物体速度为零，故C对；

D.物体的位移公式为,结合数学知识可知物体不始终朝一个方向运动，故D错；

故选C

2.如图所示，将一段金属导线置于纸面内匀强磁场中，磁感应强度大小为B、方向与纸面平行，其中Oa和Ob相互垂直且长度均为l，Oa与磁场方向所夹锐角为45°，当导线中通以方向电流I时，该段导线受到的安培力（    ）

A. ，垂直纸面向里 B. ，垂直纸面向外

C. ，垂直纸面向里 D. ，垂直纸面向外

【答案】B

【解析】

【分析】

导线aOb的有效长度为，根据左手定则判断安培力的方向即可．

【详解】当导线中通以方向电流I时，导线垂直于磁场的有效长度为 ，所以安培力的大小为 ，再根据左手定则可知安培力的方向是垂直纸面向外，故B对；ACD错；

故选B

3.下表为某种型号的扫地机器人产品的铭牌，已知当扫地机器人剩余容量为总容量的20%时，机器人将停止扫地，寻觅充电基座自动回去充电．如果该机器人扫地时一直处于额定工作状态，则

A. 扫地时电流2400mA

B. 扫地时电流为3.33A

C. 扫地时机器人电阻为3.6Ω

D. 机器人可以连续扫地60min

【答案】B

【解析】

【分析】

一要注意机器人不是纯电阻，在计算电阻时要注意公式的选择；二要注意机器人在整个正常工作过程中电荷量是没有放完的，所以在计算扫地时间是要注意电量．

【详解】AB.根据表格中的数据可知 ，故A错B对；

C.若机器人是纯电阻，则 ，但机器人不是纯电阻，所以不能这样计算电阻值，故C错；

D.机器人可以连续扫地 ，故D错；

故选B

4.如图所示，等量异种点电荷、在绝缘薄圆盘中心轴线上且到圆心O的距离相等。A点位于圆盘边缘，B点为某条半径的中点，下列关于A、B、O三点电场强度大小和电势高低关系判断正确的是（    ）

A.  B.

C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】AB.根据等量异种点电荷中垂面上电场线分布的特点可知，圆心O出场强最大，离圆心O越远，电场线越稀疏，场强越小，即，故A正确，B错误。

CD.圆盘处在等量异种电荷的中垂面上，所以此圆盘是一个等势体，薄圆盘表面是一个等势面，即，故CD错误；

故选A。

5.如图所示，在光滑水平面上，边长为L，由同种材料制成的粗细均匀的正方形金属线框abcd以恒定的速度v通过匀强磁场区域，已知cd边平行磁场边界，v垂直边界，线框总电阻为4R，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，宽度为L，下列说法正确的是

A. 在cd边刚进入磁场时ab两端的电压为

B. 在cd边刚离开磁场时ab两端的电压为

C. 为使线框匀速运动水平拉力大小为

D. 通过磁场的整个过程中线框产生的热量为

【答案】AD

【解析】

【分析】

当cd边在磁场中切割时，ab相当于其中的一个外电路，当ab边切割时，ab相当于电源，它两端的电压应该等于路端电压．

【详解】A.在cd边刚进入磁场时cd导体棒切割磁感线产生电动势，ab相当于外电路中的一部分，根据电阻的关系可知ab两端的电压为，故A对；

B.在cd边刚离开磁场时ab切割磁感线，cd相当于电源，所以两端的电压为路端电压即 ，故B错

C.为使线框匀速运动水平拉力大小应该等于安培力，即 ，故C错；

D.通过磁场的整个过程中线框产生的热量即为克服安培力所做的功： ，故D对；

故选AD

【点睛】本题考查了电磁感应定律，在处理本题时一定要注意谁是电源，谁是外电路，这样才可以准确知道电压值．

6.一颗人造卫星在地球赤道平面内做匀速圆周运动，运动方向跟地球自转方向相同，每6天经过赤道上同一地点上空一次，已知地球同步卫星轨道半径为r，下列有关该卫星的说法正确的有

A. 周期可能为6天，轨道半径为

B. 周期可能为1.2天，轨道半径为

C. 周期可能为天，轨道半径为

D. 周期可能为5天，轨道半径为

【答案】BC

【解析】

分析】

两个天体相遇，说明速度快的比速度慢的多运动了整数倍的圈数；在计算卫星的轨道半径时可以利用开普勒第三定律求解．

【详解】AD．地球自转的周期为天，设卫星的周期为T，根据题意可知：

，解得：   （n为任意整数）

结合选项，当周期分别为6天，5天时代入计算出的n值不是整数，故AD错误

B．当n=1时，计算得到周期为1.2天，设卫星的轨道半径为R，此时根据开普勒第三定律可知 ，解得：R=，故B对；

C．当时，可求得周期为天，设卫星的轨道半径为 ,根据开普勒第三定律可知 解得： 故C对；

故选BC

【点睛】本题不知道卫星是高于同步卫星还是低于同步卫星，所以每6天经过赤道上同一地点上空一次可能是卫星追地球，也可能是地球追卫星．

7.如图所示，一固定杆与水平方向夹角=30°，将一滑块套在杆上，通过轻绳悬挂一个小球，滑块与小球恰能一起沿杆向下匀速运动，则下列说法中正确的是（    ）

A. 滑块与杆之间动摩擦因数为0.5

B. 滑块与杆之间动摩擦因数为

C. 当二者相对静止地沿杆上滑时轻绳对小球拉力斜向左上与水平方向成30°角

D. 当二者相对静止地沿杆上滑时轻绳对小球拉力斜向右上与水平方向成60°角

【答案】BC

【解析】

【分析】

根据题意两者一起运动，所以应该具有相同加速度，那么在分析此类问题时应该想到先整体后隔离，利用加速度求解．

【详解】AB．由题意滑块与小球恰能一起沿杆向下匀速运动，把滑块和小球作为一整体，可知 ，

所以 ，故A错；B对

CD．当二者相对静止地沿杆上滑时，以整体为对象可知加速度

设此时绳子与水平方向的夹角为，绳子的拉力为T，对小球列牛顿第二定律公式

在水平方向上： 

在竖直方向上： 

解得： ，即

由于加速度沿斜面向下，所以小球受到的合力也应该沿斜面向下，所以拉力的方向应该斜向左上与水平方向成30°角，故C对；D错；

故选BC

【点睛】本题考查了整体隔离法求解量物体之间的力，对于此类问题要正确受力分析，建立正确的公式求解即可．

8.如图为采用频闪摄影的方法拍摄到的小球做平抛运动并与地面碰撞前后的照片，其先后经过的位置分别用1~8标记．已知照片中每格对应的实际长度为l，重力加速度大小为g，不计空气阻力，根据以上信息能确定的是

A. 拍摄时每隔时间曝光一次

B. 小球经过位置3时的瞬时速度方向与位置2、4连线方向平行

C. 小球经过位置6时的速率为

D. 小球经过位置2的速率与经过位置7的速率相同

【答案】ABC

【解析】

【分析】

（1）根据竖直方向上的间隔可以知道第一个点即为抛出点，利用竖直方向上，算出拍摄间隔时间，

（2）再利用水平方向上的匀速运动可以求出平抛的初速度，

（3）结合平抛求出各点的速度即速度方向

【详解】A．竖直方向上根据 可知 解得：，故A对

B．根据平抛运动可知小球的水平初速度为 小球经过位置3时的瞬时速度方向与水平方向上的夹角为 ，设2、4连线方向与水平方向的连线夹角为 ，根据图像可知2、4连线方向 ，所以 ，故B对；

C．由题图知，位置6为碰撞后运动轨迹的最高点，此时竖直速度为零，从6-7小球做平抛运动，水平方向上： 解得： ，故C对；

D．小球经过位置2与经过位置7的竖直方向速度相同，但两个水平方向不相同，则合速度不相同，所以小球经过位置2的速率与经过位置7的速率不相同，故D错；

故选ABC

二、非选择题：

9.某实验小组用如图所示的装置测量橡皮筋对物体做功大小：将气垫导轨放置在水平桌面上，在橡皮筋的左侧安装两个光电门，调整系统处于水平状态．开启气泵，用带有遮光片的滑块向右挤压橡皮筋到某位置，由静止释放，计时器显示遮光片从光电门1到光电门2用时为t．

（1）为完成实验，还需要测量___________

A.橡皮筋的原长                        B.橡皮筋形变后的实际长度l

C.滑块（含遮光片）的质量m            D.两个光电门之间的距离x

（2）橡皮筋对滑块做功大小的表达式是__________（用题中涉及到的字母表示）

（3）为了减小测量的偶然误差，需要进行多次测量取平均值，在实验操作时要保证________．

【答案】    (1). （1） CD        (2). （2）     (3). （3）每次从同一位置将滑块释放

【解析】

【分析】

（1）滑块离开橡皮筋后做匀速运动，速度可以根据 来求；

（2）根据功能关系写出本实验的表达式

（3）为了减小误差，因为保证每次滑块的初速度都相等，所以应该保证每次从同一位置将滑块释放

【详解】（1）滑块离开橡皮筋后做匀速运动，那么橡皮筋对滑块做的功转化为滑块的动能，而运动的速度可以利用两个光电门之间的匀速运动来求解，即 所以要完成实验还需要测量两个光电门之间的距离x以及滑块（含遮光片）的质量m，故选CD．

（2）根据解得：W=

（3）为了减小测量的偶然误差，需要进行多次测量取平均值，在实验操作时要保证每次从同一位置将滑块释放；

【点睛】了解实验的目的，根据所给装置找到要验证的物理量之间的关系，用可测量的量表示出来，结合物理知识求解即可．

10.为测定量程3V的电压表内阻（几千欧姆），某同学设计如图所示的电路．实验室提供如下器材：

滑动变阻器（0~5Ω，额定电流3A）

滑动变阻器（0~1kΩ，额定电流0.5A）

直流电源E（电动势4.5V，内阻不计）

开关1个，导线若干．

实验步骤如下：

①调节电阻箱R阻值为0，将滑动变阻器的滑片移到最左端位置a，闭合开关S；

②调节滑动变阻器滑片P，使电压表示数；

③保持滑动变阻器滑片P的位置不变，多次调节电阻箱，记下电压表的示数U和电阻箱相应的阻值R；

④以为纵坐标，R为横坐标，作图线；

⑤通过图像的相关数据计算出电压表的内阻．

回答下列问题：

（1）实验中应选择滑动变阻器_________（填“”或“”）．

（2）在调节电阻箱过程中，滑动变阻器上aP两点间的电压基本不变，则与R的关系式为______（用题中给出的字母表示）

（3）实验得到的部分数据如表所示：

根据表格数据在坐标纸上描点如图，请在图中画出的图像．由图像计算出电压表内阻=__________kΩ．（结果保留两位小数）

【答案】    (1). （1）R1    (2). （2）    (3). （3）作图如图所示，连成直线2.70×103Ω—3.00×103Ω

【解析】

【分析】

（1）根据电路结构选择合适的滑动变阻器

（2）根据电路结构并结合题意写出电压与电阻的数学表达式

（3）结合图像的斜率求解电压表的内阻

【详解】（1）根据电路图的分压接法可知应该选用较小的滑动变阻器，所以选择R1

（2）在调节电阻箱过程中，滑动变阻器上aP两点间的电压基本不变，则根据电路结构可知 ,解得： ；

（3）根据图像并结合可知： ，解得：

【点睛】在实验题中要根据题目条件整理出合理的数学表达式，并结合图像的斜率及截距来求待求物理量．

11.某粒子实验装置原理图如图所示，狭缝、、在一条直线上，、之间存在电压为U的电场，平行金属板、相距为d，内部有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁感应强度为．比荷为k的带电粒子由静止开始经、之间电场加速后，恰能沿直线通过、板间区域，从狭缝垂直某匀强磁场边界进入磁场，经磁场偏转后从距离为L的A点射出边界．求：

（1）、两板间的电压；

（2）偏转磁场的磁感应强度．

【答案】（1）（2）

【解析】

【分析】

（1）粒子先在电场中加速，然后匀速通过、，则根据平衡可求出、两板间的电压

（2）根据粒子的运动轨迹找到运动半径，借助于可求出偏转磁场的磁感应强度

【详解】（1）设带电粒子质量为m，所带电荷量为q，已知

粒子在电场中S1与S2之间加速，根据动能定理可得：；

带电粒子在P1和P2间运动，根据电场力与洛伦兹力平衡可得：  解得：；

（2）带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力充当向心力：；

已知，解得：

12.如图所示，竖直平面内固定一光滑轨道ABCD，分别由弧面AB段、水平面BC段和半圆弧面CD段组成，三段轨道分别在B点和C点平滑连接，已知半圆弧面半径为R，直径DOC垂直BC，大小相同的小球从左到右依次编号为1、2、3……、N，间隔一定距离静止在水平轨道上，已知每个小球的质量为其相邻左边小球质量的k倍（k1）。将质量为m的1号小球置于弧面AB段高出水平面BC为的位置，由静止释放，在水平轨道上与2号小球碰撞，2号小球再与3号小球碰撞，所有碰撞均为对心正碰且无机械能损失，重力加速度为g，求：

（1）1号小球与2号小球碰撞之后，2号小球的速度大小；

（2）当N=3时第3个小球滑上圆轨道后对C点的压力；

（3）为保证N=5时第5个小球在第一次被碰撞后不会脱离半圆轨道，求k的取值范围。

【答案】（1）v2=；（2）k2mg［+1］；方向竖直向下；（3）k1；或者。

【解析】

【分析】

（1）根据动量守恒定律和机械能守恒求解1号小球与2号小球碰撞之后，2号小球的速度大小；（2）根据动量守恒定律和机械能守恒求解3号小球被碰后的速度，应用牛顿第二定律可得第3个小球滑上圆轨道后对C点的压力；（3）根据小球不脱离轨道的条件以及能经过最高点的条件求解。

【详解】（1）设1号碰前的速度为v1，对于1号小球由释放点运动到最低点过程，根据机械能守恒有

设1号、2号小球碰撞后的速度分别为v1′和v2，取水平向右为正方向．

设2号小球的质量为m2，对于1、2号小球碰撞的过程，根据动量守恒定律有

根据机械能守恒有

解得：

（2）设2号、3号小球碰撞后的速度分别为v2′和v3，对于2、3号小球碰撞的过程，根据动量守恒定律有

根据机械能守恒有

同理可解得：3号小球被碰后的速度

在C点，对3号小球应用牛顿第二定律可得

根据牛顿第三定律3号小球对轨道的压力

方向竖直向下

（3）由（2）中的结果可推知5号小球被碰后的速度

5号小球第一次被碰撞后不会脱离半圆轨道需满足：

情况Ⅰ：

情况Ⅱ：

且在最高点满足：

解得

或者

13.某气体中有两个分子相对做直线运动，以甲分子为参考对象，乙分子向着甲分子从远处靠近．以运动轨迹为横轴x，甲分子为坐标原点，两个分子间的作用力与分子间距离的关系如图所示，F>0表示斥力，F<0表示引力．则____________

A. 乙分子在a点时只受到甲分子的引力作用

B. 乙分子在c点时受到的分子力为0

C. 乙分子从a运动到c的过程中系统的分子势能减小

D. 乙分子从a运动到d的过程中系统的分子势能一直减小

E. 乙分子在c点时系统的分子势能最小

【答案】BCE

【解析】

【详解】A．分子引力和分子斥力是同时存在的，故A错；

B．根据图像可知乙分子在c点时受到分子力为0，故B对；

C．从图像可以看出乙分子从a运动到c的过程中表现为引力且在靠近，所以分子力做正功，所以系统的分子势能减小，故C对；

DE．乙分子从a运动到d的过程中分子力先表现为引力，后表现为斥力，即分子力先做正功够做负功，所以系统的分子势能先减小后增大，且在c点分子势能达到了最小值，故D错；E对

故选BCE

14.如图为一种压力水壶的结构示意图，其顶部壶盖只能在外力按压下才能向下移动，出水口跟壶内细管联通，细管内水量可忽略不计．倒入一定量的热水，盖上壶盖，壶盖的下表面与液面相距h，两者之间空气可视为理想气体，此时空气的压强等于外界大气压强，温度为．试求：

①当壶内空气温度降至时壶内空气的压强；

②要把壶内的水压出壶外，壶盖至少应下降多少距离？（设该过程中气体温度保持不变）

【答案】（1） （2）

【解析】

【分析】

（1）由于气体的压强不变，所以可以利用查理定律求解时壶内空气的压强；

（2）由于温度不变，所以可以利用玻意耳定律求解壶盖下降的距离；

【详解】①由查理定律有玻意耳定律求解：

解得：

②设活塞的横截面积为S，下降的距离为x，由玻意耳定律有：

解得：

【点睛】根据题目中的条件分别用查理定律和玻意耳定律求解本题的待求量

15.一列在某介质中沿x轴传播的正弦波，如图所示，实线是该波在t=0时刻的波形图线，虚线是该波在t=0.5s时刻的波形图线，已知波源的振动频率f<1Hz，图中A质点的坐标是（0.2，0），B质点的坐标是（0.4，0）下列判断正确的是________

A. 该波沿x轴正向传播，波速为0.4m/s

B. 该波沿x轴负向传播，波速为0.2m/s

C. 从t=2s到t=5s的时间内，A质点沿x轴向右平移60cm

D. 从t=2s到t=5s的时间内，B质点通过的路程为1.2m

E. 提高波源的振动频率，这列波在该介质中传播的速度不变

【答案】BDE

【解析】

【分析】

根据波源的振动频率f<1Hz，在结合图像可知波向左传播，利用平移的方法求出波传播的周期，在借助于 求出波传播的速度；B质点在平衡位置，那么在一个周期内走过的路程为4A，由此可以求出从t=2s到t=5s的时间内B质点走过的路程，波传播的速度与介质有关，所以改变频率没有办法改变波传播的速度．

【详解】A．由于波源的振动频率f<1Hz，可知 ，  如果波向右传播，结合图像可知至少要经过才可以出现虚线图像，则不符合题意，故A错

B．波向左传播，结合图像可知 ，解得 ，所以波速为： 故B对；

C．每一个质点只会在各自的平衡位置上下振动，不会随波移动，故C错；

D．有B选项可知，周期，所以从t=2s到t=5s的时间内，B质点振动了一个半周期，所以运动走过的路程为 ，故D对；

E．波在该介质中传播的速度和介质有关，改变频率不改变波传播的速度，故E对；

故选BDE

16.如图所示为半径为R的半圆形玻璃砖，射向圆心O的光线AO与直径夹角30°，发现反射回空气的光线与射入玻璃砖的折射线夹90°角．然后把光线AO沿玻璃砖直径向右平移，当平移距离为x时，刚好没有光线从半圆弧界面射出．求：

（1）半圆形玻璃砖的折射率；

（2）平移距离x的值．

【答案】（1）   （2）

【解析】

【分析】

（1）根据已知条件结合数学知识可以求出玻璃的折射率

（2）刚好没有光线从半圆弧界面射出，说明此时发生了全反射．

【详解】①由已知条件可知：

由O点入射的光线的入射角，折射角   

根据折射定律可得

②如图所示，设临界角大小为C，

已知,

由正弦定理

解得

【点睛】在解几何光学问题时关键的是利用几何关系找到角度，在求解角度时可以利用直角三角形或者正弦定理求解．