2014上海黄浦区高考物理一模试题附答案 11页

黄浦区 2013 学年度第一学期高三年级期终考试 物 理 试 卷 2014 年 1 月 8 日 （本卷测试时间为 120 分钟，满分 150 分） 考生注意： 1．答卷前，务必将姓名、准考证号等填写清楚； 2．第I卷（1-20题)由机器阅卷，答案必须全部涂写在答题卷上。考生应将代表正确答案的小 方格用2B铅笔涂黑。注意试题题号和答题卡编号一一对应，不能错位。答案需要更改时，必 须将原选项用橡皮擦去，重新选择。答案不能涂写在试卷上，涂写在试卷上一律不给分； 3．第 II 卷（21-33 题）考生应用蓝色或黑色的钢笔或圆珠笔将答案写在答题卷上。第 30、31、 32、33 题要求写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案，而未写出 主要演算过程的不能得分，有关物理量的数值计算问题，答案中必须明确写出数值和单位。 第 I 卷（共 56 分） 一、单项选择题（共 16 分，每小题 2 分。每小题只有一个正确选项。） 1．历史上，第一个发现电流周围存在磁场从而将电现象与磁现象联系起来的科学家是（ ） （A）法拉第 （B）奥斯特 （C）麦克斯韦 （D）赫兹 2．下列做法中属于防止静电产生危害的是（ ） （A）在高大的建筑物顶端装避雷针 （B）小汽车上装有一根露在外面的小天线 （C）在高大的烟囱中安装静电除尘器 （D）汽车制造厂车间里进行静电喷漆 3．下列复合单位中与电压的单位“伏特”等效的是（ ） （A）焦耳/安培 （B）瓦特/库仑 （C）特斯拉·米 2/秒 （D）特斯拉·安培·米 4．简谐运动中反映物体振动强弱的物理量是（ ） （A）周期 （B）频率 （C）振幅 （D）位移 5．一列简谐横波在某时刻的波形如图所示，此时质点 M 向下运动， 则该波的振幅和传播方向分别为 （ ） （A）4cm，x 轴正方向 （B）2cm，x 轴正方向 （C）4cm，x 轴负方向 （D）2cm，x 轴负方向 6．真空中有两个带同种电荷的点电荷 q1、q2，它们相距较近，固定 q1，由静止释放 q2，q2 只 在 q1 的库仑力作用下运动，则 q2 在运动过程中的速度（ ） （A）不断增大 （B）不断减小 （C）始终保持不变 （D）先增大后减小 2 -2 y/cm x/mM 7．在右图所示的逻辑电路中，当 A、B 端输入的电信号分别为“0”和“0” 时，在 C、D 端输出的电信号分别为（ ） （A）“1”和“0” （B）“0”和“1” （C）“0”和“0” （D）“1”和“1” 8．关于速度和加速度，下列说法中正确的是( ) （A）速度方向改变，加速度方向一定改变 （B）加速度大的物体运动得快 （C）加速度减小时速度也一定减小 （D）加速度不为零时，速度一定会改变 二、单项选择题（共 24 分，每小题 3 分。每小题只有一个正确选项。） 9．两个带异种电荷、电量分别为 q 和 3q 的相同金属小球（均可视为点电荷），相距为 r 时两 者间库仑力大小为 F。两球接触后相距 r 2 时，两球间的库仑力大小为（ ） （A） 1 12 F （B）4 3F （C）12F （D）3 4F 10．如图所示，直升飞机放下绳索从湖里吊起困在水中的伤员后，在离湖面 H 的高度飞行， 空气阻力不计，在伤员与飞机以相同的水平速度匀速运动的同时，绳索将伤员吊起，飞机与伤 员之间的距离 L 与时间 t 之间的关系是 L=H-t2，则伤员的受力情况和运动轨迹可能是下图中的 （ ） 11．如图所示，虚线表示某电场的等势面，一带电粒子仅 在电场力作用下由 A 运动到 B 的径迹如图中实线所示。粒 子在 A、B 点的加速度分别为 aA、aB，电势能分别为 EA、 EB，下列判断正确的是（ ） （A）aA>aB，EA>EB （B）aA>aB，EAEB （D）aA0.3s） 时刻的波形图。已知 t=0 时刻质点 P 正在做加速运 动，则下列说法正确的是 ( ) （A）波速为 10m/s （B）周期为 1.2s （C）t=0.3s 时刻质点 P 正向下运动 （D）在0~0.1s 内质点P运动的平均速度大于0.4 m/s 18．如图所示，一滑块从固定的斜面底端 A 处冲上粗糙的斜面，到达 某一高度后返回 A。下列各图分别表示滑块在斜面上运动的速度 v、加 速度 a、势能 Ep、机械能 E 随时间变化的图像，可能正确的是( ) 19．如图所示，电源电动势为ε，内阻为 r，当滑动变阻器的滑片 P 处 于图中 R 的中点位置时，小灯泡 L1、L2、L3、L4 均正常发光。若将滑 片 P 略向左滑动，小灯泡变亮的是（ ） （A）L1 （B）L2 （C）L3 （D）L4 20．用两根足够长的粗糙金属条折成“┌”型导轨，右端水平，左端竖直，与导轨等宽的粗糙 金属细杆 ab、cd 与导轨垂直且接触良好。已知 ab、cd 杆的质量、 电阻值均相等，导轨电阻不计，整个装置处于竖直向上的匀强磁场 中。当 ab 杆在水平向右的拉力 F 作用下沿导轨向右匀速运动时，cd 杆沿轨道向下运动，以下说法正确的是（ ） （A）cd 杆一定向下做匀加速直线运动 （B）拉力 F 的大小一定不变 （C）回路中的电流强度一定不变 （D）拉力 F 的功率等于 ab 棒上的焦耳热功率与摩擦热功率之和 a t （A） （B） （C） （D） t1 t2 v t1 t2 OO t Ep tt1 t2O E tt1 t2O F a bc d B 1 2 3 4 5 60 4 y/cm -4 P x/m A L2R L3 L1 L4 P 第 II 卷（共 94 分） 四、填空题（共 20 分，每小题 4 分。）本大题中第 22 题为分叉题，分 A、B 两类，考生可任 选一类答题，若两类试题均做，一律按 A 类题计分。 21．一质点做匀加速直线运动，在第 1 个 4s 和第 2 个 4s 内发生的位移分别为 24ｍ和 64ｍ， 则质点在第 1 个 4s 末的速度大小为_______ m/s，加速度大小为________ m/s2。 22A．质量为 M 的小船上站有一个质量为 m 的人，船相对于 岸以 v0 的速度在平静的水面上向左缓缓漂动，如图所示。某 时刻人以相对于岸向右的速度 v 水平跳出，则人跳船前后船 的动量变化方向是_______，船速变化的大小为_______。 22B．两颗人造地球卫星，它们质量之比为 1:2，它们运行的线速度之比为 1:2，那么它们运行 的轨道半径之比为________,它们所受向心力之比为_________。 23．客运电梯简化模型如图（a）所示，在 t=0 时电梯由静 止开始上升，最初一段时间内电梯的加速度 a 随时间 t 变化 的关系如图（b）所示。已知电梯总质量为 2.0×103kg，忽 略空气阻力，则电梯在上升过程中受到的最大拉力为 _______N ， 电 梯 在 前 11s 内 的 速 度 改 变 量 △ v 为 ________m/s。（重力加速度 g 取 10m/s2） 24．如图所示电路，电阻 R1=2Ω，R2=10Ω，R3=3Ω.保持 S1 闭合，S2 接通和断开时电源的总功率之比为 9:5，则电源的内电阻为_______Ω， S2 接通和断开时电流表的示数之比为______。 25．如图所示，CD 和 FE 是两根长为 40cm、质量分别为 60g 和 20g 的金属棒，用两根等长的细金属杆（重力不计）连接 CD 和 FE，形 成闭合回路 CDFE。用两根绝缘细线将整个回路悬于天花板上，使 两棒保持水平并处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度 B=1T。 在回路中通以如图所示方向的电流，电流 I=0.5A，待稳定后，金属 杆 CE 与竖直方向的夹角为_____°，每根绝缘细线上的张力为 ______N。（重力加速度 g 取 10m/s2） B C D E F I B R2 S1 R1 A S2 R3 v0 拉力 a/ms-2 O 1 2 10 11 t/s电梯 图（a） 图（b） 1 五、实验题（共 24 分） 26．如图为“描绘电场等势线”的实验装置，在平整的木板上平放两个圆柱形电极 A 和 B， 分别与直流电源的正、负极接好。 （1）（多选）下列说法中正确的是（ ） （A）本实验中 A 电极作为正电荷，B 电极作为负电荷 （B） 在木板上依次铺放白纸、导电纸和复写纸 （C） 实验中圆柱形电极与导电纸应有良好的接触 （D） 放置导电纸时有导电物质的一面向下 （2）在 A、B 连线上取某点 a，将与电压传感器正极相连的 探针固定于 a 点，另一探针在纸上移动，当移动到某点传感 器示数为负，则这点电势 （选填“高”、“低”或“等”）于 a 点。 27．在“研究感应电流产生的条件”实验中： （1）在右图中用笔画线代替导线将实验电路补 充完整； （2）电路连接完成后，如果闭合电键时发现电 流表指针向右偏转，则在闭合电键情况下向左移 动滑动变阻器的滑片，电流表的指针会向_____ （选填“左”或“右”）偏转。 28． 一端固定在房顶的一根细线垂到三楼窗沿下，某同学为了测量窗的上沿到房顶的高度， 在线的下端系了一小球，发现当小球静止时，细线保持竖直且恰好与窗子 上沿接触。打开窗子，让小球在垂直于窗口的竖直平面内摆动，如图所示。 （1）为了测小球摆动的周期，他打开手机里的计时器，在某次小球从窗 外向内运动到达最低点时数 1，同时开始计时，随后每次小球从外向内运 动到最低点依次数 2、3、4···，数到 n 时，手机上显示的时间为 t，则小 球摆动的周期 T 为_________； （2）该同学用钢卷尺测量出摆动中小球球心到窗上沿的距离，记作 L。 则用小球摆动的周期 T、L 和当地的重力加速度 g，可将窗的上沿到房顶 的高度表示为__________。 29．在实际应用中有多种自动控温装置，以下是其中两种控温装置： （1）图（a）为某自动恒温箱原理图，箱内的电阻 R1=2kΩ，R2=1.5kΩ，R3=4kΩ，Rt 为热敏电 阻，其电阻随温度变化的图像如图（b）所示。当 a、b 两点电势 UaUb 时，电压鉴别器会使 S 断开， A B 房顶 墙 窗上沿 A B 电压传感器 - a + 停止加热，则恒温箱内的稳定温度为____℃，恒温箱内的电热丝加热时 Rt 的取值范围为_____。 （2）有一种由 PTC 元件做成的 加热器，它产生的焦耳热功率 PR 随温度 t 变化的图像如图（c） 所示。该加热器向周围散热的功 率为 PQ=k(t-t0)，其中 t 为加热器 的温度，t0 为室温（本题中取 20℃），k=0.1W/℃。 ①当 PR=PQ 时加热器的温度即 可保持稳定，则该加热器工作的 稳定温度为________℃； ②（单选）某次工作中，该加热 器从室温升高至稳定温度的过程中，下列温度变化过程用时最短的是（ ） （A）20℃~24℃ （B）32℃~36℃ （C）48℃~52℃ （D）60℃~64℃ 六、计算题（共 50 分）. 30．如图（a）所示，一木块放在光滑水平地面上，木块的 AB 段表面水平且粗糙，BC 段表面 倾斜且光滑，倾角为 37°。木块右侧与竖直墙壁之间连接着一个力传感器，当力传感器受压时 示数为正值，被拉时示数为负值。t=0 时，一个可视为质点的滑块从 C 点 由静止开始下滑，到 A 点离开木块， 不计在 B 处因碰撞造成的能量损失。 在运动过程中，传感器记录到的力和 时间的关系如图（b）所示。已知重 力加速度 g 取 10m/s2，sin37°=0.6。求： （1）斜面 BC 的长度； （2）滑块的质量； （3）滑块克服木块摩擦力做的功。 力传感器 BA C 37° （a） F/N O t/s1 2 3 4 12 -5 （b） P/W O 20 40 60 80 100 2 4 6 8 10 12 （c） 14 t /℃ O t/℃ R/kΩ 10 20 30 40 50 60 1 2 3 4 5 （b） RtR3 R1 R2 电压 鉴别器 电热丝 220V S （a） a b 31．在光滑的绝缘水平面上，相隔 2L 的 A、B 两点固定有两个电量均为 Q 的正点电荷，a、O、 b 是 A、B 连线上的三点，O 为中点，Oa=Ob=L 2 。一质量为 m、电量为 q 的检验电荷以初速度 v0 从 a 点出发沿 A、B 连线向 B 运动，在运动过程中，除库仑力外，检验电荷受到一个大小恒 定的阻力作用，当它运动到 O 点时，动能为初动能的 n 倍，到 b 点时速度刚好为零。已知静 电力恒量为 k，设 O 处电势为零，求： （1）a 点的场强大小； （2）恒定阻力的大小； （3）a 点的电势。 32．用单位长度的质量为 0.5kg/m 的直木板做成直轨道，轨道的左端 A 搁在一个水平台上， 并与一个固定光滑曲面的底端平滑相接，轨道在 B 点处与一竖直支架固定在一起，B 点到 A 端的距离为 0.8m，支架的高也为 0.8m，轨道恰好水平。支架的下端与垂直于纸面的固定轴 O 连接，因此轨道可绕轴 O 沿顺时针方向翻动。现将一个可看做质点的滑块从曲面上 P 点由静 止释放，已知滑块质量为 0.4kg，P 到轨道的竖直距离为 0.2m，滑块与轨道之间的动摩擦因数为 0.125，重力加速度 g 取 10m/s2。 （1）求滑块运动到 A 点时的速度大小； （2）若轨道长为 1.024m，请通过计算确定滑块是否能水平 飞离轨道； （3）用同样的直木板，做成不同长度的直轨道，保持 B 点 到轨道左端 A 的距离为 0.8m，仍将滑块从 P 点由静止释放，为确保滑块在轨道上滑行时支架 不翻倒，求轨道长度的范围。 P.F. Productions 后期制作 33．如图所示，两平行的光滑金属导轨安装在一倾 角为α的光滑绝缘斜面上，导轨间距为 L，电阻忽略 不计且足够长，一宽度为 d 的有界匀强磁场垂直于 斜面向上，磁感应强度为 B。另有一长为 2d 的绝缘 杆将一导体棒和一边长为 d（d 3kΩ （2）①70（68~72 均可） ②（ B ） 30．（11 分） （1）在斜面上运动的过程中：a1=gsin37°=6m/s2，t1=1s BC 的长度 s1=1 2a1t12=3m（4 分） （2）滑块在斜面上运动时对斜面的压力 N1= mgcos37° 木块受力平衡，N1sin37°= F1=12N A B 所以 m= N1 gcos37°sin37°=2.5kg（3 分） （3）滑块在水平段运动时，受到的摩擦力 f= F2=5N，运动时间 t2=2s a2= f m=2m/s2，v1= a1t1=6m/s，s2= v1t2-1 2a2t22=8m Wf =f s2=40J（4 分） 31．（12 分） （1）Ea=k Q (L/2)2 - k Q (3L/2)2 = 32kQ 9L2 （4 分） （2）从 a 到 b，由 0-1 2mv02=-f·L，可求出 f= mv02 2L （4 分） （3）从 a 到 O，n1 2mv02-1 2mv02=(φa-0)q-f·1 2L，φa= 1 2q( nmv02-mv02+ fL)= 1 2q(n-1 2) mv02（4 分） 32．（13 分） （1）滑块从 P 到 A，由 1 2mvA2-0=WG，可解得 vA=2m/s（3 分） （2）假设轨道固定且足够长，滑块从 P 运动到轨道上，设在水平轨道上能滑行的最大距离为 s， 由 Wf= WG，μmgs =mgh，可解得 s = h μ = 0.2 0.125m=1.6m>1.024m 所以滑块能运动到轨道末端（3 分） 滑块在轨道末端时，轨道的重力矩为 MgLM=0.5×1.024×10×（0.8-1.024 2 ）N·m=1.47 N·m 滑块的压力和摩擦力的力矩为： mgLm+μmg Lf=0.4×10×（1.024-0.8）N·m+0.125×0.4×10×0.8 N·m=1.296 N·m 因为轨道的重力矩大于滑块的压力和摩擦力的力矩，所以轨道不会翻转。（3 分） 所以滑块能水平飞离轨道。（1 分） （3）设轨道长度为 xm，轨道质量为 M=0.5xkg 恰好翻倒时，Mg（0.8-1 2x）=mg（x-0.8）+μmg×0.8 可求出 x=2 5 7 m （或 1.058m） 所以轨道长度的范围为（0.8，2 5 7 ）m（3 分） 33．（14 分） （1）ma= BIL- mgsinθ，可得 a=BIL m - gsinθ（3 分） （2）设装置由静止释放到导体棒运动到磁场下边界的过程中，安培力对线框做功的大小为 W， 根据动能定理有：0-0=BIL·d-mgsinθ·4d-W 解得 W= BILd -4mgdsinθ 线框中产生的热量 Q=W= BILd -4mgdsinθ （4 分） （3）答案见图（三段运动图像各 1 分：第一段，初速度为零的匀 加速运动；第二段，加速度比第一段小的匀减速运动；第三段，加 速度减小的减速运动，最终速度为零）（3 分） （4）装置往复运动的最高位置：线框的上边位于磁场的下边界， 此时金属棒距磁场上边界 d； 往复运动到最低位置时，金属棒在磁场内，设距离上边界 x， mgsinθ·（x+d）= BIL·x 可解出 x = mgdsinθ BIL-mgsinθ 最高位置与最低位置之间的距离为 x+d= BILd BIL-mgsinθ （4 分） v O t（b）