【物理】江西省抚州市南城一中2020届高三上学期期末考试（解析版） 18页

江西省抚州市南城一中2020届高三上学期 期末考试 一、选择题 ‎1.原子从a能级跃迁到b能级时辐射波长为λ1的光子，原子从b能级跃迁到c能级时吸收波长为λ2的光子，已知λ1＞λ2．那么原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要( )‎ A. 辐射波长为的光子 B. 辐射波长为λ1－λ2的光子 C. 吸收波长为λ1－λ2的光子 D. 吸收波长为的光子 ‎【答案】D ‎【详解】已知，所以，知从a能级状态跃迁到b能级状态时发射光子的能量小于从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收光子的能量，所以a能级的能量小于c能级的能量，有，即，解得：，所以子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要吸收的光子，故D正确．‎ ‎2.两块平行金属板带等量异种电荷，要使两板间的电压变为原来的3倍，而板间的电场强度减为原来的，可采用的办法有（ ）‎ A. 两板的电量变为原来的3倍，而距离变为原来的9倍 B. 两板的电量变为原来的3倍，而距离变为原来的3倍 C. 两板的电量变为原来的倍，而距离变为原来的9倍 D. 两板的电量变为原来的倍，而距离变为原来的3倍 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 考查电容器的动态分析。‎ ‎【详解】由电容的定义式：‎ 平行板电容器的决定式：‎ 解得：‎ 由匀强电场的场强与电压的关系：‎ A．两板的电量变为原来的3倍，而距离变为原来的9倍，则电压变为27倍，A错误；‎ B．两板的电量变为原来的3倍，而距离变为原来的3倍，则电压变为9倍，B错误；‎ C．两板的电量变为原来的倍，而距离变为原来的9倍，则电压变为3倍，电场强度变为倍，C正确；‎ D．两板的电量变为原来的倍，而距离变为原来的3倍，则电压保持不变，D错误。‎ 故选C。‎ ‎3.一自耦调压变压器（可看做理想变压器）的电路如图甲所示，移动滑动触头P可改变副线圈匝数。已知变压器线圈总匝数为1900匝，原线圈匝数为1100匝，接在如图乙所示的交流电源上，电压表为理想电表，则（ ）‎ A. 交流电源电压瞬时值的表达式为u=sin πt V B. P向上移动时，电压表的示数变大，最大显示示数为380V C. P向下移动时，变压器的输入功率不变 D. P向下移动时，通过原线圈的电流减小 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 分析】‎ 考查变压器电压关系，电流关系，功率关系。‎ ‎【详解】A．由图乙可知，交流电最大值为，周期为，则：‎ 则交流电源电压瞬时值表达式：‎ A错误；‎ B．电压表的示数为交流电的有效值，由原副线圈电压关系：‎ 可知，原线圈电压有效值：‎ 原线圈匝数n1不变，所以，副线圈匝数最大时，副线圈电压最大，最大值为：‎ 即电压表示数最大值为380V，B错误；‎ C．变压器的输入功率由负载决定，即变压器的输入功率等于电阻R消耗的功率：‎ 滑片P向下移动时，副线圈匝数减少，电压U2减小，所以功率减小，C错误；‎ D．变压器原副线圈电流关系为：‎ 解得原线圈电流为：‎ 则副线圈电流：‎ 联立解得:‎ 滑片P向下移动时，副线圈匝数n2减少，则减小，D正确。‎ 故选D。‎ ‎4.如图所示，一斜面体静止在粗糙的水平面上，一物体滑到上表面粗糙的斜面体之后又返回斜面体底端。斜面体始终相对地面静止，则下列说法正确的是（ ）‎ A. 斜面体始终不受地面的摩擦力 B. 斜面体受地面的摩擦力的方向先向左后向右 C. 斜面体受地面的摩擦力始终向左 D. 斜面体受地面的摩擦力始终向右 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 考查牛顿运动定律的应用。‎ ‎【详解】物体沿斜面上滑，做减速运动，加速度沿斜面向下，有水平向左的分加速度，此分加速度不可能由物体重力产生，则一定是由斜面对物体的一部分作用力产生的，即斜面对物体有水平向左的分力，根据牛顿第三定律可知，物体对斜面一定有水平向右的分力，斜面要保持静止，所以一定还受地面对它向左的摩擦力；物体上升到最高点后，能沿斜面下滑，所以物体的加速度依然沿斜面向下，同理，地面对斜面的摩擦力依然向左，即斜面体受地面的摩擦力始终向左，ABD错误，C正确。‎ 故选C。‎ ‎5.如图，一足够长的光滑平行金属轨道，其轨道平面与水平面成θ角，上端用一电阻R相连，处于方向垂直轨道平面向上的匀强磁场中，质量为m、电阻为r的金属杆ab，从高为h处由静止释放，下滑一段时间后，金属杆开始以速度v匀速运动直到轨道的底端。金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好，轨道电阻及空气阻力均可忽略不计，重力加速度为g。则（ ）‎ A. 金属杆加速运动过程中的平均速度小于 B. 金属杆加速运动过程中克服安培力做功的功率大于匀速运动过程中克服安培力做功的功率 C. 当金属杆的速度为时，它的加速度大小为 D. 整个运动过程中电阻R产生的焦耳热为 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 考查导体棒切割磁感线的问题。‎ ‎【详解】A．加速过程中，有：‎ 而安培力有：‎ 电流：‎ 电动势：‎ 联立解得：‎ 可知，加速时，速度越大，安培力越大，加速度越小，做加速度减小的减速运动，v-t图像如图：‎ ‎0-t1时间内，曲线为本运动的v-t图像，直线为匀加速直线运动的v-t图像，由匀加速直线运动规律可知，匀加速直线运动的平均速度为：‎ 由图可知，相同时间内本运动位移大于匀加速直线运动的位移，所以，平均速度大于，A错误；‎ B．由功率公式：‎ 可知，加速过程时，安培力小于匀速过程，平均速度也小于匀速过程，所以克服安培力做功的功率小于匀速过程，B错误；‎ C．当金属杆的速度为时，加速度为零：‎ 解得：‎ 当金属杆的速度为时，有：‎ 联立解得：‎ C错误； ‎ D．整个运动过程中整个电路产生的焦耳热为：‎ 电阻R产生的焦耳热与总焦耳热之间的关系：‎ 所以电阻R产生的焦耳热为：‎ D正确 故选D。‎ ‎6.低圆轨道（离地高度500公里）太空碎片A与高圆轨道（离地高度3.6万公里）太空碎片B相比，下列物理量中，碎片A的物理量一定较大的是（ ）‎ A. 向心力 B. 角速度 C. 线速度 D. 周期 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 考查不同轨道的卫星各物理量的大小关系。‎ ‎【详解】A．由万有引力提供向心力：‎ 碎片A的轨道半径小，但不知道两碎片的质量，无法比较向心力的大小，A错误；‎ B．由万有引力提供向心力的角速度公式：‎ 解得 碎片A的轨道半径小，角速度较大，B正确；‎ C．由万有引力提供向心力的线速度公式：‎ 解得 碎片A的轨道半径小，线速度较大，C正确；‎ D．由万有引力提供向心力的周期公式：‎ 解得 碎片A的轨道半径小，周期较小，D错误。‎ 故选BC。‎ ‎7.如图，真空中 a、b、c、d 四点共线且等距。先在 a 点固定一点电荷+Q，测得 b 点场强大小为 E。若再将另一等量异种点电荷-Q 放在 d 点时，则（ ）‎ A. 电场线从电荷出发，形象地描绘了电荷在整个空间产生的电场分布 B. c 点场强大小为 C. 两电荷相互作用力大小为 D. c 点电势比 b 点电势低 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 考查点电荷的场强，场强的叠加，库仑定律。‎ ‎【详解】A．空间中某点的电场是唯一的，由所有场源电荷共同决定的，这里有两个场源电荷，所以电场线始于正电荷，止于负电荷，形象地描述了等量异种电荷整个空间产生的电场分布，A错误；‎ B．设相邻两点间的距离为d，则+Q在b点的场强为：‎ 方向向右，-Q在b点的场强为：‎ 方向也向右，所以b点的场强为：‎ c点与b点对称，所以c点场强与b点相同，大小为，B正确；‎ C．由库仑定律：‎ 又有，所以：‎ C错误；‎ D．电场方向由 a 点指向 d 点，沿着电场方向，电势逐渐降低，所以c 点电势比 b 点电势低，D正确。‎ 故选BD。‎ ‎8.静止在水平地面上的物块，受到水平拉力F的作用，F与时间t的关系如图甲所示。物块的加速度a与时间t的关系如图乙所示，g取10m/s2，设滑动摩擦力等于最大静摩擦力，根据图象信息可得（ ）‎ A. 4s末推力F的瞬时功率为48W B. 前4s推力F积累的冲量为32‎ C. 物块的质量为2kg D. 物块与地面间的滑动摩擦因数为0.1‎ ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 考查牛顿运动定律，动量定理，图像问题。‎ ‎【详解】A．a-t图像的面积表示速度变化量，初始时静止，直到t=1s时，开始加速运动，1-4s，速度变化量为：‎ 解得4s末的速度为，4s末推力F的瞬时功率为：‎ A错误；‎ B．F-t图像的面积表示冲量，则前4s推力F积累的冲量为：‎ B错误；‎ C．t=1s时，恰好开始运动，即t=1s时摩擦力达到最大静摩擦，最大静摩擦力为：，t=4s时，由牛顿第二定律：‎ 解得，C正确；‎ D．最大静摩擦力等于滑动摩擦力：‎ 解得，D正确。故选CD。‎ 二、非选择题 ‎9.某探究学习小组验证动能定理的实验装置如图甲。‎ ‎ ‎ ‎（1）实验时首先要平衡摩擦力：取下沙桶，把木板不带滑轮的一端垫高，轻推小车，让小车拖着纸带做______ 直线运动。‎ ‎（2）打点计时器使用频率为50Hz的交流电，记录小车运动的纸带如图乙所示。在纸带上相邻两计数点之间还有四个点未画出。小车通过计数点“B”时，速度为 ______ （计算结果保留两位有效数字）。‎ ‎（3）若实验室没有沙桶只有钩码，每个钩码质量m=50g，小车总质量M=200g，用该实验装置验证动能定理，则需验证重力对钩码所做的功是否等于______ （选填“小车”或“小车和钩码”）动能的增量。‎ ‎【答案】(1). 匀速 (2). 0.13m/s (3). 小车和钩码 ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 考查实验“验证动能定理”。‎ ‎【详解】（1）[1]．轻推小车，让小车拖着纸带做匀速直线运动，说明小车不挂沙桶时，受力平衡，合外力为零，即平衡了摩擦力；‎ ‎（2）[2]．打点计时器使用频率为50Hz，则打点周期为：‎ 纸带上相邻两计数点之间还有四个点未画出，则两点间的时间间隔为：‎ 小车通过计数点“B”时的速度为：‎ 由图读出：‎ 代入上式，解得：‎ ‎；‎ ‎（3）[3]．由于钩码的质量没有远小于小车的质量，不能认为绳的拉力等于钩码的重力，此时，我们应把钩码和小车看成整体，设重力对钩码所做的功为W，由动能定理：‎ 即需验证重力对钩码所做的功是否等于小车和钩码动能的增量。‎ ‎10.在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm。‎ ‎（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图1所示，其读数应为_____mm（该值接近多次测量的平均值）。‎ ‎ ‎ ‎（2）用伏安法测金属丝的电阻Rx。实验所用器材为：电池组（电动势3V，内阻约1Ω）、电流表（内阻约0.1Ω）、电压表（内阻约3kΩ）、滑动变阻器R（0～20Ω，额定电流2A）、开关、导线若干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下： ‎ 次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ U/V ‎0‎ ‎0.1‎ ‎0.3‎ ‎0.7‎ ‎1‎ ‎1.5‎ ‎1.7‎ ‎2.3‎ I/A ‎0‎ ‎0.02‎ ‎0.06‎ ‎0.16‎ ‎0.22‎ ‎0.34‎ ‎0.46‎ ‎0.52‎ 由以上实验数据可知，他们测量Rx是采用如图2中的______ 图（选填“甲”或“乙”）。‎ ‎ ‎ ‎（3）如图3是测量Rx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（2）所选的电路图，补充完成图3中实物间的连线。‎ ‎（4）这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图3实所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点。请在如图4中标出第3、5、7次测量数据的坐标点，并描绘出U-I图线。‎ ‎（5）根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为______ （填选项前的符号）。‎ A．1×10-2Ω•m    B.1×10-3Ω•m       C．1×10-6Ω•m       D．1×10-8Ω•m ‎【答案】(1). 0.398（0.396- 0.399均给分） (2). 甲 (3). (4). (5). C ‎【分析】考查实验“测定金属的电阻率”。‎ ‎【详解】（1）[1]．由图可读出主尺读数为0mm，螺旋尺读数为39.8，则读数应为：‎ ‎；‎ ‎（2）[2]．由表可知，电压从零开始变化，采用分压式接法，故选甲图；‎ ‎（3）[3]．根据图甲的电路图连接实物图如图所示：‎ ‎（4）[4]．根据表格描点如图，连线如图，根据各点大致的位置可知，描一条直线，尽量让更多的点落在直线上，不能落在直线上的点尽量均匀分布在直线两侧，偏离直线太远的点舍去。‎ ‎（5）[5]．由以上数据可知，金属丝的电阻为：‎ U-I图线的斜率即为电阻丝电阻：‎ 由电阻的决定式：‎ 可得，电阻丝直径，则横截面积：‎ 代入可得：‎ 其中长度，解得：‎ 故选C。‎ ‎11.同向运动的甲、乙两质点在某时刻恰好通过同一路标，以此时为计时起点，此后甲质点的速度随时间的变化关系为v＝4t＋12(m/s)，乙质点位移随时间的变化关系为x＝2t＋4t2(m)，试求：‎ ‎(1)两质点何时再次相遇；‎ ‎(2)两质点相遇之前何时相距最远，最远的距离是多少？‎ ‎【答案】(1)5s (2)2.5s；12.5m ‎【详解】（1）由甲质点的速度与时间变化关系式知：甲作初速度v10=12m/s, a1=4m/s2的匀变速直线运动即：‎ x1=12t+2t2‎ v1=12+4t 由乙质点的位移与时间变化关系式知：乙作初速度为v20＝2m/s, a2=8m/s2的匀变速直线运动即：‎ x2=2t+4t2‎ v2="2+8t"‎ 甲乙再次相遇知：x1=x2‎ 代入数据得：t=5s ‎（2）甲乙速度相等时相距最远即v1=v2‎ 代入数据得：t=2.5s 最远距离Δxm＝x1-x2‎ 代入数据得：Δxm＝12.5m ‎12.在直角坐标系xOy中，A（-0.3，0）、C是x轴上的两点，P点的坐标为（0，0.3）。在第二象限内以D（-0.3，0.3）为圆心、0.3m为半径的圆形区域内，分布着方向垂直xOy平面向外、磁感应强度大小为B=0.1T 的匀强磁场；在第一象限三角形OPC 之外的区域，分布着沿y轴负方向的匀强电场。现有大量质量为m=3×10-9kg、电荷量为q=1×10-4C的相同粒子，从A点平行xOy平面以相同速率、沿不同方向射向磁场区域，其中沿AD方向射入的粒子从P点进入电场，经电场后恰好通过C点。已知α=37°，不考虑粒子间的相互作用及其重力，求：‎ ‎（1）粒子的初速度大小；‎ ‎（2）电场强度E的大小；‎ ‎（3）粒子穿越x正半轴的最大横坐标。‎ ‎【答案】（1）1×103m/s（2）112.5V/m（3）0.5m ‎【解析】‎ 分析】‎ 考查带电粒子在复合场中的运动。‎ ‎【详解】（1）带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，设半径r，粒子的初速度v 洛伦兹力提供向心力：‎ 可得： ‎ 根据题意和几何知识，可得：‎ r=DP=0.3m 代入上式得：v=1×103m/s；‎ ‎（2）粒子轨迹圆的半径与速度垂直，所以沿AD方向的粒子由P点进入电场时，速度方向与y轴垂直，故该粒子在电场中做类平抛运动，设类平抛运动时间为t x方向：‎ y方向：‎ 根据几何关系得：‎ 根据牛顿第二定律：‎ Eq=ma 联立各式得：E=112.5V/m ；‎ ‎（3）‎ 设速度方向与x轴正方向的夹角为θ的入射粒子，从x正半轴穿过时距离O点最远，粒子从F点离开磁场，其中O′是粒子运动轨迹的圆心，粒子运动到F点时的速度为vF，‎ 由于粒子的运动半径等于磁场的半径，所以四边形ADFO′为菱形，O′F∥AD，速度vF⊥O′F，而AD又是竖直方向，所以vF垂直于y轴从F′点进入电场，仍做类平抛运动；‎ 设粒子在电场中的运动时间为t′，粒子穿越x正半轴的最大坐标为，粒子做类平抛运动x方向的位移为x，F′点的坐标为（，），F点的纵坐标为yF，则：‎ 类平抛过程，x方向：‎ x=vt′‎ y方向：‎ 粒子到达x轴的坐标为：‎ 根据几何关系得：‎ 联立各式，得：‎ 令=k，所以：‎ 根据数学知识可知，当k=0.5时有最大值，最大值为0.5m。‎ ‎13.用两只玩具小车A、B做模拟碰撞实验，玩具小车A、B质量分别为m1=lkg和m2=3kg，把两车放置在相距S =8m的水平面上．现让小车A在水平恒力，作用下向着小车B运动，恒力作用t=l s时间后撤去，小车A继续运动与小车B发生碰撞，碰撞后两车粘在一起，滑行d =0. 25m停下．已知两车运动所受的阻力均为重力的0.2倍，重力加速度取l0m/s2．求：‎ ‎(1)两个小车碰撞后的速度大小；‎ ‎(2)小车A受到的恒力F的大小．‎ ‎【答案】（1）1m/s （2）‎ ‎【详解】解：（1）两小车碰撞后的滑行过程中，有 ‎ ‎ 解得 v3=1m/s ‎ ‎（2）两车碰撞过程中，有 ‎ ‎ 解得 v2=4m/s ‎ 恒力作用过程有 ‎ ‎ ‎ 撤去F至二车相碰过程有 ‎ ‎ ‎ 解得 ‎