江苏省苏州市2020届高三上学期期末考试物理

  本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分．满分120分，考试时间100分钟．

第Ⅰ卷(选择题　共41分)

一、 单项选择题：本题共7小题，每小题3分，共21分．每小题只有一个选项符合题意．

1. 如图所示，一根均匀柔软的细绳质量为m，两端固定在等高的挂钩上，细绳两端的切线与水平方向夹角为θ，重力加速度为g.挂钩对细绳拉力的大小为(　　)

A. mg    B. mg   C. mg    D. mg

2. 如图所示，电源电动势为E、内阻不计，R1、R2为定值电阻，R0为滑动变阻器，C为电容器，电流表A为理想电表．当滑动变阻器的滑片向右滑动时，下列说法正确的是(　　)

A. A的示数变大，电容器的带电量增多

B. A的示数变大，电容器的带电量减少

C. A的示数不变，电容器的带电量不变

D. A的示数变小，电容器的带电量减少

3. 如图所示，在自行车车轮的辐条上固定有一个小磁铁，前叉上相应位置处安装了小线圈，在车前进车轮转动过程中线圈内会产生感应电流，从垂直于纸面向里看，下列i ­ t图象中正确的是(逆时针方向为正)(　　)

4. 如图所示，磁性白板放置在水平地面上，在白板上用一小磁铁压住一张白纸．现向右轻拉白纸，但未拉动，在该过程中(　　)

A. 小磁铁受到向右的摩擦力

B. 小磁铁只受两个力的作用

C. 白纸下表面受到向左的摩擦力

D. 白板下表面与地面间无摩擦力

5. 如图所示，在水平地面上O点正上方的A、B两点水平抛出两个相同小球，两小球同时落在水平面上的C点，不计空气阻力．则两球(　　)

A. 可能同时抛出

B. 落在C点的速度方向可能相同

C. 落在C点的速度大小一定不同

D. 落在C点时重力的瞬时功率一定不同

6. 如图所示，两个相同的灯泡a、b和电阻不计的线圈L(有铁芯)与电源E连接，下列说法正确的是(　　)

A. S闭合瞬间，a灯发光b灯不发光

B. S闭合，a灯立即发光，后逐渐变暗并熄灭

C. S断开，b灯“闪”一下后熄灭

D. S断开瞬间，a灯左端的电势高于右端电势

7. 如图所示，在横截面为正三角形的容器内放有一小球，容器内各面与小球恰好接触，图中a、b、c为容器的三个侧面．将它们以初速度v0竖直向上抛出，运动过程中容器所受空气阻力与速率成正比．下列说法正确的是(　　)

A. 上升过程中，小球对c有压力且逐渐变大

B. 上升过程中，小球受到的合力逐渐变大

C. 下落过程中，小球对a有压力且逐渐变大

D. 下落过程中，小球对容器的作用力逐渐变大

二、 多项选择题：本题共5小题，每小题4分，共20分．每小题有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，错选或不答的得0分．

8. 如图所示，空中飞椅在水平面内做匀速圆周运动，飞椅和人的质量为m，运动半径为R，角速度大小为ω，钢绳与竖直方向的夹角为θ，不计空气阻力，重力加速度为g.下列说法正确的是(　　)

A. 运动周期为

B. 线速度大小为ωR

C. 钢绳拉力的大小为mω2R

D. 角速度ω与夹角θ的关系为gtan θ＝ω2R

9. 如图所示为可调理想变压器电路，原线圈的输入电压为U1，副线圈的输出电压为U2，R为电阻．将副线圈输出端滑动触头P向下移动时，下列结论中正确的是(　　)

A. 输出电压U2增大        B. 流过R的电流减小

C. 原线圈输入电流减小     D. 原线圈输入功率不变

10. 在科幻电影《流浪地球》中，流浪了2 500年的地球终于围绕质量约为太阳质量的比邻星做匀速圆周运动，进入了“新太阳时代”．若“新太阳时代”地球公转周期与现在绕太阳的公转周期相同，将“新太阳时代”的地球与现在相比较，下列说法正确的是(　　)

A. 所受引力之比为1∶8  B. 公转半径之比为1∶2

C. 公转加速度之比为1∶2  D. 公转速率之比为1∶4

11. 如图甲所示，一个小球悬挂在细绳下端，由静止开始沿竖直方向运动，运动过程中小球的机械能E与路程x的关系图象如图乙所示，其中O­x1过程的图象为曲线，x1­x2过程的图象为直线，忽略空气阻力．下列说法正确的是(　　)

A. O­x1过程中小球所受拉力大于重力

B. 小球运动路程为x1时的动能为零

C. O­x2过程中小球的重力势能一直增大

D. x1­x2过程中小球一定做匀加速直线运动

12. 如图所示，两个固定的半径均为r的细圆环同轴放置，Q1、Q2分别为两细环的圆心，且O1O2＝2r，两环分别带有均匀分布的等量异种电荷－Q、＋Q(Q＞0)．一带负电的粒子(重力不计)位于右侧远处，现给粒子一向左的初速度，使其沿轴线运动，穿过两环后运动至左侧远处．在粒子运动的过程中(　　)

A. 从O1到O2，粒子一直做减速运动

B. 粒子经过O1点时电势能最小

C. 轴线上O1点右侧存在一点，粒子在该点动能最大

D. 粒子从右向左运动的整个过程中，电势能先减小后增加

第Ⅱ卷(非选择题　共79分)

三、 简答题：本题共2小题，共18分．

13. (8分)用如图甲所示实验装置探究做功与动能变化的关系，在该实验中________(选填“需要”或“不需要”)平衡摩擦力．若实验中不要求满足小砂桶和砂子的总质量远小于滑块的质量，则所选择的研究对象是__________________．

如图乙所示是实验所得的一条纸带，在纸带上取了O、A、B、C、D、E六个计数点，相邻两个计数点之间的时间间隔为0.1 s，x1＝1.42 cm，x2＝1.84 cm，x3＝2.25 cm，x4＝2.67 cm, x5＝3.10 cm，用天平测得砂桶和砂的质量m＝24 g，滑块质量M＝500 g，重力加速度g＝9.8 m/s2，根据以上信息，从A点到D点拉力对滑块做的功为________J，滑块动能增加了________J．根据实验结果可得到：在实验误差允许的范围内合外力做功等于物体动能的变化．(结果均保留两位有效数字)

14. (10分)欧姆表的内部电路可简化为一个电动势为E的电源、一个电流表和一个阻值为r的电阻串联而成(如图甲所示)．小明同学欲测量某多用电表欧姆挡在“×100”挡时的内部电阻和电动势．选用的器材如下：

多用电表，电压表(量程0～3 V、内阻为3 kΩ)，滑动变阻器(最大阻值2 kΩ)，导线若干．

请完善以下步骤：

(1) 将多用电表的选择开关调到“×100”挡，再将红、黑表笔短接，进行________(选填“机械”或“欧姆”)调零．

(2) 他按照如图乙所示电路进行测量，将多用电表的红、黑表笔与a、b两端相连接，此时电压表右端应为________(选填“正”或“负”)接线柱．

(3) 调节滑动变阻器滑片至某位置时，电压表示数如图丙所示，其读数为________V.

(4) 改变滑动变阻器阻值，记录不同状态下欧姆表的示数R及相应电压表示数U.根据实验数据画出的 ­ R图线如图丁所示，由图可得电动势E＝________V，内部电路电阻r＝________kΩ.(结果均保留两位小数)

四、 计算题：本题共4小题，共61分，解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，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. (14分)空间存在一边界为MN、方向与纸面垂直、大小随时间变化的磁场，磁感应强度B随时间t的变化关系如图甲所示，方向向里为正．用单位长度电阻值为R0的硬质导线制作一个半径为r的圆环，将该圆环固定在纸面内，圆心O在MN上，如图乙所示．

(1) 判断圆环中感应电流的方向；

(2) 求出感应电动势的大小；

(3) 求出0～t1的时间内电路中通过的电量．

16. (15分)如图所示，在竖直平面内，有一倾角为θ的斜面CD与半径为R的光滑圆弧轨道ABC相切于C点，B是最低点，A与圆心O等高．将一质量为m的小滑块从A点正上方高h处由静止释放后沿圆弧轨道ABC运动，小滑块与斜面间的动摩擦因数为μ，空气阻力不计，重力加速度为g，取B点所在的平面为零势能面．求：

(1) 小滑块在释放处的重力势能Ep；

(2) 小滑块第一次运动到B点时对轨道的压力FN；

(3) 小滑块沿斜面CD向上滑行的最大距离x.

17.(16分)如图所示，光滑水平面上静止放着长L＝2.0 m、质量M＝3.0 kg的木板，一个质量m＝1.0 kg的小物体(可视为质点)放在离木板右端d＝0.40 m处，小物体与木板之间的动摩擦因数μ＝0.1.现对木板施加F＝10.0 N水平向右的拉力，使其向右运动．g取10 m/s2.求：

(1) 木板刚开始运动时的加速度大小；

(2) 从开始拉动木板到小物体脱离木板，拉力做功的大小；

(3) 为使小物体能脱离木板，此拉力作用时间最短为多少？

18. (16分)如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在第一象限存在磁感应强度B＝0.1 T、方向垂直于纸面向里、边界为矩形的匀强磁场(图中未画出)．现有一束比荷为＝108 C/kg带正电的离子，从磁场中的A点( m，0)沿与x轴正方向成θ＝60°角射入磁场，速度大小v0≤1.0×106 m/s，所有离子经磁场偏转后均垂直穿过y轴的正半轴，不计离子的重力和离子间的相互作用．

(1) 求速度最大的离子在磁场中运动的轨道半径；

(2) 求矩形有界磁场区域的最小面积；

(3) 若在x>0区域都存在向里的磁场，离子仍从A点以v0＝×106 m/s向各个方向均匀发射．求y轴上有离子穿出的区域长度和能打到y轴的离子占所有离子数的百分比．

【参】

1. A　2. A　3. D　4. C　5. D　6. B　7. D　8. BD　9. BC　10. BC　11. BD　12. AC

13. 需要(2分)　滑块、砂桶和砂构成的整体(2分)　0.016(2分)　0.014 (2分)

14. (1) 欧姆(2分)　(2) 正(2分)　(3)  0.95(0.94～0.96)(2分)

(4) 1.44(1.41～1.47)  (2分)　1.56(1.52～1.59)(2分)

15. (14分)解：(1) 根据楞次定律可知，圆环中的感应电流始终沿顺时针方向(3分)

(2) 根据法拉第电磁感应定律，圆环中的感应电动势E＝＝·πr2＝(3分)

(3) 圆环的电阻R＝2πrR0(2分)

圆环中通过的电量q＝It1(2分)

而I＝(2分)

解得q＝It1＝t1＝t1＝(2分)

16. (15分)解：(1) 小滑块在释放处的重力势能 Ep＝mg(h＋R)(4分)

(2) 小滑块从释放处到B点，根据动能定理有 mg(h＋R)＝mv(2分)

在B点，根据牛顿第二定律有 FN－mg＝m(2分)

解得FN＝mg(1分)

根据牛顿第三定律，小滑块对轨道的压力FN＝mg，方向竖直向下(1分)

(3) 从释放处到斜面的最高点，对小滑块，根据动能定理有

mg(h＋Rcos θ－xsin θ)－μmgxcos θ＝0－0(3分)

解得x＝(2分)

17. (16分)解：(1) 对木板，根据牛顿第二定律有F－μmg＝Ma(2分)

解得a＝3 m/s2(2分)

(2) 对小物体，根据牛顿第二定律有μmg＝ma物(1分)

解得a物＝1 m/s2

设小物体从木板上滑出所用时间为t，L－d＝at2－a物t2(2分)

解得t2＝1.6 s2

木板的位移， x板＝at2＝2.4 m(1分)

拉力做功，W＝ Fx板＝24 J(2分)

(3) 设最短作用时间为t，则

撤去拉力F前的相对位移Δx1＝at2－a物t2(1分)

设撤去拉力F后，再经过时间t′小物体和木板达到共同速度v共，且小物体和木板恰好将要分离，该阶段木板加速度大小为a′.

对木板，根据牛顿第二定律有μmg＝Ma′　a′＝ m/s2(1分)

由速度关系得a物t＋a物t′＝at－a′t′(1分)

撤去拉力F后的相对位移Δx2＝att′－a′t′2－(a物tt′＋a物t′2)(1分)

由位移关系得Δx1＋Δx2＝L－d(1分)

解得t＝0.8 s(1分)

18. (16分)解：(1) 由洛伦兹力提供向心力有 qvB＝m(2分)

解得R＝0.1 m(2分)

(2) 如图1所示，根据几何关系可知，速度最大的离子在磁场中做圆周运动的圆心在y轴上的B(0， m)点(1分)

离子从C点垂直穿过y轴，所有离子均垂直穿过y轴，即速度偏向角相等，AC连线应该是磁场的边界．(1分)

满足题意的矩形如图1所示，由几何关系可知矩形长为＝ m(1分)

宽为R－Rcos θ＝ m(1分)

面积S＝ m2(1分)

(3) 由洛伦兹力提供向心力有qvB＝m(1分)

解得R＝ m(1分)

临界1：由图2可得，与x轴成30°角射入磁场中的离子打在y轴上的B点，AB为直径，所以B点为y轴上有离子打到的最高点．

由几何关系可知，OB＝ m(1分)

临界2：由图2可得，沿x轴负方向射入磁场中的离子与y轴相切于C点，所以C点为y轴上有离子打到的最低点．

由几何关系可知，OC＝ m(1分)

故y轴上B点至C点之间的区域有离子穿过，且长度BC＝m.(1分)

由图3可得，沿x轴正方向逆时针转到x轴负方向的离子均可打到y轴上，故能打到y轴的离子占所有离子数的50%.(2分)