宁夏石嘴山市第三中学2020届高三上学期期末考试物理试题

石嘴山三中2019-2020学年第一学期高三年级期末考试

理科综合能力试卷-物理部分

1.下列说法正确的是（　　）

A. 牛顿在研究第一定律时利用了理想实验法

B. 开普勒认为，在高山上水平抛出一物体，只要速度足够大就不会再落在地球上

C. 卡文迪许测出了静电力常量

D. 法拉第首先引入电场线和磁感线，极大地促进了他对电磁现象的研究

【答案】D

【解析】

【详解】伽利略在研究力与运动关系时利用了理想实验法，A错误；牛顿认为在高山上水平抛出一物体，只要速度足够大就不会再落在地球上，B错误；卡文迪许测出了万有引力常量，C错误；法拉第首先引入电场线和磁感线，极大地促进了他对电磁现象的研究，D正确；

【点睛】平时学习应该注意积累对物理学史的了解，知道前辈科学家们为探索物理规律而付出的艰辛努力，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一

2.如图所示，物体A、B经无摩擦定滑轮用细线连在一起，A物体受水平向右的力F的作用，此时B匀速下降，A水平向左运动，可知（　　）

A. 物体A做匀速运动

B. 物体A做减速运动

C. 物体A所受摩擦力逐渐减小

D. 物体A所受摩擦力逐渐增大

【答案】C

【解析】

【详解】AB．B匀速下降，A沿水平面向左做运动，如图1，vB是vA在绳子方向上的分量，vB是恒定的，由于 ，随着vB与水平方向的夹角θ增大，vA增大，所以A在水平方向上向左做加速运动。选项AB错误；

   
CD．因为B匀速下降，所以B受力平衡，B所受绳拉力T=GB；
A受斜向上的拉力等于B的重力，在图2中把拉力分解成竖着方向的F2和水平方向F1，在竖直方向上，有N+F2=GA．绳子与水平方向的夹角增大，所以有F2增大，支持力N减小，所以摩擦力减小，选项C正确、D错误。
故选C。

3.我国计划在2017年发射“嫦娥四号”，它是嫦娥探月工程计划中嫦娥系列的第四颗人造探月卫星，主要任务是更深层次、更加全面的科学探测月球地貌、资源等方面的信息，完善月球档案资料．已知月球的半径为R，月球表面的重力加速度为g，引力常量为G，嫦娥四号离月球中心的距离为r，绕月周期为T。根据以上信息可求出(    )

A. “嫦娥四号”绕月运行的速度为

B. “嫦娥四号”绕月运行的速度为

C. 月球的平均密度

D. 月球的平均密度为

【答案】BC

【解析】

【详解】AB．月球表面任意一物体重力等于万有引力

，

则有

GM＝R2g  ①

“嫦娥四号”绕月运行时，万有引力提供向心力

，

得

②

由①②得

，

故A错误，B正确；

CD．“嫦娥四号”绕月运行时，根据万有引力提供向心力，有

，

得

;

月球的平均密度为：

，

故D错误，C正确。

故选BC。

【点睛】解决本题的关键掌握万有引力提供向心力和月球表面的物体受到的重力等于万有引力两个公式的综合应用，注意轨道半径与星体半径的关系。

4.如图，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接，已如导体棒MN受到的安培力大小为F，则线框LMN受到的安培力的大小为

A. 2F B. 1.5F C. 0.5F D. 0

【答案】B

【解析】

【详解】设每一根导体棒的电阻为R，长度为L，则电路中，上下两路电阻之比为，根据并联电路两端各电压相等的特点可知，上下两路电流之比．如下图所示，由于上路通电的导体受安培力的有效长度为L，根据安培力计算公式，可知，得，根据左手定则可知，两力方向相同，故线框LMN所受的合力大小为，故本题选B．

5.如图所示，摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动．座舱的质量为m，运动半径为R，角速度大小为ω，重力加速度为g，则座舱

A. 运动周期为

B. 线速度的大小为ωR

C. 受摩天轮作用力的大小始终为mg

D. 所受合力的大小始终为mω2R

【答案】BD

【解析】

【详解】由于座舱做匀速圆周运动，由公式，解得：，故A错误；由圆周运动的线速度与角速度的关系可知，，故B正确；由于座舱做匀速圆周运动，所以座舱受到摩天轮的作用力是变力，不可能始终为，故C错误；由匀速圆周运动的合力提供向心力可得：，故D正确．

6.某同学将一闭合电路电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标系中，如图中的a、b、c所示，则下列判断正确的是（　　）

A. 直线a表示电源内部的发热功率随电流I变化的图线

B. 曲线b表示电源的总功率随电流I变化的图线

C. 曲线c表示电源的输出功率随电流I变化的图线

D. 电源的电动势E=3V，内电阻r=1.5Ω

【答案】CD

【解析】

【详解】A．电源的总功率P=IE，则直线a表示电源的总功率随电流I变化的图线，选项A错误；

B．电源内部的发热功率P热=I2r，可知曲线b表示电源内部的发热功率随电流I变化的图线，选项B错误；

C．由P出=P-P热=IE-I2r可知，曲线c表示电源的输出功率随电流I变化的图线，选项C正确；

D．当I=2A时P=P热，则PR=0．说明外电路短路，根据P=EI，得到

故D正确；

故选CD。

7.如图所示， 在A、B两物体间有一与物体不连接的轻质弹簧，两物体用轻细线连接在一起并使弹簧处于压缩状态，整体静止在光滑水平面上．现将细线烧断，在弹簧对两物体施加作用力的整个过程中，设弹簧弹力对A、B物体的冲量大小分别为IA和IB，弹簧弹力对A、B物体所做的功分别为WA和WB．若A、B物体的质量关系是mA>mB，则下面关系式中正确的是

A. IA=IB B. IA<IB C. WA=WB D. WA<WB

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．因弹簧对AB的作用力和作用时间均相同，由I=Ft可知

IA=IB

选项A正确，B错误；

CD．根据，因IA=IB，则

pA=pB

又mA>mB，则

EkA>EkB

由动能定理可知：

WA<WB

选项C错误，D正确．

8.为了解火箭升空过程中的相关运动状况，兴趣小组制作了模型火箭，质量为（不包含燃料）．某次模型火箭竖直升空和降落过程中飞行高度与时间的关系如图所示，模型火箭在处燃料耗尽．下列说法正确的是

A. 模型火箭在处时的速度大于处时的速度

B. 模型火箭在、、三处的加速度相比，处加速度最大

C. 模型火箭在、、三处的机械能相比，处机械能最大

D. 模型火箭从最高点下落到地面的过程中，重力做功的功率为

【答案】BD

【解析】

【详解】AC.模型火箭的在飞行过程中质量不变，由图可知，位置最低，所以模型火箭的重力势能最小的是，从经到的过程中，空气阻力做负功，机械能减小，既有：

所以模型火箭在处时的动能小于处时的动能 ， 模型火箭在处时的速度小于处时的速度 ，故A、C错误；

B.在位置时空气阻力向下，根据牛顿第二定律可得在处的加速度大小：

在、位置时空气阻力向上，根据牛顿第二定律可得在在、处的加速度大小：

所以处加速度最大，故B正确；

D.由图可知，模型火箭从最高点下落到地面的垂直距离：

，

则重力做功：

功率：

故D正确．

第Ⅱ卷 （非选择题 共174分）

三、非选择题：包括必考题和选考题两部分。第22题～第32题为必考题，每个试题考生都必须做答。第33题～第41题为选考题，考生根据要求做答。

（一）必考题（11题，共129分）

9.（1）在做“探究功与物体速度变化关系”实验中(使用橡皮筋改变功的方案)，如图1所示仪器需要用到的是______。

（2）在上述（1）的实验中，下列说法正确的是______。

A.实验时需要轨道以合适的角度倾斜，目的是保证橡皮筋的弹力做功保持不变

B.需要取小车的平均速度进行探究

C.探究过程中，不需要测小车的质量，但每次都要从同一位置静止释放小车

D.平衡阻力后，小车运动过程中受到的阻力不做功，便于求合力做功

（3）在上述（1）的实验中，小丁同学尝试通过测得细绳拉力（悬挂重物重力近似等于拉力）做的功和小车获得的速度的值进行深入探究，用如图2所示装置，试图寻找功与物体速度变化的定量关系，则关于此方案，下列说法正确的是______。

A.该方案需要轨道适当倾斜用以平衡摩擦力

B.该方案需要小车的质量远小于桶及桶内重物的质量

C.该方案操作时细绳应该与轨道平行

D.该方案处理数据时应选择纸带上匀速阶段的速度

【答案】    (1). AD    (2). C    (3). AC

【解析】

【详解】（1）[1]．做“探究功与物体速度变化关系”实验中（使用橡皮筋改变功的方案），是用橡皮筋拉动小车做功并测出速度，所以需要的图1中的器材有：A是小车，D是测速度的火花计时器；

（2）[2]．考察实验操作过程：A、实验时需要轨道以合适的角度倾斜，目的是平衡摩擦力，故选项A错误；

B、需要取小车的瞬时速度进行研究的，故选项B错误；

C、探究过程中，不需要测小车的质量，但每次都要从同一位置静止释放小车，故选项C正确；

D、平衡阻力后，小车运动过程中受到的阻力仍做功，但它与重力的下滑分力做功的代数和为零，故选项D错误。故选C .

（3）[3]．小丁同学尝试通过测得细绳拉力（悬挂重物重力近似等于拉力）做的功和小车获得的速度的值进行深入探究，下列说法中：

A、适当倾斜，以平衡摩擦力是必须的，所以选项A正确；

B、小车质量远大于桶及桶内重物的质量，重物及桶的重力近似等于拉力，故选项B错误；C、细绳应该与轨道平行也是必须的，故选项C正确；

D、当重物拉小车时，做的是匀加速直线运动，故选项D错误。

故选：AC

10.同学们用如图1所示的电路测量两节干电池串联而成的电池组的电动势E和内电阻r。实验室提供的器材如下：电压表，电阻箱（阻值范围0—999.9Ω）；开关、导线若干。

（1）请根据图1所示的电路图，在图2中用笔替代导线，画出连线，把器材连接起来__________。

（2）某同学开始做实验，先把变阻箱阻值调到最大，再接通开关，然后改变电阻箱，随之电压表示数发生变化，读取R和对应U，并将相应的数据转化为坐标点描绘在图中，请将图3、图4中电阻箱和电压表所示的数据转化为坐标点描绘在图5所示的坐标系中（描点用“+”表示）并画出图线____________；

（3）根据图5中实验数据绘出的图线可以得出该电池组电动势的测量值E=______V，内电阻测量值r=______Ω(保留2位有效数字)

（4）实验中测两组R、U数据，可以利用闭合电路欧姆定律解方程组求电动势和内阻的方法。该同学没有采用该方法而采用图像法的原因是______。

（5）该实验测得电源的电动势和内阻都存在误差，造成该误差主要原因是______。

【答案】    (1).     (2).     (3). 3.0    (4). 1.4    (5). 偶然误差大，且不简便也不直观    (6). 电压表的内阻影响（或电压表的分流）

【解析】

【详解】（1）[1]．根据原理图可连接对应的实物图，如图所示
；
（2）[2]．根据描出的点用直线将各点拟合，得出图象如图所示
；
（3）[3][4]．根据闭合电路欧姆定律可得：

即

则可知，图象与纵轴的交点表示电源的内阻，故r=1.4Ω；
图象的斜率表示电源电动势，故有：

（4）[5]．根据两组测量数据可以算出一组E，r值，偶然误差大，且不简便，也不直观；
（5）[6]．由于电压表的分流作用，使得电流的测量值比真实值偏小，故造成电源电动势和内阻不准确；

11.空间存在一方向竖直向下的匀强电场，O、P是电场中的两点．从O点沿水平方向以不同速度先后发射两个质量均为m的小球A、B．A不带电，B的电荷量为q（q>0）．A从O点发射时的速度大小为v0，到达P点所用时间为t；B从O点到达P点所用时间为．重力加速度为g，求

（1）电场强度的大小；

（2）B运动到P点时的动能．

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）设电场强度大小为E，小球B运动的加速度为a．根据牛顿定律、运动学公式和题给条件，有

mg+qE=ma①

②

解得

③

（2）设B从O点发射时的速度为v1，到达P点时的动能为Ek，O、P两点的高度差为h，根据动能定理有

④

且有

⑤

⑥

联立③④⑤⑥式得

⑦

12.如图所示，坐标系xOy在竖直平面内，y轴的正方向竖直向上，y轴的右侧广大空间存在水平向左的匀强电场E1=2N/C，y轴的左侧广大空间存在匀强磁场和匀强电场，磁场方向垂直纸面向外，B=1T，电场方向竖直向上，E2=2N/C。t=0时刻，一个带正电的质点在O点以v=2m/s的初速度沿着与x轴负方向成45°角射入y轴的左侧空间，质点的电荷量为q=1×10-6C，质量为m=2×10-7 kg，重力加速度g=10 m/s2。求:

（1）质点从O点射入后第一次通过y轴的位置;

（2）质点从O点射入到第二次通过y轴所需时间;

（3）质点从O点射入后第四次通过y轴的位置.

【答案】（1）（2）（3）

【解析】

【详解】（1）质点从O点进入左侧空间后，

电场力与重力平衡，质点做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力

质点第一次通过y轴的位置

.

（2）质点的个匀速圆周运动的时间

当质点到达右侧空间时

且F合与反向，质点做有往返的匀变速直运动，往返时间

质点从刚射入左侧空间到第二次通过y轴所需的时间

（3）质点从右侧空间返回左侧空间时速率仍是v=2 m/s，做匀速圆周运动，轨迹在y轴上截距为

d=2Rcos 45°=

如图，质点再次进入右侧空间时，水平方向做匀减速直线运动

竖直方向做匀加速直线运动

当质点返回y轴时，往返时间

竖直方向下落距离

质点进入左侧空间后第四次通过y轴的位置

13.下列说法正确的是_____

A. 悬浮在液体中的微粒越大，某一瞬间撞击它的液体分子数越多，布朗运动越明显

B. 液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，所以液体表面存在表面张力

C. 分子平均速率大的物体的温度一定比分子平均速率小的物体的温度高

D. 自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性

E. 外界对气体做功，气体的内能可能减小

【答案】BDE

【解析】

【详解】A．悬浮在液体中的微粒越小，在某一瞬间撞击它的液体分子数越少，布朗运动越明显，故A错误；

B．由于表面分子较为稀疏，故液体表面分子间距离大于液体内部分子间距离，所以液体表面存在表面张力，故B正确；

C．分子的平均动能相等时，物体的温度相等；考虑到分子的质量可能不同，分子平均速率大有可能分子的平均动能小；分子平均速率小有可能分子的平均动能大．故C错误；

D．由热力学第二定律可知，自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，故D正确；

E．当外界对气体做功，根据热力学第一定律△U=W+Q分析可知，内能可能增大也可能减小，故E正确．

14.一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p－V图象如图所示．已知该气体在状态A时的温度为27℃，求：

①该气体在状态B时的温度；

②该气体从状态A到状态C的过程中，气体是吸热还是放热？简要说明理由．

【答案】①100K或-173℃②吸热，理由见解析

【解析】

【详解】①对于理想气体：

A→B：由

得：

TB=100K

或

tB=-173℃

②B→C：由，得：

TC=300K

所以

tC=27℃

A→C：由温度相等得：△U=0 

根据△U=W+Q

A→C的过程中体积膨胀，系统对外做功，W<0

所以Q>0，是吸热.

15.如图所示为一列沿x轴正向传播的简谐横波在某一时刻的图像，已知波的传播速度v=2.0m/s，关于图像中a、b两处的质点，下列说法中正确的是

A. 图像中a处的质点此时具有沿y轴正方向的最大速度

B. 图像中a处的质点再经0.15s时具有沿y轴正向最大加速度

C. 图像中a处的质点再经1.55s具有最大动能

D. 在波的形成过程中，a处的质点振动0.15s，b处的质点开始振动

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．因波沿x轴正向传播，根据“平移法”可知，图像中a处的质点此时具有沿y轴正方向的最大速度，选项A正确；

B．因周期，可知图像中a处的质点再经0.15s=T时到达最低点，此时具有沿y轴正向最大加速度，选项B正确；

C．图像中a处的质点再经1.55s不在平衡位置，则此时动能不是最大，选项C错误；

D．因ab两质点的平衡位置相差波长，则在波的形成过程中，两质点开始起振的时间相差T=0.15s，即a处的质点振动0.15s，b处的质点开始振动，选项D正确．

16.在桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴（图中虚线）与桌面垂直，过轴线的截面是边长为a的等边三角形，如图所示．有一半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的地面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合．已知玻璃的折射率为，光在空气中传播的速度为c.求：

（1）光束在桌面上形成的光斑半径R

（2）光束在玻璃中传播的时间t

【答案】（1）R=2r（2）

【解析】

【分析】

平行光束垂直入射到圆锥的底面上，方向不变射到母线上发生折射，由于入射角等于60°，而玻璃的折射率为1.5，可得临界角小于45°，所以会发生光的全反射，反射光线却恰好垂直射出．故可根据几何关系可确定光斑的半径光束在桌面上形成的光斑半径R；根据几何知识求光束在玻璃中传播的距离，由求出光束在玻璃中传播的速度，从而求得光束在玻璃中传播的时间t．

【详解】（i）设玻璃的临界角为C，根据①，得②；

光线垂直圆锥底面BC射入玻璃时，直线传到AB面．由几何关系可知入射角 ，

由于，所以光线会在AB面上发生全反射③，

光路如图，由几何关系知，反射光线恰好垂直AC面射出④，

由几何关系可知：AE=2r，在△AEG中，由于∠AEG=∠AGE=30°，则AG=AE=2r⑤，

所以，由旋转对称性可知光束在桌面上形成的光斑半径R=2r⑥；

（ii）由于△AEH为等边三角形，所以EF=AN，

故光线在玻璃中的传播距离始终为⑦，

其余入射点的光线在玻璃中的传播距离类似证明均为L，
光线在玻璃中的传播时间⑧，而⑨，

联立解得⑩；

另解：（ii）如图，经过任意入射点P光线在玻璃中的传播传播路径为PQS，由于△AQT为等边三角形，所以QS=AJ，

故光线在玻璃中的传播距离始终为⑦
光线在玻璃中的传播时间⑧，而⑨，

联立解得⑩

【点睛】解决光学问题的关键要掌握全反射的条件、折射定律、临界角公式、光速公式，画出光路图，运用几何知识结合解决这类问题．