2019届河南省名校联盟高三上学期尖子生11月调研考试（三）物理试题（解析版）

河南省名校联盟2019届高三年级尖子生11月调研考试（三）物理

一、选择题

1.如图所示为甲、乙两个质点在0～t0时间内沿同一直线运动的位移一时间图象，则两个质点在0～t0时间内

A. 运动方向不相同

B. 位移大小不相等

C. 任一时刻的速度都不同

D. 任一时刻的加速度都不同

【答案】D

【解析】

【分析】

x-t图象是曲线，说明物体的位置坐标与时间不是一次函数关系，物体仍然是做直线运动；x-t图象上某点的切线的斜率表示速度；

【详解】A、由图象可知，甲、乙两质点均沿x轴负方向运动，故选项A错误；

B、因两质点初位置相同，末位置相同，因此位移相同，故选项B错误；

C、当甲的图象的切线与乙图象平行时，对应时刻甲的速度与乙的速度恰相同，故选项C错误；

D、由图象可知甲做变速直线运动，加速度不为零，而乙做匀速直线运动其加速度始终为零，故选项D正确。

【点睛】解决本题的关键知道x-t图线的物理意义，知道图线不是物体的运动轨迹。

2.一个小球被水平抛出，运动t时间重力做功为W，不计空气阻力，则t时刻重力的瞬时功率为

A.     B.     C.     D.

【答案】D

【解析】

【详解】由题意知，小球运动t时间重力做功为：，t时刻重力的瞬时功率：，联立解得：，选项D正确，选项ABC错误。

【点睛】本题考查功率的相关知识，注意掌握瞬时功率和平均功率的求法不同。

3.两个质量均为m的A、B小球用轻杆连接，A球与固定在斜面上的光滑竖直挡板接触，B球放在倾角为θ的斜面上，A、B均处于静止，B球没有滑动趋势，则A球对挡板的压力大小为

A. mgtanθ    B. 2mgtanθ    C.     D.

【答案】B

【解析】

【详解】由于B球没有滑动趋势，因此B球不受斜面的摩擦力，对A、B整体研究，受力分析如图：

根据平衡条件可以可得挡板对A球的弹力大小为，根据牛顿第三定律可知，A球对挡板的压力大小也为，选项B正确，选项ACD错误。

【点睛】本题考查物体的平衡，注意整体法和隔离法的应用问题，在平时训练时加强注意。

4.一个小球从水面上方某一高度处由静止落下，进入水中后受到的浮力大小恒定，受到水的黏滞阻力的大小与速度成正比，浮力大于重力，水足够深，关于小球在水中运动的加速度，下列说法正确的是

A. 小球向下运动时，加速度方向一直向下

B. 小球向下运动时，加速度一直减小

C. 小球向上运动时，加速度方向一直向下

D. 小球向上运动时，加速度一直增大

【答案】B

【解析】

【分析】

根据牛顿第二定律进行分析，注意对小球进行受力分析，受到重力、浮力和黏滞阻力；

【详解】A、由于浮力大于重力，小球以一定的速度进入水中向下运动时，设竖直向上为正方向，由牛顿第二定律得：，可知小球向下做减速运动，加速度方向向上，随着速度v不断减小，加速度a也不断减小，故选项A错误、B正确；

B、当速度减小为零时，合外力不为零，故加速度不为零，随后小球将在水中向上运动，向上运动的初始阶段加速度方向向上，做加速运动，仍设竖直向上为正方向，有：，随着速度不断增大，加速度不断减小，故选项CD错误。

【点睛】本题考查牛顿第二定律的应用问题，注意题中浮力不变，但是黏滞阻力会随着速度的变化而变化。

5.如图所示，闭合导线框ADCA，C为圆弧ACD的中点，线框处在垂直于纸面向外的匀强磁场中，给线框通以沿逆时针方向的恒定电流，则下列说法正确的是

A. 线框有收缩趋势

B. 线框将以AD为轴转动

C. 线框将绕水平对称轴转动

D. 线框受到的安培力合力为零

【答案】D

【解析】

【分析】

将整个线框分成AD段和ACD段来分析，根据左手定则和安培力公式分析即可；

【详解】A、对线框AD段和圆弧ACD段受力分析可知，根据左手定则AD段安培力方向向左，ACD段安培力向右，即线框有扩张趋势，选项A错误；

B、根据左手定则和安培力公式可知AD段受到的安培力与ACD段受到的安培力大小相等，方向相反，因此线框受到的安培力的合力为零，线框处于静止状态，不会转动，选项BC错误、D正确。

【点睛】本题考查左手定则和安培力公式，关键是将整个将整个线框分成AD段和ACD段来分析，注意安培力公式中的长度用圆弧的等效长度代替。

6.2018年7月29日09时48分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第33、34颗北斗导航卫星。火箭将两颗卫星送入了同一个轨道上的不同位置，如图所示。如果这两颗卫星与地心连线成θ（弧度）角，在轨运行的加速度大小均为a，均沿顺时针做圆周运动。已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，则第33颗北斗卫星从图示位置运动到第34颗北斗卫星图示位置所用的时间为

A. θ    B.     C.     D.

【答案】A

【解析】

【分析】

卫星做匀速圆周运动，找出圆周运动的周期，根据旋转的角度计算出相应的时间即可；

【详解】由题意可知，在地球表面处忽略地球自转则：

在距离地心处根据牛顿第二定律可知：

求得：，由向心力公式有：

得卫星在轨运行的周期为：

因此第33颗北斗卫星从图示位置运动到第34颗北斗卫星图示位置所用的时间为： ，选项A正确，选项BCD错误。

【点睛】本题也可以直接根据万有引力提供向心力，计算出匀速圆周运动的周期，根据旋转的角度计算出相应的时间即可。

7.如图所示，光滑绝缘细直杆水平放置，等量异种电荷在同一竖直线上，水平细杆过两电荷连线的中点O，一个带电小球套在杆上静止在A点，现给小球一个向右的初速度，则小球向右运动过程中

A. 可能先做加速运动，后做减速运动

B. 一直做匀速直线运动

C. 动能可能先减小后增大

D. 电势能一直保持不变

【答案】BD

【解析】

【分析】

等量异种电荷连线的垂直平分线上，电场强度的方向垂直于平分线，光滑所以不受摩擦力，所以小环在水平方向上不受外力作用，即在水平方向做匀速直线运动；

【详解】由于电场是等量的异种电荷产生的，因此绝缘杆上各点的电场强度的方向均与杆垂直且向上，因此电场力对带电小球不做功，带电小球电势能不变，根据动能定理得小球所受合外力做功为0，动能不变，小球沿杆一直做匀速直线运动，选项BD正确、AC错误。

【点睛】考查等量异种电荷电场线的分布、电场力的特点，根据受力去分析运动，同时由于杆的限制，导致电场力和重力均不做功，即在水平方向做匀速直线运动。

8.如图所示，A、B两个物块叠放在一起置于光滑绝缘的水平面上，A带负电，B不带电，空间存在垂直于纸面向外的水平匀强磁场，现用水平恒力F作用在B物块上，在A、B物块一起向左运动的过程中，保持不变的物理量是

A. 地面对B的支持力

B. A对B的压力

C. B对A的摩擦力

D. A运动的加速度

【答案】CD

【解析】

【分析】

对整体分析，判断加速度是否变化，再隔离分析，运用牛顿第二定律判断A、B间的摩擦力是否变化，通过整体和隔离受力分析，判断A与B、B与地面间的压力变化；

【详解】A、对A、B整体研究，整体向左做加速运动，则导致A的速度越来越大，因此A受到的洛仑兹力增大，根据左手定则可知，洛仑兹力的方向向下，因此A对B的压力增大，导致地面对B的支持力增大，选项AB错误；

C、对A、B整体研究，整体在水平方向只受水平恒力的作用，根据牛顿第二定律可知，A、B整体一起加速运动的加速度不变；对A研究，A向左做匀加速直线运动，加速度是由B对A的摩擦力而产生，根据牛顿第二定律可知，B对A的摩擦力不变，选项CD正确。

【点睛】解决本题的关键掌握左手定则判断洛伦兹力的方向，以及会灵活运用整体法和隔离法对物体分析，运用牛顿第二定律求解。

9.如图所示，一个小球O用1、2两根细绳连接并分别系于箱子上的A点和B点，OA与水平方向的夹角为θ，OB水平，开始时箱子处于静止。则下列说法不正确的是

A. 若使箱子向右水平加速运动，则绳1、2的张力均增大

B. 若使箱子向右水平加速运动，则绳1的张力不变、绳2的张力增大

C. 若使箱子竖直向上加速运动，则绳1、2的张力均增大

D. 若使箱子竖直向上加速运动，则绳1的张力增大、绳2的张力不变

【答案】AD

【解析】

【分析】

对重物受力分析，选取水平方向和竖直方向正交分解，然后根据平衡方程和牛顿第二定律列方程进行分析即可；

【详解】A、箱子静止时，小球根据平衡条件有：，；

若使箱子向右水平加速，竖直方向合力为零，有：，，比较可知绳1的张力不变、绳2的张力增大，选项A说法错误、B说法正确；

C、若使箱子竖直向上加速，，，比较可知绳1的张力增大、绳2的张力也增大，选项C说法正确、D说法错误。

【点睛】解决本题的关键能够正确地进行受力分析，运用正交分解抓住x轴方向和y轴方向根据平衡方程和牛顿第二定律列方程进行分析即可。

10.如图所示，轻弹簧放在光滑的水平面上，左端固定在竖直墙面上，弹簧处于自然伸长状态。一物块放在离弹簧右端一定距离的水平面上的A点，用水平向左的恒力推物块，使物块由静止开始向左运动并压缩弹簧，弹簧右端最大压缩到B点，弹簧的形变始终在弹性限度内，恒力始终作用在物块上，则下列说法正确的是

A. 物块与弹簧刚接触时，物块的速度最大

B. 弹簧压缩量最大时，弹簧的弹性势能等于推力F做的功

C. 物块向左运动和向右运动过程中，速度最大的位置在同一位置

D. 物块在A、B间往复运动

【答案】BCD

【解析】

【分析】

对物体受力分析，受重力、支持力、推力和弹簧的弹力，分析推力和弹簧弹力的大小关系即可判断物块的运动；

【详解】A、开始时推力F大于弹力，物块做加速运动，当推力F小于弹力时，物块做减速运动，所以当物块速度最大时，加速度为零，此时弹簧的弹力与F等大反向，因此物块与弹簧刚接触时速度不是最大，选项A错误；

B、弹簧压缩量最大时，物块动能为零，根据功能关系得弹簧的弹性势能等于推力F做的功，选项B正确；

C、不论物块向左运动还是向右运动，速度最大的位置均是弹力等于推力F的位置，即加速度为零的位置，选项C正确；

D、由于恒力F始终作用在物块上，因此物块从A到B推力做功等于弹簧的弹性势能的增量，从B到A弹簧的弹性势能刚好用来克服推力F做功，因此物块将在A、B间往复运动，选项D正确。

【点睛】本题关键是明确推力和弹力的大小关系来判断物块的运动情况，同时注意根据能量守恒进行判断。

二、实验题

11.某实验小组设计了图甲所示的电路做“描绘小灯泡伏安特性曲线”实验。

（1）请根据图甲的电路完成图乙中的实物连接____。闭合电键前应将图乙中滑动变阻器的滑片移到最_________（填“左”或“右” ）端。

（2）若闭合开关S，电流表、电压表均有示数，但无论怎样移动变阻器滑动片，都不能使电压表的示数调为零。原因可能是图甲中的____________（选填：“a”或“b”或“c” ）处接触不良。

（3）排除故障重新实验，测得多组I、U的值，作出小灯泡的伏安特性曲线如图丙所示实线，小王同学想知道电压为2．0 V时灯泡的电阻，于是他在图线上作出电压为2．0 V对应点的切线（图中虚线所示），求得灯泡的电阻为切线斜率的倒数，即R＝＝。试分析他的求法是否正确，如果认为正确说明理由；如果认为不正确，请求出你认为正确的电阻阻值（结果保留二位有效数字）。____________________。

【答案】    (1). 如图所示：

    (2). 左    (3). c    (4). 不正确，正确的电阻阻值为

【解析】

【分析】

（1）根据原理图可知电路的连接方式，则在实物图中先串联一个支路，再将测量电路并联在滑动变阻器的一部分两端；
（2）电路中有电流存在，说明电路和电源相连，但起不到分压作用，则可知故障位置；
（3）由得出的图象分析对应的电流和电压值，则由欧姆定律可求得电阻；

【详解】（1）实物连接如图所示，闭合电键前应将图乙中滑动变阻器的滑片移到最左端，使闭合电键后，滑动变阻器输出电压即小灯泡两端电压为零；

（2）闭合开关S，电流表、电压表均有示数，但无论怎样移动变阻器滑动片，都不能使电压表的示数调为零，说明滑动变阻器变成了限流接法，即可判断是图甲中c点出现了接触不良。

（3）不正确，根据欧姆定律可得，求得电阻的大小为。

【点睛】应明确：当变阻器采用分压式接法时，电流或电压可以从零调；根据可知，在表示的I-U图象中，待测电阻应等于I-U图线上的点与原点连线的斜率倒数，而不是切线的斜率倒数。

12.某同学用如图所示的装置做“探究加速度与合外力、质量关系”实验。实验中打点计时器所用的交流电频率为f＝50Hz。

（1）该同学根据装置图安装好装置，做了必要的调节后进行实验，打出一条纸带，在纸带上选取A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，相邻的两个计数点间有4个点未标出。

如图所示，测出相邻两个计数点间的距离x1、x2、x3、x4、x5、x6，则打F点时小车速度的表达式vF＝______________（用测得及已知物理量的符号表示）。若求得打B、C、D、E、F点时小车的速度为下列表格中所示数据，以打A点为计时起点，请在下列坐标纸上选取合适的标度，作出v－t图象_____。根据图象求得打下G点时小车的速度vC＝_________m／s，小车的加速度a＝___________m／s2。（结果均保留两位有效数字）

（2）保持小车质量不变，改变砝码盘中砝码的质量，测得多组合外力F及对应的小车的加速度a，作出a－F图象如下图，发现图象不过坐标原点，经分析，主要是某一步操作没到位引起的，则需要重新进行的操作是_________。

A．增大小车的质量

B．减小小车的质量

C．适当增大长木板的倾角

D．适当减小砝码盘内砝码质量

（3）重新操作到位后，保持悬挂的砝码盘和盘中砝码的质量恒定，测得小车的质量为M，通过改变小车中砝码的质量m，进行多次实验，测得多组小车加速度a和小车中砝码质量m的数值，通过描点可得到－m关系图象如图，图中纵轴的截距为b，则小车受到的拉力F＝_____________。

【答案】    (1).     (2). 如图所示：

    (3). 0.34（0.33～0.35均给分）    (4). 0.41（0.39～0.42均给分）    (5). C    (6).

【解析】

【分析】

（1）根据匀变速运动的规律以及v-t图象进行求解；

（2）应该为过原点的直线，不过原点则首先分析摩擦力的问题；

（3）根据图像得到和的关系式进行判断即可；

【详解】（1）打F点时小车的速度为；

根据表格数据作出的v-t图象图：

从图象上得到打G点时的小车的速度为0.34m/s

小车的加速度为：；

（2）图象不过原点是由于操作时未将摩擦力完全平衡，因此需要适当增大长木板的倾角以平衡摩擦力，故选项C正确，选项 ABD错误；

（3）根据题意，由牛顿第二定律得：，则，结合图象可得：，得。

【点睛】该题考查了实验注意事项、实验数据处理分析，知道实验原理及注意事项即可正确解题，探究加速度与力、质量的关系实验时，要平衡小车受到的摩擦力，不平衡摩擦力、或平衡摩擦力不够、或过平衡摩擦力，小车受到的合力不等于钩码的重力。

三、解答题

13.如图所示，两平行金属板a、b竖直放置，带等量的异种电荷，b板接地，两板长度及两板间距离均为d，两板间的电场可以看作匀强电场，一个质量为m，带电量为q的带正电小球在两板间的中心位置O由静止释放，结果小球刚好沿直线从b板的下边缘飞出，重力加速度为g，不计小球的大小，求：

（1）两板间电场强度的大小；  

（2）a板的电势。

【答案】（1）（2）

【解析】

【分析】

（1）找出合力的方向，根据平行四边形定则得到电场力和重力的关系，从而求出电场强度；

（2）根据场强与电势差的关系进行求解即可；

【详解】（1）由题：两板长度及两板间距离均为d，则小球释放后只受电场力和重力作用，因此小球做初速度为零的匀加速直线运动。合力F方向斜向右下与水平方向成45°。

根据合力与分力的关系可知：

因此电场强度大小：；

（2）由于小球带正电，因此a板带正电，由于b板接地电势为零

a、b板间的电势差：

因此a板的电势：。

【点睛】本题考查带电粒子在电场中的运动，注意需要考虑粒子的重力，同时电势差与场强的关系公式中的距离为沿着电场方向的距离。

14.固定斜面体倾角θ＝37°，质量为1 kg、长为L＝1 m长木板B放在斜面上，质量为0．5 kg的物块A放在长木板的上端，长木板的下端离斜面体下端的距离为s＝2 m，长木板上表面光滑，同时释放物块A和长木板B，当长木板下端到达斜面底端时，物块刚好从长木板上滑离，重力加速度g＝10 m／s2，物块A的大小不计，求：

（1）物块A在长木板上运动的时间；

（2）长木板与斜面间的动摩擦因数。

【答案】（1）（2）

【解析】

【分析】

（1）根据牛顿第二定律分别求出A的加速度，根据匀加速直线运动位移时间公式，求解时间问题；

（2）根据位移与时间关系求解长木板的加速度，然后对长木板根据牛顿第二定律进行求解即可；

【详解】（1）对物块研究，根据牛顿第二定律有：

解得：

设物块在长木板上运动时间为t，则

解得：

（2）设长木板与斜面间的动摩擦因数为，对长木板研究有：

解得：

对长木板，根据牛顿第二定律：

联立解得：。

【点睛】本题主要考查了牛顿第二定律以及运动学基本公式的直接应用，要求同学们能正确分析物体的受力情况，能抓住位移和时间关系列式求解。

15.如图所示，半径为R的光滑半圆轨道固定在竖直面内，开口向上，两端点A、B连线水平，半径为R的四分之一光滑圆弧轨道也在竖直面内，C端在B点正上方，D端的切线水平。一个质量为m的小球从A点正上方由静止下落，从A点进入半圆轨道后从B点飞出再进入四分之一圆弧轨道，重力加速度为g。

（1）要使小球从D点飞出后刚好从A点进入轨道，则BC间的高度最大为多少?

（2）若BC间的高度为1．5R，小球从D点飞出后恰好从A点进入半圆轨道，则小球从A点正上方落下进入半圆轨道运动到最低点时对轨道的压力多大?

【答案】（1）（2）

【解析】

【分析】

（1）根据向心力公式求出D点的速度，然后根据平抛运动规律进行求解即可；

（2）根据平抛运动求出D点的速度，然后根据机械能守恒求解最低点的速度，最后根据牛顿第二定律求解最低点对轨道的压力；

【详解】（1）小球从D点抛出刚好落在A点，做平抛运动的水平位移恒为，BC间的高度越大，平抛运动的时间越长，做平抛运动的水平分速度越小，当小球在D点对轨道的压力恰好为零时，从D点抛出的速度最小

则D点根据牛顿运动定律得： 

求得D最小速度为：

由平抛运动的规律得：

求得：

设BC间的高度为h，则有：

求得：；

（2）若BC间的高度为1.5R，则AD间的高度差为2R，设小球从D点抛出到A点所用时间为t/，则有：

求得：

小球在D点的速度：

设小球在半圆轨道的最低点速度为v，根据机械能守恒得：

在最低点对小球有：

求得：

根据牛顿第三定律，小球在轨道最低点对轨道的压力大小为：。

【点睛】本题主要考查平抛运动与机械能守恒以及向心力结合一起的运动，分清运动过程，利用相应的运动规律进行求解即可。

16.如图所示，直角坐标系xOy平面内有垂直于平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，一个半径为R的绝缘圆筒垂直于坐标平面放置，圆心P在x轴上，O、P间的距离为2R，y轴上各点处均可沿x轴正方向发射质量为m、电荷量为q的同种带正电粒子，粒子的发射速度大小均为v0＝，不计粒子的重力和粒子间的相互作用，求：

（1）所有打到圆筒上的粒子中，在磁场中运动时间最短的粒子在磁场运动的时间及在y轴上发射的位置坐标；

（2）从y轴上什么范围内发射的粒子能打在圆筒上?

【答案】（1）（0，）（2）   

【解析】

【详解】（1）粒子在磁场中做圆周运动，根据牛顿运动定律有：

代入数据，解得：

由题意可知，所有粒子在磁场中做圆周运动的圆心在y轴上，做圆周运动的圆半径相等，根据得，粒子在匀强磁场运动的周期都相等，粒子在磁场中运动的时间，要使运动时间最短，则运动的弧长最短，圆心角最小，分析可知粒子打在圆筒与x轴左侧交点所用的时间最短。

由几何关系可知，这段圆弧所对圆心角满足：

得到：

粒子在磁场中做圆周运动的周期：

则最短时间：

根据几何关系，发射点距坐标原点O的距离为：

即对应粒子在y轴上发射的位置坐标为（0，）

（2）设从圆筒上面恰好能打在圆筒上的粒子从y轴上射出的位置在M点，坐标为M（0，y1）

由几何关系可知，

设从圆筒下面恰好打在圆筒上的粒子从y轴上射出的位置在Q点，坐标为Q（0，y2）。

由几何关系可知，

因此能打在圆筒上的粒子在y轴上射出的范围是：。

【点睛】粒子在磁场中做匀速圆周运动，能正确的画出运动轨迹，并根据几何关系确定各量之间的关系。