2019届山东省济南市高三上学期期末考试物理试卷(解析版)

物理试卷（解析版）

一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。其中1～8小题，只有一个答案正确；9～12小题有多个选项正确，全部选对得4分。选对但选不全的得2分。有错选或不答的得0分)

1.如图所示，将小物块P轻轻放到半圆柱体上时，小物块只能在圆柱体上A到B之间保持静止。若小物块与圆柱体之间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则图中∠AOB为

A. 30°    B. 60°    C. 90°    D. 120°

【答案】B

【解析】

【分析】

物块P在AB两点时，所受的摩擦力等于最大静摩擦力，根据重力沿曲面向下的分力等于最大静摩擦力列式求解角度.

【详解】物块P在AB两点时，所受的摩擦力等于最大静摩擦力，设此时OA与竖直方向夹角为θ，则由平衡知识可知：mgsinθ=μmgcosθ，解得θ=300，即∠AOB=600，故选B.

2.某类地天体可视为质量分布均匀的球体，由于自转的原因，其表面“赤道”处的重力加速度为g1，“极点”处的重力加速度为g2，若已知自转周期为T，则该天体的半径为

A.     B.     C.     D. 

【答案】C

【解析】

【分析】

在天体两极万有引力等于重力，在赤道处万有引力等于重力与物体随星球自转做圆周运动的向心力的合力，应用万有引力公式与牛顿第二定律可以求出天体半径。

【详解】在“极点”处： ；在其表面“赤道”处：；解得：，故选C.

【点睛】本题考查了万有引力定律的应用，知道两极万有引力等于重力、在赤道上万有引力等于重力与物体随星球自转做圆周运动的向心力之和是解题的前提，应用万有引力公式与牛顿第二定律即可解题。

3.如图所示，灯泡L1、L2原来都正常发光，由于故障两灯突然熄灭，(假设电路中仅有一处故障)下列说法正确的是

A. 将多用表的电压档并联在ac两端，示数0，说明ac间断路

B. 将多用表的电压档并联在cd两端，有示数，说明cd间完好

C. 将多用表的电压档并联在ad两端，有示数；并联在ac两端，示数0，说明cd间断路

D. 断开S，将L1拆下，使用多用电表欧姆档，调零后将红黑表笔连接在L1两端，如果指针不偏转，说明L1完好。

【答案】C

【解析】

【分析】

根据电表接到某两端时电压表的读数来判断电路的故障.

【详解】若ac间断路，则将多用表的电压档并联在ac两端，示数应该等于电源的电动势E，选项A错误；将多用表的电压档并联在cd两端，有示数，说明cd间断路，选项B错误；将多用表的电压档并联在ad两端，有示数，则可能是L1或L2其中之一断路；并联在ac两端，示数0，说明cd间的L2断路，选项C正确；断开S，将L1拆下，使用多用电表欧姆档，调零后将红黑表笔连接在L1两端，如果指针不偏转，说明L1断路，选项D错误；故选C.

4.将一个物体以一定的初速度从倾角30°的斜面顶端水平抛出，落到斜面上，则到达斜面时的动能与平抛初动能的比值为

A. 2：1

B. 7：3

C. 4：3

D. 

【答案】B

【解析】

【分析】

小球落在斜面上，根据竖直位移与水平位移的关系得出运动的时间，从而得出竖直分速度与水平分速度的关系，结合动能的表达式求出小球落到斜面上的动能大小．

【详解】根据tan30°＝得：，则竖直分速度为：。因为E1＝mv02，则有： E2＝mv2＝m(v02+vy2)=m•v02=∙mv02=E1．故B正确，ACD错误。故选B。

【点睛】解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直上的运动规律，抓住竖直位移与水平位移的关系进行求解．

5.用220V的正弦交流电通过理想变压器对一灯泡供电，变压器输出电压是110V，通过灯泡的电流图象如图所示，则

A. 变压器输入功率约为110W

B. 输出电压的最大值是110V

C. 变压器原、副线圈匝数比是1：2

D. 变压器原线圈电路电流的函数表达式

【答案】A

【解析】

【分析】

变压器的输入功率等于输出功率；最大值等于有效值的倍；瞬时值表达式为： i=Imsinωt；

【详解】灯泡电流的有效值为，则灯泡的功率P2=I2U2=110W，可知变压器输入功率约为110W，选项A正确；输出电压的最大值是，选项B错误；变压器原、副线圈匝数比是，选项C错误；根据变压器匝数比等于电流的倒数比可知，原线圈电流有效值为I1=0.5A，最大值为，因，可知变压器原线圈电路电流的函数表达式i=sin100πtA，选项D错误；故选A.

【点睛】本题考查了交流电瞬时值表达式的物理意义和变压器的工作原理；关键是知道负载电阻中电流的峰值和有效值关系，周期和角速度关系，输入功率等于输出功率，匝数之比等于电压之比等.

6.已知一个无限大的金属板与一个点电荷之间的空间电场分布与等量异种电荷之间的电场分布类似，即金属板表面各处的电场强度方向与板面垂直。如图所示，MN为很大的不带电的金属平板，且与大地连接。现将一个电荷量为Q的正点电荷置于板的右侧，图中a、b、c、d是以正点电荷Q为圆心的圆上的四个点，四点的连线构成一内接正方形，其中ab连线与金属板垂直。则下列说法正确的是

A. a点电场强度与d点电场强度相同

B. ab点间电势差等于dc点间电势差

C. 将一正试探电荷沿直线ab从a点移到b点的过程中，试探电荷电势能始终减小

D. 将一正试探电荷沿圆弧ad从a点移到d点的过程中，试探电荷电势能始终保持不变

【答案】B

【解析】

【分析】

先画出电场线：电场线从正电荷出发，终止于负电荷，根据电场线的疏密分析电场强度的大小．根据对称性分析a点与d点的电势关系，根据电场力方向与位移方向的夹角分析电场力做功情况，来分析电势能的变化．

【详解】画出电场线如图所示：

根据对称性知，a、d两点的电场强度大小相同，方向不同，所以电场强度不同，故A错误。由对称性知，a点电势等于d点电势，b点电势等于c点电势，则ab点间电势差等于dc点间电势差，故B正确。将一正试探电荷沿直线ab从a点移到b点的过程中，电场力先做负功，后做正功，试探电荷电势能先增加后减小，选项C错误；从a到ad中点的过程中，正电荷受的电场力方向与位移方向夹角大于90°，电场力做负功，从ad中点到d点的过程中，电场力方向与位移方向夹角小于90°，电场力做正功，所以正电荷的电势能先增大后减小，故D错误。故选B。

【点睛】本题涉及电场强度和电势高低的判断，电场强度是矢量，合成遵循平行四边形定则；电势是标量，合成遵循代数法则．

7.长为L的直导体棒a放置在光滑绝缘水平面上，固定的很长直导线b与a平行放置，导体棒a与力传感器相连，如图所示(俯视图)。a、b中通有大小分别为Ia、Ib的恒定电流，Ia方向如图所示，Ib方向未知。导体棒a静止时，传感器受到a给它的方向向左、大小为F的拉力。下列说法正确的是

A. Ib与Ia的方向相同，Ib在a处的磁感应强度B大小为

B. Ib与Ia的方向相同，Ib在a处的磁感应强度B大小为

C. Ib与Ia的方向相反，Ib在a处的磁感应强度B大小为

D. Ib与Ia的方向相反，Ib在a处的磁感应强度B大小为

【答案】B

【解析】

【分析】

同向电流相互吸引，异向电流相互排斥；根据F=BIL求解B.

【详解】因传感器受到a给它的方向向左、大小为F的拉力，可知电流ab之间是相互吸引力，即两导线间的电流同向；根据，解得Ib在a处的磁感应强度B大小为，故选B。

8.如图所示，固定在水平地面上的圆弧形容器，容器两端A、C在同一高度上，B为容器的最低点，圆弧上E、F两点也处在同一高度，容器的AB段粗糙，BC段光滑。一个可以看成质点的小球，从容器内的A点由静止释放后沿容器内壁运动到F以上、C点以下的H点(图中未画出)的过程中，则

A. 小球运动到H点时加速度为零

B. 小球运动到E点时的向心加速度和F点时大小相等

C. 小球运动到E点时的切向加速度和F点时的大小相等

D. 小球运动到E点时的切向加速度比F点时的小

【答案】D

【解析】

【分析】

小球运动到H点时，受合外力不为零，则加速度不为零；小球运动到E点时的速度和F点时的速度大小不相等，根据可知向心加速度关系；根据动能定理牛顿第二定律判断小球运动到E点和F点时的切向加速度关系.

【详解】小球运动到H点时，受合外力不为零，则加速度不为零，选项A错误；小球运动到E点时的速度和F点时的速度大小不相等，根据可知，向心加速度不相等，选项B错误；设EF两点所在的曲面的切面的倾角均为θ，则在F点的切向加速度：aF=gsinθ；在E点的切向加速度：aE=gsinθ-μgcosθ；即小球运动到E点时的切向加速度比F点时的小，选项D正确，C错误；故选D.

9.用两块材料相同的木板与竖直墙面搭成两个斜面1和2，斜面有相同的高和不同的底边，如图所示。一个小物块分别从两个斜面顶端释放，并沿斜面下滑到底端。对这两个过程，下列说法正确的是

A. 沿着1和2下滑到底端时，物块的速度大小相等

B. 物块下滑到底端时，速度大小与其质量无关

C. 物块沿着1下滑到底端的过程，产生的热量更多

D. 物块下滑到底端的过程中，产生的热量与其质量无关

【答案】BC

【解析】

【分析】

由动能定理求解滑到底端时的速度表达式进行判断；根据Q=μmgs相对判断热量关系.

【详解】设斜面与地面的夹角为θ，斜面的高度为h，则滑块滑到底端时，由动能定理：，即可知，θ越大，v越大，且v与m无关，选项A错误，B正确；根据可知物块沿着1下滑到底端的过程，产生的热量更多，且物块下滑到底端的过程中，产生的热量与其质量有关，选项C正确，D错误；故选BC.

10.如图所示，两竖直平行边界内，匀强电场方向竖直(平行纸面)向下，匀强磁场方向垂直纸面向里。一带负电小球从P点以某一速度垂直边界进入，恰好沿水平方向做直线运动。若增大小球从P点进入的速度但保持方向不变，则在小球进入的一小段时间内

A. 小球的动能减小    B. 小球的电势能减小

C. 小球的重力势能减小    D. 小球的机械能减小

【答案】ACD

【解析】

【分析】

小球从P点进入电磁场后做直线运动，对小球进行受力分析得知：小球共受到三个力作用：恒定的重力G、恒定的电场力F、洛伦兹力f，这三个力都在竖直方向上，小球在水平直线上运动，所以可以判断出小球受到的合力一定是零，即小球一定是做匀速直线运动；增大入射速度后，洛伦兹力变大，小球受力不再平衡，判断小球的偏转方向，分析合力做功情况，来判断动能的变化。由电场力做功情况分析机械能和电势能变化情况。由高度变化，分析重力势能的变化情况。

【详解】带负电的小球在电磁场中做直线运动，小球共受到三个力作用：向下的重力G、向上的电场力F、向下的洛伦兹力f，这三个力都在竖直方向上，小球在水平直线上运动，所以小球受到的合力一定是零，小球做匀速直线运动。当小球的入射速度增大时，洛伦兹力增大，则电场力和重力不变，小球将向下偏转，电场力与重力的合力向上，且它们的合力对小球做负功，小球动能减小。电场力对小球做负功，小球的机械能减小，电势能增大。重力对小球做正功，重力势能减小。故ACD正确，B错误。故选ACD。

【点睛】本题的关键先分析出小球原来受力的情况，然后再抓住洛仑兹力变化后，分析小球的运动情况，明确各种功与能的关系，从而进行功能关系分析。

11.如图，一质量为3m的容器静止在光滑水平面上，该容器的内壁是半径为R的光滑半球面，在容器内壁的最高点由静止释放一质量为m的小滑块P，重力加速度为g。下列说法正确的是

A. P滑到最低点时的动能为mgR

B. P从开始到最低点过程中机械能减少了

C. P经过最低点后沿内壁继续上滑的最大高度小于R

D. P经过最低点后沿内壁继续上滑的最大高度等于R

【答案】BD

【解析】

【分析】

滑块P下滑的过程中，滑块和半球面在水平方向动量守恒，再结合能量关系求解最低点时滑块和半圆面的速度，求解滑块的机械能损失；当小滑块滑到最高点时两者共速，且速度为零，根据能量守恒定律可知滑块能上升的最大高度.

【详解】滑块P下滑的过程中，滑块和半球面在水平方向动量守恒，即当滑块到达最低端时，半球面有向左的速度，则P滑到最低点时的动能小于mgR，根据动量守恒定律：mv1=3mv2；由能量关系：，联立解得，，则P从开始到最低点过程中机械能减少了，选项B正确；由动量守恒可知，当小滑块滑到最高点时两者共速，且速度为零，根据能量守恒定律可知滑块仍能沿内壁上滑到等于R的最大高度，选项D正确，C错误；故选BD.

【点睛】此题关键是知道对滑块和半圆面组成的系统在水平方向动量守恒，根据能量守恒定律联立建立方程即可解答.

12.物体甲做匀变速直线运动，物体乙做匀速直线运动，它们的位移—时间图像如图所示(t=2s时，曲线与横轴相切)。下列说法正确的是

A. t=0时，物体甲的速度大小为2m／s

B. 物体甲的加速度大小为2m／s2

C. t=1s时，甲乙两物体速度相等

D. 0到2s内，乙物体的平均速度大于甲物体的平均速度

【答案】BC

【解析】

【分析】

t=2s时，曲线与横轴相切，可知此时甲的速度为零，研究甲运动的逆过程，可求解加速度和初速度；x-t图像的斜率等于速度.

【详解】t=2s时，曲线与横轴相切，可知此时甲的速度为零，研究甲运动的逆过程，2s内的位移为4m，根据s=at2可知加速度a=2m/s2，v=at=4m/s，即t=0时，物体甲的速度大小为4m／s，物体甲的加速度大小为2m／s2，选项A错误，B正确；t=1s时，甲物体速度v1=at1=2m/s；乙的速度：，即t=1s时，甲乙两物体速度相等，选项C正确；0到2s内，甲物体的平均速度可知，乙物体的平均速度等于甲物体的平均速度，选项D错误；故选BC.

二、实验题，共两小题，共15分。请把答案填在答题卡中的横线上或按题目要求作答。

13.空间站中不能利用天平测量质量，为此某同学为空间站设计了如图(a)所示的实验装置，用来测量小球质量。图中弹簧固定在挡板上，光滑轨道B处装有光电门，可以测量出小球经过光电门的时间。该同学设计的主要实验步骤如下：

①用游标卡尺测量小球的直径d

②将弹簧左端固定在档板上

③小球与弹簧接触并压缩弹簧，记录压缩量x

④由静止释放小球，测量小球离开弹簧后经过光电门的时间t

⑤改变弹簧的压缩量，重复步骤③、④多次

⑥分析数据，得出小球的质量

已知弹簧弹性势能，为劲度系数，为形变量。该同学使用了一个已知劲度系数为的弹簧进行了上述实验，请回答下列问题

(1)步骤①中游标卡尺示数情况如图(b)所示，小球的直径d=____cm；

(2)某一次步骤④中测得小球通过光电门的时间t为5.00 ms，则此次小球离开弹簧的速度v=_____m／s；

(3)根据实验步骤中测得的物理量，则可得小球的质量m=_____。(用实验步骤①、③、④中测得的物理量表示)

【答案】    (1). 1.14    (2). 2.28      (3). 

【解析】

【分析】

（1）游标卡尺主尺与游标尺示数之和是游标卡尺示数。

（2）已知小球的直径与小球经过光电门时的时间，应用速度公式可以求出小球的速度。

（3）根据能量守恒定律求出小球的质量。

【详解】（1）小球的直径为：11mm+4×0.1mm=11.4mm=1.14cm。

（2）小球离开弹簧后做匀速直线运动，小球经过光电门时的速度与离开弹簧时的速度相等，

小球离开弹簧时的速度： ；

（3）由能量守恒定律可知：EP=kx2=mv2，解得：m=；

【点睛】本题考查了胡克定律和能量守恒的基本运用，知道极短时间内的平均速度等于瞬时速度，结合弹性势能的表达式进行求解。

14.如图(甲)为某磁敏电阻在室温下的电阻一磁感应强度特性曲线，其中RB表示有磁场时磁敏电阻的阻值，R0表示无磁场时磁敏电阻的阻值。为测量某磁场的磁感应强度B，需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值。

(1)某同学首先测量待测磁场中磁敏电阻的阻值，利用下面提供的器材，请将图(乙)中的导线补充完整__________。

提供的器材如下：

A．磁敏电阻，无磁场时阻值R0=140

B．滑动变阻器R，全电阻约20

C．电流表A，量程2.5mA，内阻RA=100

D．电压表V，量程3V，内阻约3k

E．直流电源E，电动势3V，内阻不计

F．开关S，导线若干

(2)正确接线后。测量数据如下表，请利用表格数据在图丙中描点作图_______：

(3)根据U—I图像尽可能准确的求出磁敏电阻的阻值RB=___，结合图甲可知待测磁场的磁感应强度B=_______T。(结果均保留两位有效数字)

【答案】    (1).     (2).     (3). 1.4×103    (4). 1.2

【解析】

【分析】

采用伏安法测量电阻，由于待测电阻较大，采用电流表内接法，滑动变阻器采用分压式接法；根据原理即可连接实物图；根据U-I图像的斜率求解磁敏电阻的阻值RB，再求出RB与R0比值，再由图甲得出磁感应强度．

【详解】（1）采用伏安法测量电阻，由于待测电阻较大，采用电流表内接法，滑动变阻器采用分压式接法，连接实物图如图所示；

（2）根据数据做出的U-I图像如图：

（3）由U-I图像可知，磁敏电阻的阻值RB=； ，由图甲可知待测磁场的磁感应强度B为1.2T；

【点睛】本题关键是用伏安法测量出磁敏电阻的阻值，然后根据某磁敏电阻在室温下的电阻-磁感应强度特性曲线查出磁感应强度，同时要能读懂各个图象的物理意义，变化规律．

三、计算题，共4小题，共47分。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

15.图甲是我国运动员在奥运会上蹦床比赛中的一个情景，设这位蹦床运动员仅在竖直方向上运动，运动员的脚在接触蹦床过程中，蹦床对运动员的弹力F随时间t的变化规律通过传感器用计算机绘制出来，如图乙所示。取g=10m／s2，在不计空气阻力情况下，根据F-t图象，求：

(1)运动员在运动过程中的最大加速度的大小；

(2)运动员双脚离开蹦床后的最大速度的大小。

【答案】(1) 40m/s2  (2) 

【解析】

【分析】

（1）由图形读出最大弹力，根据牛顿第二定律求解最大加速度；（2）根据v=gt求解最大速度。

【详解】（1）由图象可知运动员G=500N，蹦床对运动员的最大弹力为Fm=2500N  

设运动员的最大加速度为am，则：     

解得：am=40m/s2  

（2）由图像可知自由下落的时间为t=0.8s     

最大速度： 

解得：

16.某研究小组经查阅资料了解到在空气中低速下落的物体所受的空气阻力可认为与物体速度大小成正比关系，因此下落的物体最终会达到一个恒定的速度，称之为收尾速度。如图所示为小球由静止开始，在低速下落过程中速度随时间变化的一部分图像。图中做出了t=0.5s时刻的切线，小球的质量为0.5kg，重力加速度g取10m／s2，求：

(1)小球在t=0.5s时刻的加速度；

(2)小球最终的收尾速度；

(3)小球从静止下落到t=0.5s时刻的位移。

【答案】(1)  (2)  (3) 

【解析】

【分析】

（1）根据v-t图像的斜率求解加速度；（2）达到最大速度时，重力等于阻力，求解收尾速度；（3）根据动量定理求解小球从静止下落到t=0.5s时刻的位移。

【详解】（1）由图像可知： 

（2）设空气阻力与速度大小的正比系数为k，则 

达到最大速度时，有 

解得：     

（3）在0到t=0.5s内小球由动量定理可得       

即：

解得：

17.如图所示，斜面光滑，倾角，在斜面上放置一矩形线框abcd，ab边的边长，bc边的长，线框的质量m=1kg，电阻，线框用细线通过定滑轮与重物相连(不计摩擦)，重物质量M=2Kg，斜面上ef线与gh线(ef∥gh)间有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度为B=0.5T。如果线框从静止开始运动，当ab边进入磁场B时恰好做匀速直线运动，ef线和曲线间的距离为9.1m，g取10m／s2求：

(1)ab边由ef运动到gh线这段时间内产生的焦耳热；

(2)ab边由ef运动到gh线所用的时间。

【答案】(1) 9J  (2) 

【解析】

【分析】

（1）线框进入磁场后做匀速直线运动，所以克服安培力做功转化为焦耳热．（2）分别对线框与重物受力分析，运用牛顿第二定律，求出加速度的大小，从而根据运动学公式可确定运动的时间；

【详解】（1）  线框匀速进入磁场过程，对M有： 

对m有：T=mgsinθ＋FA       

焦耳热：Q＝FAl2 

解得Q＝9J     

（2）ab边进入磁场时，有FA＝    

解得：v＝6m/s     

线框进磁场B过程中：l2＝vt1  

线框完全进入磁场B后对M有：  

对m有：   

由匀加速直线运动得：   

总时间    

解得

18.质谱仪可利用电场和磁场将比荷不同的离子分开，这种方法在化学分析和原子核技术等领域有重要的应用。如图所示，虚线上方有两条半径分别为R和r(R>r)的半圆形边界，分别与虚线相交于A、B、C、D点，圆心均为虚线上的O点，C、D间有一荧光屏。虚线上方区域处在垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度为B。虚线下方有一电压可调的加速电场，离子源发出的某一正离子由静止开始经电场加速后，从AB的中点垂直进入磁场，离子打在边界上时会被吸收。当加速电压为U时，离子恰能打在荧光屏的中点。不计离子的重力及电、磁场的边缘效应。求：

(1)离子的比荷；

(2)离子在磁场中运动的时间；

(3)离子能打在荧光屏上的加速电压范围。

【答案】(1)  (2)  (3)   

【解析】

【分析】

（1）离子甲做匀速圆周运动，根据几何关系找到半径，根据结合在电场中的加速，求解荷质比；（2） 离子在磁场中运动半个周期，根据周期公式求解时间；（3）根据离子能打在荧光屏上的两个边缘的情况求解加速电压的范围.

【详解】（1）离子甲的半径   

由匀速圆周运动得   

在电场中加速，有 

解得： 

（2）离子在磁场中运动的周期为 

在磁场中运动的时间 

解得： 

（3）由（1）中关系，知加速电压和离子半径之间的关系为 

若离子恰好打在荧光屏上的C点，轨道半径 

若离子恰好打在荧光屏上的D点，轨道半径  

即离子能打在荧光屏上的加速电压范围：