1、鹤壁高中 2018 届高三第二次段考物理试卷一、选择题1. 根据有关放射性方面的知识可知,下列说法正确的是( )A. 随着气温的升高,氡的半衰期会变短B. 许多元素能自发地放出射线,使人们开始认识到原子是有复杂结构的C. 放射性元素发生 衰变时所释放的电子来源于核外电子D. 氢核、中子和氘核的质量分别为 m1、m 2、m 3,当氢核与中子结合为氘核时,放出的能量为(m1m 2m 3)c2【答案】D【解析】:A、半衰期与环境因素无关;气温升高,氡的半衰期不变.故 A 错误;B、能自发地放出射线,使人们通过天然放射现象,开始认识到原子核是有复杂结构的,故 B 错误;C、 衰变时所释放的电子来源于原
2、子核中子转变质子而放出的,故 C 错误;D、当氢核与中子结合为氘核时,则质量亏损为 ;由质能方程可以知道,放出的能量为 ,所以 D 选项是正确的;综上所述本题答案是:D2. 在匀强磁场中,一个带电粒子做匀速圆周运动,如果又顺利垂直进入另一磁感应强度是原来磁感应强度 2 倍的匀强磁场中做匀速圆周运动,则( )A. 粒子的速率加倍,周期减半B. 粒子的速率不变,轨道半径减半C. 粒子的速率减半,轨道半径变为原来的D. 粒子的速率不变,周期不变【答案】B【解析】由洛伦兹力提供向心力, ,解得 ; ,解得。A、D 项,由动能定理,洛仑兹力对粒子不做功,所以粒子的速率不变,磁感应强度是原来的2 倍,则周
3、期减半,故 A、D 项错误。B、C 项,由上面分析可知,粒子的速率不变,磁感应强度是原来的 2 倍,半径减半,故 B 项正确,C 项错误。综上所述,本题正确答案为 B。3. 有一只小船停靠在湖边码头,小船又窄又长(估计重一吨左右)一位同学想用一个卷尺粗略测定它的质量他进行了如下操作:首先将船平行于码头自由停泊,轻轻从船尾上船,走到船头停下,而后轻轻下船用卷尺测出船后退的距离 d,然后用卷尺测出船长 L.已知他的自身质量为 m,水的阻力不计,船的质量为( )A. B. C. D. 【答案】B【解析】设人走动的时候船的速度为 ,人的速度为 ,人从船头走到船尾用时为 ,人的位移为 ,船的位移为 ,所
4、以 , 。根据动量守恒有: ,可得: ,小船的质量为: ,故 B 项正确。综上所述,本题正确答案为 B。4. 如图,由某种粗细均匀的总电阻为 3R 的金属条制成的矩形线框 abcd,固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场 B 中一接入电路电阻为 R 的导体棒 PQ,在水平拉力作用下沿ab、dc 以速度 v 匀速滑动,滑动过程 PQ 始终与 ab 垂直,且与线框接触良好,不计摩擦在PQ 从靠近 ad 处向 bc 滑动的过程中( )A. PQ 中电流一直增大B. PQ 中电流一直减小C. 线框消耗的电功率先增大后减小D. 线框消耗的电功率先减小后增大【答案】C【解析】A、B 项,设导体棒的长度
5、为 ,磁感应强度为 ,导体棒的速度 保持不变,根据法拉第电磁感应定律,感应的电动势 不变,设线框左边的电阻为 ,则左右两边线框的电阻为 , 流过 PQ 的电流 ,可以看出当 PQ 从靠近 ad 向 bc 靠近过程中, 从零增大到 ,从而可以判断电流先减小后增大,故 A、B 项错误。C,D 项,电源的内阻为 ,PQ 从靠近 ad 向 bc 靠近过程中,外电路的并联等效电阻从零增大到 又减小到零,外电路的电阻等于电源内阻的时候消耗的功率最大,所以外电路的功率应该先增大后减小,故 C 正确 D 项错误。综上所述,本题正确答案为 C。5. 已知某行星半径为 R,以第一宇宙速度围绕该行星运行的卫星的绕行
6、周期为 T,围绕该行星运动的同步卫星运行速率为 v,则该行星的自转周期为( )A. B. C. D. 【答案】A【解析】设同步卫星距地面的高度为 h,则 ,以第一宇宙速度运行的卫星的轨道半径为 R, ,联立解得 ,行星的自转周期等于同步卫星运转周期 ;因此 BCD 选项是错误,选项 A 正确。综上所述本题选 A6. 如图所示,表面光滑的斜面体固定在匀速上升的升降机上,质量相等的 A、B 两物体用一轻质弹簧连接着,B 的上端用一平行斜面的细线拴接在斜面上的固定装置上,斜面的倾角为 ,当升降机突然处于完全失重状态时,则此瞬时 A、B 两物体的瞬时加速度大小分别为(重力加速度为 g) ( ) A.
7、、 B. 、C. 、0 D. 、【答案】D7. 如图所示,水平圆盘绕过圆心 O 的竖直轴以角速度 匀速转动,A、B、C 三个木块放置在圆盘上面的同一条直径上,已知 A 的质量为 2m,A 与圆盘间的动摩擦因数为 ,B 和 C 的质量均为 m,B 和 C 与圆盘间的动摩擦因数均为 ,OA、OB、BC 之间的距离均为 L,开始时,圆盘匀速转动时的角速度 比较小,A、B、C 均和圆盘保持相对静止,重力加速度为 g,则下列说法中正确的是( ) A. 若 B、C 之间用一根长 L 的轻绳连接起来,则当圆盘转动的角速度 时, B 与圆盘间静摩擦力一直增大B. 若 B、C 之间用一根长 L 的轻绳连接起来,
8、则当圆盘转动的角速度 时,B、C 可与圆盘保持相对静止C. 若 A、B 之间用一根长 2L 的轻绳连接起来,则当圆盘转动的角速度 时,A与圆盘间静摩擦力先增大后保持不变,B 与圆盘间静摩擦力先减小后增大D. 若 A、B 之间用一根长 2L 的轻绳连接起来,则当圆盘转动的角速度 时,A、B 可与圆盘保持相对静止【答案】AD【解析】B、A 的质量为 ,A 与圆盘间的动摩擦因数为 ,A 与圆盘之间的最大静摩擦力: A 需要的向心力等于最大静摩擦力时的角速度 ,则: 所以 同理,B 与圆盘之间的最大静摩擦力: B 需要的向心力等于最大静摩擦力时的角速度 ,则: 所以: C 与圆盘之间的最大静摩擦力:
9、C 需要的向心力等于最大静摩擦力时的角速度 ,则: 所以: A、 若 B、C 之间用一根长 L 的轻绳连接起来,则当圆盘转动的角速 时,由于,大于 B 的临界加速度,所以绳子是有力的,以 C 为对象 : ,得: ,以 B 为对象: ,得:当 时, ;当 时, ;刚好达到最大静摩擦力,所以当 ,通过计算得到 B 受到的摩擦力的范围: 所以 B受到是静摩擦力且与圆盘间静摩擦力一直增大,故 A 正确B、若 B,C 之间用一根长 L 的轻绳连接起来,则当圆盘转动的角速度 时把 BC 当做一个整体,所需的合外力 ,由于 ,所以 B、C 与圆盘发生相对滑动,故 B 错误。C、若 A,B 之间用一根长 2L
10、 的轻绳连接起来,则当圆盘转动的角速 时,通过分析知此时给的角速度大于 A 和 B 的临界角速度,所以绳子提供力, 对 A 分析: 对 B 分析: 整理两个公式可得: 所以随着 的增大, 增大, 减小,当 时, 达到最大值,不变,而 继续减小直到等零,然后 的摩擦力方向发生变化对 A 分析: 对 B 分析:当 时, 达到最大值,A、B 要发生相对滑动,所以当A 的静摩擦力大小不变,而 B 的摩擦力先减小后反向增大。故 C 错误。D、若 A、B 之间用一根长 2L 的轻绳连接起来, 当 时, 达到最大值,A、B 要发生相对滑动,则当圆盘转动的角速度 时,A、B 可与圆盘保持相对静止,故 D 正确
11、。综上所述本题答案是:AD8. 如图所示为竖直平面内的直角坐标系,其中 x 轴沿水平方向,y 轴沿竖直方向。质量为m、带电荷量为 q 的小球,在重力和恒定电场力 F 作用下,在竖直平面内沿与 y 轴方向成 角(9045)斜向下做直线运动,重力加速度为 g,则下列说法正确的是( )A. 若 F=mgsin,则小球的速度不变B. 若 F=mgsin,则小球的速度可能减小C. 若 F=mgtan,则小球的速度可能减小D. 若 F=mgtan,则小球的电势能可能增大【答案】CD【解析】质点只受重力 G 和电场力 F 作用,质点做直线运动,则合力为零或合力方向与运动方向在同一直线上;A、B 项、若 则
12、F 方向与运动方向垂直,力 F 不做功,只有重力做功,所以小球的速度在增大,A,B 都不对C 项、若 ,力 F 与小球运动方向可能成锐角,力对小球做正功,速度增大,力 F也可能与运动方向成钝角,对小球做负功, 速度减小,故 C 正确;D 项、若 ,力 F 与小球运动方向可能成锐角,力对小球做正功,电势能减小,力F 也可能与运动方向成钝角, 对小球做负功,电势能增大,故 D 正确;综上所述本题答案是:CD.9. 质量为 2103kg 的汽车由静止开始沿平直公路行驶,行驶过程中牵引力 F 和车速倒数的关系图像如图所示己知行驶过程中最大车速为 30m/s,设阻力恒定,则( )A. 汽车匀加速所需的时
13、间为 5sB. 汽车在车速为 5 m/s 时,加速度为 3m/s2C. 汽车在车速为 15 m/s 时,加速度为 1 m/s2D. 若汽车由静止加速到最大速度所用时间为 20s,则汽车在该过程位移为 75m【答案】ACD【解析】A、当牵引力等于阻力时,速度最大,由图线可以知道阻力大小 ,所以,汽车做匀加速运动的末,速度为 ,由公式可得;,设做匀加速的加速度为 ,则 由速度公式: ,得 故 A 正确.B、汽车在车速为 5 m/s 时,小于匀加速的末速度,所以小球做匀加速运动,故 B 错误.C、当车速为 时,牵引力则加速度 ,所以 C 选项是正确的.D、当汽车的功率达到额定功率时,若汽车由静止加速
14、到最大速度所用时间为 20s 由动能定理知: 得 故 D 正确综上所述本题答案是:ACD10. 如图所示,小球 A、B 的质量均为 m,A 套在固定竖直槽内,A、B 通过转轴用长度为 L 的轻杆连接,B 放在水平面上并靠着竖直槽,A、B 均静止由于微小的扰动,B 开始沿水平面向右运动不计一切摩擦,小球 A、B 视为质点在 A 下滑的过程中,下列说法中正确的是( )A. A、B 组成的系统机械能守恒B. 在 A 落地之前轻杆对 B 一直做正功C. 当 B 的机械能最大时,A 的加速度为重力加速度 gD. 当 A 的机械能最小时,轻杆与竖直方向夹角的余弦值为【答案】ACD【解析】A、A、B 组成的
15、系统只有重力做功,系统机械能守恒,故 A 正确;B、A 运动到最低点时,B 的速度为零,所以 B 的运动应该是先加速后减速,轻杆对 B 先做正功后做负功,故 B 错误C、当 B 的机械能最大时,B 的加速度为零,杆没有力,对 A 来说,竖直方向受重力作用,所以 A 的加速度等于重力加速度,故 C 正确;D、当 A 的机械能最小时,则 B 的机械能最大,则 B 的动能最大,速度最大,知 B 此时加速度为零,设杆与竖直方向间夹角为 ,B 球的速度为 ,此时 A 球的速度为 ,则:且 和 沿杆方向上分速度大小相等,即: 联立计算得出: 令 ,当 y 的导数 y=0 时,A 球机械能最小, 达最大值,
16、即:计算得出: 综上所述本题答案是:ACD二、实验题11. 学习了传感器之后,在“研究小车加速度与所受合外力的关系”实验时,甲、乙两实验小组引进“位移传感器” 、 “力传感器” ,分别用如图 a、b 所示的实验装置实验,重物通过细线跨过滑轮拉相同质量的小车,位移传感器 B 随小车一起沿水平轨道运动,位移传感器 A 固定在轨道一端甲组实验中把重物的重力作为拉力 F,乙组直接用力传感器测得拉力 F,改变重物的重力重复实验多次,记录多组数据,并画出 aF 图象(1)甲组实验把重物的重力作为拉力 F 的条件:_.(重物质量为 M,小车与传感器质量为 m)(2)图 c 中符合甲组同学作出的实验图像是_;
17、符合乙组同学作出的实验图像是_(选填 、)【答案】 (1). (2). (3). 【解析】试题分析:(1)在该实验中实际是:mg=(M+m)a,要满足 mg=Ma,应该使重物的总质量远小于小车的质量即小车的质量远大于重物的质量(2)在质量不变的条件下,加速度与外力成正比;由实验原理:mg=Ma得 ,而实际上 ,即随着重物的质量增大,不在满足重物的质量远远小于小车的质量,所以图(c)中符合甲组同学做出的实验图象的是乙组直接用力传感器测得拉力 F,随着重物的质量增大拉力 F 测量是准确的,a-F 关系为一倾斜的直线,符合乙组同学做出的实验图象的是考点:研究小车加速度与所受合外力的关系实验【名师点睛
18、】该实验是探究加速度与力的关系,采用控制变量法进行研究实验在原来的基础上有所创新,根据所学物理知识和实验装置的特点明确实验原理是解答该实验的关键12. 如图所示,某实验小组借用“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置,进行“探究合外力做功和动能变化的关系”的实验:(1)使小车在砝码和托盘的牵引下运动,以此定量探究细绳拉力做功与小车动能变化的关系。实验准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸及图所示的器材。若要完成该实验,必需的实验器材还有_。为达到平衡摩擦力的目的,取下细绳和托盘,通过调节垫片的位置,改变长木板倾斜程度,根据打出的纸带判断小车是否做匀速直线运动。实验开始时,先调节木板上定滑轮
19、的高度,使牵引小车的细绳与木板平行。这样做的目的是_(填字母代号) 。A避免小车在运动过程中发生抖动B可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C可以保证小车最终能够实现匀速直线运动D可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力(2)连接细绳及托盘,放入砝码,通过实验得到图所示的纸带。纸带上 O 为小车运动起始时刻所打的点,选取时间间隔为 0.1s 的相邻计数点 A,B,C,D,E,F,G。实验时测得小车的质量为 M=200g,小车所受细绳的拉力为 F=0.2N。各计数点到 O 的距离为s,对应时刻小车的瞬时速度为 v,小车所受拉力做的功为 W,小车动能的变化为 。请补填表中空格(结果保留小数点后四位
20、) 。这两个数分别是_ ;_;分析上述数据可知:在实验误差允许的范围内_。(3)这个小组在之前的一次实验中分析发现拉力做功总是要比小车动能增量明显大一些。这一情况可能是下列哪些原因造成的_(填字母代号) 。A在接通电源的同时释放了小车B小车释放时离打点计时器太近C平衡摩擦力时长木板倾斜程度不够D平衡摩擦力时长木板倾斜程度过大(4)实验小组进一步讨论认为可以通过绘制 图线来分析实验数据。请根据表中各计数点的实验数据在图中标出对应的坐标点,并画出 图线。如图 _分析 图线为一条通过原点的直线,直线的斜率如果在实验误差允许的范围内等于理论值,也可以得出相同的结论。这种方案中直线斜率表达式为 k=_(
21、用题目中相关物理量字母表示) 。【答案】 (1). (1)天平 、刻度尺 (2). D (3). (2)0.0915 (4). 0.0907 (5). 细绳拉力做功等于小车动能变化 (6). (3)C (7). (4)(8). 【解析】 (1)根据本实验的实验原理,合外力所做的功等于动能的变化量,通过研究纸带来研究小车的速度,利用天平测量小车的质量,利用砝码的重力代替小车的合外力,所以需要刻度尺来测量纸带上点的距离和用天平测得小车的质量,即还需要刻度尺,天平(带砝码);为达到平衡摩擦力的目的,取下细绳和托盘,通过调节垫片的位置,改变长木板倾斜程度,根据打出的纸带判断小车是否做匀速直线运动;实验
22、过程中,为减少误差,提高实验的精确度,他先调节木板上定滑轮的高度,使牵引小车的细绳与木板平行,目的是消除摩擦带来的误差,即平衡摩擦力后,使细绳的拉力等于小车的合力,故 D 项正确。(2) ,分析上述数据可知:在实验误差允许的范围内,细绳拉力做的功等于小车动能的变化。(3)他将钩码重力做的功当做细绳拉力做的功,经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些,从功能关系看出:该实验一定有转化为内能的机械能,即实验中有存在摩擦力没有被平衡掉,故 C 项正确。(4)根据表中各计数点的实验数据在图中标出对应的坐标点,并画出 图线。图线为一条通过原点的直线,直线的斜率如果在实验误差允许的范围内等于理论值
23、,也可以得出相同的结论。根据 ,则这种方案中直线斜率表达式为 。三、计算题13. 斜面长度为 4 m,一个尺寸可以忽略不计的滑块以不同的初速度 v0从斜面顶端沿斜面下滑时,其下滑距离 x 与初速度二次方 的关系图像(即 x 图像)如图所示(1)求滑块下滑的加速度大小(2)若滑块下滑的初速度为 5.0 m/s,则滑块沿斜面下滑的时间为多长?【答案】(1)2m/s 2 (2)1s【解析】(1)由 v022 ax 推知,图线“斜率”为 1/2a所以滑块下滑的加速度大小 a2 m/s 2(2) 斜面长度为 4 m,由图像可知,当滑块的初速度为 4 m/s 时,滑块刚好滑到斜面最低点,故滑块下滑的初速度
24、为 5.0 m/s 时能滑到斜面最低点。设滑块在斜面上的滑动时间为 t,则 x v0t12 at2,即:45 t122 t2解得 t1 s, t4 s(舍去) 点睛:解决本题的关键掌握匀变速直线运动的速度时间公式、位移时间公式和速度位移公式,结合图线进行求解14. 如图所示,长 L=29m,倾角 的斜面固定在水平面上,斜面顶端固定一个不计摩擦的轻滑轮。质量为 m 的木块 A 和质量为 M 的铁块 B 用一根轻绳相连,M=3m。开始时,木块 A 锁定在斜面底端,铁块 B 通过滑轮悬挂在离地 h=16m 的空中,木块 A 和铁块 B 均可视为质点。若木块 A 与斜面的动摩擦因数 =05,重力加速度
25、 g=10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8。将木块 A 解除锁定后,试求:(1)落地前铁块 B 加速度的大小。(2)木块 A 沿斜面上滑的最大速度。(3)若 M=km(k 为正整数),要使木块 A 能到达斜面顶端,k 至少多大?【答案】 (1)5m/s 2 (2)4m/s (3)10【解析】 (1)设铁块落地之前加速度大小为 ,绳子拉力为 ,则 对 B: 对 A: 联立并代入数据得: (2)铁块落地瞬间,木块沿斜面上滑的速度最大,设为 由 代入数据得: (3)若 ,设铁块落地之前加速度大小为 ,绳子拉力为 ,则:对 B 对 A: 解得: 设铁块落地后,木块沿斜面减速上滑的加速度
26、为 :解得: (负号表示与运动方向相反) 木块恰冲到斜面顶端时末速度为 0,设铁块落地瞬间木块的速度为 ,则: 联立解得: 由题意知,k 至少取 10;综上所述本题答案是:(1)5m/s 2 (2)4m/s (3)1015. 如图所示,是一传送装置,其中 AB 段粗糙,AB 段长为 L1 m,动摩擦因数0.5;BC、DEN 段均可视为光滑,DEN 是半径为 r0.5 m 的半圆形轨道,其直径 DN 沿竖直方向,C 位于 DN 竖直线上,CD 间的距离恰能让小球自由通过。其中 N 点又与足够长的水平传送带的右端平滑对接,传送带以 3m/s 的速率沿顺时针方向匀速转动,小球与传送带之间的动摩擦因数
27、也为 0.5。左端竖直墙上固定有一轻质弹簧,现用一可视为质点的小球压缩弹簧至 A 点后由静止释放(小球和弹簧不粘连),小球刚好能沿圆弧 DEN 轨道滑下,而始终不脱离轨道。已知小球质量 m0.2 kg ,重力加速度 g 取 10m/s2。试求:(1)弹簧压缩至 A 点时所具有的弹性势能;(2)小球第一次在传送带上滑动的过程中,在传送带上留下的痕迹为多长?(3) 小球第一次在传送带上滑动的过程中,小球与传送带因摩擦产生的热量和电动机多消耗的电能?【答案】 ; ; 【解析】(1)“小球刚好能沿 DEN 轨道滑下” ,在圆周最高点 D 点必有:得: 从 A 点到 D 点,由能量守恒得: 联立以上两式
28、并代入数据得: (2)从 D 到 N,根据机械能守恒可得 在传送带上小球 小球向左减速的时间 小球向左运动的位移 传送带向右运动的位移为 留下的痕迹为 小球向右加速到与传送带共速过程.(3)小球与传送带因摩擦产生的热量 电动机多消耗的电能 综上所述本题答案是: ; ; 四、选考题16. 物理选修 3-3 (1) 关于气体的内能,下列说法正确的是_A质量和温度都相同的气体,内能一定相同B气体温度不变,整体运动速度越大,其内能越大C气体被压缩时,内能可能不变D一定量的某种理想气体的内能只与温度有关E一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中,内能一定增加(2) 如图所示,气缸放置在水平平台上,活塞质量为
29、 10 kg,横截面积为 50 cm2,厚度为 1 cm,气缸全长为 21 cm,大气压强为 1.0105Pa,当温度为 7 时,活塞封闭的气柱长 10 cm,若将气缸倒过来放置时,活塞下方的空气能通过平台上的缺口与大气相通(g 取 10 m/s2,不计活塞与气缸之间的摩擦,计算结果保留三位有效数字)将气缸倒过来放置,若温度上升到 27 ,求此时气柱的长度 汽缸倒过来放置后,若逐渐升高温度,发现活塞刚好接触平台,求此时气体的温度【答案】(1)CDE ;(2) 16.1 cm 100 C【解析】(1)质量和温度都相同的气体,虽然分子平均动能相同,但是不同的气体,其摩尔质量不同,即分子个数不同,所
30、以分子总动能不一定相同,A 错误;宏观运动和微观运动没有关系,所以宏观运动速度大,内能不一定大,B 错误;根据 C 可知,如果等温压缩,则内能不变;等压膨胀,温度增大,内能一定增大,C、E 正确;理想气体的分子势能为零,所以理想气体的内能与分子平均动能有关,而分子平均动能和温度有关,D 正确综上所述本题答案是:CDE(2) 以活塞为研究对象,汽缸未倒过来时,有 汽缸倒过来后,有 温度为 不变,有 ;联立解得 ; 温度由 升高到 的过程中,封闭气体压强不变由盖吕萨克定律知 ,解得 ; 活塞刚好接触平台时,气体的温度为 T,则 解得 ,故综上所述本题答案是:(1)CDE ;(2) 16.1 cm
31、17. 物理选修 3-4 (1) 某同学漂浮在海面上,虽然水面波正平稳地以 1.8 m/s 的速率向着海滩传播,但他并不向海滩靠近该同学发现从第 1 个波峰到第 10 个波峰通过身下的时间间隔为 15 s下列说法正确的是_A水面波是一种机械波B该水面波的频率为 6 HzC该水面波的波长为 3 mD水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时能量不会传递出去E水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时振动的质点并不随波迁移(2) 如图,厚度为 D 的玻璃砖与水平实验桌成 45角放置红色激光束平行于水平桌面射到玻璃砖的表面,在桌面上得到两个较亮的光点 A,B,测得 AB 间的距离为 L求玻璃砖对该红色激光的折射率【答案】(1)ACE 【解析】(1)水面波是机械振动在水面上传播,是一种典型机械波,A 对;从第一个波峰到第十个波峰中经历了九个波形,时间间隔为 秒,所以其振动周期为 ,频率为,B 错;其波长 ,C 对;波中的质点都上下振动,不随波迁移,但是能量随着波的向前传播而传递出去,D 错,E 对(2)由折射定律有: 直角三角形 中在直角三角形 中解得 综上所述本题答案是:(1)ACE (2)