【物理】江苏省无锡市2020届高三上学期期末考试试卷 11页

江苏省无锡市2020届高三上学期 期末考试试卷 本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分．满分120分，考试时间100分钟．‎ 第Ⅰ卷(选择题　共31分)‎ 一、 单项选择题：本题共5小题，每小题3分，共15分．每小题只有一个选项符合题意．‎ ‎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 ‎ ‎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 ‎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 ‎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 ‎5. 有一匀强磁场，其磁感应强度B随时间t的变化关系如图甲所示．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(　　)‎ 二、 多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分．每小题有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，错选或不答的得0分．‎ ‎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v′＝.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，则下列说法正确的是(　　)‎ A. M＝ 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 ‎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＝20 Ω和电容器C连接成如图甲所示的电路，其中电容器的击穿电压为8 V，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7.07 V　 B. 电阻R2上消耗的功率为2.5 W C. 电流表A的读数为0.05 A 　 D. 若闭合开关S，电容器不会被击穿 ‎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 ‎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 第Ⅱ卷(非选择题　共89分)‎ 三、 简答题：本题共2小题，共18分．请将解答填写在相应的位置．‎ ‎10. (10分)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2.9 V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3 V，内阻约3 kΩ)，电流表(用多用电表的直流25 mA挡替代，内阻约为5 Ω)，滑动变阻器(0～20 Ω)，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)，在实物图(b)上完成连线．‎ ‎(2) 在电键S闭合前，将多用电表选择开关拨至直流25 mA挡，调节变阻器的滑片至最________(选填“左”或“右”)端．‎ ‎(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) 该同学得到的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________(选填“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2.7 V～2.9 V之间变化，试简要描述形成这种现象的原因是：________．‎ ‎11. (8分)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，设计了如图甲所示的实验：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乙所示为________mm.‎ ‎(2) 调节h的大小并记录对应的速度vA，数据如下表．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．‎ 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 v/(s·m－1)‎ ‎0.81‎ ‎0.58‎ ‎0.47‎ ‎0.41‎ ‎0.36‎ ‎0.33‎ v/(m2·s－2)‎ ‎1.50‎ ‎3.00‎ ‎4.50‎ ‎6.05‎ ‎7.51‎ ‎9.00‎ ‎(3) 当地重力加速度g取10 m/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：________．‎ 四、 计算题：本题共5小题，共71分，解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．‎ ‎12. (13分)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．‎ ‎13. (14分)如图甲所示，静止在水平地面上一个质量为m＝4 kg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＝10 m/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？‎ ‎14. (12分)在x<0空间有沿x轴正方向的匀强电场，在0≤x<9.0 cm内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B＝0.10 T，P点坐标(－16 cm，32 cm)，带正电的粒子(重力不计，比荷＝8.0×107 C/kg)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(xC>9 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？(sin 37° ＝0.6，cos 37°＝0.8)‎ ‎15. (16分)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．‎ ‎16. (16分)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.‎ ‎【参考答案】‎ ‎1. C　2. B　3. B　4. D　5. A　6. AC　7. ABD　8. BC　9. AB ‎10. (10分，每空2分)‎ ‎(1) 如图所示　(2) 左　(3) 17.8～18.0　(4) 减小 ‎(5) 连接电源负极与变阻器的导线断路(接触不良)或滑动变阻器接成限流接法 ‎11. (8分，每空2分)‎ ‎(1) 7.25　(2) 如图所示　‎ ‎(3) 　(4) 选择密度较大的直杆(或选择直径较小的直杆)‎ ‎12. (13分)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(2分)‎ 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 N－mg＝　②(2分)‎ 联立①②式，解得N＝mg(1＋)(2分)‎ 根据牛顿第三定律，小球到达圆轨道底端时对轨道的压力N′＝N＝mg(1＋)‎ 方向竖直向下(2分)‎ ‎(2) 小球在最高点，由牛顿第二定律mg≤　③(2分)‎ 小球从高h处到圆轨道最高点，由动能定理得 mg(h－2R)＝mv2　④(2分)‎ 联立③④式，解得h≥R(1分)‎ ‎13. (14分)解：(1) 由牛顿第二定律得F－μmg＝ma(2分)‎ 当推力F＝100 N时，物体所受的合力最大，加速度最大，代入数据得 amax＝－μg＝20 m/s2(2分)‎ ‎(2) 由图象得出，推力F随位移x变化的数值关系为F＝100－25 x，速度最大时，物体加速度为零，则F＝μmg＝20 N，即x＝3.2 m(4分)‎ ‎(3) F与位移x的关系图线围成的面积表示F所做的功，即WF＝Fx0＝200 J(2分)‎ 对全过程运用动能定理有WF－μmgxm＝0(2分)‎ 代入数据得xm＝10 m (2分)‎ ‎14. (12分) 解：(1) 粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，粒子的半径为r1，有qvB＝m 粒子在磁场中做圆周运动的周期T＝(2分)‎ 此情形粒子在磁场中运动时间t＝T(2分)‎ 解得t＝2.0×10－7 s(1分)‎ ‎(2) 设电场强度为E2，粒子在磁场中做圆周运动的半径为r2，则 ‎ 由几何关系有r2＝ cm＝15 cm(1分)‎ 由功能关系有－qE2xP＝mv2(2分)‎ 由牛顿定律有qvB＝m(2分)‎ 代入数据解得E2＝5.625×104 V/m(2分)‎ ‎15. (16分)解：(1) 导体棒刚开始下滑时，其受力情况如图甲所示，则mgsin θ－μmgcos θ＝ma(2分)‎ 解得a＝2 m/s2(2分)‎ ‎(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(2分)‎ 摩擦力Ff＝μmgcos θ(1分)‎ 安培力F安＝BIL＝BL＝ (1分)‎ 联立解得v＝＝5 m/s(2分)‎ ‎(3) 通过导体棒横截面的电荷量q＝I －Δt I －＝ 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(2分)‎ 由动能定理得mgx·sin θ－W安－μmgcos θ·x＝mv2，其中W安为克服安培力做的功．‎ 联立解得W安＝3 J(2分)‎ 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(2分)‎ ‎16. (16分)解：(1) 研究B，据平衡条件，有F＝2mgcos θ(2分)‎ 解得F＝mg(2分)‎ ‎(2) 研究整体，据平衡条件，斜面对A的支持力N＝3mgcos θ＝mg(1分)‎ f＝μN＝μmg(1分)‎ 由几何关系得A的位移x＝2Rcos 30°＝R(1分)‎ 克服摩擦力做功Wf＝fx＝4.5μmgR(1分)‎ 由几何关系得A上升高度与B下降高度恰均为h＝R 据功能关系有W＋2mgh－mgh－Wf＝0(1分)‎ 解得W＝(9μ－)mgR(1分)‎ ‎(3) B刚好接触斜面时，挡板对B弹力最大 研究B得N′m＝＝4mg(1分)‎ 研究整体得fmin＋3mgsin 30°＝N′m(2分)‎ 解得fmin＝2.5mg(1分)‎ μmin＝＝(2分)‎