山东省德州市禹城华东实验中学学年高三物理下学期期末试题.docx
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山东省德州市禹城华东实验中学学年高三物理下学期期末试题
山东省德州市禹城华东实验中学2019-2020学年高三物理下学期期末试题
一、选择题:
本题共5小题,每小题3分,共计15分.每小题只有一个选项符合题意
1.图中的实线所示是某同学利用力传感器悬挂一砝码在竖直方向运动时,数据采集器记录下的力传感器中拉力的大小变化情况.由图可知A、B、C、D四段图线中砝码处于超重状态的为( )
A.A段 B.B段 C.C段 D.D段
参考答案:
答案:
AD
2.如图所示,两水平放置的平行金属板间有一匀强电场,板长为L,板间距离为d,在板右端L处有一竖直放置的光屏M,一带电量为q,质量为m的质点从两板中央射入板间,最后垂直打在M屏上,则下列结论正确的是
A.板间电场强度大小为mg/q
B.板间电场强度大小为2mg/q
C.质点在板间的运动时间跟它从板的右端运动到光屏的时间相等
D.质点在板间的运动时间大于它从板的右端运动到光屏的时间
参考答案:
BC
3.(单选)2009年2月11日,俄罗斯的“宇宙-2251”卫星和美国的“铱-33”卫星在西伯利亚上空约805km处发生碰撞。
这是历史上首次发生的在轨卫星碰撞事件。
碰撞过程中产生的大量碎片可能会影响太空环境。
假定有甲、乙两块碎片,绕地球运动的轨道都是圆,甲的运行速率比乙的大,则下列说法中正确的是:
A.甲的运行周期一定比乙的长B.甲距地面的高度一定比乙的高
C.甲的向心力一定比乙的大 D.甲的加速度一定比乙的大
参考答案:
D
4.1932年,劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器。
回旋加速器的工作原理如下图(甲)所示,置于高真空中的D形金属盒半径为R,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可以忽略不计。
磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。
A处粒子源产生的粒子,质量为m、电荷量为+q,初速度为0,在加速器中被加速,加速电压为U。
加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。
(1)求粒子第1次和第2次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比;
(2)求粒子从静止开始加速到出口处所需的时间t和粒子获得的最大动能Ekm;
(3)近年来,大中型粒子加速器往往采用多种加速器的串接组合。
例如由直线加速器做为预加速器,获得中间能量,再注入回旋加速器获得最终能量。
n个长度逐个增大的金属圆筒和一个靶,它们沿轴线排列成一串,如图(乙)所示(图中只画出了六个圆筒,作为示意)。
各筒相间地连接到频率为f、最大电压值为U的正弦交流电源的两端。
整个装置放在高真空容器中。
圆筒的两底面中心开有小孔。
现有一电量为q、质量为m的正离子沿轴线射入圆筒,并将在圆筒间的缝隙处受到电场力的作用而加速(设圆筒内部没有电场)。
缝隙的宽度很小,离子穿过缝隙的时间可以不计。
已知离子进入第一个圆筒左端的速度为v1,且此时第一、二两个圆筒间的电势差
1-
2=-U。
为为使打到靶上的离子获得最大能量,各个圆筒的长度应满足什么条件?
并求出在这种情况下打到靶上的离子的能量。
参考答案:
(1)设粒子第1次经过狭缝后的半径为r1,速度为v1, qU=
mv12
qv1B=m
(1分) 解得:
同理,粒子第2次经过狭缝后的半径
则r1:
r2 =1:
(2分)
(2)粒子在磁场中运动一个周期,被电场加速两次。
设粒子到出口处被加速了n次,
nqU=
(2分)qvmB=m
得vm=
(2分)
解得n=
带电粒子在磁场中运动的周期为
则粒子在磁场中运动的总时间t=
=
(2分)所以,粒子获得的最大动能Ekm=
=
(2分)
5.(多选)如图所示,质量和电荷量均相同的两个小球A、B分别套在光滑绝缘杆MN、NP上,两杆固定在一起,NP水平且与MN处于同一竖直面内,∠MNP为钝角.B小球受一沿杆方向的水平堆力F1作用,A、B均处于静止状态,此时A、B两球间距为L1.现缓慢推动B球,A球也缓慢移动,当B球到达C点时,水平推力大小为F2,A、B两球间距为L2,则( )
A.F1<F2B.F1>F2C.L1<L2D.L1>L2
参考答案:
【考点】:
库仑定律;共点力平衡的条件及其应用.
【专题】:
电场力与电势的性质专题.
【分析】:
对A球受力分析,根据动态平衡的分析方法,受到的重力大小方向不变、支持力的方向不变,库仑力的方向在改变,但是由于B球只能到C,故由矢量三角形可知A受到的库仑力在减小.根据库仑定律的表达式判断AB之间的距离变化.再对B受力分析,根据平衡条件判断推力的变化.
:
解:
CD、对A受力分析如图所示,A受到重力mg、支持力FA和库仑力F库,根据平衡条件可知,重力mg和库仑力F库的合力FA′与支持力FA等值反向,可以把重力mg、支持力FA和库仑力F库之间的关系转变为mg、FA′、F库′之间的三角形关系,如图所示.当B球向C移动的过程中,库仑力的方向在改变,即图中α角变小,由矢量三角形可知,库仑力在变小.根据库仑定律
可知L变大,即AB之间的距离变大.故C正确、D错误.
AB、对B球受力分析如图所示,B受到重力mg、支持力FB、库仑力F库和推论F,根据平衡条件可知,F=F库cosβ,当B球向C移动的过程中,库仑力的方向在改变,即β在变大,则cosβ变小,库仑力又在减小,故推论F变小,即F1>F2.故A错误、B正确.
故选:
BC.
【点评】:
本题要掌握库仑定律、平衡条件、受力分析,是一道综合能力较强的题目,本题的突破口在于A球受到的重力大小方向不变、支持力的方向不变,库仑力的方向在改变.
二、填空题:
本题共8小题,每小题2分,共计16分
6.为了测量一微安表头A的内阻,某同学设计了如图所示的电路。
图中,A0是标准电流表,R0和RN分别是滑动变阻器和电阻箱,S和S1分别是单刀双掷开关和单刀开关,E是电池。
完成下列实验步骤中的填空:
(1)将S拨向接点1,接通S1,调节________,使待测表头指针偏转到适当位置,记下此时________的读数I;
(2)然后将S拨向接点2,调节________,使________,记下此时RN的读数;
(3)多次重复上述过程,计算RN读数的________,此即为待测微安表头内阻的测量值。
参考答案:
7.某研究性学习小组进行了如下实验:
如图所示,在一端封闭的光滑细玻璃管中注满清水,水中放一个红蜡做成的小圆柱体R。
将玻璃管的开口端用胶塞塞紧后竖直倒置且与y轴重合,在R从坐标原点以速度v
=8cm/s匀速上浮的同时,玻璃管沿x轴正方向做初速为零的匀加速直线运动。
同学们测出某时刻R的坐标为(3,8),此时R的速度大小为 cm/s,R在上升过程中运动轨迹的示意图是 。
(R视为质点)
参考答案:
10 cm/s, D
8.我国道路安全部门规定:
高速公路上行驶的最高时速为120km/h。
交通部门提供下列资料:
路面
动摩擦因数
干沥青
0.7
干碎石路面
0.6~0.7
湿沥青
0.32~0.4
资料一:
驾驶员的反应时间:
0.3~0.6s
资料二:
各种路面与轮胎之间的动摩擦因数(见右表)
根据以上资料,通过计算判断汽车在高速公路上行驶时的安全距离最接近
A.100m B.200m C.300m D.400m
参考答案:
B
9.已知在标准状况下水蒸气的摩尔体积为V,密度为ρ,每个水分子的质量为m,体积为V1,请写出阿伏伽德罗常数的表达式NA=
(用题中的字母表示).已知阿伏伽德罗常数NA=6.0×1023mol﹣1,标准状况下水蒸气摩尔体积V=22.4L.现有标准状况下10L水蒸气,所含的分子数为 2.7×1021个 .
参考答案:
解:
阿伏伽德罗常数:
NA=
=
;
10L水蒸气所含分子个数:
n=NA
=
×6.0×1023=2.7×1021个;
故答案为:
;2.7×1021个.
10.如图19所示,电路中的电阻R2是光敏电阻,其它电阻的阻值不变。
已知不受光照时,电阻R1∶R2∶R3∶R4=1∶2∶3∶4,电路两端的电压U恒定不变,且左端接电源的正极。
若用光照射光敏电阻R2,且逐渐增强照射光的强度至某一值,在此过程中电容器C所带的电荷量的变化情况可能是___________,也可能是______________________。
参考答案:
减小 先减小后增大
11.总质量为M的火箭被飞机释放时的速度为
,方向水平.释放后火箭立即向后以相对于地面的速率u喷出质量为m的燃气,则火箭相对于地面的速度变为 ▲
参考答案:
(3)
12.如图所示,“神舟”飞船升空后,进入近地点为B,远地点为A的椭圆轨道I上飞行。
飞行数圈后变轨.在过远地点A的圆轨道Ⅱ上做匀速圆周运动。
飞船由椭圆轨道运行变轨到圆形轨道运行后周期 (变短、不变或变长),机械能 (增加、减少或不变)。
参考答案:
变长 增加
13.(6分)如图所示,电源电动势为E=10V,内阻r=1Ω,R1=3Ω,R2=6Ω,C=30μF。
开关S断开时,电容器的电荷量为 C。
闭合开关S,稳定后通过R1的电流为 A。
参考答案:
答案:
3×10—4; 1
三、简答题:
本题共2小题,每小题11分,共计22分
14.如图所示,质量为m带电量为+q的小球静止于光滑绝缘水平面上,在恒力F作用下,由静止开始从A点出发到B点,然后撤去F,小球冲上放置在竖直平面内半径为R的光滑绝缘圆形轨道,圆形轨道的最低点B与水平面相切,小球恰能沿圆形轨道运动到轨道末端D,并从D点抛出落回到原出发点A处.整个装置处于电场强度为E=
的水平向左的匀强电场中,小球落地后不反弹,运动过程中没有空气阻力.求:
AB之间的距离和力F的大小.
参考答案:
AB之间的距离为R,力F的大小为mg.
考点:
带电粒子在匀强电场中的运动;牛顿第二定律;平抛运动;动能定理的应用.
专题:
带电粒子在电场中的运动专题.
分析:
小球在D点,重力与电场力的合力提供向心力,由牛顿第二定律即可求出D点的速度,小球离开D时,速度的方向与重力、电场力的合力的方向垂直,小球做类平抛运动,将运动分解即可;对小球从A运动到等效最高点D过程,由动能定理可求得小球受到的拉力.
解答:
解:
电场力F电=Eq=mg
电场力与重力的合力F合=
mg,方向与水平方向成45°向左下方,
小球恰能到D点,有:
F合=
解得:
VD=
从D点抛出后,只受重力与电场力,所以合为恒力,小球初速度与合力垂直,小球做类平抛运动,以D为原点沿DO方向和与DO垂直的方向建立坐标系(如图所示).
小球沿X轴方向做匀速运动,x=VDt
沿Y轴方向做匀加速运动,y=
at2
a=
=
所形成的轨迹方程为y=
直线BA的方程为:
y=﹣x+(
+1)R
解得轨迹与BA交点坐标为(
R,R)
AB之间的距离LAB=R
从A点D点电场力做功:
W1=(1﹣
)R?
Eq
重力做功W2=﹣(1+
)R?
mg;
F所做的功W3=F?
R
有W1+W2+W3=mVD2,有F=
mg
答:
AB之间的距离为R,力F的大小为mg.
点评:
本题是动能定理和向心力知识的综合应用,分析向心力的来源是解题的关键.
15.
(选修3—4)(7分)如图甲所示为一列简谐横波在t=2s时的波形图,图乙是这列波中P点的振动图线,求该波的传播速度的大小,并判断该波的传播方向。
参考答案:
解析:
依题由甲图知该波的波长为
……………(1分)
由乙图知该波的振动周期为
……………(1分)
设该波的传播速度为V,有
……………(1分)
又由乙图知,P点在此时的振动方向向上,……………(1分)
所以该波的传播方向水平向左。
……………(2分)
四、计算题:
本题共3小题,共计47分
16.目前,滑板运动受到青少年的追捧。
如图是某滑板运动员在一次表演时的一部分赛道在竖直平面内的示意图。
赛道光滑,FGI为圆弧赛道,半径R=6.5m,C为最低点并与水平赛道BC位于同一水平面,KA、DE平台的高度都为h=1.8m。
B、C、F处平滑连接。
滑板a和b的质量均为m=5kg,运动员质量为M=45kg。
表演开始,运动员站在滑板b上。
先让滑板a从A点静止下滑,tl=0.1s后再与b板一起从A点静止下滑。
滑上BC赛道后,运动员从b板跳到同方向运动的a板上,在空中运动的时间t2=0.6s(水平方向是匀速运动)。
运动员与a板一起沿CD赛道上滑后冲出赛道,落在EF赛道的P点,沿赛道滑行,经过最低点G时,运动员受到的支持力FN=742.5N。
(滑板和运动员的所有运动都在同一竖直平面内,计算时滑板和运动员都看作质点,取g=10m/s2)
(1)滑到G点时,运动员的速度是多大?
(2)运动员跳上滑板a后,在BC赛道上.与滑板a共同运动的速度是多大?
(3)从表演开始到运动员滑至I的过程中,系统的机械能改变了多少?
参考答案:
17.(22分)如图,一质量为m=1kg的木板静止在光滑水平面上。
开始时,木板右端与墙相距L=0.08m;质量为m=1kg的小物块以初速度v0=2m/s滑上木板左端。
木板长度可保证物块在运动过程中不与墙接触。
物块与木板之间的动摩擦因数为
=0.1,木板与墙的碰撞是完全弹性的。
取g=10m/s2,求
(1)从物块滑上木板到两者达到共同速度时,木板与墙碰撞的次数及所用的时间;
(2)达到共同速度时木板右端与墙之间的距离。
参考答案:
解析:
(1)物块滑上木板后,在摩擦力作用下,木板从静止开始做匀加速运动,设木板加速度为a,经历时间T后与墙第一次碰撞,碰撞时的速度为v1,则
①
②
③
联立①②③解得 T=0.4s v1=0.4m/s ④
在物块与木板两者达到共同速度前,在每两次碰撞之间,木板受到物块对它的摩擦力作用而做加速度恒定的运动,因而木板与墙相碰后将返回至初态,所用时间为T。
设物块与木板两者达到共同速度v前木板共经历n次碰撞,则有
⑤
式中
是碰撞n次后木板从起始位置至达到共同速度时所需要的时间。
⑤式可改写为2v=v0-2nT ⑥
由于木板的速率只能位于0到v1之间,
故有0≤v0-2nT≤2v1 ⑦
求解上式得 1.5≤n≤2.5 由于n是整数,
故n=2 ⑧
再由①⑤⑧得
从开始到物块与木板两者达到共同速度所用的时间为
(2)物块与木板达到共同速度时,
木板与墙之间的距离为
⑨
联立①⑨式,并代入数据得s=0.06m
18.如图l所示,带有小孔的平行极板A、B间存在匀强电场,电场强度为E0,极板间距离为L。
其右侧有与A、B垂直的平行极板C、D,极板长度为L,C、D板加不变的电压。
C、D板的右侧存在宽度为2L的有界匀强磁场,磁场边界与A、B板平行。
现有一质量为m,带电量为e的电子(重力不计),从A板处由静止释放,经电场加速后通过B板的小孔飞出;经C、D板间的电场偏转后恰能从磁场的左侧边界M点进入磁场区域,速度方向与边界夹角为60°,此时磁场开始周期性变化,如图2所示(磁场从t=0卸时刻开始变化,且以垂直于纸面向外为正方向),电子运动一段不少于
;的时间后从右侧边界上的N点飞出,飞出时速度方向与边界夹角为60°,M.N连线与磁场边界垂直。
求:
(1)电子在A、B间的运动时间
(2)C、D间匀强电场的电场强度
(3)写出磁感应强度B0变化周期T的大小各应满足的表达式
参考答案:
见解析
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