2019-2020学年天津市南开区高三（上）期末物理试卷PDF版含答案

2019-2020 学年天津市南开区高三（上）期末物理试卷
一、单项选择题（每小题 5 分，共 25 分．每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的．）
1．（5 分）下列说法正确的是（ ）
A．汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，从而建立了原子核式结构模型
B．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核
C．原子核由质子和中子组成，稳定的原子核内，中子数一定小于质子数
D．大量处于基态的氢原子在单色光的照射下，发出多种频率的光子，其中必有一种与入射光频率相同
2．（5 分）一质点 t＝0 时刻从原点开始沿 x 轴正方向做直线运动，其运动的 v﹣t 图象如图所示。下列说法正确的是
（ ）

A．t＝4s 时，质点在 x＝5m 处
B．t＝3s 时，质点运动方向改变
C．第 3s 内和第 4s 内，合力对质点做的功相同
D．0～2s 内和 0～4s 内，质点的平均速度相同
3．（5 分）如图所示，图甲为一简谐横波在 t＝0.10s 时的波形图，P 是平衡位置在 x＝0.5m 处的质点，Q 是平衡位
置在 x＝2m 处的质点；图乙为质点 Q 的振动图象。下列说法正确的是（ ）

A．这列波沿 x 轴正方向传播
B．这列波的传播速度为 2m/s
C．t＝0.15s，P 的加速度方向与速度方向相同
D．从 t＝0.10s 到 t＝0.15s，P 通过的路程为 10cm
4．（5 分）习近平主席在 2018 年新年贺词中提到，科技创新、重大工程建设捷报频传，“慧眼”卫星邀游太空。“慧


眼”于 2017 年 6 月 15 日在酒泉卫星发射中心成功发射，在 10 月 16 日的观测中，确定了 γ 射线的流量上限。
已知“慧眼”卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为 r，运动周期为 T，地球半径为 R，引力常量为 G，地
球表面处的重力加速度为 g，则下列说法正确的是（ ）
A．地球的平均密度大小为
B．地球的质量大小为
C．地球表面的重力加速度大小
D．“慧眼”卫星的向心加速度大小为
5．（5 分）如图所示，一粗糙斜面固定在地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮。一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块
N，另一端与斜面上的物块 M 相连，系统处于静止状态。现用水平向左的拉力缓慢拉动 N，直至悬挂 N 的细绳
与竖直方向成 45°．已知 M 始终保持静止，则在此过程中（ ）

A．水平拉力的大小可能保持不变
B．M 所受细绳的拉力大小一定一直增大
C．M 所受斜面的摩擦力大小一定一直增大
D．M 所受斜面的摩擦力大小可能先增大后减小
二、不定项选择题（每小题 6 分，共 18 分．每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的．全部选对的得 6
分，选对但不全的得 3 分，选错或不答的得 0 分）
6．（6 分）如图所示，一束由两种单色光混合的复色光，沿 PO 方向射向一上下表面平行的厚玻璃平面镜的上表面，
得到三束反射光束Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，若玻璃砖的上下表面足够宽，则下列说法正确的是（ ）

A．光束Ⅰ仍为复色光，光束Ⅱ、Ⅲ为单色光
B．改变 α 角，光束Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ仍保持平行


C．通过相同的双缝干涉装置，光束 II 产生的条纹宽度要小于光束 III 的
D．在真空中，光束 II 的速度小于光束 III 的速度
7．（6 分）某静电场中的电场线如图所示，带电粒子在电场中仅受静电力作用，由 M 点运动到 N 点，其运动轨迹
如图中虚线所示，以下说法正确的是（ ）

A．粒子必定是负电荷
B．粒子在 M 点的电势能小于它在 N 点的电势能
C．粒子在 M 点的加速度小于它在 N 点的加速度
D．粒子在 M 点的动能小于它在 N 点的动能
8．（6 分）如图甲所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴 OO′匀速转动，从某时刻开始计时，产
生的感应电动势 e 随时间 t 的变化曲线如图乙所示，若线圈匝数 N＝100 匝，外接电阻 R＝70Ω，线圈电阻 r＝10Ω，
则下列说法正确的是（ ）

A．通过线圈的最大电流为 1.25A
B．线圈角速度为 50πrad/s
C．电压表的示数为 50 V
D．穿过线圈的最大磁通量为
三、解答题（共 5 小题，满分 57 分）
9．（6 分）某同学用如图甲所示的实验装置来“探究 a 与 F、m 之间的定量关系”。



（1）实验时，必须先平衡小车与木板之间的摩擦力。该同学是这样操作的：如图乙，将小车静止地放在水平长
木板上，并连着已穿过打点计时器的纸带，调整木板右端的高度，接通电源，用手轻拨小车，让打点计时器在纸
带上打出一系列 的点，说明小车在做 运动。
（2）如果该同学先如（1）中的操作，平衡了摩擦力。以砂和砂桶的重力为 F，在小车质量 M 保持不变情况下，
不断往桶里加砂，砂的质量最终达到 M，测小车加速度 a，作 a﹣F 的图象。如图丙图线正确的是 。

（3）设纸带上计数点的间距为 x1 和 x2．如图丁为用米尺测量某一纸带上的 x1、x2 的情况，从图中可读出 x1＝
3.10cm，x2＝ cm，已知打点计时器的频率为 50Hz，由此求得加速度的大小 a＝ m/s
2
。

10．（6 分）某同学通过实验测定一个阻值约为 5Ω的电阻 Rx 的阻值。现有
A．电流表（0～3A，内阻约 0.025Ω）
B．电流表（0～0.6A，内阻约 0.125Ω）
C．电压表（0～3V，内阻约 3kΩ）
D．电压表（0～15V，内阻约 15kΩ）
E．滑动变阻器（0～50Ω，额定电流 2A）
F．电源（3V，内阻可不计）
G．开关和导线若干
①在实验中，电流表应选用 ，电压表应选用 （选填器材前的字母）；为了提高实验的精确度，实
验电路应采用图中的 （填“甲”或“乙”）。



②接通开关，改变滑动变阻器画片 P 的位置，并记录对应的电流表示数 I、电压表示数 U．某次电表示数如图丁
所示，可得该电阻的测量值 Rx＝ Ω。
③若在①问中选用甲电路，产生误差的主要原因是 ；若在①问中选用乙电路，产生误差的主要原因
是 ；（选填选项前的字母）
A．电流表测量值小于流经 Rx 的电流值 B．电流表测量值大于流经 Rx 的电流值
C．电压表测量值小于 Rx 两端的电压值 D．电压表测量值大于 Rx 两端的电压值
④闭合电键，将滑动变阻器的滑片 P 由初始端向另一端滑动过程中，滑动变阻器的功率将 。
A．一直减小 B．一直变大 C．先变大后变小 D．先变小后变大
11．（14 分）如图所示，水平光滑地面上停放着一辆小车，小车的左端为半径 R＝0.2m 的四分之一光滑圆弧轨道
AB，AB 的最低点 B 与小车的上表面相切。现小车的左侧靠在竖直墙壁上，可视为质点的物块从 A 点正上方 H
＝0.25m 处无初速度下落，恰好落入小车圆弧轨道，并沿圆弧轨道滑下最终小车与物块一起运动。已知小车的质
量为 M＝5kg，物块的质量为 m＝1kg，物块与小车水平部分间的动摩擦因数 μ＝0.5，不考虑空气阻力和物块落
入圆弧轨道时的能量损失，重力加速度 g＝10m/s
2
．求：
（1）物块到达圆弧轨道最低点 B 点时的速度 vB 的大小及轨道对它支持力 FN 的大小；
（2）物块和小车最终速度 v 的大小及此过程产生的热量 Q；
（3）物块最终距离 B 点的距离 x。

12．（16 分）如图所示，PQ、MN 为足够长的两平行金属导轨，它们之间连接一个阻值 R＝8Ω的电阻，导轨间距为
L＝1m，导轨电阻不计，一质量为 m＝0.1kg 的均匀金属杆水平放置在导轨上，金属杆 ab 电阻 r＝2Ω，它与导轨
的滑动摩擦因数 ，导轨平面的倾角为 θ＝30°，在垂直导轨平面方向有匀强磁场，磁感应强度为 B＝
0.5T．现让金属杆 ab 由静止开始下滑，从杆静止开始到杆 ab 恰好匀速运动的过程中，经过杆的电量 q＝1C．求：


（1）当 ab 下滑速度 v＝4m/s 时加速度 a 的大小；
（2）ab 下滑的最大速度 vm；
（3）ab 由静止开始下滑到恰好匀速运动通过的位移 x；
（4）从静止开始到 ab 匀速运动过程 R 上产生的焦耳量 QR。

13．（15 分）如图，在平面直角坐标系 xOy 内，第Ⅰ象限存在沿 y 轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限以 ON 为直径的
半圆形区域内，存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为 B．一质量为 m、电荷量为 q 的带正电的粒
子，从 y 轴正半轴上 y＝h 处的 M 点，以速度 v0 垂直于 y 轴射入电场，经 x 轴上 x＝2h 处的 P 点进入磁场，最
后以垂直于 y 轴的方向射出磁场。不计粒子重力。求：
（1）电场强度大小 E；
（2）粒子在磁场中运动的轨道半径 r；
（3）粒子从进入电场到离开磁场经历的总时间 t。




2019-2020 学年天津市南开区高三（上）期末物理试卷
参考答案与试题解析
一、单项选择题（每小题 5 分，共 25 分．每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的．）
1．【解答】解：A、汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，卢瑟福建立了原子核式结构模型，故 A 错误。
B、贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现原子核具有复杂结构，但并不是发现了原子中存在原子核，故 B
错误。
C、质量数等于质子数与中子数之和，质子数和中子数的关系与元素的种类有关，中子数不一定大于质子数，故
C 错误。
D、处于基态的氢原子在某单色光束照射下，先吸收能量向高能级跃迁，然后再从高能级向低能级跃迁，其中从
吸收光子后的最高的能级向基态跃迁时发出的光子的标量与吸收的光子的能量是相等的，故 D 正确。
故选：D。
2．【解答】解：A、根据图象的“面积”表示位移，知 0﹣4s 内质点的位移等于 0﹣2s 的位移，为 x＝ ×（1+2）
×2m＝3m，t＝0 时质点位于 x＝0 处，则 t＝4s 时，质点在 x＝3m 处，故 A 错误。
B、t＝3s 时，质点的速度由正变为负，运动方向改变，故 B 正确。
C、第 3s 内动能减小，合力对质点做负功。第 4s 内动能增大，合力对质点做正功，可知第 3s 内和第 4s 内，合
力对质点做的功不同，故 C 错误。
D、根据“面积”表示位移，知 0～2s 内和 0～4s 内，质点的位移相同，但所用时间不同，所以平均速度不同，
故 D 错误。
故选：B。
3．【解答】解：A、分析振动图象，由乙图读出，在 t＝0.10s 时 Q 点的速度方向沿 y 轴负方向，根据波动规律结合
图甲可知，该波沿 x 轴负方向的传播，故 A 错误。
B、由甲图读出波长为 λ＝4m，由乙图读出周期为 T＝0.2s，则波速为 v＝ ＝ m/s＝20m/s，故 B 错误。
C、从 t＝0.10s 到 t＝0.15s，质点 P 振动了 ，根据波动规律可知，t＝0.15s 时，质点 P 位于平衡位置上方，速
度方向沿 y 轴负方向振动，则加速度方向沿 y 轴负方向，两者方向相同，故 C 正确。
D、在 t＝0.10s时质点P不在平衡位置和最大位移处，所以从 t＝0.10s到 t＝0.15s，质点P通过的路程 s≠A＝10cm，
故 D 错误。


故选：C。
4．【解答】解：设地球的质量为 M，“慧眼”卫星的质量和向心加速度分别为 m、a 向，地球表面的重力加速度为 g、
地球的平均密度 ρ，卫星在地表公转的周期为 T0。
AD、根据万有引力提供向心力可得：
根据上述公式解得： 。
根据密度公式求解出地球的密度为： ，故 A 错误。D 正确；
BC、地球表面的物体的重力近似等于物体所受到的万有引力，即：
解得地球的质量
重力加速度：g＝ ，
此时分母里的周期 T0 应该是卫星绕地表运动的周期，不是在高空中的周期 T，故 BC 错误；
故选：D。
5．【解答】解：AB、根据 M、N 均保持平衡状态，进行受力分析可知，N 受到竖直向下的重力及水平方向的拉力 F，
变化的绳子拉力 T，如图所示：在向左拉动的时候，绳子拉力 T 和水平拉力 F 都不断增大，故 A 错误，B 正确。
CD、对于 M 的受力，开始时可能是 T＝mgsinθ﹣f，当 T 不断增大的时候，f 减少；当 T＞mgsinθ 时，随着 T 的
增大，f 将增大，所以沿斜面的摩擦力 f 可能先减小后增大；也可能是 T＝mgsinθ+f，当 T 不断增大的时候，摩
擦力 f 增大，故 CD 错误。
故选：B。

二、不定项选择题（每小题 6 分，共 18 分．每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的．全部选对的得 6
分，选对但不全的得 3 分，选错或不答的得 0 分）
6．【解答】解：A、所有色光都能反射，反射角相同，则由图可知光束 I 是复色光；而光束Ⅱ、Ⅲ由于折射率的不
同导致偏折分离，因为厚玻璃平面镜的上下表面是平行的。
根据光的可逆性，知两光束仍然平行射出，且光束Ⅱ、Ⅲ是单色光。故 A 正确；


B、一束由两种色光混合的复色光沿 PO 方向射出，经过反射、再折射后，光线仍是平行，因为光的反射时入射
角与反射角相等。所以由光路可逆可得出射光线平行。改变 α 角，光线Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ仍保持平行。故 B 正确；
C、由图知：光束Ⅱ的偏折程度大于比光束Ⅲ，根据折射定律可知光束Ⅱ的折射率大于光束Ⅲ，则光束Ⅱ的频率
大于光束Ⅲ，光束Ⅱ的波长小于光束Ⅲ的波长，而双缝干涉条纹间距与波长成正比，则双缝干涉实验中光Ⅱ产生
的条纹间距比光Ⅲ的小。故 C 正确；
E、在真空中，光束 II 的速度与光束 III 的速度都为 3×10
8
m/s；故 E 错误；
故选：ABC。

7．【解答】解：A、由电荷的运动轨迹可知，电荷的受力沿着电场线的方向，所以电荷为正电荷，故 A 错误。
B、沿电场线的方向电势逐渐降低，M 点电势比 N 点电势高，正电荷在 M 点的电势能大于它在 N 点的电势能，
故 B 错误。
C、电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小，由图可知，N 点的场强大于 M 点的场强的大
小，在 N 点的受力大于在 M 的受力，所以粒子在 M 点的加速度小于它在 N 点的加速度，故 C 正确。
D、正电荷沿着电场的方向运动，所以电场力做正功，电荷的电势能减小，动能增加，所以粒子在 M 点的动能
小于它在 N 点的动能，故 D 正确。
故选：CD。
8．【解答】解：A、最大电动势 Em＝100V，最大电流 Im＝ ＝ A＝1.25A，故 A 正确。
B、周期 T＝0.04s，线圈角速度 ω＝ ＝50πrad/s，故 B 正确。
C、电动势的有效值 E＝ ＝50 V，电压表的示数为 R 的电压：U＝ ＝ V＝ V，
故 C 错误。
D、由 Em＝nBSω＝n?ω，得?＝ ＝ Wb＝ Wb，故 D 错误。
故选：AB。
三、解答题（共 5 小题，满分 57 分）
9．【解答】解：（1）平衡摩擦力时，应将绳从小车上拿去，不要挂钩码，将长木板的右端垫高至合适位置，使小车
重力沿斜面分力和摩擦力抵消，若小车做匀速直线运动，此时打点计时器在纸带上打出一系列点迹均匀的点，


（2）如果这位同学先如（1）中的操作，已经平衡摩擦力，则刚开始 a﹣F 的图象是一条过原点的直线，不断往
桶里加砂，砂的质量最终达到 ，不能满足砂和砂桶的质量远远小于小车的质量，此时图象发生弯曲，故 C
正确；
故选：C。
（3）根据图象可知，x2＝5.50cm，打点计时器的频率为 50Hz，每 5 个点取一个计数点，则 T＝0.1s，加速度的
大小 a＝ ＝ m/s
2
＝2.40m/s
2

故答案为：
（1）点迹均匀； 匀速直线；
（2）C；
（3）5.50； 2.40。
10．【解答】解：①电源电动势为 3V，电压表选择 C；由于阻值约为 5Ω的电阻 Rx 的，根据欧姆定律可知，电流的
最大值为 0.6A，从精确角来说，电流表选择 B；
待测电阻阻值约为 5Ω，电流表内阻约为 0.125Ω，电压表内阻约为 3kΩ，电压表内阻远大于待测电阻阻值，电流
表应采用外接法，应选择图甲所示电路图。
②电流表量程为 0.6A，由图示电流表可知，其分度值为 0.02A，示数为：I＝0.50A；电压表量程为 3V，由图示
电压表可知，其分度值为 0.1V，示数为：U＝2.60V；
电阻阻值：R＝ ＝ ＝5.2Ω。
③由图甲所示电路可知，电流表采用外接法，由于电压表的分流作用，电流测量值大于真实值，故 B 正确；
由图乙所示电路图可知，电流表采用内接法，由于电流表的分压作用，电压测量值大于真实值，故 D 正确。
④把待测电阻与电源整体看成等效电源，等效电源内阻等于待测电阻阻值 5.2Ω；滑动变阻器是外电阻，
电源输出功率即外功率，在该题中即滑动变阻器功率最大；闭合开关前滑片置于右端，滑片从右端向左端移动过
程，
外电阻由 50Ω逐渐减小到 0，当外电阻等于内阻时，即滑动变阻器接入电路的阻值为 5.2Ω 时功率最大，
由此可知，在滑片移动过程中，滑动变阻器的功率先增大后减小，故 C 正确。
故答案为：①B，C，甲；②5.2；③B，D；④C。


11．【解答】解：（1）从物块开始下落到物块到达 B 点过程，由机械能守恒定律得：mg（H+R）＝
代入数据解得：vB＝3m/s
在 B 点，由牛顿第二定律得：FN﹣mg＝m
代入数据解得：FN＝55N
（2）小车离开墙壁后小车与物块组成的系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：mvB＝（M+m）v
代入数据解得：v＝0.5m/s
由能量守恒定律得：
代入数据解得：Q＝3.75J
（3）系统产生的热量：Q＝μmgx
代入数据解得：x＝0.75m
答：（1）物块到达圆弧轨道最低点 B 点时的速度 vB 的大小为 3m/s，轨道对它支持力 FN 的大小为 55N。
（2）物块和小车最终速度 v 的大小及此过程产生的热量 Q 为 3.75J。
（3）物块最终距离 B 点的距离 x 为 0.75m。
12．【解答】解：（1）取 AB 杆为研究对象其受力如图示建立如图所示：
mgsinθ﹣FA﹣f＝ma①
N﹣mgcosθ＝0②
摩擦力 f＝μN③
安培力 FA＝BIL ④
I＝ ⑤
E＝BLv⑥
联立上面①②③④⑤⑥解得 a＝1m/s
2
；
（2）导体棒的加速度减小到零时速度最大。
根据平衡条件可得：mgsinθ＝μmgcosθ+
解得：vm＝8m/s。


（3）从静止开始到匀速运动过程中：
q＝It＝ ?t＝
解得：x＝20m；
（4）根据能量守恒定律可得：mgh＝ m +Qf+Q
且 QR＝
代入数据解得：QR＝0.64J。
答：（1）当 AB 下滑速度为 4m/s 时加速度的大小为 1m/s
2
；
（2）AB 下滑的最大速度为 8m/s；
（3）AB 由静止开始下滑到恰好匀速运动通过的距离为为 20m
（4）从静止开始到 AB 匀速运动过程 R 上产生的热量为 0.64J。
13．【解答】解：粒子的运动轨迹如右图所示
（1）设粒子在电场中运动的时间为 t1
x 方向匀速直线运动，则有：2h＝v0t1
y 方向初速度为零的匀加速直线运动，则有：
根据牛顿第二定律：Eq＝ma
求出匀强电场强度：
（2）粒子在电场中运动，根据动能定理：
设粒子进入磁场时速度为 v，根据
求出运动轨道的半径：
（3）粒子在电场中运动的时间：
粒子在磁场中运动的周期：
设粒子在磁场中运动的时间为 t2，由几何关系可知粒子的偏转角为 135°，所以有：



求出总时间：
答：（1）电场强度大小为 ；
（2）粒子在磁场中运动的轨道半径为 ；
（3）粒子从进入电场到离开磁场经历的总时间为 。