物理卷·2017届湖北省沙市中学高三上学期第六次双周练（2017-01） 10页

2016—2017 学年上学期 2014 级 第六次考试物理试卷 命题人： 审题人： 一、选择题（共 10 题，1-6 单选，7-10 多选，每题 5 分，共 50 分） 1．库仑定律是电磁学的基本定律。1766 年英国的普里斯特利通过实验证实了带电金属空腔 不仅对位于空腔内部的电荷没有静电力的作用，而且空腔内部也不带电。他受到万有引 力定律的启发，猜想两个点电荷（电荷量保持不变）之间的静电力与它们的距离的平方 成反比。1785 年法国的库仑通过实验证实了两个点电荷之间的静电力与它们的电荷量的 乘积成正比，与它们的距离的平方成反比。下列说法正确的是 A．普里斯特利的实验表明，处于静电平衡状态的带电金属空腔内部的电势为零 B．普里斯特利的猜想运用了“对比”的思维方法 C．为了验证两个点电荷之间的静电力与它们的距离的平方成反比，库仑制作了库仑扭 秤装置 D．为了验证两个点电荷之间的静电力与它们的电荷量的乘积成正比，库仑精确测定了 两个点电荷的电荷量 2．如图所示，A、D 分别是斜面的顶端、底端，B、C 是斜面上的两个点，AB= BC=CD，E 点 在 D 点的正上方，与 A 等高，从 E 点水平抛出质量相等的两个小球，球 1 落在 B 点，球 2 落在 C 点，关于球 1 和球 2 从抛出到落在斜面上的运动过程 A．球 1 和球 2 运动的时间之比为 2︰1 B．球 1 和球 2 动能增加量之比为 1︰3 C．球 1 和球 2 抛出时初速度之比为 2 2 ︰1 D．球 1 和球 2 运动时的加速度之比为 1︰2 3．如图所示，A、B 带等量异种电荷，PQ 为 A、B 连线的中垂线，R 为中 垂线上的一点，M、N 分别为 AR、BR 的中点，则下列判断中正确的是 A．M、N 两点电场强度相同 B．M、N 两点电势相等 C．负电荷由无限远移到 M 点时，电势能一定增加 D．从 R 处由静止释放一个负电荷，它将向右做直线运动 4．如图所示，圆形区域内有一垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度的大小为 B1，P 为磁场边 界上的一点。相同的带正电荷粒子，以相同的速率从 P 点射入磁场区域，速度方向沿位 于纸面内的各个方向。这些粒子射出边界的位置均处于边界的某一段弧上，这段圆弧的 弧长是圆周长的 1 3 。若将磁感应强度的大小变为 B2，结果相应的弧长变为 圆周长的 1 4 ，不计粒子的重力和粒子间的相互影响，则 2 1 B B 等于 A． 3 4 B． 3 2 C． 6 2 D． 2 3 5．如图所示，在半径为 R 的圆形区域内有垂直纸面向里的磁感应强度为 B 的匀强磁场，在 磁场区域的上方有一水平放置的感光板 MN。从磁场区域最左端 Q 垂直磁场射入大量的 电荷量为 q、质量为 m、速率为 v 的粒子，且速率满足 qBRv m  ，最后都打在了感光板 上。不考虑粒子间的相互作用力和粒子的重力，关于这些粒子，下列说法中错误的是 A．这些粒子都带正电 B．对着圆心入射的粒子，其射出方向的反向延长线一定过圆心 C．只有对着圆心入射的粒子，射出后才垂直打在感光板 MN 上 D．沿不同方向入射的粒子射出后均可垂直打在感光板 MN 上 6．如图所示，在粗糙水平面上有甲、乙两木块，与水平面间的动摩擦因数均为  ，质量分 别为 m1 和 m2，中间用一原长为 L、劲度系数为 k 的轻质弹簧连接起来，开始时两木块均 静止且弹簧无形变。现用一水平恒力 1 2[ ( ) ]F F m m g  向左推木块乙，直到两木块 第一次达到加速度相同时，下列说法正确的是 A．此时甲的速度可能等于乙的速度 B．此时两木块之间的距离为 1 1 2( ) FmL m m k   C．此阶段水平力 F 做的功等于甲、乙两木块动能增加量与弹性势能增加量的总和 D．此阶段甲、乙两木块各自所受摩擦力的冲量大小相等 7．2015 年 2 月天宇上演“木星冲日”，“木星冲日”是指太阳、地球、木星排列成一条直线， 从地球上看木星与太阳方向正好相反，冲日前后，木星距离地球最近，也最明亮，是观 测木星的最佳时机。已知木星的公转半径约为地球公转半径的 5.2 倍，下列说法正确的 是 A．2016 年天宇一定会再次上演“木星冲日” B．2016 年天宇不会上演“木星冲 日”，2017 年一定会上演“木星冲日” C．木星的公转周期约为 9 年 D．太星的公转周期约为 12 年 8．下列几幅图的有关说法中正确的是 A．原子中的电子绕原子核高率运转时，运行轨道的半径是任意的 B．发现少数α粒子发生了较大偏转，因为原子的全部正电荷集中在很小的空间范围 C．光电效应实验说明了光具有粒子性 D．射线甲由α粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷 9．如图所示，将质量 M=1 kg 的重物 B 悬挂在轻绳的一端，并放置在倾角为 30°、固定在水 平地面的斜面上，轻绳平行于斜面，B 与斜面间的动摩擦因数 3 3   。轻绳跨过质量 不计的光滑定滑轮，其另一端系一质量 m =0.5 kg 的小圆环 A。圆环套 在竖直固定的光滑直杆上，滑轮中心与直杆的距离为 L=4 m。现将圆环 A 从与定滑轮等高处由静止释放，不计空气阻力，直杆和斜面足够长， 取 g= 10 m/s2。下列判断正确的是 A．圆环下降的过程中，轻绳的张力大小始终等于 10 N B．圆环能下降的最大距离为 16 3mH m C．圆环速度最大时，轻绳与直杆的夹角为 30° D．若增加圆环质量使 m=l kg，再重复题述过程，则圆环在下降过程中，重力做功的功 率一直在增大 10．如图所示，在一等腰直角三角形 ACD 区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁场的磁感 应强度大小为 B，一质量为 m、电荷量为 q 的带正电粒子（不计重力） 从 AC 边的中点 O 垂直于 AC 边射入该匀强磁场区域，若该三角形的 两直角边长均为 2L，则下列关于粒子运动的说法中正确的是 A．若该粒子的入射速度为 qBL m   ，则粒子一定从 CD 边射出磁场， 且距点 C 的距离为 L B．若要使粒子从 CD 边射出，则该粒子从 O 点入射的最大速度 应为 ( 2 1)qB L m   C．若要使粒子从 CD 边射出，则该粒子从 O 点入射的最大速度应为 2qBL m   D．该粒子以不同的速度入射时，在磁场中运动的最长时间为 m qB  二、实验题（共两大题，16 分） 11．（6 分） 在研究机械能守恒定律时，将小球从距光滑斜轨底面 h 高处由静止释放，使其沿竖的光 滑圆形轨道（半径为 R）的内侧运动，如图所示。 ①若 h =2R，小球 通过圆形轨道最高点（填“可能”或“不能”）。 ②选取合适的高度 h，使小球能通过圆形轨道最高点。此时若仅增大 小球质量，则小球 通过圆形轨道最高点（填“能”“不能”或“不一 定能”）。 ③心球通过圆形轨道最低点时，对轨道的压力 重力（填“大于” “小于”或“等于”）。 12．（10 分）为了响应“地球一小时”的活动，某校学生组织了一次自制水果灯比赛，小明同 学自制的橙子电池成功点亮了一个 LED 小灯泡（如图甲所示）。在实验成功前，小明为 了测量橙子电池怕电动势和内阻进行了多次实验，他设计的电路图如图乙所示。 若实验室除了导线和开关外，还有以下一些器材可供选择： A．电流表 A1（量程为 0～0.6 A，内阻 R1=1Ω） B．灵敏电流表 A2（量程为 0～0.6 mA，内阻 R2 =800Ω） C．灵敏电流表 A3（量程为 0～600μA，内阻未知） D．变阻箱(0～9999Ω) （1）为了能尽可能准确测定“橙子电池”的电动势和内阻，实验中电流表应选择 （填 器材前的字母代号）。 （2）小明同学测出了多组数据并记录在下表。 他应该作 R－I 图像，还是作 1R I  图像？ 。 （3）请将小明获得的数据在图丙中作出图象 （4）则由图线可以得到被测水电池的电动势 E= V，内阻 r= Ω。（结果均保留 两位有效数字） 三、计算题（共 4 题，44 分） 13．（10 分）一小球从距游泳池底 3.2m 的高处由静止释放（忽略空气阻力），如果池中无水 经 0.8s 触底。为了防止小球与池底的剧烈撞击，须在池中注入一定深度的水。已知小 球触碰池底的安全限速为 1m/s，小球在在水中受到水的阻力（设不随水深变化而改变） 是重力的 4.5 倍，取 g= 10 m/s2，求： （1）注水前小球落到池底的速度？ （2）池中注水深度至少为多少？ [] 14．（10 分）“太空粒子探测器”是由加速装置、偏转装置和收集装置三部分组成的，其原理 可简化如下：如图所示，辐射状的加速电场区域边界为两个同心圆，圆心为 O，外圆的 半径 R1=l m，电势 1 =25 V，内圆的半径 R2=0.5 m，电势 2 =0，内圆内有磁感应强度大 小 B=1×l0－2 T、方向垂直纸面向里的匀强磁场，收集板 MN 与内圆的一条直径重合，假 设太空中漂浮着质量 m=1×10－10 kg、电荷量 q=2×l0－4C 的带正电粒子， 它们能均匀地吸附到外圆面上，并被加速电场从静止开始加速，进入 磁场后，发生偏转，最后打在收集板 MN 上并被吸收（收集板两侧均 能吸收粒子），不考虑粒子的碰撞和粒子间的相互作用。 （1）求粒子到达内圆时速度的大小； （2）分析外圆上哪些位置的粒子进入磁场后在磁场中运动的总时间最 长，并求该最长时间。 15．（12 分）如图所示，将弹簧平放在绝缘水平面上，其左端固定，自然伸长时右端在 O 点， O 点则水平面光滑，右侧粗糙。水平面上 OO'与 AA'之间区域（含边界）存在与竖直方 向的夹θ=37°、斜向右上方的匀强电场，电场强度 E=5×103 N/C。现将一质量 m=2kg、电 荷量 g=4×l0－3C 的带正电小物块从弹簧右端 O 点无初速度释放，物块在 A 点滑上倾角 θ=37°的斜面。已知 O、A 间的距离为 4.9 m，斜面 AB 的长度为 8 3 m ，物块与 OA 段水平 面间的动摩擦因数 1 0.5  ，物块与斜面间的动摩擦因数 2 0.75  。（物块可视为质点 且与弹簧不连接，物块通过 A 点时速率无变化，取 g= 10 m/s2，sin37°=0.6，cos 37°=0.8） （1）求物块沿斜面向上滑行的时间； （2）若用外力将物块向左压缩弹簧至某一位置后由静止 释放，且电场在物块进入电场区域运动 0.4 s 后突 然消失，物块恰能到达 B 点，求外力所做的功。 16．（12 分）如图所示，平面直角坐标系石盼位于竖直平面内，M 是一块平行于 x 轴的挡板， 与 y 轴交点的坐标为（ 30, 2 L ），右端无限接近虚线 POQ 上的 N 点，粒子若打在挡板 上会被挡板吸收。虚线 POQ 与 x 轴正方向的夹角为 60°，其右侧区域 I 内存在垂直纸面 向外的匀强磁场，磁感应强度为 B，挡板上方区域Ⅱ内存在垂直纸面向外的匀强磁场， 磁感应强度为 2B，挡板下方区域Ⅲ内存在方向沿 x 轴正方向的匀强电场。O 点有两个 质量均为 m、电荷量分别为+q 的粒子 a 和－q 的粒子 b，以及一不带电的粒子 c.粒子重 力不计，q>0。 （1）若粒子 a 从 O 点以速率 v0 沿 y 轴正方向射入区域Ⅲ，且恰好经过 N 点，求场强大 小 E； （2）若粒子 b 从 O 点沿 x 轴正方向射入区域 I，且恰好经过 N 点，求粒子 b 的速率 vb； （3）若粒子 b 从 O 点以(2)问中速率沿 x 轴正方向射入区域 I 的同时，粒子 c 也从 O 点以 速 率 vc 沿 OQ 方向匀速运动，最终两粒子相遇，求 vc 的可能值。 高三年级第六次考试物理答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C C C C D B AD BC BD ABD 11．①不能；②能；③大于 12．（1）B（2 分）（2） 1R I  图像（2 分）（3）如图所示 （2 分） （4）0.84～091（2 分） 2.0×102～3.0×102（2 分） 【解析】（1）“橙子电池”的内阻很大，电路中电流较小， 所以用量程较小且内阻已知的电流表 B。 （2）电阻 R 与电流的倒数 1 I 成正比，所以画 1R I  图像 比较形象直观。 （3）根据闭合电路欧姆定律， 2( )E I r R R   ，整 理可得 1 1R E r RI    ，图线的斜率就是电动势，图线的截距大小就是 1r R ，由此可求 得电源的电动势和内阻。 13．（1）8m/s （2）0.7m 【解析】（1）设小球质量为 m，不注水的情况下，由运动学公式得 2 1 2H g  解得 1 2 8 /gH m s   （2）设小球触底速度恰为 1 /m s  ，注水深度为 h ，入水时的速度为 0 ，由牛顿第二定 律和运动学公式得 4.5F mg mg ma   ， 解得 3.5a g 2 0 2H h g   2 2 0 2h a   解得 0.7h m 14．（1）1×l04 m/s （2）贴着收集板左端上表面进入磁场的粒子和贴着收集板右端下表面进入磁场的粒子运动 时间最长， 4102t    【解析】（1）带电粒子在电场中被加速时，由动能定理可知 21 02qU m  1 2U    解得 41 10 /m s   （2）粒子进入磁场后，在洛伦兹力的作用下发生偏转，有 2mq B r   解得 r =0. 5m 因为 r =R2，所以由几何关系可知，从收集板左端贴着收集板 上表面进入磁场的粒子在磁场中运动 1 4 圆周后，射出磁场，进入 电场，在电场中先减速后反向加速，并返回磁场，在磁场中再运动 1 4 圆周后被收集板吸收。 该粒子在磁场中运动的总时间最长，运动时间为粒子在磁场中做圆周运动周期的 1 2 ，其运 动轨迹如图甲所示。 2 Tt  而 2 2r mT qB     解得 4102t s   同理可知，从收集板右端贴着收集板下表面进入磁场的粒子在磁场中运动的时间也为 4102 s  所以，外圆面上收集板左端贴着收集板上表面进入磁场的粒子和收集板右端贴着 收集板下表面进入磁场的粒子在磁场中运动的总时间最长，最长时间为 4102 s  15．（1）0.58 s （2）49 J 【解析】（1）物块在 OA 之间做匀加速直线运动，有 cos37N qE mg  1 1sin37qE N ma  2 1 02 OAa x  联立（1）（2）（3）式，解得 2 14 , 5 / , 7 /AN N a m s m s   物块在斜面上向上做匀减速直线运动，有 2 2sin37 cos37mg mg ma   解得 a2 =12 m/s2 假设物块在斜面上速度可减为零，且该过程在斜面上发生的位移为 x， 有 2 22 0 Aa x    解得 49 8 24 3x m m  ，假设成立 由 20 A a t  ，解得 0.58t s （2）设物块在 A 点时的速度大小为 'A ， 因物块恰好能到达 B 点，故由 '2 22 0AB Aa x    解得 ' 8 /A m s  设物块刚进入电场区域时速度为 0 ，撤去电场时速度为 1 ， 则 1 0 1 1a t   2 2 1 1 1 02a x    撤去电场后，物块做匀减速直线运动至 A 点，有 1 3mg ma  2 2 3 1 12 ( ) 'OA Aa x x      联立得 2 3 05 / , 7 /a m s m s  ， 由动能定理得 2 0 1 492W m J  16．（1） 2 04 3 m qL  （2）见解析 （3）见解析 【解析】（1）粒子 a 在电场中做类平抛运动 竖直方向上有 0 3 2 L t 水平方向上有 21 2 2 L at 又 qEa m  联立解得 2 04 3 mE qL  （2）如图甲所示：粒子 b 在磁场中做匀速圆周运动。 i．若粒子 b 由轨迹①到达 N 点，由几何知识有 ON= 2R1cos 30°，ON =L 解得 1 3 3R L R1 根据洛伦兹力提供向心力，有 2 1 1 ,b b b mq B m RR Bq     解得 3 3b qBL m   ii．若粒子 b 由轨迹②到达 N 点，由 2 q B m R   ， 得 1 '' bmR Bq  ， 2 ' 2 bmR Bq  ，即 1 2' 2R R 由几何知识有 12 ' cos30OG R  ， 22 cos30NG R  ， 2 2 2OG NG ON L   得 1 1' 2R R ， 解得 2 3' 2 3b b qBL m    （3）如图乙所示，设粒子 b 每次经过虚线 POQ 时交点为 N1、N2、N3、N4…… 则相邻交点之间的距离均为 3 2cos30 Ls L  根据粒子在磁场中运动周期 2 mT Bq  ， 在区域 I 中每段圆弧对应的运动时间为 1 120 2 2 360 3 B mt Bq Bq       在区域Ⅱ中每段圆弧对应的运动时间为 2 240 2 2 360 2 3 m mt Bq Bq       故可设 1 2t t t  ， i．若粒子 b 由轨迹①到达 N1 点和粒子 c 相遇，则 3 2c L qBL t m    ii．若粒子 b 由轨迹②经区域Ⅱ到达各个交点和粒子 c 相遇，粒子 c 运动的位移大小为 nL， 对应的时间为 2nt， 3 2 4c nL qBL nt m    iii.若粒子 b 由轨迹②经区域 I 到达各个交点和粒子 c 相遇，粒子 c 运动的位移大小为 nL， 对应的时间为(2n -3)t， 3 ( 2,3,4, )(2 3) 2(2 3)c nL nqBLn nn t n m      … [或 3( 1) ( 2,3,4, )2(2 1)c n qBL nn m     … ]