2018-2019学年山东省济南市高三（上）期末物理试卷word版含解析

2018-2019学年山东省济南市高三（上）期末物理试卷
一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分．其中1～8小题，只有一个答案正确；9～12小题有多个选项正确，全部选对得4分．选对但选不全的得2分．有错选或不答的得0分）
1．（4分）如图所示，将小物块P轻轻放到半圆柱体上时，小物块只能在圆柱体上A到B之间保持静止。若小物块与圆柱体之间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则图中∠ADB为（　　）
A．30° B．60° C．90° D．120°
2．（4分）某类地天体可视为质量分布均匀的球体，由于自转的原因，其表面“赤道”处的重力加速度为g1，“极点”处的重力加速度为g2，若已知自转周期为T，则该天体的半径为（　　）
A． B．
C． D．
3．（4分）如图所示，灯泡L1、L2原来都正常发光，由于故障两灯突然熄灭，（假设电路中仅有一处故障）下列说法正确的是（　　）
A．将多用表的电压档并联在ac两端，示数0，说明ac间断路
B．将多用表的电压档并联在cd两端，有示数，说明cd间完好
C．将多用表的电压档并联在ad两端，有示数；并联在ac两端，示数0，说明cd间断路
D．断开S，将L1拆下，使用多用电表欧姆档，调零后将红黑表笔连接在L1两端，如果指针不偏转，说明L1完好
4．（4分）将一个物体以一定的初速度从倾角30°的斜面顶端水平抛出，落到斜面上，则到达斜面时的动能与平抛初动能的比值为（　　）
A．2：1 B．7：3 C．4：3 D．
5．（4分）用220V的正弦交流电通过理想变压器对一灯泡供电，变压器输出电压是110V，通过灯泡的电流图象如图所示，则（　　）
A．变压器输入功率约为110W
B．输出电压的最大值是110V
C．变压器原、副线圈匝数比是1：2
D．变压器原线圈电路电流的函数表达式i＝sin100πtA
6．（4分）已知一个无限大的金属板与一个点电荷之间的空间电场分布与等量异种电荷之间的电场分布类似，即金属板表面各处的电场强度方向与板面垂直。如图所示，MN为很大的不带电的金属平板，且与大地连接。现将一个电荷量为Q的正点电荷置于板的右侧，图中a、b、c、d是以正点电荷Q为圆心的圆上的四个点，四点的连线构成一内接正方形，其中ab连线与金属板垂直。则下列说法正确的是（　　）
A．a点电场强度与d点电场强度相同
B．ab点间电势差等于dc点间电势差
C．将一正试探电荷沿直线ab从a点移到b点的过程中，试探电荷电势能始终减小
D．将一正试探电荷沿圆弧ad从a点移到d点的过程中，试探电荷电势能始终保持不变
7．（4分）长为L的直导体棒a放置在光滑绝缘水平面上，固定的很长直导线b与a平行放置，导体棒a与力传感器相连，如图所示（俯视图）。a、b中通有大小分别为Ia、Ib的恒定电流，Ia方向如图所示，Ib方向未知。导体棒a静止时，传感器受到a给它的方向向左、大小为F的拉力。下列说法正确的是（　　）
A．Ib与Ia的方向相同，Ib在a处的磁感应强度B大小为
B．Ib与Ia的方向相同，Ib在a处的磁感应强度B大小为
C．Ib与Ia的方向相反，Ib在a处的磁感应强度B大小为
D．Ib与Ia的方向相反，Ib在a处的磁感应强度B大小为
8．（4分）如图所示，固定在水平地面上的圆弧形容器，容器两端A、C在同一高度上，B为容器的最低点，圆弧上E、F两点也处在同一高度，容器的AB段粗糙，BC段光滑。一个可以看成质点的小球，从容器内的A点由静止释放后沿容器内壁运动到F以上、C点以下的H点（图中未画出）的过程中，则（　　）
A．小球运动到H点时加速度为零
B．小球运动到E点时的向心加速度和F点时大小相等
C．小球运动到E点时的切向加速度和F点时的大小相等
D．小球运动到E点时的切向加速度比F点时的小
9．（4分）用两块材料相同的木板与竖直墙面搭成两个斜面1和2，斜面有相同的高和不同的底边，如图所示。一个小物块分别从两个斜面顶端释放，并沿斜面下滑到底端。对这两个过程，下列说法正确的是（　　）
A．沿着1和2下滑到底端时，物块的速度大小相等
B．物块下滑到底端时，速度大小与其质量无关
C．物块沿着1下滑到底端的过程，产生的热量更多
D．物块下滑到底端的过程中，产生的热量与其质量无关
10．（4分）如图所示，两竖直平行边界内，匀强电场方向竖直（平行纸面）向下，匀强磁场方向垂直纸面向里。一带负电小球从P点以某一速度垂直边界进入，恰好沿水平方向做直线运动。若增大小球从P点进入的速度但保持方向不变，则在小球进入的一小段时间内（　　）
A．小球的动能减小 B．小球的电势能减小
C．小球的重力势能减小 D．小球的机械能减小
11．（4分）如图，一质量为3m的容器静止在光滑水平面上，该容器的内壁是半径为R的光滑半球面，在容器内壁的最高点由静止释放一质量为m的小滑块P，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）
A．P滑到最低点时的动能为mgR
B．P从开始到最低点过程中机械能减少了
C．P经过最低点后沿内壁继续上滑的最大高度小于R
D．P经过最低点后沿内壁继续上滑的最大高度等于R
12．（4分）物体甲做匀变速直线运动，物体乙做匀速直线运动，它们的位移﹣时间图象如图所示（t＝2s时，曲线与横轴相切）。下列说法正确的是（　　）
A．t＝0时，物体甲的速度大小为2m/s
B．物体甲的加速度大小为2m/s2
C．t＝1s时，甲乙两物体速度相等
D．0到2s内，乙物体的平均速度大于甲物体的平均速度
二、实验题，共两小题，共15分．请把答案填在答题卡中的横线上或按题目要求作答．
13．（6分）空间站中不能利用天平测量质量，为此某同学为空间站设计了如图（a）所示的实验装置，用来测量小球质量。图中弹簧固定在挡板上，光滑轨道B处装有光电门，可以测量出小球经过光电门的时间。该同学设计的主要实验步骤如下：
①用游标卡尺测量小球的直径d
②将弹簧左端固定在档板上
③小球与弹簧接触并压缩弹簧，记录压缩量x
④由静止释放小球，测量小球离开弹簧后经过光电门的时间t
⑤改变弹簧的压缩量，重复步骤③、④多次
⑥分析数据，得出小球的质量
已知弹簧弹性势能EP＝，k为劲度系数，x为形变量。该同学使用了一个已知劲度系数为k0的弹簧进行了上述实验，请回答下列问题
（1）步骤①中游标卡尺示数情况如图（b）所示，小球的直径d＝　 　cm；
（2）某一次步骤④中测得小球通过光电门的时间t为5.00ms，则此次小球离开弹簧的速度v＝　 　m/s；
（3）根据实验步骤中测得的物理量，则可得小球的质量m＝　 　。（用实验步骤①、③、④中测得的物理量表示）
14．（9分）如图（甲）为某磁敏电阻在室温下的电阻一磁感应强度特性曲线，其中RB表示有磁场时磁敏电阻的阻值，R0表示无磁场时磁敏电阻的阻值。为测量某磁场的磁感应强度B，需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值。
（1）某同学首先测量待测磁场中磁敏电阻的阻值，利用下面提供的器材，请将图（乙）中的导线补充完整。提供的器材如下：
A．磁敏电阻，无磁场时阻值R0＝140Ω
B．滑动变阻器R，全电阻约20Ω
C．电流表A，量程2.5mA，内阻RA＝100Ω
D．电压表V，量程3V，内阻约3kΩ
E．直流电源E，电动势3V，内阻不计
F．开关S，导线若干
（2）正确接线后。测量数据如表，请利用表格数据在图丙中描点作图：
1
2
3
4
5
6
U（V）
0.00
0.45
0.91
1.50
1.79
2.71
I（mA）
0.00
0.30
0.60
1.00
1.20
1.80
（3）根据U﹣I图象尽可能准确的求出磁敏电阻的阻值RB＝　 　Ω，结合图甲可知待测磁场的磁感应强度B＝　 　T．（结果均保留两位有效数字）
三、计算题，共4小题，共47分．解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．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．
15．（8分）图甲是我国运动员在奥运会上蹦床比赛中的一个情景，设这位蹦床运动员仅在竖直方向上运动，运动员的脚在接触蹦床过程中，蹦床对运动员的弹力F随时间t的变化规律通过传感器用计算机绘制出来，如图乙所示。取g＝10m/s2，在不计空气阻力情况下，根据F﹣t图象，求：
（1）运动员在运动过程中的最大加速度的大小；
（2）运动员双脚离开蹦床后的最大速度的大小。
16．（12分）某研究小组经查阅资料了解到在空气中低速下落的物体所受的空气阻力可认为与物体速度大小成正比关系，因此下落的物体最终会达到一个恒定的速度，称之为收尾速度。如图所示为小球由静止开始，在低速下落过程中速度随时间变化的一部分图象。图中做出了t＝0.5s时刻的切线，小球的质量为0.5kg，重力加速度g取10m/s2，求：
（1）小球在t＝0.5s时刻的加速度；
（2）小球最终的收尾速度；
（3）小球从静止下落到t＝0.5s时刻的位移。
17．（12分）如图所示，斜面光滑，倾角θ＝30°，在斜面上放置一矩形线框abcd，ab边的边长l1＝1m，bc边的长l2＝0.6m，线框的质量m＝1kg，电阻R＝0.1Ω，线框用细线通过定滑轮与重物相连（不计摩擦），重物质量M＝2kg，斜面上ef线与gh线（ef∥gh）间有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度为B＝0.5T．如果线框从静止开始运动，当ab边进入磁场B时恰好做匀速直线运动，ef线和gh线间的距离为9.1m，g取10m/s2求：
（1）ab边由ef运动到gh线这段时间内产生的焦耳热；
（2）ab边由ef运动到gh线所用的时间。
18．（15分）质谱仪可利用电场和磁场将比荷不同的离子分开，这种方法在化学分析和原子核技术等领域有重要的应用。如图所示，虚线上方有两条半径分别为R和r（R＞r）的半圆形边界，分别与虚线相交于A、B、C、D点，圆心均为虚线上的O点，C、D间有一荧光屏。虚线上方区域处在垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度为B．虚线下方有一电压可调的加速电场，离子源发出的某一正离子由静止开始经电场加速后，从AB的中点垂直进入磁场，离子打在边界上时会被吸收。当加速电压为U时，离子恰能打在荧光屏的中点。不计离子的重力及电、磁场的边缘效应。求：
（1）离子的比荷；
（2）离子在磁场中运动的时间；
（3）离子能打在荧光屏上的加速电压范围。

2018-2019学年山东省济南市高三（上）期末物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分．其中1～8小题，只有一个答案正确；9～12小题有多个选项正确，全部选对得4分．选对但选不全的得2分．有错选或不答的得0分）
1．【解答】解：当物块在A点时达到最大静摩擦力，受力如图所示，
由平衡条件得：
N＝mgcosθ
fm＝mgsinθ
又 fm＝μN
联立解得：tanθ＝ 即θ＝30°
所以∠ADB为2θ＝60°，故ACD错误B正确。
故选：B。
2．【解答】解：在两极地区，物体受到地球的万有引力，其大小为mg0，在赤道处，地球对物体的万有引力大小仍为mg0，
在赤道处，万有引力可分解为重力和向心力，则有：＝mR+mg1…①
在两极：G＝mg2…②
联立得：m（g0﹣g）＝mR
解得：R＝，故C正确，ABD错误
故选：C。
3．【解答】解：A、将多用表的电压档并联在ac两端，示数0，说明除ac段其他部分有断路，故A错误；
B、将多用表的电压档并联在cd两端，有示数，说明电表与电源形成的回路完好，cd断路，故B错误；
C、将多用表的电压档并联在ad两端，有示数，说明电表与电源形成的回路完好，ad部分有断路；并联在ac两端，示数0，说明cd间断路，故C正确；
D、断开S，将L1拆下，使用多用电表欧姆档，调零后将红黑表笔连接在L1两端，如果指针不偏转，说明L1断路，故D错误；
故选：C。
4．【解答】解：设物体平抛初速度为v0，初动能为；
物体落到斜面上则有：
解得；
其竖直分速度为：vy＝gt＝2v0tan30°
故落到斜面上时的速度为：
此时动能为：，
故，故ACD错误，B正确；
故选：B。
5．【解答】解：A、负载的功率P＝UI＝110×W＝110W，输入功率等于输出功率，故A正确；
B、输出电压的最大值是110V，故B错误；
C、变压器原、副线圈匝数比等于电压之比220：110＝2：1，故C错误；
D、副线圈电流的函数表达式i＝sinl00πt，则变压器原线圈电路电流的函数表达式i＝sin100πtA，故D错误；
故选：A。
6．【解答】解：画出电场线如图所示：
A、根据对称性知，a、d两点的电场强度大小相同，方向不同，所以电场强度不同，故A错误；
B、由对称性知，a点电势等于d点电势，b点电势等于c点电势，因此ab点间电势差等于dc点间电势差，故B正确；
C、电场线的切线方向为该点的场强方向，因移动的是正电荷，正电荷所受的电场力方向与电场强度方向相同，从a到ad中点的过程中，电场力方向与位移方向夹角大于90°，电场力做负功，从ad中点到d点的过程中，电场力方向与位移方向夹角小于90°，电场力做正功，所以正电荷的电势能先增大后减小，故C错误；
D、电场线的切线方向为该点的场强方向，由于移动的是正电荷，正电荷所受的电场力方向与电场强度方向相同，从a到ab中点的过程中，电场力方向与位移方向夹角大于90°，电场力做负功，从ab中点到b点的过程中，电场力方向与位移方向夹角小于90°，电场力做正功，所以电荷的电势能先增大后减小，故D错误；
故选：B。
7．【解答】解：根据同向电流相吸，异向电流相斥，结合传感器受到a给它的方向向左、大小为F的拉力；
因此直导线a、b间存在相互吸引，则它们的电流方向相同；
a受到的安培力为F，电流为I，长度为L，则由磁感应强度的定义可知B0＝，故B正确，ACD错误。
故选：B。
8．【解答】解：A、H为光滑圆弧上的最高点，速度为零，加速度不为零，故A错误；
B、小球在AB粗糙，运动过程机械能减小，BC光滑，运动的过程机械能守恒，所以同一高点速度大小不同，所以向心加速度不同，故B错误；
CD、根据受力分析知在AB弧受摩擦力，BC弧不受摩擦力，切线方向BC上的合力较大，根据牛顿第二定律知切线方向加速度E点加速度较小，故C错误，D正确；
故选：D。
9．【解答】解：对物块从高为h的斜面上由静止滑到底端时，根据动能定理有：
mgh﹣Wf＝mv2…①
其中Wf为物块克服摩擦力做的功，因滑动摩擦力为：f＝μN＝μmgcosθ
所以物块克服摩擦力做的功为：
Wf＝fL＝μmgcosθ×L＝μmgLcosθ＝μmgL底…②
由图可知，Lcosθ为斜面底边长，
可见，物体从斜面顶端下滑到底端时，克服摩擦力做功与斜面底端长度L底成正比。
A、沿着1和2下滑到底端时，重力做功相同，而沿2物体克服摩擦力做功小于沿1克服摩擦力做功，则由①式得知，沿着2下滑到底端时物块的速度大于沿1下滑到底端时速度，故A错误；
B、①②联立解得：，故物块下滑到底端时，速度大小与其质量无关，故B正确；
C、沿1时克服摩擦力做的功最多，物体的机械能损失最大，产生的热量多。故C正确；
D、根据功能关系得：产生的热量等于克服摩擦力做功，即为：Q＝Wf＝fL＝μmgcosθ×L＝μmgLcosθ＝μmgL底与质量有关，故D错误；
故选：BC。
10．【解答】解：A、小球在电磁场中做直线运动时，小球共受到三个力作用：重力G、电场力F、洛伦兹力f，这三个力都在竖直方向上，小球在水平直线上运动，判断可知小球受到的合力一定是零，则小球一定做匀速直线运动。小球带负电，受到的电场力向上，洛伦兹力向下，重力向下，当小球的入射速度增大时，洛伦兹力增大，则电场力和重力不变，小球将向下偏转，电场力与重力的合力向上，且它们的合力对小球做负功，小球动能减小。故A正确。
BD、电场力对小球做负功，洛伦兹力不做功，则小球的机械能减小，电势能增大。故B错误，D正确。
C、重力对小球做正功，重力势能减小。故C正确。
故选：ACD。
11．【解答】解：AB．设小滑块到达最低点的速度为v1，容器的速度为v2，系统水平方向动量守恒，则
mv1＝3mv2
此过程中系统机械能守恒，则
可得：
则滑块P的动能为
此过程中其机械能的减少量为
故A错误，B正确；
CD．当滑块P经过最低点后沿内壁继续上滑到最大高度时，两者有共同的速度，设此时最大高度为H，则由水平方向动量守恒与系统机械能守恒有
0＝（m+3m）v共
可得：H＝R
故C错误，D正确。
故选：BD。
12．【解答】解：A、根据x﹣t图象的斜率表示速度，知t＝2s时甲物体的速度为零，设t＝0时，物体甲的速度大小为v0．由图知，0﹣2s内甲的位移x＝4m，则 x＝t得 v0＝4m/s。故A错误。
B、甲物体运动的逆过程是初速度为零的匀加速直线运动，有 x＝，得a＝＝＝2m/s2．故B正确。
C、乙的速度大小 v乙＝＝＝2m/s，t＝1s时，甲的速度 v甲＝v0﹣at＝4﹣2×1＝2m/s，知t＝1s时，甲乙两物体速度相等，故C正确。
D、0﹣2s内，两个物体的位移相等，所用时间相等，则两者的平均速度相等，故D错误。
故选：BC。
二、实验题，共两小题，共15分．请把答案填在答题卡中的横线上或按题目要求作答．
13．【解答】解：（1）由图（b）所示游标卡尺可知，其示数为：11mm+4×0.1mm＝11.4mm＝1.14cm。
（2）小球离开弹簧后做匀速直线运动，小球经过光电门时的速度与离开弹簧时的速度相等，小球离开弹簧时的速度为：v＝＝＝2.28m/s；
（3）由能量守恒定律可知：EP＝mv2，
已知弹簧弹性势能为：EP＝，k为劲度系数，x为形变量；
代入数据解得：m＝＝；
故答案为：（1）1.14；（2）2.28；（3）。
14．【解答】解：（1）从数据表里可以看出，要求电压从0开始调节，所以滑动变阻器采用分压接法，由于磁敏电阻的电阻远大于毫安表的内阻，则毫安表采用内接法。按此思路连接实物图如图所示。
（2）先描点，再画出一直线如图图所示
（3）根据直线的斜率求出此时磁敏电阻的阻值为RB＝＝1.5×103Ω，此时，由甲图查得B＝1.2T。
故答案为：（1）如图所示，
（2）如图所示，
（3）1.5×103　 1.2
三、计算题，共4小题，共47分．解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．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．
15．【解答】解：（1）由图象可知刚站上去的时候弹力等于重力，故运动员的重力为G＝500N，设运动员质量为m，则有：
m＝＝50kg，
由图象可知蹦床对运动员的最大弹力为：
Fm＝2500N
设运动员的最大加速度为am，则：Fm﹣mg＝mam
解得：am＝40m/s2
（2）由图象可知运动员离开蹦床后做竖直上抛运动，离开蹦床的时刻为6.8s，再下落到蹦床上的时刻为8.4s，它的时间间隔均为1.6s。根据竖直上抛运动的对称性，可知其自由下落的时间为0.8s。
最大速度：vm＝gt
解得：vm＝8m/s
答：1）运动员在运动过程中的最大加速度的大小是40m/s2；
（2）运动员双脚离开蹦床后的最大速度的大小是8m/s。
16．【解答】解：（1）t＝0.5S时的加速度为：
（2）设空气阻力与速度大小的正比系数为k，则有：mg﹣kv＝ma
达到最大速度时，有：mg＝kvm
解得：
（3）在0到t＝0.5s内小球由动量定理可得：
即：mgt﹣kS＝mv﹣0
解得：
答：（1）小球在t＝0.5s时刻的加速度为4m/s2；
（2）小球最终的收尾速度为；
（3）小球从静止下落到t＝0.5s时刻的位移为m。
17．【解答】解：（1）线框匀速进入磁场过程，对M有 T＝Mg
对m有 T＝mgsinθ+FA
线框产生的焦耳热 Q＝FAl2
联立解得 Q＝9J
（2）ab边进入磁场时，产生的电动势E＝Bl1v
形成的感应电流 I＝
受到的安培力 FA＝BIl1
联立有 FA＝
结合平衡条件有 Mg＝mgsinθ+FA
解得：v＝6m/s
线框进磁场B过程中 l2＝vt1
线框完全进入磁场B后，不再产生感应电流，不受安培力，根据牛顿第二定律得：
对M有 Mg﹣T1＝Ma
对m有 T1﹣mgsinθ＝ma
由匀加速直线运动，得
总时间 t＝t1+t2
联立解得 t＝1.1s
答：（1）ab边由ef运动到gh线这段时间内产生的焦耳热是9J；
（2）ab边由ef运动到gh线所用的时间是1.1s。
18．【解答】解：（1）离子恰能打在荧光屏的中点，离子的半径
由离子做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得：
在电场中加速由动能定理得：
解得：
（2）离子在磁场中运动的周期为
在磁场中运动的时间
解得：
（3）由上面的分析知加速电压和离子半径之间的关系为
若离子恰好打在荧光屏上的C点，轨道半径
则加速电压：＝
若离子恰好打在荧光屏上的D点，轨道半径
则加速电压：＝
即离子能打在荧光屏上的加速电压范围：≤U′≤
答：（1）离子的比荷是；
（2）离子在磁场中运动的时间；
（3）离子能打在荧光屏上的加速电压范围为≤U′≤。