天津市西青区2020届高三上学期期末考试物理试题

物理试卷

第Ⅰ卷（选择题  共40分）

一、单项选择题（本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的，请将正确答案填在答题卡中）

1.许多物理学家为人类科技的发展做出了重大的贡献。下列说法正确的是（    ）

A. 牛顿利用扭秤首先测出了引力常量的数值

B. 伽利略认为，如果没有空气阻力，重物和轻物应该下落的一样快

C. 楞次首先引入了电场概念，并提出用电场线表示电场

D. 法拉第发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系

【答案】B

【解析】

详解】A．卡文迪许利用扭秤首先测出了万有引力常量，故A错误；

B．伽利略认为，如果没有空气阻力，重物与轻物应该下落得同样快，故B正确；

C．英国物理学家法拉第最早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场，故C错误；

D．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系，故D错误。

故选B。

2.如图所示为某质点做直线运动的图象，关于这个质点在内的运动情况，下列说法中正确的是（    ）

A. 质点始终向同一方向运动

B. 加速度大小不变，方向与初速度方向相同

C. 内通过的路程为，而位移为零

D. 末物体离出发点最远

【答案】C

【解析】

【详解】图象的斜率的大小表示质点运动的加速度大小，由于图象的斜率不变，所以质点运动的加速度不变，因此物体做匀变速直线运动，开始时速度方向与加速度方向相反，物体减速运动，时，物体速度减为零，然后物体反向加速运动，时，回到起始点，4s内通过的位移为零；由图可知4s内质点通过的路程为

故A、B、D错误，C正确；

故选C。

3.在滑冰场上，甲、乙两个小孩分别坐在滑冰板上，原来静止不动，在相互猛推一下后分别向相反方向运动，假定两板与冰面间的动摩擦因数相同，已知甲在冰上滑行的距离比乙远，这是由于

A. 在推的过程中，甲推乙的力小于乙推甲的力

B. 在推的过程中，甲推的乙的时间小于乙推甲的时间

C. 在刚分开时，甲的初速度大于乙的初速度

D. 在分开后，甲的加速度大小小于乙的加速度大小

【答案】C

【解析】

由牛顿第三定律可知A错；B错；由可知C对；加速度均为，是相同的，D错；

4.如图所示吊环动作，某运动员先双手撑住吊环（设开始时两绳与肩同宽），然后身体下移，双臂缓慢张开到如图所示位置，则在两手之间的距离增大的过程中，吊环的两根绳子拉力(两个拉力大小相等)及它们的合力F的大小变化情况为（    ）

A. 增大，F不变

B. 增大，F增大

C. 减小，F减小

D. 减小，F增大

【答案】A

【解析】

【详解】对运动员受力分析，受到重力、两个拉力，如图

由平衡条件可知，两绳拉力的合力与人的重力大小相等，方向相反，所以两个拉力的合力不变；在两手之间的距离增大的过程中，两绳之间的夹角变大，故两个拉力不断增大，故A正确，B、C、D错误；

故选A。

5.在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，某同学设计了一种报警装置，电路如图所示，M是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻会发生变化，导致S两端电压U增大，从而使装置发出警报，为内阻不计的电源，此过程中（    ）

A. 此过程中流过电源的电流变小

B. 此过程中流过传感器M的电流变小

C. 变大，且R越大，U增大越明显

D. 变小，且R越大，U增大越明显

【答案】D

【解析】

【详解】AB．根据欧姆定律可知，当两端电压增大，干路电流增大；根据串联电路的分压作用知，与并联的电压变小，流过的电流变小，而干路电流变大，则流过的电流变大，故A、B错误；

CD．由闭合电路欧姆定律可知总电阻减小，与并联的电阻变小，所以传感器的电阻变小；假设很小，甚至为零，则传感器部分的电路被短路，故传感器的大小变化对的电压就无影响，所以越大，增大越明显，故C错误，D正确；

故选D。

6.如图所示“天津之眼”是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮，是天津市的地标之一。摩天轮悬挂透明座舱，乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。下列叙述正确的是（    ）

A. 摩天轮转动过程中，乘客的机械能保持不变

B. 在最高点，乘客处于失重状态

C. 摩天轮转动一周的过程中，乘客的向心加速度不变

D. 摩天轮转动过程中，乘客重力的瞬时功率保持不变

【答案】B

【解析】

【详解】A、机械能等于重力势能和动能之和，摩天轮运动过程中，做匀速圆周运动，乘客的速度大小不变，则动能不变，但高度变化，重力势能变化，所以机械能在变化，故A错误；

B、圆周运动过程中，在最高点，由重力和支持力的合力提供向心力，向心力指向下方，即加速度指向下方，处于失重状态，故B正确；

C、摩天轮做匀速圆周运动，乘客的速度大小不变，根据分析知乘客的向心加速度大小不变，方向变化，所以乘客的向心加速度在变化，故C错误；

D、摩天轮转动过程中，乘客的重力大小不变，速度大小不变，但是速度方向时刻在变化，竖直方向的分速度在变化，所以重力的瞬时功率在变化，故D错误；

故选B。

7.据报道，2018年我国发射了全球低轨卫星星座“鸿雁星座”系统的首颗试验卫星。它将运行在距离地球表面1100公里的圆轨道上，则（    ）

A. 向心加速度大于地面的重力加速度

B. 线速度大于第一宇宙速度

C. 周期大于地球自转周期

D. 角速度大于地球自转角速度

【答案】D

【解析】

【详解】A．在地面上，物体重力等于万有引力，则有

可得

对距离地球表面高度的试验卫星，根据万有引力提供向心力，则有

可得

则有试验卫星的向心加速度大小为

故A错误；

B．在地球表面附近，根据万有引力提供向心力，则有

解得第一宇宙速度为最大的环绕速度

同理，对试验卫星则有

可得试验卫星的线速度的大小为

则有

故B错误；

CD．该试验卫星的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，根据开普勒第三定律可知该试验卫星的周期小于地球同步卫星的周期，即该试验卫星的周期小于地球自转周期；根据可知该试验卫星的角速度大于地球的自转的角速度，故C错误，D正确；

故选D。

8.某电场的电场线分布如图实线所示，以下说法正确的是（    ）

A. c点场强小于b点场强

B. b点电势低于c点电势

C. 若将一试探电荷 由a点移动到d点，电荷电势能将减小

D. 若某一点电荷只在电场力的作用下沿虚线由 a点运动到d点，可判断该电荷一定带负电

【答案】C

【解析】

【详解】A．电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小，则点的电场强度大于点的电场强度，故A错误；

B．沿着电场线电势降低，故点的电势高于点电势，故B错误；

C．沿着电场线电势降低，故点的电势高于点电势，根据可知

即将一试探电荷由点移动到点，电荷的电势能将减小，故C正确；

D．由粒子的运动轨迹弯曲方向可知，带电粒子受电场力大致斜向左上方，与电场强度方向相同，故粒子带正电，故D错误；

故选C。

二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题给出的四个选项中，有多个选项正确。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分，请将正确答案填在答题卡中）

9.蹦床运动受到越来越多人的喜爱，这一运动可从物理学视角对其运动特点进行分析。忽略空气阻力，下列说法正确的是（    ）

A. 运动员下落到刚接触蹦床时，速度最大

B. 在下落过程中，重力对运动员做的功等于其重力势能的减小量

C. 从刚接触蹦床到运动至最低点的过程中，运动员的加速度先减小后增大

D. 运动员离开蹦床向上运动至最高点时，运动员的速度为零，所受合力为零

【答案】BC

【解析】

【详解】A．运动员接触蹦床前做自由落体运动，从接触蹦床到最低点过程，蹦床形变量逐渐变大，运动员受到的弹力逐渐增加，弹力先小于重力，再等于重力，后大于重力，故合力方向先向下后向上，运动员先加速后减速，当弹力与重力平衡时，速度最大，故A错误；

B．由知在下落过程中，重力对运动员所做的功等于其重力势能的减小量，故B正确；

C．从刚接触蹦床到运动至最低点的过程中，运动员受到的弹力逐渐增加，合力先向下减小后反向增加，故运动员的加速度先减小后增大，故C正确；

D．运动员离开蹦床向上运动至最高点时，运动员在最高点时速度为零，不计空气阻力，运动员只受到重力作用，运动员所受合力不为零，故D错误；

故选BC。

10.如图所示，两光滑平行金属导轨间距为，直导线垂直跨在导轨上，且与导轨接触良好，整个装置处于垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B。电容器的电容为C，除电阻R外，导轨和导线的电阻均不计。现给导线一初速度，使导线MN向右运动，当电路稳定后，MN以速度向右做匀速运动时（   ）

A. 电容器两端的电压为

B. 电阻两端的电压为

C. 电容器所带电荷量

D. 为保持匀速运动，需对其施加的拉力大小为

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．当导线匀速向右运动时，导线所受的合力为零，说明导线不受安培力，电路中电流为零，故电阻两端没有电压；此时导线产生的感应电动势恒定，根据闭合电路欧姆定律得知，电容器两板间的电压为

故A正确，B错误；

C．电容器两板间的电压为，则电容器所带电荷量为

故C正确；

D．因匀速运动后所受合力为0，而此时无电流，不受安培力，则无需拉力便可做匀速运动，故D错误。

故选AC。

11.传送带被广泛地应用于机场和火车站，如图所示为一水平传送带装置示意图，绷紧的传送带始终保持恒定的速率运行，将行李无初速度地放在左端点A处。传送带的水平部分A、B间的距离为L，则（    ）

A. 行李在传送带上一定匀加速至B端

B. 行李在传送带上可能受到向右的静摩擦力

C. 行李在传送带上可能有一段时间不受摩擦力

D. 行李在传送带上的时间一定大于

【答案】CD

【解析】

【详解】ABC．行李无初速地轻放在左端时，由于相对运动产生了水平向右的滑动摩擦力，行李在滑动摩擦力作用下做匀加速直线运动；如果当行李的速度等于传送带速度时，行李的位移小于传送带的长度，则行李与传送带相对静止做匀速直线运动，行李做匀速直线运动时不受摩擦力，故A、B错误，C正确；

D．如果行李从开始一直做速度为的匀速运动，则时间为，但实际上行李从开始做初速度为0的匀加速直线运动，最大速度不大于，则全程平均速度小于，故行李在传送带上的时间一定大于，故D正确；

故选CD。

12.一个质量为的木块静止在光滑水平面上，某时刻开始受到如图所示的水平拉力F的作用，下列说法正确的是（    ）

A. 时刻木块的速度为

B. 时刻水平拉力的瞬时功率为

C. 0到时间内，木块的位移大小为

D. 0到时间内，水平拉力做功为0

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．内的加速度大小为

则末的速度为

匀减速运动的加速度大小

则末的速度为

则时刻水平拉力的瞬时功率

故A正确，B错误；

C．内的位移

故C错误；

D．内的位移

到时间内，水平拉力做功

故D正确；

故选AD。

第Ⅱ卷（60分）

三、实验题（本题共3小题，共18分）

13.如图所示的装置，研究自由落体运动规律。已知打点计时器的工作频率50Hz。

(1)电火花打点计时器必须接_____（填“220V交流”、 “低压交流”或“低压直流”）电源

(2)部分实验步骤如下：

A.测量完毕，关闭电源，取出纸带

B.接通电源，待打点计时器工作稳定后放开重锤

C.扶着重锤停靠在打点计时器附近，重锤与纸带相连

D.把打点计时器固定在夹板上，让纸带穿过限位孔

上述实验步骤的正确顺序是：_____（用字母填写）

(3)如图中标出的纸带，纸带上每相邻两计数点间还有4个记录点未画出 ，根据实验记录的数据计算重锤的加速度大小____m/s2（计算结果保留三位有效数字）

【答案】    (1). 220V交流    (2). DCBA    (3). 9.85

【解析】

【详解】(1)[1]电火花打点计时器必须接220V交流电源，电磁打点计时器必须接6V以下的交流电压，即低压交流；

(2)[2]正确顺序：先连接实验器材，后穿纸带，再连接小车，接通电源，后释放纸带，打点并选择纸带进行数据处理；上述实验步骤的正确顺序是DCBA；

(3)[3]根据匀变速直线运动的推论公式可以求出小车运动的加速度大小

14.某研究小组的同学在水平放置的方木板上做“探究共点力的合成规律”实验：小组同学利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置以及两只弹簧秤拉力的大小和方向，如图所示，图中每一小格边长均代表0.5N，则与的合力大小为____N （保留两位有效数字）

【答案】30（2.8~3.2均可以）

【解析】

【详解】[1]以和为邻边作平行四边形，与和共点的对角线表示合力，标上箭头，如图所示

则与的合力大小为3.0N

15.重庆某军工企业于2013年1月研制成功一种新材料做成的电阻丝，其电阻稳定性非常优良，几乎不随温度发生改变。工程技术员为了准确测定它的电阻率，进行了如下的测量。

(1)用20分度的游标卡尺测量其长度如图所示，则_____

(2)用多用电表粗测其电阻，如图所示，则____

(3)用伏安法测量导线的电阻，并要多次测量求其平均值，供选用的器材有：

电源E（电动势为4V ）

电压表V（量程为3V，内阻约为2）

电流表（量程为0.5，内阻约为1）

电流表（量程为0.6，内阻约为10）

滑动变阻器（最大阻值为20）

开关、导线若干

①根据工程技术人员所设计的电路，电流表应选_____

②在如图中将选用的器材连成符合要求的实验电路___（不得改动图中已画出的部分连线）

【答案】    (1). 3.075cm    (2).     (3).     (4).

【解析】

【详解】(1)[1]游标卡尺的主尺读数为

3.0cm=30mm

游标尺上第15个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为

15×0.05mm=0.75mm

所以最终读数为

30mm+0.75mm=30.75mm=3.075cm

(2)[2]由图所示可知，欧姆表挡位是×1k挡位，其示数为

(3) ①[3]流过导线的最大电流约为

所以电流表应选；

②[4]由题意可知，待测电阻阻值远大于电流表内阻，电流表应采用内接法，由于待测电阻阻值远大于滑动变阻器最大阻值，为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法，实物电路图如图所示

四、计算题（本题共3小题，共42分。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。）

16.如图所示，将一质量为0.2kg的小弹珠（可视为质点）放在点，用弹簧装置将其弹出，使其沿着光滑的半圆形轨道OA和AB进入水平桌面BC，从C点水平抛出；已知半圆形轨道OA和AB的半径分别为，，BC为一段长为的粗糙水平桌面，小弹珠与桌面间的动摩擦因数为，放在水平地面的矩形垫子DEFG的DE边与BC垂直，C点离垫子的高度为，C点离DE的水平距离为，垫子的长度EF为，，不计空气阻力，求：

(1)若小弹珠恰好不脱离圆弧轨道，在B位置小弹珠对半圆轨道的压力大小

(2)在(1)问的情况下，小弹珠从C点水平抛出后落入垫子时距右边缘FG的距离

【答案】(1)12N；(2)0.8m

【解析】

【详解】(1)小弹珠恰好不脱离圆弧轨道时应在大圆最高点，则有

解得

小弹珠从到运动，选过点平面为重力势能参考平面，所以由机械能守恒得

小弹珠在点，根据牛顿第二定律可得

解得

由牛顿第三定律可得在位置小弹珠对半圆轨道的压力

(2)小弹珠在面上只有摩擦力做功，由动能定理可

解得

小弹珠从点抛出后做平抛运动

可得

小弹珠距右边缘的距离

17.如图所示，在平面直角坐标系内，第I象限的等腰直角三角形区域内存在垂直于坐标系平面向外的匀强磁场，的区域内存在着沿轴正方向的匀强电场。一质量为、电荷量为的带正电粒子（粒子重力不计）从电场中Q（，）点以初速度水平向右射出，经过坐标系原点O处射入第I象限，最后以垂直于的方向射出磁场。已知平行于轴，点的坐标为（，）。求：

(1)电场强度E的大小

(2)磁感应强度B的大小

【答案】(1)；(2)

【解析】

【详解】(1)粒子在电场中做类平抛运动

联立解得)电场强度的大小

(2)粒子到达点时，沿方向分速度

粒子在点速度与轴正向夹角，则有

可得

粒子从中点垂直于进入磁场，垂直于射出磁场，粒子在磁场中的速度为，则有

由题意可知粒子做圆周运动的轨道半径为

根据牛顿运动定律得

解得磁感应强度的大小

18.两间距为L=1m的平行直导轨与水平面间的夹角为=37° ,导轨处在垂直导轨平面向下、 磁感应强度大小B=2T的匀强磁场中.金属棒P垂直地放在导轨上，且通过质量不计的绝缘细绳跨过如图所示的定滑轮悬吊一重物（重物的质量m0未知），将重物由静止释放，经过一 段时间，将另一根完全相同的金属棒Q垂直放在导轨上，重物立即向下做匀速直线运动，金 属棒Q恰好处于静止状态.己知两金属棒的质量均为m=lkg、电阻均为R=lΩ，假设重物始终没有落在水平面上，且金属棒与导轨接触良好，一切摩擦均可忽略，重力加速度g=l0m/s2，sin 37°=0.6，cos37°=0.8.求：

（1）金属棒Q放上后，金属棒户的速度v的大小；

（2）金属棒Q放上导轨之前，重物下降的加速度a的大小（结果保留两位有效数字）；

（3）若平行直导轨足够长，金属棒Q放上后，重物每下降h=lm时，Q棒产生的焦耳热.

【答案】（1）  （2）   （3）

【解析】

【详解】(1)金属棒Q恰好处于静止时

由电路分析可知 , ,

代入数据得，

（2）P棒做匀速直线运动时，，

金属棒Q放上导轨之前，由牛顿第二定律可得

代入数据得，

（3）根据能量守恒可得，

由于两个金属棒电阻串联，均为R，可知

Q棒产生的焦耳热为