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1、1 2020年1月2020届北京市大兴区 2017级高三上学期期末考试理科综合物理试卷2020.1 祝考试顺利一、单项选择题。（本题共14小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意，每小题 3分，共 42分）1一列沿 x 轴正方向传播的简谐横波某时刻的波形如图所示，a、b、c 为介质中的三个质点，则此刻Aa 的速度最大 Bb 的加速度最大Cb向y轴正方向运动 Dc的速率大于b的速率2如图所示，正方形区域内存在垂直纸面的匀强磁场。一带电粒子垂直磁场边界从 a 点射入，从 b 点射出。下列说法正确的是A粒子带正电B粒子在 b 点速率大于在 a 点速率C若仅增大磁感应强度，则粒子可能从b
2、点右侧射出D若仅减小入射速率，则粒子在磁场中运动时间变长3如图所示，理想变压器的原线圈接在220 2sin100 Vut（）的交流电源上，副线圈接有 R=110的负载电阻，原、副线圈匝数之比为41，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是A电流表的读数为2 A B原线圈的输入功率为27.5W C电压表的读数为77.8V D副线圈输出交流电的周期为50 s 4.地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥的半径就是地球的半径，假设地面上有一辆超级汽车在高速行驶，则下列说法正确的是A.汽车行驶时重力小于支持力B.汽车速度越大，地面对车的支持力越大C.当汽车对地面压力为零时，行驶速度小于地球的第一宇宙速度
3、RVAu2 D.当地面对车的支持力为零时，驾驶员处于完全失重状态5.1966 年科研人员曾在地球的上空完成了以牛顿第二定律为基础的实验实验时，用双子星号宇宙飞船去接触正在轨道上运行的火箭组（可视为质点），接触后，开动飞船尾部的推进器，使飞船和火箭组共同加速，如图所示推进器的平均推力为 F，开动时间 t，测出飞船和火箭的速度变化是v，下列说法正确的是A火箭组的质量应为B宇宙飞船的质量应为C推力 F 越大，就越大，且与 F成正比D推力 F 通过飞船传递给火箭，所以飞船对火箭的弹力大小应为F 6 图 1 和图 2 是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和 L2为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间，灯
4、 A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关 S2，灯 A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终 A2与 A3的亮度相同。下列说法正确的是A图 1 中，A1与 L1的电阻值不相同B图 1 中，闭合 S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流C图 2 中，变阻器 R与 L2的电阻值不相同D图 2 中，闭合 S2瞬间，L2中电流与变阻器 R中电流相等7.利用实验研究两个金属小球a、b 的碰撞。如图所示,将斜槽固定在平台上，使斜槽的末端水平。让质量较大的小球 a(入射小球)从斜槽上滚下,跟放在斜槽末端的大小相同、质量较小的小球b(被碰小球)发生正碰。将两个金属小球的碰撞视为弹性碰撞。下列说法正确的
5、是 A碰后小球 a 的速度大于小球 b 的速度 B碰后小球 b 的动量等于碰前小球a 的动量 C只增大入射小球 a 的质量，碰后两球落地点到O的距离均增大 D如果碰撞过程是非弹性碰撞，则碰撞过程两球动量不守恒S2RL2A2A3E图 2 S1A1L1E图 1 火箭组宇宙飞船3 8.如图 1 所示是一个电磁阻尼现象演示装置，钢锯条上端固定在支架上，下端固定有强磁铁，将磁铁推开一个角度释放，它会在竖直面内摆动较长时间；如图2 所示，若在其正下方固定一铜块（不与磁铁接触），则摆动迅速停止。关于实验以下分析与结论正确的是A.如果将磁铁的磁极调换，重复实验将不能观察到电磁阻尼现象B.用闭合的铜制线圈替代铜
6、块，重复试验将不能观察到电磁阻尼现象C.在图 2 情况中，下摆和上摆过程中磁铁和锯条组成的系统机械能均减少D.在摆动过程中铜块不受磁铁的作用力9.在桌球比赛中，一质量为m的球以大小为?1的速度垂直撞击边框后，以大小为?2的速度反向弹回，球与边框接触的时间为t，则该撞击过程中A球的平均加速度大小为tvv21+，方向与末速度方向相同B球的平均加速度大小为tvv21-，方向与末速度方向相同C边框对球的平均作用力大小为()tv+vm21，方向与初速度方向相同D边框对球的平均作用力大小为()tvvm21-，方向与初速度方向相同10 如图所示的匀强电场场强为1.0 103N/C，abdc 为矩形，ab边平
7、行于电场线 ac bd3cm，abcd4cm 则下述计算结果正确的是Aad 之间的电势差为 50V Bac 之间的电势差为 30VC 将 q510-13C的点电荷沿矩形路径abdc 从 a 移动到 c，电场力做功为 1.5 10-11J 图 1 图 2 4 D将 q510-13C的点电荷沿 abd或 acd 从 a 移动到 d，电场力做功都是2.0 10-11J 11如图所示，KLMN 是一个竖直的匝数为n 的矩形导线框，全部处于磁感应强度为B 的水平方向的匀强磁场中，线框面积为 S，电阻为 R，MN边水平，线框绕竖直固定轴以角速度 匀速转动（俯视逆时针）。当 MN边与磁场方向的夹角为 30
8、o时（图示位置），下列说法正确的是A导线框中产生的瞬时电动势的大小是32nBSB导线框中电流的方向是KLMNKC导线框再转过 600时导线框中产生的电流达到最大值D导线框旋转过程中穿过导线框的磁通量的变化率恒定阅读下列材料，回答第12、13、14 小题。如图是演示电容充电的电路图，图中C是平行板电容器，R是可变电阻。S接通后，电容器的上下两极板带有等量电荷，两极板间产生匀强电场。12.电容器充电后，断开开关 S，若增大两板的距离，下列说法正确的是（）A平行板电容器的电容变大B平行板电容器极板的电量变大C平行板电容器两板间的电势差变大D平行板电容器两板间的的电场强度变大13.调节可变电阻 R 使
9、其阻值分别为Ra和 Rb,对电容器进行充电（充电前电容器均不带电）。C表示该电容器的电容，U表示电容器两极板的电势差，Q表示电容器带电量，EP表示电容器所存储的电能，I 表示电容器充电过程中流经电阻的电流，t 表示充电时间，若已知电源的电动势保持不变，其内阻忽略不计，RaRb,。以下描绘 a、b 两个充电过程的图像，合理的是R 5 14.若保持开关 S闭合，一电子以初速度v0沿平行极板方向射入平行板电容后，能通过电容器。现将极板间的距离增大（电子任能够穿过电容器），则以下判断正确的是A电容器两极板间的电场强度变大B电子离开电容器时速度的偏转角变小C.电子离开电容器时的侧移量变大B电子通过电容器
10、的时间变短二、实验探究题。（本题共2 小题，共 18 分）15.（4 分）利用下图装置可以完成力学中的许多实验，以下说法正确的是A用此装置做“研究匀变速直线运动的特点”的实验时，必须设法消除小车和滑轨间的摩擦阻力的影响B 用此装置做“研究匀变速直线运动的特点”时，必须设法保证小车所受合外力为恒力C用此装置做“探究加速度a 与力 F 的关系”的实验时，每次改变砂和砂桶总质量之后，需要重新平衡摩擦力D用此装置做“探究加速度a 与力 F 的关系”的实验时，若认为小车所受拉力等于砂和砂桶总重力，应保证砂和砂桶总质量远小于小车的质量16.（15 分）在测量电阻的实验中，提供的器材有：3 V稳压电源 E、
11、滑动变阻器 R、电压表 V、电流表 A、待测电阻 Rx，以及开关 S、导线等。实验要求：电流表内接；调节滑线变阻器可使电压表的示数在03 V 间变化.滑轮砂桶6（1）在实验中，有的同学连成如图所示的电路，其中a，b，c，k 是表示接线柱的字母.请将图中接线错误（用导线两端接线柱的字母表示）、引起的后果、改正的方法（用“改接”、“撤销”或“增添”等词语描述），分别填在相应的表格中。abcdefghijkERRSAV+-x接线错误引起的后果改正的方法（2）实验中所用电压表的内阻约为20 k，电流表的内阻约为10，按正确的电路操作，读得的各组数据用+标于坐标图上，如图所示.根据各点表示的数据描出I
12、U图线，由此求得该电阻的阻值 Rx_。（3）本实验中电阻的测量值比真实值偏_(填“大”或“小”)，其原因是。三、论述计算题。（解答要求：写出必要的文字说明、方程式和结果。有数值计算的题，结果必须明确写出数值和单位，本题共4 小题，每小题10 分，共 40分）17.（10 分）某校课外活动小组自制了一枚质量为3.0kg 的实验用火箭。设火箭发射后，始终沿竖直方向运动。火箭在地面点火后升至火箭燃料耗尽之前可认为做初速度为零的匀加速运动，经过4.0s 到达离地面 40m高处燃料恰好耗尽。忽略火箭受到的空气阻力及燃料质量，g 取 10m/s2。求：7（1）燃料恰好耗尽时火箭的速度大小；（2）火箭上升离
13、地面的最大高度；（3）燃料提供的推力对火箭做的功。18.（10分）在倾角=30。的斜面上，沿下滑方向铺两条平行的光滑导轨，导轨足够长，导轨的间距为 l=0.1 m,两者的底端 a 和b 用R=0.04的电阻相连，如图所示。在导轨上垂直于导轨放有一根金属杆cd，其质量m=0.005kg.现加一垂直于斜面的匀强磁场，当金属杆以 v=10m/s 的速率匀速下滑时，R 中感应电流的方向为从 到b，设导轨和金属杆 cd 的电阻都忽略不计，g 取10m/s2，求:(1)匀强磁场磁感应强度B 的大小和方向；（2）金属杆由静止释放，若在导轨上下滑x=12m刚好达到稳定速度，则此过程中：电阻 R上产生的焦耳热；
14、通过 R的电荷量。19.（10 分）做功与路径无关的力场叫做势场，在这类场中可以引入“势”和“势能”的概念，场力做功可以量度势能的变化。例如静电场和引力场。如图所示，真空中静止点电荷+Q 产生的电场中，取无穷远处的电势为零，则在距离点电荷+Q为r的某点处放置电荷量为+q的检验电荷的电势能为kQqr（式中 k 为静电力常量）。8（1）A、B为同一条电场线上的两点，A、B两点与点电荷+Q间的距离分别为r1和r2;将该检验电荷由 A点移至 B点，判断电场力做功的正负及电势能的增减；求 A、B两点的电势差 UAB；（2）类似的，由于引力的作用，行星引力范围内的物体具有引力势能若取离行星无穷远处为引力势
15、能的零势点，则距离行星球心为r 处的物体引力势能PMmEGr，式中 G为万有引力常量，M为行星的质量，m为物体的质量。设行星的半径为 R，求探测器从行星表面发射能脱离行星引力范围所需的最小发射速度。20(10 分)导线中自由电子的定向移动形成电流，电流可以从宏观和微观两个角度来认识。（1）一段通电直导线的横截面积为S，它的摩尔质量为M，密度为，阿伏伽德罗常数位 NA。导线中每个带电粒子定向运动的速率为，粒子的电荷量为 e，假设每个电子只提供一个自由电子。推导该导线中电流的表达式；如图所示，电荷定向运动时所受洛伦兹力的矢量和，在宏观上表现为导线所受的安培力。按照这个思路，请你尝试由安培力的表达式
16、推导出 洛伦兹力的 表达式。（2）经典物理学认为金属导体中恒定电场形成稳恒电流。金属导体中的自由电子在电场力的作用下，定向运动形成电流。自由电子在定向运动的过程中，不断地与金属离子发生碰撞。碰撞后自由电子定向运动的速度变为零，将能量转移给金属离子，使得金属离子的热运动更加剧烈，这就是焦耳热产生原因。9 某金属直导线电阻为R，通过的电流为 I。请从宏观和微观相结合的角度，证明：在时间 t 内导线中产生的焦耳热为Q=I2Rt（可设电子与离子两次碰撞的时间间隔 t0,碰撞时间忽略不计，其余需要的物理量可自设）。2020 年 1 月 2020 届北京市大兴区 2017 级高三上学期期末考试理科综合物理
17、参考答案一、单项选择题。（本题共 14 小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的，每小题3 分，共 42 分。）题号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案C D B D C A C C A D A C B B 二、实验探究题。（共 18 分）15.BD（4 分）16.（1）（6 分）接线错误引起的后果改正的方法缺 db（或 dg 或 dk）连线电压表的示数无法调到0V 增添db（或dg或dk）连线hj电流表短路，指针无示数撤销 hj 连线（2）图略（2分）2000（2 分）（3）大（2 分）；因电流表内阻导致电压表读数偏大，故测量结果偏大。（2
18、分）三、论述计算题。（解题要求：写出必要的文字说明、方程式和结果。有数值计算的题，结果必须明确写出数值和单位，本题共4 小题，每题 10分，共 40 分。）17.解（1）由运动学公式：212xat得 a5m/s2（2 分）vat 20m/s （2 分）10（2）竖直上抛阶段：220m2gvh最大高度：H h x 60m （3 分）（3）推力做的功当于火箭的最大重力势能 W mgH 1800J （3 分）（其他方法正确同样给分）18.解：（1）当金属杆匀速下滑时所受合力为零mg sin BIL代入BlvIR得2sin0.1TmgRBL v（2 分）根据左手定则：磁场方向垂直斜面向上（2 分）（2
19、）由能量守恒：21sin2mgxmvQ0 05JQ.（3 分）由法拉第电磁感应定律：Ent可得：BlxEt由电流定义：qIt欧姆定律：EIR得：3BlxqCR（3 分）19.解：（1）正电荷受力向右，可知电场力做正功，电势能减小（其他方法正确也给分）（3分）由电势差定义：ABABABWUWqA B 可得：211 2ABkQ rrUr r()（3分）（2）由机械能守恒可得：2102MmGmvR2GMvR（411 分）20.解析：(1）金属导线单位体积内电子个数ANnM在时间 t 内流过导线横截面的带电粒子数 N=nvtS通过导线横截面的总电荷量Q=Ne 导线中电流 I=Qt联立以上三式可以推导出
20、I=ANvSeM（3 分）导线受安培力大小F安=BIL。长 L 的导线内总的带电粒子数N=nSL ANnM又 I=ANvSeM电荷定向运动时所受洛伦兹力的矢量和，表现为导线所受的安培力，即Nf =F安联立以上三式可以推导出洛伦兹力的表达式f=evB （3 分）（2）方法 1：设金属导体长为 L，横截面积为 S，两端电压为 U，导线中的电场强度E=UL设金属导体中单位体积中的自由电子数为n，则金属导体中自由电子总数NnSL设自由电子的带电量为e，连续两次碰撞时间间隔为t0，定向移动的平均速度为，则一次碰撞的能量转移00keE tE一个自由电子在时间t 内与金属离子碰撞次数为0tt金属导体中在时间
21、t内全部自由电子与金属离子碰撞，产生的焦耳热12 0ktQNEt又IneSU=IR 联立解以上各式推导得2QI Rt（4 分）方法 2：设金属导体长为 L，横截面积为 S，两端电压为 U，导线中的电场强度E=UL设金属导体中单位体积中的自由电子数为n，则金属导体中自由电子数NnSL在纯电阻电路中，电流做的功等于焦耳热，即Q=W 电流做的功等于电功率乘时间W=Pt 电功率等于电场力对长为L 的导线中所有带电粒子做功功率的总和PNF自由电子受的电场力F=Ee 又 IneS U=IR 联立解以上各式推导得2QI Rt（4 分）2020 年 1 月 2020 届北京市大兴区2017 级高三上学期期末考试理科综合物理试卷