云南省元阳县第三中学2020届高三上学期期末考试物理试题word版含答案

云南省元阳县第三中学2019-2020学年上学期期末考试
高三 物理
一、单选题(共5小题,每小题6,共30分)
1.氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线Hα、Hβ、Hγ和Hδ，都是氢原子中电子从量子数n＞2的能级跃迁到n＝2的能级时发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定(　　)
A． Hα对应的前后能级之差最小
B． 同一介质对Hα的折射率最大
C． 同一介质中Hδ的传播速度最大
D． 用Hγ照射某一金属能发生光电效应，则Hβ也一定能
2.教学用发电机能够产生正弦式交变电流．利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图1所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U、R消耗的功率为P.若发电机线圈的转速变为原来的，则(　　)
图1
A．R消耗的功率变为P
B． 电压表V的读数变为U
C． 电流表A的读数变为2I
D． 通过R的交变电流频率不变
3.如图1所示，实线表示某电场的电场线(方向未标出)，虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设M点和N点的电势分别为φM、φN，粒子在M和N时加速度大小分别为aM、aN，速度大小分别为vM、vN，电势能分别为EpM、EpN.下列判断正确的是(　　)
A．vM＜vN，aM＜aN B．vM＜vN，φM＜φN
C．φM＜φN，EpM＜EpN D．aM＜aN，EpM＜EpN
4.如图1，在同一水平面内有两根平行长导轨，导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域，区域宽度均为l，磁感应强度大小相等、方向交替向上向下．一边长为32l的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动．线框中感应电流i随时间t变化的正确图线可能是(　　)
图1
A． B．
C． D．
5.如图甲所示，在竖直方向上有四条间距相等的水平虚线L1、L2、L3、L4，在L1、L2之间和L3、L4之间存在匀强磁场，磁感应强度B大小均为1 T，方向垂直于虚线所在平面．现有一矩形线圈abcd，宽度cd＝L＝0.5 m，质量为0.1 kg，电阻为2 Ω，将其从图示位置由静止释放(cd边与L1重合)，速度随时间的变化关系如图乙所示，t1时刻cd边与L2重合，t2时刻ab边与L3重合，t3时刻ab边与L4重合，已知t1～t2的时间间隔为0.6 s，整个运动过程中线圈平面始终处于竖直方向，重力加速度g取10 m/s2.则(　　)
A． 在0～t1时间内，通过线圈的电荷量为0.25 C
B． 线圈匀速运动的速度大小为2 m/s
C． 线圈的长度为1 m
D． 0～t3时间内，线圈产生的热量为4.2 J
二、多选题(共3小题,每小题6.0分,共18分)
6.地下矿井的矿石装在矿车中，用电机通过竖井运送到地面．某竖井中矿车提升的速度大小v随时间t的变化关系如图1所示，其中图线①②分别描述两次不同的提升过程，它们变速阶段加速度的大小都相同；两次提升的高度相同，提升的质量相等．不考虑摩擦阻力和空气阻力．对于第①次和第②次提升过程，(　　)
图1
A． 矿车上升所用的时间之比为4∶5
B． 电机的最大牵引力之比为2∶1
C． 电机输出的最大功率之比为2∶1
D． 电机所做的功之比为4∶5
7.(多选)如图所示，边长为L的正方形金属框，匝数为n，质量为m，电阻为R，用细线把它悬挂于一个有界的匀强磁场边缘，金属框的上半部处于磁场内，下半部处于磁场外．磁场随时间变化规律为B＝kt(k>0)，已知细线所能承受的最大拉力为2mg，下列说法正确的是(　　)
A． 线圈的感应电动势大小为nk·
B． 细绳拉力最大时，金属框受到的安培力大小为mg
C． 从t＝0开始直到细线会被拉断的时间为
D． 以上说法均不正确
8.(多选)宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转，称之为双星系统．在浩瀚的银河系中，多数恒星都是双星系统．设某双星系统A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图 所示．若AO>OB，则(　　 ）
A． 星球A的质量一定大于B的质量
B． 星球A的线速度一定大于B的线速度
C． 双星间距离一定，双星的质量越大，其转动周期越大
D． 双星的质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大
分卷II
三、实验题(共2小题, 共15分)
9.某同学用图(a)所示的实验装置测量物块与斜面之间的动摩擦因数．已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图(b)所示，图中标出了五个连续点之间的距离．
(1)物块下滑时的加速度a＝________m/s2，打C点时物块的速度v＝________ m/s；
(2)已知重力加速度大小为g，为求出动摩擦因数，还必须测量的物理量是________
A．物块的质量
B．斜面的高度
C．斜面的倾角
10.热敏电阻是传感电路中常用的电子元件．现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的特性曲线，要求曲线尽可能完整，测量误差尽可能小．
其他备用的仪表和器具有：保温杯和热水（图中未画出），温度计，电源，多用电表，电压表，滑动变阻器(0~20Ω)，开关，导线若干．
①先使用多用电表粗测常温下热敏电阻的阻值，选用“×100”倍率的电阻档测量，发现指针偏转角度太大因此需选择_______倍率的电阻档（选填“×10”或“×1k”），欧姆调零后再进行测量，示数如图(A)所示，测量值为_______Ω；
②a．用多用电表代替毫安表使用，请在实物图(B)上完成连线；
b．热敏电阻和温度计插入带塞的空保温杯中，往保温杯中注入适量冷水，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使多用电表的示数为100mA，记录_______和_______的示数；
c．往保温杯中加入少量热水，待温度稳定后，__________________，使多用电表的示数仍为100mA，记录温度计和电压表的示数；
d．重复步骤c，测得多组数据；
e．绘出热敏电阻的电压—温度关系图线如图(C)．
③由图线可知该热敏电阻常温（25℃）下的阻值R0=_________Ω (保留3位有效数字)．
四、计算题
11.图1中，质量为m的物块叠放在质量为2 m的足够长的木板上方右侧，木板放在光滑的水平地面上，物块与木板之间的动摩擦因数为μ＝0.2.在木板上施加一水平向右的拉力F，在0～3 s内F的变化如图2所示，图中F以mg为单位，重力加速度g＝10 m/s2.整个系统开始时静止．
(1)求1 s、1.5 s、2 s、3 s末木板的速度以及2 s、3 s末物块的速度；
(2)在同一坐标系中画出0～3 s内木板和物块的v－t图象，据此求0～3 s内物块相对于木板滑过的距离．
12.如图所示，电阻不计的足够长光滑平行金属导轨与水平面夹角为θ，导轨间距为l，轨道所在平面的正方形区域内存在一有界匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于导轨平面向上．电阻相同、质量均为m的两根相同金属杆甲和乙放置在导轨上，甲金属杆恰好处在磁场的上边界处，甲、乙相距也为l.在静止释放两金属杆的同时，对甲施加一沿导轨平面且垂直于甲金属杆的外力，使甲在沿导轨向下的运动过程中始终以加速度a＝gsinθ做匀加速直线运动，金属杆乙进入磁场时即做匀速运动．
(1)求金属杆的电阻R；
(2)若从开始释放两金属杆到金属杆乙刚离开磁场的过程中，金属杆乙中所产生的焦耳热为Q，求外力F在此过程中所做的功．
13.[物理——选修3－3](15分)
(1)(5分)如图1，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③、④到达状态e.对此气体，下列说法正确的是________(选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分)．
图1
A．过程①中气体的压强逐渐减小
B．过程②中气体对外界做正功
C．过程④中气体从外界吸收了热量
D．状态c、d的内能相等
E．状态d的压强比状态b的压强小
(2).如图所示，活塞将一定质量的理想气体封闭在圆柱形汽缸内，活塞与汽缸之间无摩擦，先将汽缸放在0 ℃的冰水混合物中气体达到平衡状态a，测得气体的体积为V，然后将汽缸从冰水混合物中移出后，在室温(27 ℃)中达到平衡状态b，外界大气压强保持不变．求：
(1)汽缸内气体在平衡状态b的体积；
(2)汽缸内气体从状态a到状态b过程是从外界吸热还是向外界放热？
14.[物理——选修3－4](15分)
(1)(5分)一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t＝0和t＝0.20 s时的波形分别如图1中实线和虚线所示．已知该波的周期T>0.20 s．下列说法正确的是________．(填正确答案标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分．每选错1个扣3分，最低得分为0分)
图1
A．波速为0.40 m/s
B．波长为0.08 m
C．x＝0.08 m的质点在t＝0.70 s时位于波谷
D．x＝0.08 m的质点在t＝0.12 s时位于波谷
E．若此波传入另一介质中其波速变为0.80 m/s，则它在该介质中的波长为0.32 m (2)(10分)如图2.如图所示，MN为竖直放置的光屏，光屏的左侧有半径为R、折射率为的透明半球体，O为球心，轴线OA垂直于光屏，O至光屏的距离OA＝R.一细束单色光垂直射向半球体的平面，在平面的入射点为B，OB＝R见求：
(1)光线从透明半球体射出时，出射光线偏离原方向的角度．
(2)光线在光屏形成的光斑到A点的距离．


答案
1.【答案】A
【解析】A对：根据E＝hν＝h，波长越长，光子的频率越低，由Em－En＝hν，知Hα对应的两能级之差最小．
B错：光在同一介质中传播，频率越高，折射率越大，故Hδ的折射率最大，Hα的折射率最小．
C错：根据n＝得v＝，则折射率越大，传播速度越小，故在同一介质中Hδ的传播速度最小．
D错：光的频率越高，越容易发生光电效应，由于Hβ的频率小于Hγ的频率，Hγ能使某一金属发生光电效应，而Hβ则不一定能．
2.【答案】B
【解析】发电机线圈的转速变为原来的，由E＝知，原线圈中输入电压变为原来的，频率变为原来的.根据＝，则U2变为原来的，即U2＝U，则通过R的电流变为原来的，R消耗的功率P2＝＝P，根据＝，原线圈上的电流也变为原来的，即电流表A的读数变为I，故选B.
3.【答案】D
【解析】因为N点的电场线密，所以场强大，受到的电场力大，加速度大，即aM＜aN.由虚线弯曲方向知，带负电粒子受力指向运动轨迹的凹侧，电场方向由电场线稀疏一侧指向电场线密集一侧，沿电场线方向电势降低，即φM＞φN.又由Ep＝qφ知，带负电粒子在电势越低的位置，具有的电势能越大，即EpM＜EpN.若带负电粒子由M向N运动过程中电场力做负功，则动能减小，所以vM＞vN.若带负电粒子由N向M运动过程中电场力做正功，则动能增大，也可得vM＞vN，故选D.
4.【答案】D
【解析】设线路中只有一边切割磁感线时产生的感应电流为i.
分析知，只有选项D符合要求．
5.【答案】A
【解析】t2～t3这段时间内线圈做匀速直线运动，设速度为v.根据平衡条件有：mg＝BIL＝BL联立两式解得：v＝＝m/s＝8 m/s，故B错误．t1～t2的时间间隔内线圈一直做匀加速直线运动，知ab边刚进磁场，cd边也刚进磁场．设磁场的宽度为d，线圈下降的位移为3d，则有：3d＝vt－gt2，v＝8 m/s，t＝0.6 s，代入解得：d＝1 m，所以线圈的长度为：L′＝2d＝2 m，故C错误．在0～t1时间内，cd边从L1运动到L2，通过线圈的电荷量为：q＝＝＝C＝0.25 C，故A正确.0～t3时间内，根据能量守恒得：
Q＝mg(3d＋2d)－mv2＝0.1×10×(3＋2) J－×0.1×82J＝1.8 J，故D错误．
6.【答案】AC
【解析】由图线①知，上升总高度h＝·2t0＝v0t0.
由图线②知，加速阶段和减速阶段上升高度和
h1＝·＝v0t0
匀速阶段：h－h1＝v0·t′，解得t′＝t0
故第②次提升过程所用时间为＋t0＋＝t0，
两次上升所用时间之比为2t0∶t0＝4∶5，A项正确；
由于加速阶段加速度相同，故加速时牵引力相同，B项错误；
在加速上升阶段，由牛顿第二定律知，
F－mg＝ma，F＝m(g＋a)
第①次在t0时刻，功率P1＝F·v0，
第②次在时刻，功率P2＝F·，
第②次在匀速阶段P2′＝F′·＝mg·可知，电机的输出最大功率之比P1∶P2＝2∶1，C项正确；
由动能定理知，两个过程动能变化量相同，克服重力做功相同，故两次电机做功也相同，D项错误．
7.【答案】AB
【解析】根据E＝n＝n＝，A对；细绳最大拉力为2mg，金属框重mg，所以安培力最大为mg，B对；安培力最大为mg，根据mg＝BIL＝kt·L＝，得t＝，C错．
8.【答案】BD
【解析】　设双星质量分别为mA、mB，轨道半径为RA、RB，两者间距为L，周期为T，角速度为ω，由万有引力定律可知：＝mAω2RA①
＝mBω2RB②
RA＋RB＝L③
由①②式可得＝，而AO>OB，故A错误．vA＝ωRA，vB＝ωRB，B正确．联立①②③得G(mA＋mB)＝ω2L3，又因为T＝，可知D正确，C错误．
9.【答案】(1)3.25　1.79　(2)C
【解析】根据纸带数据可知，
加速度a＝＝3.25 m/s2；
打C点时物块的速度vC＝≈1.79 m/s.
(2)由牛顿第二定律得加速度a＝gsinθ－μgcosθ，所以要求出动摩擦因数，还必须测量的物理量是斜面的倾角．故选C.
10.【答案】①×10 110 ②a．如答图(2)见解析b．温度计 电压表c．调节滑动变阻器的滑片 ③107
【解析】①选用“×100”倍率的电阻档测量，发现指针偏转角度太大，说明待测电阻阻值较小，故应换用较小量程×10倍率；如图刻度值为11，所以测量值为11×10=110Ω；②用多用电表代替毫安表使用，测量电流，故多用电表串联在电路中，要测量多组数据，控制电路用分压式接法，实物图如图所示；电流中记录的是温度计和电压表的示数；调节滑动变阻器的滑片进行多次测量；③由图知，在t=25℃时电压为10.7V，电流100mA，根据欧姆定律可求R0=107Ω
11.【答案】(1)4 m/s　4.5 m/s　4 m/s　4 m/s　4 m/s　4 m/s (2)图见解析　2.25 m
【解析】(1)设木板和物块的加速度分别为a和a′，在t时刻木板和物块的速度分别为vt和vt′，木板和物块之间摩擦力的大小为Ff，依据牛顿第二定律、运动学公式和摩擦力公式得：
Ff＝ma′ ①
Ff＝μmg，当vt′＜vt②
vt2′＝vt1′＋a′(t2－t1) ③
F－Ff＝2ma④
vt2＝vt1＋a(t2－t1) ⑤
结合题给条件得：
v1＝4 m/s，v1.5＝4.5 m/s，
v2＝4 m/s，v2′＝4 m/s ⑥
2 s末木板和物块达到共同速度，此后两物体一起做匀速直线运动，
故v3＝4 m/s，v3′＝4 m/s ⑦
(2)由上述公式得到物块与木板运动的v－t图象，如图所示．在0～3 s内物块相对于木板的距离Δs等于木板和物块v－t图线下的面积之差，即图中带阴影的四边形面积，该四边形由两个三角形组成，上面的三角形面积为0.25 m，下面的三角形面积为2 m，因此Δs＝2.25 m.
12.【答案】(1)　(2)2Q－mglsinθ
【解析】(1)在乙尚未进入磁场中的过程中，甲、乙的加速度相同，
设乙刚进入磁场时的速度为v
v2＝2ax
v＝
乙刚进入磁场时，对乙由平衡条件得
mgsinθ＝
R＝
(2)设乙从释放到刚进入磁场过程中做匀加速直线运动所需要的时间为t1
l＝(gsinθ)t12
t1＝＝
设乙从进入磁场过程至刚离开磁场的过程中做匀速直线运动所需要的时间为t2
l＝vt2
t2＝＝
设乙离开磁场时，甲的速度
v′＝gsinθ(t1＋t2)＝
设甲从开始释放至乙离开磁场的过程中的位移为x
x＝gsinθ(t1＋t2)2＝l
根据能量转化和守恒定律得：
mgxsinθ＋mg·2lsinθ＋WF＝2Q＋mv2＋mv′2
WF＝2Q－mglsinθ
13.【答案】(1)BDE　(2)15p0S26g
【解析】(1)过程①中，气体由a到b，体积V不变、T升高，则压强增大，A项错误；过程②中，气体由b到c，体积V变大，对外界做功，B项正确；过程④中，气体由d到e，温度T降低，内能ΔU减小，体积V不变，气体不做功，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W得Q<0，即气体放出热量，C项错误；状态c、d温度相同，所以内能相同，D项正确；由b到c的过程，作过状态b、c的等压线，分析可得pb>pc，由c到d的过程，温度不变，Vcpd，所以pb>pc>pd，E项正确．
(2)【答案】(1)V　(2)气体从外界吸热
【解析】(1)设汽缸内气体在平衡状态b的体积为Vb，对一定质量的理想气体等压变化得：
＝
解得：Vb＝V
(2)气体从状态a到状态b，由热力学第一定律：ΔU＝Q＋W
其中温度升高，则内能增加(ΔU>0)；气体体积增大，对外作功(W<0)
可得Q>0，即气体从外界吸热．
15.【答案】(1)ACE　
【解析】(1)因周期T>0.20 s，故波在Δt＝0.20 s内传播的距离小于波长λ，由y－x图象可知传播距离Δx＝0.08 m，故波速v＝＝0.40 m/s，A对；由y－x图象可知波长λ＝0.16 m，B错；由v＝得，波的周期T＝＝0.4 s，根据振动与波动的关系知t＝0时，x＝0.08 m的质点沿＋y方向振动，t＝0.7 s＝1T，故此时该质点位于波谷；因为T<0.12 s<，此时质点在x轴上方沿－y方向振动，C对，D错；根据λ＝vT得波速变为0.80 m/s时波长λ＝0.32 m，E对．
(2)【解析】(1)分析如图．
设入射点B到O的垂直距离BO＝h，∠BCO＝β，折射角为i.对△OBC，由正弦公式得：sinβ＝＝，又n＝＝
联立解得sini＝sinβ＝
所以：i＝60°，出射光线偏离原方向的角度：Δθ＝i－β＝60°－30°＝30°
(2)设出射光线与MN交于P点，与OA交与D点，则由几何关系可得，∠CDQ＝30°；所以：OQ＝QD＝Rcos 30°＝R；AD＝AO－OD＝R－2×R＝0.5R；所以：PA＝AD·tan 30°＝0.5R×＝0.5R.