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  • 2021-05-26 发布

【物理】江苏省江阴市普通高中2020届高三上学期期末考试试题(解析版)

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江苏省江阴市普通高中2020届高三上学期期末考试 一、单项选择题 ‎1.中国选手王峥在第七届世界军人运动会上获得链球项目的金牌。如图所示,王峥双手握住柄环,站在投掷圈后缘,经过预摆和3~4圈连续加速旋转及最后用力,将链球掷出。整个过程可简化为加速圆周运动和斜抛运动,忽略空气阻力,则下列说法中正确的是 A. 链球圆周运动过程中,链球受到的拉力指向圆心 B. 链球掷出瞬间速度方向沿该点圆周运动的径向 C. 链球掷出后做匀变速运动 D. 链球掷出后运动时间与速度的方向无关 ‎【答案】C ‎【详解】A.链球做加速圆周运动,故拉力和瞬时速度成锐角,既有拉力的分力指向圆心提供向心力,又有拉力的分力沿切向,提供切向加速度增大速度,故A错误;‎ B.曲线运动的瞬时速度是轨迹的切线方向,故链球掷出瞬间速度方向应该沿圆周在这一点的切向,故B错误;‎ C.链球掷出后只受重力而不计空气阻力,则合外力产生的加速度恒为g,速度会均匀改变,故其做匀变速运动,C正确;‎ D.链球掷出后做斜抛运动,运动时间由竖直分运动决定,而竖直分速度的大小与夹角有关,则链球掷出后运动时间与速度的方向有关,故D错误。故选C。‎ ‎2.架在A、B两铁塔之间的一定质量的均匀电线在夏、冬两季由于热胀冷缩的效应,电线呈现如图所示的两种形状,则电线对铁塔的拉力 A. 夏季时的拉力较大 B. 冬季时的拉力较大 C. 夏季和冬季时的拉力一样大 D. 无法确定 ‎【答案】B ‎【详解】以整条电线为研究对象,受力分析如图所示,‎ 由共点力的平衡条件知,两电线杆对电线的弹力的合力与其重力平衡,由几何关系得:‎ 即:‎ 由于夏天气温较高,电线的体积会膨胀,两杆正中部位电线下坠的距离h变大,则电线在杆上固定处的切线方向与竖直方向的夹角θ变小,有变大,弹力变小;即夏季时的拉力较小,冬季时的拉力较大,故ACD错误,B正确。‎ 故选B。‎ ‎3.如图所示电路中,A、B是相同的两小灯泡.L是一个带铁芯的线圈,电阻可不计,合上开关S,电路稳定时两灯泡都正常发光,再断开S,则 A. 合上S时,两灯同时点亮 B. 合上S时,A逐渐变亮直到正常发光状态 C. 断开S时,A灯立即熄灭 D. 断开S时,B灯立即熄灭 ‎【答案】B ‎【详解】AB.合上开关时,B灯立即正常发光,A灯所在的支路中,由于L产生的自感电动势阻碍电流的增大,A灯将推迟一些时间才能达到正常发光状态,故A错误,B正确;‎ CD.断开开关时,L中产生与原电流方向相同的自感电流,流过A灯的电流方向与原电流方向相同,流过B灯的电流方向与原电流方向相反;由L作为电源提供的电流是从原来稳定时通过L的电流值逐渐减小的,所以A、B两灯只是延缓一些时间逐渐熄灭,并不会立即熄灭或闪亮,故CD错误。故选B。‎ ‎4.如图所示,两位同学在体育课上进行传接篮球训练,甲同学将篮球从A点抛给乙(篮球运动的轨迹如图中实线1所示),乙在B点接住然后又将篮球传给甲(篮球运动的轨迹如图中虚线2所示).已知篮球在空中运动的最大高度恰好相同.若忽略空气阻力,则下列说法中正确的是(  )‎ A. 篮球沿轨迹1运动的时间较长 B. 篮球沿轨迹1运动的过程中速度变化较快 C. 两同学将篮球抛出的速度大小相等 D. 篮球落到B点前的瞬间重力做功的功率等于落到C点(与A、B两点高度相同)前的瞬间重力做功的功率 ‎【答案】D ‎【详解】因为忽略空气阻力,所以篮球做斜抛运动,从最高点向两边看就是平抛运动,其运动时间只与高度有关,所以篮球两次在空中运动的时间相同,故A错误;速度变化的快慢即加速度是由合外力决定的,因为只受重力,所以速度变化一样快,故B错误;篮球沿轨迹1运动时水平方向位移较大,即水平分速度较大,所以甲同学抛出的初速度较大,故C错误;重力做功的瞬时功率等于重力与竖直方向分速度的乘积,从最高点到B点和C点时间相等,所以篮球的竖直分速度大小相等,重力做功的瞬时功率就相等,故D正确.所以D正确,ABC错误.‎ ‎5.有一磁场方向竖直向下,磁感应强度B随时间t的变化关系如图 甲所示的匀强磁场.现有如图乙所示的直角三角形导线框abc水平放置,放在匀强磁场中保持静止不动,t=0时刻,磁感应强度B的方向垂直纸面向里,设产生的感应电流i顺时针方向为正、竖直边ab所受安培力F的方向水平向左为正.则下面关于F和i随时间t变化的图象正确的是(  )‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【详解】ABC.在0~3 s时间内,磁感应强度随时间线性变化,由法拉第电磁感应定律可知,感应电动势恒定,回路中感应电流恒定, 同时由F=BIL知道,电流恒定,安培力与磁感应强度成正比, 又由楞次定律判断出回路中感应电流的方向应为顺时针方向,即正方向, 在3~4 s时间内,磁感应强度恒定,感应电动势等于零,感应电流为零,安培力等于零,故BC错误,A正确. ‎ D.0~3 s时间内,磁感应强度随时间线性变化,由法拉第电磁感应定律可知,感应电动势恒定,回路中感应电流恒定,故D错误.‎ 二、多项选择题 ‎6.2019年4月10日,天文学家召开全球新闻发布会,宣布首次直接拍摄到黑洞的照片如图所示.黑洞是一种密度极大、引力极大的天体,以至于光都无法逃逸(光速为c).若黑洞的质量为M,半径为R,引力常量为G,其逃逸速度公式为.如果天文学家观测到一天体以速度v绕某黑洞做半径为r的匀速圆周运动,则下列说法正确的有 A. B. 该黑洞的最大半径为 C. 该黑洞的最大半径为 D. 该黑洞的最小半径为 ‎【答案】AC ‎【详解】A.天体以速度v绕某黑洞做半径为r的匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力有:‎ 得黑洞的质量 ‎,‎ 故A正确;‎ BCD.根据题述,黑洞是一种密度极大、引力极大的天体,以至于光都无法逃逸(光速为c),有,即 得 ‎,‎ 即黑洞的最大半径为,故C正确,BD错误;‎ 故选AC。‎ ‎7.如图甲中的变压器为理想变压器,原线圈匝数n1与副线圈匝数n2之比为10:1,变压器的原线圈接如图乙所示的正弦式交流电,电阻R1=R2=R3=20Ω和电容器C连接成如图所示甲的电路,其中电容器的击穿电压为8V,电压表V为理想交流电表,开关S处于断开状态,则 A. 电压表V的读数约为7.07V B. 电阻R2上消耗的功率为2.5W C. 电流表A的读数为0.05A D. 若闭合开关S,电容器不会被击穿 ‎【答案】ABD ‎【详解】A.开关断开时,副线圈为R1和R2串联,电压表测量R2的电压,由图可知原线圈电压为,所以副线圈电压为,则电压表的读数是R2的电压为,故A正确;‎ C.对副线圈电路由闭合电路的欧姆定律,电流为 所以原线圈电流为 ‎,‎ 电流表测的是原线圈电流为,故C错误;‎ B.电阻R2上消耗的功率为 ‎,‎ 故B正确;‎ D.当开关闭合时,R1与R3并联后和R2串联,电容器的电压为并联部分的电压,并联部分电阻为R并=10Ω,所以并联部分的电压为 ‎,‎ 最大值 ‎,‎ 所以电容器不会被击穿,故D正确。故选ABD。‎ ‎8.一个带负电的粒子仅在电场力作用下运动,其电势能随时间变化规律如图所示,则下列说法正确的是 A. 该粒子在运动过程中速度一定不变 B. 该粒子在运动过程中速率一定不变 C. t1、t2两个时刻,粒子所处位置电势一定相同 D. t1、t2两个时刻,粒子所处位置电场强度一定相同 ‎【答案】BC ‎【详解】AB.由图像可知粒子的电势能始终不变,则粒子仅受的电场力不做功,即粒子在电场的等势线上运动,其速度大小不变,但可以是方向变化,如粒子在点电荷的电场中做匀速圆周运动,故A错误,B正确;‎ CD.根据电场力公式W=qU知粒子运动轨迹上各点的电势一定相等,而电场强度与电势无关,故在t1、t2两个时刻,粒子所处位置电场强度不一定相同,而电势一定相等,故C正确,D错误。‎ 故选BC。‎ ‎9.如图所示,一块足够长的轻质长木板放在光滑水平地面上,质量分别为mA=1 kg和mB=2 kg的物块A、B放在长木板上,A、B与长木板间的动摩擦因数均为μ=0.4,最大静摩擦力等于滑动摩擦力.现用水平拉力F拉A,取重力加速度g=10 m/s2.改变F的大小,B的加速度大小可能为 A. 1 m/s2 B. 2 m/s2‎ C. 3 m/s2 D. 4 m/s2‎ ‎【答案】AB ‎【详解】A与木板间的最大静摩擦力:‎ fA=μmAg=0.4×1×10N=4N,‎ B与木板间的最大静摩擦力:‎ fB=μmBg=0.4×2×10N=8N,‎ 轻质木板不计质量,则在B与木板没有相对滑动时可以把B和木板看成一个物体,质量只有mB,而地面光滑则木板不受地面的摩擦力,‎ 当F较小时,板对A是静摩擦力,A对板的反作用力带动板和B使三者一起加速;‎ 当F较大时,板与A间的摩擦力先达到最大值4N,则A对板的反作用力达到最大值4N;‎ 当F更大时,A与板相对滑动,A加速更快,B在木板的静摩擦力作用下能和轻质木板一起慢加速,故B的最大加速度为:;‎ A.1 m/s2能保证AB一起加速,故A正确;‎ B.2 m/s2是B加速的最大加速度,故B正确;‎ CD.3m/s2、4 m/s2都超过了B的最大加速度,故CD错误。故选AB。‎ 三、简答题 ‎10.LED灯的核心部件是发光二极管.某同学欲测量一只工作电压为2.9V的发光二极管的正向伏安特性曲线,所用器材有:电压表(量程3V,内阻约3kΩ),电流表 (用多用电表的直流25mA挡替代,内阻约为5Ω),滑动变阻器(0-20Ω),电池组,电键和导线若干.他设计的电路如图(a)所示.回答下列问题:‎ ‎(1)根据图(a),实物图(b)上完成连线________________; ‎ ‎(2)在电键S闭合前,将多用电表选择开关拔至直流25mA挡,调节变阻器的滑片至最________端(填“左”或“右”);‎ ‎(3)某次测量中,多用电表示数如图(c),则通过二极管的电流为_______ mA;‎ ‎(4)该同学得到正向伏安特性曲线如图(d)所示.由曲线可知,随着两端电压增加,二极管的正向电阻_________(填“增大”、“减小”或“几乎不变”);‎ ‎(5)若实验过程中发现,将变阻器滑片从一端移到另一端,二极管亮度几乎不变,电压表示数在2.7V-2.9V之间变化,试简要描述一种可能的电路故障:___________.‎ ‎【答案】(1). (2). 左 (3). 15.8-16.2 (4). 减小 ‎ ‎ (5). 连接电源负极与变阻器的导线断路(接触不良).‎ ‎【详解】(1)连线如图; (2)从电学实验安全性原则考虑,开始实验时,要使电路中电阻最大,电流最小,故滑动变阻器的滑片应调节至最左端; (3)多用电表选择开关拨至直流25mA挡,最小分度为0.5mA,读数应估读到0.1mA,故由图c可知读数为15.9mA; (4)由发光二极管的正向伏安特性曲线可知,图象的斜率表示二极管的正向电阻大小的倒数,即斜率越大则二极管的正向电阻越小,故随着两端电压增加,图象的斜率越大,二极管的正向电阻减小; (5)二极管亮度几乎不变,电压表示数在2.7V-2.9V之间变化,表示滑动变阻器失去作用,故该电路故障可能是连接电源负极与变阻器的导线断路.‎ ‎11.学校开展研究性学习,某同学为了探究杆子转动时的动能表达式,设计了下图所示的实验:质量为m的均匀长直杆一端固定在转轴O处,杆由水平位置静止释放,用置于圆弧上某位置的光电门测出另一端A经过该位置时的瞬时速度vA,并记下该位置与转轴O的高度差h.‎ ‎(1)该同学用20分度的游标卡尺测得长直杆的横截面的直径如图为_____________mm。‎ ‎(2)调节h的大小并记录对应的速度vA,数据如下表。‎ 组 次 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ h/m ‎0.05‎ ‎0.10‎ ‎0.15‎ ‎0.20‎ ‎0.25‎ ‎0.30‎ vA/(m·s-1)‎ ‎1.23‎ ‎1.73‎ ‎2.12‎ ‎2.46‎ ‎2.74‎ ‎3.00‎ vA-1/ s·m-1)‎ ‎0.81‎ ‎0.58‎ ‎0.47‎ ‎0.41‎ ‎0.36‎ ‎0.33‎ vA2/(m2·s-2)‎ ‎1.50‎ ‎3.00‎ ‎4.50‎ ‎605‎ ‎7.51‎ ‎9.00‎ 为了形象直观地反映vA和h的关系,请选择适当的纵坐标并画出图象。‎ ‎ ‎ ‎(3)当地重力加速度g取10m/s2,不计一切摩擦。请根据能量守恒规律并结合你找出的函数关系式,写出此杆转动时动能的表达式Ek= _________(请用数字、质量m、速度vA表示)‎ ‎(4)为了减小空气阻力对实验的影响,请提出一条可行性措施__________。‎ ‎【答案】 (1). 7.25 (2). (3). (4). 选择密度较大的直杆(或选择直径较小的直杆)‎ ‎【详解】(1)[1]游标是20分度,精确度为0.05mm,游标卡尺的主尺读数为7mm,游标尺上第5条刻度线和主尺上某一刻度线对齐,所以游标读数为5×0.05mm=0.25mm,所以最终读数为:‎ ‎7mm+0.25mm=7.25mm;‎ ‎(2)[2]从数据中可看出,h与v2成正比,因此纵坐标应该是v2,图像应该是一条过原点的倾斜直线,通过描点拟合直线如图所示:‎ ‎(3)[3] 由图像可读出斜率为,则函数关系为:‎ 杆转动的过程重心下降的高度,由动能定理:‎ 联立可得:‎ ‎(4)[4]为了减小空气阻力对实验的影响,选择密度较大的直杆或选择直径较小的直杆.‎ 四、计算题 ‎12.2019年6月29日首个江南文化特色的无锡融创乐园隆重开园。其中有一座飞翼过山车,它是目前世界最高(最高处60米)、速度最快(最高时速可达120公里)、轨道最复杂的过山车。过山车运行时可以底朝上在圆轨道上运行,游客不会掉下来.我们把这种情形抽象为如图乙所示的模型:弧形轨道的下端与竖直圆轨道相接,使质量为m的小球从弧形轨道上端滚下,小球从圆轨道下端进入后沿圆轨道运动.如果已知圆轨道的半径为R,重力加速度为g,不考虑阻力.求:‎ ‎(1)若小球从高为h的A处由静止释放,求小球到达圆轨道底端时对轨道的压力;‎ ‎(2)若要使小球运动过程中能通过圆弧最高点且不脱离轨道,试求小球由静止释放时的高度应满足的条件.‎ ‎【答案】(1) ,方向竖直向下 (2) h ≥‎ ‎【详解】(1)小球从高为h处由静止释放,到达最低点速度为v,此过程由动能定理:‎ mgh =mv2 ①‎ 小球到达圆轨道底端时轨道对小球的弹力为N,由牛顿第二定律:‎ ‎ ②‎ 联立①②式可解得 ‎ ‎ 根据牛顿第三定律小球到达圆轨道底端时对轨道的压力为 ‎ 方向竖直向下。 ‎ ‎(2)小球在最高点不脱离轨道,由牛顿第二定律: ‎ ‎ ③‎ 小球从高h处到圆轨道最高点,由动能定理得:‎ mg(h−2R)=  ④‎ 联立③④式可解得 h ≥‎ ‎13.如图甲所示,静止在水平地面上一个质量为m=4kg的物体,其在随位移均匀减小的水平推力作用下运动,推力F随位移x变化的图象如图乙所示.已知物体与地面之间的动摩擦因数为μ=0.5,g=10m/s2.求:‎ ‎(1)运动过程中物体的最大加速度大小为多少;‎ ‎(2)距出发点多远时物体的速度达到最大;‎ ‎(3)物体最终停在何处?‎ ‎【答案】(1)20m/s2(2)3.2m(3)10m ‎【详解】(1)物体加速运动,由牛顿第二定律得:‎ F-μmg =ma 当推力F=100N时,物体所受的合力最大,加速度最大,代入数据得:‎ ‎,‎ ‎(2)由图象得出,推力F随位移x变化的数值关系为:‎ F =100 – 25x,‎ 速度最大时,物体加速度为零,则 F=μmg=20N,‎ 即 x = 3.2m ‎(3)F与位移x的关系图线围成的面积表示F所做的功,即 对全过程运用动能定理,‎ WF −μmgxm=0‎ 代入数据得:‎ xm=10m ‎14.在空间有沿x轴正方向的匀强电场,在cm内有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度B=0.10T,P点坐标(-16cm,32cm),带正电的粒子(重力不计,比荷)从P点由静止释放,求 ‎(1)若粒子恰能从右侧飞出匀强磁场,求粒子在磁场中运动的时间.‎ ‎(2)若粒子能通过x轴上的C点(cm,图中未画),通过C点时速度方向与x轴正方向成37°,则匀强电场的场强为多大?(sin37°=0.6,cos37°=0.8)‎ ‎【答案】(1)2.0×10-7s(2)5.625×104 V/m ‎【详解】(1)粒子在匀强磁场中作匀速圆周运动,粒子的半径为r1,有 ‎ qvB =‎ 粒子在磁场中做圆周运动的周期 此情形粒子在磁场中运动时间 解得 ‎(2)设电场强度为E2,粒子在磁场中做圆周运动的半径为r2,由几何关系有 由功能关系有 由牛顿定律有 代入数据解得 E2=5.625×104 V/m ‎15.如图所示,足够长的U形导体框架的宽度L=0.5 m,底端接有阻值R=0.5 Ω的电阻,导体框架电阻忽略不计,其所在平面与水平面成θ=37°角.有一磁感应强度B=0.8 T的匀强磁场,方向垂直于导体框架平面向上.一根质量m=0.4 kg、电阻r=0.5 Ω的导体棒MN垂直跨放在U形导体框架上,某时刻起将导体棒MN由静止释放.已知导体棒MN与导体框架间的动摩擦因数μ=0.5.(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2)‎ ‎(1)求导体棒刚开始下滑时的加速度大小;‎ ‎(2)求导体棒运动过程中的最大速度大小;‎ ‎(3)从导体棒开始下滑到速度刚达到最大的过程中,通过导体棒横截面的电荷量q=4 C,求导体棒MN在此过程中消耗的电能.‎ ‎【答案】(1)2 m/s2(2)5 m/s(3)1.5 J ‎【解析】‎ 详解】(1)导体棒刚开始下滑时,其受力情况如图甲所示,‎ 则 mgsinθ-μmgcosθ=ma 解得 a=2 m/s2‎ ‎(2)当导体棒匀速下滑时其受力情况如图乙所示,‎ 设匀速下滑的速度为v,则有 mgsin θ-Ff-F安=0‎ 摩擦力 Ff=μmgcos θ 安培力 F安=BIL=‎ 联立解得 ‎(3)通过导体棒横截面的电荷量 设导体棒下滑速度刚好为最大速度v时的位移为x,则 ΔΦ=BxL 由动能定理得,‎ mgx·sin θ-W安-μmgcos θ·x=‎ 其中W安为克服安培力做的功;‎ 联立解得 W安=3 J 克服安培力做的功等于回路在此过程中消耗的电能,即 Q=3 J 则导体棒MN在此过程中消耗的电能 Qr=Q=1.5 J ‎16.如图所示,在倾角为θ=30°的固定斜面上固定一块与斜面垂直的光滑挡板,质量为m的半圆柱体A紧靠挡板放在斜面上,质量为2m的圆柱体B放在A上并靠在挡板上静止。A与B半径均为R,曲面均光滑,半圆柱体A底面与斜面间的动摩擦因数为μ.现用平行斜面向上的力拉A,使A沿斜面向上缓慢移动,直至B恰好要降到斜面.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。求:‎ ‎(1)未拉A时,B受到A的作用力F大小;‎ ‎(2)在A移动的整个过程中,拉力做的功W;‎ ‎(3)要保持A缓慢移动中拉力方向不变,动摩擦因数的最小值μmin.‎ ‎【答案】(1)F =mg(2) (3)‎ ‎【详解】(1)研究B,据平衡条件,有 F =2mgcosθ 解得 ‎ F =mg ‎(2)研究整体,据平衡条件,斜面对A的支持力为 N =3mgcosθ =mg f =μN =μmg 由几何关系得A的位移为 x =2Rcos30°=R 克服摩擦力做功 Wf =fx =4.5μmgR 由几何关系得A上升高度与B下降高度恰均为 h =R 据功能关系 W + 2mgh - mgh - Wf = 0‎ 解得 ‎(3)B刚好接触斜面时,挡板对B弹力最大 研究B得 研究整体得 fmin + 3mgsin30° = N′m 解得 fmin = 2.5mg 可得最小的动摩擦因数:‎