2018-2019学年山西省吕梁市高三（上）期末物理试卷word版含答案

2018-2019学年山西省吕梁市高三（上）期末物理试卷
一、选择题
1．司机驾驶汽车在平直公路上匀速行驶，突然遇到紧急情况刹车直到停止运动，从司机发现情况到停止运动这段时间内汽车的﹣t图象如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．从司机发现情况开始至汽车停止所用时间为5.5s
B．汽车刹车过程的加速度大小为2.0m/s2
C．汽车刹车过程的加速度大小为4.0m/s
D．从司机发现情况开始至刹车停止，汽车的总位移为30m
2．如图，光滑圆轨道竖直固定在水平地面上，O为圆心，A为轨道上的一点，OA与水平面夹角为30°．小球在拉力F作用下始终静止在A点。当拉力方向水平向左时，拉力F的大小为10N．当将拉力F在竖直平面内转至沿圆轨道切线方向时，拉力F的大小为（　　）

A．5N B．15N C．10N D．10N
3．如图所示，在竖直平面内有一半圆形轨道，圆心为O．一小球（可视为质点）从与圆心等高的圆形轨道上的A点以速度v0水平向右抛出，落于圆轨道上的C点．已知OC的连线与OA的夹角为θ，重力加速度为g，则小球从A运动到C的时间为（　　）

A．cot B．tan C．cot D．tan
4．由于万有引力定律和库仑定律都满足平方反比定律，因此引力场和电场之间有许多相似的性质，在处理有关问题时可以将它们进行类比．例如电场中反映各点电场强弱的物理量是电场强度，其定义式为E＝．在引力场中可以有一个类似的物理量用来反映各点引力场的强弱．设地球质量为M，半径为R，地球表面处重力加速度为g，引力常量为G．如果一个质量为m的物体位于距地心2R处的某点，则下列表达式中能反映该点引力场强弱（　　）
A． B． C． D．
5．如图所示，一异形轨道由粗糙的水平部分和光滑的四分之一圆弧部分组成，置于光滑的水平面上，如果轨道固定，将可视为质点和物块从圆弧轨道的最高点由静止释放，物块恰好停在水平轨道的最左端。如果轨道不固定，仍将物块从圆弧轨道的最高点由静止释放，下列说法正确的是（　　）

A．物块与轨道组成的系统机械能不守恒，动量守恒
B．物块与轨道组成的系统机械能不守恒，动量不守恒
C．物块仍能停在水平轨道的最左端
D．物块将从轨道左端冲出水平轨道
6．下列说法正确的是（　　）
A．原子的特征谱线是原子具有核式结构的有力证据
B．考古专家测出某具骸骨lg碳样品中的含量为活着的生物体lg碳样品中含量的，已知的半衰期为5730年，则该生物死亡时距今约11460年
C．核泄漏事故污染物能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为可以判断x为β射线
D．核反应堆利用石墨吸收中子控制核反应速度
7．反射式速调管是常用的微波器件之一，它利用电子团在电场中的振荡来产生微波，其振荡原理与下述过程类似。已知静电场的方向平行于x轴，其电势φ随x的分布如图所示。一质量m＝2.0×10﹣20kg，电荷量q＝2.0×10﹣9C的带负电的粒子从（﹣1，0）点由静止开始，仅在电场力作用下在x轴上往返运动。则（　　）

A．x轴左侧电场强度E1和右侧电场强度E2的大小之比＝
B．粒子在0～0.5cm区间运动过程中的电势能减小
C．该粒子运动过程中电势能变化量的最大值为4.0×10﹣8J
D．该粒子运动的周期T＝3.0×10﹣8 s
8．某发电机输出的交流电压如图所示，经理想变压器升压后向远处输送，最后经理想变压器降压后输送给用户。则下列说法中正确的是（　　）

A．发电机输出交流电压的有效值为500 V
B．用户获得的交流电压频率为50 Hz
C．若增加用户用电负载的数量，输电线上损失的功率将增加
D．若增加升压变压器原线圈的匝数，输电线上损失的功率将减小
二、实验题
9．在“验证机械能守恒定律”的实验中（实验装置如图1所示）：

（1）关于本实验的误差，说法正确的是　 　（填序号）。
A．选择质量较小的重物，有利于减小误差
B．选择点迹清晰且第1、2两点间距约为2mm的纸带，有利于减小误差
C．理顺纸带，穿过限位孔并竖直释放纸带有利于减小实验误差
D．使用电火花打点计时器比使用电磁打点计时器的误差小
（2）在实验中，使质量m＝0.2kg的重锤自由下落，得到如图2所示的纸带，相邻两点间的时间间隔为0.02s。其中O是起始点，A、B、C、D、E是打点计时器连续打下的5个点，该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C、D、E各点的距离（单位：cm）。（取g＝9.80m/s2，计算结果均保留3位有效数字）
这五个数据中不符合有效数字读数要求的是从O点至　 　（填“A”“B”“C”“D”或“E”）点的读数。由图中给出的数据，可得出从O点到打下D点，重锤重力势能的减少量为　 　J，而动能的增加量为　 　J，实验中重力势能的减少量与动能增加量不等的原因是　 　。
10．在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：
待测金属丝：Rx（阻值约4Ω，额定电流约0.5A）；
电压表：V（量程3V，内阻约3kΩ）；
电流表：A1（量程0.6A，内阻约0.2Ω）；A2（量程3A，内阻约0.05Ω）；
电源：E1（电动势3V，内阻不计）E2（电动势12V，内阻不计）
滑动变阻器：R（最大阻值约20Ω）
螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线。
①用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为　 　mm。
②若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选　 　、电源应选　 　（均填器材代号），完成电路原理图。

三、计算题
11．如图所示，一质量为M＝4kg，长为L＝2m的木板放在水平地面上，已知木板与地面间的动摩擦因数为μ＝0.1，在此木板的右端上还有一质量为m＝1kg的铁块，且视小铁块为质点，木板厚度不计。今对木板突然施加一个水平向右的拉力F。

（1）若不计铁块与木板间的摩擦，且拉力大小为6N，求木板的瞬时加速度？
（2）若不计铁块与木板间的摩擦，且拉力大小为6N，则小铁块经多长时间将离开木板？
（3）若铁块与木板间的动摩擦因数为0.2，铁块与地面间的动摩擦因数为0.1，要使小铁块对地面的总位移不超过1.5m，则施加在木板水平向右的拉力应满足什么条件？（g＝10m/s2）
12．如图所示，某一新型发电装置的发电管是横截面为矩形的水平管道，管道宽为d，上、下两面是绝缘板，前后两侧M、N是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关S和定值电阻R相连。整个管道置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B、方向沿z轴正方向。管道内始终充满导电液体（有大量带电离子），开关S闭合前后，液体均以恒定速率v0沿x轴正方向流动。
（1）开关S断开时，求M、N两导体板间电压U0；
（2）开关S闭合后，设M、N两导体板间液体的电阻为r，导电液体中全部为正离子，且管道中所有正离子的总电荷量为Q．求：
a．通过电阻R的电流I及M、N两导体板间电压U；
b．所有正离子定向移动时沿y轴方向所受平均阻力的大小Ff。

13．如图甲，两条足够长、间距为d的平行光滑金属直轨道MN、PQ与水平面成θ角，EF上方存在垂直导轨平面的如图乙所示的磁场，磁感应强度在0﹣T时间内按余弦规律变化（周期为T、最大值为B0），T时刻后稳定为B0．t＝0时刻，正方形金属框ABCD在平行导轨向上的恒定外力作用下静止于导轨上。T时刻撤去外力，框将沿导轨下滑，金属框在CD边、AB边经过EF时的速度分别为v1和v2．已知金属框质量为m、边长为d、每条边电阻为R，框中磁场按余弦规律变化时产生的正弦式交变电流的峰值Em＝，求：
（1）CD边刚过EF时，A、B两点间的电势差；
（2）撤去外力到AB边经过EF的总时间；
（3）从0时刻到AB边经过EF的过程中产生的焦耳热。



2018-2019学年山西省吕梁市高三（上）期末物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题
1．【解答】解：ABC、通过图象可知，第一阶段在司机反应时间0.5s内，汽车做匀速直线运动。第二个阶段司机刹车，汽车做匀减速直线运动到停止，根据匀变速直线运动规律x＝v0t+at2得到：＝v0+at，由此可知，﹣t图象的斜率表示加速度的一半，即a＝2×＝﹣4m/s2，“﹣”号表示加速度方向，加速度大小为4.0m/s2。
由图象可知，匀速运动的速度为 v0＝10m/s，反应时间为t＝0.5s，刹车到停的时间为：t′＝＝＝2.5s，故从司机发现情况开始至汽车停止所用时间为t″＝t+t′＝0.5+2.5s＝3s，故AB错误，C正确；
D、反应时间内的位移为x1＝v0t＝10×0.5m＝5m，刹车位移为：x2＝t′＝×2.5m＝12.5m，从司机发现情况开始至刹车停止，汽车的总位移为x＝x1+x2＝5+12.5m＝17.5m，故D错误。
故选：C。
2．【解答】解：当拉力水平向左时，受到竖直向下的重力，沿OA向外的支持力，以及拉力F，如图所示，根据矢量三角形可得
当拉力沿圆轨道切线方向时，受力如图所示，根据矢量三角形可得，故A正确，BCD错误。

故选：A。
3．【解答】解：由几何关系可知，AC水平方向的夹角为α＝，根据抛体运动的规律，
知
则．故A正确，B、C、D错误。
故选：A。
4．【解答】解：类比电场强度定义式E＝，
该点引力场强弱ag＝＝＝
由万有引力等于重力得
在地球表面：mg＝①
位于距地心2R处的某点：mag＝②
由①②得：ag＝．故AC错误，BD正确；
故选：BD。
5．【解答】解：AB、轨道不固定时，物块在轨道的水平部分运动时因摩擦产生内能，所以系统的机械能不守恒。物块在轨道的圆弧部分下滑时，有竖直分加速度，系统的合外力不为零，动量不守恒，故A错误，B正确。
CD、设轨道的水平部分长为L．轨道固定时，根据能量守恒定律得 mgR＝μmgL
轨道不固定时，设物块与轨道相对静止时共同速度为v，在轨道水平部分滑行的距离为x。
取向左为正方向，根据水平动量守恒得：0＝（M+m）v，则得 v＝0
根据能量守恒定律得：mgR＝（M+m）v2+μmgx，联立解得 x＝L
所以物块仍能停在水平轨道的最左端，故C正确，D错误。
故选：BC。
6．【解答】解：A、原子的特征谱线说明原子只能处于不连续的、分立的能级上，是原子具有分立能级的有力证据。故A错误；
B、考古专家发现某一骸骨中的含量为活着的生物体中的，可知经历了2个半衰期，的半衰期为5730年，则确定该生物死亡时距今约11460年，故B正确。
C、根据电荷数守恒、质量数守恒知，x的电荷数为﹣1，质量数为0，可知x为电子。故C正确；
D、镉具有很大的中子吸收界面，所以用来吸收裂变产生的中子。故D错误
故选：BC。
7．【解答】解：A、由图可知：根据U＝Ed可知：
左侧电场强度为：E1＝V/m＝2.0×103V/m
右侧电场强度为：E2＝V/m＝4.0×103V/m
所以x轴左侧电场强度和右侧电场强度的大小之比，故A正确；
B、带负电的粒子在电势高的地方电势能小，故粒子在0～0.5cm区间运动过程中的电势能增大，故B错误；
C、该粒子运动过程中电势能变化量的最大值为：△EP＝q△φ＝2.0×10﹣9×20＝4.0×10﹣8J，故C正确；
D、设粒子在原点左右两侧运动的时间分别为t1、t2，在原点时的速度为vm，
由运动学公式有：vm＝t1
同理可知：vm＝t2
Ekm＝mvm2⑥
而周期：T＝2（t1+t2）
联立以上各式并代入相关数据可得：
T＝3.0×10﹣8s；故D正确。
故选：ACD。
8．【解答】解：A、由图象可知交流电的最大值为Um＝500V，因此其有效值为U＝＝250 V，故A错误；
B、发电机的输出电压随时间变化的关系，由图可知，T＝2×10﹣2s，故f＝＝50Hz，故B正确；
C、若增加用户用电负载的数量，当总电阻减小时，电流增大，△P＝I2R知损失功率增大，故C正确；
D、增大升压变压器原线圈匝数，输出电压减小，损失的功率为△P＝，损失功率增大，故D错误；
故选：BC。
二、实验题
9．【解答】解：（1）A、为了减小测量的误差，重锤需选择质量大一些，体积小一些的。故A错误；
B、选择点迹清晰且第1、2两点间距约为2mm的纸带，有利于减小误差，故B正确；
C、理顺纸带和穿过限位孔并竖直都能有效的减小摩擦阻力；故C正确。
D、电火花打点计时器工作时是火花放电纸带不用接触，电磁打点计时器纸带和振针接触，摩擦较大；故D正确。
故选：BCD。
（2）从各组数据可知，刻度尺精确度为0.1cm，应估读到小数点后两位，可知B读数不符合要求。
从打O点到打D点的过程中，重物的重力势能减少量△Ep＝mgh＝0.2×9.8×0.1941J≈0.380J，
D点的瞬时速度为：
vD＝＝×10﹣2 m/s＝1.94m/s
则动能的增加量为：
△Ek＝mvD2＝×0.2×1.942J≈0.376J；
实验中发现动能的增加量小于重力势能的减少量，其原因是纸带与打点计时器间有摩擦阻力，存在空气阻力，机械能损失。
故答案为：（1）BCD；（2）B；0.380；0.376； 纸带与打点计时器间有摩擦阻力，存在空气阻力，机械能损失。
10．【解答】解：①由图示螺旋测微器可知，其示数为：1.5mm+27.3×0.01mm＝1.773mm；
②电阻丝的额定电流约为0.5A，电流表应选A1；电阻丝的额定电压约为U＝IR＝0.5×5＝2.5V，电源应选E1；
待测金属丝电阻约为5Ω，电压表内阻约为3kΩ，电流表内阻约为0.2Ω，相对来说电压表内阻远大于待测金属丝的电阻，
电流表应采用外接法，由题意可知，滑动变阻器采用限流接法，实验电路图如图所示：
故答案为：①1.773；②A1；E1；实验电路图如图所示。

三、计算题
11．【解答】解：（1）不计铁块与木板间的摩擦时，铁块相对于地面静止，木板做匀加速直线运动。
对木板，由牛顿第二定律得：F﹣μ（M+m）g＝Ma，
代入数据解得：a＝0.25m/s2；
（2）木板做初速度为零的匀加速直线运动，
当木板的位移等于其长度时，铁块离开木板，
由匀变速直线运动的位移公式得：L＝at2，
代入数据解得：t＝4s；
（3）小铁块在木板上做匀加速运动时，有：μ1mg＝ma1，
对木板有：F﹣μ1mg﹣μ2（M+m）g＝Ma2
铁块在地面上时：μ2mg＝ma3，
设铁块从木板上滑下时的速度为v1，铁块在木板上和地面上的位移分别为x1、x2，则：
2a1x1＝v12；
2a3x2＝v12
并且满足 x1+x2≤1.5 m
设铁块在木板上滑行时间为t1，则有：
v1＝a1t
木板对地面的位移为：
x＝a2t12
x＝x1+L
代入数据联立解得：F≥47N。
答：（1）木板的瞬时加速度大小为0.25m/s2；
（2）小铁块经4s时间将离开木板；
（3）施加在木板水平向右的拉力应满足的条件是：F≥47N。
12．【解答】解：（1）解法一：
该发电装置原理图等效为如图，
管道中液体的流动等效为宽度为d的导体棒切割磁感线，产生的电动势E＝Bdv0。
则开关断开时U0＝Bdv0
解法二：
设带电粒子点电量为q，离子在液体中沿x轴正向运动，所受的洛伦兹力与所受的M、N两板间电场的电场力平衡时，U0保持恒定，有，
解得U0＝Bdv0
（2）a．由闭合电路欧姆定律
外电路两端的电压：
b．解法一：
受力角度：正离子在y轴上沿y轴负方向运动，M板电势高，运动过程中受力平衡。设一个正离子电荷量为q，沿y轴方向受到的平均阻力为f。
如上图所示，沿y轴方向离子共受三个力的作用，沿y轴正方向受阻力f和电场力，沿y轴负方向受洛伦兹力qv0B，所以。
对管道中所有正离子则有 ，
因此
解法二：能量角度：
正离子在y轴上定向移动时所受的阻力等效于导体中定向移动的自由电子与金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞所受的阻力。电子所受阻力做的功大小等于电流在导体电阻上产生的热量，因此正离子在y轴方向移动过程中，阻力做的功等于电流在液体中产生的热量。
所有的正离子从N板（电源负极）移动到M板（电源正极）过程中，电场力做功大小W＝Ffd，电流在液体中产生的热量Q′＝I2rt。
W＝Q′
又，
解得：
答：（1）开关S断开时，求M、N两导体板间电压U0为Bdv0；
（2）a．通过电阻R的电流I及M、N两导体板间电压为； b．所有正离子定向移动时沿y轴方向所受平均阻力的大小Ff为。


13．【解答】解：（1）CD边刚过EF时，AB边产生的感应电动势为：E＝Bdv1
A、B两点间的电势差为：U＝E＝Bdv1。
（2）撤去外力到AB边经过EF的过程，对线框，由动量定理得：mgsinθt﹣B0dt＝mv2﹣mv1。
又 t＝＝＝
可得，t＝+
（3）在0﹣T时间内线框中产生正弦交变电流，产生的焦耳热为：Q1＝T
电动势有效值为：E＝Em＝×＝
可得：Q1＝
T时刻之后到AB边经过EF的过程，由能量守恒定律知线框产生的焦耳热为：
Q2＝mgdsinθ+﹣
故有：Q＝Q1+Q2＝+mgdsinθ+﹣
答：
（1）CD边刚过EF时，A、B两点间的电势差是Bdv1；
（2）撤去外力到AB边经过EF的总时间是+；
（3）从0时刻到AB边经过EF的过程中产生的焦耳热为+mgdsinθ+﹣。