山东省威海市文登区2020届高三上学期期末考试物理试题

高三物理

一、单项选择题：本题共8小题，每小题，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1.下列说法符合物理学事实的是（　　）

A. 伽利略最早证明了行星公转的轨道是椭圆

B. 牛顿将物体间复杂多样的相互作用抽象为“力”

C. 法拉第在实验中将导线南北放置发现了电流的磁效应

D. 汤姆孙通过粒子散射实验，提出了原子具有核式结构

【答案】B

【解析】

【详解】A．开普勒最早证明了行星公转轨道是椭圆，故A错误；

B．看必修1P68牛顿头像下面一段话，无论是亚里士多德那里还是伽利略和笛卡尔那里，都没有力的概念。牛顿的高明之处在于他将物体间复杂多样的相互作用抽象为“力”，故B正确；

C．奥斯特在实验中将导线南北放置发现了电流的磁效应，故C错误；

D．卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子具有核式结构，故D错误。

故选B。

2.下列说法正确的是（　　）

A. 晶体是各向异性的

B. 扩散和布朗运动都是分子的运动

C. 热量不能从低温物体传到高温物体

D. 在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体定是理想气体

【答案】D

【解析】

【详解】A．晶体有单晶体和多晶体，单晶体是各向异性，多晶体是许多单晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体是各向同性，故A错误；

B．扩散和布朗运动的实质是不相同的，扩散运动是分子的运动，布朗运动是固体小颗粒的运动，故B错误；

C．热量可以从低温物体传到高温物体，但是会引起其他的变化，故C错误；

D．理想气体是一种从实际气体中忽略次要因素，简化抽象出来的理想化模型，它是一种能够在任何条件下都能严格遵守气体实验定律的气体，故D正确。

故选D。

3.质量为m的子弹以某一初速度击中静止在粗糙水平地面上质量为M的木块，并陷入木块一定深度后与木块相对静止，甲、乙两图表示这一过程开始和结束时子弹和木块可能的相对位置，设地面粗糙程度均匀，木块对子弹的阻力大小恒定，下列说法正确的是（　　）

A. 若M较大，可能是甲图所示情形：若M较小，可能是乙图所示情形

B. 若较小，可能是甲图所示情形：若较大，可能是乙图所示情形

C. 地面较光滑，可能甲图所示情形：地面较粗糙，可能是乙图所示情形

D. 无论m、M、的大小和地面粗糙程度如何，都只可能是甲图所示的情形

【答案】D

【解析】

【详解】在子弹射入木块的瞬间，子弹与木块间的摩擦力远远大于木块与地面间的摩擦力，故地面光滑与粗糙效果相同，子弹和木块构成一系统，在水平方向上合外力为零，在水平方向上动量守恒，规定向右为正方向，设子弹与木块的共同速度为v，根据动量守恒定律有

木块在水平面上滑行的距离为s，子弹射入并穿出木块的过程中对木块运用动能定理得

根据能量守恒定律得

则

不论速度、质量大小关系和地面粗糙程度如何，都只可能是甲图所示的情形，故ABC错误，D正确。

故选D。

4.在弹性绳左右两端垂直绳轻摇一下，产生两个振动方向、振幅和波长都相同的正弦形“孤波”，t=0时刻两孤波传播至如图所示位置，已知左侧孤波向右传播速度大小为=1m/s，下列说法正确的是（　　）

A. t=0时坐标在x=－2m处的质点，在t=2s时运动到了O点

B. 右侧孤波向左传播的速度大小与不一定相等

C. t=2.5s时，O点处的质点位于波峰

D. t=3s时，O点处的质点加速度最大

【答案】C

【解析】

【详解】A．波在介质中传播时，介质中质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波的传播而迁移，故A错误；

B．在同一介质中，同一种波的传播速度相同，故B错误；

C．由于两波的传播速度相同，由图可知，t=2.5s时刻，两个孤波的“波峰”这种振动状态传至O点，因此，O点位移向上达到最大，速度为0即波峰位置，故C正确；

D．t=0时刻坐标在x=－3m和x=+3m处的质点都处于平衡位置且向下运动，由波的平移法可知，其振动形式在t=3s时刻传至O点，此时O点处质点处于平衡位置，加速度为0，故D错误。

故选C。

5.由于地球自转和离心运动，地球并不是一个绝对的球形（图中虚线所示），而是赤道部分凸起、两极凹下的椭球形（图中实线所示），A点为地表上地理纬度为的一点，在A点有一静止在水平地面上的物体m，设地球对物体的万有引力仍然可看做是质量全部集中于地心O处的质点对物体的引力，地球质量为M，地球自转周期为T，地心O到A点距离为R，关于水平地面对该物体支持力的说法正确的是（　　）

A. 支持力的方向沿OA方向向上

B. 支持力的方向垂直于水平地面向上

C. 支持力的大小等于

D. 支持力的大小等于

【答案】B

【解析】

【详解】AB．根据弹力方向可知，支持力的方向应垂直水平线向上，由于地球是椭球形，则OA方向不会垂直水平线，故A错误，B正确；

CD．设支持力方向与赤道平面夹角为，物体随地球做圆周运动则有

得

故CD错误。

故选B。

6.图甲为光电效应实验的电路图，保持光的颜色和光照强度不变，移动滑动变阻器滑片位置或对调电源正负极，得到电流表的示数I随电压表的示数U变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是（　　）

A. 由能量守恒定律可知，光电子的最大初动能等于入射光子的能量

B. 由欧姆定律可知，电压表的示数为零时，电流表的示数也为零

C. 保持光的颜色不变，只增加光照强度时，I－U图像的纵截距会增大

D. 保持光的颜色不变，只增加光照强度时，I－U图像的横截距Uc会增大

【答案】C

【解析】

【详解】A．由爱因斯坦光电效应方程可知，电子的最大初动能等于入射光子的能量与金属逸出功之差，故A错误；

B．当光电管两端电压0时，即电压表示数为0，此时仍有光电子运动到阳极而形成光电流，则电流且示数不为0，故B错误；

C．I－U图像的纵截距表示光电管两端电压为0时，光电流的大小，保持光的颜色不变，即光电子逸出的最大初动能不变，增加光照强度时单位时间内逸出的光电子数增大，运动到阳极的光电子数增大，则光电流增大，故C正确；

D．I－U图像的横截距Uc表示光电管两端加反向电压且使逸出的光电子恰好到达阳极，即

由光电效应方程可知，保持光的颜色不变，只增加光照强度时，Uc不变，故D错误。

故选C。

7.如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数分别为、，原线圈回路接有内阻不计的交流电流表A，副线圈回路接有定值电阻R=2Ω，现在a、b间，c、d间分别接上示波器，同时监测得a、b间，c、d间电压随时间变化的图象分别如图乙、丙所示，下列说法正确的是（　　）

A. T=0.01s

B. ：≈55：2

C. 电流表A的示数I≈36.4mA

D. 当原线圈电压瞬时值最大时，副线圈两端电压瞬时值为0

【答案】C

【解析】

【详解】A．因为变压器不改变交变电流的周期，输入电压的周期，输出电压的周期，故A错误；

B．原线圈电压的有效值

副线圈电压的有效值

根据电压与匝数成正比，有

故B错误；

C．输出功率

输入功率为8W，电流表的示数

故C正确；

D．根据电压与匝数成正比，知当原线圈电压瞬时值最大时，副线圈两端电压的瞬时值最大，故D错误。

故选C。

8.如图所示，A、B是位于水平桌面上两个质量相等的小滑块，离墙壁的距离分别为L和，与桌面之间的动摩擦因数分别为和，现给滑块A某一初速度，使之从桌面右端开始向左滑动，设AB之间、B与墙壁之间的碰撞时间都很短，且碰撞中没有能量损失，若要使滑块A最终不从桌面上掉下来，滑块A的初速度的最大值为（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】以A、B两物体组成的系统为研究对象，A与B碰撞时，由于相互作用的内力远大于摩擦力，所以碰撞过程中系统的动量守恒。设A与B碰前速度为vA，碰后A、B的速度分别为vA′、vB′，由动量守恒定律得

由于碰撞中总动能无损失，所以

且

联立得

即A与B碰后二者交换速度。所以第一次碰后A停止运动，B滑动；第二次碰后B停止运动，A向右滑动，要求A最后不掉下桌面，它所具有的初动能正好等于A再次回到桌边的全过程中A、B两物体克服摩擦力所做的功，即

解得

故ACD错误，B正确。

故选B。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得，有选错的得0分。

9.将一小球竖直向上抛出，取竖直向上为正方向，设小球在抛出点的重力势能为零，小球所受空气阻力大小恒定。从抛出到落回抛出点的过程中，小球的加速度a、速度v、机械能E、动能Ek与其离开抛出点高度h之间的关系正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】AD

【解析】

【详解】A．小球所受空气阻力大小恒定，上升阶段是匀减速直线运动，取向上为正方向，根据牛顿第二定律有

a1大小恒定，方向向下，小球所受空气阻力大小恒定，下降阶段是匀加速直线运动，取向上为正方向，根据牛顿第二定律有

a2大小恒定，方向向上，且有

故A正确；

B．上升阶段是匀减速直线运动，取向上为正方向，有

非一次线性函数，同理可知，下降过程的图像也非一次线性函数，故B错误；

C．上升过程机械能E与小球离抛出点高度h的关系为

下降过程机械能E与小球离抛出点高度h的关系为

由图像可知，故C错误；

D．上升过程动能Ek与小球离抛出点高度h的关系为

下降过程动能Ek与小球离抛出点高度h的关系为

且落回出发点的动能小于抛出时的动能，故D正确。

故选AD。

10.如图所示是一种荡秋千的方式：人站在秋千板上，双手抓着两侧秋千绳；当他从最高点A向最低点B运动时，他就向下蹲；当他从最低点B向最高点C运动时，他又站立起来；从C回到B他又向下蹲……这样荡，秋千会越荡越高。设秋千板宽度和质量忽略不计，人在蹲立过程中，其身体中心线始终在两秋千绳和秋千板确定的平面内。下列说法正确的是（　　）

A. 人荡到最低点B时处于失重状态

B. 从A到B的过程中，秋千板对人做负功

C. 从B到C的过程中，合外力对人的冲量不为零

D. 若整个过程中人保持某个姿势不动，则秋千会越荡越低

【答案】CD

【解析】

【详解】A．人在最低点B时，人做圆周运动，向心加速度指向圆心，向上，处于超重，故A错误；

B．从A到B的过程中，秋千板对人的作用力始终与速度方向垂直，则秋千板对人不做功，故B错误；

C．从B到C的过程中，人做圆周运动，则人的合力不为0，由公式可知，合外力对人的冲量不为零，故C正确；

D．若整个过程中人保持某个姿势不动，由于在运动过程中受到空气的阻力，故秋千会越荡越低，故D正确。

故选CD。

11.如图所示，用一轻质弹簧把两块质量分别为m和M的木块A、B连接起来，组成一个系统，竖直放在水平地面上，力F竖直向下作用在木块A上，使系统处于静止状态。若突然撤去力F（空气阻力忽略不计），下列说法正确的是（　　）

A. 撤去力F的瞬间，木块A的加速度大小为

B. 撤去力F后，木块A向上运动的过程中，该系统机械能一直减小

C. 为使木块B能够离开地面，应保证F≥（M+m）g

D. 若木块B能够离开地面，则从木块B离开地面到再次回到地面的过程中系统动量守恒

【答案】AC

【解析】

【详解】A．有力F作用时A处于平衡状态，即重力、弹力、F三者合力为零，撤去力F后弹簧弹力及A的重力不变，则A所受合力与F等大反向，由牛顿第二定律有

故A正确；

B．撤去力F后，系统只有重力和弹簧弹力做功，故A、B、弹簧和地球组成的系统机械能守恒，故B错误；

C．有力F作用时A处于平衡状态，此时弹簧弹力方向向上，大小为

木块B刚好离开地面时，弹簧弹力方向向下，大小为

要使B能离开地面的临界条件为，B刚好离开地面时A的速度也为0，设此过程中A向上运动的距离为L，则

联立解得

所以为使木块B能够离开地面，应保证F≥(M+m)g，故C正确；

D．若木块B能够离开地面，则向上做减速后向下做加速运动，说明系统合力不为0，则动量不守恒，故D错误。

故选AC。

12.如图所示，两足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ水平放置，导轨间距为L，虛线OO'垂直导轨，OO'两侧导轨所在空间区域存在着磁感应强度大小均为B的方向相反的竖直匀强磁场，两长度均为L、电阻均为R、质量均为m的金属导体棒a、b垂直导轨放在OO'左右两侧，并与导轨保持良好接触，不计其他电阻。现给导体棒a一个瞬时冲量，使a获得一个水平向右的初速度，下列关于a、b两棒此后整个运动过程的说法正确的是（　　）

A. a、b两棒组成的系统动量守恒

B. a、b两棒最终都将以大小为速度做匀速直线运动

C. 整个过程中，a棒上产生的焦耳热为

D. 整个过程中，流过a棒的电荷量为

【答案】BCD

【解析】

【详解】A．由题意可知，a、b两棒中的电流大小相等，由左手定则可知，安培力方向相同，则系统的合力不为0，系统动量不守恒，故A错误；

B．由题意分析可知，a棒向右做减速运动切割磁感线，b棒向左加速运动切割磁感线，当两棒速度相等时回路中的电流为0，分别对两棒应用动量定理且取向左为正方向，有

解得

故B正确；

C．由能量守恒可得

解得

故C正确；

D．对a棒由动量定理且取向右为正方向

即

解得

故D正确。

故选BCD。

三、非选择题：本题共6小题，共60分。

13.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，两位同学设计了不同的实验方案：

(1)小李同学采用图（甲）的实验装置进行实验；

①为了使小车所受的拉力可认为与槽码所受的重力相等，应满足的条件是______；

②平衡摩擦力的正确操作是__________（填“A”或“B”）；

A.把木板不带定滑轮的一侧抬高，调节木板的倾斜角度，直至小车在不受牵引力时能拖动纸带开始滑动

B.把木板不带定滑轮的一侧抬高，调节木板的倾斜角度，轻推小车，使小车在不受牵引力时能拖动纸带沿木板匀速运动

③图（a）是小李同学某次实验得到的纸带，两计数点间有四个点未画出，部分实验数据如图所示，所用交变电流的频率为50Hz。则小车的加速度为_______m/s2（结果保留2位有效数字）；

(2)小张同学采用图（乙）的实验装置进行实验（丙为俯视图）；

将两个相同的小车放在水平木板上，前端各系一条细绳，细绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘中放上不同的重物。两个小车后各系一条细线，用夹子把两条细线同时夹住，使小车静止。打开夹子，两个小车同时开始运动，合上夹子，两个小车同时停下来。只需要测量两小车的位移x及两小盘和盘中重物的总质量m，即可探究加速度与合外力的关系。

①小张同学的实验方案中，是否需要平衡摩擦力________________________?

②一次实验中，用刻度尺测量两个小车的位移x1和x2，已知小盘和盘中重物的总质量分别为m1和m2，为了验证加速度与合外力成正比，只需验证表达式_______________成立（用x1、x2、m1、m2表示）。

【答案】    (1). 槽码的质量远小于小车的质量    (2). B    (3). 0.52或0.53    (4). 需要    (5).

【解析】

【详解】(1)[1]由牛顿第二定律可求得绳子拉力

当时，拉力

槽码的质量远小于小车的质量

(2)[2]平衡摩擦力时，把木板不带定滑轮的一侧抬高，调节木板的倾斜角度，轻推小车，使小车在不受牵引力时能拖动纸带沿木板匀速运动，故A错误，B正确

故选B

(3)[3]两计数点间有四个点未画出，则相邻两计数点间的时间间隔为

由逐差法可得加速度大小为

(4)[4]由实验原理可知，本实验通过改变盘中重物的质量，从而改变小车的合外力，即用小盘和盘中重物的重力代替合力，则需要平衡摩擦力；

(5)[5]由于两小车运动时间相同，则有得

由整体可得加速度为

联立可知

14.LED绿色照明技术已经走进我们的生活。某实验小组要精确测定额定电压为3V的LED灯正常工作时的电阻，已知该灯正常工作时电阻大约500Ω，电学符号与小灯泡电学符号相同。

实验室提供的器材有：

A.电流表A1（量程为0~5mA，内阻RA约为3Ω）

B.电流表A2（量程为0~4mA，内阻RA2=10Ω）

C.电压表V（量程为0~10V，内阻Rv=1000Ω）

D.定值电阻R1=590Ω

E.定值电阻R2=990Ω

F.滑动变阻器R（最大阻值为200）

G.蓄电池E（电动势为4V，内阻很小）

H.开关S一只，导线若干

(1)如图甲所示，请选择合适的器材，电表1为_________，定值电阻为__________（填写器材前的字母序号）；

(2)请将图乙中的实物连线补充完整_______；

(3)请写出测量LED灯正常工作时的电阻表达式：Rx=____________（电表1的读数用a表示，电表2的读数用b表示，其余电学量用题中所对应的电学符号表示）。

【答案】    (1). C    (2). E    (3).     (4).

【解析】

【详解】(1)[1]要精确测定额定电压为3V的LED灯正常工作时的电阻，需测量LED灯两端的电压和通过LED灯的电流，由于电压表的量程较大，测量误差较大，不能用已知的电压表测量LED两端的电压，可以将电流表A2与定值电阻串联改装为电压表测量电压，改装电压表的内阻

A2的内阻为10Ω，则定值电阻应选E，LED灯正常工作时的电流约为

电流表的量程较小，电流表不能精确测量电流，由于电压表可测的最大电流为

则可以用电压表测量电流，电表1应选C

(2)[3]因为滑动变阻器阻值小于LED的电阻，所以滑动变阻器采用分压式接法，如图

(3)[4]根据闭合电路欧姆定律知，灯泡两端的电压

通过灯泡的电流

测量LED灯正常工作时的电阻

15. 汽车启动的快慢和能够达到的最大速度，是衡量汽车性能指标体系中的两个重要指标.汽车启动的快慢用车的速度从0到100 km/h的加速时间来表示，这个时间越短，汽车启动时的加速度就越大.下表中列出了两种汽车的性能指标（为了简化计算，把100 km/h取为30 m/s）.

现在，甲、乙两车在同一条平直公路上，车头向着同一个方向，乙车在前，甲车在后，两车相距85 m.甲车先启动，经过一段时间t0乙车再启动.若两车从速度为0到最大速度的时间内都以最大加速度做匀加速直线运动，在乙车开出8 s时两车相遇，则

(1)t0应该为多少?

(2)在此条件下，两车相遇时甲车行驶的路程是多少?

【答案】（1）6s；（2）245m．

【解析】

试题分析：（1）甲车的最大加速度为：

乙车的加速度为：

甲车以最大加速度加速到最大速度的时间为：

在此时间内位移为：

乙车以最大加速度加速到最大速度的时间为：

所以乙车在8s内一直做匀加速直线运动，在此过程中的位移为：

因为x1＞x2+85，所以甲乙两车在加速阶段相遇．有：

解得：t0=6s

故t0应该满足的条件是t0=6s．

（2）相遇时甲车的路程为：．

故两车相遇时甲车行驶的路程为245m．

考点：追击问题；匀变速运动的规律.

16.用打气简给篮球打气时，每次提起活塞，篮球充气孔处的橡胶垫立即封闭充气孔，外界大气自由进入打气简内；然后向下压活塞，打气筒进气口立即封闭，当打气简内气压超过篮球内气压时，篮球充气孔打开，打气简内气体被压入篮球内。设某个篮球用了一段时间后，其内气压为p，现用内横截面积为S的打气简给篮球打气，每次拉出活塞的长度为h，再将活塞压下h长度时都能将吸入打气筒的气体全部压入了篮球内。已知外界大气气压为p0，设整个打气过程中气体温度均不变、篮球内胆容积V已知且不变。

(1)试求第3次压下活塞长度△h为多大时，篮球充气孔才能打开?

(2)若篮球的标准气压为pm，则需要提起压下活塞多少次才能把篮球的气充足?

【答案】(1)；(2)

【解析】

【详解】(1)第一次压下活塞前后

第二次压下活塞前后

第三次压下活塞Δh长度时，打气筒内的气体压强等于篮球内气体的压强对打气筒内的气体有

联立解得

(2)设需要提起压下活塞n次才能把篮球的气充足，对最终篮球内的所有气体有

解得

17.如图所示，长为L的轻质细绳一端固定在O点，另一端系一质量为m的小球，O点离地高度为H。现将细绳拉至与水平方向成，由静止释放小球，经过时间t小球到达最低点，细绳刚好被拉断，小球水平抛出。若忽略空气阻力，重力加速度为g。

(1)求细绳的最大承受力；

(2)求从小球释放到最低点的过程中，细绳对小球的冲量大小；

(3)小明同学认为细绳的长度越长，小球抛的越远；小刚同学则认为细绳的长度越短，小球抛的越远。请通过计算，说明你的观点。

【答案】（1）F=2mg；（2）；（3）当时小球抛的最远

【解析】

【详解】(1)小球从释放到最低点的过程中，由动能定理得

小球在最低点时，由牛顿第二定律和向心力公式得

解得：

F=2mg

(2)小球从释放到最低点的过程中，重力的冲量

IG=mgt

动量变化量

由三角形定则得，绳对小球的冲量

(3)平抛的水平位移，竖直位移

解得

当时小球抛的最远

18.在某空间建立如图所示直角坐标系，并在该空间加上沿y轴负方向、磁感应强度大小为B的匀强磁场，和沿某个方向的匀强电场。一质量为m、带电量为+q（q>0）的粒子从坐标原点O以初速度沿x轴正方向射入该空间，粒子恰好能做匀速直线运动。不计粒子的重力，求：

(1)所加电场强度E的大小和方向；

(2)若撤去电场，并改变磁感应强度的大小，使粒子恰好能经过坐标为（3a，0，－a）的点，则改变后的磁感应强度B'为多大?

(3)若保持磁感应强度B不变，将电场强度大小调整为E'，方向调整为平行于yOz平面且与y轴正方向成某个夹角，使得粒子能够在xOy平面内做类平抛运动（沿x轴正方向作匀速直线运动，沿y轴正方向作初速度为零的匀加速直线运动）并经过坐标为（3a，a，0）的点，则E'和tan各为多少?

【答案】（1）E=vB，方向沿z轴正方向；（2）；（3），

【解析】

【详解】(1)由平衡可知

解得

E=vB

方向沿z轴正方向         

(2)粒子运动的轨迹如图

由几何关系有

解得

解得

(3)电场力的一个分力沿z轴正方向平衡洛伦兹力，另一个分力沿y轴正方向提供类平抛运动的加速度，如图所示

则有

解得：

所以