甘肃省天水市一中2021届高三上学期第三学段考试 物理 (含答案)

天水市一中2018级2020—2021学年度第三次考试试题

物 理

一、单选题( 每题4分，共32分)

1．在物理学的发展过程中，许多物理学家都做出了重大贡献，他们也创造出了许多物理学研究方法，下列关于物理学史和物理学方法的叙述中正确的是（   ）

A．牛顿发现了万有引力定律，他被称为“称量地球质量”第一人

B．牛顿进行了“月地检验”，得出天上和地下的物体间的引力作用都遵从万有引力定律

C．卡文迪许在利用扭秤实验装置测量引力常量时，应用了微元法

D．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法是转换法

2．（地磁场）中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”进一步研究表明，地球周围地磁场分布示意图如图结合上述材料，下列说法正确的是（　　）

A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合

B．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理南极附近

C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行

D．若地磁场是由地球本身带电，因自转而产生，则地球必带正电

3．如图所示，a、b两点在两个固定等量正点电荷的连线上，与连线中点的距离相等，c、d两点在连线的中垂线上．下列说法正确的是（    ）

A．a、b两点的电场强度相同

B．c点的场强一定大于d点的场强

C．c、d两点的电势相同

D．a点的电势大于c点的电势

4．如图，质量为M的框架放在水平地面上，一轻弹簧上端固定在框架顶端，下端固定一个质量为m的小球，小球上下振动时，框架始终没有弹起，重力加速度的符号为g。当框架对地面压力为零瞬间，小球的加速度大小和方向为（　　）

A．，竖直向下     B．，竖直向上

C．，竖直向上      D．，竖直向下

5．如图，运行轨道在同一平面内的两颗人造卫星A、B，同方向绕地心做匀速圆周运动，此时刻A、B连线与地心恰在同一直线上且相距最近，已知A的周期为T ， B的周期为2T/3．下列说法正确的是（ ）

A．A的线速度大于B的线速度

B．A的加速度大于B的加速度

C．A、B与地心连线在相同时间内扫过的面积相等

D．从此时刻到下一次A、B相距最近的时间为2T

6．设轮船航行时，所受水的阻力与速度成正比，空气阻力不计。当轮船匀速运动的速度为v时，发动机的功率为P；轮船匀速运动的速度为2v时，发动机的功率为（　　）

A．P B．2P C．4P D．8P

7．光滑水平面上放有一上表面光滑、倾角为α的斜面A，斜面质量为M，底边长为 L，如图所示。将一质量为m的可视为质点的滑块B从斜面的顶端由静止释放，滑块B经过时间t刚好滑到斜面底端。此过程中斜面对滑块的支持力大小为，则下列说法中正确的是（　）

A．

B．滑块下滑过程中支持力对B的冲量大小为

C．滑块到达斜面底端时的动能为

D．此过程中斜面向左滑动的距离为

8．如图所示匀强电场E的区域内，在O点处放置一点电荷＋Q，a、b、c、d、e、f为以O为球心的球面上的点，aecf平面与电场平行，bedf平面与电场垂直，则下列说法中正确的是（    ）

A．b、d两点的电场强度相同

B．a点的电势最高，c点的电势最低

C．点电荷＋q在球面上任意两点之间移动时，电势能一定增加

D．将点电荷＋q在球面上任意两点之间移动，从a点移动到c点电场力做功不一定最多

二、多选题( 每题4分，共16分)

9．如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在它的正中央上方固定一直导线，导线与磁铁垂直，若给导线通以垂直于纸面向里的电流，则下列说法正确的是（　　）

A．磁铁对桌面的压力增大

B．磁铁对桌面的压力减小

C．桌面对磁铁没有摩擦力

D．磁铁所受的合力不变

10．一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点的电势分别为10V、17V、26V。下列说法正确的是（　　）

A．坐标原点处的电势为1V

B．电子在a点的电势能比在b点的少7eV

C．电场强度方向沿Oc方向

D．电子从b点运动到c点，电场力做功为9eV

11．空间存在平行于x轴方向的静电场，其电势φ随x的分布如图所示，一质量为m、电荷量为q的带电的粒子从坐标原点O由静止开始，仅在电场力作用下沿x轴正方向运动，则下列说法正确的是（　　）

A．该粒子带正电荷

B．空间存在的静电场场强E是沿x轴正方向均匀减小的

C．该粒子从原点O运动到x0过程中电势能是增大的

D．该粒子运动在x0点的速度是

12．如图所示，固定在竖直平面内的圆管形轨道的外轨光滑，内轨粗糙。一小球从轨道的最低点以初速度v0向右运动，球的直径略小于圆管的直径，球运动的轨道半径为R，空气阻力不计，重力加速度大小为g，下列说法一定正确的是  （　　）

A．若，小球不可能到达圆周最高点

B．若，小球不可能到达圆周最高点

C．若，小球运动过程中机械能守恒

D．若，小球运动过程中机械能不守恒

三、实验题（每空2分，共20分）

13．要测量一电源的电动势E（小于3V）和内阻r（约1Ω），现有下列器材：电压表V（0~3V~15V）、电阻箱（0~999.9Ω）、定值电阻R0=2Ω、开关和导线。某实验小组根据所给器材设计了如图甲所示的实验电路。

(1)A同学调节电阻箱阻值R，读出对应的电压表读数U，得到两组数据：R1=2.0Ω时U1=2.24V；R2=4.0Ω时U2=2.40V。由这两组数据可求得电源的电动势为E=_________V，内阻r=________Ω。（结果保留两位有效数字）

(2)B同学计划用作图法处理数据，他调节电阻箱阻值R，得出了若干组数据，并描点连线得出了如图乙所示的图线，图线纵坐标表示电压表读数的倒数，图线的横坐标表示。若所得图线的斜率为k，在坐标轴上的截距为b，则该电源的内阻r=________。（用k和b表示）

14．如图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图．图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头G的满偏电流为250 μA，内阻为480 Ω.虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连．该多用电表有5个挡位，5个挡位为：直流电压1 V 挡和5 V挡，直流电流1 mA挡和2.5 mA 挡，欧姆×100 Ω挡．

(1)图(a)中的A端与________（填“红”或“黑”）色表笔相连接．

(2)关于R6的使用，下列说法正确的是________（填正确答案标号）．

A．在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置

B．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置

C．使用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置

(3)根据题给条件可得R1＋R2＝________Ω，R4＝________Ω.

(4)某次测量时该多用电表指针位置如图（b）所示．若此时B端是与“1”相连的，则多用电表读数为________；若此时B端是与“3”相连的，则读数为________；若此时B端是与“5”相连的，则读数为________．

四、解答题

15．（8分）小明同学将“打夯”的情境简化成如图所示的过程，放置于水平地面的平底夯锤质量为m=50kg，两人同时通过绳子对夯锤施加大小均为F =500N的拉力，方向均与竖直方向成θ=37°，夯锤上升h=0.5m时撤去拉力。重物落下与地面作用的时间为0.05s，已知重力加速度取10m/s2，cos37°=0.8。求：

(1)夯锤上升的最大高度；

(2)夯锤对地面的冲击力大小。

16．（10分）在一柱形区域内有匀强电场，柱的横截面积是以O为圆心，半径为R的圆，AB为圆的直径，如图所示。质量为m，电荷量为的带电粒子在纸面内自A点先后以不同的速度进入电场，速度方向与电场的方向垂直。已知刚进入电场时速度为零的粒子，自圆周上的C点以速率穿出电场，AC与AB的夹角。运动中粒子仅受电场力作用。

(1)求电场强度的大小；

(2)为使粒子穿过电场后的动能增量最大，

该粒子进入电场时的速度应为多大？

17.（14分）如图所示，在竖直放置的光滑半圆形绝缘细圆管的圆心O处固定一点电荷，将一直径略小于细管内径、质量为m、带电荷量为的小球从细管的水平直径端点A由静止释放，小球沿细管滑到最低点B时，对管壁恰好无压力。重力加速度为

(1)求弧AB中点处的电场强度大小；

(2)若把O处固定的点电荷拿走，加上一个竖直向下的场强为E的匀强电场，带电小球仍从A点由静止释放，下滑到最低点B时，小球对细管的压力为多大。

天水市一中2018级2020-2021学年度第一学期第三次考试

物理试题答案

1．B

【详解】A、牛顿发现了万有引力定律，而卡文迪许通过实验测量并计算得出了万有引力常量，因此卡文迪许被称为“称量地球的质量”的人．故A错误；B、牛顿进行了“月-地检验”，得出天上和地下的物体间的引力作用都遵从万有引力定律，故B正确；C、卡文迪许在利用扭秤实验装置测量引力常量时，应用了放大法，故C错误．D、不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法是等效替代法，故D错误．故选B．

2．A

【详解】A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合，而是有一定的夹角，即为磁偏角，故A正确；B．磁场是闭合的曲线，地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近，故B错误；C．磁场是闭合的曲线，地球磁场从南极附近出发，从北极附近进入地球，组成闭合曲线，不是地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行，故C错误；D．地球自西向东转，地磁的南极在地理的北极附近，根据左手定则结合安培环流假说可知形成地磁场的原因可能是带负电的地球自转引起的，故D错误。        故选A。

3．D

【详解】A.a、b两点在两个等量同种点电荷的连线上，与连线中点距离相等，根据对称性，Ea与Eb大小相等，但方向不同，故A错误；B. 等量同种点电荷的连线中点电场强度为零，无穷远处电场强度为零，从连线中点到无穷远电场强度先增大后减小，c点的场强不一定大于d点的场强，故B错误；C. 等量同种点电荷连线的中垂线上，电场方向从连线中点指向无穷远处，从连线中点到无穷远处，电势逐渐降低，c点电势高于d点电势，故C错误；

D.从a点到两点电荷连线中点，电场方向向右，电势降低，所以a点的电势大于c点的电势，故D正确．             故选D

4．A

【详解】当框架对地面压力为零瞬间，弹簧对框架的弹力和其重力平衡，则有

对小球分析，根据牛顿第二定律得

解得       方向竖直向下                  故选A。

5．D

【详解】根据万有引力提供向心力：，得，可知轨道半径越大，速度越小，由图可知A的轨道半径大，故A的线速度小，A错误；

根据万有引力提供向心力，得，可知轨道半径越大，加速度越小，由图可知A的轨道半径大，故A的加速度小，故B错误； C、A、B与地心连线在相同时间内扫过的面积，所以在相同时间内扫过的面积不同，C错误； 从此时刻到下一次A、B相距最近，转过的角度差为2π，即，所以t=2T，故从此时刻到下一次A、B相距最近的时间为2T，D正确；故选D．

6．C

【详解】由题意可知

根据功率的定义

由于匀速行驶时

联立可知匀速运动时，发动机的功率

故当速度为2v时发动机的功率为4P。

故选C。

7．D

【详解】A．当滑块B相对于斜面加速下滑时，斜面A水平向左加速运动，所以滑块B相对于地面的加速度方向不再沿斜面方向，即沿垂直于斜面方向的合外力不再为零，所以斜面对滑块的支持力不等于，故A错误；B．滑块B下滑过程中支持力对B的冲量大小为,故B错误；C．B下降的高度为，其重力势能的减小量等于，减小的重力势能转化为A、B的动能之和，则滑块B的动能要小于，故C错误；

D．系统水平方向不受外力，水平方向动量守恒，设A、B两者水平位移大小分别为、，取水平向左为正方向，由动量守恒定律得

即有    又

解得    故D正确。        故选D。

8．B

【详解】A．点电荷+Q在b点产生的电场方向为竖直向上，在d点产生的电场方向为竖直向下，匀强电场方向水平向右，根据平行四边形定则可知，b点的合场强斜向右上方，d点的合场强斜向右下方，两点场强大小相同，方向不同，故A错误；

B．在+Q的电场中，以O点为球心的球面是一个等势面，a、c两点的电势相等，在匀强电场中，a点的电势高于c点的电势，则由电场的叠加原理知：a点的电势高于c点的电势，故B正确；C．点电荷＋q在球面上从a点移动到C点时，点电荷电场力不做功，但匀强电场的电场力做正功，电势能减小，故C错误；D．将点电荷+q在球面上任意两点之间移动，点电荷电场力不做功，从a点移动到c点，匀强电场的电场力做功最多，故D错误。

故选B。

9．ACD

【详解】ABC． 磁铁的磁感线在它的外部是从N极到S极，因为长直导线在磁铁的中央上方，所以此处的磁感线是水平的，电流的方向垂直与纸面向里，根据左手定则，导线受磁铁给的"安培力"方向竖直向上，如下图所示

长直导线是固定不动的，根据物体间力的作用是相互的，导线给磁铁的反作用力方向就是竖直向下的﹔因此磁铁对水平桌面的压力除了重力之外还有通电导线的作用力，压力是增大的﹔因为这两个力的方向都是竖直向下的，所以磁铁不会发生相对运动，也就不会产生摩擦力，故AC正确，B错误；   D．磁铁处于静止状态，则所受的合力不变，故D正确。

故选ACD。

10．ACD

【详解】A．由匀强电场的特性可知

即        解得，故A正确；

B．电子在a点的电势能

电子在b点的电势能

因此电子在a点的电势能比在b点的多7eV，故B错误；

C．在ac连线上找一点d，其电势为17V，则bd连线为等势面，过c点作bd的垂线即为电场线，故C正确；

D．电子由b点运动到c点，电场力做功为

故D正确。

故选ACD。

11．AD

【详解】A．沿x轴正方向电势减小，所以电场线方向沿x轴正方向；电荷量为q的带电粒子从坐标原点O，由静止开始，仅在电场力作用下沿x轴正方向运动，所以电荷受到的电场力方向沿x轴正方向，所以电荷带正电，故A正确；

B．由图象的斜率

从φ－x图象可知，斜率不变，所以空间存在静电场的电场强度E是匀强电场，故B错误；

C．粒子从坐标原点O由静止开始，仅在电场力作用下沿x轴正方向运动，电场力做正功，该粒子从原点O运动到x0过程中电势能是减小的，故C错误；

D．根据动能定理可得

所以该粒子运动在x0点的速度是

故D正确。   故选AD。

12．BC

【详解】AD. 小球如果不挤压内轨，则小球到达最高点速度最小时，小球的重力提供向心力，由牛顿第二定律，在最高点，有 

由于小球不挤压内轨，则小球在整个运动过程中不受摩擦力作用，只有重力做功，机械能守恒，从最低点到最高点过程中，由机械能守恒定律，有

解得

若小球速度，小球也是有可能做完整的圆周运动的，可能到达圆周最高点，只是最终在圆心下方做往复运动，故A错误；若小球速度，则小球一定不挤压内轨，小球运动过程中机械能守恒，故D错误；

B. 如果轨道内轨光滑，小球在运动过程中不受摩擦力，小球在运动过程中机械能守恒，如果小球运动到最高点时速度为0，由机械能守恒定律，有

解得

现在内轨粗糙，如果小球速度，小球在到达最高点前一定受到摩擦力作用，即小球在到达最高点前速度已为零，小球不可能到达圆周最高点，故B正确；

C.若小球上升到与圆心等高处时速度为零，此时小球只与外轨作用，不受摩擦力，只有重力做功，由机械能守恒定律，有

解得       若，小球只与外轨作用，不受摩擦力作用，小球运动过程中机械能守恒，故C正确。   故选BC。

13．2.8V    1.0Ω       

【详解】(1)[1][2]由闭合电路的欧姆定律可得

代入数据可得      

联立解得，

(2)[3]由闭合电路的欧姆定律可得

整理可得         则有，     联立解得

14．黑    B    160    880    1.47mA    1.10×103 Ω    2.95 V   

【详解】(1)[1] 欧姆表内置电源正极与黑表笔相连，负极与红表笔相连，即红进黑出，端与电池正极相连，电流从端流出，端与黑表笔相连；

(2)[2]由电路图可知只在测量电阻时才接入电路，故其作用只能进行欧姆调零，不能进行机械调零，同时在使用电流档时也不需要调节；

A.与分析不符，故A错误；   B.与分析相符，故B正确；   C.与分析不符，故C错误；

(3)[3]端与“1”“2”相连时，该多用电表挡位分别为直流2.5 mA挡、直流1 mA挡，如图所示

由电表的改装原理可知端与“2”相连时，有：

解得：

[4]端与“4”相连时，如图所示

多用电表为直流电压1 V挡，表头并联部分电阻：

(4)[5]端与“1”相连时，电表读数为1.47 mA；

[6]端与“3”相连时，多用电表为欧姆×100Ω挡，读数为：

[7]端与“5”相连时，多用电表为直流电压5 V 挡，读数为：

15．(1) 0.8m；(2) 4500N

【详解】(1)设重物上升高度为H，由动能定理得

解得H＝0.8m。

(2)设落地速度为v，下落过程机械能守恒

以向下为正方向，由动量定理可得

解得F =4500N。

16．(1)；(2)

【详解】(1)由题意知在A点速度为零的粒子会沿着电场线方向运动，由于，故电场线由A指向C，根据几何关系可知      又根据动能定理得

解得场强的大小为

(2)根据题意可知要使粒子动能增量最大，则沿电场线方向移动距离最多，做AC垂线并且与圆相切，切点为D，即粒子要从D点射出时沿电场线方向移动距离最多，粒子在电场中做类平抛运动，根据几何关系有       

而电场力提供加速度，根据牛顿第二定律得 

联立各式解得粒子进入电场时的速度为

17．(1)；(2)

【详解】(1)由A到B，由动能定理得 

在B点，对小球由牛顿第二定律得  

联立以上两式解得    ，电场强度向上

即O处的电荷为负电荷，由于是点电荷形成的电场，由得到，等势面上各处的场强大小均相等，即AB弧中点处的电场强度大小

(2)设小球到达B点时的速度为v，由动能定理得

在B点处小球对环的弹力为N，由牛顿第二定律得

解得小球在B点受到环的压力为

由牛顿第三定律得，球在B点对环的压力大小为