北京市西城区2011届高三上学期期末考试物理试题(含答案)

高三物理 2011.1

本试卷分第一卷(选择题)和第二卷(非选择题)两部分。共100分。考试时间120分钟。

第一卷（选择题，共48分）

一、单项选择题（本题共10小题，每小题3分。每小题只有一个选项正确。） 1．下列物理量中属于矢量的是 A．动能 B．势能 C．动量 D．功率

2．两个共点力F1、F2，其中F1=50N、F2=30N。它们合力的大小不可能是 ．．．A．80N

B．50N

C．30N

D．10N

3．如图所示，一人站在电梯中的体重计上，随电梯一起运动。下列各种

情况中，体重计的示数最大的是

A．电梯匀减速上升，加速度的大小为 1.0 m/s2 B．电梯匀加速上升，加速度的大小为 1.0 m/s2 C．电梯匀减速下降，加速度的大小为 0.5 m/s2 D．电梯匀加速下降，加速度的大小为 0.5 m/s2

4．物块M在静止的传送带上匀速下滑时，传送带突然转动，传送带

转动的方向如图中箭头所示。则传送带转动后

M A．M将减速下滑 B．M仍匀速下滑

C．M受到的摩擦力变小

θ D．M受到的摩擦力变大

5．如图所示，两根光滑金属导轨平行放置，导轨所在平面与水平面间的夹角为θ。整个装置处于沿竖直方向的匀强磁场中。金属杆ab垂直导轨放置，当杆中通有从a到b的恒定电流I时，金属杆ab刚好静止。则

b A．磁场方向竖直向上 I B．磁场方向竖直向下

θ C．ab受安培力的方向平行导轨向上 a D．ab受安培力的方向平行导轨向下 θ

6．2010年10月1日我国成功发射了探月卫星“嫦娥二号”，“嫦娥二号”卫星在距月球表

面100km的圆形轨道上绕月运行，较“嫦娥一号”距月球表面200km的圆形轨道要低，这有利于对重点地区做出精细测绘。比较两颗卫星在上述各自轨道上运行的情况，下列说法中正确的是

A．“嫦娥二号”运行的线速度比“嫦娥一号”小 B．“嫦娥二号”运行的加速度比“嫦娥一号”小

C．“嫦娥二号”运行的角速度比“嫦娥一号”小 D．“嫦娥二号”运行的周期比“嫦娥一号”小

7．如图1所示，A、B是某电场中一条电场线上的两点。一个带负电的点电荷

仅受电场力作用，从A点沿电场线运动到B点。在此过程中，该点电荷的速度υ随时间t变化的规律如图2所示。则下列说法中正确的是 A．A点的电场强度比B点的大 B．A、B两点的电场强度相等 C．A点的电势比B点的电势高 D．A点的电势比B点的电势低

两端，三盏灯亮度相同。要使灯泡L1变暗、灯泡L2变亮，下列措施中可行的是 A．只减小交流电的电压 B．只增大交流电的电压 C．只减小交流电的频率 D．只增大交流电的频率

9．振源A带动细绳上各点上下做简谐运动，t = 0时刻绳上形

成的波形如图所示。规定绳上质点向上运动的方向为x轴的正方向，则P点的振动图象是

x O t O x t O x t i x O O T t t A P L L1 C L2 R L3 O 图2

t υ A

图1

B 8．如图所示，把电阻R、电感线圈L、电容器C分别串联一个灯泡后，并联接在交流电源的

~ u

T/2 A B C D

图1

10．在图2所示的四个情景中，虚线上方空间都存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。A、B中

的导线框为正方形，C、D中的导线框为直角扇形。各导线框均绕轴O在纸面内匀速转动，转动方向如箭头所示，转动周期均为T。从线框处于图示位置时开始计时，以在OP边上从P点指向O点的方向为感应电流i的正方向。则在图2所示的四个情景中，产生的感应电流i随时间t的变化规律如图1所示的是

图2

O O O O P P P P 二、多项选择题（本题共6小题。每小题给出的四个选项中，有一个或多个选项正确。全部选对的得3分，选对但不全的得1分，有选错的得0分。）

11．如图所示，质量相同的两个小物体A、B处于同一高度。现使A沿固定的光滑斜面无初速

地自由下滑，而使B无初速地自由下落，最后A、B都运动到同一水平地面上。不计空气阻力。则在上述过程中，A、B两物体 A．所受重力的冲量相同 B．所受重力做的功相同 C．所受合力的冲量相同 D．所受合力做的功相同

12．在如图所示的电路中，E为电源的电动势，r为电源的内电阻，R1、R2为可变电阻。在下

列叙述的操作中，可以使灯泡L的亮度变暗的是 A．仅使R1的阻值增大 B．仅使R1的阻值减小 C．仅使R2的阻值增大 D．仅使R2的阻值减小

13．图1中的变压器为理想变压器，原线圈的匝数n1与

副线圈的匝数n2之比为10 : 1。变压器的原线圈接如图2所示的正弦式电流，两个20Ω的定值电阻串联接在副线圈两端。电压表V为理想电表。则 A．原线圈上电压的有效值为100V B．原线圈上电压的有效值约为70.7V C．电压表V的读数为5.0V D．电压表V的读数约为3.5V

14．如图所示，两块平行金属板正对着水平放置，两板分别与电

源正、负极相连。当开关闭合时，一带电液滴恰好静止在两板间的M点。则

A．当开关闭合时，若减小两板间距，液滴仍静止 B．当开关闭合时，若增大两板间距，液滴将下降 C．开关再断开后，若减小两板间距，液滴仍静止 D．开关再断开后，若增大两板间距，液滴将下降

15．如图所示，半径为R的光滑圆形轨道竖直固定放置，小球m在圆形轨

道内侧做圆周运动。对于半径R不同的圆形轨道，小球m通过轨道最高点时都恰好与轨道间没有相互作用力。下列说法中正确的是

m R M u/V 100 O -100图2 t/10-2s

2 4 6 图1

R E r R2 L R1 B A ～ n1 n2 R V A．半径R越大，小球通过轨道最高点时的速度越大 B．半径R越大，小球通过轨道最高点时的速度越小 C．半径R越大，小球通过轨道最低点时的角速度越大 D．半径R越大，小球通过轨道最低点时的角速度越小

16．如图所示，一块质量为M的木板停在光滑的水平面上，木板的左端有挡板，挡板上固定

一个小弹簧。一个质量为m的小物块（可视为质点）以水平速度υ0从木板的右端开始向左运动，与弹簧碰撞后（弹簧处于弹性限度内），最终又恰好停在木板的右端。根据上述情景和已知量，可以求出 A．弹簧的劲度系数 B．弹簧的最大弹性势能

C．木板和小物块之间的动摩擦因数

D．木板和小物块组成的系统最终损失的机械能

υ0 第二卷 （计算题，共52分）

解答应有必要的文字说明、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，答案中必须写出数值和单位。

17．（10分）水上滑梯可简化成如图所示的模型，斜槽AB和水平槽BC平滑连接，斜槽AB

的竖直高度H=6.0m，倾角θ=37°。水平槽BC长d=2.0m，BC面与水面的距离h=0.80m，人与AB、BC间的动摩擦因数均为μ=0.10。取重力加速度g=10m/s2，cos37°=0.8，sin37°=0.6。一小朋友从滑梯顶端A点无初速地自由滑下，求： （1）小朋友沿斜槽AB下滑时加速度的大小a； （2）小朋友滑到C点时速度的大小υ；

（3）在从C点滑出至落到水面的过程中，小朋友在水平方向位移的大小x。

A

H

d

θ

B h C

18．（10分）如图所示，矩形单匝导线框abcd竖直放置，其下方有一磁感应强度为B的有界

匀强磁场区域，该区域的上边界PP′水平，并与线框的ab边平行，磁场方向与线框平面垂直。已知线框ab边长为L1，ad边长为L2，线框质量为m，总电阻为R。现无初速地释放线框，在下落过程中线框所在平面始终与磁场垂直，且线框的ab边始终与PP′平行。重力加速度为g。若线框恰好匀速进入磁场，求： （1）dc边刚进入磁场时，线框受安培力的大小F； （2）dc边刚进入磁场时，线框速度的大小υ；

（3）在线框从开始下落到ab边刚进入磁场的过程中，重力做的功W。 L1 a d

P

b

L2 c

P′

19．（10分）如图所示，两块相同的金属板正对着水平放置，金属板长为L，两板间距离为d。

上极板的电势比下极板高U。质量为m、带电量为q的正离子束，沿两板间中心轴线以初速度υ0进入两板间，最终都能从两板间射出。不计离子重力及离子间相互作用的影响。 （1）求离子在穿过两板的过程中沿垂直金属板方向上移动的距离y；

（2）若在两板间加垂直纸面的匀强磁场，发现离子束恰好沿直线穿过两板，求磁场磁感

应强度B的大小和方向；

（3）若增大两板间匀强磁场的强度，发现离子束在穿过两板的过程中沿垂直金属板方向

上移动的距离也为y，求离子穿出两板时速度的大小υ。

20．（11分）如图所示，相距为R的两块平行金属板M、N正对着放置，s1、s2分别为M、N

板上的小孔，s1、s2、O三点共线，它们的连线垂直M、N，且s2O=R。以O为圆心、R为半径的圆形区域内存在磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场。D为收集板，板上各点到O点的距离以及板两端点的距离都为2R，板两端点的连线垂直M、N板。质量为m、带电量为+q的粒子，经s1进入M、N间的电场后，通过s2进入磁场。粒子在s1处的速度和粒子所受的重力均不计。

（1）当M、N间的电压为U时，求粒子进入磁场时速度的大小υ； （2）若粒子恰好打在收集板D的中点上，求M、N间的电压值U0；

（3）当M、N间的电压不同时，粒子从s1到打在D上经历的时间t会不同，求t的

最小值。

21．（11分）如图所示，长为L的木板A静止在光滑的水平桌面上，A的左端上方放有小物

体B（可视为质点），一端连在B上的细绳，绕过固定在桌子边沿的定滑轮后，另一端连在小物体C上，设法用外力使A、B静止，此时C被悬挂着。A的右端距离滑轮足够远，C距离地面足够高。已知A的质量为6m，B的质量为3m，C的质量为m。现将C物体竖直向上提高距离2L，同时撤去固定A、B的外力。再将C无初速释放，当细绳被拉直时B、C速度的大小立即变成相等，由于细绳被拉直的时间极短，此过程中重力和摩擦力的作用

2R D 2R s1 s2 O M R N R L m q υ0 d

可以忽略不计，细绳不可伸长，且能承受足够大的拉力。最后发现B在A上相对A滑行的最大距离为

1L。细绳始终在滑轮上，不计滑轮与细绳之间的摩擦，计算中可认为A、2B之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g=10m/s2。 （1）求细绳被拉直前瞬间C物体速度的大小υ0； （2）求细绳被拉直后瞬间B、C速度的大小υ；

（3）在题目所述情景中，只改变C物体的质量，可以使B从A上滑下来。

设C的质量为km，求k至少为多大？

B A C 北京市西城区2010—2011学年度第一学期期末试卷

高三物理参考答案及评分标准

一、单项选择题（每小题3分） 1．C 2．D 3．B 4．B 5．A 6．D 7．C 8．D 9．B 10．C

二、多项选择题（全部选对的得3分，选对但不全的得1分，有选错的得0分） 11．BD 12．AD 13．BD 14．BC 15．AD 16．BD

三、计算题 17．解：

（1）小朋友沿AB下滑时，受力情况如图所示，根据牛顿第二定律得：

mgsinFfFN a 【1分】

m【图1分】 又 FfFN 【1分】

Ff FNmgcos 【1分】

mg 得小朋友沿AB下滑时加速度的大小

a=gsinθ－μgcosθ = 5.2 m/s2 【1分】

（2）小朋友从A滑到C的过程中，根据动能定理得：

mgHFfH1mgdmv20 【1分】 sin2 得小朋友滑到C点时速度的大小 v= 10 m/s 【1分】

（3）在从C点滑出至落到水面的过程中，小朋友做平抛运动，设此过程经历的时间为t，

h12gt 【1分】 2小孩在水平方向的位移 x=vt 【1分】 解得 x=4.0m 【1分】

18．解：

（1）由于线框匀速进入磁场，所以线框进入磁场时受安培力的大小F=mg 【3分】 （2）线框dc边刚进入磁场时，

感应电动势 E=BL1v 【1分】

感应电流 IE 【1分】 R dc边受安培力的大小 F=BIL1 【1分】

又 F=mg

解得线框速度的大小 v=

mgR 【1分】 22BL1（3）在线框从开始下落到dc边刚进入磁场的过程中，重力做功W1，根据动能定理得

W1=

12mv 【1分】 2 在线框从dc边刚进入磁场到ab边刚进入磁场的过程中，重力做功W2，

W2=mgL2 【1分】

m3g2R2所以 W=W1 +W2=+mgL2 【1分】 442BL119．解：

（1）离子在穿过两板的过程中，只受与初速度v0垂直的电场力F作用，且

F=qE

两板间电场强度 EU 【1分】 d离子的加速度 aFqU 【1分】

mmd离子沿中心轴线方向做匀速直线运动，设离子穿过两板经历的时间为t，则L=v0t 离子沿垂直金属板方向上做初速度为0的匀变速直线运动，则y=

12at 2qUL2解得 y 【2分】 22mdv0（2）离子束恰好沿直线穿过两板，说明离子受力平衡，即 qE=qv0B 【1分】 所以磁感应强度的大小 B=

U 【1分】 dv0 磁场的方向垂直纸面向里。 【1分】 （3）增大磁场的强度时，离子受洛伦兹力增大，所以离子会向上偏。在离子穿过极板的

过程中，电场力做负功，根据动能定理得 qEy 解得离子穿出两板时的速度v=v021212mvmv0 【2分】 222qUyqUL22) 【1分】 =v0(mdmdv0

20．解：

（1）粒子从s1到达s2的过程中，根据动能定理得 qU12mv ① 【1分】 22qU 【1分】 m解得粒子进入磁场时速度的大小v （2）粒子进入磁场后在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，有

v2 qvBm ② 【1分】

rqB2r2 由① ②得加速电压U与轨迹半径r的关系为 U

2m 当粒子打在收集板D的中点时，粒子在磁场中运动的半径r0=R 【1分】

qB2R2 对应电压 U0 【1分】

2m （3）M、N间的电压越大，粒子进入磁场时的速度越大，粒子在极板间经历的时间越短，

同时在磁场中运动轨迹的半径越大，在磁场中运动的时间也会越短，出磁场后匀速运动的时间也越短，所以当粒子打在收集板D的右端时，对应时间t最短。【1分】[来源:www.shulihua.netwww.shulihua.net]

根据几何关系可以求得粒子在磁场中运动的半径r =3R 【1分】 由 ② 得粒子进入磁场时速度的大小 vqBr mR23m 【1分】 v3qB2 粒子在电场中经历的时间 t13R粒子在磁场中经历的时间 t23m 【1分】 v3qB粒子出磁场后做匀速直线运动经历的时间 t3R3m 【1分】 v3qB(33)m 【1分】

3qB粒子从s1到打在收集板D上经历的最短时间为 t= t1+ t2+ t3=

21．解：

22（1）C做自由落体运动，下降高度为2L时的速度为v0，根据vtv02ax得

v0=2gl 【3分】

（2）此时细绳被拉直，B、C速度的大小立即变成v，设绳子对B、C的冲量大小为I，根

据动量定理得

对B I3mv 【1分】 对C Imvmv0 【1分】

gL 解得B、C速度的大小v= 【2分】

2 （3）设C物体的质量为km，A、B之间的动摩擦因数为μ

由（2）可知，细绳被拉直时B、C速度的大小v´=

´kv0 3k此后B物体的加速度 akmg3mgk313mkm3kg

A物体的加速度 a3mg26m2g

经时间t，B物体的速度 v1va1t

B物体的位移 x1vt12a21t 同样，A物体的速度 v2a2t

A物体的位移 x2212a2t i）根据题意，若k=1，当vL1=v2 时，x1－x2 =

2，解μ=0.4； ii）要使v1=v2 时，x1－x2 =L，利用（i）求得的动摩擦因数μ，

可得k=

97=1.29； 即C物体的质量至少为1.29m时，才可以使B物体从A上滑下来。2分】2分】 【 （ （ 【