2019-2020年福建省福州市高三上学期期末考试物理试题有答案

福州市高三上学期期末考试

物理试题

第Ⅰ卷（选择题）

一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

1．伽利略为了研究自由落体的规律，将落体实验转化为著名的“斜面实验”。以下说法符合科学史实的是

A ．斜面实验时便于测量小球运动的速度和路程

B ．斜面实验可以通过观察与计算直接得到落体的运动规律

C ．伽利略开创了运用数学推理和实验研究相结合的科学方法

D ．小球多次从不同起点滚下的位移与所用时间的比值保持不变 2．如图1所示，有一倾角为θ的斜面，斜面上有一能绕固定轴B 转动的木板AB ，木板AB 与斜面垂直，把球放在斜面和木板AB 之间，不计摩擦，球对斜面的压力为F 1，对木板的压力为F 2。将板AB 绕B 点缓慢推到竖直位

置的过程中，则

A ．F 1和F 2都增大

B ．F 1和F 2都减小

C ．F 1增大，F 2减小

D ． F 1减小，F 2增大

3．均匀带正电荷的球体半径为R ，在空间产生球对称的电场；场强大小沿半径分布如图2所示，图中E 0已知，E -r 曲线下O ～R 部分的面积恰好等于R ～

2R 部分的面积。则：

A ．可以判断 E -r 曲线与坐标r 轴所围成的面积单位是库仑

B ．球心与球表面间的电势差ΔU ＝RE 0

C ．若电荷量为q 的正电荷在球面R 处静止释放运动到2R 处电场力做功qRE 0

D ．已知带电球在r ≥R 处的场强

E ＝Q /r 2，Q 为带电球体总电量，则该均匀带电球所带的电荷量Q ＝E 0R 2

k

4．甲、乙两车沿水平方向做直线运动，某时刻刚好经过同一位置，此时甲的速度为5m/s ，乙的速度为10m/s ，以此时作为计时起点，它们的速度随时间变化的关系如图所示，则

A ．在t = 4s 时，甲、乙两车相距最远

B ．在t = 10s 时，乙车恰好回到出发点

C ．乙车在运动过程中速度的方向保持不变

D ．乙车做加速度先增大后减小的变加速运动

图 1

图 2 图3

5．在牛顿力学体系中，当两个质量分别为m 1、m 2的质点相距为r 时具有的势能，称为引力势能，其大小为r

m Gm E P 2

1-

=（规定两物体相距无穷远处时势能为零）。假设“天宫二号”空间实验室在距地面高度为h 的轨道绕地球做匀速圆周运动，已知地球的质量为M ，地球的半径为R ，引力常量为G 。则“天宫二号”的机械能大小为 A ．)(h R GMm +-

B ．)(2h R GMm

+- C ．)(h R GMm +2 D ．)

(h R GMm +

6．如图4是某共享自行车的传动结构示意图，其中I

是半径为r 1的牙盘(大

齿轮

)，II 是半径为r 2的飞轮(小齿轮)，III 是半径为r 3的后轮。若某人在匀

速骑行时每秒踩脚踏板转n 圈，则下列判断正确的是 A ．牙盘转动角速度为n

π

2 B ．飞轮边缘转动线速度

为2πnr 2

C ．牙盘边缘向心加速度为2

2

)2r n π（ D ．自行车匀速运动的速度2312r r nr π

7．氢原子能级如图5所示，已知可见光光子的能量在1.61eV ～3.10eV 范围内，则下列说法正确的是（ ）

A ．氢原子能量状态由n =2能级跃迁到n =1能级， 放出光子为可见光

B ．大量氢原子处于n =4能级时，向低能级跃迁 能发出6种频率的光子

C ．处于基态的氢原子电离需要释放13.6eV 的能量

D ．氢原子处于n =2能级时，可吸收2.86 eV 能量 的光子跃迁到高能级

8．如图6所示的理想变压器电路中，原副线圈的匝数比为2∶1，原、副线圈的电路中均有一阻值为R 的定值电阻，副线圈电路中定值电阻和滑动变阻器串联， a 、b 端接电压恒定的正弦交流电，在滑动变阻器滑片P 向右移动的过程中

A ．原线圈电路中定值电阻R 消耗的功率在减小

B ．副线圈电路中定值电阻R 消耗的功率在增大

C ．原、副线圈电路中定值电阻R 消耗的功率之比恒定为1∶4

D ．原、副线圈电路中定值电阻R 两端的电压之比恒定为2∶1

9．如图7所示，匀强电场中的三个点A 、B 、C 构成一个直角三角形，?=∠90ACB ，=∠60ABC d =。把一个带电量为q +的点电荷从 A 点移到到 B 点电场力不做功，从 B 点移动到 C 点电场力做功为W 。若规定 C 点的电势为零，则 A ． 图4

图6 图5

B ．

C ．该电场的电场强度大小为

D ．若从 A 点沿 AB 方向飞入一电子，其运动轨迹可能是甲

10．一根轻弹簧，下端固定在水平地面上，一个质量为m 的小球(可视为质点)，从距弹簧上端h 处自由下落并压缩弹簧，如图8所示。若以小球下落点为轴正方向起点，设小球从开始下落到压缩弹簧至最大位置为H ，不计任何阻力，弹簧均处于弹性限度内；小球下落过程中

加速度a ，速度v ，弹簧的弹力

F ，弹性势能E p 变化的图像正确的是

第Ⅱ卷（非选择题）

二、实验题（本题共2小题，第11题6分，第12题10分，共16分。把答案写在答题卡中指定的答题处。） 11．某实验小组应用如图9所示装置“探究加速度与物体受力的关系”，已知小车的质量为M ，砝码及砝码盘的总质量为m ，打点计时器所接的交流电的频率为f ，定滑轮和动滑轮的阻力可忽略不计。实验步骤如下： ① 按图所示安装好实验装置，其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细

线竖直；

② 调节长木板的倾角，轻推小车，使小车能沿长木板向下匀速运动，记下此时弹簧秤示数F 0； ③ 挂上砝码盘，接通电后，再放开小车，打出一条纸带，记下弹簧秤示数F 1，由纸带求出小车的加速度a 1；

④ 改变砝码盘中砝码的质量，重复步骤③，求得小车在不同合力作用下的加速度a i ． （1）对于该实验方案，下列说法正确的是_____________。 A ．平衡摩擦力时，即②步骤中一定不能挂上砝码盘 B ．与小车相连的轻绳与长木板一定要平行 C ．实验过程中一定要保持M >>m

D ．小车在运动中，所受到的合力等于弹簧秤示数F 减去小车匀速下滑时弹簧秤示数F 0，即F 合=F －F 0 （2）实验中打出的其中一条纸带如图10所示，则打点计时器在打2计数点时，小车速度大小计算公式：___________，加速度大小计算公式：____________。（以上公式用字母s 1、s 2和交流电频率f 表示） （3）若s 1=6.00cm ，s 2=6.87cm ，s 3=7.75cm ， s 4=8.64cm ，f =50H 。则小车的加速度a =______m/s 2。(结果保留两位有效数字)

图8

图7

A B C D

图9

图10

（4）由本实验得到的数据作出小车的加速度a 与弹簧测力计的示数F 的关系图象，如图11所示，与本实验相符合的是______．

12．某实验小组设计了如图12的电路，用于研究热敏电阻R T 的伏安特性曲线，所用电压表量程为3V ，

内阻R V 约10Ω，电流表量程为0.5 A ，内阻R A = 4.0Ω，R 为电阻箱。（以下计算结果均保留2位有效数字）

（1）该实验小组实验操作步骤： ① 按实验电路把电路图连接好 ② 把电阻箱调到最大，闭合开关;

③ 调节电阻箱电阻值，记录下不同电阻箱电阻值R i 和对应的电压表示

数U i 和电流表示数I i

④ 通过上述测量数据，还可得到电路端电压的计算公式

U 端i =______________。

（2）该小组同学，通过正确的测量得到数据，并描绘在I -U 坐标系中，图线如图13所示，其中A 曲线是热敏电阻伏安特性曲线，B 斜线为电流随电路端电压的变化规律。当电压表示数为2.00V 时，热敏电阻值R T = Ω；该电的电动势E =

V ，内电阻r = Ω；

（3）实验中，当电阻箱的阻值调到1Ω时，热敏电阻消耗的电功率P = W 。

三、计算题：本题共4小题，第13题8分，第14题10分，第15题12分，第16题14分，共44分。把解答写在指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。 13．如图14所示，一个物体始终在一水平恒力F 的作用下，从水平面静止开始运动到斜面顶端。已知恒力F =10N ，物体质量m =1g ，水平面的动摩擦因数μ=0.5，斜面倾角θ=30°，物

体在水平面上运动的距离s =10m ，g ＝10m/s 2。求： (1) 物体在水平面上运动的加速度a ； (2) 物体到达斜面底端的速度v ；

(3) 画出物体在斜面上运动时的受力示意图，并求出在斜面上受到的支持力N 。

图

12

图13 图

14

14．两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L ，顶端接阻值为R 的 电阻。质量为m 、电阻为r 的金属棒在距磁场上边界某处由静止释放，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B 的匀强磁场垂直，如图15所示，不计导

轨的电阻，重力加速度为g ，求：

(1) 金属棒在磁场中运动时，流过电阻R 的电流方向？ (2) 金属棒的速度为v 时，金属棒所受的安培力为大小？ (3) 金属棒以稳定的速度下滑时，电路消耗的热功率为多少？

15．如图16所示，一个离子以初速度v 0沿某方向垂直射入宽度为L 的匀强磁场，在磁场中偏转后垂直射入同宽度的电场，穿出电场的出射点与进入磁场的入射点在同一水平线上，已知电场强度为E ，穿出电场区域时发生的侧移量为h ，不计离子所受重力。求： (1) 该离子的电性和比荷（即电荷量q 与其质量m 的比值）；

(2) 离子在磁场中偏转的半径r 与磁场强度B ；

(3) 试比较离子分别在电场和磁场中运动的时间大小关系，并说出理由。

16．某工地一传输工件的装置可简化为如图所示的情形，AB 为一段足够大的

4

1

圆弧固

定轨道，

图

15

图16

图17

圆弧半径R=5.4m ，BC 为水平轨道，CD 为一段

4

1

圆弧固定轨道，圆弧半径r=1m ，三段轨道均光滑。一长为L=4m 、质量为m 2=1g 的平板小车最初停在BC 轨道的最左端，小车上表面刚好与AB 轨道相切，且与CD 轨道最低点处于同一水平面。一可视为质点、质量为m 1=2g 的工件从距AB 轨道最低点h 高处沿轨道自由滑下，滑上小车后带动小车也向右运动，小车与CD 轨道左端碰撞（碰撞时间极短）后即被粘在C 处。工件只有从CD 轨道最高点飞出，才能被站在台面上的工人接住。工件与小车的动摩擦因数为μ=0.5，重力加速度g=10m/s 2。当工件从h =0.5R 高处静止下滑，求： （1）工件到达圆形轨道最低点B 对轨道的压力N B ？

（2）工件滑进小车后，小车恰好到达平台处与工件共速，求BC 之间的距离?

（3）若平板小车长L ′=3.4m ，工件在小车与CD 轨道碰撞前已经共速，则工件应该从多高处下滑才能让站台上的工人接住？

参考答案

一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。

1．C 2．A 3．D 4．C 5．B 6．D 7．BD 8．BC 9．BD 10．AD

二、实验题：本题共2小题，第11题6分，第12题10分，共16分。 11．（1）BD （2分，答对一个给1分，有错的不给分）

（2）10

)(21f

s s +（1分），25)(212f s s -（1分）

（3）0.88（1分）（4）C （1分） 12．（1）④i i i A ()U I R R ++（2分） （2）20（2分），6.0（2分），5.0（2分） （3）0.89（2分，0.85～0.95W 均正确）

三、计算题：本题共4小题，第13题8分，第14题10分，第15题12分，第16题14分，共44分。

13．解：(1) 物体在水平面上做匀加速运动，由牛顿第二定律得： F －μmg=ma 解得a=5m/s

2

（2分）

(2) 由as v v t 22

2=- 得v =as 2=10 m/s （2分） (3) 物体在斜面上受力分析如图所示 （1分） N= F 2＋G 2= F sin30°＋mg cos30°

=（5＋53）N= 13.66 N （3分）

14．解：（1）金属棒在磁场中向下运动时，由楞次定律知，

流过电阻R 的电流方向为b →a ； （2分） （2）金属棒的速度为v 时，金属棒中感应电动势E ＝BLv （1分）

感应电流I ＝

E

R ＋r

（1分）

所受的安培力大小为F ＝BIL ＝B 2L 2v R ＋r

（2分）

联立上式求得当安培力F ＝mg 时，金属棒下滑速度最大v m （1分） 金属棒的最大速度为v m ＝

mg （R ＋r ）

B 2L 2

（1分）

金属棒以稳定的速度下滑时，由能量守恒定律得：

电阻R 和r 的总热功率为P ＝mgv m ＝2

mg BL ??

???

(R ＋r ) （2分）

15．解：(1) 根据离子在磁场中的偏转方向，利用左手定则或（离子在电场中受到竖直向下的电场力，与电场方向相同），可判断离子带正电 （1分）

离子在匀强电场中做类平抛运动，

水平方向有 t v L 0= （1分） 竖直方向有22

1at h = （1分） 而 m

Eq

a =

（1分） 联立以上各式可得：22

2EL

hv m q = （2分）

(2)如图，离子在磁场中做半径为r 的匀速圆周运动 由几何关系有：222r L h r =+-)( （1分）

洛仑兹力提供向心力：r

v m B qv 20

0= （1分）

联立以上各式可得：)

(2202h L v EL B +=

（2分）

(3)离子在电场运动的时间小于在磁场中运动的时间，因为离子在电场中运动时，水平方向的分速度与离子在磁场中运动的速度相同，在电场中是匀速直线运动，在磁场中是匀速圆周运动，弧长大于电场的宽度，所以在磁场中运动的时间长。（2分，判断1分，理由1分）

16．解：（1）工件下滑到B 处，速度为v 0 此过程机械能守恒：

gh m v m 12

012

1= （2分） 在B 处：R

v m g m N B 20

11=- （1分）

联立以上两式求得12140N B h N m g R ??

=+= ???

（1分） 由牛顿第三定律得

工件对轨道最低点B 的压力：/

B

B N N ==40N （1分） （2）工件与小车共速为v 1，由动量守恒定律得：m 1v 0=(m 1+m 2)v 1 （1分） 小车移动位移s 1，由动能定理得：02

1

21211-=v m gs m μ （1分） 联立求得：2

120

1212

2

12122()2()

m m v m m R s m m g

m m μμ=

=

++=1.2m （1分）

∴1BC s L s =+=5.2m （1分）

（3）设工件滑至B 点时速度为0

v '，与小车共速为1v '，工件到达C 点时速度为2v ' 由动量守恒定律得：()1210

1v m m v m '+=' （1分） 由能量守恒定律得：22121220

112

1

2121v m v m v m L g m '-'-'=

'μ （1分） 工件恰好滑到CD 轨道最高点，由机械能守恒定律得：gr m v m 122

12

1

=' （1分） 工件从高为h ′处下滑，则

h g m v m '='120

12

1

（1分） 联立，代入数据解得：h '=3.47m （1分）