安徽凤阳市高三物理上学期期末考试试题新人教版.doc

安徽凤阳艺荣高考补习学校2013届上学期期末考试
物理 试 题
本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。全卷满分300分，考试时间150分钟。以下数据可供解题时参考：H-1 N-14 O-16 S-32 Fe-56 Cu-64
第I卷 选择题（共120分）
14．在不久的将来，我国将发射一颗火星探测器“萤火一号”对火星及其周围的空间环境进行探测，已知火星质量与地球质量之比为p，火星半径与地球半径之比为q，地球表面重力加速度为g，地球半径为R，则“萤火一号”环绕火星做圆周运动的最大速率为
A． B． C． D．
15．某人将小球以初速度vo竖直向下抛出，经过一段时间小球与地面碰撞，然后向上弹回。以抛出点为原点，竖直向下为正方向，小球与地面碰撞时间极短，不计空气阻力和碰撞过程中动能损失，则下列图像中能正确描述小球从抛出到弹回的整个过程中速度v随时间t的变化规律的是
O
v
vo

t
O
t
v
vo

O
t
v
vo

O
vo
t
v
A
B
C
D

16．如右图所示，一个半径为R的圆轨道竖直固定在水平地面上，斜面AB与圆轨道在Ｂ点相切，在圆轨道B点处开有一小孔，有一可看作质点的小球从斜面上距离地面高为h的A点无初速滚下，从B点进入圆轨道，所有摩擦不计。关于小球的运动情况，下述说法中正确的是
A．只有当h≥，小球才不会脱离轨道
B．只要当h≥2R，小球就不会脱离轨道
C．当h≥R时，小球一定会脱离圆轨道
D．当h＜R 时，小球不会脱离轨道
17．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10:1，R1＝20，R2＝30，C为电容器。已知通过R1的正弦交流电如图乙所示，则
A．交流电的频率为0.02Hz
B．原线圈输入电压的最大值为200V
C．电阻R2的电功率约为6.67 W
D．通过R3的电流始终为零
18. 北京时间2011年3月11日，日本本州岛附近海域发生里氏9.0级地震，研究波动对预报地震有重要作用。图甲为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形图，P是平衡位置为x=1 m处的质点，Q是平衡位置为x=4 m处的质点，图乙为质点Q的振动图象，则
图甲
图乙

A．t=0.05s时，质点Q的加速度达到正向最大
B．t=0.15s时，质点P的运动方向沿y轴负方向
C．从t=0.10s到t=0.25s，该波沿x轴正方向传播了6 m
D．从t=0.10s到t=0.25s，质点P通过的路程为30cm
19．如图所示，用绝缘材料制作的小车静止在水平面上，A、B是固定在小车上的两个金属板，两板间距离为L，分别带上等量异种电荷，两板间形成场强为E的匀强电场。另有一个带电量为+q的小球从靠近A板处由静止释放，在电场力的作用下小球与B板相碰，碰撞后不反弹。小球的体积不计，所有接触面均光滑，下列说法中正确的是
A．最终小车与小球一起在水平面上做匀速运动
B．在此过程中电场力对小球做功为EqL
C．小球获得的最大动能小于EqL
D．小球与小车系统增加的电势能为EqL
20．矩形导线框abcd放在匀强磁场中，在外力控制下处于静止状态，如图（甲）所示。磁场方向与导线框所在平面垂直，磁感应强度B随时间变化的图象如右图（乙）所示。t=0时刻，磁感应强度的方向垂直导线框平面向里，在0~4s时间内，导线框ab边所受安培力随时间变化的图象（规定以向左为安培力正方向）可能是下列选项中的

第Ⅱ卷（非选择题 共180分）
21（18分）某同学在做“用单摆测重力加速度”的实验
I．（6分）（1）该同学用新式游标卡尺测量小球的直径，新式游标卡尺的刻度线看起来很“稀疏”，使读数显得清晰明了，便于使用者正确读取数据。某次测量的示数如所示，读出小球直径d的值为 cm。

（2）该同学测定了40次全振动的时间如图所示，单摆的周期为 s 。
（3）如果测得的g值偏小，可能的原因是（ ）
A.测摆线时摆线拉得过紧
B.摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了
C.开始计时时，停表过迟按下
D.实验时误将39次全振动数为40次
Ⅱ．（6分）有一根圆台状匀质合金棒如图甲所示，某同学猜测其电阻的大小与该合金棒的电阻率ρ、长度L和两底面直径d、D有关．他进行了如下实验：

（1）测量该合金棒电阻的实物电路如图所示(相关器材的参数已在图中标出)，该合金棒的电阻约为几个欧姆．图中有一处连接不当的导线是________(用标注在导线旁的数字表示)。

(2)改正电路后，通过实验测得合金棒的电阻R＝6.72 Ω．根据电阻定律计算电阻率为ρ、长为L、直径分别为d和D的圆台状合金棒的电阻分别为Rd＝13.3 Ω、RD＝3.38 Ω．他发现：在误差允许范围内，电阻R满足R2＝Rd·RD，由此推断该圆台状合金棒的电阻R＝________。(用ρ、L、d、D表述)
Ⅲ．（6分）某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验，如图所示，图甲为实验装置简图。（交流电的频率为50 Hz）

（1）图乙为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为 m/s2。（保留两位有效数字）
（2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线（如图所示）。
①分析此图线的OA段可得出的实验结论是_____________。
②（单选题）此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是（ ）
A．小车与轨道之间存在摩擦 B．导轨保持了水平状态
C．所挂钩码的总质量太大 D．所用小车的质量太大
22．(14分) 中国首艘航母“瓦良格”号即将投入使用，航母服役将成为“中国军队全面推进军事现代化进程的重大转折点”。为了减少战斗机起飞时在甲板上加速的时间和距离，现代航母大多采用了蒸汽弹射技术．一架总质量M=5.0x103kg的战机如果采用滑行加速(只依靠自身动力系统加速)，要达到vo=60m／s的起飞速度，甲板水平跑道的长度至少为120m。采用蒸汽弹射技术，战机在自身动力和持续的蒸汽动力共同作用下只要水平加速60m就能达到起飞速度。假设战机起飞过程是匀加速直线运动，航母保持静止，空气阻力大小不变，取g=l0m／s2。
(1)采用蒸汽弹射技术，求战机加速过程中加速度大小以及质量m=60kg的飞行员受到座椅作用力的大小。
(2)采用蒸汽弹射技术，弹射系统的弹力为多大?弹力在加速60m的过程中对战机做的功是多少?

23．（16分）如图，绝缘水平地面上有宽L=0.4m的匀强电场区域，场强E = 6×105N/C、方向水平向左。不带电的物块B静止在电场边缘的O点，带电量、质量的物块A，在距O点s = 2．25m处以vo =5m/s的水平初速度向右运动，并与B发生碰撞，假设碰撞前后A、B构成的系统没有动能损失，A的质量是B的K（K>1）倍，A、B与地面间的动摩擦因数都为μ=0.2，物块均可视为质点，且A的电荷量始终不变，取g = 10m/S2。
左
右
（1）求A到达O点与B碰撞前的速度大小；
（2）求碰撞后瞬间A和B的速度大小；
（3）讨论K在不同取值范围时电场力对A做的功。
24．(20分)如图甲所示，竖直放置的金属板A、B中间开有小孔，小孔的连线沿水平放置的金属板C、D的中间线，粒子源P可以间断地产生质量为m、电荷量为q的带正电粒子(初速不计)，粒子在A、B间被加速后，再进入金属板C、D间偏转并均能从此电场中射出。已知金属板A、B间的电压UAB=U0，金属板C、D长度为L，间距d=L/3。两板之间的电压UCD随时间t变化的图象如图乙所示。在金属板C、D右侧有一个垂直纸面向里的均匀磁场分布在图示的半环形带中，该环带的内、外圆心与金属板C、D的中心O点重合，内圆半径Rl=L/3，磁感应强度B0=。已知粒子在偏转电场中运动的时间远小于电场变化的周期(电场变化的周期T未知)，粒子重力不计。
(1)求粒子离开偏转电场时，在垂直于板面方向偏移的最大距离。
(2)若所有粒子均不能从环形磁场的右侧穿出，求环带磁场的最小宽度。
(3)若原磁场无外侧半圆形边界且磁感应强度B按如图丙所示的规律变化，设垂直纸面向里的磁场方向为正方向。t=T/2时刻进入偏转电场的带电微粒离开电场后进入磁场，t=3T/4时该微粒的速度方向恰好竖直向上，求该粒子在磁场中运动的时间为多少?

物理部分答案
14．A。“萤火一号”环绕火星表面做圆周运动时速率最大，,。又因在星球表面有，。所以，，和题中条件一起带入公式可得A对。
15．C。小球向下做匀加速运动，加速度为g，着地后速度大小不变、方向向上且加速度为g，C对。
16．D。小球恰好过圆最高点有，小球由A运动到最高点的过程中机械能守恒，，解得，所以当时，小球不会脱离轨道。但是当h＜R 时，小球也不会脱离轨道。解题时，应准确理解题意，注意考虑问题的全面性。
17．C。根据变压器原理可知原副线圈中电流的周期、频率相同，周期为0.02s、频率为50赫兹，A错。由图乙可知通过R1的电流最大值为Im＝1A、根据欧姆定律可知其最大电压为Um＝20V，再根据原副线圈的电压之比等于匝数之比可知原线圈输入电压的最大值为200 V，B错；因为电容器有通交流、阻直流的作用，则有电流通过R3和电容器，D错；根据正弦交流电的峰值和有效值关系以及并联电路特点可知，电阻R2的电流有效值为I＝、电压有效值为U＝Um/V，电阻R2的电功率为P2＝UI＝W，C对。
18．B。由图乙y-t图像知，周期T=0.20s，且在t=0.10s时Q点在平衡位置沿y负方向运动，可以推断波没x负方向传播，所以C错；
t=0.05s时，质点Q图甲所示正的最大位移处，又因加速度方向与位移方向相反，大小与位移的大小成正比，所以此时Q的加速度达到负向最大，所以A错（也可直接从图乙y-t图像分析得出）；t=0.10s到t=0.15时间内，Δt=0.05s=T/4， ，，，， P点从图甲所示位置运动T/4时正在由正最大位移处向平衡位置运动的途中，速度沿y轴负方向，所以B对。振动的质点在t=1T内，质点运动的路程为4A；t=T/2，质点运动的路程为2A；但t=T/4，质点运动的路程不一定是1A；t=3T/4，质点运动的路程也不一定是3A。本题中从t=0.10s到t=0.25s内，Δt=0.15s=3T/4，P点的起始位置既不是平衡位置，又不是最大位移处，所以在3T/4时间内的路程不是30cm，D错。
19．C。系统动量守恒，小球与B板相碰，碰撞后不反弹，有共同速度，根据动量守恒定律，碰撞后共同速度为零，A错：小球相对地面位移小于L，在此过程中电场力对小球做功小于EqL，所以B错C对：小球与小车系统电势能减少，小于EqL，D错。
20．C。安培力，在L不变情况下，安培力由两个因素I、B决定。因磁场均匀变化，故感应电流大小恒定，所以安培力大小随B增大而增大，随B减小而减小。且当B增大时，F向右，B减小时，F就向左，故C正确。
21（18分）
I．（6分）（1）游标上10格对应的长度为19mm，即每格长为1.9 mm，游标上每格比主尺上每两格小0.1mm，故准确度为0.1 mm，所以读数为1.52 cm。
（2）图中秒表分针读数为1min，秒针读数为15.2s，所以秒表读数为75.2 s，单摆周期为
（3）B．解析：由公式g=4π2l/T2，可知：A项是使l变大，测得g值偏大，B项导致周期T偏大，使g值偏小，C、D项导致周期T偏小，使g值偏大.
Ⅱ．(1)⑥　 (2)
(1)．本实验为测定一个几欧姆的电阻，在用伏安法测量其两端的电压和通过电阻的电流时，因为安培表的内阻较小，为了减小误差，应用安培表外接法，⑥线的连接使用的是安培表内接法．
(3)根据电阻定律计算电阻率为ρ、长为L、直径分别为d和D的圆柱状合金棒的电阻分别为：即，
而电阻R满足R2＝Rd·RD
将Rd、RD代入得：R＝．
Ⅲ．（6分）
（1）3.2 m/s2
（2）由于OA段a-F关系为一倾斜的直线，所以在质量不变的条件下，加速度与外力成正比。由实验原理：得，而实际上，可见AB段明显偏离直线是由于没有满足小车的质量M>>m造成的，C对。
22．(14分)解：（1）设战机在自身动力和蒸汽动力共同作用下滑行的加速度为a，则
解得a=30m/s2 ①（1分）
飞行员受到座椅水平方向作用力 ②（2分）
飞行员受到座椅竖直方向作用力 ③（1分）
飞行员受到座椅作用力的大小 ④（1分）
（2）设战机只依靠自身动力作用下滑行的加速度为a1，空气阻力为f，自身动力大小为F1，弹射系统弹力大小为F2。则
⑤（1分）
⑥（2分）
⑦（2分）
解得F2=7.5×104N ⑧（2分）
⑨（2分）
23．（16分）
解：（1）设碰撞前A的速度为v，由动能定理
①（2分）
得 ②（1分）
（2）设碰撞后A、B的速度分别为vA、vB，且设向右方向为正方向，由于是弹性碰撞，所以有 ③（2分）
④（2分）
联立③④并将mA=kmB，v=4m/s带入得
⑤（1分）
⑥（1分）
（3）讨论：(i)如果A能够从电场右边界离开，必须满足：
⑦（1分）
联立⑤⑦代入数据，得：k>3 ⑧（1分）
电场力对A做的功为： ⑨（1分）
（ii）如果A不能够从电场右边界离开，必须满足：⑩（1分）
联立⑤⑩代入数据，得 ⑾（1分）
考虑到k>1,所以在1<k≤3范围内A不能够从电场右边界离开，
又因 ⑿（1分）
所以A会返回并从电场左边界离开，整个过程电场力做功为零，即WE=0 ⒀（1分）
24．(20分)
解：（１）设粒子进入偏转电场瞬间的速度为v0，
对粒子加速过程由动能定理得 ① (1分)
进入偏转电场后，加速度 ②(1分)
设运动时间为t，则有 ③(1分)
只有t=T/2时刻进入偏转电场的粒子，垂直于极板方向偏移的距离最大，

带入数据解得 ④(2分)
（２）t=时刻进入偏转电场的粒子刚好不能穿出磁场时的环带宽度为磁场的最小宽度．
设粒子进入磁场时的速度为v，
对粒子的偏转过程有 ⑤(2分) 解得 ⑥(1分)
在磁场中做圆周运动的半径为 ⑦(1分)
如图所示，设环带外圆半径为R2，
⑧(1分)
解得R2=L ⑨ (1分)
所求d'= R2-R1 = ⑩(1分)
（３）微粒运动轨迹如图所示，微粒在磁场中做匀速圆周运动的周期为
O
v
v1
v2
v
v0
R
R1
R2

⑾ (1分)
设粒子离开电场时偏转角为，则 解得 ⑿ (2分)
由几何关系可知微粒运动时间轨迹对应的圆心角为： ⒀（1分）
此过程微粒运动的时间为 ⒁(1分)
由图可知微粒在磁场中运动的时间 ⒂(3分)

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