苏北四市高三第三次调研考试物理试题 2012.3.30

物 理 试 题 2012.3.30

注意：本试卷满分120分，考试时间100分钟。将答案写在答题卡上，写在试卷上不得分。 一、单项选择题：本题共5小题，每小题3分，满分15分。每小题只有一个选项符合题意。 1．如图所示，物体A用轻质细绳与圆环B连接，圆环套在固定竖直杆MN上，用一水平力F作用在绳上的O点，整个装置处于静止状态。现将O点缓慢向左移动，使细绳与竖直M 方向的夹角增大。下列说法正确的是 B A．水平力F逐渐增大

B．O点能到达与圆环B等高处 F O C．杆对圆环B的摩擦力增大 NA D．杆对圆环B的弹力不变

2．某导体置于电场后周围的电场分布情况如图所示，图中虚线表示电

A 场线，实线表示等势面，A、B、C为电场中的三个点。下列说法错 ．误的是 ．B A．A点的电场强度小于B点的电场强度 B．A点的电势高于B点的电势

C C．将负电荷从A点移到B点，电场力做正功 D．将正电荷从A点移到C点，电场力做功为零

3．2012年2月25日我国成功地将第十一颗北斗导航卫星送入太空预定轨道—地球静止轨道，使之成为地球同步卫星。关于该卫星下列说法正确的是

A．相对于地面静止，离地面高度为在R～4 R（R为地球半径）之间的任意值 B．运行速度大于7.9km/s

C．角速度大于静止在地球赤道上物体的角速度

D．向心加速度大于静止在地球赤道上物体的向心加速度

4．如图所示，矩形线圈abcd与可变电容器C、理想电流表A组成闭合电路。线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，转动的角速度ω=100π rad/s。线圈的匝数N=100，边长ab=0.2m、ad=0.4m，电阻不计。磁场只分布在bc边的左侧，磁感应强度大小B=

2T。电容器放电时间不计。下列说法正确的是 16ω a b A．该线圈产生的交流电动势峰值为50 V B．该线圈产生的交流电动势有效值为252V C．电容器的耐压值至少为50V

D．电容器的电容C变大时，电流表的示数变小

5．“蹦极”是一项刺激的极限运动，运动员将一端固定的长弹性绳绑在踝关节处，从几十米高处跳下。在某次蹦极中，弹性绳弹力F的大小随时间t的变化图象如图所示，其中t2、t4时刻图线的斜率最大。将蹦极过程近似为在竖直方向的运动，弹性绳中弹力与伸长量的关系遵循胡克定律，空气阻力不计。下列说法正确的是

A．t1～t2时间内运动员处于超重状态

B．t2～t4时间内运动员的机械能先减少后增大 C．t3时刻运动员的加速度为零

F d A C c t O t1 t2 t3 t4

D．t4时刻运动员具有向下的最大速度

二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，满分16分。每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。 6．某河宽为600m，河中某点的水流速度v与该点到较近河岸的距离d的关系图象如图所示。船在静水中的速度为4m/s，船渡河的时间最短。下列说法正确的是

-1v/（m·s） A．船在行驶过程中，船头始终与河岸垂直

3 B．船在河水中航行的轨迹是一条直线

d/m C．渡河最短时间为240s

0 300 600 D．船离开河岸400m时的速度大小为25m/s

7．某同学自制变压器，原线圈为n1匝，在做副线圈时，将导线ab对折后并在一起，在铁

芯上绕n2圈，从导线对折处引出一个接头c，连成图示电路。S为单刀双掷开关，线圈电阻不计，原线圈接u1=Umsinωt的交流电源。下列说法正确的是

2n2UmA．S接b时，电压表示数为

n1a ～ u1 n1 n2 b S c V R P B．S接c时，电压表示数为

2n2Um 2n1C．S接c时，滑动触头P向下移动，变压器输入功率变大 D．S接c时，滑动触头P向上移动，变压器输入电流变大

8．如图所示，在竖直向下的匀强磁场中有两根竖直放置的平行粗糙导轨CD、EF，导轨上放有一金属棒MN。现从t=0时刻起，给棒通以图示方向的电流且电流强度与时间成正比，即I=kt，其中k为常量，金属棒与导轨始终垂直且接触良好。下列关于棒的速度v、加速度a随时间t变化的关系图象，可能正确的是 C E a a v v I N M

O t F O D O O t t t D B C B A

9．如图所示，水平传送带AB距离地面的高度为h，以恒定速率v0顺时针运行。甲、乙两滑块（视为质点）之间夹着一个压缩轻弹簧（长度不计），在AB的正中间位置轻放它们时，弹簧立即弹开，两滑块以甲 乙 B A 相同的速率分别向左、右运动。下列判断正确的是 0 h

A．甲、乙滑块可能落在传送带的左右两侧，且距释放点的水平距离可能相等 B．甲、乙滑块可能落在传送带的左右两侧，但距释放点的水平距离一定不相等 C．甲、乙滑块可能落在传送带的同一侧，且距释放点的水平距离一定相等 D．甲、乙滑块可能落在传送带的同一侧，但距释放点的水平距离一定不相等

三、简答题：本题分必做题（第10、11题）和选做题（第12题）两部分，满分42分。请将解答填在答题卡相应的位置。

A 10.（8分）某同学为了探究杆转动时的动能表达式，设计了如图所示的实 O 验：质量为m的均匀长直杆一端固定在光滑转轴O处，杆由水平位置

h 静止释放，用光电门测出另一端A经过某位置时的瞬时速度vA，并记

光电门 下该位置与转轴O的高度差h。 ⑴设杆的宽度为L（L很小），A端通过光电门的时间为t，则A端通 过光电门的瞬时速度vA的表达式为 ▲ 。

1 2 3 4 5 6 组 次

0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 h/m

-1▲ ▲ ▲ 1.23 1.73 2.12 2.46 2.74 3.00 vA/（m·s） vA-1/ （s·m-1）0.81 0.58 0.47 0.41 0.36 0.33 h/m 22-21.50 3.00 4.50 6.05 7.51 9.00 vA/ （m·s） O

⑵调节h的大小并记录对应的速度vA，数据如上表。为了形象直观地反映vA和h的关 系，请选择适当的纵坐标并画出图象。 ⑶当地重力加速度g取10m/s2，结合图象分析，杆转动时的动能Ek= ▲ （请用质量m、速度vA表示）。 11．（10分）某研究小组收集了两个电学元件：电阻R0（约为2kΩ）和手机中的锂电池（电动势E标称值为3.7V，允许最大放电电流为100mA）。实验室备有如下器材： A．电压表V（量程3V，电阻RV 约为4.0kΩ） B．电流表A1（量程100mA，电阻RA1 约为5Ω） C．电流表A2（量程2mA，电阻RA2 约为50Ω） D．滑动变阻器R1（0～40Ω，额定电流1A） E．电阻箱R2（0～999.9Ω） F．开关S一只、导线若干 ⑴为了测定电阻R0的阻值，小明设计了一电路， 如图甲所示为其对应的实物图，图中的电流表 A应选 ▲ (选填“A1”或“A2”)，请将 实物连线补充完整。

R0 A + V -

甲

⑵为测量锂电池的电动势E和内阻r，小红设计了如图乙所示的电路图。根据测量数

据作出1—1图象，如图丙所示。若该图线的斜率为k，纵轴截距为b，则该锂电池

UR2的电动势E= ▲ ，内阻r= ▲ （用k、b和R2表示）。该实验的测量

值偏小，造成此系统误差主要原因是 ▲ 。

1 R2 U 1V R2O S E 丙 乙

12.【选做题】请从A、B和C三小题中选定两小题作答，并在答题卡相应的答题区域内作答，如都作答则按A、B两小题评分。 A.(选修模块3－3)（12分）

锂电池 R1 ⑴下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是 ▲

F

斥

力 O r 引r0 力

D.小草上的露珠 B.分子间的作用力与 C.食盐晶体 A.三颗微粒运动

位置的连线 距离的关系

A．微粒运动就是物质分子的无规则热运动，即布朗运动

B．当两个相邻的分子间距离为r0时，它们间相互作用的引力和斥力大小相等 C．食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的

D．小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用

p ⑵如图，一定质量的理想气体由状态a沿abc变化到状态c，吸收了c b 340J的热量，并对外做功120J。若该气体由状态a沿adc变化到状态c时，对外做功40J，则这一过程中气体 ▲ （填“吸收”或“放

a d V 出”） ▲ J热量。

O ⑶已知1mol水的质量为18g、密度为1.0×103kg/m3，阿伏伽德罗常

数为6.0×1023mol-1，试估算1200ml水所含的水分子数目。（计算 结果保留一位有效数字）

B.(选修模块3－4)（12分） ⑴下列四幅图中关于机械振动和机械波的说法正确的是 ▲ y y θ＜5° A M M O O l θ B

x

A．粗糙斜面上的金属球M在弹簧的作用下运动，该运动是简谐运动 B．单摆的摆长为l，摆球的质量为m、位移为x，此时回复力为F=－

mgx lC A B C D x C．质点A、C之间的距离就是简谐波的一个波长

D．实线为某时刻的波形图，此时质点M向下运动，经极短时间后波形图如虚线所示 ⑵如图所示，某车沿水平方向高速行驶，车厢的光源发出一个闪光， v 闪光照到了车厢的前、后壁，则地面上的观察者认为该闪光 ▲ （选 填“先到达前壁”、“先到达后壁”或“同时到达前后壁”），同时他观 察到车厢的长度比静止时变 ▲ （选填“长”或“短”）了。

⑶光线从折射率n=2的玻璃进入真空中，当入射角为30°时，折射角为多少？当入射角 为多少时，刚好发生全反射？ C.(选修模块3－5)（12分）

⑴关于下列四幅图说法正确的是 ▲ 验电器 锌板 紫外光灯

质子

中子 电子

C.电子束通过铝箔 A.原子中的电子绕 B.光电效应实验 D. α粒子散射实验 时的衍射图样

原子核高速运转

A．原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径是任意的 B．光电效应实验说明了光具有粒子性

C．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性

D．发现少数α粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围

E/eV ⑵如图所示为氢原子的能级图。用光子能量为13.06 eV的光照射 n

0 ∞ 一群处于基态的氢原子，可能观测到氢原子发射的不同波长的 -0.54 5 -0.85 4 光有 ▲ 种，其中最短波长为 ▲ m（已知普朗克常量 -1.51 3 －34

h=6.63×10 J·s）。 -3.40 2 ⑶速度为3m/s的冰壶甲与静止的相同冰壶乙发生对心正碰，碰后甲以1m/s的速度继续向前滑行。求碰后瞬间冰壶乙的速度大小。 1 -13.6

四、计算题：本题共3小题，满分47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。

13．(15分)如图甲所示是一打桩机的简易模型。质量m=1kg的物体在拉力F作用下从与钉子接触处由静止开始运动，上升一段高度后撤去F，到最高点后自由下落，撞击钉子，将钉子打入一定深度。物体上升过程中，机械能E与上升高度h的关系图象如图乙所示。不计所有摩擦，g取10m/s2。求： E/J 12 ⑴物体上升到1m高度处的速度；

8 ⑵物体上升1 m后再经多长时间才撞击钉

m 子（结果可保留根号）； 4 钉子

⑶物体上升到0.25m高度处拉力F的瞬时 h/m 0 功率。 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 甲 乙

14．(16分) 如图所示，带电平行金属板相距为2R，在两板间半径为R的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，两板及其左侧边缘连线均与磁场边界刚好相切。一质子（不计重力）沿两板间中心线O1O2从左侧O1点以某一速度射入，沿直线通过圆形磁场区域，然后恰好从极板边缘飞出，在极板间运动时间为t0。若仅撤去磁场，质子仍从O1点以相同速度射入，经

t0时间打到极板上。 2B R O O2

⑴求两极板间电压U； ⑵求质子从极板间飞出时的速度大小； ⑶若两极板不带电，保持磁场不变，质子仍沿 O 1中心线O1 O2从O1点射入，欲使质子从两板左 侧间飞出，射入的速度应满足什么条件？

15. (16分)如图所示，倾角为θ的足够长的光滑绝缘斜面上存在宽度均为L的匀强电场和匀强磁场区域，电场的下边界与磁场的上边界相距为L，其中电场方向沿斜面向上，磁场方向垂直于斜面向下、磁感应强度的大小为B。电荷量为q的带正电小球（视为质点）通过长度为4L的绝缘轻杆与边长为L、电阻为R的正方形单匝线框相连，组成总质量为m的“ ”型装置，置于斜面上，线框下边与磁场的上边界重合。现将该装置由静止释放，当线框下边刚离开磁场时恰好做匀速运动；当小球运动到电场的下边界时刚好返回。已知L=1m，

3L B=0.8T，q=2.2×10-6C，R=0.1Ω，m=0.8kg，θ=53°，

B sin53°=0.8，g取10m/s2。求： E L L ⑴线框做匀速运动时的速度大小；

L ⑵电场强度的大小； ⑶经足够长时间后，小球到达的最低点与电场

θ 上边界的距离。

物理参及评分标准

选择题： 题号 答案 10．（8分） ⑴（3分）

9.07.56.04.53.01.5O 0.00.10.10.20.20.3h/m

21 A 2 C 3 D 4 B 25 B vA/ m·s 2-26 AD 7 BD 8 BD 9 AC Lt⑵如图（纵坐标1分，图象2分） ⑶mvA（2分）

11．⑴ 如图 （2分）

A2 （2分）

⑵Er1 （2分） bk （2分） b16R0 A + V - 锂电池 电压表的分流（2分）

12A. ⑴BD （4分）⑵吸收 260J；（每空2分） ⑶NVMNA （2分） 代入数值得：N=4×1025（2分）

12B.⑴BD (4分)

⑵先到达后壁 短（每空2分）

⑶nsin301sin 45 （2分）

C1sin9 nsin 0 C45 （2分）

12C⑴BCD； (4分)

⑵10 9.5×10-8 （每空2分）

⑶mv1mv1mv2 （2分） 解得 v2=2m/s （2分）

13．(15分) ⑴设物体上升到h1=1m处的速度为v1，由图乙知

12mgh1mv112 2分

2解得 v1=2m/s 2分

⑵解法一：由图乙知，物体上升到h1=1m后机械能守恒，即撤去拉力F，物体仅在重力作用下先匀减速上升，至最高点后再自由下落．设向上减速时间为t1，自由下落时间为t2 对减速上升阶段有 0v1gt1 解得 t1=0.2s 1分

v减速上升距离 h1t1=0.2m 1分

2612自由下落阶段有 h1hgt2 解得 t2s 2分

52即有 t=t1+t2=

61s 1分 5解法二：物体自h1=1m后的运动是匀减速直线运动，设经t时间落到钉子上，则有

1h1v1tgt2 3分

2解得 t=

61s 2分 5(3)对F作用下物体的运动过程，由能量守恒有

FhE 1分

由图象可得，物体上升h1=1m的过程中所受拉力F=12N 1分

物体向上做匀加速直线运动，设上升至h2=0.25m时的速度为v2，加速度为a 由牛顿第二定律有 Fmgma 1分

2由运动学公式有 v22ah2 1分

瞬时功率 P=Fv2 1分 解得 P=12W 1分 14．（16分）

（1）设质子从左侧O1点射入的速度为v0，极板长为L

Uqv0B （2分） 2R1qE2t （2分） 在电场中作类平抛运动：L2Rv0t R2m在复合场中作匀速运动：q又 Lv0t0 （1分）

撤去磁场，仅受电场力，有：R1qEt02() （1分） 2m22t04R8RB （2分） 解得 t L4R v0 Ut02t0（2）质子从极板间飞出时的沿电场方向分速度大小vy从极板间飞出时的速度大小v22v0vy2v0qE2Rtv0（1分）

tm42R （1分） t0（3）设质子在磁场中做圆周运动的轨道半径为r，质子恰好从上极板左边缘飞出时速度的偏转角为，由几何关系可知：-=45，r2rR （2分） 因为R1qEt02qEqv0B8R()，所以2 （1分） 2m2mmt0221Rv2根据向心力公式 qvB （2分） m，解得r=

t0r所以，质子两板左侧间飞出的条件为 0v

15．（16分）

2(21)R （1分） t0B O1   O O2

解：⑴设线框下边离开磁场时做匀速直线运动的速度为v0，则：

EB2L2v0，（1分） EBLv0，I FABILRRB2L2v0mgsin（2 分） 根据平衡条件：FAR可解得 v0mgRsin1m/s（1 分）

B2L2（2）从线框刚离开磁场区域到小球刚运动到电场的下边界的过程中，由动能定理：

2L0 qELmgsin12mv0（3分） 2可求得E6106N/C （2分）

（3）设经足够长时间后，小球运动的最低点到电场上边界的距离为x， 线框最终不会再

进入磁场，即运动的最高点是线框的上边与磁场的下边界重合，由动能定理：

qExmgsin(Lx)0（4分）

可得x

16m（2分） 17B E

x x x x x x L L L 3L θ