1、全国 100所名校 单 元 测试 示范卷 高三 物理卷 (十五 )第十五单元 必考部分综合(90 分钟 100 分)第卷 (选择题 共 40 分)选择题部分共 10 小题.在每小题给出的四个选项中,16 小题只有一个选项正确,710 小题有多个选项正确;全部选对 的得 4 分,选不全的得 2 分,有选错或不答的得 0 分.1.如图所示是物理学家伽利略做了上百次的铜球沿斜面运动的实验.关于该实验,下列说法中正确的是A.它是研究自由落体运动的实验B.它是研究牛顿第一定律的实验C.由该实验得出,小球的速度跟位移成正比D.由该实验得出,物体的运动 不需要力来维持解析:这是研究自由落体运动的实验,小球的
2、速度跟时间成正比,所以 A 正确.答案:A2.垂直于竖直墙壁钉一枚钉子,质量为 m 的球用轻绳连接,静止地挂在钉子上,绳与墙壁间夹角为 ,如图所示.则钉子受到墙壁的摩擦力为A.mgcos B. C.mgtan D. 2解析:球处于平衡状态,分析球的受力情况,可得墙的支持力 FN=mgtan ,而墙壁对钉子的摩擦力与小球所受支持力大小相等,即 f=FN,选项 C 正确.答案:C3.1929 年,美国天文学家哈勃首先发现了星体间距离不断变大的现象,在这一发现的基础上物理学家们建立了“大爆炸理论”, 认为宇宙诞生于约 140 亿年前某一确定时间( 称为普朗克时间)的一次大爆炸.在大爆炸之前 ,宇宙是
3、个极小体积、极高密度的点.宇宙在“大爆炸”中诞生,但会往何处去呢? 获得 2011 年诺贝尔物理学奖的三位天体物理学家,通过对超新星的观测而给出了答案.他们的观测结果可以用图示表示,则下列说法中正确是A.宇宙生成之后,一直在减速膨 胀B.宇宙生成之后,一直在加速膨 胀C.现在,宇宙正在匀速膨胀D.现在,宇宙正在加速膨胀解析:这是一个 t-x 图象,切线的斜率为速度的倒数,由图象可以看出,宇宙膨胀先减速后加速,所以只有选项 D 正确.答案:D4.如图所示,xOy 为竖直平面内的一个直角坐 标系,y 轴沿竖直方向,OA 为竖直平面内的光滑轨道,弯曲程度与抛物线 y= x2相同,P 是轨道上的一点.
4、已知 O 和 P 两点连线与竖直15方向的夹角为 45,将一个质量为 m 的光滑小环穿在此轨道上,使小环从 O 点由静止释放,取重力加速度 g=10 m/s2,则下列说中正确的是A.小球到 P 点时 的瞬时速度为 5 m/s5B.小球到 P 点时的瞬时速度为 10 m/sC.小球从 O 到 P 点的平均速度为 10 m/sD.P 点的速度方向与 x 轴的夹角为 45解析:由题意易得 P 点坐标值 x=y=5 m,则 v= =10 m/s,A 错、 B 对;小环做变加速运动,从 O 点2到 P 点的平均速度一定小于 10 m/s,C 错;P 点的速度方向沿轨迹的切线方向,得 tan tan 45
5、=1,即45,所以选项 D 错误.答案:B5.如图所示,一带正电的粒子 q 和一带负电的粒子 Q 及由光滑管道弯曲成的椭圆轨道在同一水平面内,其中 Q 固定在 椭圆轨道的中心,a、b 分别为椭圆轨道对称轴上的点,q 沿椭圆轨道运动,且该系统孤立存在.不计带电粒子的重力则下列说法中正确的是A.q 在 a 点时可能只受库仑力作用B.若 q 由 a 运动 到 b,电场力可能不做功C.a 点的速率大于 b 点的速率D.q 运动过程中机械能守恒解析:如果 q 所受的库仑力刚好提供它做圆周运动的向心力,轨道对 q 没有作用力,故 A 正确;a、b位于不同的等势面上,由 a 运动到 b,电场力做正功,q 在
6、 a 点时速率小于其在 b 点时的速率,B 、C、D 错.答案:A6.如图所示,ab、cd 为水平平行金属板,两板左端与光滑平行金属轨道相连接,金属轨道在竖直平面内,两板右端接有电阻 R,匀强磁场垂直于轨道平面,磁感应强度为 B.一质量为m、带电荷量为-q 的液滴可在两板间以速率 v 向右做匀速直线运动,金属轨道与平行金属板的电阻均不计,则电阻为 的导体棒 MN 的运动2A.速率为 ,方向向左 B.速率为 ,方向向左32 C.速率为 ,方向向右 D.速率为 ,方向向右32 3(+)2解析:液滴是个宏观物体,带负电,在重力、洛伦兹力(向下)、电场力三个力的作用下平衡,可知电场力向上,则 M 点为
7、高电势,MN 向右运动,根据力的平衡方程 mg+qvB=q ,U= BLvMN得 vMN= , 23 3(+)2所以 D 正确.答案:D7.图示为跳伞爱好者在进行高楼跳伞表演,他从 345 m 的高处跳下,距地面 150 m 高处打开伞包,而后安全着地.已知跳伞者质量为 60 kg,完成此跳伞表演所用时间为 15 s.假设打开伞包前后两段时间都可看做匀变速直线运动,且始、末速度均为零.重力加速度 g 取 10 m/s2,则跳 伞者在跳 伞的整个过 程中A.机械能先不变后减小 B.机械能一直变小C.克服阻力做功 207 kJ D.最大速度为 23 m/s解析:整个过程的平均速度 = =23 m/
8、s,最大速度 vm=2 =46 m/s,选项 D 错误;物体加速下落的高 度 h=345 m-150 m=195 m,由 =2ah,得 a=5.43 m/s222 22 2 2解析:当速度达到最大时,MN 处于平衡状态,有 B L=mg,得 vm= ,A、B 正确;对物块和 MN 组 22成的系统,物块减少的重力势能等于物块和滑杆增加的动能及回路中产生的内能,所以 I2Rmgv,得 v,C 错误 、D 正确.2答案:ABD10.如图所示,一个 100 匝的矩形线圈 abcd 放置在磁感应强 度 B= T 的有界匀强磁场中,磁216场只分布在 bc 边的左侧,线圈的边 ab=0.2 m,ad=0
9、.4 m,各边电 阻均不计,现线圈以 bc 为轴、以 =100 rad/s 的角速度旋转,图中 ad 边正垂直于纸面向外 转动.线圈与一理想变压器原线圈相连,滑动触头 P 的移动可改变其匝数,当 P 接 e 时,原、副线圈的匝数比为 51,f为原线圈的中点,副线圈接有电容器 C 和灯泡 L,已知在移动 P 的过程中,灯泡不会烧坏.则下列说法正确的是A.该线圈产生的交流电压的有效 值为 50 VB.当 P 接 e 时,灯泡两端的电压为 5 V2C.P 接 f 时灯泡消耗的功率比 P 接 e 时的大D.P 固定在 e 点,线圈转速一直增大时,灯泡会越来越亮解析:线圈产生感应电动势的最大值为 Em=
10、nBS=50 V ,由于磁场有边界,线圈只有半个周期在2磁场中,得交流电压的有效值 U=25 V,所以 A 错;由 = 及电容器对交变电流的阻碍作用可知,B 错;P251接 f 时,副 线圈电压增大,灯泡消耗的功率比 P 接 e 时大,C 对;线圈转速增大,交流电的电动势值增大,而由于频率变大,电容器对交流电的阻碍作用变小,灯泡会变亮,D 对.答案:CD第卷 (非选择题 共 60 分)非选择题部分共 6 小题,把答案填在题中的横线上或按题目要求作答.解答题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.甲11.(7 分)
11、在探究加速度与力、质量的关系实验中,采用如图 甲所示的实验装置,小车及车中砝码的总质量用 M 表示,盘及盘中砝码的总质量用 m 表示,小车的加速度可由小车后拖动的纸带求得.(图中未画出 )(1)若实验装置已调好,当 M 与 m 的大小关系满足 时,才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力. (2)平衡摩擦力后,将 5 个相同的砝码都放在小车上.挂上砝 码盘,然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中,测量小车的加速度.小车的加速度 a 与砝码盘中砝码总重力 F 的实验数据如下表:砝码盘中砝码总重力 F(N) 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00加速度 a(ms-2) 0.6
12、9 1.18 1.66 2.18 2.70请根据实验数据在图乙所示的坐标纸上作出 a-F 的关系图象.(3)根据提供的实验数据作出的 a-F 图线,图线不通过原点的主要原因是 .乙解析:(1) 若系 统的加速度 过大,则盘及盘中砝码的失重现象明显,绳中拉力将明显小于 mg,只有满足Mm 时 ,才可以认为绳对 小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力. (3)由图可知,拉力 F=0 时,小车有加速度,应是未计入砝码盘的重力.丙答案:(1)Mm (2 分)(2)如图丙所示 (3 分)(3)未计入砝码盘的重力 (2 分)12.(8 分) 用如图所示的电路测量一干电池的电动势和内阻 (电动势约为 1.5
13、V,内阻约 0.5 ,允 许通过的最大电流为 0.6 A).图中电压表 的量程为 2.0 V,内阻很大但未知;电流表的量程 为 0.10 A,内阻为 5.0 .除被测电池、开关和 导线外,还有如下器材:A.滑动变阻器:阻值范围 010 B.滑动变阻器:阻值范围 0100 C.定值电阻:阻值为 1 D.定值电阻:阻值为 100 (1)为了满足实验要求并保证实验的精确度,R 2应选阻值为 的定值电阻;为便于调节,图中 R1应选择阻值范围 是 的滑动变阻器. (2)实验中,当电流表示数为 0.10 A 时,电压表示数为 1.16 V;当电流表示数为 0.05 A 时,电压表示数为 1.28 V.则可
14、以求出 E= V,r= . 解析:由于电源内阻很小,所以不需要滑动变阻器过大,为调节方便,R 1应选择阻值范围是 010 的;由于电源允许通过的最大电流为 0.6 A,电流表的量程接近 0.6 A 为宜,所以定值电阻取 1 ;由于电流表是改装电表,当实验中电流表示数为 0.10 A 时,实际测量的电流值为 0.6 A;当电流表示数为 0.05 A 时,实际测量的电流值为 0.3 A,将两组测量值代入 E=U+Ir,解方程组得 E=1.4 V,r=0.4 .答案:(1)1 010 (每空 2 分) (2)1.4 0.4 (每空 2 分)13.(10 分) 如图甲所示,质量 m=1 kg 的物体置
15、于倾角 =37的固定斜面上(斜面足够长), 对物体施加一平行于斜面向上的恒力 F,作用时间 t1=1 s 后撤去拉力,物体运动的部分 v-t 图象如图乙所示.已知重力加速度 g=10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8,斜面与物体间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,试求:甲 乙(1)物体与斜面间的动摩擦因数和拉力 F 的大小.(2)t=6 s 时物体的速度.解:(1) 设撤去拉力前物体的加速度大小为 a1,撤去拉力后物体沿斜面继续上滑的加速度大小为 a2.由 v-t 图 象可知:a 1= m/s2=20 m/s2 (1 分)20010a2= m/s2=10 m/s2 (1 分)2
16、01021对物体在撤去拉力前:F-mgsin 37-mgcos 37=ma1 (1 分)对物体在撤去拉力后:mgsin 37+mgcos 37=ma 2 (1 分)解得:F=30 N,=0.5. (1 分)(2)加速上滑的时间 t1=1 s,撤去拉力 时的速度为 v1=20 m/s.设再经过 t2速度减至 0,由 0=v-a2t2,得t2=2 s (1 分)在最高点时,因 mgsin 37mgcos 37,故物体将沿斜面加速下滑 (1 分)设加速度大小为 a3,据牛顿第二定律得 mgsin 37-mgcos 37=ma3 (1 分)解得:a 3=2 m/s2 (1 分)再经过 3 s 物体的速
17、度大小 v2=a3t3=6 m/s,方向沿斜面向下. (1 分)14.(10 分) 如图所示,一边长为 L、质量为 m、电阻为 R 的正方形金属方框竖直放置在磁场中,磁感应强度的大小随 y 的变化规律为 B=B0+ky,k 为恒定常数,同一水平面上磁感应强度相同.现将方框以初速度 v0从 O 点水平抛出,磁场方向始终与方框平面垂直,重力加速度为 g,不计阻力.(1)试计算当方框竖直方向的速度为 vy时,方框中的感应电 流.(2)试计算方框运动过程中的最大速率.解:(1) 方框中 产生的 电动势为 E=B 下 Lvy-B 上 Lvy=(B 下 -B 上 )Lvy (2 分)方框中的电流 I= (
18、1 分)B 下 -B 上 =ky=kL (1 分)解得:I= . (1 分)2(2)根据对称性可知,方框在水平方向所受合力为 0,沿水平方向做匀速运 动设方框在竖直方向的最大速度为 vym,方框中最大的感应电流为 Im,则有:mg=(B 下 -B 上 )LIm (2 分)Im= (1 分)2可得:v ym= (1 分)24所以最终方框以最大速度做匀速运动,其速度大小为 v= . (1 分)02+2224815.(12 分) 如图所示,质量为 m、带电荷量为 q 的粒子,以初速度 v0从 A 点竖直向上射入真空中的沿水平方向的匀强电场中,粒子通过 B 点时的速率 vB=2v0,方向与电场的方向一
19、致.g 取 10 m/s2.(1)求电场强度 E 的大小.(2)以起始点 A 为坐标原点,分 别以电场方向和竖直向上方向为正方向,建立 xOh 坐标系,写出此坐标系下粒子运动的轨迹方程.解:(1) 设由 A 到 B 的运动时间为 t,水平方向电场力产生的加速度为 ax,则:竖直方向:v 0=gt (2 分)水平方向:2v 0=axt (2 分)qE=max (2 分)联立以上各式得:E= . (1 分)2(2)分别研究粒子在水平方向和竖直方向的运动,有:x= 2gt2 (2 分) 12h=v0t- gt2 (2 分)12联立解得:h=v 0 - x. (1 分)12甲16.(13 分) 如图甲
20、所示,倾角为 30的粗糙斜面的底端有一小车,车内有一根垂直小车底面的很短的细直管,车与斜面间的动摩擦因数 = ,在过斜面底端的竖直线上,有一可以上4315下移动的发射枪,能够沿水平方向发射不同速度的带正电的粒子(重力忽略不计), 粒子的比荷 = 102 C/kg.图甲中虚线与小车上表面平齐且平行于斜面,在竖直线与虚线之间有33垂直纸面向外的匀强磁场,初始时小车以 v0=7.2 m/s 的速度从斜面底端开始冲上斜面 ,在以后的运动中,当小车从最高点返回经过距离出发点 s0=2.7 m 的 A 处时,粒子恰好落入细管中且与管壁无碰撞, 此时粒子的速率恰好是小车速率的两倍.取 g=10 m/s2.求
21、:(1)小车从开始上滑到从最高点返回经过 A 处所用的时间.(2)匀强磁场的磁感应强度的大小.解:(1) 当小 车沿斜面上滑 时,a 1=gsin +gcos =9 m/s2 (1 分)上滑至最高点所用时间 t 1= =0.8 s (1 分)01小车上滑 s 至最高点:s= =2.88 m (1 分)0221小车沿斜面下滑时的加速度 a2=gsin -gcos =1 m/s2 (1 分)从最高点下滑至斜面 A 处历时 t2 ,由 s-s0= a2 得:t 2=0.6 s (1 分)1222此时小车的速率 v2=a2t2=0.6 m/s (1 分)从开始上滑到下滑经过 A 处所用的时间 t 2=t1+t2=1.4 s. (2 分)乙(2)要使粒子落入管中时与管壁无碰撞,粒子沿斜面方向的分速度必须 与细管的速度相等,如图乙所示小车下滑经过 A 处时, v 2=0.6 m/s则粒子此时的速度 v=1.2 m/s (1 分 )由几何关系得 r=s0cos 30= m (2 分)2.723由 qvB=m (1 分 )2得:B= = 10-2 T. (1 分)89
