北京匯文中學中學部高三物理下學期期末試卷含解析

北京匯文中學中學部高三物理下學期期末試卷含解析一、選擇題：本題共5小題，每小題3分，共計15分．每小題只有一個選項符合題意1.（2012?溫州模擬）半圓柱體P放在粗糙的水平面上，有一擋板MN，延長線總是過半圓柱體的軸心O，但擋板與半圓柱不接觸，在P和MN之間放有一個光滑均勻的小圓柱體Q，整個裝置處于靜止狀態(tài)，如圖是這個裝置的截面圖，若用外力使MN繞O點緩慢地順時針轉動，在MN到達水平位置前，發(fā)現(xiàn)P始終保持靜止，在此過程中，下列說法中正確的是（）A．MN對Q的彈力逐漸增大B．P、Q間的彈力先減小后增大C．地面對P的彈力逐漸增大D．Q所受的合力逐漸增大參考答案：A解：A、B以小圓柱體Q為研究對象，分析受力情況，作出受力示意力圖，如圖1所示．由平衡條件得：MN對Q的彈力F1=mgcosα，P對Q的彈力F2=mgsinα使MN繞O點緩慢地順時針轉動的過程中，α減小，則F1增大，F(xiàn)2減?。蔄正確，B錯誤．C、對P研究，作出受力如圖2，地面對P的彈力N=Mg+F2sinα，F(xiàn)2減小，α減小，所以N減?。蔆錯誤．D、Q緩慢移動，所受的合力保持為零，不變．故D錯誤．故選A2.如圖所示，由基本門電路組成的四個電路，其中能使小燈泡發(fā)光的是

（

）參考答案：A3.如圖甲所示，金屬極板A、B水平放置，極板長度為L，板間距為0.5L，兩極板間的電勢差為UAB隨時間周期性變化的關系如圖乙所示，變化周期為T，邊界MN的右側有方向垂直紙面向里的勻強磁場．一靜止在兩極板正中央的中性粒子，由于粒子內部的作用，在t=0時刻粒子突然分裂成兩個帶電微粒1、2，微粒1的質量為m1=2m，微粒2的質量為m2=m，其中微粒1帶正電電荷量為q，速度方向水平向左，在t=T時刻從極板B的邊緣離開，不計重力和分裂后兩微粒間的相互作用，已知邊界MN右側磁場的磁感應強度大小為B=，試求：（1）粒子分裂后瞬間兩微粒的速度；（2）交變電壓U的大?。唬?）微粒2在磁場中運動的軌跡半徑和時間；（4）畫出兩微粒大致的運動軌跡，并簡要說明．參考答案：解：（1）粒子分裂前不帶電荷，故由電荷守恒可知，分裂后，粒子1帶電量+q，那么粒子2帶電量為﹣q；設分裂后微粒1速度方向水平向左，大小為v1，那么由分裂過程動量守恒可得粒子2的速度水平向右，大小為v2=2v1；粒子在極板間運動只受豎直方向上的電場力作用，那么水平方向分運動為勻速直線運動，則粒子1在電場中運動時間；所以，，；（2）粒子1在時，加速度，在時，加速度，所以粒子1離開電場時的豎直分速度為0，豎直方向平均分速度，所以，所以，；（3）粒子2分裂后的速度v2=2v1，故粒子2經過就離開從右端電場；又有兩粒子電荷大小相同，符號相反，故電場力大小相等，方向相反，又有粒子2的質量是粒子1的，所以，粒子2的加速度a2=﹣2a，那么粒子2經過后的豎直位移正好為，粒子2從A板右邊界離開電場；粒子2進入磁場時速度v的水平分量（水平向右），豎直分量（豎直向上）；故，與NM直線成45°；粒子2在磁場中運動，只受洛倫茲力，洛倫茲力做向心力，所以有，所以，；粒子2進入磁場時，半徑與NM成45°，那么由幾何對稱性可知，離開磁場時半徑與NM也成45°，所以，粒子2在磁場中轉過的中心角為270°，那么粒子2在磁場中的運動時間；（4）粒子1向左運動，水平方向為勻速直線運動，豎直方向先加速后減速，加速度大小相等，且時間相等，故前一半軌跡為拋物線，后一半軌跡也為拋物線，但與與前半段反對稱，之后向左勻速運動；粒子2向右的運動軌跡為拋物線，正好經過極板A右邊界，然后在磁場中轉過270°，進入電場的位置與極板A的距離為，此時B極板電勢高，因，粒子2最終打在極板A的左半側；所以，兩粒子的運動軌跡如圖所示，．答：1）粒子分裂后瞬間微粒1的速度為，微粒2的速度為；（2）交變電壓U的大小為；（3）微粒2在磁場中運動的軌跡半徑為，時間為T．【考點】帶電粒子在勻強磁場中的運動；帶電粒子在勻強電場中的運動．【分析】（1）由微粒1的運動時間求得速度，再應用動量守恒得到微粒2的速度；（2）根據(jù)微粒1豎直方向上的分位移，及微粒2運動過程中只受電場力作用求得電壓；（3）根據(jù)類平拋運動求得微粒2進入磁場的速度和方向，再由牛頓第二定律得到半徑及周期，從而求得運動時間；（4）根據(jù)粒子運動過程中所受合外力求得微粒的運動，進而得到運動軌跡．4.一個質點運動的速度時間圖象如圖甲所示，任意很短時間內質點的運動可以近似視為勻速運動，該時間內質點的位移即為條形陰影區(qū)域的面積，經過累積，圖線與坐標軸圍成的面積即為質點在相應時間內的位移。利用這種微元累積法我們可以研究許多物理問題，圖乙是某物理量隨時間變化的圖象，此圖線與坐標軸所圍成的面積，下列說法中正確的是

A．如果y軸表示作用力，則面積大于該力在相應時間內的沖量B．如果y軸表示力做功的功率，則面積小于該力在相應時間內所做的功C．如果y軸表示流過用電器的電流，則面積等于在相應時間內流過該用電器的電量D．如果y軸表示變化磁場在金屬線圈產生的電動勢，則面積等于該磁場在相應時間內磁感應強度的變化量參考答案：C，如果y軸表示作用力，則面積等于該力在相應時間內的沖量；如果y軸表示力做功的功率，則面積等于該力在相應時間內所做的功；如果y軸表示流過用電器的電流，則面積等于在相應時間內流過該用電器的電量；由可知，如果y軸表示變化磁場在金屬線圈中產生的電動勢，且匝數(shù)n=1，則面積等于該磁場在相應時間內磁通量的變化量。本題應選C。5.如圖所示，兩個等量同種電荷P、Q，在P、Q連線的垂直平分線上有M、N兩點，另有一點電荷q，則(

)(A)若q是正電荷，q在N點的電勢能比在M點的電勢能大(B)若q是負電荷，q在M點的電勢能比在N點的電勢能大(C)無論q是正電荷還是負電荷，q在M，N兩點的電勢能一樣大(D)無論q是正電荷還是負電荷，q在M點的電勢能都比在N點的電勢能小參考答案：答案：AB二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計16分6.如圖所示，勻強電場中的三點A、B、C構成一個邊長為0.1m的等邊三角形。已知電場線的方向平行于△ABC所在平面，A、B、C三點的電勢分別為100V、60V和20V，則此勻強電場的場強大小E=________V/m。若將電量為1.0×10－10C的正電荷從A點移到B點，電場力所做的功W=________J。參考答案：答案：800；4×10－9。7.如圖所示的氣缸中封閉著一定質量的理想氣體，活塞和氣缸間都導熱，活塞與氣缸間無摩擦，氣缸開口始終向上.在室溫為27°時，活塞距氣缸底部距離h1=10cm,后將氣缸放置在冰水混合物中，則：①在冰水混合物中，活塞距氣缸底部距離h2=？②此過程中氣體內能

（填“增大”或“減小”），氣體不對外做功，氣體將

(填“吸熱”或者“放熱”).參考答案：①氣缸內氣體的壓強不變，由蓋?呂薩克定律可知：

（2分）h2=7.9cm

（1分）②減小（1分），放熱（1分）8.（1）一定質量的理想氣體由狀態(tài)A經狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的p﹣V圖象如圖所示．在由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中，理想氣體的溫度升高（填“升高”、“降低”或“不變”）．在由狀態(tài)A變化到狀態(tài)C的過程中，理想氣體吸收的熱量等于它對外界做的功（填“大于”、“小于”或“等于”）（2）已知阿伏伽德羅常數(shù)為60×1023mol﹣1，在標準狀態(tài)（壓強p0=1atm、溫度t0=0℃）下理想氣體的摩爾體積都為224L，已知第（1）問中理想氣體在狀態(tài)C時的溫度為27℃，求該氣體的分子數(shù)（計算結果保留兩位有效數(shù)字）參考答案：考點：理想氣體的狀態(tài)方程；熱力學第一定律．專題：理想氣體狀態(tài)方程專題．分析：（1）根據(jù)氣體狀態(tài)方程和已知的變化量去判斷溫度的變化．對于一定質量的理想氣體，內能只與溫度有關．根據(jù)熱力學第一定律判斷氣體吸熱還是放熱．（2）由圖象可知C狀態(tài)壓強為p0=1atm，對于理想氣體，由蓋呂薩克定律解得標準狀態(tài)下氣體體積，從而求得氣體摩爾數(shù)，解得氣體分子數(shù)．解答：解：（1）pV=CT，C不變，pV越大，T越高．狀態(tài)在B（2，2）處溫度最高．故從A→B過程溫度升高；在A和C狀態(tài)，pV乘積相等，所以溫度相等，則內能相等，根據(jù)熱力學第一定律△U=Q+W，由狀態(tài)A變化到狀態(tài)C的過程中△U=0，則理想氣體吸收的熱量等于它對外界做的功．故答案為：升高

等于（2）解：設理想氣體在標準狀態(tài)下體積為V，由蓋呂薩克定律得：解得：該氣體的分子數(shù)為：答：氣體的分子數(shù)為7.3×1022個．點評：（1）能夠運用控制變量法研究多個物理量變化時的關系．要注意熱力學第一定律△U=W+Q中，W、Q取正負號的含義．（2）本題關鍵根據(jù)蓋呂薩克定律解得標準狀況下氣體體積，從而求得氣體摩爾數(shù)，解得氣體分子數(shù)9.一個電流表的內阻Rg=36Ω,滿偏電流Ig=10mA，將它改裝成較大量程的電流表，測得改裝后電流表得內阻是0.36Ω，則改裝后電流表的量程為

A，并聯(lián)的分流電阻為

Ω。參考答案：1

0.364略10.在共點力合成的實驗中，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出力的 圖示，如圖所示．圖上標出了F1、F2、F、F′'四個力，其中

（填上述字母）不是由彈簧秤直接測得的．若F與F′ 的

_基本相等，

_基本相同，說明共點 力合成的平行四邊行定則得到了驗證．參考答案：

大小

方向本實驗是通過兩個彈簧秤的拉力作出的平行四邊形得出合力，只要合力與實際的拉力重合，則實驗成功；由圖可知F′是由平行四邊形定則得出的，故F′不是由彈簧秤直接測得的；F是通過一個彈簧秤測出的，故只要F與F′的大小和方向基本相同即可11.如圖所示為水平放置的兩個彈簧振子A和B的振動圖像，已知兩個振子質量之比為mA:mB=2:3，彈簧的勁度系數(shù)之比為kA:kB=3:2，則它們的周期之比TA：TB＝

；它們的最大加速度之比為aA:aB＝

。

參考答案：2：3；9：2略12.(4分)太陽內部發(fā)生熱核反應，每秒鐘輻射出的能量約為J，據(jù)此可做算太陽一年內質量將減少_______kg（結果保留2位有效數(shù)字）。參考答案：

13.地球同步衛(wèi)星到地心的距離r可用地球質量M、地球自轉周期T與引力常量G表示為r=_____________。參考答案：三、簡答題：本題共2小題，每小題11分，共計22分14.(3-5模塊)(5分)有兩個質量為m的均處于基態(tài)的氫原子A、B，A靜止，B以速度v0與之發(fā)生碰撞．己知：碰撞前后二者的速度均在一條直線上，碰撞過程中部分動能有可能被某一氫原子吸收。從而該原子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，然后，此原子向低能級態(tài)躍遷，并發(fā)出光子．如欲碰后發(fā)出一個光子，則速度v0至少需要多大？己知氫原子的基態(tài)能量為E1(E1<0)。參考答案：解析：，--------------(1分)

，--------------(1分)

，--------------(1分)

--------------(2分)15.（10分）如圖所示，氣缸放置在水平臺上，活塞質量為5kg，面積為25cm2，厚度不計，氣缸全長25cm，大氣壓強為1×105pa，當溫度為27℃時，活塞封閉的氣柱長10cm，若保持氣體溫度不變，將氣缸緩慢豎起倒置．g取10m/s2．

（1）氣缸倒置過程中，下列說法正確的是__________A．單位時間內氣缸單位面積上氣體分子撞擊次數(shù)增多B．單位時間內氣缸單位面積上氣體分子撞擊次數(shù)減少C．吸收熱量，對外做功D．外界氣體對缸內氣體做功，放出熱量（2）求氣缸倒置后氣柱長度；（3）氣缸倒置后，溫度升至多高時，活塞剛好接觸平臺(活塞摩擦不計)?參考答案：(1)BC(2)15cm(3)227℃四、計算題：本題共3小題，共計47分16.（16分）如圖所示，兩個可導熱的氣缸豎直放置，它們的底部都由一細管連通（忽略細管的容積）。兩氣缸各有一個活塞，質量分別為m1和m2，活塞與氣缸無摩擦?；钊南路綖槔硐霘怏w，上方為真空。當氣體處于平衡狀態(tài)時，兩活塞位于同一高度h。（已知m1＝3m，m2＝2m）在兩活塞上同時各放一質量為m的物塊，求氣體再次達到平衡后兩活塞的高度差（假定環(huán)境溫度始終保持為T0）。在達到上一問的終態(tài)后，環(huán)境溫度由T0緩慢上升到T，試問在這個過程中，氣體對活塞做了多少功？氣體是吸收還是放出了熱量？（假定在氣體狀態(tài)變化過程中，兩物塊均不會碰到氣缸頂部）。

參考答案：解析：（1）設左、右活塞的面積分別為A/和A，由于氣體處于平衡狀態(tài)，故兩活塞對氣體的壓強相等，即：

由此得：

在兩個活塞上各加一質量為m的物塊后，右活塞降至氣缸底部，所有氣體都在左氣缸中。

在初態(tài)，氣體的壓強為，體積為；在末態(tài)，氣體壓強為，體積為（x為左活塞的高度）。由玻意耳－馬略特定律得：

解得：

即兩活塞的高度差為（2）當溫度由T0上升至T時，氣體的壓強始終為，設x/是溫度達到T時左活塞的高度，由蓋·呂薩克定律得：

活塞對氣體做的功為：

在此過程中氣體吸收熱量17.甲、乙兩車同時同向從同一地點出發(fā)，甲車以v1＝16m/s的初速度，a1＝－2m/s2的加速度做勻減速直線運動，乙車以v2＝4m/s的初速度，a2＝1m/s2的加速度做勻加速直線運動，求兩車再