吉林省实验中学2015届高三第四次模拟考试物理试题解析

2015.12.6

【试卷综析】本试卷是高三模拟试题，包含了高中物理的必修一、必修二、3-3等内容，主要包含受力分析、物体平衡、运动的合成与分解、自由落体运动、万有引力定律、牛顿第二定律、机械能守恒、验证机械能守恒、动能定理、电场线、闭合电路的欧姆定律、气态方程等，在考查问题上以基本定义、基本规律为主，重视生素养的考查，注重主干知识，兼顾覆盖面。

第Ⅰ卷

二、选择题:本题共8小题，每小题6分.在每小题给出的四个选项中，第14-18题只有一项符合题目要求，第19、20、21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

【题文】14、物理学中有些结论不一定要通过计算才能验证，有时只需通过一定的分析就能判断结论是否正确。根据流体力学知识，喷气式飞机喷出气体的速度v与飞机发动机燃烧室内气体的压强p、气体密度ρ及外界大气压强p0有关。试分析判断下列关于喷出气体的速度的倒数
的表达式正确的是

A．
B．

C.
D．

【知识点】封闭气体压强H3

【答案解析】A解析：C、D、物理表达式两侧单位要相同，AB选项右侧单位为m/s，C选项右侧单位不是m/s，D选项右侧单位也不是m/s，故CD均错误；A、B、结合实际情况，内外压强差越大，喷气速度越大，显然A符合，B不符合，故A正确，B错误；故选A．

【思路点拨】先根据等式两边单位相同判断；再根据内外压强差越大，喷气速度越大判断．

【题文】15、如图所示为某电场中的一条电场线，已知一试探电荷从A点移到到B点过程中克服电场力做功，据此条件可做出判断的是

A．A、B两点电场强度的大小关系

B．A、B两点电势的大小关系

C．试探电荷在A、B两点电势能的大小关系

D．试探电荷的电性即是正电荷还是负电荷

【知识点】电势能；电场强度；电势．I1I2

【答案解析】C解析：A、一条电场线不能反映电场线的疏密，无法判断电场强度的大小，故A错误；B、电势高低根据电场线方向判断，无法判定电场线方向，故B错误；C、D试探电荷从A点移到到B点过程中克服电场力做功可知电势能增大，但并不能判断试探电荷的电性，故C正确．故选C．

【思路点拨】电势高低根据电场线方向判断，电场强度的大小根据电场线的疏密判断，本题一条电场线不能反映电场线的疏密，无法判断电场强度的大小，根据电场力做功情况，可以判断电势能的变化

【题文】16、甲、乙两球质量分别为
、
，从同一地点（足够高）处同时由静止释放。两球下落过程所受空气阻力大小f仅与球的速率v成正比，与球的质量无关，即f=kv（k为正的常量）。两球的v-t图象如图所示。落地前，经时间
两球的速度都已达到各自的稳定值v1、v2。则下列判断正确的是

A．
B．甲球质量大于乙球

C．释放瞬间甲球加速度较大 D．
时间内两球下落的高度相等

【知识点】运动图像A5

【答案解析】B解析：A、B、、两球先做加速度减小的加速运动，最后都做匀速运动，稳定时kv=mg，因此最大速度与其质量成正比，即vm∝m，由图象知v1＞v2，因此m甲＞m乙故A错误B正确

释放瞬间v=0，因此空气阻力f=0，两球均只受重力，加速度均为重力加速度g．故C错误D、两者位移相等时，即图线与时间轴围成的面积为位移，知
时间球甲位移大于球乙的位移，D错误故选：B．

【思路点拨】根据速度时间图线与时间轴围成的面积表示位移，抓住时间相等，比较运动的位移．根据最终做匀速直线运动重力和阻力相等，通过速度大小关系比较出重力的大小．

【题文】17、2011年中俄将联合实施探测火星活动计划，由中国负责研制的“萤火一号”火星探测器将与俄罗斯研制的“福布斯—土壤”火星探测器一起，由俄罗斯“天顶”运载火箭发射前往火星，在火星上绕圆轨道运行.已知地球质量约为火星的质量的9倍，火星的半径约为地球半径的
，地球表面重力加速度为g.下列说法正确的是

A．火星表面的重力加速度约为

B．探测器环绕火星运行的最小周期约为地球同步卫星运行周期的
倍

C．探测器环绕火星运行的最大速度约为地球第一宇宙速度的
倍

D．探测器环绕火星运行时，其内部的仪器处于受力平衡状态

【知识点】万有引力定律及其应用．D5

【答案解析】C解析：A、由mg=G
得：g=
，则有：g火=
g，故A错误．B、周期
，带入数值得
，但探测器环绕火星运行的最小周期并不等于火星周期，故B错误

C、绕火星做圆周运动的最大速度即第一宇宙速度，由mg=m
得：v=
，可解得：v火=
v地，故C正确．

D、卫星上物体处于完全失重状态，不是平衡状态其受的引力刚好充当向心力。

【思路点拨】根据万有引力等于重力得出重力加速度与中心天体质量和半径的关系，从而结合地球表面重力加速度求出火星表面重力加速度．根据重力提供向心力求出第一宇宙，从而结合重力加速度之比和半径之比求出第一宇宙速度之比．探测器环绕火星运行时，其内部的仪器处于完全失重状态，靠万有引力提供向心力．

【题文】18、如图所示，A、B分别为竖直放置的圆轨道的最低点和最高点，已知轨道半径为0.5m，小球通过A点时速度大小为
m/s，则该小球通过最高点B的速度值可能是

A. 2.1m/s B.3.2m/s C.6.2m/s D.10m/s

【知识点】牛顿第二定律；向心力.C2D4

【答案解析】B解析：设小球到达最高点B的速度为vB．根据机械能守恒定律得??? mg?2R+
=
得到vB=
? ①小球要能到达最高点，则在最高点B时，
≥mg，得到? vB≥
??? ②由①②联立得?
?≥
解得gR≤
，代入得? gR≤
代入①得? vB≥
m/s又机械能守恒定律可知，vB＜vA=
m/s?，所以
m/s≤vB＜
m/s?，故B正确

【思路点拨】小球在光滑的圆轨道内运动，只有重力做功，其机械能守恒，根据机械能守恒定律得到小球在最高点的速度表达式．小球要能到达最高点，向心力要大于重力，得到最高点速度的范围，再进行选择．

【题文】19、如图所示，质量为
、倾角为θ的斜面体放在水平面上，接触面均光滑，将质量为
的物块从斜面体的顶端由静止开始释放下滑加速度大小为
，为了使斜面体
保持静止，需在斜面体上施加一水平恒力
，则该力大小为

A．
B．

C．
D．

【知识点】牛顿第二定律．C2

【答案解析】AC解析：对小物块分析，在垂直斜面方向上有：N=mgcosθ，对斜面体分析，小物块对斜面体的压力等于斜面体对小物块的支持力，大小为为mgcosθ，因为水平方向上平衡，有：N′sinθ=F，N′=N=mgcosθ，解得F=mgsinθcosθ．故AC正确，B、D错误．故选：AC．

【思路点拨】先对物块m分析，根据垂直斜面方向平衡得出物块对斜面体的压力大小，再对M分析，抓住水平方向上平衡，求出水平恒力F的大小．

【题文】20、如图所示的电路中，定值电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为R0，理想电压表读数U，变化量的绝对值ΔU，理想电流表读数I，变化量的绝对值ΔI，在滑动变阻器的滑动端自右向左滑动的过程中，下列判断正确的是

A．U增大，I减小 B．
增大

C．
增大 D．

【知识点】闭合电路的欧姆定律．J2

【答案解析】ABD解析：A、根据电路图可知，滑动变阻器R与R4并联后与R2串联，再与R3并联，最后与R1串联，接入电源，在滑动变阻器的滑动端自右向左滑动的过程中，滑动变阻器的电阻变大，总电阻变大，总电流变小，则R1和内阻所占电压减小，与R3并联部分电压变大，则通过R3的电流增大，而总电流减小，所以通过R2的电流减小，则R2所占电压减小，所以滑动变阻器的电压增大，即U变大，所以R4电压变大，通过R4电流变大，而通过R2的电流减小，所以通过滑动变阻器的电流减小，故A正确；B、电压表测量滑动变阻器电压，电流表测量滑动变阻器电流，在滑动变阻器的滑动端自右向左滑动的过程中，滑动变阻器的电阻变大，所以
增大，故B正确；C、通过R2的电流减小，通过R4电流变大，所以电流表示数的减小量△I大于通过R4电流增大量△I4，则
减小，而
=R0，所以
＜R0，故C错误，D正确．故选：ABD

【思路点拨】先分析电路结构，滑动变阻器R与R4并联后与R2串联，再与R3并联，最后与R1串联，接入电源，电流表测量通过滑动变阻器的电流，电压表测量滑动变阻器R与R4的并联电压，在滑动变阻器的滑动端自右向左滑动的过程中，滑动变阻器的电阻变大，总电阻变大，总电流变小，根据闭合电路欧姆定律及串并联电路的特点即可求解．

【题文】21如图所示，一轻弹簧的左端固定，右端与一带电小球相连接，小球静止在光滑水平面上，现施加一个水平方向的匀强电场，使小球从静止开始向右运动，则向右运动的这一过程中（运动过程中始终未超过弹簧的弹性限度）

A.小球动能最大时，小球电势能最小

B.弹簧弹性势能最大时，小球和弹簧组成的系统机械能也最大

C.小球电势能最小时，小球动能为零

D.当电场力和弹簧弹力平衡时，小球和弹簧组成的系统机械能最大

【知识点】匀强电场中电势差和电场强度的关系；牛顿第二定律；功能关系．I2C2E6

【答案解析】BC解析：图示位置时，小球的加速度最大，根据牛顿第二定律求解最大加速度．小球受到电场力向右运动，当运动到平衡位置时，电场力与弹簧的弹力大小相等，此时小球速度的最大，但小球要继续向右运动，故此时小球电势能并不是最小．A错误；

B、小球处于位移最大处，电场力做功最多，所以弹簧弹性势能最大时，小球和弹簧组成的系统机械能也最大，此时小球电势能最小时，小球动能为零，故BC正确，D错误

【思路点拨】小球运动过程中小球的电势能、动能和弹簧的弹性势能相互转化，根据能量守恒定律分析总量变化情况．

三、非选择题：包括必考题和选考题两部分。第22—32题为必考题，每个试题考生都做答；第33题—39题为选考题，考生根据要求作答。

（一）必考题 第22—32题，共129分

【题文】22（7分）在用如图所示的实验装置验证“机械能守恒定律”的实验中：

（1）下列操作正确且必要的有（ ）

A．用秒表测出重物下落的时间

B．用弹簧测力计称出重物的重力

C．装配好器材，松开纸带让重物自由下落然后接通电源

D．在点迹清晰的纸带上，距离起始点适当的位置，沿重物下落的方向，依次取若干个连续的点并标记，作为测量点

（2某小组的同学，用接有6V、50Hz的交流电的打点计时器打出的一条纸带，如图所示，O为重锤下落的起点，选取的测量点为A、 B、C、D、E， F，各测量点到O点的距离
已标在测量点下面。打点计时器打C点时，重物下落的速度
=______m/s (结果保留三位有效数字)

（3）该小组的同学分别求出打其他各点时的速度v；在
坐标纸上描出的点迹如上图所示，则本地的重力加速度约为 m/s2（结果保留两位有效数字）

【知识点】验证“机械能守恒定律”.E5

【答案解析】（1）D（2）1.56（3）9.8解析：（1）A．不用秒表测出重物下落的时间，打点计时器计时；

B．不用弹簧测力计称出重物的重力，因物体质量可消；

C．装配好器材，应先接通电源再松开纸带让重物自由下落；

D．在点迹清晰的纸带上，距离起始点适当的位置，沿重物下落的方向，依次取若干个连续的点并标记，作为测量点，正确。故D正确

（2）每两个点之间有一个计时点，则相邻两个计数点之间的时间间隔为：T=0.02s．利用匀变速直线运动的推论得：
m/s

（3）根图像据斜率K=2g=
,可得g=9.8 m/s2

【思路点拨】（1）根据机械能守恒定律条件分析即可（2）纸带实验中，若纸带匀变速直线运动，根据时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度（3）根据图像斜率可求

【题文】23（8分）某同学为测量一个阻值约为200Ω的电阻R ，准备的器材及规格如下：[

电流表A（量程0～10mA，内阻约40Ω）电压表V（量程0～3V，内阻约5kΩ）直流电源E（电动势约4V，内阻不计）滑动变阻器R1（阻值范围0～15Ω，允许通过的最大电流3.0A）

开关S导线若干

（1）为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析。请用实线补充如图的实物连线，连成测量R的电路。

（2）闭合开关S前，应将滑动变阻器R1的滑片移至 端。（填“a”或“b”）

（3）闭合开关S后，将滑动变阻器R1的滑片移至适当位置，测得电压表和电流表的示数分别为U和I，若用U/I作为R的测量值，则此测量值应 R的真实值。（填“大于”、“等于”或“小于”）

【知识点】伏安法测电阻．J5

【答案解析】（1）如图所示；（2）a；（3）小于解析：：（1）待测电阻约为200Ω，
，待测电阻偏小，故采用安培表外接法；为获得较大的电压测量范围，滑动变阻器宜采用分压式接法；连接电路图，如图所示：
（2）为保护电路元件，闭合开关S前，应将滑动变阻器R1的滑片移至电阻为零处，即a端；（3）安培表外接法中，由于电压表的分流作用，电流测量值偏大，根据欧姆定律R=
，电阻测量值偏小；

【思路点拨】（1）采用伏安法测量电阻时，当R＞
时采用安培表内接法；当R＜
时采用安培表外接法；为获得较大的电压测量范围，滑动变阻器宜采用分压式接法；（2）为保护电路元件，闭合开关S前，应将滑动变阻器R1的滑片移至电阻为零处；

（3）安培表外接法中，误差来源于电压表的分流作用，根据欧姆定律判断误差情况．

【题文】24（14分）如图所示，在距地面高为
= 45m处，有一小球A以初速度
=5m/s水平抛出，与此同时，在A的正下方有一物块B以初速度
m/s同方向滑出，地面光滑，A、B均可视做质点，A不带电，物块B带负电，电荷量
C,质量
kg整个空间存在水平向右的匀强电场(图中未画出)，电场强度
N/C 空气阻力不计，重力加速度
取10m/s2，求：

（1）A球从抛出到落地的时间和这段时间内的水平位移；

（2）A球落地时，A、B之间的距离。

【知识点】平抛运动；匀变速直线运动的规律；D2A2

【答案解析】：（1）A球从抛出到落地的时间为3s，这段时间内的水平位移30m．（2）A球落地时，A、B之间的距离为20m．解析：：（1）根据H=
gt2得：t=3s，由x=v0t得：x=30m（2）由v02=2axBxB=10m，△x=xA-xB=20m

【思路点拨】（1）A球水平抛出做平抛运动，根据高度求出平抛运动的时间，根据初速度和时间求出水平位移的大小．（2）根据速度位移公式求出B球开始运动到停止的位移，从而求出A、B两球的距离．

【题文】25（18分）如图所示，倾角为θ的斜面上只有AB段粗糙，其余部分都光滑，AB段长为
。有一个质量分布均匀、长为
条状滑块，下端距A为
，将它由静止释放，当滑块下端运动到A下面距A为
时滑块运动的速度达到最大。

（1）求滑块与粗糙斜面的动摩擦因数
；

（2）将滑块下端移到与A点重合处，并以初速度
释放，要使滑块能完全通过B点，试求
的最小值

【知识点】动能定理.E2

【答案解析】（1）
（2）

解析：：（1）当整体所受合外力零时，整块速度最大，设整体质量为m，则
?? 得
（2）物块全部滑上AB部分后，小方块间无弹力作用，取最上面一小块为研究对象，设其质量为m0，运动到B点时速度正好减到0，根据动能定理?????
?????? 得

【思路点拨】（1）当整体所受合外力零时，整块速度最大）物块全部滑上AB部分后，小方块间无弹力作用，取最上面一小块为研究对象，设其质量为m0，运动到B点时速度正好减到0，根据动能定理可求。（二）选考题：共45分。请考生从给出的3道物理题、3道化学题、2道生物题中每科任选一题做答，并用2B铅笔在答题卡上把所选题目的题号涂黑。注意所做题目的题号必须与所涂题目的题号一致，在答题卡选答区域指定位置答题。如果多做，则每按所做的第一题计分。

【题文】33. [物理——选修3-3]（15分）

（1）（6分）两分子间的斥力和引力的合力
与分子间距离
的关系如图中曲线所示，曲线与
轴交点的横坐标为
,相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近。若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是 （填入正确选项前的字母。选对1个给2分，选对2个给4分，选对3个给6分；每选错1个扣2分，最低得分为0分）。

A．在
阶段，
做正功，分子动能增加，势能也增加

B．在
阶段，
做负功，分子动能减小，势能增加

C．在
时，分子势能最小，动能最大

D．在
时，分子势能为零

E．分子动能和势能之和在整个过程中不变

（2）（9分）如图所示，在固定的气缸A和B中分别用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞面积之比为
,两活塞以穿过B的底部的刚性细杆相连，可沿水平方向无摩擦滑动.两个气缸都不漏气.初始时，A、B中气体的体积皆为
，温度皆为
= 300K.

A中气体压强
，
是气缸外的大气压强.现对A加热，使其中气体的体积增大
,温度升到某一温度