(含解析)北京市朝阳区2015届高三4月第一次综合练习物理试题

北京市朝阳区高三年级第一次综合练习

理科综合物理试卷

2015．4 本试卷共16页，共300分。考试时长150分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

以下数据可供解题时参考：

可能用到的相对原子质量：H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 Al 27 Cl 35.5

第一部分（选择题共120分）

本部分共20小题，每小题6分，共120分。在每小题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。

13．下列说法中正确的是

A．布朗运动就是液体分子的热运动

B．物体的温度越高，分子的平均动能越大

C．外界对系统做功，其内能一定增加

D．系统从外界吸收热量，其内能一定增加

14．一个氢原子从n=2能级跃迁到n=3能级，则该氢原子

A．吸收光子，能量增加B．吸收光子，能量减少

C．放出光子，能量增加D．放出光子，能量减少

15．如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁场方向垂直的轴匀速转动产生交流电，电动势e随时间t的变化关系如图乙所示，则

甲乙

A．该交流电的频率为100Hz

B．该交流电电动势的有效值为311V

C．t=0.01s时，穿过线框的磁通量为零

D．t=0.01s时，穿过线框的磁通量的变化率为零

16．如图所示，从同一水平线上的不同位置，沿水平方向抛出两小球A 、B ，不计空气阻力。

要使两小球在空中相遇，则必须

A ．先抛出A 球

B ．先抛出B 球

C ．同时抛出两球

D ．两球质量相等

17．如图所示，一物块静止在粗糙的斜面上。现用一水平向右的推力F 推物块，物块仍静

止不动。则

A ．斜面对物块的支持力一定变小

B ．斜面对物块的支持力一定变大

C ．斜面对物块的静摩擦力一定变小

D ．斜面对物块的静摩擦力一定变大

18．图中虚线是某电场中的一簇等势线。两个带电粒子从P 点均沿等势线的切线方向射入

电场，粒子运动的部分轨迹如图中实线所示。若粒子仅受电场力的作用，下列说法中正确的是

A ．两粒子的电性相同

B ．a 点的电势高于b 点的电势

C ．粒子从P 运动到a 的过程中，电势能增大

D ．粒子从P 运动到b 的过程中，动能增大

19．在“测电源电动势和内阻”的实验中，某同学作出了两个电源路端电压U 与电流I 的关

系图线，如图所示。两个电源的电动势分别为E 1、E 2，内阻分别为r 1、r 2。如果外电路分别接入相同的电阻R ，则两个电源的

A ．路端电压和电流不可能同时相等

B ．输出功率不可能相等

C ．总功率不可能相等

D ．效率不可能相等

20．第一宇宙速度又叫做环绕速度，第二宇宙速度又叫做逃逸速度。理论分析表明，逃逸速

燃料耗尽而“死亡”后，强大的引力把其中的物质紧紧地压在一起，它的质量非常大，半径又非常小，以致于任何物质和辐射进入其中都不能逃逸，甚至光也不能逃逸，这种天体被称为黑洞。

已知光在真空中传播的速度为c ，太阳的半径为R ，太阳的逃逸速度为

500

c

。假定太阳能够收缩成半径为r 的黑洞，且认为质量不变，则R

r

应大于

A ．500

B ．

C ．52.510?

D ．55.010?

第二部分（非选择题共180分）

本部分共11小题，共180分。

21．（18分）

（1）用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行。正确操作后，作出的光

路图及测出的相关角度如图甲所示。

①这块玻璃砖的折射率n=_________（用图中字

母表示）。

②如果有几块宽度d不同的玻璃砖可供选择，为

了减小误差，应选用宽度d较_____（选填“大”

或“小”）的玻璃砖来测量。

甲（2）某同学利用单摆测定当地的重力加速度。

①实验室已经提供的器材有：铁架台、夹子、秒表、游标卡尺。除此之外，还需

要的器材有________。

A．长度约为1m的细线B．长度约为30cm的细线

C．直径约为2cm的钢球D．直径约为2cm的木球

E．最小刻度为1cm的直尺F．最小刻度为1mm的直尺

②该同学在测量单摆的周期时，他用秒表记下了单摆做50次全振动的时间，如图

乙所示，秒表的读数为________s。

乙丙

③该同学经测量得到6组摆长L和对应的周期T，画出L-T2图线，然后在图线上

选取A、B两个点，坐标如图丙所示。则当地重力加速度的表达式g=________。

处理完数据后，该同学发现在计算摆长时用的是摆线长度而未计入小球的半径，

这样________（选填“影响”或“不影响”）重力加速度的计算。

④该同学做完实验后，为使重力加速度的测量结果更加准确，他认为：

A．在摆球运动的过程中，必须保证悬点固定

B．摆线偏离平衡位置的角度不能太大

C．用精度更高的游标卡尺测量摆球的直径

D．测量周期时应该从摆球运动到最高点时开始计时

其中合理的有_________。

⑤该同学在做完实验后，继续思考测量重力加速度的其它方法。请你展开想像的

翅膀，再设计一个方案测量重力加速度。（简要说明需要的器材以及测量方法）__________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________

22．（16分）

如图所示，空间存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B=0.50T，两条光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l=0.40m，左端接有阻值R=0.40Ω的电阻。一质量m=0.10kg、阻值r=0.10Ω的金属棒MN放置在导轨上。金属棒在水平向右的拉力F 作用下，沿导轨做速度v=2.0m/s的匀速直线运动。求：

（1）通过电阻R的电流I；

（2）拉力F的大小；

（3）撤去拉力F后，电阻R上产生的焦耳热Q。

如图甲所示，倾角θ =37°的粗糙斜面固定在水平面上，斜面足够长。一根轻弹簧一端固定在斜面的底端，另一端与质量m =1.0kg 的小滑块（可视为质点）接触，滑块与弹簧不相连，弹簧处于压缩状态。当t =0时释放滑块。在0~0.24s 时间内，滑块的加速度a 随时间t 变化的关系如图乙所示。已知弹簧的劲度系数22.010k =?N/m ，当t =0.14s 时，滑块的速度v 1=2.0m/s 。g 取l0m/s 2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。弹簧弹性势能的表达

式为2p 1

2

E kx =（式中k 为弹簧的劲度系数，x 为弹簧的形变量）。求：

（1）斜面对滑块摩擦力的大小f ；

（2）t =0.14s 时滑块与出发点间的距离d ； （3）在0~0.44s 时间内，摩擦力做的功W 。

图甲 图乙

研究物理问题的方法是运用现有的知识对问题做深入的学习和研究，找到解决的思

路与方法，例如：模型法、等效法、分析法、图像法。掌握并能运用这些方法在一定程度上比习得物理知识更加重要。

（1）如图甲所示，空间有一水平向右的匀强电场，半径为r

的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内，O 是圆心，AB 是竖直方向的直径。一质量为m 、电荷量为+q 的小球套在圆环上，并静止在P 点，且OP 与竖直方向的夹角θ=37°。不计空气阻力。已知重力加速度为g ，sin37°=0.6，cos37°=0.8。

a ．求电场强度E 的大小；

b ．若要使小球从P 点出发能做完整的圆周运动，求小

球初速度应满足的条件。

（2）如图乙所示，空间有一个范围足够大的匀强磁场，磁感

应强度为B ，一个质量为m 、电荷量为+q 的带电小圆环套在一根固定的绝缘竖直细杆上，杆足够长，环与杆的动摩擦因数为μ。现使圆环以初速度v 0向上运动，经时间t 圆环回到出发位置。不计空气阻力。已知重力加速度为g 。求当圆环回到出发位置时速度v 的大小。

图乙

图甲

京市朝阳区高三年级第一次综合练习

理科综合物理答案解析2015．4

第一部分（选择题共120分）

13．B

本题考查热学相关知识。A选项中布朗运动指的是液体中的固体颗粒在受到液体分子的不均衡碰撞而发生的运动。反映出液体分子的无规则运动，A错；B选项中物体的温度是分子的平均动能的宏观表现，物体温度越高，分子运动越剧烈，分子的平均动能越大，B正确；根据热力学第一定律，做功和热传递都可以改变物体的内能，只知道做功或热传递的情况都不能直接判断系统内能的变化，C、D均错。

14．A

氢原子从低能级跃迁到高能级，需要吸收光子，能量增加。

15．D

16．C

两小球要在空中相遇，即下落高度相同，两小球在竖直方向上都做自由落体运动，所以运动时间相同，需要同时抛出两球，只是抛出时的速度不同。

17．B

图1为物体开始时的受力分析图，图2为加上外力F后的受力分析（由于摩擦力方向未知，故未画出）

由受力分析图正交分解可以看出在垂直斜面的方向上多出了F的分量，所以斜面对物块的支持力一定变大，但是不能确定力F在沿斜面方向的分量与重力G在斜面上分量之间的大小关系，所以斜面对物块的静摩擦力的大小不确定，方向也不确定。

18．D

由力和运动关系可知，两个粒子受力方向相反，故电性相反，A错；由于电场方向未知，所以不能判断电势和电势能的高低，B、C错误；粒子P从运动到b的过程中，电场力做正功，动能增加，D正确。

第二部分（非选择题共180分）

21．（18分） （1）①

1

2

sin sin θθ………………………………………………………………………………（2分）

② 大 …………………………………………………………………………………（2分） （2）① ACF ………………………………………………………………………………（2分）

② 95.1…………………………………………………………………………………（2分） ③ 222

4()

B A B A L L T T π--………………………………………………………………………（2分）

不影响 ……………………………………………………………………………（2分） ④ AB …………………………………………………………………………………（2分） ⑤【方案一】

需要的器材有：质量已知的钩码、测力计。

测量方法：已知钩码的质量m ，再用测力计测出其重力G ，则可求出重力加

速度G

g m

=

。 【方案二】

需要的器材有：铁架台、打点计时器及相应的电源、导线、纸带、刻度尺、

重锤。

测量方法：让重锤拖着纸带做自由落体运动，通过打点计时器在纸带上记录

的信息可求得重力加速度。

……………………………………………………………………………………（4分）

22．（16分）

解：（1）感应电动势0.40E Bl ==v V

通过电阻R 的电流0.80E

I R r

=

=+A ……………………………………………

（5分） （2）金属棒受到的安培力A 0.16F BIl ==N 根据牛顿第二定律有 0A F F -=

所以

0.16F =N ……………………………………………………………（5分）

（3）撤去拉力F 后，金属棒做减速运动并最终静止，金属棒的动能全部转化为回路中

的焦耳热。在这段过程中，根据能量守恒定律有

2

12m Q =v 总 所以

0.16R

Q Q R r =

=+总

J ……………………………………………………

（6分）

23．（18分）

解：（1）当t 1=0.14s 时，滑块与弹簧开始分离，此后滑块受重力、斜面的支持力和摩擦力，

滑块开始做匀减速直线运动。由题中的图乙可知，在这段过程中滑块加速度的大小a 1=10m/s 2。根据牛顿第二定律有

1sin mg f ma θ+=

所以 4.0f =N ………………………………………………………………（4分）

（2）当t 1=0.14s 时弹簧恰好恢复原长，所以此时滑块与出发点间的距离d 等于t 0=0时弹

簧的形变量x ，所以在0~0.14s 时间内弹簧弹力做的功2p p 1

2W E E kd =-=弹末初。在

这段过程中，根据动能定理有

2

11sin 02

W mgd fd m θ--=-v 弹

可求得 d = 0.20 m ………………………………………………………………（6分）

（3）设从t 1=0.14s 时开始，经时间1t ?滑块的速度减为零，则有

1

11

00.20t a -?=

=-v s 这段时间内滑块运动的距离

2

1

1100.202()

x a -==-v m

此时t 2=0.14s+1t ?=0.34s ，此后滑块将反向做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律可求得此时加速度的大小

2sin cos 2.0mg mg a m

θμθ-=

=m/s 2

在0.34s~0.44s （20.1t ?=s ）时间内，滑块反向运动的距离

2

22210.012

x a t =?=m

所以在0~0.44s 时间内，摩擦力f 做的功

12() 1.64W f d x x =-++=-J …………………………………………（8分）

24．（20分）

解：（1）a ．当小球静止在P 点时，小球的受力情况如图所示，则有

tan 37qE

mg

=

所以 34mg

E q

=

………………………………（4分） b ．当小球做圆周运动时，可以等效为在一个“重力加速度”

为5

4

g 的“重力场”中运动。若要使小球能做完整的圆周运动，则小球必须能通过图中的Q 点。设当小球从P 点出发的速度为v min 时，小球到达Q 点时速度为零。在小球从P 运动到Q 的过程中，根据动能定理有

2

min

512042

mg r m -?=-v

所以

min =v

………………………………………………（6分）

（2）在圆环运动的过程中，圆环受向下的重力mg 、水平方向的洛伦兹力q v B 、细杆的

弹力N 和摩擦力f ，其中f 一直与运动方向相反，且摩擦力的大小f = μN=μq v B 。

【方法一】

圆环从开始向上运动到回到出发位置的过程中，取竖直向上为正方向，根据动

量定理有0f I mgt m m -=-+v v 而 (0f I f t f t q Bt q Bt qB x x μμμ=-+-+=-=v v 下下下下上上上上 =） 所以

0gt =-v v

【方法二】

圆环向上运动的过程中做减速运动，加速度mg q B

a m μ+=

v （越来越小）。 圆环向下运动的过程中做加速运动，加速度mg q B

a m

μ-=

v （越来越小）。 圆环从开始向上运动到回到出发位置的过程中，其速度v 随时间t 的变化关系如图甲所示（取竖直向上为正方向），图中图线与t 轴所围面积表示圆环在对应时间内通过的路程，而圆环向上运动和向下运动所经位移大小相同，所以图中区域A 与区域B 面积相等。

甲 乙

在运动过程中，圆环所受摩擦力f =μq v B ，与v 成正比，所以其所受摩擦力f 随时间t 的变化关系应与图甲相似，但方向相反，如图乙所示，图中区域A ′与区域B ′的面积也相等。而在f -t 图中，图线与t 轴所围面积表示对应时间内阻力f 的冲量，所以整个过程中f 的总冲量I f = 0。

在整个过程中，根据动量定理有

0f I mgt m m -=-+v v

所以

0gt =-v v ………………………………………………………（10分）