浙江省效实中学2014届高三高考模拟物理试题

(单选)物理课上,教师做了一个奇妙的“电磁阻尼”实验。如图所示,A是由铜片和绝缘细杆组成的摆,其摆动平面通过电磁铁的两极之间,当绕在电磁铁上的线圈未通电时,铜片可自由摆动,要经过较长时间才会停下来。当线圈通电时,铜片迅速停止摆动。某同学另找来器材再探究此实验,他连接好电路,经重复试验,均没出现迅速停止摆动的现象。对比老师的演示实验,导致实验失败的原因可能是

A.电源的电压过高

B.所选线圈的匝数过多

C.线圈接在了交流电源上

D.摆的材料与老师的不同

答案解析:
答案及解析:

知识点:楞次定律

D

     

(单选)如图所示,洛伦兹力演示仪由励磁线圈、玻璃泡、电子枪等部分组成。励磁线圈是一对彼此平行的共轴的圆形线圈,它能够在两线圈之间产生匀强磁场。玻璃泡内充有稀薄的气体,电子枪在加速电压下发射电子,电子束通过泡内气体时能够显示出电子运动的径迹。若电子枪垂直磁场方向发射电子,给励磁线圈通电后,能看到电子束的径迹呈圆形。若只增大电子枪的加速电压或励磁线圈中的电流,下列说法正确的是

A.增大电子枪的加速电压,电子束的轨道半径变小

B.增大电子枪的加速电压,电子束的轨道半径不变

C.增大励磁线圈中的电流,电子束的轨道半径变小

D.增大励磁线圈中的电流,电子束的轨道半径不变

答案解析:
答案及解析:

知识点:带电粒子在磁场中的运动

C

     

(单选)如图甲所示,A、B和P是同一均匀介质中同一直线上的三个点,沿竖直方向振动的横波Ⅰ在介质中沿AP方向传播,波速为20cm/s,P与A相距40cm,A点振动图象如图乙所示;沿竖直方向振动的横波Ⅱ沿BP方向传播,P与B相距50cm,B点的振动图象如图丙所示。在t=0时刻,两列波同时分别经过A、B两点,两列波在P点相遇,则下列说法正确的是

A.两列波可能同时到达P点

B.横波Ⅰ的波长为0.2m,横波Ⅱ的波长未知

C.P点的振幅为10cm,在t=5.0s时,P点的位移为-10cm

D.P点的振幅为70cm,在t=5.0s时,P点正通过平衡位置

答案解析:
答案及解析:

知识点:波的传播

D

     

(单选)地面附近处的电场的电场线如图所示,其中一条方向竖直向下的电场线上有a、b两点,高度差为h。质量为m、电荷量为- q的带电微粒(其所带电荷不影响原电场的分布),从a点由静止开始沿电场线运动,到b点时速度为。下列说法正确的是

A.微粒从a点开始运动到b点的过程中加速度一直增大

B.微粒从a点开始运动到b点的过程中一定一直做加速运动

C.若换成质量为m、电荷量为-2q的带电微粒,从a点由静止释放,微粒将沿电场线在a、b两点间来回运动

D.若换成质量为m、电荷量为+2q的带电微粒,从a点由静止起沿电场线运动到b点时的速度为

答案解析:
答案及解析:

知识点:电场强度

C

     

(多选)在很多情况下,我们对物理规律的理解和认识是通过观察和比较物理现象来进行的。在下列观察及根据观察所得出的相应结论中正确的是

A.相同的弹簧受到不同的拉力,拉力越大,弹簧的形变量越大,说明弹簧的形变量和拉力大小有关

B.从同一高度同时做自由落体运动和做平抛运动的小球同时落地,说明平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动

C.一束平行白光射向玻璃三棱镜,不同颜色的光经过三棱镜偏折的角度不同,说明玻璃对不同色光的折射率不同

D.把一根条形磁铁插入闭合线圈,磁铁插入的速度越大,感应电流越大,说明感应电动势的大小和磁通量变化的大小有关

答案解析:
答案及解析:

知识点:研究方法

ABC

     

(多选)如图所示,甲、乙、丙是位于同一直线上的离其它恒星较远的三颗恒星,甲、丙围绕乙在半径为R的圆轨道上运行,若三颗星质量均为M,万有引力常量为G,则

A.甲星所受合力为

B.乙星所受合力为

C.甲星做圆周运动的周期为

D.丙星做圆周运动的线速度大小为

答案解析:
答案及解析:

知识点:万有引力定律

AC

     

(多选)如图所示,斜面体C置于水平地面上,小物块B置于斜面上,通过细绳跨过光滑的定滑轮与沙漏A连接,连接B的一段细绳与斜面平行。在A中的沙子缓慢流出的过程中,A、B、C都处于静止状态,则在此过程中

A.B对C的摩擦力大小一定减小

B.C对B的作用力大小可能先减小后增大

C.地面对C的摩擦力大小一定减小

D.C对地面的摩擦力方向始终水平向左

答案解析:
答案及解析:

知识点:摩擦力

BC

     

两辆相同的小车并排放在两相同的直轨道上,如图所示。小车前端系上细线,线的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘,盘里分别放有不同质量的砂子;小车后端连着纸带,纸带分别穿过固定在轨道上的打点计时器,两个打点计时器并联接在同一接线板上。实验时先接通接线板的电源使两打点计时器同时开始打点,然后同时释放两辆小车,当其中一辆小车快接近导轨末端时,断开接线板的电源,两打点计时器同时停止工作。

下图所示为某次实验得到的两条纸带,纸带上的O点、E点分别为打点计时器接通电源和断开电源时打下的点,它们之间的距离分别为:①号纸带OE=42.40cm、②号纸带OE=63.40cm。纸带上的0、1、2、3、4、5、6为所选取的测量点(相邻两点间还有四个打点未画出),两相邻测量点间的距离如图所示,单位为cm。打点计时器所用电源的频率为50Hz。

(1)利用此装置,研究质量一定时,加速度与力的关系,是否必须求出小车运动加速度的确切值?         (选填“是”或“否”),若是,请根据实验中打出的其中一条纸带求出加速度的值,若否,请说明理由。

                                                                         

    根据上图的两条纸带,求出①号纸带和②号纸带对应的加速度值之比为              。

(2)利用此装置,还可以探究做功与物体速度变化的关系。

① 物体速度可以通过打出的纸带求出,任选上述其中一条纸带,求出测量点5的速度v5 =          m/s;(结果保留两位有效数字)

② 若用M表示小车及车上砝码的总质量,m表示砂子及盘的总质量,做功多少可以通过下列方式改变,其中可行的是

A.通过改变小车运动的距离来改变外力做功时,必须平衡摩擦,必须满足M远大于m

B.通过改变小车运动的距离来改变外力做功时,不需要平衡摩擦,也不需要满足M远大于m

C.通过改变小盘里砂子的质量来改变外力做功时,必须平衡摩擦,必须满足M远大于m

D.通过改变小车上砝码的质量来改变外力做功时,只需平衡摩擦,不需要满足M远大于m

答案解析:
答案及解析:

知识点:测定匀变速直线运动的加速度

1)否;

因两打点计时器同时开始、停止工作,故两小车运动的时间相等,可以用纸带上打点的总位移大小之比表示加速度大小之比;

21231711.48~1.50均正确);

2 0.240.30BC

     

为了测定电阻的阻值,实验室提供下列器材:待测电阻Rx(阻值约100Ω)、电阻箱R0(0~999.9Ω)、滑动变阻器R、电流表A、电流传感器、直流电源E(内阻可忽略)、导线、开关若干。

(1)甲同学设计如图(a)所示的电路进行实验。

     ① 根据电路图(a),在图(b)中完成实物图的连接;

   

② 实验操作时,先将滑动变阻器的滑片P移到c端,再接通开关S;保持S2断开,闭合S1,调节滑动变阻器R使电流表指针偏转至某一位置如图(c)所示,记下此时的电流I=        A。断开S1,使滑动变阻器R的阻值        (选填“不变”或“改变”),调整电阻箱R0的阻值在100Ω左右,再闭合S2,调节R0阻值使得电流表示数仍为I时,R0的读数即为Rx的阻值。

(2)乙同学利用电路(d)进行实验,改变电阻箱R0的值,从电流传感器获得相应的电流I,在计算机上得到1/I-R0图象如图(e)所示,图线纵轴截距为b,斜率为k,则电阻Rx的阻值为          。

(3)若电源内阻不可忽略,则甲、乙两同学的实验方案中哪种方案测电阻Rx更好?为什么?                                                   。

答案解析:
答案及解析:

知识点:测电阻

1 实物连线如右图所示;

0.40;不变;

2b/k

3)甲同学方案更好;乙同学的做法中所得到的是被测电阻Rx和电源内阻的总阻值,测量值会大于真实值。

(每格2分,第(3)题答出谁的方案更好1分,理由1分)

     

如图所示,两根相距为d的足够长的光滑平行金属导轨位于水平的xOy平面内,左端接有阻值为R的电阻,其他部分的电阻均不计。在x>0的一侧存在方向竖直向下的磁场,磁感应强度大小按B=kx变化(式中k>0,且为常数)。质量为m的金属杆垂直放在金属导轨上,两者接触良好。在x<0的某位置,金属杆以v0速度开始运动,方向沿x轴正方向。求:

(1)在金属杆运动的整个过程中,电阻R上产生的总热量;

(2)若从金属杆进入磁场的时刻开始计时,始终有一个方向向左的变力F作用于金属杆上,使金属杆的加速度大小恒为a,方向一直沿x轴负方向。求:

a.闭合回路中感应电流持续的时间;

b.金属杆在磁场中运动时,外力F与时间t关系的表达式?

答案解析:
答案及解析:

知识点:法拉第电磁感应定律

解析:(1)金属杆向右运动切割磁感线产生感应电流,同时金属杆受安培力,做减速运动,直到停下。在此过程中,金属杆的动能转化为电能再转化成电阻R的焦耳热。根据能量转化与守恒,电阻R上产生的总热量: 4分)

2a.金属杆在磁场中做切割磁感线的运动,产生感应电流,金属杆受安培力和变力F的作用做匀变速直线运动,加速度为a方向向左(沿-x方向)。它先向右运动,速度由v0减到0;然后向左运动,速度再由0增大到v0,金属杆回到x=0处,之后金属杆离开磁场。金属杆向右或向左运动时,都切割磁感线,回路中都有感应电流。

感应电流持续的时间为 4分)

(说明:答出的得2分)

b.设金属杆的速度和它的坐标分别为vx,由运动学公式有

金属杆切割磁感线产生感应电动势

2分)

由于在x<0区域不存在磁场,故只有在时间t < T=范围内,上述关系式才成立。由欧姆定律可得回路中的电流为:

2分)

金属杆所受的安培力为:

(向左为正方向) 2分)

金属杆受安培力和变力F共同作用做匀变速运动,以向左方向为正方向,由牛顿第二定律有:

可得: 2分)

     

如图所示,在粗糙水平台阶上放置一质量m=0.5kg的小物块,它与水平台阶间的动摩擦因数μ=0.5,与台阶边缘O点的距离s=5m。在台阶右侧固定一个1/4圆弧挡板,圆弧半径R=1m,圆弧的圆心也在O点。今以O点为原点建立平面直角坐标系xOy。现用F=5N的水平恒力拉动小物块,一段时间后撤去拉力,小物块最终水平抛出并击中挡板。(,取g=10m/s2)

(1)若小物块恰能击中挡板上的P点(OP与水平方向夹角为37°),求其离开O点时的速度大小;

(2)为使小物块击中挡板,求拉力F作用的最短时间;

(3)改变拉力F的作用时间,使小物块击中挡板的不同位置,求击中挡板时小物块动能的最小值。

答案解析:
答案及解析:

知识点:牛顿第二定律

解析:(1)小物块从OP,做平抛运动。

水平方向: 2分)

竖直方向: 2分)

解得: 2分)

2)为使小物块击中档板,小物块必须能运动到O点。

由动能定理得: 解得: 2分)

由牛顿第二定律得: 解得: 2分)

由运动学公式得: 解得: 2分)

3)设小物块击中挡板的任意点坐标为(xy),由运动学规律可得:

由机械能守恒得: 2分)

1分)

化简得: 2分)

由基本不等式得:时,动能最小,其值为: 3分)

说明:如果用其他方法求出正确答案的,同样给分。

     

如图所示,空间区域Ⅰ、Ⅱ存在匀强电场和匀强磁场,MN、PQ为磁场区域的理想边界,Ⅰ区域高度为d,Ⅱ区域的高度足够大。匀强电场方向竖直向上;Ⅰ、Ⅱ区域磁场的磁感应强度均为B,方向分别垂直纸面向里和向外。一个质量为m,电荷量为q的带电小球从磁场上方的O点由静止开始下落,进入电磁场区域后,恰能做匀速圆周运动。已知重力加速度为g。

(1)试判断小球的电性并求出电场强度E的大小;

(2)若带电小球运动一定时间后恰能回到O点,在图中作出小球的运动轨迹;求出释放时距MN的高度h;并求出小球从开始释放到第一次回到O点所经历的时间t;

(3)试讨论h取不同值时,小球第一次穿出磁场Ⅰ区域的过程中电场力所做的功W。

答案解析:
答案及解析:

知识点:带电粒子在复合场中的运动

解析:

1)带电小球进入复合场后,恰能做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,重力与电场力平衡,重力竖直向下,电场力竖直向上,即小球带正电。(2分)

由:qE=mg

解得: 2分)

2)带电小球在进入磁场区域前做自由落体运动,由机械能守恒有:mgh=mv21分)

带电小球在磁场中作匀速圆周运动,设半径为R,依牛顿第二定律有:qvB=m1分)

由于带电小球在两个区域运动过程中qvBm的大小不变,故三段圆周运动的半径相同,以三个圆心为顶点的三角形为等边三角形,边长为2R,内角为60º,轨迹如答图(a)所示。由几何关系知R= 2分)

解得h=2分);作出小球运动大致轨迹图(a)所示(2分)。

小球从开始释放到回到O点所经历的时间由两部分组成,一部分为无场区的运动,时间1分);一部分为电磁场区域的运动,时间1分);

总时间 = 2分)

3)当带电小球在区域作圆周运动的圆弧与PQ相切时,运动轨迹如答图(b)所示,有:半径R=d 1分)

解得对应高度:h0=1分)

讨论:i.当h<h0时,小球进入磁场区域的速度较小,半径较小,不能进入区域,由磁场上边界MN第一次穿出磁场区域,此过程电场力做功W=02分)

.当h > h0时,小球进入磁场区域后由下边界PQ第一次穿出磁场区域进入区域,此过程电场力做功 W=qEd 1分)即W=mgd1分)

说明:第(3)问讨论对于当h = h0时的临界情况不做要求,即电场力做功W=0或者W=mgd均可以。