武汉市高三元月调考物理试题及答案

武昌区2015届高三年级元月调研测试

理 科 综 合 物理试 卷

二、选择题：本大题共8小题，每小题6分。在每小题给出的四个选项中，第14～17题只有一项符合题目要求，第18～21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

14．在物理学理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献。关于科学家和他们的

贡献，下列说法正确的是

A ．伽利略把斜面实验的结果合理外推，发现了自由落体运动规律和行星运动的规律

B ．牛顿通过实验测出了引力常量并进行了著名的“月—地检验”

C ．牛顿最早指出力不是维持物体运动的原因并提出了惯性定律

D ．安培提出了分子电流假说，并在磁场与电流的相互作用方面做出了杰出的贡献 15．气象卫星是用来拍摄云层照片、观测气象资料和测量气象数据的。我国先后自行成功

研制和发射了“风云Ⅰ号”和“风云Ⅱ号”两颗气象卫星，“风云Ⅰ号”卫星轨道（极地圆轨道）与赤道平面垂直并且通过两极，绕地做匀速圆周运动的周期为12 h 。“风云Ⅱ号”气象卫星轨道（地球同步轨道）平面在赤道平面内，绕地做匀速圆周运动的周期为24 h ，则“风云Ⅱ号”卫星比“风云Ⅰ号”卫星

A ．轨道半径小

B ．线速度小

C ．角速度大

D ．向心加速度大 16．如图所示，质量为M 、半径为R 的半球形物体A 放在水平地面上，通过最高点处的

钉子用水平轻质细线拉住一质量为m 、半径为r 的光滑球B ，A 、B 均静止。则

A ．

B 对A 的压力大小为mg R

r Rr 2

2+

B ．细线对小球的拉力大小为

mg R

r

R + C ．A 对地面的压力大小为(M + m ）g

D ．地面对A 的摩擦力大小为mg R

r Rr 2

2+

17．从地面竖直上抛一物体A 的同时，在离地面高H 处有相同质量的另一物体B 开始做

自由落体运动，两物体在空中同时到达距地面高h 时速率都为v （两物体不会相碰），则下列说法正确的是 A ．H = 2 h

B ．物体A 竖直上抛的初速度大小是物体B 落地时速度大小的2倍

C ．物体A 、B 在空中运动的时间相等

A

B

D ．两物体落地前各自的机械能都守恒且两者机械能相等

18．如图所示是放置于水平地面上的简易滑梯示意图，一小孩从滑梯斜面顶点A 开始无初

速度下滑，在AB 段匀加速下滑，在BC 段匀减速下滑，滑到C 点恰好速度为零（B 点为AC 的中点），整个过程中滑梯保持静止状态。假设该小孩在AB 段和BC 段滑动时与斜面间的动摩擦因数分别为μ1和μ2，斜面倾角为θ，则

A ．整个过程中地面对滑梯的支持力始终等于该小孩和滑梯的总重力，地面对滑梯始终无摩擦力作用

B ．动摩擦因数满足μ1 + μ2 = 2 tan θ

C ．该小孩在AB 和BC 两段运动的时间相等，平均速度也相等

D ．AB 段与BC 段小孩受的摩擦力做功的平均功率相等

19．如图所示电路中，滑片P 位于滑动变阻器R 2正中间，电源内阻不

能忽略，两个电压表均为理想电表。当滑动变阻器R 2的滑片P 滑动时，关于两个电压表V 1与V 2的示数，下列判断正确的是

A ．P 向a 端滑动的过程中，V 1的示数逐渐增大、V 2的示数逐渐减小

B ．P 向a 端滑动的过程中，R 2消耗的功率一定逐渐减小

C ．P 向b 端滑动的过程中，V 1示数改变量的绝对值小于V 2示数改变量的绝对值

D ．P 向b 端滑动的过程中，V 2示数改变量与流过R 2的电流改变量的比值保持不变 20．如图所示为一种获得高能粒子的装置，环形区域内存在垂直于纸面、磁感应强度大小

可调的匀强磁场（环形区域的宽度非常小）。质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子可在环中做半径为R 的圆周运动。A 、B 为两块中心开有小孔的距离很近的平行极板，原来电势均为零，每当带电粒子经过A 板刚进入AB 之间时，A 板电势升高到 + U ，B 板电势仍保持为零，粒子在两板间的电场中得到加速。每当粒子离开B 板时，A 板电势又降为零。粒子在电场中一次次加速使得动能不断增大，而在环形区域内，通过调节磁感应强度大小可使绕行半径R 不变。已知极板间距远小于R ，则下列说法正确的是 A ．环形区域内匀强磁场的磁场方向垂直于纸面向里 B ．粒子从A 板小孔处由静止开始在电场力作用下加速，绕行N 圈后回到A 板时获得的总动能为NqU

C ．粒子在绕行的整个过程中，A 板电势变化周期不变

D ．粒子绕行第N 圈时，环形区域内匀强磁场的磁感应强度为

q

NmU

R

21

R 1 R 2 a S

E r

P

V 1

V 2

b A B

C

θ

O

A R +U B

21．正对着并水平放置的两平行金属板连接在如图电路中，板长为l ，板间距为d ，在距离

板的右端 2l 处有一竖直放置的光屏 M 。D 为理想二极管（即正向电阻为0，反向电阻无穷大），R 为滑动变阻器，R 0为定值电阻。将滑片P 置于滑动变阻器正中间，闭合电键S ,让一带电量为q 、质量为m 的质点从两板左端连线的中点N 以水平速度v 0射入板间，质点未碰极板，最后垂直打在 M 屏上。在保持电键S 闭合的情况下，下列分析或结论正确的是

A ．质点在板间运动的过程中与它从板的右端运动到光屏的过程中速度变化相同

B ．板间电场强度大小为q

mg 3

C ．若仅将滑片P 向下滑动一段后，再让该质点从N 点以水平速度v 0射入板间，质点依然会垂直打在光屏上

D ．若仅将两平行板的间距变大一些，再让该质点从N 点以水平速度v 0射入板间，质点依然会垂直打在光屏上

第Ⅱ卷（共174分）

三、本卷包括必考题和选考题两部分。第22题～第32题为必考题，每个试题考生都应作答。第33题～第40题为选考题，考生根据要求作答。须用黑色签字笔在答题卡上规定的区域书写作答，在试题卷上作答无效。 （一）必考题（共11题，计129分） 22．（5分）

如图所示，上、下两个完全相同的圆弧轨道分别固定在竖直板上的不同高度处，轨道的末端水平，上轨道可上下平移，在两轨道相对于各自轨道末端高度相同的位置上各安装一个电磁铁，两个电磁铁由同一个开关控制，通电后，两电磁铁分别吸住相同小铁球A 、B ，断开开关，两个小球同时开始运动。离开圆弧轨道后，A 球做平抛运动，B 球进入一个光滑的水平轨道，则：

（1）B 球进入水平轨道后将做________________运动；改变上轨道的高度，多次重复

P

B A

M

D

N

v 0

2l

l

B A

P R

R 0

S

d

上述实验过程，总能观察到A 球正好砸在B 球上，由此现象可以得出的结论是： 。

（2）某次实验恰按图示位置释放两个小球，两个小球相碰的位置在水平轨道上的P 点处，已知固定在竖直板上的方格纸的正方形小格边长均为9 cm ，则可计算出A 球刚达P 点时的速度大小为 m/s 。（g 取10 m/s 2，结果保留两位有效数字） 23．（12分）

实际电流表有内阻，测量电流表G 1的内阻r 1采用如图甲所示的电路。可供选择的器材如下：

①待测电流表G 1：量程为0 ~ 5 mA ，内阻约为300 Ω ②电流表G 2：量程为0 ~ 10 mA ，内阻约为40 Ω ③定值电阻R 1：阻值为10 Ω ④定值电阻R 2：阻值为200 Ω

⑤滑动变阻器R 3：阻值范围为0 ~ 1000 Ω ⑥滑动变阻器R 4：阻值范围为0 ~ 20 Ω ⑦干电池E ：电动势约为1.5 V ，内阻很小 ⑧电键S 及导线若干

（1）定值电阻R 0应选 ，滑动变阻器R 应选 。（在空格内填写序号）

（2）用笔画线代替导线，按图甲要求，在图乙中连接实物图。

（3）实验步骤如下：

①按电路图连接电路（为电路安全，先将滑动变阻器滑片P 调到左端）

②闭合电键S ，移动滑片P 至某一位置，记录G 1和G 2的读数，分别记为I 1和I 2；

③多次移动滑动触头，记录各次G 1和G 2的读数I 1和I 2； ④以I 1为纵坐标，I 2为横坐标，作出相应图线，如图丙所示。 ⑤根据I 1－I 2图线的斜率k 及定值电阻R 0，得到待测电流表G 1的内阻表达式为r 1 = 。（用k 、R 0表示）

（4）若测定G 1表的内阻r 1为290 Ω，用它改装成如图丁的一个多量程多用电表，电流、电压和电阻的测量都各有两个量程(或分度值)不同的档位。1、2两个档位为电流表档位，其中的大量程是小量程的10倍。

图甲

G 1

R 0

E

S

G 2

R P O I 1

I 2

图丙

S A

B

E

E ′

R 5

1 2 3 4 5

6 R 6

G 1

图丁

S

G 2

+ -

R 0 图乙

电源E

+

-

R

P

G 1

+ -

①关于此多用表，下列说法正确的是： A ．当转换开关S 旋到位置4时，是电阻档 B ．当转换开关S 旋到位置6时，是电压档 C ．转换开关S 旋到5的量程比旋到6的量程大 D ．A 表笔为红表笔，B 表笔为黑表笔

②图中的电源 E′ 的电动势为9.0 V ，当把转换开关S 旋到位置4，在AB 之间接900 Ω电阻时，表头G 1刚好半偏。已知之前的操作顺序和步骤都正确无误。则R 5 = Ω，R 6 = Ω。 24．（14分）

现代化的生产流水线大大提高了劳动效率，如下图为某工厂生产流水线上的水平传输装置的俯视图，它由传送带和转盘组成。物品从A 处无初速、等时间间隔地放到传送带上，运动到B 处后进入匀速转动的转盘随其一起运动（无相对滑动），到C 处被取走装箱。已知A 、B 的距离L = 9.0 m ，物品在转盘上与转轴O 的距离R = 3.0 m 、与传送带间的动摩擦因数μ1 = 0.25，传送带的传输速度和转盘上与O 相距为R 处的线速度均为v = 3.0 m/s ，取g = 10 m/s 2。问：

（1）物品从A 处运动到B 处的时间t ； （2）若物品在转盘上的最大静摩擦力可视为与滑动摩擦力大小相等，则物品与转盘间的动摩擦因数μ2至少为多大？

（3）若物品的质量为0.5 kg ，每输送一个物品从A 到C ，该流水线为此至少多做多少功？ 25．（16分）

真空中有如图所示矩形区域，该区域总高度为2h 、总宽度为4h ，其中上半部分有磁感应强度为B 、垂直纸面向里的水平匀强磁场，下半部分有竖直向下的匀强电场，x 轴恰为水平分界线，正中心恰为坐标原点O 。在x = 2.5 h 处有一与x 轴垂直的足够大的光屏（图中未画出）。质量为m 、电荷量为q 的带负电粒子源源不断地从下边界中点P 由静止开始经过匀强电场加速，通过坐标原点后射入匀强磁场中。粒子间的相互作用和粒子重力均不计。

（1）若粒子在磁场中恰好不从上边界射出，求加速电场的场强E ；

（2）若加速电场的场强E 为（1）中所求E 的4倍，求粒子离开磁场区域处的坐标值；

A

B

C

v

R

O

水平传送带

物品

水平转盘

-2h

h

-h O

P

B

x

y 2h

（3）若将光屏向x 轴正方向平移，粒子打在屏上的位置始终不改变，则加速电场的场强E ′多大？粒子在电场和磁场中运动的总时间多大？

（二）选考题：（每学科15分，共45分）请考生从给出的3道物理题、3道化学题、2道生物题中每科任选一题．．．．作答，并用2B 铅笔在答题卡上．．．．把所选题目的题号涂黑．．．．

。注意所做题目的题号必须与所涂题目的题号一致，在答题卡上的选答区域的指定位置答题。如果多做，则每学科按所做的第一题计分。 33．【物理——选修3－3】（15分）

（1）（6分）关于热现象和热学规律，下列说法正确的是 (填入正确选项前的字母。选对一个给3分，选对两个给4分，选对三个给6分。每选错一个扣3分，最低得分为0分)

A ．布朗运动表明，构成悬浮微粒的分子在做无规则运动

B ．两个分子的间距从极近逐渐增大到10 r 0的过程中，分子间的引力和斥力都在减小

C ．热量可以从低温物体传递到高温物体

D ．物体的摄氏温度变化了1℃，其热力学温度变化了273 K

E ．两个分子的间距从极近逐渐增大到10 r 0的过程中，它们的分子势能先减小后增大

（2）（9分）如图所示，一水平放置的薄壁气缸，由截面积不同的两个圆筒连接而成，质量均为m = 1.0 kg 的活塞A 、B 用一长度为3 L = 30 cm 、质量不计的轻细杆连接成整体，它们可以在筒内无摩擦地左右滑动且不漏气。活塞A 、B 的面积分别为S A = 200 cm 2和S B = 100 cm 2，气缸内A 和B 之间封闭有一定质量的理想气体，A 的左边及B 的右边都是大气，大气压强始终保持为p 0 = 1.0 × 105 Pa 。当气缸内气体的温度为T 1 = 500 K 时，活塞处于图

示位置平衡。问：

（i ）此时气缸内理想气体的压强多大？

（ii ）当气缸内气体的温度从T 1 = 500 K 缓慢降至T 2 = 400 K 时，活塞A 、B 向哪边移动？移动的位移多大？

34．【物理——选修3—4】(15分)

（1）如图甲所示，为一列沿x 轴传播的简谐横波在t = 0时刻的波形图。图乙表示该波传播的介质中x = 2 m 处的质点a 从t = 0时起的振动图象。则下列说法正确的是 （选对一个给3分，选对两个给4分，选对三个给6分。每错选一个扣3分，最低得分为0分）。

A ．波传播的速度为20 m/s

B ．波沿x 轴负方向传播

C ．t = 0.25 s 时，质点a 的位移沿y 轴负方向

D ．t = 0.25 s 时，x = 4 m 处的质点b 的加速度沿y 轴负方向

E ．从t = 0开始，经0.3 s ，质点b 通过的路程是6 m

x /m

0 y /m - 0.2

2 4

a

b 甲

0.2 t /s

0 y /m 0.1

0.2

乙 0.2

- 0.2

A

L 2L

B

3L

（2）（9分）如图所示，一半径为R 的半球形玻璃砖，O 为球心， 其上表面水平， 玻璃砖下方水平放置了足够大的光屏，玻璃砖上表面与光屏间距为d =R 22。一束恰好照射满了玻璃砖上表面的单色光垂直于上表面射入玻璃砖，其中一部分光经玻璃砖折射后能到达光屏上。已知玻璃砖对该光的折射率为n =2，求光屏上被该光照亮的面积。（不考虑光在玻璃砖内的反复反射）。 35．【物理——选修3—5】(15分) （1）下列说法正确的是 （选对一个给3分，选对两个给4分，选对三个给6分。

每错选一个扣3分，最低得分为0分）

A ．太阳辐射的能量来自太阳内部聚变时释放的核能，不断的核聚变，使太阳的质量会不断减小

B ．原子核发生 衰变后，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4

C ．若使放射性物质的温度升高，压强增大，其半衰期可能变小

D ．已知氢原子的基态能量为

E 1 = – 13.6 eV ，一个处于基态的氢原子吸收了一个14 eV 的光子后会被电离

E ．已知氢原子光谱在可见光部分只有四条谱线，它们分别是从 n 为 3、4、5、6 的能级直接向n = 2能级跃迁时产生的，其中有两条紫色、一条红色、一条蓝色。则氢原子从n = 6能级直接向n = 2能级跃迁时，产生的是紫色光

（2）如图所示，质量为m A = 2 kg 的木块A 静止在光滑水平面上，一质量为m B = 1 kg 的木块B 以初速度v 0 = 10 m/s 沿水平面向右与A 正碰，碰撞后两者都向右运动。接着木块A 与挡板碰撞后立即反弹（木块A 与挡板碰撞过程无机械能损失）。之后木块A 与B 发生第二次碰撞，碰后A 、B 同向运动，速度大小分别为1.8 m/s 、2.4 m/s 。求： （i ）木块B 和A 第一次碰撞后瞬间， A 的速度； （ii ）A 、B 第二次碰撞过程中，A 对B 做的功。

武昌区2015届高三年级元月调研考试 理 科 综 合（物理）评分标准

B v

A

光屏

M

N

d

O

二、选择题：本大题共8小题，每小题6分，在每小题给出的四个选项中，有的只有一项

符合题目要求，有的有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

题号 14 15 16 17 18 19 20 21 答案

D

B

C

D

BC

ACD

BD

BCD

22. （5分） （1）匀速（直线）（1分）；

A 球（或平抛运动）的水平分运动是匀速直线运动（2分） （2）4.5（2分）

23．（12分）（1）④；⑥ （2分） （2）如图 （2分）

（3）0)11

(R k

-（2分） （4）ABD （2分） （5）29 （2分）；261（2分）

提示：“测量过程操作的顺序和步骤都正确无误”，意味着之前已经将A 、B 短接调零了（即让表头满偏），在AB 之间接900 Ω电阻时，表头G 刚好半偏，说明：当表头半偏时，改装后的欧姆表“4”的总内阻Ω=900内R ，则转换开关S

在“2”时(如图a)，电流表的量程为mA 10A 900

.92===内R E I g

依题意, 转换开关S 在1(如图b)时，电流表的量程为mA 1001=g I

由表头G 的满偏电流为mA 5、内阻为290Ω和并联电路电流分配规律 可解得：=1R 29Ω =2R 261Ω

24．（14分）（1）设物品质量为m ，放在传送带上，先受到摩擦力而加速运动： 对物品有 ma mg =1μ 1at v =

解得 2.11=t s …………………………………………（3分） 由2

12

1at x =

得8.1=x m ＜L ……………………………………（1分） 故还需做匀速运动，有4.22=-=

v

x

L t s ………………………（2分） (a)

10mA

2

B

A

R 1

R 2

G 5mA 5mA

1

A

B

R 1

R 2

G

100mA

5mA

95mA

(b)

电源E

S

G 2

+

R 图乙

+

-

R

P G 1

+

所以6.321=+=t t t s ……………………………………………（1分） （2）物品在转盘上所收的静摩擦力提供向心力，有

R

v m mg 2

2≥μ 得至少 3.02=μ…………………（3分）

（3）在传送带上因为传送一个物品至少需要做的功(只在加速阶段做功)为：

()5.42

1112

=-+=

x vt mg mv W μJ ………………………（4分） 25．（16分）（1）带电粒子在电场中加速过程根据动能定理有22

1mv qEh = …（2分） 进入匀强磁场后做匀速圆周运动有 r

v m qvB 2

=…………………………………（1分）

要求粒子在磁场中恰好不从上边界射出,则取：h r =

解得m

h

qB E 22=………………（1分）

（2）带电粒子在电场中加速过程根据动能定理有：

2

22

14mv Eh q =

? 进入匀强磁场后做匀速圆周运动，由2

22

2r v m B qv =

得：h r 22= ……………………………………………………………………（1分） 则粒子从O 点进入后运动了圆心角为θ即离开磁场。由几何关系可得：2

1sin 2==

r h θ 即 θ = 30°………………………………………………………………………（1分） 离开磁场处：y = h ………………………………………………………………（1分）

h h x )32()cos 1(2-=-=θ ………………………………………（1分）

即离开磁场处的坐标为：【h )32(-，h 】

（3）带电粒子在电场中加速过程根据动能定理有：

22

1

v m h E q '=

' 由“将光屏向x 轴正方向平移，粒子打在屏上的位

-2h

h

-h O

P

B

x

y

2h

θ

-2h h

-h O

P

B

x

y 2h

置始终不改变”，知离开磁场时粒子速度方向必平行于x 轴，沿+ x 方向。 故：进入匀强磁场后做匀速圆周运动的半径为：

1

22+=

'n h

r （......4321，，，=n ）……………………………………………………（2分）

又 r v m B v q '

'='2

解得m

n h

qB E 22)12(2+=

'（......4321，，，=n ）………………………………………………（1分）

从O 点进入磁场后先运动半个圆周再返回电场减速到0又返回磁场时速度仍是v '，如此周期性运动最后从磁场的右边界水平射出。

带电粒子在磁场中运动总时间qB

m

n T n t 2)12(4)12(1π+=+='（......4321，，，=n ）………（2分）

带电粒子在电场中运动总时间qB m n v h n t 22)12(2

)12(+='+='（......4321，，，=n ） ……（2分） 带电粒子在电磁场中运动总时间()qB

m n n t t t 2)24(1221+++='+'='π（......4321，，，=n ）

（1分）

（没考虑到n 的情况给一半的分） 33．（15分）

（1）BCE …………………………………………………………………（6分）

（2）（i ）设被封住的理想气体压强为p ，轻细杆对A 和对B 的弹力为F ，对活塞A 有：

F pS S p +=A A 0………………………………………………（1分）

对活塞B ，有：F pS S p +=B B 0 ……………………………………………（1分） 得： a 50P 100.1?==p p ……………………………………………（1分） （ii ）当气缸内气体的温度缓慢下降时，活塞处于平衡状态，缸内气体压强不变，气体等压降温，活塞A 、B 一起向右移动 …………………………………………（1分） 活塞A 最多移动至两筒的连接处。设活塞A 、B 一起向右移动的距离为x 。对理想气体：

B A 12LS LS V +=………………（1分） T 1 = 500 K B A 2)()2(S x L S x L V ++-=……（1分） T 2 = 400 K

S A = 200 cm 2 S B = 100 cm 2

由盖?吕萨克定律：

2

2

11T V T V =

………………………………………（2分） 解得：x = 10 cm ……………………………………………………（1分）

x < 2L = 20 cm 表明活塞A 未碰两筒的连接处。故活塞A 、B 一起向右移动了10 cm 。 34．（15分）

（1）ACD ……………………………………………（6分） （2）根据题设做出光路图如图所示 设光在玻璃中的临界角为α，则n

1

sin =

α， 45=α ……（3分） 对应的临界光线AQ 的折射角为β = 90° 由几何关系可知三角形APO 为等腰直角三角形

R R R PO PA 2

2

45sin sin ====

α………………………（1分）

又几何关系 R PA

d AQ 3)

cos(=--=αβ………………………（1分）

光屏上被光束照亮的部分是圆形，其半径：

R R AQ r 22

2

)sin(=-

-=αβ …………………（2分） 圆形面积为：22π2πR r S == …………………………（2分） 35．（15分）

（1）ADE …………………………………………（6分）

（2）（i ）设A 、B 第一次碰后的速度大小为A v 、B v ，取向右为正方向：

由动量守恒定律得B B A A 0B v m v m v m += ……（2分）

之后，A 保持速度A v 与墙碰撞，由于这次碰撞无机械能损失，故反弹速度大小为

A v ，设A 、

B 第二次碰后的速度大小分别为'A

v 、'

B v ，取向左为正方向： '

B B 'A A B B A A v m v m v m v m +=-+ ………………（2分）

联立解得m/s 4A =v 、 m/s 2B =v ……………（2分）

（ii ）第二次碰撞过程中，A 对B 做的功：

J 88.02

1212

B B 2'B B =-=

v m v m W ………………（3分） 光屏

A Q

M N d

O α β

P