物理卷·2018届北京市东城区高三上学期期末教学统一检测（2018-01） 14页

东城区 2017—2018 学年度第一学期期末教学统一检测 高三物理 2018.1 一、单项选择题（本题共 12 小题，每小题 4 分，共 48 分。每小题只有一个选项正确） 1. 由万有引力定律可知，任何两个质点，质量分别为 m1和 m2，其间距离为 r 时，它们之 间相互作用力的大小为 1 2 2 m mF G r  式中 G 为引力常量。若用国际单位制表示，G 的单位 是 A. kg2 • N/m2 B. kg • m2/N C. kg2 • m/N D. N • m2/kg2 2. 如图所示，一个质量为 m 的钢球，放在倾角为θ的固定斜面上，用一垂直于斜面的挡 板挡 住，处于静止状态。各个接触面均光滑，重力加速度为 g， 则球对斜面压力的大小是 A. mgcosθ B. mgsinθ C. mg/cos θ D. mg /tan θ 3.阻值 R = 10 Ω的电阻与交流电源连接，通过电阻 R 的正弦交变电流 i 随时间 t 变化的情况 如图所示。则 A. 通过 R 的电流有效值是 0.6 2 A B. R 两端的电压有效值是 6 V C. 此交流电的周期是 2 s D. 此交流电的频率是 100 Hz 4. 如图所示，闭合导线框放置在竖直向上的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度 B 的大小 随时间变化。关于线框中感应电流的说法正瑜的是 A. 当 B 增大时，俯视线框，电流为逆时针方向 B. 当 B 增大时，线框中的感应电流一定增大 C. 当 B 减小时，俯视线框，电流为逆时针方向 D. 当 B 减小时，线框中的感应电流一定增大 5.—列沿 x 轴传播的简谐波在某时刻的波形图如图所示，此时质点 P 沿 y 轴正方向运动;已知 波的周期 T =0.4 s，则该波 A. 沿 x轴正方向传播，波速 v=12. 5 m/s B. 沿 x轴正方向传播，波速 v=5m/s C. 沿 x轴负方向传播，波速 v=12. 5 m/s D. 沿 x轴负方向传播，波速 v=5 m/s 6. 下列情况中物体速度不为零而加速度为零的是 A. 倾斜传送带上的货物匀速运行时 B. 向上拋出的小球到达最高点时 C. 单摆的摆球运动到平衡位置时 D. 弹簧振子运动到最大位移处时 7. 2017 年 6 月 15 日上午，我国在酒泉卫星发射中心成功发射首颗 X 射线调制望远镜卫星 “慧眼”。它的总质量约 2. 5 吨，在距离地面 550 公里的轨道上运行，其运动轨道可近似看 成圆轨道。已知地球半径约为 6400 公里，根据上述信息可知该卫星 A. 运行速度大于 7. 9 km/s B. 轨道平面可能不通过地心 C. 周期小于更低轨道近地卫星的周期 D. 向心加速度小于地球表面重力加速度值 8. 如图所示为“感受向心力”的实验，用一根轻绳，一端拴着一个小球，在光滑桌面上抡 动细绳，使小球做圆周运动，通过拉力来感受向心力。下列说法正确的是 A. 只减小旋转角速度，拉力增大 B. 只加快旋转速度，拉力减小 C. 只更换一个质量较大的小球，拉力增大 D. 突然放开绳子，小球仍作曲线运动 9. 如图所示，质量为 m 的足球在离地高 h 处时速度刚好水平向左，大小为 v1，守门员在 此时 用手握拳击球，使球以大小为 v2的速度水平向右飞出，手和球作用的时间极短，则 A. 击球前后球动量改变量的方向水平向左 B. 击球前后球动量改变量的大小是 mv2-mv1 C. 击球前后球动量改变量的大小是 mv2+mv1 D. 球离开手时的机械能不可能是 mgh + 1 2 mv12 10. 如图所示是电容式话筒的原理图，膜片与固定电极构成一个电容器，用直流电源供电， 当 声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流，于是电阻 R 两端就输出了 与 声音变化规律相同的电压。下列说法正确的是 A. 电容式话筒是通过改变正对面积来改变电容的 B. 电阻 R 两端电压变化的频率与电流的频率相同 C. 当膜片靠近固定电极时，电流从 b 流向 a D. 当膜片靠近固定电极时，电容器处于放电状态 11. 光滑斜面上，某物体在沿斜面向上的恒力作用下从静止开始沿斜面运动，一段时间后撤 去恒力，不计空气阻力，设斜面足够长。物体的速率用 v 表示，物体的动能用 Ek表示，物 体和地球组成系统的重力势能用 EP表示、机械能用 E 表示，运动时间用 t 表示、位移用 x 表示。对物体开始运动直到最高点的过程，下图表示的可能是 A. v 随 t 变化的 v-t 图像 B. Ek随 x 变化的 Ek-x 图像 C. EP随 x 变化的 EP-x 图像 D. E随 x 变化的 E-x 图像 12. 如图所示，光滑绝缘细杆与水平方向的夹角为θ，带正电的小球 P 固定在细杆下端，将 另一穿在杆上的带正电的小球 Q 从杆上某一位置 A 由静止释放，小球将沿杆在 A 下方一定 范围内运动，其运动区间的长度为 l，动能最大时与 P 的距离为 a，运动过程中总满足两小 球的直径远小于二者间距离。在其他条件不变的情况下，只将杆与水平方向的夹角θ变大， 则关于 l 和 a 的变化情况判断正确的是 A.l 减小，a 增大 B.l 增大，a 减小 C.l 减小，a减小 D.l增大，a 增大 二、实验题（13 题 4 分，14 题 4 分，15 题 10 分，共 18 分） 13. (4 分）如图为演示“通电导线之间通过磁场发生相互作用”的实验示意图，接通电源时， 发 现两导线会相互靠近或远离。已知接线柱是按如图所示方式连接的。 (1) 请在图中虚线框中标出 B 导线在 A 导线周围产生的磁场的方向（用“×”或“.”表示）； (2) 在图中标出 A 导线所受安培力的方向。 14. (4 分)对于“研究平抛运动”的实验，请完成下面两问。 (1) 研究平抛运动的实验中，下列说法正确的是 。（请将正确选项前的字母填在 横线上） A.应使小球每次从斜槽上同一位置由静止释放 B.斜槽轨道必须光滑 C.斜槽轨道的末端必须保持水平 (2) 右图是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，O 为抛出点。在轨迹上任取两点 A、 B，分别测得 A 点的竖直坐标 y1 =4. 90 cm、B 点的竖直坐标：y2 =44. 10 cm，A、B 两点水平 坐标间的距离∆x = 40. 00 cm。g 取 9. 80 m/s2，则平抛小球的初速度 v0为 m/s。 15.(10 分)在“探究决定导体电阻的因素”的实验中，需要测量导体（如合金丝）的长度、 横截 面积和电阻，进而用控制变量的方法进行实验探究。 (1) 将合金丝紧密地并排绕制成一个线圈，用刻度尺测出它的宽度，如图甲所示线圈的宽度 是 cm;，用宽度除以圈数，就是合金丝的直径；把合金丝拉直，用刻度尺量出它的长度。 (2) 采用图乙所示的电路图进行电阻的测量，这种测量电阻的方法由于 (“电压表” 或“电流表”）的测量值与真实值不同，会使得电阻阻值的测量值 _(选填“大于”、“小于” 或“等于”）真实值。 (3) 图丙是测量合金丝阻值的实验器材实物图，图中已 连接了部分导线，滑动变阻器的滑 片 P 置于变阻器 的一端。请根据图乙电路图补充完成图丙中实物间 的连线，并使闭合开关 的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏。 (4) 请对图乙电路从理论上进行分析：当滑动变阻器的滑片 P 从 a 端向 b 端滑动时，电阻 Rx的电流 Ix随滑动变阻器 a、P 之间的电阻 RaP的变化而变化，下列反映 Ix-RaP关系的示意图 中可能正确的是 (不计电源 内阻，将电表视为理想电表，不考虑温度对电阻的影响。请将正确选项的字母填在横线上）。 三、计算题（本题共 5 小题，共 54 分。解答应有必要的文字说明、方程式和重要的演算步 骤， 只写出最后答案的不能得分。有数值计算的，答案中必须写出数值和单位） 16. (10 分)如图所示，光滑固定斜面长 L = 2 m，倾角θ=37°，BC 段为与斜面平滑连接的 水 平地面。一个质量 m=l kg 的小物块从斜面顶端 A 由静止开始滑下。小物块与地面间的动摩 擦因数为µ=0.4。不计空气阻力，小物块可视为质点 g=10 m/s2，sin 37°= 0. 6，cos 370=0. 8。 求: (1) 小物块在斜面上运动时的加速度大小 a; (2) 小物块在水平地面上滑行的最远距离 x。 17. (10 分）如图装置可用来研究电荷间的相互作用，带电球 A 静止于绝缘支架上。质量为 m，电荷量为 q 的带电小球 B 用长为 L的绝缘轻绳悬挂，小球处于静止状态时绳与竖直方向 的夹角为θ(此时小球 B 受的电场力水平向右，小球体积很小，重力加速度用 g 表示）。求： (1) 小球 B 所受电场力的大小 F; (2) 带电球 A 在小球 B 处产生的电场强度的大小 E： (3) 由于漏电，A 的电荷量逐渐减小至零，与此同时小球 B 缓慢回到最低点，求此过程中 电 场力对 B 做的功 W(不计其他能量损失）。 18. (10 分)在光滑水平面上存在某匀强矩形磁场区域，该磁场的方向竖直向下，磁感应强度 为 B，宽度为 l 俯视图如图所示。一边长也为 l 的正方形导线框，电阻为 R，在水平向右的恒 力作用下刚好以速度 v0匀速穿过磁场区域，求： (1) 恒力的大小 F; (2) 导线框穿越磁场过程中产生的热量 Q。 19. (12 分）图甲为洛伦兹力演示仪的实物照片，图乙为其工作原理图。励磁线圈为两个圆 形 线圈，线圈通上励磁电流 I(可由电流表示数读出）后，在两线圈间可得到垂直线圈平面 的匀强磁场，其磁感应强度的大小和 I 成正比，比例系数用 k 表示，I 的大小可通过“励磁 电流调节旋钮”调节；电子从被加热的灯丝逸出（初速不计），经加速电压 U(可由电压表示 数读出）加速形成高速电子束，U 的大小可通过“加速电压调节旋钮”调节。玻璃泡内充 有 稀 薄 气 体 ， 在 电 子 束 通 过 时 能 够 显 示 电 子 的 径 迹 。 请 讨 论 以 下 问 题 ： (1)调整灯丝位置使电子束垂直进人磁场，电子的径迹为圆周。若垂直线圈平面向里看电子 的绕行方向为顺时针，那么匀强磁场的方向是怎样的？ (2)用游标瞄准圆形电子束的圆心，读取并记录电子束轨道的直径 D、励磁电流 I、加速电压 U。请用题目中的各量写出计算电子比荷 q/m 的计算式。 (3) 某次实验看到了图丙①所示的电子径迹，经过调节“励磁电流调节旋钮”又看到了图 丙 ②所示的电子径迹，游标测量显示二者直径之比为 2 : 1;只调节“加速电压调节旋钮”也能 达到同样的效果。 a.通过计算分别说明两种调节方法是如何操作的； b.求通过调节“励磁电流调节旋钮”改变径迹的情况中，电子沿①、②轨道运动一周所用时 间之比。 20. (12 分）人类总想追求更快的速度，继上海磁悬浮列车正式运营，又有人提出了新设想 “高 速飞行列车”，并引起了热议。如图 1 所示，“高速飞行列车”拟通过搭建真空管道， 让列车在管道中运行，利用低真空环境和超声速外形减小空气阻力，通过磁悬浮减小摩擦阻 力，最大时速可达 4 千公里。我们可以用高中物理知识对相关问题做一些讨论，为计算方便， 取“高速飞行列车”（以下简称“飞行列车”）的最大速度为 v1m=1000m/s;取上海磁 '悬浮列 车的最大速度为 v2m = 100 m/s;参考上海磁悬浮列车的加速度，设“飞行列车”的最大加速度 为 a = 0. 8 m/s2。 (1) 若“飞行列车”在北京和昆明（距离取为 L = 2000 km)之间运行，假设列车加速及减速 运 动时，保持加速度大小为最大值，且功率足够大，求从北京直接到达昆明的最短运行时间 t。 (2) 列车高速运行时姐力主要来自于空气，因此我们采用以下简化模型进行估算：设列车 所 受阻力正比于空气密度、列车迎风面积及列车相对空气运动速率的平方;“飞行列车”与上 海磁悬浮列车都采用电磁驱动，可认为二者达到最大速度时功率相同，且外形相同。在上述 简化条件下，求在“飞行列车”的真空轨道中空气的密度ρ1与磁悬浮列车运行环境中空气密 度ρ2的比值。 (3) 若设计一条线路让“飞行列车”沿赤道穿过非洲大陆，如图 2 所示，甲站在非洲大陆的 东海岸，乙站在非洲大陆的西海岸，分别将列车停靠在站台、从甲站驶向乙站（以最大速度）、 从乙站驶向甲站（以最大速度）三种情况中，车内乘客对座椅压力的大小记为 F1、F2、F3， 请通过必要的计算将 F1、F2、F3按大小排序。（已知地球赤道长度约为 4×104 km，一天的时 间取 86000 s)