上海市长宁区高三（上）期末物理试卷（解析版）附答案

上海市长宁区高三（上）期末物理试卷

一、单选题（本大题共11小题，共37.0分）

1. 元电荷就是　　

A. 电子 B. 质子 C. 点电荷 D. 最小电荷量

【答案】D

【解析】解：ABD、元电荷是最小电荷量，等于电子或质子所带电量的数值，为：，但不是电子，也不是质子，故AB错误，D正确；
C、元电荷是最小电荷量，而点电荷是理想化的物理模型。二者的本质不同。故C错误；
故选：D。
明确元电荷的定义，知道元电荷不是质子也不是电子；是电量的一个单位，而任何带电体的电量均为元电荷的整数倍。
对于元电荷要注意它是最小的电量单位，明确这不是质子也不是电子，它只是在数值上等于它们的电量
 

2. 清晨，草叶上的露珠在阳光照射下变成水蒸汽慢慢消失。这一物理过程中，水分子间的　　

A. 引力、斥力都减小 B. 斥力减小，引力增大
C. 引力、斥力都增大 D. 斥力增大，引力减小

【答案】A

【解析】解：草叶上的露珠在阳光照射下变成水蒸汽这一过程属于物态变化中的蒸发过程，吸收热量，并且分子间距离增大，而分子间引力和斥力都随着距离的增大而减小。
故选：A。
考虑草叶上的露珠在阳光照射下变成水蒸汽慢慢消失属于蒸发过程，该过程气体分子的距离是增大的，运用气体分子间作用力与距离的关系即可解答
本题考查物态变化，分子间作用力，难度较小。注意：无论是引力还是斥力，都会随着分子间距离的增大而减小，只是减小的程度不同，因此合力可能表现为引力，也可能表现为斥力
 

3. 如图为玩具陀螺的示意图，a、b和c是陀螺表面上的三个点。当陀螺绕垂直于地面的轴线匀速旋转时　　

A. b、c两点的线速度相同
B. a、c两点的角速度相同
C. b、c两点的周期不同
D. a、b两点的转速不同
 

【答案】B

【解析】解：A、陀螺绕垂直于地面的轴线以角速度稳定旋转时，a、b和c三点的角速度相同，c半径小，根据，c的线速度要比b的小，故A错误；
BCD、陀螺绕垂直于地面的轴线以角速度稳定旋转时，a、b和c三点的角速度相同，所以它们的周期、转速都相等。故B正确，CD错误。
故选：B。
a、b、c共轴转动，角速度大小相等，根据线速度与角速度的关系公式比较线速度的大小。
共轴转动角速度相等，同缘传动边缘点线速度相等，角速度与线速度关系公式为：。
 

4. 如图，力传感器记录了两个物体间的作用力和反作用力的变化图线，根据图线可以得出的结论是　　

A. 作用力大时，反作用力小
B. 作用力和反作用力大小的变化始终同步
C. 作用力和反作用力作用在同一个物体上
D. 此时两个物体都处于静止状态

【答案】B

【解析】解：AB、根据题图可以看出作用力和反作用力关于时间轴对称即大小相等，一个力大于0，另一个力小于0，故说明作用力和反作用力一正一负，即方向相反。故A错误B正确。
C、作用力和反作用力只能作用在不同的物体上，故C错误。
D、无论物体静止还是运动，作用力和反作用力的关系都不改变。故D错误。
故选：B。
从图上可以看出作用力和反作用力关于时间轴对称即大小相等，一正一负即方向相反。作用力和反作用力互为施力物体和受力物体。
理解基本概念是学好物理的前提和基础，只有充分理解牛顿第三定律才能顺利解决本题。
 

5. 库仑是电荷量的单位。1库仑等于　　

A. 1安培秒 B. 1安培秒 C. 1焦耳伏 D. 1焦耳伏秒

【答案】A

【解析】解：电荷量是指电荷的多少，它的单位是库仑，符号为C，
根据电荷量的定义式，，可知，1库仑安培秒，故A正确，BCD错误。
故选：A。
根据电荷量的概念和单位，从而即可解答。
本题考查了电荷量的概念及其单位；掌握通过物理公式，来确定单位的正确与否。
 

6. 两个相同的单摆静止于平衡位置，使摆球分别以水平速度、离开平衡位置，在竖直平面内做小角度摆动，它们的周期与振幅分别为、和、，则　　

A. ， B. ，
C. ， D. ，

【答案】C

【解析】解：根据单摆周期公式，相同的单摆，周期相同，即。
根据机械能守恒得，速度大者摆角大，则振幅也大，所以故A、B、D错误，C正确。
故选：C。
改变摆球的初速度，根据机械能守恒，会改变单摆的摆角，从而改变振幅，但不会改变单摆的周期。
解决本题的关键掌握单摆的周期跟什么因素有关，改变单摆的速度只会改变摆角，不会改变周期。
 

7. 如图，智能清洁机器人在竖直玻璃墙面上沿虚线斜向上匀速“爬行”，则玻璃墙面对其作用力的方向是　　

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】解：智能清洁机器人在竖直玻璃墙面上沿虚线斜向上匀速“爬行”时受力平衡，则玻璃墙面对其作用力与其重力等大反向，即为方向，故ACD错误，B正确。
故选：B。
智能清洁机器人在竖直玻璃墙面上沿虚线斜向上匀速“爬行”时受力平衡，根据平衡条件进行分析。
本题主要是考查了共点力的平衡问题，知道物体匀速运动或静止时受力平衡，其中一个力与其余的力的合力是平衡力。
 

8. 从地面竖直上抛两个质量不同、初动能相同的小球，不计空气阻力，以地面为零势能面，则两小球上升到同一高度时　　

A. 它们具有的重力势能相等 B. 质量小的小球动能一定小
C. 它们具有的机械能相等 D. 质量大的小球机械能一定大

【答案】C

【解析】解：A、在上升到相同高度时，由于两小球质量不同，而重力势能，可知重力势能不同，故A错误
B、在小球上升过程中，根据机械能守恒定律，有动能表达式，其中E为两小球相同的初始动能。在上升到相同高度时，h相同，质量m越小的小球动能反而越大，故B错误
C、在上升过程中，两小球机械能守恒，由于初动能相同，则它们具有的机械能相等，C正确
D、两小球机械能守恒，由于初动能相同，它们具有的机械能相等，D错误
故选：C。
从地面竖直上抛两个质量不同、初动能相同的小球，由于动能，故两个小球速度不同，但是在上升过程中两小球均有机械能守恒，运用机械能守恒公式进行判断即可
本题考查在竖直上抛运动中的机械能守恒定律，难度不大。注意分析时要把机械能守恒定律的表达式写出来，根据具体公式来进行推理，切忌“想当然”地做题
 

9. 如图，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，管内外水银面高度差为，右侧管有一段水银柱，两端液面高度差为，中间封有一段空气。　　

A. 若大气压升高，减小，增大
B. 若把弯管向上移动少许，重新平衡后，管内气体体积不变
C. 若把弯管向下移动少许，重新平衡后，管内气体压强不变
D. 弯管无论向上还是向下移动，重新平衡后，始终等于
 

【答案】D

【解析】解：AD、平衡后管中封闭气体的压强，则得若大气压升高时，封闭气体的压强增大，由玻意耳定律得知，封闭气体的体积减小，水银柱将发生移动，使和同时减小，二者始终相等。故A错误，D正确。
B、若把弯管向上移动少许，假设左侧管内水银面不动，则封闭气体的体积将增大，压强减小，而外界大气压不变，左侧管内水银面高度差不变，所以左侧管内水银面将上升，管内气体压强减小，由知，最终管内气体体积增大。故B错误。
C、若把弯管向下移动少许，封闭气体的体积减小，压强增大，故C错误。
故选：D。
管中封闭气体的压强，可得根据气态方程分析大气压时，气体的体积如何变化，即知道和如何变化。若把弯管向上移动少许或下移少许，封闭气体的压强将要变化，根据玻意耳定律分析体积如何变化
本题关键要根据压强判断出再结合气态方程进行动态分析。
 

10. 如图所示，A、B两点放有电量为和的点电荷，A、B、C、D四点在同一直线上，且，将一正电荷从C点沿直线移到D点，则　　

A. 电场力一直做正功 B. 电场力先做正功再做负功
C. 电场力一直做负功 D. 电场力先做负功再做正功

【答案】B

【解析】解：设
在C点产生的电场强度大小，方向向右
在C点产生的电场强度大小，方向向左
所以C点实际场强方向向右
在D点产生的电场强度大小，方向向右
在D点产生的电场强度大小，方向向左
所以D点实际场强方向向左
所以从C点沿直线移到D点，场强方向先向右后向左，所以正电荷受电场力的方向也是先向右后向左，
所以电场力先做正功再做负功。
故选：B。
AB连线上每一点的场强是由和的点电荷共同叠加产生的．
正电荷从C点沿直线移到D点，根据电场强度的叠加判断电场力的方向，再去判断做功的正负情况．
电场强度是矢量，运算法则是平行四边形法则．
 

11. 某同学将一电路中电源的总功率、输出功率和电源内部发热功率随电流I变化的图线画在了同一坐标上，如图所示。则该电路　　

A. 电源的电动势，内电阻
B. 电流为1A时，外电阻为
C. b表示电源的输出功率，最大值为9W
D. 外电阻为时，电源输出功率为
 

【答案】B

【解析】解：AC、根据直流电源的总功率，内部的发热功率，输出功率，可知反映变化的图线是b，反映变化的是图线a，反映变化的是图线c。图线a的斜率等于电源的电动势，由得到，内部的发热功率，内阻为，电源的最大输出功率，故A、C错误；
B、当电流为1A时，由，代入得到，故B正确。
D、外电阻为，等于内阻时，电源输出功率最大为故D错误。
故选：B。
三种功率与电流的关系是：直流电源的总功率，内部的发热功率，输出功率，根据数学知识选择图线。根据图线a斜率求解电源的电动势。由图读出电流时，发热功率，求出电源的内阻。当电流为1A时，结合欧姆定律求出外电阻。
本题首先考查读图能力，物理上往往根据解析式来理解图象的物理意义。
 

二、多选题（本大题共1小题，共3.0分）

12. 在用“DIS测变速直线运动的瞬时速度”的实验中，除了光电门传感器、数据采集器、计算机、轨道、小车外，还必需要的器材是　　

A. 滑轮 B. 钩码 C. 挡光片 D. 配重片

【答案】BCD

【解析】解：图形计算器实验系统是一种由传感器、数据采集器与图形计算器组合起来，在用DIS测瞬时速度的实验中，必需的器材是计算机，力学导轨，配重片，数据采集器，小车，挡光片，光电门传感器，钩码，故A错误，BCD正确。
故选：BCD。
图形计算器实验系统是一种由传感器、数据采集器与图形计算器组合而成的，优点是小而轻，缺点是容量小与不够清晰；计算机虽容量大，图象清，但携带不便。
考查两种实验系统的组成，及其特点，让人们知道两种系统各有各的优缺点，同时体现技术不断的更新。
 

三、填空题（本大题共5小题，共20.0分）

13. 热力学温标是英国物理学家______建立的。在热力学温度中，绝对零度是指______。

【答案】开尔文  

【解析】解：英国物理学家开尔文提出热力学温标，其中每1k和对应，但其零点为；
故答案为：开尔文；
明确热力学温度的定义，知道其零点，同时明确热力学温度和摄氏度之间的换算关系。
本题考查有关温度的物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一。
 

14. 一列向右传播的横波在时刻的波形如图，3s后P点出现第一次波峰，则该波的波速为______。此后再过3s，P点运动的路程为______m。

【答案】  

【解析】解：根据波的传播可知：到时间内，第一个波峰从处传播到处，故波速；
由图可得：波长，故周期，故此后再过3s，P点运动的时间；又有质点P从波峰开始运动，故运动路程；
故答案为：；。
根据第一个波峰传播到P点的传播时间和传播距离得到波速，由图得到波长，即可得到周期；再根据振动时间和周期的关系，得到运动路程和振幅的关系，从而求解路程。
根据振动时间和周期的关系求解运动路程和振幅的关系时，需要先说明质点起始位移和振动方向，然后才能根据质点做简谐运动求解。
 

15. 如图，两相同轻质硬杆、可绕其两端垂直纸面的水平轴O、、转动，在O点悬挂一质量为M的重物P，将两质量均为m的木块紧压在竖直挡板上。表示木块与挡板间摩擦力的大小，表示木块与挡板间正压力的大小。则整个系统静止时______。若稍许增大挡板间的距离，系统仍静止，且、始终等高，则将______选填“增大”、“减小”或“不变”。重力加速度为

【答案】   增大

【解析】解：先对三个物体以及支架整体受力分析，受重力，2个静摩擦力，两侧墙壁对整体有一对支持力，根据平衡条件，有：
，
解得：，故静摩擦力不变；
将细线对O的拉力按照效果正交分解，如下图

设两个杆夹角为，则有：
；
再将杆对滑块m的推力按照效果分解，如下图

根据几何关系，有：
故F，
若挡板间的距离稍许增大后，角变大，变大，故滑块m对墙壁的压力变大，即变大；
故答案为：，增大。
本题的关键是首先将重物受到的重力按效果分解，求出分力与合力的关系表达式，然后再对木块受力分析，根据平衡条件即可求解。
本题主要考查了共点力平衡条件的直接应用，要求同学们能正确分析物体的受力情况，知道对于轻杆且一端为铰链时，杆产生或受到的弹力方向一定沿着杆的方向，难度适中。
 

16. 在电场中把电荷量为的正电荷从A点移到B点，电场力做功，再把这个电荷从B点移到C点，电场力做功J.则A、B、C三点中电势最高的是______点，A、C两点的电势差为______V。

【答案】C  

【解析】解：间的电势差。
BC间的电势差。
知A点电势比B点电势高75V，C点电势比B点高200V，则C点的电势最高
间的电势差。
故答案为：C，
根据电场力做功与电势差的关系求出AB、BC间的电势差，从而比较A、B、C三点的电势高低，得出AC间的电势差，
解决本题的关键掌握电场力做功与电势差的关系公式，注意在运用该公式求解时，电荷的正负、电势差的正负、功的正负均要代入计算
 

17. 图示电路中，电源电动势为4V，内阻为，电阻，，滑动变阻器的阻值闭合S，当滑片P由a向b滑动时，理想电流表和电压表示数变化量的大小分别用、表示。则______；电源的最大输出功率为______W。


 

【答案】5  

【解析】解：根据闭合电路欧姆定律得 ，则由数学知识得知。
外电阻大于内电阻，当外电阻增大，电源输出功率减小，所以当外电阻最小时，电源输出功率最大，即时输出功率最大，电路中总电流为
电源输出功率
故答案为：5，。
根据闭合电路欧姆定律分析的值。外电阻大于内电阻，当外电阻增大，电源输出功率减小，所以当外电阻最小时，电源输出功率最大，即时输出功率最大。
本题中，并不等于变阻器与电阻并联的电阻，要根据闭合电路欧姆定律研究，也可以运用等效的方法，将看成电源的内阻，即可得到。
 

四、实验题探究题（本大题共1小题，共10.0分）

18. 在如图所示的“用DIS研究机械能守恒定律”的实验中，有实验1和实验2两部分。
实验1中，装上定位挡片，将摆锤从A点静止释放，观察到它到达左侧最高点，此点与A点高度基本相同。由此得到的结论是：摆锤______。选填“”或“”
在摆动过程中，机械能处处相等
在左侧最高点的机械能与A点的机械能基本相等
实验2有如下步骤，其中两处步骤有错误，请找出并写出该步骤的正确内容：
其一，______；
其二，______。
开启电源，运行DIS软件，点击实验条目中的“研究机械能守恒定律”。
卸下“定位挡片”和“小标尺盘”，安装光电门传感器并接入数据采集器。
摆锤置于A点，先释放摆锤，然后点击“开始记录”，摆锤通过D点速度将自动记录在表格对应处。
把光电门传感器放在标尺盘最底端D点，并以此作为零势能点。A、B、C点相对于D点的高度已事先输入，作为计算机的默认值。
依次将摆锤放在标尺盘的C、B点，重复实验，得到相应数据。
点击“数据计算”，计算D点的势能、动能和机械能。
测量摆锤的直径及其质量m，将数据输入软件界面内。
请将第问中步骤按正确实验步骤进行排序______。
该实验的结论是______。

【答案】   错误，改为：摆锤置于A点，先点击“开始记录”，然后释放摆锤，然后，摆锤通过D点速度将自动记录在表格对应处   错误，改为：依次将光电门放在标尺盘的C、B点点，重复实验，得到相应数据     摆锤在运动过程中动能与势能相互转化，但机械能的总量基本保持不变

【解析】解：机械能守恒对应某一过程，根据实验可知：在左侧最高点的机械能与A点的机械能基本相等，故选；
实验步骤错误，应该是：摆锤置于A点，先点击“开始记录”，然后释放摆锤，然后，摆锤通过D点速度将自动记录在表格对应处；
实验步骤错误，应该是：依次将光电门放在标尺盘的C、B点点，重复实验，得到相应数据。
实验时，要先安装实验器材，然后进行实验，再处理实验数据，即：卸下“定位挡片”和“小标尺盘”，安装光电门传感器，用来采集数据；再开启电源，运行软件；确定零势能点，然后输入相应的高度；开始点击“开始记录”，同时释放摆锤；更换光电门位置，重复实验；最后点击“数据计算”，计算D点的势能、动能和机械能，因此合理的实验步骤是：；
由实验可知：摆锤在运动过程中动能与势能相互转化，但机械能的总量基本保持不变。
故答案为：；错误，改为：摆锤置于A点，先点击“开始记录”，然后释放摆锤，然后，摆锤通过D点速度将自动记录在表格对应处；
错误，改为：依次将光电门放在标尺盘的C、B点点，重复实验，得到相应数据；；摆锤在运动过程中动能与势能相互转化，但机械能的总量基本保持不变。
只有重力或只有弹力做功，系统机械能守恒，机械能守恒对应某一过程；
摆锤摆动过程受到拉力和重力，拉力不做功，只有重力做功，在这个条件下得出结论，只有重力做功的情况下摆锤机械能守恒。实验前使标尺盘上的竖直线与摆线平行，能使得光电门的接收孔与测量点位于同一水平面内。
本题比较新颖，认真审题知道题意、理解实验原理与实验步骤是解题的前提与关键，解题时要注意结合实验的原理进行分析，从而找出符合该实验的原理。
 

五、计算题（本大题共2小题，共30.0分）

19. 如图所示，U形管右管横截面积为左管2倍，管内水银在左管内封闭了一段长为26cm、温度为280K的空气柱，左右两管水银面高度差为36cm，大气压为76cm 现向右管缓慢补充水银．
若保持左管内气体的温度不变，当左管空气柱长度变为20cm时，左管内气体的压强为多大？
在条件下，停止补充水银，若给左管的气体加热，使管内气柱长度恢复到26cm，则左管内气体的温度为多少？

【答案】解：对于封闭气体有：
，
由于气体发生等温变化，由玻意耳定律可得：
  
   
  
停止加水银时，左管水银比右管高：
；
对左管加热后，左管下降6cm，右管面积是左管的2倍，故右管上升3cm，左管比右管高为：
故封闭气体的压强：
封闭气体在初始状态和最终状态的体积相同，由查理定律可得：
 
故：
答：当左管空气柱长度变为20cm时，左管内气体的压强为52cmHg；
使管内气柱长度恢复到26cm，则左管内气体的温度为427K．

【解析】以封闭气体为研究对象，应用玻意耳定律可以求出气体的压强；
在液面上升或下降的过程中，水银的体积保持不变；根据题意求出封闭气体的压强，然后应用理想气体的状态方程求出气体的温度．
根据图示求出封闭气体压强，熟练应用玻意耳定律及查理定律即可正确解题；本题的难点是：气体最终状态的压强．
 

20. 某电动机工作时输出功率P与拉动物体的速度v之间的关系如图所示。现用该电动机在水平地面内拉动一物体可视为质点，运动过程中轻绳始终处在拉直状态，且不可伸长，如图所示。已知物体质量，与地面的动摩擦因数，离出发点左侧s距离处另有一段动摩擦因数为、长为d的粗糙材料铺设的地面。取

若s足够长，电动机功率为2W时，物体在地面能达到的最大速度是多少？
若s足够长，当物体速度为时，加速度为多少？
若，物体与粗糙材料之间动摩擦因数启动电动机后，分析物体在达到粗糙材料之前的运动情况。若最终能滑过粗糙材料，则d应满足什么条件？

【答案】解：电动机拉动物体后，水平方向受拉力F和摩擦力，则有：
得：
物体速度最大时，加速度为零，有：
根据，得最大速度为：
解得： 
当时，由图象及可知，拉力为：
由牛顿第二定律得：
解得：
由知，物体在速度达到前，拉力F恒定，物体做初速为零的匀加速直线运动。
 
速度达到时，应经过的位移为：
所以小物体一直做匀加速运动到达粗糙材料，到达粗糙材料时速度为：
或假设物体做匀加速直线运动到达粗糙材料，则速度，不超过，假设成立。
在粗糙材料上运动时，，，
由牛顿第二定律得：
可得：
小物体停止前最多滑行的距离为：
则d不超过
答：若s足够长，电动机功率为2W时，物体在地面能达到的最大速度是 。
若s足够长，当物体速度为时，加速度为。
小物体一直做匀加速运动到达粗糙材料，d不超过。

【解析】电动机拉动物体后，当拉力与摩擦力大小相等时速度，结合求最大速度。
当时，由图象及求出拉力，再由牛顿第二定律求加速度。
由知，物体在速度达到前，拉力F恒定，物体做初速为零的匀加速直线运动。也可采用假设法研究。
本题与汽车的起动类似，关键要正确分析物体的受力情况，来判断其运动情况。分段运用牛顿第二定律及运动学公式研究。