（3）若两球在碰撞前后动量守恒，需要验证的表达式为_________________。
16.
（12分）某实验小组为测量某一电源的电动势和内阻，设计的实验电路如图13所示，用到的器材有：
待测电源E，保护电阻R0=1.0Ω，电阻箱R1（阻值范围0~9999.9Ω），电压表V（量程0~3V，内阻等于3kΩ），开关S，导线若干。
（1）实验小组的同学连接好电路，闭合开关S，将电阻箱的阻值由零开始逐渐增大，记录若干组电阻箱的阻值R1和对应的电压表读数U。
将得到的数据在U-R1坐标系中描点连线，得到如图14所示的曲线，其中虚线U=1.50V为曲线的渐近线，由此可知电源的电动势E=______V，内阻r=______Ω。
（2）若以
为纵坐标，以______为横坐标，则根据本实验数据作出的图线为一条直线。
（3）实验小组的同学根据
，描绘了R1消耗功率P随电阻箱的阻值R1变化的曲线如图15所示．请推测图线的顶点坐标值约为R1=_______Ω，P=______W，其理由是__________________________。
（4）实验小组的同学计算通过R1的电流
，进一步描绘R1消耗功率P随电流I的变化曲线。
下列各示意图中正确反映P-I关系的是
三、本题共4小题，共40分。
解答应写出必要的文字说明、方程和重要步骤。
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。
17.（8分）
（1）如图16所示，一个质量为m的物体，初速度为v0，在水平合外力F（恒力）的作用下，经过一段时间t后，速度变为vt。
请根据上述情境，利用牛顿第二定律推导动量定理，并写出动量定理表达式中等号两边物理量的物理意义。
（2）快递公司用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图17所示。
请运用所学物理知识分析说明这样做的道理。
18.（8分）如图18所示，电路左侧线圈与右侧平行板电容器C相连，电容器两极板正对水平放置，线圈内存在有理想边界的磁场，磁场方向垂直于线圈平面向里。
当磁场的磁感应强度均匀增加时，在电容器两平行极板之间的带电小球P恰好处于静止状态。
（1）小球P带何种电荷，请分析说明；
（2）若线圈的匝数为n，面积为S，平行板电容器的板间距离为d，小球P的质量为m，所带电荷量为q，求磁场磁感应强度的变化率。
19.
（12分）如图19甲所示，两光滑平行金属导轨间的距离为L，金属导轨所在的平面与水平面夹角为θ，导体棒ab与导轨垂直并接触良好，其质量为m，长度为L，通过的电流为I。
（1）沿棒ab中电流方向观察，侧视图如图19乙所示，为使导体棒ab保持静止，需加一匀强磁场，磁场方向垂直于导轨平面向上，求磁感应强度B1的大小；
（2）若
（1）中磁场方向改为竖直向上，如图19丙所示，求磁感应强度B2的大小；
（3）若只改变磁场，且磁场的方向始终在与棒ab垂直的平面内，欲使导体棒ab保持静止，求磁场方向变化的最大范围。
20.
（12分）如图20所示，在国庆70周年联欢活动上有精彩的烟花表演，通过高空、中空、低空烟花燃放和特殊烟花装置表演，分波次、多新意地展现烟花艺术的魅力。
某同学注意到，很多烟花炸开后，形成漂亮的礼花球，一边扩大，一边下落。
假设某种型号的礼花弹从专用炮筒中沿竖直方向射出，到达最高点时炸开。
已知礼花弹从炮筒射出的速度为v0，忽略空气阻力。
（1）求礼花弹从专用炮筒中射出后，上升的最大高度h；
（2）礼花弹在最高点炸开后，其中一小块水平向右飞出，以最高点为坐标原点，以水平向右为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向，建立坐标系，请通过分析说明它的运动轨迹是一条抛物线。
（3）若
（2）中小块水平向右飞出的同时，坐标系做自由落体运动，请分析说明该小块相对于坐标原点的运动情况。
（4）假设礼花弹在最高点炸开后产生大量的小块，每个小块抛出的速度v大小相等，方向不同，有的向上减速运动，有的向下加速运动，有的做平抛运动，有的做斜抛运动。
请论证说明礼花弹炸开后所产生的大量小块会形成一个随时间不断扩大的球面。
石景山区2021—2021第一学期高三期末
物理试卷答案及评分参考
一、选择题（每小题3分，共42分）2021年1月
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
答案
C
D
C
C
A
D
A
B
B
D
B
D
A
D
二、实验题（共18分）
15．（6分）
（1）C（2分）；
（2）B（2分）；
（3）
（2分）；
16．（12分）
（1）1.50，0.5（4分）；
（2）
（2分）；
（3）1.5，0.375（2分），电源E和保护电阻R0可看作等效电源，当R1=R0+r=1.5Ω时，消耗功率最大
；（2分）
（4）C（2分）；
三、计算题（共4小题，共40分）
17.（8分）解：
（1）根据牛顿第二定律
（1分）
加速度定义
解得
即动量定理（1分）
Ft表示物体所受合力的冲量，（1分）
mvt-mv0表示物体动量的变化。
（1分）
（2）快递物品在运送途中难免出现磕碰现象，根据动量定理
，在动量变化相等的情况下，作用时间越长，作用力越小。
充满气体的塑料袋富有弹性，在碰撞时，容易发生形变，延缓作用过程，延长作用时间，减小作用力，从而能更好的保护快递物品。
（4分）
18．（8分）
（1）当磁场向里均匀增加时，线圈向里的磁通量增加，根据楞次定律，线圈中感应电动势沿逆时针方向，电容器下极板带正电，上极板带负电，电容器极板间的电场方向向上；
带电小球P恰好处于静止状态，所受重力和电场力平衡，电场力方向向上，又因为电容器极板间的电场方向向上,故小球P带正电。
（4分）
（2）带电小球P受重力和电场力平衡mg=F
电场力
电容器极板间的电压等于感应电动势
磁感应强度的变化率为
（4分）
19．（12分）
（1）对导体棒ab受力分析如图1所示
解得
（4分）
（2）对导体棒ab受力分析如图2所示
解得
（4分）
（3）使导体棒保持静止状态，需F合=0，即三力平衡，安培力与另外两个力的合力等大反向；
如图3所示，因为重力与斜面支持力的合力范围在α角范围内（垂直于斜面方向取不到），故安培力在α′角范围内（垂直于斜面方向取不到），根据左手定则，磁场方向可以在α′′角范围内变动，其中沿斜面向上方向取不到。
（4分）
20．（12分）
（1）忽略空气阻力，礼花弹上升过程机械能守恒
（2分）
（2）以最高点为坐标原点，以水平向右为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向，建立坐标系，小块平抛运动
解得
是一条抛物线方程。
（3分）
（3）该小块相对坐标原点做匀速直线运动。
（3分）
（4）设某小块的抛出速度为v，与水平方向夹角为θ，将v沿水平方向（x轴）和竖直方向（y轴，向下为正方向）正交分解。
由抛体运动的研究可知质点的位置坐标为
x＝vcosθ·t
y＝vsinθ·t+12gt2
联立以上两式，消去θ即得
x2＋（y－12gt2）2＝（vt）2
这是一个以（0，12gt2）坐标为圆心、以vt为半径的圆的方程式。
可见，只要初速度v相同，无论初速度方向怎样，各发光质点均落在一个圆上（在空间形成一个球面，其球心在不断下降，“礼花”球一面扩大，一面下落），如图4所示。
本题也可用运动合成和分解的知识解释如下：
礼花炮爆炸后，每个发光质点的抛出速度v大小相同，方向各异，都可以分解为沿原速度方向的匀速直线运动和只在重力作用下的自由落体运动（这里忽略空气阻力，如果受到空气阻力或风的影响，那么，“礼花”就不会形成球面形状了）。
很明显，前一分运动使各发光质点时刻构成一个圆，后一个分运动都相同，所以观察者看到的是一个五彩缤纷的“礼花”球一面扩大、一面下落。
（4分）
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