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福州市2011-2012学年第一学期高三物理期末试卷


福州市 2012 届高三第一学期期末物理质量检查
一、选择题(共 10 小题,每小题 4 分,共 40 分。在每小题给出的四个选项中。只有一个选 项正确,选对的得 4 分,有选错的和不答的得 O 分 o) 1.如图所示,为甲、乙两辆汽车从同一点、同时沿平直公路出发的 s 一 t 图象, 从图象中可知 A.t1 时刻,两车速度方向相同 B.t1 时刻,两车速度大小相等 C.在 t1 时间内,两车的路程相等 D.在 t1 时间内,两车的平均速度相同 2.2010 年广东亚运会,我国运动员陈一冰勇夺吊环冠 军,为中国体育军团勇夺第一金,其中有一个高难度的动作就是先双手撑住吊环 (设开始时两绳与肩同宽),然后身体下移,双臂缓慢张开到如图所示位置。吊环 悬绳的拉力大小均为 T,它们的合力大小为 F,则在两手之间的距离增大过程中 A.T 增大,F 不变 B.T 减小,F 增大 C.T 增大,F 增大 D.T 减小,F 不变 3.2011 年我国已将神舟八号与首个目标飞行器天宫一号对接成功。在未来 两年内天宫一号还将与神舟九号、神舟十号飞船对接,从而建立我国第一个空间实验室。神舟八号与天宫 一号对接前所处的轨道如图所示,下列说法正确的是 A.神舟八号的加速度比天宫一号的小 B.神舟八号的运行速度比天宫一号的小 C.神舟八号的运行周期比天宫一号的长 D.神舟八号通过加速后变轨可实现与天宫一号对接 4. 福建女选手郑幸娟在第 11 届全运会上以 “背越式”成功地跳过了 1.95 m 的高度,获得女子跳高项目金牌。若不计空气阻力,则下列说法正确的是 A.跳过 1.95 m 的高度时,她的速度为零 B.起跳以后上升过程中她处于完全失重状态 C.起跳时地面对她的支持力总等于她自身的重力 D.起跳时地面对她的支持力大于她对地面的压力 5.如图所示电路,电源电动势为 E,内阻为 r,尺。为光敏电阻(光照强度 增加时,其电阻值减小)。现增加光照强度,则下列判断正确的是 A.B 灯变暗,A 灯变亮 B.R 两端电压变大 C.电源路端电压不变 D.电源总功率不变 6.如图所示,将倾角为 30°的斜面体置于粗糙的水平地面上,一根不可伸长的轻绳两端分别系着小 球 A 和物块 B,跨过固定于斜面体顶端的光滑支点 O。已知 A 的质量为 m,B 的质量为 4m.现用手托住 A, 使似段绳恰处于水平伸直状态(绳中无拉力),OB 绳平行于斜面,物块 B 恰好静止不动。现将 A 由静止释 放,在其下摆过程中,斜面体始终保持静止,则在小球下摆过程中,下列 判断正确的是 A.小球机械能越来越大 B.B 物块受到摩擦力方向改变 C.地面受到的压力不变 D.小球运动到最低点时重力的瞬时功率最大 7.如图所示,小车上固定着三角硬杆,杆的端点固定着一个质量为 m 的 小球。小车水平向右加速运动,且当加速度逐渐增大时,杆对小球的作用力(用 按顺序取 F1 至 F4 四个力表示)大小和方向的变化,可能是下图中的(OO’为沿 杆方向,B、C 两图对称)

1/7

8.三个间距相等,带电量分别为一 qA、一 qB、qC 的点电荷 A、B、C,产生的电场 线分布如图所示,具有对称性。图中 a、b 两点处的场强大小分别为 Ea、Eb,将某正 检验电荷从电场 a 点移到 b 点电场力做功为 W,其在 a、b 两点时的电势能分别为 εa 和 εb,则下列判断正确的是 A.Ea< Eb B.qA< qB C.W > 0 D.εa < εb 9.如图所示,不计电阻的矩形闭合导线框 ABCD 处于水平匀强磁场中.线框绕垂直 于磁场的轴 00’匀速转动,并与理想变压器原线圈相连,副线圈连接着一只“22 V, 6 W”灯泡,且灯泡正常发光,电路中熔断器熔断电流为 O.3 A,若线框输出电压 ME,=66√虿 sinl 007rt V,下列说法正确的是 A.图示位置线框中产生交变电动势值最大 B.线框中产生交变电压的频率为 100Hz C.变压器原、副线圈匝数之比为 3∶1 D.副线圈可接入消耗电功率为 30W 的用电器 1O. 如图所示, 质量为 m 的矩形闭合线圈 abcd 从不同高处自由下落 一段时间后垂直于磁场方向进入一有界磁场。已知口 6 边始终与水平磁场边界平 行,Z 口 6:226c=2Z。从 D6 边刚进入磁场到如边刚进入磁场的这段时间内,下列 说法正确的是 A.ad 段的电流方向是 a →d B.线圈中通过的电荷量可能不相同 C.线圈产生的焦耳热可能为 mgl D.线圈的感应电流一定是越来越大 二、计算题(本题含 5 小题,共 60 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要 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) 11.(1O 分)沙尘暴天气会严重影响交通。有一辆卡车以 54 km/h 的速度匀速行驶,司机突然模糊看 到前方十字路口一个骑自行车的人突然跌倒,该司机刹车的反应时间为 O.6 s,刹车后卡车匀减速前进, 最后停在骑车者前 1.5 m 处,避免了一场安全事故。已知刹车过程中卡车加速度大小为 5 m/s2,求: (1)司机发现情况后,卡车经过多长时间停下; (2)司机发现情况时,卡车与该自行车的距离。

12.(10 分)如图所示,水平面上有两根光滑金属导轨平行固定放置,导轨的电阻不计,间距为 l = O.5 m, 左端通过导线与阻值 R =3Ω 的电阻连接,右端通过导线与阻值为 RL=6Ω 的小灯泡 L 连接,在 CDEF 矩形 区域内有竖直向上,磁感应强度 B = O.2T 的匀强磁场。一根阻值 r =O.5Ω 、质量 m = O.2kg 的金属棒在 恒力 F =2 N 的作用下由静止开始从 AB 位置沿导轨向右运动,经过 t =1 s 刚好进入磁场区域。求金属棒 刚进入磁场时:

2/7

(1)金属棒切割磁场产生的电动势; (2)小灯泡两端的电压和金属棒受安培力。

13.(1O 分)如图所示,竖直固定放置的光滑绝缘杆上 O 点套有一个质量为 m、带电量为 -q 的小环。在杆 的左侧固定一个带电量为 +Q 的点电荷,杆上 a、b 两点与 Q 正好构成等边三角形。已知 Oa 之间距离为 h1,a、b 之间距离为 h2,静电常量为 k 。现使小环从图示位置的 O 点由静止释放,若通过 a 点的速率为

3gh1 。试求:(1)小环运动到 a 点时对杆的压力大小及方向; (2)小环通过 b 点的速率。

14.(15 分)某兴趣小组举行遥控赛车比赛,比赛路径如图所示。可视为质点的赛车从起点 A 出发,沿水 平直线轨道运动己:1Om 后,由 B 点进入半径为 R = O.4m 的光滑竖直半圆轨道,并通过轨道的最高点 C 作平抛运动,落地后才算完成比赛。B 是半圆轨道的最低点,水平直线轨道和半圆轨道相切于 B 点。已知 赛车质量 m = O.5 kg,通电后电动机以额定功率 P =3 W 工作,赛车在水平轨道上受到的阻力恒为 f = O.4 N,之后在运动中受到的轨道阻力均可不计,g 取 1Om/s2 。试求: (1)赛车能通过 C 点完成比赛,其落地点离 B 点的最小距离; (2)要使赛车完成比赛,电动机工作最短的时间; (3)若赛车过 B 点速度 vB= 8.Om/s,R 为多少时赛车能完成比赛,且落地点离 B 点最大。

3/7

15.(15 分)如图 a 所示,一个质量为 m = 2.O×1O kg,电荷量 q =1.O×1O 5C 的带负电粒子(重力忽略不 计),从静止开始经 U1=100V 电压加速后,垂直于场强方向进入两平行金属板间的匀强偏转电场。偏转电
-11 -

场的电压 U2=100V,金属板长 L=20cm,两板间距 d =1O 3 cm. (1)粒子进人偏转电场时的速度 v0 大小; (2)粒子射出偏转电场时的偏转角 θ; (3)在匀强电场的右边有一个足够大的匀强磁场区域。若以粒子进入磁场的时刻为 t =0,磁感应强度 B 的 大小和方向随时间的变化如图 b 所示,图中以磁场垂直于纸面向内为正。如图建立直角坐标系(坐标原点 为微粒进入偏转电场时初速度方向与磁场的交边界点)。 求在 t = 案可以用根式表示,如用小数,请保留两位有效数字)

4p ×10 6s 时粒子的位置坐标(X, Y)。 (答 3

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答案详解
一、选择题: 1.D 2.A 3.D 4.B 5.B 6.B 7.C 8.D 9.C 10.C

二、计算题: 11. (10 分) 解: (1)v0 =54 km/h=15 m/s, 刹车后卡车做匀减速运动的时间 t2 ? 停下时间 t= t1+ t2=3.6 s (2)t1=0.6 s 内卡车仍匀速前进,其行驶距离 s1= v0t1=15×0.6 m=9 m 卡车做匀减速运动的位移 s2 ?
2 vt2 ? v0 0 ? 152 ? m ? 22.5m 2a ? 2?5

vt ? v0 0 ? 15 ? s ? 3s a ?5

(2 分) (2 分) (2 分) (2 分) (2 分)

司机发现情况时距该自行车的距离 s= s1 + s2 + l = 33 m 12. (10 分) 解: (1)0~1s 棒只受拉力,由牛顿第二定律 F=ma 可得金属棒进入磁场前的加速度 a ?

F 2 ? m/s2 ? 10m/s2 m 0.2

(1 分) (1 分)

设其刚要进入磁场时速度为 v,由 v=at=10m/s

金属棒进入磁场时切割磁感线,感应电动势 E=Blv=0.2×0.5×10V=1V(2 分) (2) 小灯泡与电阻 R 并联, R并 ? 通过金属棒的电流大小 I ?
R ? RL 3? 6 ? ? ? 2? R ? RL 3 ? 6

E 1 ? A ? 0.4A R并 ? r 2 ? 0.5

(2 分) (1 分) (2 分) (1 分)

小灯泡两端的电压 U=E-Ir=1-0.4×0.5=0. 8V 金属棒受到的安培力大小 FA=BIl=0.2×0. 4×0.5N=0.04N 由左手定则可判断安培力方向水平向左 13. (10 分) 解: (1)由库仑定律可得,小环运动到 a 点时所受库仑力为 F ? 设 r 为 Q 到 a 点的距离,依题意 r ? h2 ,所以 F ?

kQq ,方向由 a 指向 Q。 r2
(2 分)

kQq 。 2 h2

杆对小环的支持力 N ? F cos30? ?

3kQq ,方向水平向右。 2 2h2

(2 分)

由牛顿第三定律可知,小环对杆的压力大小 N ? ? N ?

3kQq ,方向水平向左。 2 2h2

5/7

(1 分) (2)小环从 a 运动到 b 的运动过程,根据动能定理

mgh 2 ? qU ab ?

1 1 2 2 mvb ? mv a 2 2

(3 分) (1 分)

由于 a、b 两点到点电荷 Q 的距离相等,所以 U ab ? 0 可得 vb ? 14. (15 分)

g (2h2 ? 3h1 )

(1 分)

解: (1)赛车与半圆轨道 C 点间弹力 N=0 时,赛车由 C 点平抛的速度最小为 v0,仅由重力提供向心力, 即 mg= m
2 v0 … R

?

(2 分)

小车离开 C 点后做平抛运动:

y=2R= x=v0 t1

1 2 gt1 2

……

? ?

(1 分) (1 分)

………… (1 分)

联立以上各式得 x=2R=0.80 m

(2) 设电动机工作最短时间为 t2, 赛车由 A 点到 C 点, C 点最小速度最小仍为 v0, 由动能定理 W 总=Δ?k??, 即? Pt2- fL-2 mg R = 由??式得 t2=3s

1 2 mv 0 - 0…? 2

(2 分) (1 分)

(3)赛车由 B 点运动到 C 点机械能守恒,C 点速度为 vC,B 点为参考平面,得

1 2 1 2 mv B +0= mv C +2mgR 2 2 1 2 平抛: y=2R= gt 3 2
x=vC t3 整理上式得
x ? 4 R(
2 vB ? 4 R) g

(2 分) (1 分) (1 分) (1 分)

由数学知识得 4R= 15. (15 分)

2 vB v2 ? 4 R 时,平抛的水平距离 x 最大,即 R ? B =0.8m(2 分) 8g g

解: (1)粒子在加速电场中由动能定理得

qU 1 ?

1 2 mv 0 2

解得 v0=1.0× 104m/s (3 分)

(2)粒子在偏转电场中做类平抛运动,有

6/7

a?

qU 2 L (1 分) , v y ? at ? a (1 分) md v0
U2L 1 ? 2U 1 d 3
(1 分)

飞出电场时,速度偏转角的正切:

tan? ?

vy v0

?

(2 分)

解得 θ=30°

飞出电场时,偏转距离

1 U L2 1 3 y ? at2 ? 2 ? m? m 2 4U1d 10 3 30
(3)进入磁场时粒子的速度 v ?

(1 分)

v0 2 3 ? ? 104 m/s cos? 3

(1 分)

设 粒子在磁 场 中做 圆 周运 动 的周期 为 T , 圆 周运 动 半径 为 r 。 则 由

y v

qBv ?
得r ?

mv r

2

mv 2 3 ? ? 10?2 m qB 3

(1 分) (1 分)

θ r O

r

T?

2?m ? 2? ? 10? 6 s Bq

2? 2? ? 10 ? 6 s 内和在 t ? ? 10 ? 6 s 到 依 题 意,知粒子在 t=0 到 t ? 3 3 2? 4? ? 10 ? 6 s 时间内在磁场中转过的圆弧所对的圆心角均为 t? ,粒子的运动轨迹应如图所示。 3 3
由几何关系得 X ? 2(r ? r sin 30?) ? 2 3 ?10?2 m ? 3.5?10-2 m (2 分)

x

Y ? y ? 2r cos30? ? (

3 1 ? )m ? 3.8 ? 10? 2 m 30 50

(2 分)

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