黑龙江省大庆市实验中学2020届高三上学期开学考试物理试题

大庆实验中学2019-2020学年度上学期开学考试

高三物理（理）试题

一、选择题（本题包括14个小题，共56分。1—8题为单选题，只有一个选项正确；9-14题为多选题，有多个选项正确，全部选对的得4分，选对选不全的得2分，有选错的得0分）

1.甲、乙两车同时由同一地点开始运动，它们的位移-时间图像如图所示，甲车图像是经过坐标原点的倾斜直线，乙车图像为顶点在坐标原点的抛物线，则下列说法正确的是（ 　　）

A. 甲车的运动轨迹是直线，乙车的运动轨迹是曲线

B. 0-t1时间段内，乙的平均速度大于甲的平均速度

C. t1时刻，乙的速度等于甲的速度的2倍

D. 甲乙两车之间的距离先增大、后减小

【答案】C

【解析】

【详解】A.位移-时间图像只能表示直线运动，甲物体做匀速直线运动，乙物体做匀加速直线运动，A不符合题意

B. 0-t1时间段内，甲乙两物体的位移相同，时间相同，因此平均速度相同，B不符合题意

C.因甲乙两车的平均速度一样，甲的平均速度等于其t1时刻的速度，乙物体做初速度为零的匀变速运动，因此有，因此有，C符合题意

D.由图像可知甲乙两车的距离先增大再减小再增大，D不符合题意

2.如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个匝数为N的矩形线圈abcd，线圈面积为S，ωb边与磁场垂直，ωb边始终与金属滑环K相连，cd边始终与金属滑环L相连。现使矩形线圈以恒定角速度ω，从图示位置绕过ad、bc中点的轴匀速转动。下列说法中正确的是：

A. 将交流电流表串到电路中，其示数随时间按余弦规律变化。

B. 线圈转动的角速度越大，通过电阻R的电流越小。

C. 线圈平面与磁场平行时，瞬时感应电动势最大E=NBSω

D. 线圈平面每转过半圈，穿过线圈平面的磁通量变化量为零。

【答案】C

【解析】

【分析】

从图示位置开始计时，交变电流的瞬时电动势表达式为：e=NBSωcosωt；根据表达式进行分析讨论即可．

【详解】A.交流电流表测量的是交流电流的有效值，不随时间变化，故A错误；

B.根据e=NBSωcosωt可知，线圈转动的角速度越大，产生的感应电动势越大，通过电阻R的电流越大，选项B错误；

C.图示位置，线圈平面与磁场平行，线框切割磁感线最快（垂直切割），感应电动势最大，最大值为Em=NBSω，故C正确；

D.线圈从中性面每转过半圈，穿过线圈平面的磁通量变化量为2BS，选项D错误；

故选C。

【点睛】本题关键要明确：

（1）线圈在中性面时磁通量最大值为BS，与中性面垂直位置磁通量为零；

（2）交流电表测量的是有效值，而不是峰值，更不是瞬时值；

（3）线圈经过中性面时，磁通量大，但磁通量的变化率最小，感应电动势最小．

3.如图所示，用与竖直方向成角()的倾斜轻绳a和水平轻绳b共同固定一个小球，这时绳b的拉力为；现保持小球在原位置不动，使绳b在原竖直平面内逆时转过角固定，绳b的拉力变为；再转过角固定，绳b的拉力为；则(     )

A.    B.    C.    D. 绳a的拉力增大

【答案】A

【解析】

【详解】对小球受力分析，受到重力和两个拉力，如图所示

通过几何关系可知道力F2垂直于细线，由矢量三角形可知

A 符合题意

B. 不符合题意

C. 不符合题意

D.通过矢量三角形可知绳a的拉力先减小后增大，不符合题意

4.如图所示，直线MN上方有垂直纸面向里的匀强磁场，电子1从磁场边界上的a点垂直MN和磁场方向射入磁场，经时间从b点离开磁场。之后电子2也由a点沿图示方向以相同速率垂直磁场方向射入磁场，经时间从a、b连线的中点c离开磁场，则∶为

A. 2∶3 B. 3∶1 C. 3∶2 D. 2∶1

【答案】B

【解析】

【分析】

电子1和2以相同的速率射进同一个磁场，则运动半径和周期都相同，画出两个粒子在磁场中的运动轨迹，根据几何关系求解即可．

【详解】粒子在磁场中都做匀速圆周运动，根据题意画出粒子的运动轨迹，如图所示：

电子1垂直射进磁场，从b点离开，则运动了半个圆周，ab即为直径，c点为圆心，电子2以相同速率垂直磁场方向射入磁场，经时间从a、b连线的中点c离开磁场，根据半径可知，粒子1和2的半径相等，根据几何关系可知△aOc为等边三角形，则粒子2转过的圆心角为60°，所以粒子1运动的时间，粒子2运动的时间，所以，故选B。

【点睛】本题的关键要知道电子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，电子在磁场中做圆周运动的周期和半径都相同，根据几何关系求解时间比．

5.如图所示，设车厢长为l，质量为M，静止在光滑水平面上，车厢内有一质量为m的物体，以速度v0向右运动，与车厢壁来回碰撞n次后，静止于车厢中，这时车厢的速度为（     ）

A. v0，水平向右

B. 0

C. ，水平向右

D. ，水平向右

【答案】C

【解析】

【详解】物块再车辆内和车发生碰撞满足动量守恒，最后物块和车共速，由动量守恒得

解得，方向水平向右

A. v0，水平向右不符合题意

B. 0不符合题意

C. ，水平向右符合题意

D. ，水平向右不符合题意

6.一物体在拉力F的作用下沿水平面做直线运动，拉力F随位移x变化的图线如图甲所示。经时间t0后撤去拉力F，此后物体运动的速度—时间图像如图乙所示。重力加速度为g，下列说法正确的是（   ）

A. 在拉力F作用下物体做加速度逐渐减小的加速运动

B. 0~t0时间内，物体的平均速度大小为

C. 物体与水平面之间的动摩擦因数为

D. 在0~2t0时间内，拉力做功的功率为

【答案】D

【解析】

【详解】A.物体受到恒定不变得拉力F和摩擦力，因此物体的合力不变，因此物体做匀变速运动，A不符合题意

B.因物体的初速度不一定为0，因此物体的平均速度不一定为，B不符合题意

C.在时间内，物体的加速度为，由牛顿第二定律可知物体的加速度为，因此物体的动摩擦因数为，C不符合题意

D. 图像下方的面积表示力做的功，因此物体做的功为，则功率为=，D符合题意

7.如图所示，物块A、B质量相等，在恒力F作用下，在水平面上做匀加速直线运动。若物块与水平面间接触面光滑，物块A的加速度大小为a1，物块A、B间的相互作用力大小为F1；若物块与水平面间接触面粗糙，且物块A、B与水平面间的动摩擦因数相同，物块B的加速度大小为a2，物块A、B间的相互作用力大小为F2，则以下判断正确的是（   ）

A.  B.

C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】水平面光滑，对物块A和B整体受力分析有

解得

对B受力分析有，联立上式解得

水平面粗糙，对A和B整体受力分析有

解得

对B受力分析有

联立上式解得

A. 与分析不符，不符合题意

B. 与分析不符，不符合题意

C. 与分析不符合，不符合题意

D. 与分析符合，符合题意

8.2019年1月15日，“嫦娥四号”生物科普试验载荷项目团队发布消息称停留在月球上的 “嫦娥四号”探测器上的一颗棉花种子已经发芽，这是人类首次在月球上进行生物生长试验。如图所示，“嫦娥四号”先在环月圆轨道I上运动，接着在I上的P点实施变轨进入近月椭圆轨道II，再由近月点Q实施近月制动，最后成功登陆月球，下列说法正确的（    ）

A. “嫦娥四号”绕轨道II运行的周期大于绕轨道I运行的周期

B. “嫦娥四号”沿轨道I运动至P时，需要制动减速才能进入轨道II

C. “嫦娥四号”沿轨道II运行时，在P点加速度大小大于在Q点的加速度大小

D. “嫦娥四号”在轨道II上由P点运行到Q点的过程，速度逐渐减小

【答案】B

【解析】

【详解】A.由开普勒第三定律可知轨道的半长轴越大周期越大，因此II运行的周期小于绕轨道I运行的周期，A不符合题意

B. 轨道I进入轨道II属于向心运动，速度减小，因此需要减速才能进入轨道II，B符合题意

C.由可知距离越远加速度越小，因此P点的加速度大小小于在Q点的加速度，C不符合题意

D. P点运行到Q点的过程由远日点向近日点运动，速度越大越大，因此D不符合题意

9.某人划船横渡一条河，河的两岸平行，河水流速处处相同，大小为，船速大小恒为，且。设人以最短时间过河时，渡河位移为；以最短位移过河时，所用时间为。则以下关系正确的是（   ）

A.  B.

C.  D.

【答案】AC

【解析】

【详解】设河的宽度为d，最短时间过河船头指向对岸，，船的合速度为

则

以最短位移过河，船头指向斜上方，

船的合速度

渡河时间为,故，

A. 与分析相符，符合题意

B 与分析不符，不符合题意

C. 与分析相符，符合题意

D. 与分析不符，不符合题意

10.如图所示，在足够长的光滑绝缘水平直线轨道上方的P点，固定一电荷量为＋Q的点电荷。一质量为m、带电荷量为＋q的物块（可视为质点的检验电荷），从轨道上的A点以初速度v0沿轨道向右运动，当运动到P点正下方的B点时速度为v。已知点电荷产生的电场在A点的电势为（取无穷远处电势为零），P到物块的重心竖直距离为h，P、A连线与水平轨道的夹角为60°，k为静电常数，下列说法正确的是

A. 点电荷＋Q产生的电场在B点的电场强度大小

B. 物块在A点时受到轨道的支持力大小为

C. 物块在A点的电势能

D. 点电荷＋Q产生的电场在B点的电势

【答案】ABD

【解析】

试题分析：点电荷+Q产生的电场在B点的电场强度大小为：，选项A正确；物体受到点电荷的库仑力为：，由几何关系可知：设物体在A点时受到轨道的支持力大小为N，由平衡条件有：N-mg-Fsin60°=0，解得：．B正确；物块在A点的电势能EPA=+qφ，则C错误；; 设点电荷产生的电场在B点的电势为φB，动能定理有：qφ+mv02＝mv2+qφB，解得：．故D正确；故选ABD．

考点：电场强度与电势差的关系；电势及电势能；库仑定律

【名师点睛】解决本题的关键知道电场力做功W=qU，U等于两点间的电势差．以及掌握库仑定律和动能定理的运用。

11.如图所示，在光滑水平面上，边长为L，由同种材料制成的粗细均匀的正方形金属线框abcd以恒定的速度v通过匀强磁场区域，已知cd边平行磁场边界，v垂直边界，线框总电阻为4R，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，宽度为L，下列说法正确的是

A. 在cd边刚进入磁场时ab两端的电压为

B. 在cd边刚离开磁场时ab两端的电压为

C. 为使线框匀速运动水平拉力大小为

D. 通过磁场的整个过程中线框产生的热量为

【答案】AD

【解析】

【分析】

当cd边在磁场中切割时，ab相当于其中的一个外电路，当ab边切割时，ab相当于电源，它两端的电压应该等于路端电压。

【详解】A.在cd边刚进入磁场时cd导体棒切割磁感线产生电动势，ab相当于外电路中的一部分，根据电阻的关系可知ab两端的电压为，故A对；

B.在cd边刚离开磁场时ab切割磁感线，cd相当于电源，所以两端的电压为路端电压即 ，故B错

C.为使线框匀速运动水平拉力大小应该等于安培力，即 ，故C错；

D.通过磁场的整个过程中线框产生的热量即为克服安培力所做的功： ，故D对；

故选AD

【点睛】本题考查了电磁感应定律，在处理本题时一定要注意谁是电源，谁是外电路，这样才可以准确知道电压值。

12.如图所示，质量均为m的物块A、B用轻弹簧相连置于固定的倾角为α的光滑斜面上，物块B与垂直于斜面的挡板C接触，物块A系一轻质细绳，细绳绕过斜面顶端的定滑轮另一端系一轻质挂钩，细绳与轻弹簧都与斜面平行，物块A、B保持静止。如果在挂钩上挂一重物D，平衡时物块B恰不离开挡板。已知弹簧的劲度系数为k，重力加速度为g，某一瞬间剪断细线，则下列说法正确的(     )

A. 重物D的重力为mg sinα

B. 物块A下滑过程中机械能守恒

C. 剪短细绳瞬间，物块A的加速度大小为2gsinα

D. 物块 A 下滑过程中的最大速度为2gsinα

【答案】CD

【解析】

【详解】A.平衡时对物块A，B，D及弹簧整体受力分析，则有

因此物块D的重力为2mg sinα，A不符合题意

B.物块A下滑过程中弹簧弹力对物块A做功，物块A机械能不守恒，B不符合题意

C.剪断A之前，A受到重力，弹簧弹力合绳子拉力保持平衡，剪断瞬间弹簧弹力不突变，因此A受到的合力大小等于绳子的拉力为2mg sinα，因此加速度为2gsinα，C符合题意

D.物块A下滑过程中加速度为0时速度最大，此时弹簧处于压缩状态，；在平衡状态时对B物体受力分析由，此时弹簧处于伸长状态，因此伸长量和压缩量相等，因此由动能定理得

解得速度为2gsinα，D符合题意

13.如图所示，A为放在水平光滑桌面上的长方形物块，在它上面放有物块B和C，A、B、C的质量分别为m、5m、m。B、C与A之间的动摩擦因数皆为0.1。K为轻滑轮，绕过轻滑轮连接B和C的轻细绳都处于水平方向。现用水平方向的恒定外力F拉滑轮，若测得A的加速度大小为2m/s2，重力加速度取g=10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法中正确的是（   ）

A. 物块B、C的加速度大小也等于2m/s2

B. 物块B的加速度为2m/s2，C的加速度为10m/s2

C. 外力的大小F=2mg

D. 物块B、C给长方形物块A的摩擦力的合力为0.2mg

【答案】BD

【解析】

【详解】A的加速度大小为2，则A受到的合力为，B对A的最大静摩擦力为

，

C对A的最大静摩擦力为

。

若B和C都相对于A静止，则B和C的加速度一样，由于B和C所受细线的拉力一样，则必有B所受摩擦力小于C所受摩擦力，则会导致A所受摩擦力小于2m，故B和C不可能全都静止。若C静止B滑动，则A所受摩擦力大于，故应是B静止，因此C对A的作用力为，而B对A的作用力也为。

AB. AB间保持静止，故，B受绳的拉力为

，

则C受绳的拉力也为，所以

，

故A不符合题意，B符合题意。

C.外力大小为

，

故C项不符合题意

D.物块BC给长方形物块A的摩擦力的合力为

故D项符合题意

14.已知一足够长的传送带与水平面的倾角为θ，以一定的速度匀速运动，某时刻在传送带适当的位置放上具有一定初速度的物块(如图a所示)，以此时为t=0时刻记录了小物块之后在传送带上运动的速度随时间的变化关系，如图b所示(图中取沿斜面向上的方向为正方向，其中两坐标大小v1>v2)，下列判断正确的是

A. t1~t2内，物块对传送带一直做正功

B. 物块与传送带间的动摩擦因数μ>tanθ

C. 系統产生的热量一定比物动能的少量大

D. 0～t2内传送带对物块做功为

【答案】BC

【解析】

【详解】由图知，物块先向下运动后向上运动，则知传送带的运动方向应向上。0～t1内，物块对传送带的摩擦力方向沿传送带向下，则物块对传送带一直做负功。故A错误。在t1～t2内，物块向上运动，则有 μmgcosθ＞mgsinθ，得μ＞tanθ．故B正确。0～t2内，重力对物块做正功，物块的重力势能减小、动能也减小都转化为系统产生的内能，则由能量守恒得知，系统产生的热量一定比物块动能的减少量大。故C正确。0～t2内，由图“面积”等于位移可知，物块的总位移沿斜面向下，高度下降，重力对物块做正功，设为WG，根据动能定理得：W+WG=mv22-mv12，则传送带对物块做功W≠mv22-mv12．故D错误。故选BC。

【点睛】由速度图象要能分析物块的运动情况，再判断其受力情况，得到动摩擦因数的范围，根据动能定理求解功是常用的方法．

二、实验题（本题包括2个小题：每空2分，共18分。）

15.某学习小组通过实验探究一电器元件（额定电压为2.5V，额定电流为0.4A）的伏安特性曲线。现实验室备有下列器材：

A. 灵敏电流计G（量程为Ig=3mA，内阻Rg=100Ω）；

B. 电流表A（量程为500mA，内阻约为1Ω）；

C. 滑动变阻器R1（阻值范围为0∼10Ω）；

D. 滑动变阻器R2（阻值范围为0∼100Ω）；

E. 电阻箱R0（阻值范围为0∼9999Ω）；

F. 电源E（电动势为4V，内阻不计）；

G. 开关S及导线若干。

（1）在描绘该电学元件的伏安特性曲线时，要将灵敏电流计G改装成量程为3V的电压表来满足测量要求，则电阻箱接入电路的阻值R0 =________Ω

（2）为了方便调节，测量的准确度较高，请将图甲中的实物电路图补充完整____________。其中滑动变阻器应选择_________（填“R1”或“R2”）。

（3）作出的的I−U图象如图乙所示，当流过该元件的电流为0.34A时，该元件的电阻为______Ω，功率为______W。(结果均保留两位有效数字)

【答案】    (1). 900    (2). R1    (3).     (4). 3.8    (5). 0.44

【解析】

【详解】(1)[1]根据电表改装原理，电流表改装成电压表需要串联一个电阻，因此

（2）[2][3]为了测量的准确度较高,滑动变阻器应选用阻值较小的R1采用分压式接法，由于

因此电流表因采用外接法，电路图如图

（3）[4][5]当电流为0.34A时，该元件两端的电压为1.45V，则该原件的电阻为，功率为

16.图(a)所示为测量木块与水平桌面之间动摩擦因数μ的实验装置示意图。提供的  器材有：光电计时器，固定有遮光片的木块（图中未画出遮光片），游标卡尺，米尺，8个质量均为m的钩码以及细线等．实验操作过程如下：

①按图(a)所示组装好实验装置，用游标卡尺测量遮光片的宽度d；用米尺测量两光电门之间的距离s．

②将细线一端与木块相连，另一端跨过定滑轮挂上钩码，其余钩码都叠放在木块上；调整轻滑轮，使细线水平．

③让木块从光电门^的左侧由静止释放，分别测出遮光片经过光电门A和B所用的时间△tA和△tB，记下悬挂钩码的个数n．

④将木块上的钩码逐个移到悬挂钩码端，更换纸带，重复实验操作③，⑤测出每条纸带对应术块运动的加速度a．作出a-n图象如图(c)所示．

回答下列问题：

(1)测量d时，某次游标卡尺（主尺的最小分度为1mm）的示数如图(b)所示，其读数为____   cm

(2)物块的加速度a可用d、s、△tA和△tB表示为a=____

(3)根据图(c)中的a一n图线，动摩擦因数可表示为μ=____（选用图线中的截距b、 p和重力加速度g表示）

(4)如果细线没有调整到水平，由此引起的误差属于 ___（填“偶然误差”或“系统误差”）

【答案】    (1). 0.960；    (2). ；    (3). ；    (4). 系统误差；

【解析】

【详解】（1）游标卡尺读数为：0.9cm+0.05mm×12=0.960cm；

（2）物块经过AB两个光电门的速度分别为：，，根据vB2-vA2=2as解得

（3）对小车和钩码的系统，根据牛顿第二定律：

；则由图像可知： ； 即 .

（4）如果细线没有调整到水平，由此引起的误差属于系统误差。

三、计算题（本题包括3个小题：17题10分，18题12分，19题14分）

17.如图斜面，AB段粗糙，BC段长为1.2m且光滑。滑块以初速度v0=9m/s由A沿斜面开始向上滑行，经过B处速度为vB=3m/s，到达C处速度恰好为零。滑块在AB、BC滑行时间相等。求：

（1）滑块从B滑到C的时间及加速度大小；

（2）滑块从A滑到B的加速度大小；

（3）滑块从C点回到A点的速度大小。

【答案】（1）；（2）（3）3m/s

【解析】

【详解】（1）设BC段的加速度大小为，所用时间为，滑块从B到C做末速度为零的匀减速直线运动：

解得：；

（2）滑块从A到B做匀减速直线运动，时间与BC段相等，设加速度为：

加速度大小为

（3）设斜面倾角为θ滑块在BC和AB段上升时，受力情况如图，

解得：

物体从B-C-B，由运动的对称性可知：滑块返回到B点时速度大小仍为3m/s， 当滑块返回到AB段时合力为零，滑块匀速下滑，所以滑块运动到斜面低端A时速度大小仍然为3m/s

18.如图所示，竖直平面MN的右侧空间存在着相互垂直水平向左的匀强电场和水平向里的匀强磁场，MN左侧的绝缘水平面光滑，右侧的绝缘水平面粗糙。质量为m的小物体A静止在MN左侧的水平面上，该小物体带负电，电荷量-q（ q > 0）。质量为的不带电的小物体B以速度v0冲向小物体A并发生弹性正碰，碰撞前后小物体A的电荷量保持不变。

（1）求碰撞后小物体A的速度大小；

（2）若小物体A与水平面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，磁感应强度为，电场强度为。小物体A从MN开始向右运动距离为L时速度达到最大。求小物体A的最大速度vm和此过程克服摩擦力所做的功W 。

【答案】（1）（2）  ；

【解析】

【分析】

由于A、B发生弹性正碰，动量、动能守恒，求碰撞后小物体A的速度大小；当物体A的加速度等于零时，由牛顿第二定律得其速度达到最大值，根据动能定理得此过程克服摩擦力所做的功；

【详解】解：(1)设A、B碰撞后速度分别为vA、vB，由于A、B发生弹性正碰，动量、动能守恒，则有：

解得：

(2)当物体A的加速度等于零时，其速度达到最大值vm，受力如图所示。

由牛顿第二定律得：  在竖直方向：

在水平方向：

解得：

根据动能定理得：

联立并代入相相关数据可得：

19.如图所示，一斜面固定在水平面上，斜面底端有一个挡板，斜面的倾角为θ=30∘，高度为h=1.5m，一薄木板B置于斜面顶端，恰好能保持静止。木板总质量为m=1kg，总长度为L=2.0m，一质量为M=3kg的小物块A从斜面体左侧某位置水平抛出，该位置离地面高度为H=1.7m，物块A经过一段时间后从斜面顶端沿平行于斜面方向落到木板上并沿着木板开始下滑。已知A、B之间的动摩擦因数为，最大摩擦力可认为等于滑动摩擦力，取重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力，求：

（1）物块A落到木板上的速度大小v；

（2）木板与挡板碰撞前的瞬间，木板和物块的速度大小；

（3）从小物块落到木板上到木板与挡板碰撞前的这段时间内，小物块、木板、斜面组成系统产生的热量Q。

【答案】（1）4m/s（2）vA=vB=3m/s（3）38J

【解析】

【详解】(1)物块A落到木板前做平抛运动，竖直方向：

2g(H−h)=vy2，

得：vy=2m/s

物块A落到木板时的速度大小为：v=vy=4m/s

(2)由木板恰好静止在斜面上，得到斜面与木板间的摩擦因数μ0应满足：

mg=μ0mg

得：μ0==

物块A在木板上滑行时，以A为对象有：

aA=μMg−Mg=2.5m/s2 (沿斜面向上)

以木板B为对象有：

aB=μMgcos30°+mgsin30°−μ0(M+m)gcos30°=7.5m/s2 (沿斜面向下)

假设A与木板达到v 共时，A还没有压缩弹簧且木板还没有到达底端，则有：

v共=aBt=v−aAt

解得：v共=3m/s，t=0.4s

此过程，

xA= ⋅t=1.4m

x B=⋅t=0.6m<(hsin30°−L)=1m

故△x=xA−xB=0.8m<L说明以上假设成立

共速后，由于

(M+m)gsin30°=μ0(M+m)gcos30°，

A与木板B一起匀速到木板与底端挡板碰撞，所以物块与木板和挡板碰撞前瞬间速度均为3m/s

 （3）由摩擦生热有

Q=