甘肃省张掖市天一中学2015年高三上学期

第一次质量检测物理试卷

注意事项：

1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息2．请将答案正确填写在答题卡上

第I卷（选择题）





一、单选题：共5题每题6分共30分



1．在人们探究物理科学的道路上，许多科学家做出了不懈的努力，下列所描述的事实正确的是

A.牛顿首先阐明了运动的相对性原理，初次测光速未获成功，而开普勒在《宇宙和谐论》中提出开普勒第三定律

B.法国物理学家库仑用他自己发明的扭秤，从实验得到静电力的平方反比定律，库仑定律是电学发展史上的第一个定量规律，是电学史中的一块重要的里程碑

C.安培发现磁场对运动电荷的作用规律

D.德国物理学家韦伯发现自感，对电磁学有独创性的研究

2．如图所示，水平面上固定一个四分之一的圆柱体，圆柱体左侧面光滑，质量分别为m1、m2的小球(可视为质点)通过柔软光滑的轻绳连接后静止于圆柱体表面上，此时m1与圆柱体中心O的连线与水平方向成30o角，则为

A.1:1

B.2:1

C.:2

D.1:2



3．已知月球半径为R，飞船在距月球表面高度为R的圆轨道上飞行，周期为T，万有引力常量为G，下列说法正确的是

A.月球第一宇宙速度为

B.月球表面重力加速度为R



C.月球密度为

D.月球质量为



4．交流发电机的电动势表达式为e=60sin(100pt)V，内电阻为20Ω，当把该交流发电机接在如图所示的含有理想变压器的电路中时，交流发电机的输出功率恰好最大，已知电流表是理想电流表，负载电阻R的阻值为5Ω，则下列说法正确的是

A.负载电阻R消耗的电功率为45W

B.理想变压器原、副线圈的匝数比为2:1



C.通过负载电阻R的电流的频率为f=100Hz

D.电流表的示数为1.5A



5．通电导线周围某点的磁感应强度B与导线中电流I成正比、与该点到导线的距离r成反比。如图所示，两根相距为R的平行长直导线，通以大小分别为2I、I，方向相同的电流。规定磁场方向垂直纸面向里为正，在Ox坐标轴上磁感应强度B随x变化的图线可能是





二、多选题：共3题每题6分共18分



6．硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点。如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像，图线b是某电阻R的U-I图像。当它们组成闭合回路时，下列说法正确的是

A.硅光电池的内阻r=

B.电池的效率为η=×100%

C.硅光电池的内阻消耗的热功率Pr=U2I1-U1I2

D.电源的输出功率P=U1I1

7．如图所示，在一竖直平面内有水平匀强磁场，磁感应强度为B=2T方向垂直该竖直平面向里，竖直平面中a、b两点在同一水平线上，两点相距l，带电量q=+10×10-19C，质量为m=2.0×10-19kg的质点P，以初速度v从a点对准b点射出，忽略空气阻力，不考虑P与地面接触的可能性，若无论l取什么值，均可使P经直线运动通过b点，若质点的速度取v之外的任意值，可使P必定会经曲线运动通过b点，已知g=10m/s2，则l的值可能为

A.50cm

B.60cm

C.70cm

D.80cm



8．如图所示，水平传送带以水平速度v顺时针运转，在传送带的左端相隔一定时间轻轻放置材料相同质量均为m的金属杆a和b，杆与传送带之间的动摩擦因数为μ，每根金属杆运动到传送带的右端前就与传送带相对静止了，传送带右侧与两光滑平行金属导轨平滑连接；导轨与水平面间夹角为30o，两虚线EF、GH之间有垂直导轨平面向下的匀强磁场，EF、GH之间宽度为L,已知两杆与导轨接触良好，金属杆a进入磁场后恰好做匀速直线运动，金属杆a离开磁场时，金属杆b恰好进入磁场。下列说法正确的是

A.传送带对每根金属杆做的功为mv2

B.传送带克服摩擦力做的功为mv2

C.金属杆b进入磁场后做匀速运动

D.两杆在穿过磁场的过程中，回路中产生的总热量为mgL

第II卷（非选择题）





三、实验题：共2题每题12分共24分



9．随着科技的不断提高，智能手机的功能越来越多，越来越强大，某同学新买了一部手机,发现有连拍、全景摄影功能,他想知道连拍的频率，设计了一个实验：一个同学将一粒直径为d的玻璃珠平举静止释放，另一个同学将手机固定在合适位置并开启连拍功能，之后在电脑上将照片合成处理成一张照片，如图所示，测出下落的高度h1、h2，设当地重力加速度为g，空气阻力忽略不计。

(1)要测出手机连拍的频率，还需要测出 。

(2)频率f= 。

10．某课外活动小组在学习了伏安法测电阻之后，想通过图甲所示的实验电路测定一个额定电压为3V，阻值约为几十欧的小灯泡L的电阻，进而得出小灯泡的额定功率，图中定值电阻R0=10 Ω，R是总阻值为50Ω的滑动变阻器，A1和A2是电流表，电源电动势E=4 V，电源内阻约为0.5Ω.

①该课外活动小组现有四只可供选择的电流表：

A.电流表(0 ~40 mA，内阻为2.0Ω)

B.电流表(0 ~0.3 A，内阻为5.Ω)

C.电流表(0 ~30 mA，内阻未知)

D.电流表(0~0.6 A，内阻未知)

则电流表A1应选 ；电流表A2应选 .(填器材前的字母)，

②该课外小组利用图甲所示的电路，通过改变滑动变阻器接入电路中的阻值，得到了若干组电流表A1、A2的示数I1、I2，然后在坐标纸上描点连线，得到的I2-I1图线如图乙所示，由图可知，该待测小灯泡RL的阻值为 Ω，小灯泡的额定功率为 W (结果保留三位有效数字).





四、计算题：共5题每题20分共100分



11．如图是检验某种平板承受冲击能力的装置，MN为半径R=0.8 m、固定于竖直平面内的光滑圆弧轨道，轨道上端切线水平，O为圆心，OP为待检验平板，M、O、P三点在同一水平线上，M的下端与轨道相切处放置竖直向上的弹簧枪，可发射速度不同但质量均为m=0.01kg的小钢珠，小钢珠每次都在M点离开弹簧枪。某次发射的小钢珠沿轨道经过N点时恰好与轨道无作用力，水平飞出后落到OP上的Q点，不计空气阻力，取g=10m/s2。求：

(1)小钢珠经过N点时速度的大小vN；

(2)小钢珠离开弹簧枪时的动能Ek；

(3)小钢珠在平板上的落点Q与圆心O点的距离s

12．如图甲所示，Ⅰ、Ⅱ两区域内分布有磁感应强度方向垂直于纸面向里的匀强磁场，平行虚线MN、PQ、EF为磁场的边界，Ⅱ区域的磁场宽度为s，两磁场之间的区域宽度为L，分布着周期性变化的匀强电场，一质量为m、电荷量为+q、重力不计的粒子从Ⅰ区域距左边界为L的A点沿平行于边界且与磁场垂直的方向以初速度v0在磁场中开始运动，以此作为计时起点，竖直向上为电场正方向，电场随时间周期性变化的规律如图乙所示，粒子离开Ⅰ区域进入电场时，速度方向恰好与电场方向垂直，再经过一段时间粒子又恰好回到A点，如此循环，粒子循环运动一周，电场恰好变化一个周期,已知cos37o=0.8，sin37o=0.6，求:

(1)Ⅰ区域磁场的磁感应强度大小B1；

(2)若E0=,要实现题中循环，Ⅱ区域的磁场宽度s的最小值；

(3)若E0=,要实现题中循环，求电场的变化周期T.

13．(1)下列关于热学知识的的叙述中正确的是( )(填正确答案标号.选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分.每选错1个扣3分，最低得分为0分)

A.布朗运动是液体分子的运动

B.温度降低时，物体内所有分子运动的速率不一定都减小

C.气体分子间距减小时，分子斥力减小，分子引力增大

D.大颗粒的粗盐磨成细盐，仍然是晶体

E.气体压强本质上就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力

(2)如图所示，一绝热气缸倒立竖放在两水平台面上，缸内一光滑活塞密封了一定质量的理想气体。在活塞下挂有一物块，活塞与物块的总重力G=30 N，活塞的横截面积S=3.0×l0-3m2。活塞静止时，缸内气体温度t1=27oC，体积V1=3.0×l0-3m3，外界的大气压强恒为p0= 1.0×105Pa。缸内有一个电阻丝，电阻丝的电阻值恒为R=5.0Ω,电源电动势E=18 V、内阻r=1.0 Ω。闭合开关20 s后，活塞缓慢下降高度h=0.10 m，求这20 s内气体内能的变化量和20 s末缸内气体的温度。

14．(1)如图所示，一列简谐横波在均匀介质中传播，实线和虚线分别对应t=0和t=0.04s时刻的波形图，已知t=0时刻，x=1.2m处的质点向y轴负方向运动，则该波的传播方向是_____________；该波传播的最小速度为________m/s。

(2) 渔民为便于观察鱼塘水下的情景，设想一种方案，在水下某一深度处安装可以旋转的平面镜M，开始时平面镜是水平的，在平面镜中心O点正上方有一点光源S，发出一条光线，垂直地射到平面镜的O点上，如图所示，当平面镜绕垂直于纸面的轴O以角速度ω顺时针方向匀速转动时，在液面上观察，发现液面上有一光斑掠过，且光斑到P点后立即消失，经测量得AP=L，设水的折射率n=2，求：

①反射光线的角速度ω′

②平面镜置于液体中的深度。

15．(1)氦离子(He+)的能级图也是分立的，其能级图如图所示，已知金属钙的逸出功为2.7eV，现有一大群氦离子处于量子数n=6的激发态, 则该群氦离子向低能级跃迁时 ( )(填正确答案标号。选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分；每选错1个扣3分，最低得分为0分)

A.氦离子可辐射15种不同频率的光子

B.辐射的光子都能使金属钙发生光电效应

C.辐射的光子中，有11种光子可使金属钙发生光电效应

D.从n=6能级跃迁到n=5能级时辐射的光子波长最长

E.从n=2能级跃迁到n=1能级时辐射的光子频率最大

(2)如图所示，一轻质弹簧上端悬挂于天花板，下端系一质量为2m的金属板A处于平衡状态。在距物体A正上方高为h处有一个质量为m的圆环B由静止下落，与弹簧下端的金属板A碰撞(碰撞时间极短)而后两者以相同的速度运动。不计空气阻力，两物体均可视为质点。重力加速度为g。求：

①碰撞结束瞬间两物体的速度大小；

②碰撞结束后两物体以相同的速度一起向下运动，当两者第一次到达最低点时，两者相互作用力的冲量大小为I，该过程这两者相互作用平均作用力为多大？

参考答案

1.B

【解析】本题考查物理学史的相关知识，属于高考大纲的一级要求，涉及到力学、电学两大板块，难度较易。伽利略首先阐明了运动的相对性原理，初次测光速未获成功，而开普勒在《宇宙和谐论》中提出开普勒第三定律，A错误；电荷之间的相互作用规律是库仑定律，是电学发展史上的第一个定量规律，它使电学的研究从定性进入定量阶段，是电学史中的一块重要的里程碑，B正确；荷兰物理学家洛伦兹(1853－1928)首先提出了运动电荷产生磁场和磁场对运动电荷有作用力的观点，为纪念他，人们称这种力为洛伦兹力，所以C错误；美国物理学家亨利发现自感，对电磁学有独创性的研究，D错误。

【备注】物理学史的考查要求较低，要求考生了解并记忆人类认识物理、探索物理规律过程中的重大成果及物理学家的重大贡献。

2.C

【解析】本题考查物体的受力分析、共点力平衡、力的分解等知识，属于较易题。由于两个小球均处于静止状态，每个小球受力平衡，首先对m2小球受力分析，受到两个力的作用，绳的拉力T和重力m2g，则有T=m2g；对小球m1受力分析，受到重力m1g、圆柱体的支持力FN、轻绳的拉力T，因为圆柱体左侧面光滑，所以T=m1gcos30°，即m2g=m1gcos30°，解得=所以C正确，ABD错误；

【备注】处理共点力平衡受力分析是关键，情景比较复杂，但问题设置比较简单，圆柱体左侧面光滑是问题的突破口。

3.D

【解析】本题考查天体运动的规律，难度中等。由题意知，飞船运行的速度为：v=，而月球的第一宇宙速度是近月球表面的环绕速度，因此该速度小于月球的第一宇宙速度，选项A错误；根据G=m2R，又GM=gR2，联立解得g=，M=选项B错误，D正确；再根据M==ρR3解得ρ=，选项C错误。

【备注】处理天体运动问题，实际是牛顿第二定律与万有引力定律的完美结合，凡是题目中给出中心天体的半径和其表面的重力加速度，要挖掘出黄金代换式进行代换来解。

4.B

【解析】本题考查变压器的工作原理及交流电的四值问题，发电机的电动势的有效值E=30V，当交流发电机的输出电压(路端电压)U=时，发电机的输出功率恰好最大，此时变压器原线圈两端的电压U1=15V，由电源的电动势等于外电压与内电压之和，则E=U1+I1r，即30=15+20I1，解得原线圈中的电流I1=A，发电机的输出功率P=I1U1=22.5W，就等于变压器的输入功率，由于理想变压器的输入功率等于输出功率，所以A错误；由R的功率是22.5W，可知副线圈的输出电压和线圈中的电流分别为U2==V，I2==A=A，I2即为电流表的读数，D错误；由=，所以==2:1，或===2:1；B正确；电动势的周期为T=s=0.02s，其频率f==50Hz，变压器不改变交流电的频率和周期，所以C错误.

【备注】解决交流电和理想变压器的综合问题，要掌握理想变压器电压、电流关系式，对于交流电的四值要弄清在实际中的应用，不能混淆，本题的突破口在“输出功率恰好最大”。

5.B

【解析】本题考查应用图像描述电流周围磁场的分布规律，难度中等。由题意知通电导线在周围产生的磁感应强度B=k，在O-R区间磁感应强度叠加，设距离2I导线为x1处磁感应强度为零，则k=k，解得x1=R，在rR时，B合=k+k，根据右手螺旋定则可以判断磁感应强度的方向，所以选B.

【备注】处理信息类图像描述物理问题，要根据题目所描述条件，写出函数解析式来处理。

6.ABD

【解析】本题考查电源和电阻的伏安特性曲线、欧姆定律、电源的效率等知识点，根据电源的输出电压与电流的关系U=E-Ir，当I=0时，U=E，所以硅光电池的电动势E=U2，某电阻R与硅光电池组成闭合回路时，流过电阻R的电流和流过电池的电流是相等的，即U-I图像中图线a和b的交点(工作点)，电源的输出电压为U1，则内电压为U2-U1，所以电池内阻为r=，效率η=×100%，选项AB均正确；电路的功率是电源消耗的功率和输出功率的总和，P=IE=U2I1，电源的输出功率P′=U1I1，硅光电池的内阻消耗的热功率Pr=U2I1-U1I1，C错误，D正确.

【备注】此题的解题技巧是求出内电压和电流来求内阻

7.BD

【解析】本题考查带点粒子在磁场中的运动问题，同时也考查了运动的合成与分解问题，这是具有区分度的一个试题难度偏难。质点由a经直线运动通过b点，重力和洛伦兹力的合力为零，必有：mg=qvB，解得：v=mg/qB。①

设质点速度为v+△v，质点所受洛伦兹力为q(v+△v)B，与重力合力为q(v+△v)B-mg=q△vB，所以质点的运动可视为沿ab连线方向做速度为v的匀速直线运动和速度为△v的圆周运动的合运动，要使质点通过b点，t=nT ②T=③l=vt④

联立①②③④解得：l==20ncm(n=1,2,3,4···)答案应为BD.

【备注】处理带电粒子在磁场中的非匀速圆周运动问题，将运动进行分解：粒子将做一个匀速圆周运动和一个匀速直线运动。

8.ACD

【解析】本题考查动能定理和电磁感应中的能量守恒。由动能定理知摩擦力对每根金属杆做的为μmgx1=mv2.A正确；每根金属杆在传送带上的滑行时间t=，传送带匀速运动的位移x2=vt=2x1，则传送带克服摩擦力做的功为W=μmgx2=mv2，B错误；因为“金属杆b进入磁场时的速度与金属杆a进入磁场时的速度相同，金属杆a进入磁场后做匀速直线运动，且金属杆a离开磁场时，金属杆b恰好进入磁场”，所以可判断金属杆b进入磁场后也做匀速直线运动，选项C正确。根据能量守恒定律可得，回路中产生的总热量Q=2mgsin30o·L=mgL，选项D正确.

【备注】解决传送带问题往往用动能定理，处理电磁感应现象产生的热量用能量守恒定律。

9.(1)照片中玻璃珠的直径d′ (2)

【解析】本题考查匀变速直线运动规律，背景新颖，难度适中。由于图中是玻璃珠下落的合成照片，其高度h1、h2不是玻璃珠下落的实际高度，为此要测出照片中玻璃珠直径d′，则玻璃珠在连拍时间内下落的实际高度分别为H1=h1，H2=h2，根据匀变速直线运动在连续相等时间内的位移差等于常量，即H2-H1=gT2，解得T==，则频率f=

【备注】匀变速直线运动，涉及到连续相等时间内的位移时，