高中物理：闵行区2019学年第一学期期末
闵行区2019学年第一学期高三年级质量调研考试
物理试卷
试卷满分100分，考试时间60分钟。
本考试分设试卷和答题纸。试卷包括三大部分：第一部分为选择题，第二部分为填空题，第三部分为综合题。
一、选择题（共40分，1至8题每小题3分，9至12题每小题4分。每小题只有一个正确选项）
1．牛顿运动定律适用于（）
（A）宏观物体的高速运动（B）宏观物体的低速运动
（C）微观粒子的高速运动（D）微观粒子的低速运动
【解析】在经典力学中物体的质量被认为是不变的，而在20世纪初，物理学家爱因斯坦提出了狭义相对论，他指出物质的质量要随速度的增大而增大，对于接近光速运动的宏观物体的高速运动问题，牛顿运动定律就不再适用了，因此牛顿运动定律只适用于宏观低速的物体，B选项正确。
另外在物理学的研究深入到微观世界时，发现电子、质子、中子等等微观粒子不仅具有粒子性而且具有波动性，其运动规律不能用经典力学来说明，直到建立了量子力学后，才能正确描述微观粒子的运动规律性，因而牛顿运动定律对微观粒子不再适用。
2．通过对比点电荷的电场分布，均匀带电球体外部电场可视作电荷全部集中于球心的点电荷产生的电场，所采用的思想方法是（）
（A）等效（B）归纳（C）类比（D）演绎
【解析】等效替代是一种常见的科学思维方法，其实质是在效果相同的前提下，将复杂的情景或过程转换为简单的情景或过程。将球体上分布的电荷视作全部集中于球心处的点电荷，所采用的是等效替代的物理思想。
3．一质量分布均匀的物块用两根轻绳吊起处于静止状态，合理的是（）
（A）（B）（C）（D）
【解析】当物体受三个力处于平衡状态，这三个力的作用线有两种特征：一是三力作用线平行；二是三个力的作用线相交于一点，形成共点力。图中的物体受到重力和两根绳子的互成角度的拉力，则这三个力必为共点力，D选项正确。
4．如图所示，一正方形木板绕其对角线上的O 点在纸面内转动，四个顶点A 、B 、C 、D 中（ ）
（A ）A 点角速度最大 （B ）A 、B 两点转速相同
（C ）B 点线速度最大 （D ）C 、D 两点线速度相同 【解析】正方形以O 点为圆心转动，其上A 、B 、C 、D 发生同轴转动，
相同时间内转过的角度相同，即A 、B 、C 、D 四个点的角速度、周期、转速相同，A 选项错误，B 选项正确；
线速度大小与半径成正比，半径越大线速度越大，可见A 点线速度最大，B 点线速度最小，C 选项错误；
线速度是矢量，虽然C 、D 两点大小相等，但是方向不同，D 选项也错误。
5．一个密闭容器由固定导热板分隔为体积相等的两部分，分别装有质量相等的不同种类气体。当两部分气体稳定后，它们分子的（ ）
（A ）平均速率相同 （B ）平均动能相同
（C ）平均速率不同 （D ）平均动能不同
【解析】构成物质的分子在做永不停息的无规则运动，分子虽然很小，但是也是有质量的，所以做热运动的分子具有分子动能。温度越高，分子运动的越激烈，分子的平均动能越大，所以说温度是分子平均动能大小的标志。
被导热板分隔的两部分气体的温度是相同的，所以它们分子的平均动能是相同的，与气体的体积与质量都没有关系，B 选项正确，D 选项错误；
而不同性质的气体在分子动能相同的情况下，分子的平均速率还与气体分子的质量有关，不能确定分子速率是否相同，A 、C 选项错误。
6．一列简谐横波某时刻的波形如图所示，对波上a 、b 、c 、
d 四个点，有（ ）
（A ）它们的振幅相同 （B ）它们的频率不相同 （C ）a 和c 的速度总相同 （D ）b 和d 的加速度总相同
【解析】传播简谐波的每一个质点的振动过程都是相同的，
此时刻a 、b 、c 、d 虽然处于不同的位置，但它们的振幅、频率都相同，A 选项正确，B 选项错误；
此时刻a 和c 两点都在平衡位置，相距半个波长，两点的速度大小相同，方向相反，C 选项错误；
b 点处于波谷，d 点处于波峰，两点的加速度也大小相同，但是方向相反，D 选项错误。
7．如图所示，一定量的理想气体由状态A 经B 变到C ，其压强（ ） （A ）一直增大 （B ）一直减小
（C ）先增大后减小 （D ）先减小后增大
【解析】由V -T 图可知，理想气体由状态A 到B 过程发生
等容变化，由查理定律知压强随温度升高而增大，由状态B 到C 过程发生等温变化，由玻意耳定律知压强随体积减小而
A B C D O V O
T A B C O b c x y d a
增大。可见理想气体由状态A 经B 变到C ，其压强一直增大。选项A 正确。 8．如图为风洞飞行体验装置，体验者在风力作用下加速上升
过程中（ ）
（A ）失重且机械能增加 （B ）失重且机械能减少
（C ）超重且机械能增加 （D ）超重且机械能减少
【解析】体验者在风力作用下加速上升过程中，加速度方向向
上，因此处于超重状态，A 、B 选项错误；
机械能等于动能和势能的总和，体验者向上时速度增大，动能增大，高度升高，重力势能增大，因而机械能增加，C 选项正确，D 选项错误。
9．甲、乙两单摆振动图像如图所示，则（ ） （A ）甲的振幅小
（B ）乙的摆长短
（C ）t a 时刻甲的摆角大 （D ）t b 时刻两摆球速度相同
【解析】振幅是振动物体离开平衡的最大距离，由x -t 图可知，甲单摆的振幅大于乙单摆的振幅，A 选项错
误；
由图可知乙摆周期是甲摆周期的1.5倍。根据单摆公式T ＝2πl g
，则甲的摆长小于乙的摆长，B 选项错误；
t a 时刻甲乙位移大小相同，摆长越小，摆角越大，C 选项正确；
t b 时刻两摆球均处于最低点，它们的速度是否相同不仅与摆长有关，还与最大摆角间的具体关系有关，所以无法判断速度的大小关系，D 选项错误。
10．嫦娥四号实现了人类首次在月球背面的软着陆，着陆前有环月飞行过程。设月球质量为M 、半径为R ，嫦娥四号的质量为m 、绕月球做匀速圆周运动的半径为r ，引力常量为G ，则嫦娥四号绕月的（ ）
（A ）周期为
4π2r 3GM （B ）动能为GMm 2R （C ）线速度为Gm r （D ）向心加速度为GM R
2 【解析】嫦娥四号绕月做飞行匀速圆周运动，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律列
出动力学方程为：GMm r 2 ＝ma ，向心加速度为a ＝GM r
2 ，D 选项错误； 由GMm r 2 ＝m v 2r ＝m (2πT
)2r ，可解得周期为T ＝4π2r 3GM
，A 选项正确； 线速度为GM r ，C 选项错误； O t b x t a 甲 乙
动能为E k ＝GMm 2r ，B 选项错误。
11．甲、乙两车在同一平直公路上行驶，其v -t 图像如图所示。已知两车在t ＝3 s 时并列，则（ ） （A ）t ＝0时甲车在乙车前10 m （B ）t ＝1 s 时甲车在乙车后 （C ）t ＝2 s 时两车也并列
（D ）两车两次并列的位置相距40 m
【解析】由v -t 图像可知，甲车做初速度为零、加速度为10 m/s 2的匀加速直线运动，乙做初速度为10 m/s 、加速度为5 m/s 2的匀加速直线运动，v -t 图线与时间轴所围的面积表示车的位移。
已知3 s 时甲乙并列，3 s 内甲车的位移s 甲＝12 at 2＝45 m ，乙车的位移s 乙＝v 0t ＋12
at 2＝52.5 m ，可见t ＝0 s 时甲车在乙两车前7.5 m 处，A 选项错误；
1 s 内甲车的位移s 甲＝1
2 at 2＝5 m ，乙车的位移s 乙＝v 0t ＋12
at 2＝12.5 m ，甲乙两车相距7.5 m ，即t ＝1 s 时甲乙两第一次并列，B 、C 选项错误；
由以上分析可知甲乙两车t ＝1 s 时第一次并列距甲车出发点5 m ，t ＝3 s 时第一次并列距甲车出发点45 m ，即两车两次并列的位置相距40 m ，D 选项正确。
12．在图示电路中，电源内阻为r ，调节R 值使电压表的示数减小ΔU ，此过程中（ ） （A ）路端电压减少ΔU
（B ）R 2电压增加ΔU （C ）R 的电流减少ΔU R （D ）R 2的电流增加ΔU R 2+r
【解析】图示电路中R 与R 1并联后再与R 2串联，电压表测量为并联部分电压，根据全电路欧姆定律：E ＝U ＋U 2＋U r ，当电压表的示数减小ΔU ，则R 2和r 上的总电压增大，且?U ＝?U 2＋?U r ，可见R 2和r 上的电压增加量均小于ΔU ，而r 上的电压增加量等于路端电压的减小量，所以A 、B 选项错误；
R 的电流减少ΔI ＝U R －U ?R ? ≠ΔU R
，C 选项错误； R 2的电流增加即为总电流的增加，也是R 2和r 上的电流的变化，即ΔI ＝ΔU R 2＋r
，D 选项正确。
二、填空题（共20分。每个空格2分）
13．在其余条件相同时，汽车因撞击而停下要比刹车停下对乘员的作用力大，分析其原v /m·s -1 t /s 甲 乙
3 1 2 30 20
10
O R R 1 V R 2 S E r S
因：（1）可依据的相关的物理原理有：____________；（2）具体理由是：_______________。【解析】若假设汽车停下来的过程是匀减速直线运动，则汽车因撞击停下来运动的时间比较短，加速度大，根据牛顿第二定律知，乘员所受的力也就较大。
14．机场严禁携带能量超过160 W·h的充电宝搭乘飞机。160 W·h相当于_____kg重物下落1 m所具有的动能（重力加速度g取10 m/s2）。一标有“30000 mA·h，5 V”的充电宝____（选填“是”或“否”）可以携带乘机。
【解析】充电宝携带E＝160 W·h的能量相当于以160 W的功率工作一小时所做的功，即160×3600＝5.76×105 J。若重物做自由落体运动下落1 m，重力势能转化为动能，则?E p＝mgh＝160×3600＝5.76×105 J，解得重物的质量为5.76×104 kg。
标有“30000 mA·h，5 V”的充电宝携带的总电能为30000×10-3×3600×5＝5.4×105 J ＜5.76×105 J，因此可以携带。
15．如图为某手机无线充电情景。充电的主要部
件为两个线圈，分别安装在手机和无线充电器内
部，其工作原理是：________；当B线圈中电流
沿顺时针方向逐渐增大时，A线圈中会产生
_______方向的电流。
【解析】无线充电器内部的线圈中通过的交流电的大小和方向都是随时间变化的，因而产生变化的磁场，给手机充电时引起手机内部的线圈中磁通量发生变化而产生感应电流，实验充电的目的，所以工作原理是电磁感应的原理；
A、B线圈平面平行放置，当B线圈中电流沿顺时针方向逐渐增大时，其在A线圈中产生磁场方向竖直向下且增大，A线圈中的磁通量增大，根据楞次定律A线圈中产生的感应电流的磁场方向与B产生的磁场方向相反，所以电流方向也相反，即产生的是逆时针方向的电流。
16．如图所示，用软硅胶杯盖将空气密封在玻璃杯中，杯中气体压强
等于大气压强p0、体积为V0。已知杯盖质量为m，杯子和水的总质量
为M，杯口横截面积为S，若将整个杯子提起，加在杯盖上的力至少为
____________；提起不动时，杯盖有形变，设杯中气体温度不变，则杯
中气体体积为_____________。
【解析】把杯盖和杯子看做一个整体，恰将整个杯子提起时，可视为
它们处于平衡状态，且二力平衡，则加在杯盖上的力等于杯盖、杯子和水的总重力F＝(M+m)g；
当提起不动时，杯盖发生向上凸起的形变，被封闭在杯中的气体发生等温膨胀，以水和杯子为研究对象，根据平衡条件可得p2S＝p0S－Mg，再由玻意耳定律得：p0V0＝p2V2，
联立以上两式通过计算得气体的体积V2＝p0SV0
p0S－Mg 。
A
B
17．正四面体ABCD 的棱长为a ，A 点固定点电荷＋Q ，B 点固定
点电荷－Q ，静电力常量为k ，则D 点的场强大小为___________；
若A 点的电荷单独在C 点产生的电势为φ，则两电荷在C 点共同
产生的电势为__________。
【解析】D 点在A 、B 两点连线的垂直平分线上，A 处正点电荷在
D 位置处形成的电场大小为kQ a
2 ，方向是AD 方向， B 处负电荷在D 位置处形成的电场大小为kQ a 2
，方向是DB 方向，而AD 、DB 夹角为120°，由平行四边形定则知D 点的合场强大小为kQ a
2 ； C 、D 两点在A 、B 两点连线的垂直平分面上，将电荷沿CD 移动到无穷远（电势为0处）电场力不做功，它们与无穷远处的电势差为零，即它们的电势为0。
三、综合题（共40分）
注意：第19、20题在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，要求给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。
18．（12分）某小组设计了图（a ）所示的装置验证机械能守恒定律（已知重力加速度为g ）。
（1）所用传感器的名称是__________；
（2）以下实验步骤中不必要的是_________（填字母标号）
A ．将小车从轨道上某处释放，测出经过两个传感器的速度v 1和v 2（轨道摩擦可忽略）
B ．在轨道上安装两个传感器，测出它们的高度差h
C ．连接DIS 实验线路
D ．测出小车的总质量m
（3）多次改变两个传感器的距离，测得h 及对应的v 1和v 2，取Δv 2＝v 22－v 22，并作出Δv 2-h 图像，如图（b ）所示。实验中每次释放小车的位置______（选填“必须”或“不必”）相同；该图线的斜率k ＝_________。
【解析】（1）光电门传感器
（2）小车下滑的过程中，重力势能的减小量ΔE p ＝mgh ，动能的增加量ΔE k ＝12 m v 22－（a ） O
Δv 2
（b ） A B D C
12 m v 12，若机械能守恒则12 m v 22－12
m v 12＝mgh ，表达式等号两边都含有质量，可以消去，因此无需测量。D 选项正确。
（3）小车从两个光电门间运动，若机械能守恒则由12 mv 22－12
mv 12＝mgh ，可得Δv 2＝v 22－v 12＝2gh ，式中的h 是小车初末位置的高度差，所以每次释放小车的位置不必相同；再由上式知Δv 2与h 成正比，对比图像Δv 2-h 图线，可知斜率k ＝2g 。
19．（12分）某人想尽快把30箱货物搬到h ＝12
m 高的楼上，每箱货物质量m 0＝5 kg 。他对箱子做功的功率P 与所搬箱子质量m 之间的关系如图所示。重力加速度g 取10 m/s 2。
（1）图中A 点的物理意义是什么？
（2）要尽快把所有箱子搬上楼，每次应搬几箱？ （3）设他下楼和搬放箱子的总时间等于上楼时间，估算他用最大功率完成这一工作所用的时间。
20．（16分）如图所示，平行导轨宽为L 、倾角为θ，处在垂直导轨平面向下的匀强磁场中，磁感强度为B ，CD 为磁场的边界，导轨左端接一电流传感器，CD 右边平滑连一足够长的导轨。电阻为R 的导体棒ab 长也为L ，两端与导轨接触良好，自导轨上某处由静止滑下，全过程中电流传感器指示的最大电流为I 0。除棒ab 外，其余电阻不计，一切摩擦和空气阻力都不计，重力加速度为g 。
（1）棒ab 上的感应电流方向如何？
（2）棒ab 在磁场内下滑过程中，速度为v 时加速度为多大？加速度大小如何变化？
（3）求棒ab 相对于CD 能上升的最大高度。
b
θ
B
a
C
D A P /W m /kg 25
20 15 10
5
O A
闵行区2019学年第一学期高三年级质量调研考试
物理试卷参考答案
一、选择题（共40分，1至8题每小题3分，9至12题每小题4分。每小题只有一个正确选项）
二、填空题（共20分。每个空格2分） 13．答法1.（1）牛顿第二定律和运动学关系；（2）速度变化相同时，时间越短（或路程越短），则加速度大。
答法2.（1）功能原理；（2）机械能变化相同时，位移越小、力越大。
答法3.（1）动能定理；（2）动能变化相同时，位移越小、力越大。
答法4.（1）动量定理；（2）动量变化相同时，时间越短、力越大。
14．5.76×104；是
15．由电磁感应规律可知，交变电流通过无线充电器的线圈时会产生变化的磁场，从而在手机内的线圈中产生感应电流，实现无线充电；逆时针。
16．（M +m ）g ；p 0SV 0p 0S －Mg
17．kQ a 2 ，0 三、综合题（共40分）
18．（12分）（1）光电门传感器 （2）D （3）不必；2g
19．（12分）
（1）A 点表示搬质量m ＝15 kg 的箱子时（1分），身体提供的用于搬动箱子的功率最大（1分），为P m ＝25 W （1分）。
（2）由于将所有箱子搬上楼做的总功不变（1分），因此搬动箱子的功率最大时，所需
时间最短（1分），此时每次搬的箱子数为n 0＝m m 0
＝15/5＝3个………………（2分）。 （3）由于n n 0
＝30/3＝10为整数，因此可以保证每次搬箱子都能保持最大功率P m …（1分）
由P m t 1＝mgh ，得每趟上楼时间t 1＝mgh P m ＝15×10×1225
s ＝72 s （1分），又由于下楼和搬、放箱子的总时间等于搬箱上楼时间，所以每趟下楼时间t 1＝t 2＝72 s （1分），而要将全部箱子搬到楼上需要上楼10趟，下楼9趟（1分），所以用最大功率完成这一工作所用的时间t ＝10t 1+9t 2＝1368 s ＝22.8 min ………（1分）。
19．（16分） （1）棒在磁场中向下滑动时，电流由b 流向a ，棒向上滑动时，电流由a 流向b （答一种情况即可） （2分）
（2）棒ab 在磁场中向下运动的过程中，受力如图， （1分） 根据牛顿第二定律，有：
mg sin θ－F 安＝ma …………………………………… （1分） 而F 安＝BIL
根据闭合电路欧姆定律：I ＝E R
当棒的速度为v 时，切割磁感线产生的感应电动势E ＝BL v
因此可得：a ＝g sin θ－B 2L 2v
mR ………………………………（3分） 因m 未知，棒在出磁场瞬间可能加速，也可能匀速
若已匀速，mg sin θ＝BI 0L 可求得：a ＝g sin θ(1－BLv I 0R
) 若仍加速，mg sin θ＞BI 0L 可求得：a ＜g sin θ(1－BLv I 0R
) 所以棒在磁场中滑行时a ≤g sin θ(1－BLv I 0R
)……………………（4分） 可见，随v 增大，a 减小，可能a 先减小后为零（保持不变），还可能一直减小到棒出磁场。……………………………………（2分。若仅答前者给1分）
（3）棒下滑到CD 处回路电流最大，有BL v ＝I 0R ……………（1分）
棒ab 滑过CD 后直接到右侧最高点即为全程的最高点，由机械能守恒定律，有 12
m v 2＝mgH ……………………………………（1分） H ＝v 22g ＝(I 0R )22g (BL )2
………………………………（1分） θ(A
N f