2014年北京市西城区高三上学期期末考试物理试题(答案)

高三物理 2014.1

本试卷分第一卷（选择题）和第二卷（非选择题）两部分。共100分。考试时间为120分钟。

第一卷（共48分）

一、单项选择题（本题共12小题，每小题3分，共36分。）

1．一根很轻的弹簧，在弹性限度内，当它的伸长量为4.0cm时，弹簧的弹力大小为8.0N；当它的压缩量为1.0cm时，该弹簧的弹力大小为( )

A．2.0N B．4.0N C．6.0N D．8.0N

2．一正弦式交变电流的瞬时电流与时间的关系式为i102sint(A)，其中ω=314rad/s。它的电流的有效值是( )

A．10A B．102A C．50A D．314A

3．如图所示，汽车向右沿直线运动，原来的速度是v1，经过一小段时间之后，速度变为v2，Δv表示速度的变化量。由图中所示信息可知( )

A．汽车在做加速直线运动

B．汽车的加速度方向与v1的方向相同 C．汽车的加速度方向与v1的方向相反 D．汽车的加速度方向与Δv的方向相反

4．如图所示，一个人用与水平方向成θ角斜向上的力F拉放在粗糙水平面上质量为m的箱子，箱子沿水平面做匀速运动。若箱子与水平面间的动摩擦因数为μ，则箱子所受的摩擦力大小为( )

A．Fsinθ B．Fcosθ C．μmg D．μFsinθ

5．如图所示，自行车的大齿轮、小齿轮、后轮的半径不一样，它们的边缘有三个点A、B、C。在自行车正常骑行时，下列说法正确的是( )

A．A、B两点的角速度大小相等 B．B、C两点的线速度大小相等

C．A、B两点的向心加速度大小之比等于它们所在圆周的半径之比 D．B、C两点的向心加速度大小之比等于它们所在圆周的半径之比

高三物理 答题纸 第1页（共10页）

C A B θ m F v2 v1 Δv 6．一个物体做平抛运动，已知重力加速度为g。根据下列已知条件，既可以确定初速度大小，又可以确定飞行时间的是( )

A．水平位移大小 B．下落高度

C．落地时速度大小和方向 D．从抛出到落地的位移大小

7．如图所示，实线为一列沿x轴正方向传 播的简谐横波在t = 0时刻的波形，虚线是该波 在t = 0.20s时刻的波形，则此列波的周期可能为 A．0.16s B．0.20s C．0.32s D．0.40s

8．一个直流电动机，线圈电阻是0.5Ω，当它两端所加电压为6V时，通过电动机的电流是2A。由此可知( )

9．A．电动机消耗的电功率为10W B．电动机发热的功率为10W C．电动机输出的机械功率为10W D．电动机的工作效率为20%

9．取一对用绝缘支柱支撑的金属导体A和B，使它们彼此接触。起初它们不带电，贴在A、B下面的金属箔是闭合的。现在把带正电荷的球C移近导体A，可以看到A、B上的金属箔都张开了。下列说法正确的是( )

A．A内部的场强比B内部的场强大 B．A、B内部的场强均为零 C．A左端的电势比B右端的电势低 D．A左端的电势比B右端的电势高

10．一根通电直导线水平放置在地球赤道的上方，其中的电流方向为自西向东，该导线所受地磁场的安培力方向为( )

A．水平向北 B．水平向南 C．竖直向上 D．竖直向下

11．1966年，在地球的上空完成了用动力学方法测质量的实验。实验时，用双子星号宇宙飞船m1去接触正在轨道上运行的火箭组m2（后者的发动机已熄火）。接触以后，开动双子星号飞船的推进器，使飞船和火箭组共同加速。推进器的平均推力F=895N，推进器开动时间Δt=7s。测出飞船和火箭组的速度变化Δv=0.91m/s。已知双子星号飞船的质量m1=3400kg。由以上实验数据可测出火箭组的质量m2为( )

高三物理 答题纸 第2页（共10页）

C ＋ － y/m v 0 1 2 3 4 x/m A B ＋ A．3400kg B．3485kg C．6265kg D．6885kg

12．如图所示，固定于水平面上的金属架abcd处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动。t=0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置恰好使MbcN构成一个边长为l的正方形。为使MN棒中不产生感应电流，从t=0开始，磁感应强度B随时间t变化的示意图为( )

O t O t O t O t B B0 B B0 B B0 B B0 c N d b B M v a A B C

D

二、多项选择题（本题共4小题，每小题3分，共12分。每小题全部选对的得3分，选对但不全的得1分，有选错的得0分。）

13．下面列举了四个物理量的单位，其中属于国际单位制（SI）的基本单位的是( ) A．千克（kg） B．牛顿（N） C．安培（A） D．库仑（C）

14．一个质量为m、电荷量为q的带电粒子，以速度v射入磁感应强度为B的匀强磁场。不计粒子重力。下列说法正确的是( )

A．若v与B的方向垂直，入射速度v越大，则轨道半径越大 B．若v与B的方向垂直，入射速度v越大，则运动周期越大 C．若v与B的方向相同，则粒子在运动过程中速度不断变大 D．若v与B的方向相同，则粒子在运动过程中速度保持不变

15．如图所示，一个正方形导线框abcd，边长为L，质量为m。将线框从距水平匀强磁场上方h处由静止释放，在线框下落过程中，不计空气阻力，线框平面保持在竖直平面内，且cd边始终与水平的磁场边界平行。当ab边刚进入磁场时，线框速度为v。在线框进入磁场的整个过程中，下列说法正确的是( ) A．线框可能做加速度减小的加速运动 B．线框可能做加速度减小的减速运动 C．安培力对线框的冲量大小一定为mv

B

a d a d b c h b c 1 D．线框克服安培力做功一定为mg(hL)mv2

2高三物理 答题纸 第3页（共10页）

16．如图所示，在地面上方的水平匀强电场中，一个质量为m、电荷量为+q的小球，系在一根长为L的绝缘细线一端，可以在竖直平面内绕O点做圆周运动。AB为圆周的水平直径，CD为竖直直径。已知重力加速度为g，电场强度E列说法正确的是( )

A．若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动，则它运动的最小速度为gL B．若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动，则小球运动到B点时的机械能最大 C．若将小球在A点由静止开始释放，它将在ACBD圆弧上往复运动 D．若将小球在A点以大小为gL的速度竖直向上抛出，它将能够到达B点

A O B D E mg。下qC

第二卷 （共52分）

三、计算题（本题共5小题。解答应有必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的，答案中必须写出数值和单位。）

17．（9分）如图所示，一个倾角θ＝45°的斜面固定于水上，斜面顶端距水平地面的高度h＝1m，斜面底端有一垂直的固定挡板。一个质量m=1kg的小物块（可视为质点）自斜从静止开始向下滑动，到达斜面底端时与挡板碰撞，假设小挡板碰撞过程中无机械能损失。已知小物块与斜面之间的动数μ＝0.2。重力加速度g＝10 m/s2。

（1）求小物块沿斜面下滑时的加速度大小a； （2）求小物块第一次与挡板碰撞前的速度大小v；

（3）小物块最终停在挡板上，求整个过程中由于摩擦而产生的热量Q。

高三物理 答题纸 第4页（共10页）

θ h m 平地面于斜面面顶端 物块与摩擦因

18．（9分）磁流体发电是一项新兴技术，如图是它的示意图。相距为d的两平行金属板P、Q之间有一个很强的磁场。一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）以速度v沿垂直于磁场的方向射入磁场，由于等离子体在磁场力的作用下运动方向发生偏转，P、Q板上就会聚集电荷，从而在两板间产生电压。若P、Q两板间的磁场、电场按匀强磁场、匀强电场处理，磁感应强度为B。

（1）求这个发电机的电动势E；

（2）发电机的输出端a、b间接有阻值为R的电阻，发电机的内电阻为r。

a．在图示磁极配置的情况下，判断通过电阻R的电流方向； b．计算通过电阻R的电流大小I。

等离子体 S P a R b N Q

19．（9分）人类第一次登上月球时，宇航员在月球表面做了一个实验：将一片羽毛和一个铁锤从同一个高度由静止同时释放，二者几乎同时落地。若羽毛和铁锤是从 高度为h处下落，经时间t落到月球表面。已知引力常量为G，月球的半径为R。

（1）求月球表面的自由落体加速度大小g月； （2）若不考虑月球自转的影响，求：

a．月球的质量M；

b．月球的“第一宇宙速度”大小v。

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20．（12分）

（1）如图1所示，两根足够长的平行导轨，间距L

=0.3 m，在导轨间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B1 = 0.5 T。一根直金属杆MN以v= 2 m/s的速度向右匀速运动，杆MN始终与导轨垂直且接触良好。杆MN的电阻r1=1，导轨的电阻可忽略。求杆MN中产生的感应电动势E1。

（2）如图2所示，一个匝数n=100的圆形线圈，面积S1=0.4m，电阻r2=1Ω。在线圈中存在面积S2=0.3m

2

2

M R a b N 图1

B1 R a b B2 垂直线圈平面（指向纸外）的匀强磁场区域，磁感应强度B2随时间t变化的关系如图3所示。求圆形线圈中产生的感应电动势E2。

（3）有一个R=2Ω的电阻，将其两端a、b分别与图1中的导轨和图2中的圆形线圈相连接，b端接地。试判断以上两种情况中，哪种情况a端的电势较高？求这种情况中a端的电势φa。

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0 2 4 图3

6 0.6 0.3 t/s B2 / T 图2

21．（13分）

（1）如图1所示，光滑水平面上有两个小球A、B， A速度v1与原来静止的B球发生正碰，且碰撞过程中无机械失。设A球的质量为m1， B球的质量为m2。 a．求碰撞后它们的速度v1'和v2'；

v1 A 图1

B 球以能损

b．若A的初动能Ek1是一个定值，试论证当m1、m2满足什么关系时，A传给B的动能最少？

（2）如图2所示，将A、B球分别用等长的细线竖直悬挂起来，使好接触。悬点到球心的距离均为L。让B球静止在最低点，将A球向左个很小的偏角θ，然后释放，两球在最低点发生正碰且碰撞过程中无机械若m2=3m1，不考虑空气阻力的影响，释放A球时开始计时（t=0），求两碰撞后的速度以及每次碰撞的时刻。

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A B 图2

它们刚拉起一能损失。球每次

北京市西城区2013—2014学年度第一学期期末试卷

高三物理参考答案及评分标准 2014.1

一、单项选择题（每小题3分。） 1．A 7．A

二、多项选择题（每小题全部选对的得3分，选对但不全的得1分，有选错的得0分。） 13．AC

三、计算题 17．（9分）解：

（1）根据牛顿第二定律 mgsinmgcosma 【2分】 小物块下滑时的加速度大小 a42m/s25.7m/s2 【2分】 （2）小物块做匀加速运动 v22a14．AD 15．ABD

16．BD

2．A 8．C

3．C 9．B

4．B 10．C

5．D 11．B

6．C 12．C

h 【2分】 sin第一次与挡板碰撞前的速度大小 v4m/s 【1分】 （3）根据能量守恒 Qmgh 【1分】 整个过程中由于摩擦而产生的热量 Q10J 【1分】

18．（9分）解：

（1）发电机的电动势 EBdv 【3分】 （2）a．通过电阻R的电流方向：从a到b 【2分】 b．根据闭合电路欧姆定律 I通过电阻R的电流大小 I

19．（9分）解：

（1）月球表面附近的物体做自由落体运动 h月球表面的自由落体加速度大小 g月E 【2分】 RrBdv 【2分】 Rr1g月t2 【2分】 22h 【1分】 t2高三物理 答题纸 第8页（共10页）

（2）a．若不考虑月球自转的影响 GMmmg月 【2分】 R22hR2月球的质量 M 【1分】

Gt2b．质量为m的飞行器在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动

v2mg月m 【2分】

R月球的“第一宇宙速度”大小 vg月R2hR 【1分】 t20．（12分）解：

（1）杆MN做切割磁感线的运动 E1B1Lv 产生的感应电动势 E10.3V （2）穿过圆形线圈的磁通量发生变化 EB22ntS2 产生的感应电动势 E24.5V （3）当电阻R与图1中的导轨相连接时，a端的电势较高 通过电阻R的电流 IE1Rr 1电阻R两端的电势差 abIR a端的电势 aIR0.2V 21．（13分）解：

（1）a．两个小球A、B发生弹性碰撞

由动量守恒 m1v1m1v1'm2v2' 由能量守恒

12m212m11v11v1'22m2v2'2 碰撞后它们的速度 vm1m21'mmv v2m11 2'v1 12m1m2b．碰撞后B的动能

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2分】 【1分】 2分】 1分】 2分】 1分】 1分】 2分】 1分】 1分】 2分】

【 【 【 【 【 【 【

【 【 【E2k212m12m2m142v2'2(mmv1)2Ek1 【1分】12m1m

2m22m1 所以，当 m1m2 或 m1m2 时，A传给B的动能最少 【2分】 （2）A球向下摆动的过程中，由能量守恒 m1gL(1cos)12m21v1 v12gL(1cos) 【1分】 当m23m1时，由（1）a．可知，A、B第一次碰撞后两球的速度

v11'v2 vv12'2 【1分】 A、B第二次碰撞

由动量守恒 mv1123m（-v112)m1v1\"3m1v2\" 由能量守恒 1mv)213mv11221(1221(12)22m1v1\"223m1v2\"

第二次碰撞后两球的速度 v1\"v1 v2\"0

【1分】

第三次碰撞过程与第一次相同，第四次碰撞过程与第二次相同，„„

第一次、第三次、第五次、„„ A、B碰撞后的速度

vgL(1cos)2gL(1cos)1'22 v2'2 【1分】

第二次、第四次、第六次、„„ A、B碰撞后的速度

v1\"2gL(1cos) v2\"0 【1分】

单摆做简谐运动的周期 T2πLg 两球发生碰撞的时刻 tTL4nT2(2n1)π2g （其中n = 0，1，2，3，„„）高三物理 答题纸 第10页（共10页）

1分】 【