北京四中届高三下学期开学考试理综物理试题 Word版含答案.docx
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北京四中届高三下学期开学考试理综物理试题Word版含答案
北京四中2015届理综物理能力测试
本试卷共页，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。
以下数据可供解题时参考：
可能用到的相对原子质量：
H1C12O16Na23S32Fe56Br80
第一部分（选择题共120分）
本部分共20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．氢原子从n=3的能级跃迁到n=2的能级辐射出a光，从n=4的能级跃迁到n=2的能级辐射出b光。
关于这两种光的下列说法正确的是（）
A．a光的光子能量比b光的光子的能量大
B．在同种介质中a光的传播速度比b光的传播速度小
C．若a光不能使某金属发生光电效应，则b光一定不能使该金属发生光电效应
D．在同一双缝干涉装置进行实验，所得到的相邻干涉条纹的间距，a光的比b的大一些
地球
14．如图所示，一航天器围绕地球沿椭圆形轨道运动，地球的球心位于该椭圆的一个焦点上，A、B两点分别是航天器运行轨道上的近地点和远地点。
若航天器所受阻力可以忽略不计，则该航天器（）
A．由近地点A运动到远地点B的过程中动能增大
B．由近地点A运动到远地点B的过程中万有引力做正功
C．在近地点A的加速度小于它在远地点B的加速度
D．运动到A点时其速度如果能增加到第二宇宙速度，那么它将不再围绕地球运行
v
15．一列简谐横波沿x轴正方向传播，传播速度为10m/s。
当波传到x=5m处的质点P时，波形如图所示。
则以下判断正确的是（）
A．这列波的周期为0.5s
B．再经过0.4s，质点P第一次回到平衡位置
C．再经过0.7s，x=9m处的质点Q到达波峰处
D．质点Q到达波峰时，质点P恰好到达波谷处
16、如图，一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点，a和b、b和c、c和d间的距离均为R，在a点处有一电荷量为q的固定点电荷。
已知b点处的场强为零，则d点处场强的大小为（k为静电力常量）（）
A．.k
B．k
C．k
D．k
图a
17．矩形导线框abcd放在匀强磁场中，在外力控制下处于静止状态，如图a（甲）所示。
磁感线方向与导线框所在平面垂直，磁感应强度B随时间变化的图象如图a（乙）所示。
t=0时刻，磁感应强度的方向垂直导线框平面向里，在0~4s时间内，导线框ad边所受安培力随时间变化的图象（规定以向左为安培力正方向）可能是图b中的（）
t
b
18．如图所示，a、b是一对水平放置的平行金属板，板间存在着竖直向下的匀强电场。
一个不计重力的带电粒子从两板左侧正中位置以初速度v沿平行于金属板的方向进入场区，带电粒子进入场区后将向上偏转，并恰好从a板的右边缘处飞出;若撤去电场，在两金属板间加垂直纸面向里的匀强磁场，则相同的带电粒子从同一位置以相同的速度进入场区后将向下偏转，并恰好从b板的右边缘处飞出。
现上述的电场和磁场同时存在于两金属板之间，仍让相同的带电粒子从同一位置以相同的速度进入场区，则下面的判断中正确的是（）
A．带电粒子将做匀速直线运动
B．带电粒子将偏向a板一方做曲线运动
C．带电粒子将偏向b板一方做曲线运动
D．无法确定带电粒子做哪种运动
19．如图所示，长木板静止在光滑的水平面上，长木板的左端固定一个档板，档板上固定一个长度为L的轻质弹簧，长木板与档板的总质量为M，在木板的右端有一质量为m的铁块。
现给铁块一个水平向左的初速度v0，铁块向左滑行并与轻弹簧相碰，碰后返回恰好停在长木板的右端。
根据以上条件可以求出的物理量是（）
v0
A．铁块与轻弹簧相碰过程中所具有的最大弹性势能
B．弹簧被压缩的最大长度
C．长木板运动速度的最大值
D．铁块与长木板间的动摩擦因数
20．图（a）为示管的原理图。
如果在电极YY’之间所加的电压图按图（b）所示的规律变化，在电极XX'之间所加的电压按图（c）所示的规律变化，则在荧光屏的会看到的图形是（）
O
第二部分（非选择题共180分）
本部分共11小题，共180分
21．（18分）某同学用如图甲所示的装置通过研究重锤的落体运动来验证机械能守恒定律。
已知重力加速度为g。
①在实验所需的物理量中,需要直接测量的是，通过计算得到的是。
（填写代号）
A．重锤的质量
B．重锤下落的高度
C．重锤底部距水平地面的高度
D．与下落高度对应的重锤的瞬时速度
②在实验得到的纸带中，我们选用如图乙所示的起点O与相邻点之间距离约为2mm的纸带来验证机械能守恒定律。
图中A、B、C、D、E、F、G为七个相邻的原始点，F点是第n个点。
设相邻点间的时间间隔为T，下列表达式可以用在本实验中计算F点速度vF的是。
A．vF=g（nT）B．vF=
C．vF=
D．vF=
xn
③若代入图乙中所测的数据，求得
在误差范围内等于（用已知量和图乙中测出的物理量表示），即可验证重锤下落过程中机械能守恒。
即使在操作及测量无误的前提下，所求
也一定会略（选填“大于”或“小于”）后者的计算值，这是实验存在系统误差的必然结果。
④另一名同学利用图乙所示的纸带，分别测量出各点到起始点的距离h，并分别计算出各点的速度v，绘出v2-h图线，如图丙所示。
从v2-h图线求得重锤下落的加速度g′=____m/s2（保留3位有效数字）。
则由上述方法可知，这名同学是通过观察v2-h图线是否过原点，以及判断与（用相关物理量的字母符号表示）在实验误差允许的范围内是否相等，来验证机械能是否守恒的。
50.0
22．（16分）如图所示，水平桌面距地面高h=0.80m，桌面上放置两个小物块A、B，物块B置于桌面右边缘，物块A与物块B相距s=2.0m，两物块质量mA、mB均为0.10kg。
现使物块A以速度v0=5.0m/s向物块B运动，并与物块B发生正碰，碰撞时间极短，碰后物块B水平飞出，落到水平地面的位置与桌面右边缘的水平距离x＝0.80m。
已知物块A与桌面间的动摩擦因数μ=0.40，重力加速度g取10m/s2，物块A和B均可视为质点，不计空气阻力。
求：
（1）两物块碰撞前瞬间物块A速度的大小；
（2）两物块碰撞后物块B水平飞出的速度大小；
（3）物块A与物块B碰撞过程中，A、B所组成的系统损失的机械能。
L
15．（18分）如图为一个小型交流发电机的原理图，其矩形线圈的面积为S，共有n匝，线圈总电阻为r，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO'转动；线圈处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈在转动时可以通过滑环K和电刷L保持与外电路电阻R的连接。
在外力作用下线圈以恒定的角速度ω绕轴OO′匀速转动。
（不计转动轴及滑环与电刷的摩擦）
（1）推导发电机线圈产生感应电动势最大值的表达式Em=nBSω；
（2）求线圈匀速转动过程中电流表的示数；
（3）求线圈速度转动N周过程中发电机线圈电阻r产生的焦耳热。
24．（20分）如图虚线框内为某种电磁缓冲车的结构示意图，在缓冲车的底板上沿车的轴线固定有两个足够长的平行绝缘光滑导轨PQ、MN，在缓冲车的底部还安装有电磁铁（图中未画出），能产生垂直于导轨平面的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B。
在缓冲车的PQ、MN导轨内有一个由高强度材料制成的缓冲滑块K，滑块K可以在导轨上无摩擦地滑动，在滑块K上绕有闭合矩形线圈abcd，线圈的总电阻为R，匝数为n，ab的边长为L。
缓冲车的质量为m1（不含滑块K的质量），滑块K的质量为m2。
为保证安全，要求缓冲车厢能够承受的最大水平力（磁场力）为Fm，设缓冲车在光滑的水平面上运动。
（1）如果缓冲车以速度v0与障碍物碰撞后滑块K立即停下，请判断滑块K的线圈中感应电流的方向，并计算感应电流的大小；
（2）如果缓冲车与障碍物碰撞后滑块K立即停下，为使缓冲车厢所承受的最大磁场力不超过求缓冲车Fm，求缓冲车运动的最大速度；
（3）如果缓冲车以速度v匀速运动时，在它前进的方向上有一个质量为m3的静止物体C，滑块K与物体C相撞后粘在一起，碰撞时间极短。
设m1=m2=m3=m，在cd边进入磁场之前，缓冲车（包括滑块K）与物体C已达到相同的速度，求相互作用的整个过程中线圈abcd产生的焦耳热。
缓冲车
北京四中2015届理科综合能力测试物理试卷答题纸
班级姓名学号
21①________，___________②_____________
③________，___________④________，_________，___________
22
（1）
（2）
（3）
23
（1）
（2）
（3）
24
（1）
（2）
（3）
北京四中2015届理科综合能力测试化学试卷答题纸
班级姓名学号
北京四中2015届理科综合能力测试生物试卷答题纸
班级姓名学号
北京四中2015届理科综合能力测试物理参考答案
13
14
15
16
17
18
19
20
D
D
C
B
B
D
A
B
21.①BD
②C
③ghn；小于
④9.75（9.72~9.78）；g；g′
22.
（1）设物块A与B碰撞前瞬间的速度为v，由动能定理
解得v=3.0m/s
（2）物块B离开桌面后做平抛运动，设其飞行时间为t，离开水平桌面时的速度为vB，则h=
，x=vBt
解得vB=2.0m/s
（3）物块A与物块B碰撞过程中动量守恒，设物块A碰撞后的速度为vA，则
mAv=mAvA+mBvB
解得vA=1.0m/s
碰撞过程中系统损失的机械能ΔE=
解得ΔE=0.20J
说明：
其他方法解答正确也得分。
23.解：
（1）设线圈ab边的边长l1，bc边的边长l2。
当线圈平面与磁场方向平行时，线圈中的感应电动势最大。
设此时ab边的线速度为v，则单匝线圈时ab边产生的感应电动势为E1=Bl1v
cd边产生的感应电动势为E2=Bl1v
n匝线圈产生的总感应电动势为Em=n（E1+E2）=2nBl1v
由于
有Em=
（2）线圈中的感应电动势有效值为：
电路中电流的有效值I=
=
即电流表的示数为
（3）线圈转动的周期T=
，线圈转动N周的时间t=NT=N⋅
依据焦耳定律，发电机线圈产生的焦耳热Q=I2rt
解得Q=
24.
（1）由右手定则判断出感应电流的方向是abcda（或逆时针）
缓冲车以速度v0碰撞障碍物后滑块K静止，滑块相对磁场的速度大小为v0
线圈中产生的感应电动势E0=nBLv0
线圈中的电流I0=
解得I0=
（2）设缓冲车的最大速度为vm，碰撞后滑块K静止，滑块相对磁场的速度大小为vm。
线圈中产生的感应电动势E1=nBLvm
线圈中的电流I1=
线圈ab边受到的安培力F1=nBI1L
依据牛顿第三定律，缓冲车厢受到的磁场力F1'=F1
依题意F1'≤Fm
解得vm=
（3）设K、C碰撞后共同运动的速度为v1，由动量守恒定律
m2v=（m2+m3）v1
解得v1=
设缓冲车与物体C共同运动的速度为v2
由动量守恒定律（m1+m2）v=（m1+m2+m3）v2
设线圈abcd产生的焦耳热为Q，依据能量守恒
Q=
+
-
解得Q=
..
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