解析湖南省五市十校高三联考物理试题.docx
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解析湖南省五市十校高三联考物理试题
一、本题共8小题,每小题6分,共48分.
1.(6分)(2015•湖南模拟)在物理学发展史上伽利略、牛顿等许许多多科学家为物理学的发展做出了巨大贡献. 以下选项中符合他们观点的是( )
A.人在沿直线加速前进的车厢内,竖直向上跳起后,将落在起跳点的后方
B.两匹马拉车比一匹马拉车跑得快,这说明:
物体受的力越大速度就越大
C.两物体从同一高度自由下落,较轻的物体下落较慢
D.一个运动的物体,如果不再受力了,它总会逐渐停下来;这说明:
静止状态才是物体不受力时的“自然状态”
【考点】:
物理学史.
【分析】:
人在沿直线加速前进的车厢内,竖直向上跳起后,将落在起跳点的后方,符合伽利略、牛顿的惯性理论.两匹马拉车比一匹马拉车跑得快,这说明:
物体受的力越大速度就越大,不符合伽利略、牛顿的观点.伽利略、牛顿认为重物与轻物下落一样快、力不是维持物体运动的原因.根据伽利略、牛顿的观点判断选项的正误.
【解析】:
解:
A、人在沿直线加速前进的车厢内,竖直向上跳起后,人保持起跳时车子的速度,水平速度将车子的速度,所以将落在起跳点的后方.符合伽利略、牛顿的惯性理论.故A正确.
B、力越大,物体运动的速度越大,不是伽利略、牛顿的观点.故B错误.
C、伽利略、牛顿认为重物与轻物下落一样快,所以此选项不符合他们的观点.故C错误.
D、此选项说明力是维持物体运动的原因,是亚里士多德的观点,不是伽利略、牛顿的观点.故D错误.
故选A
【点评】:
本题要对亚里士多德的观点和伽利略、牛顿的观点关于力和运动关系的观点有了解.可以根据牛顿的三大定律进行分析.
2.(6分)(2015•湖南模拟)如图,由两种材料做成的半球面固定在水平地面上,球右侧面是光滑的,左侧面粗糙,O点为球心,A、B是两个相同的小物块(可视为质点),物块A静止在左侧面上,物块B在图示水平力F作用下静止在右侧面上,A、B处在同一高度,AO、BO与竖直方向的夹角均为θ,则A、B分别对球面的压力大小之比为( )
A.sin2θ:
1B. sinθ:
1C.cos2θ:
1 D.cosθ:
1
【考点】:
共点力平衡的条件及其应用.
【专题】:
共点力作用下物体平衡专题.
【分析】:
分别对A、B两个相同的小物块受力分析,由受力平衡,求得所受的弹力,再由牛顿第三定律,求A、B分别对球面的压力大小之比.
【解析】:
解:
分别对A、B两个相同的小物块受力分析如图,由平衡条件,得:
N=mgcosθ
同理N′=
由牛顿第三定律,A、B分别对球面的压力大小为N、N′;则它们之比为
故C正确
故选C
【点评】:
考查了受力分析,注意各力的方向,灵活利用平衡条件.
3.(6分)(2015•湖南模拟)某运动员(可看作质点)参加跳台跳水比赛,t=0是其向上起跳离开跳台瞬间,其速度与时间关系图象如图所示,则( )
A.t1时刻开始进入水面
B.t2时刻开始进入水面
C.t3时刻已浮出水面
D.0~t2时间内,运动员处于超重状态
【考点】:
匀变速直线运动的图像;超重和失重.
【专题】:
运动学中的图像专题.
【分析】:
在v﹣t图象中,直线的斜率表示加速度的大小,速度的正负代表运动的方向,根据v﹣t图象可以分析人的运动的情况,即可进行选择.
【解析】:
解:
A、B、D从开始到t2时刻,v﹣t图象为直线,说明整个过程中的加速度是相同的,加速度向下,处于失重状态,所以在0﹣t2时间内人在空中,先上升后下降,t1时刻到达最高点,t2之后速度减小,开始进入水中,所以AD错误,B正确;
C、t3时刻,人的速度减为零,此时人处于水下的最深处,故C错误.
故选:
B.
【点评】:
本题主要就是考查学生对速度时间图象的理解,要知道在速度时间的图象中,速度的正负表示运动方向,直线的斜率代表的是加速度的大小,图象的面积代表的是位移.
4.(6分)(2015•湖南模拟)如图甲所示,一理想变压器给一个小灯泡供电.当原线圈输入如图乙所示的交变电压时,额定功率10W的小灯泡恰好正常发光,已知灯泡的电阻为40Ω,图中电压表为理想电表,下列说法正确的是( )
A.变压器输入电压的瞬时值表达式为μ=220
sinπt(V)
B.电压表的示数为220V
C.变压器原、副线圈的匝数比为11:
1
D. 变压器的输入功率为110W
【考点】:
变压器的构造和原理.
【专题】:
交流电专题.
【分析】:
根据瞬时值的表达式可以求得输出电压的有效值、周期和频率等,再根据电压与匝数成正比,与匝数成反比,即可求得结论
【解析】:
解:
A、由图象可知,ω=
,故A错误
B、原线圈输入电压为220V,电压表示数为灯泡的额定电压U=
=20V,故B错误
C、由B分析,结合变压比公式得,
=
故C正确
D、变压器的输入功率与输出功率相等,为10W,故D错误
故选C
【点评】:
掌握住理想变压器的电压、电流之间的关系,最大值和有效值之间的关系即可解决本题
5.(6分)(2015•湖南模拟)如图所示,a、b、c、d为某匀强电场中的四个点,且ab∥cd、ab⊥bc,bc=cd=2ab=2l,电场线与四边形所在平面平行.已知φa=20V,φb=24V,φd=8V.一个质子经过b点的速度大小为v0,方向与bc夹角为45°,一段时间后经过c点,e为质子的电量,不计质子的重力,则( )
A.c点电势为14V
B.质子从b运动到c所用的时间为
C.场强的方向由a指向c
D.质子从b运动到c电场力做功为12eV
【考点】:
电势;电场强度.
【专题】:
电场力与电势的性质专题.
【分析】:
连接bd,bd连线的中点O电势与C点相等,是16V;质子从b→c做类平抛运动,根据v0方向的分位移为
l,求出时间;作出等势线oc,y就能判断场强方向;根据动能定理可求出b到c电场力做的功.
【解析】:
解:
A、三角形bcd是等腰直角三角形,具有对称性,bd连线四等分,如图所示,已知a点电势为20V,b点电势为24V,d点电势为8V,且ab∥cd,ab⊥bc,2ab=cd=bc=2L,因此根据几何关系,可得M点的电势为20V,与a点电热势相等,从而连接aM,即为等势面;
三角形bcd是等腰直角三角形,具有对称性,bd连线中点o的电势与c相等,为16V.故A错误.
B、质子从b→c做类平抛运动,沿初速度方向分位移为
l,此方向做匀速直线运动,则t=
则B正确.
C、oc为等势线,其垂线bd为场强方向,b→d,故C错误.
D、电势差Ubc=8V,则质子从b→c电场力做功为8eV.故D错误.
故选:
B.
【点评】:
本题关键是找等势点,作等势线,并抓住等势线与电场线垂直的特点,问题就变得简单明晰.
6.(6分)(2015•湖南模拟)如图所示,一导线弯成直径为d的半圆形闭合回路.虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直于回路所在的平面.回路以速度v向右匀速进入磁场,直径CD始终与MN垂直.从D点到达边界开始到C点进入磁场为止,下列说法中正确的是()
A.感应电流方向为逆时针方向
B.CD段直导线始终不受安培力
C.感应电动势的最大值E=Bdv
D. 感应电动势的平均值
=
πBdv
【考点】:
导体切割磁感线时的感应电动势;安培力.
【专题】:
电磁感应与电路结合.
【分析】:
由楞次定律可判断电流方向,由左手定则可得出安培力的方向;
由E=BLv,分析过程中最长的L可知最大电动势;
由法拉第电磁感应定律可得出电动势的平均值.
【解析】:
解:
A、在闭合电路进入磁场的过程中,通过闭合电路的磁通量逐渐增大,根据楞次定律可知感应电流的方向为逆时针方向不变,A正确.
B、根据左手定则可以判断,受安培力向下,故B错误.
C、当半圆闭合回路进入磁场一半时,即这时等效长度最大为
,这时感应电动势最大E=
Bdv,C错误.
D、由法拉第电磁感应定律可得感应电动势平均值
=
=
=
πBdv,故D正确.
故选:
AD.
【点评】:
本题注意以下几点:
(1)感应电动势公式
=
来计算平均值;
(2)利用感应电动势公式E=Blv计算时,l应是等效长度,即垂直切割磁感线的长度.
7.(6分)(2015•湖南模拟)一质量为m的小球套在倾斜放置的固定光滑杆上,一根轻质弹簧的一端悬挂于O点,另一端与小球相连,弹簧与杆在同一竖直平面内,将小球沿杆拉到与弹簧水平的位置由静止释放,小球沿杆下滑,当弹簧位于竖直位置时,小球速度恰好为零,此时小球下降的竖直高度为h,如图所示.若全过程中弹簧处于伸长状态且处于弹性限度内,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A.当弹簧与杆垂直时,小球动能最大
B. 当小球沿杆方向的合力为零时,小球动能最大
C.在小球自开始下滑至滑到最低点的过程中,弹簧所做的负功小于mgh
D. 在小球自开始下滑至滑到最低点的过程中,弹簧弹性势能的增加量等于mgh
【考点】:
功能关系;功的计算.
【分析】:
弹簧与杆垂直时,合外力方向沿杆向下,小球继续加速,速度没有达到最大值,运动过程中,只有重力和弹簧弹力做功,系统机械能守恒,根据机械能守恒定律分析即可求解.
【解析】:
解:
AB、弹簧与杆垂直时,弹力方向与杆垂直,合外力方向沿杆向下,小球继续加速,速度没有达到最大值.故A错误,B正确;
CD、小球运动过程中,只有重力和弹簧弹力做功,系统机械能守恒,初末位置动能都为零,所以弹簧的弹性势能增加量等于重力势能的减小量,即为mgh,故C错误,D正确.
故选:
BD
【点评】:
本题主要考查了机械能守恒定律的直接应用,要求同学们能正确分析小球的受力情况和运动情况,难度不大,属于基础题.
8.(6分)(2015•湖南模拟)某国际研究小组观测到了一组双星系统,它们绕二者连线上的某点做匀速圆周运动,双星系统中质量较小的星体能“吸食”质量较大的星体的表面物质,达到质量转移的目的.根据大爆炸宇宙学可知,双星间的距离在缓慢增大,假设星体的轨道近似为圆,则在该过程中()
A. 双星做圆周运动的角速度不断减小
B.双星做圆周运动的角速度不断增大
C. 质量较大的星体做圆周运动的轨道半径渐小
D. 质量较大的星体做圆周运动的轨道半径增大
【考点】:
万有引力定律及其应用.
【专题】:
万有引力定律的应用专题.
【分析】:
双星绕两者连线的一点做匀速圆周运动,由相互之间万有引力提供向心力,根据万有引力定律、牛顿第二定律和向心力进行分析.
【解析】:
解:
AB、设体积较小的星体质量为m1,轨道半径为r1,体积大的星体质量为m2,轨道半径为r2.双星间的距离为L.转移的质量为△m.
根据万有引力提供向心力对m1:
=(m1+△m)ω2r1…①
对m2:
=(m2﹣△m)ω2r2…②
由①②得:
ω=
总质量m1+m2不变,两者距离L增大,则角速度ω变小.故A正确、B错误.
CD、由②式可得
把ω的值代入得:
因为,L增大,故r2增大.即质量较大的星体做圆周运动的轨道半径增大,故C错误、D正确.
故选:
AD.
【点评】:
本题是双星问题,要抓住双星系统的条件:
角速度与周期相同,运用牛顿第二定律采用隔离法进行研究.
二、非选择题:
包括必考题和选考题两部分.第9题~第12题为必考题,每个试题考生都必须作答.第13题~第18题为选考题,考生根据要求作答.
(一)必考题
9.(6分)(2015•湖南模拟)如图1所示的装置,可用于探究恒力做功与速度变化的关系.水平轨道上安装两个光电门,小车上固定有力传感器和挡光板,细线一端与力传感器连接,另一端跨过定滑轮挂上砝码盘.实验首先保持轨道水平,通过调整砝码盘里砝码的质量让小车做匀速运动以实现平衡摩擦力,再进行后面的操作,并在实验中获得以下测量数据:
小车、力传感器和挡光板的总质量M,平衡摩擦力时砝码和砝码盘的总质量m0,挡光板的宽度d,光电门1和2的中心距离s.
(1)该实验是否需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于车的质量不需要 (填“需要”或“不需要”)
(2)实验需用游标卡尺测量挡光板的宽度d,如图2所示,d=5.50 mm
(3)某次实验过程:
力传感器的读数为F,小车通过光电门1和2的挡光时间分别为t1、t2(小车通过光电门2后,砝码盘才落地),已知重力加速度为g,则对该小车实验要验证的表达式是
.
【考点】:
探究功与速度变化的关系.
【专题】:
实验题.
【分析】:
(1)该实验中由于已经用传感器测出绳子拉力大小,故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量.
(2)游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数,不需估读.游标的零刻度线超过主尺上的刻度数为主尺读数,游标读数等于分度乘以对齐的根数.
(3)光电门测速度的原理是用平均速度来代替瞬时速度,根据功能关系可以求出需要验证的关系式.
【解析】:
解:
解:
(1)该实验中由于已经用传感器测出绳子拉力大小,不是将砝码和砝码盘的重力作为小车的拉力,故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量.
(2)游标卡尺的主尺读数为5mm,游标读数等于0.05×10mm=0.50mm,
所以最终读数为:
5mm+0.50mm=5.50mm.
(3)由于光电门的宽度d很小,所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度.
滑块通过光电门1速度为:
滑块通过光电门2速度为:
,
根据功能关系需要验证的关系式为:
.
故答案为:
(1)不需要;
(2)5.50;
(3)
.
【点评】:
了解光电门测量瞬时速度的原理,实验中我们要清楚研究对象和研究过程,对于系统我们要考虑全面,同时明确实验原理是解答实验问题的前提.
10.(9分)(2015•湖南模拟)LED绿色照明技术已经走进我们的生活.某实验小组要精确测定额定电压为3V的LED灯正常工作时的电阻,已知该灯正常工作时电阻大约500Ω,电学符号与小灯泡电学符号相同.
实验室提供的器材有:
A.电流表A1(量程为0至50mA,内阻RA1约为3Ω)
B.电流表A2(量程为0至3mA,内阻RA2=15Ω)
C.定值电阻R1=697Ω
D.定值电阻R2=1985Ω
E.滑动变阻器R(0至20Ω)一只
F.电压表V(量程为0至12V,内阻RV=1kΩ)
G.蓄电池E(电动势为12V,内阻很小)
F.开关S一只
(1)如图所示,请选择合适的器材,电表1为F ,电表2为 B,定值电阻为D .(填写器材前的字母编号)
(2)将采用的电路图补充完整.
(3)写出测量LED灯正常工作时的电阻表达式Rx=
(填字母),当表达式中的I2(填字母)达到1.5mA ,记下另一电表的读数代入表达式,其结果为LED灯正常工作时电阻.
【考点】:
伏安法测电阻.
【专题】:
实验题.
【分析】:
滑动变阻器阻值远小于LED的电阻,所以滑动变阻器采用分压式接法.LED灯的额定电压为3V,题目所给的电压表量程太大,测量不准确,需通过电流表和定值电阻改装一个电压表,因为通过LED的电流较小,可以用题目中的电压表当电流表使用.根据闭合电路欧姆定律求出LED正常工作时的电阻,根据欧姆定律得出LED电压为3V时,得到LED的电阻.
【解析】:
解:
(1)
(2)要精确测定额定电压为3V的LED灯正常工作时的电阻,需测量LED灯两端的电压和通过LED灯的电流,
由于电压表的量程较大,测量误差较大,不能用已知的电压表测量LED两端的电压,可以将电流表A2与定值电阻串联改装为电压表测量电压;
改装电压表的内阻:
R=
=
=1000Ω,A2的内阻约为15Ω,则定值电阻应选D;
LED灯正常工作时的电流约为I=
=
=6mA左右,电流表的量程较小,电流表不能精确测量电流,可以用电压表测量电流;
因为滑动变阻器阻值远小于LED的电阻,所以滑动变阻器采用分压式接法.电路图如图所示,
由以上分析可知,电表1为F,电表2为B,定值电阻为D.
(3)根据闭合电路欧姆定律知,灯泡两端的电压U=I2(R+RA2),通过灯泡的电流I=
﹣I2,所以LED灯正常工作时的电阻RX=
=
.
改装后的电压表内阻为RV=1985+15Ω=2000Ω,则当I2=1.5mA时,LED灯两端的电压为3V,达到额定电压,测出来的电阻为正常工作时的电阻.
故答案为:
(1)F;B;D;
(2)电路图如图所示;
(2)
;I2;1.5mA.
【点评】:
本题的难点在于电流表的量程偏小,无法测电流,电压表的量程偏大,测量电压偏大,最后需通过改装,用电流表测电压,电压表测电流.
11.(14分)(2015•湖南模拟)如图所示,在高速公路某处安装了一台500万像素的固定雷达测速仪,可以准确抓拍超速车辆以及测量运动车辆的加速度.若汽车距测速仪355m时刻测速仪发出超声波,同时汽车由于紧急情况而急刹车,当测速接收到反射回来的超声波信号时,汽车恰好停止,此时汽车距测速仪335m,已知声速为340m/s.
(1)求汽车刹车过程中的加速度;
(2)若该路段汽车正常行驶时速度要求在60km/h~110km/h,则该汽车刹车前的行驶速度是否合法?
【考点】:
匀变速直线运动的位移与时间的关系.
【专题】:
直线运动规律专题.
【分析】:
(1)从B发出超声波到接收到反射回来的超声波信号这段时间内,求出A的位移,由于超声波从B发出到A与被A反射到被B接收所需的时间相等,根据匀变速直线运动的推论求出超声波从B发出到A这段时间内A的位移,从而得出超声波从B到A的位移,根据声速求出运行的时间,从而再根据△x=aT2求出汽车运动的加速度.
(2)根据速度位移公式求出刹车前的速度,进而判断是否合法.
【解析】:
解:
(1)根据题意,超声波和汽车运动过程的示意图,如图所示.
超声波从B发出到A与被A反射到被B接收所需的时间相等,在整个这段时间内汽车的位移x=355﹣335m=20m.初速度为零的匀变速直线运动,在开始相等时间内的位移之比为1:
3,所以x1=5m,x2=15m,则超声波被A接收时,AB的位移x′=335+5m=340m,所以超声波从B发出到被A接收所需的时间T=
=
s=1s.则t=2T=2s.
根据△x=aT2得,a=
=
=10m/s2.
(2)由A车刹车过程中的位移x=
解得刹车前的速度v0=20m/s=72km/h
车速在规定范围内,是合法的.
答:
(1)汽车刹车过程中的加速度为10m/s2;
(2)若该路段汽车正常行驶时速度要求在60km/h~110km/h,则该汽车刹车前的行驶速度合法.
【点评】:
解决本题的关键理清运动过程,抓住超声波从B发出到A与被A反射到被B接收所需的时间相等,运用匀变速直线运动的规律进行求解.
12.(18分)(2015•湖南模拟)如图所示,空间存在匀强电场和匀强磁场,电场方向为y轴正方向,磁场方向垂直于xy平面(纸面)向外,电场和磁场都可以随意加上或撤除,重新加上的电场或磁场与撤除前的一样.一带正电荷的粒子从坐标原点O(0,0)点以一定的速度平行于x轴正向入射.这时若只有磁场,粒子将做半径为R0的圆周运动;若同时存在电场和磁场,粒子恰好做直线运动.现在只加电场,当粒子从O点运动到x=R0平面(图中虚线所示)时,立即撤除电场同时加上磁场,粒子继续运动,其轨迹与x轴交于M点,不计重力,求:
(1)粒子到达x=R0平面时的速度.
(2)M点的横坐标xM.
【考点】:
带电粒子在匀强磁场中的运动;带电粒子在匀强电场中的运动.
【专题】:
带电粒子在复合场中的运动专题.
【分析】:
(1)做直线运动时电场力等于洛伦兹力,做圆周运动洛伦兹力提供向心力,只有电场时,粒子做类平抛运动,联立方程组即可求解;
(2)撤电场加上磁场后做圆周运动洛伦兹力提供向心力,求得R,再根据几何关系即可求解.
【解析】:
解:
(1)粒子做直线运动时,有:
qE=qBv0
只有磁场时粒子做圆周运动,有:
qBv0=m
只有电场时,粒子做类平抛运动,则有:
qE=ma
R0=v0t
vy=at
解得:
vy=v0
粒子的速度大小为:
v=
=
v0
速度方向与x轴的夹角为:
θ=
(2)当粒子从运动到x=R0平面,
粒子与x轴的距离为:
H=
at2=
.
撤去电场加上磁场后,有:
qBv=m
解得:
R=
R0
此时粒子的运动轨迹如图所示.
圆心C位于与速度v方向垂直的直线上,该直线与x轴和y轴的夹角均为
.由几何关系可得C点的坐标为:
xC=2R0
yC=﹣
过C点作x轴的垂线,在△CDM中,有:
lCM=R=
R0
lCD=
解得:
lDM=
=
R0
M点的横坐标为:
xM=2R0+
R0.
答:
(1)粒子到达x=R0平面时的速度大小为
v0,速度方向与x轴的夹角为
.
(2)M点的横坐标xM是2R0+
R0.
【点评】:
该题是带电粒子在混合场中运动的问题,要求同学们理解仅有电场时,粒子做类平抛运动,只有磁场时做匀速圆周运动,再根据圆周运动和平抛运动的基本公式及几何关系解题,本题难度较大.
(二)选做题【选修3-3模块】(15分)
13.(6分)(2015•湖南模拟)有关分子的热运动和内能,下列说法正确的是( )
A.一定质量的气体,温度不变,分子的平均动能不变
B.物体的温度越高,分子热运动越剧烈
C.物体的内能是物体中所有分子热运动动能和分子势能的总和
D.布朗运动是由悬浮在液体中的微粒之间的相互碰撞引起的
E.外界对物体做功,物体的内能必定增加
【考点】:
热力学第一定律;布朗运动.
【专题】:
热力学定理专题.
【分析】:
温度是分子平均动能的标志,内能是所有分子的动能和所有分子势能的总和,布朗运动反应了液体分子的无规则运动,改变内能的方式有做功和热传递.
【解析】:
解:
A、温度是分子平均动能的标志,所以温度不变,分子的平均动能不变,A正确;
B、物体的温度越高,分子热运动越剧烈,B正确;
C、物体的内能就是物体内部所有分子的动能和分子势能的总和,C正确;
D、布朗运动是由液体分子之间的不规则运动引起的,D错误;
E、改变内能的方式有做功和热传递,外界对物体做功,物体的内能不一定增加,E错误;
故选:
ABC
【点评】:
本题考查了分子平均动能的唯一标志是温度,还有物体的内能、改变内能的方式有做功和热传递、布朗运动等知识点,难度不大.
14.(9分)(2015•湖南模拟)如图所示,一圆柱形绝热气缸竖直放置,通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体.活塞的质量为m,横截面积为S,与容器底部相距h.现通过电热丝缓慢加热气体,当气体的温度为T1时活塞上升了h.已知大气压强为p0.重力加速度为g,不计活塞与气缸间摩擦.
①求温度为T1时气体的压强;
②现停止对气体加热,同时在活塞上缓慢添加砂粒,当添加砂粒的质量为m0时,活塞恰好回到原来位置,求此时气体的温度.
【考点】:
理想气体的状态方程.
【专题】:
理想气体状态方程专题.
【分析】:
(1)由题,活塞处于平衡状态,根据平衡条件列式求气体的压强;
(2)当添加砂粒的质量为m0时,活塞恰好回到原来的位置,再以活塞为研究对象,由平衡条件求得封闭气体的压强,由查理定律列式求此时气体的温度.
【解析】:
解:
①设气体压强为p1,由活塞平衡知