1、2013届北京市东城区高三 12月联考物理试卷与答案（带解析） 选择题 根据理想斜面实验，提出 “力不是维持物体运动的原因 ”的物理学家是（ ） A伽利略 B牛顿 C亚里士多德 D法拉第 答案： A 试题分析：古希腊学者亚里士多德认为力是维持物体运动的原因，伽利略通过斜面实验推翻了亚里士多德的说法，后来，英国科学家牛顿总结了伽利略等人的研究成果，概况了牛顿第一定律伽利略通过理想斜面实验，假设没有摩擦，物体将一直运动下去不会停止，从而推翻 “力是维持物体运动的原因 ” 故选 A 考点：物理学史 点评：容易题。力是改变物体运行状态的原因而不是维持物体运动状态的原因。 “验证力的平行四边形定则 ”的
2、实验情况如图（甲）所示，其中 A为固定橡皮筋的图钉， O为橡皮筋与细绳的结点， OB和 OC为细绳，图（乙）是在白纸上根据实验结果画出的图。 如果没有操作失误，图（乙）中的 F与 F两力中，方向一定沿 AO方向的是_。 本实验采用的科学方法是 _ A理想实验法 B等效替代法 C控制变量法 D建立物理模型法 答案：（ 1） F （ 2） B 试题分析：（ 1）平行四边形定则画出的合力为理论值 F，不一定沿 AO方向；实际用一个弹簧秤拉橡皮条作出的力是实验值 ，方向一定沿 AO方向。 （ 2）本实验每次将橡皮条拉到同样的位置，保证对橡皮条的拉力大小和方向相同，即两次的力的作用效果相同，这种方法叫等
3、效替代，故选 B。 考点：验证力的平行四边形定则 点评：容易题。本实验若按平行四边形定则求出的合力的大小和方向跟第二次用一只弹簧测力计的拉力的大小和方向完全相同，或者误差很小，这就验证了互成角度的共点力合成的平行四边形定则的正确性 如图所示，（甲）图是某学生测量 “匀变速直线运动的加速度 ”的实验装置，由于实验中连接 重物和木块的细线过长，所以当重物着地后，木块还会在木板上继续滑行，图（乙）所示纸带是重物着地后的一段打点纸带（注意图中任两个计数点间都有四个点没有标出）。若打点计时器所用的交流电频率为 50Hz，则木块的加速度为 a=_m/s2，木块与木板间的动摩擦因数 =_。（ g=10 m/
4、s2忽略空气阻力以及纸带与打点计时器间的摩擦，所有结果保留两位有效数字） 答案： -0.50 ； 0.050 （或 ） 试题分析：计数点间的时间间隔 T=0.10s,根据逐差法可得，由牛顿第二定律 可得 。 考点：分析纸带求加速度 点评：中等难度。逐差法把纸带上各段都用上了，可以减小实验误差。 如图所示，长方体发电导管的前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导体电极，两极间距为 d，极板面积为 S，这两个电极与可变电阻 R相连。在垂直前后侧面的方向上，有一匀强磁场，磁感应强度大小为 B。发电导管内有电阻率为 的高温电离气体，气体以速度 v向右流动，并通过专用管道导出。由于运动的电离气
5、体，受到磁场的作用，将产生大小不变的电动势。若不计气体流动时的阻力，由以上条件可推导出可变电阻消耗的电功率。调节可变电阻的阻值， 根据上面的公式或你所学过的物理知识，可求得可变电阻 R消耗电功率的最大值为 A B C D 答案： B 试题分析：电离气体受到磁场的作用，打到上下两个侧面，将产生大小不变的电动势，相当于电源，根据电阻定律，内阻 。当外电阻等于电源的内阻时，外电阻消耗的电功率最大，即 ，代入电功率表达式中可得最大电功率 故选 B 考点：电阻定律和电功率 点评：中等难度。要根据电阻定律求出电源的内阻，电阻定律中导体的长度是导体沿着电流方向的长度，是图中的 d。 如图所示在足够长的光滑水
6、平面上有一静止的质量为 M的斜面，斜面表面光滑、高度为 h、倾角为 。一质量为 m（ m M）的小物块以一定的初速度沿水平面向右运动，不计冲上斜面过程中机械能损失。如果斜面固定，则小物块恰能冲到斜面顶端。如果斜面不固定，则小物块冲上斜面后能达到的最大高度为 A h BC D 答案： D 试题分析：此题考查动量守恒，小物块冲上斜面后能达到的最大高度时，与斜面速度相同。根据机械能守恒可知，小物块开始的动能 。斜面不固定时，小物块冲上斜面后能达到的最大高度时由 ， ，设上升高度为 ，根据机械能守恒 ，联立 解得 。 故选 D 考点：动量守恒 点评：中等难度。此题关键是在小物体在最高点时初动能转化成了
7、小物体和斜面的动能与小物块的重力势能之和，此时物块和斜面速度相同而并非静止。 在如图所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为 E、内电阻为 r， R1、R2为定值电阻， R3为滑动变阻器， C为电容器， A、 V为理想电流表和电压表。在滑动变阻器滑动头 P自 a端向 b端滑动的过程中 ,下列说法中正确的是 （ ） A电压表示数变小 B电流表示数变小 C电容器 C所带电荷量增多 D a点的电势降低 答案： D 试题分析：电容器在直流电路中相当于断路。滑动变阻器滑动头 P自 a端向 b端滑动的过程中，电路的总电阻减小总电流增大。 A、流过 的电流增大， ，所以电压表示数增大；错误 B、根据闭合电路
8、欧姆定率可知，路端电压减小， 两端电压增大，则 两端电压减小，流过 的电流减小，流过电流表的电流增大；错误 C、电容器两端电压就是 两端电压，由 ， 减小可知， Q减小；错误 D、 a点的电势等于滑动变阻器两端电压，也就等于 两端电压，电压减小，电势降低；正确 故选 D 考点：电路动态分析 点评：中等难度。动态问题分析思路总体来说是按 照先部分后整体再部分的顺序，要充分利用电路中不变部分的电阻不变的特点，间接地讨论电路变化部分还要注意电源是有内阻的。 如图所示，直线 MN是某电场中的一条电场线（方向未画出）。虚线是一带电的粒子只在电场力的作用下，由 a到 b的运动轨迹，轨迹为一抛物线。下列判断
9、正确的是 A电场线 MN的方向一定是由 N指向 M B带电粒子由 a运动到 b的过程中动能一定逐渐减小 C带电粒子在 a点的电势能一定大于在 b点的电势能 D带电粒子在 a点的加速度一定大于在 b点的加速度 答案： C 试题分析： A、带电粒子受到的电场力指向轨迹内侧，应该沿电场线向右，由图不知道粒子电性，所以无法判定电场线方向；错误 BC、带电粒子由 a运动到 b的过程中，电场力方向与运动方向夹角为锐角，电场力做正功，动能增加，电势能减少； B错 C对 D、一根电场线无法判定电场的强弱，电场力大小也无法判定，无法比较带电粒子在 a、 b两点的加速度；错误 故选 C 考点：电场线、电场强度和电
10、势能的关系 点评：中等难度。根据带电粒子的运动轨迹确定其所受电场力方向，然后根据电场线、电场力做功等情况确定电势能的高低变化情况 如图所示，人在船上向前行走，脚与船面间不打滑。忽略水对船的阻力，则下列四个说法中不正确的有（ ） 脚与船之间的摩擦力是静摩擦力； 脚与船之间的摩擦力对船做负功； 脚与船之间的摩擦力对人做负功； 脚与船之间的摩擦力对人船组成的系统所做功的的代数和不为零。 A B C D 答案： C 试题分析：人在走路时，脚和地面间是静摩擦力， 正确；船获得的动能是人对船做正功的结果， 错误；人和船之间的摩擦力是一对作用力和反作用力，这两个力做功的代数和为零， 错误；所以船对人做负功，
11、 正确 故选 C 考点：作用力和反作用力做功的情况 点评：中等难度。此题应理解成脚和船在做功时相对静止，如果相互作用的两个物体保持相对静止，则两物体的位移一定相等，由于作用力与反作用力大小相等、方向相反，则作用力与反作用力做功的代数和为零。 图是一列简谐横波在 t = 2s时的波形图，图是这列波中 P点的振动图象，则该波的传播速 度和传播方向是 A v = 25 m/s ，向 x轴负方向传播 B v = 25 m/s ，向 x轴正方向传播 C v = 50 m/s ，向 x轴负方向传播 D v = 50 m/s ，向 x轴正方向传播 答案： C 试题分析：由 b图可知， 2s时刻 P点正经过平
12、衡位置向正方向运动，则由波动图象可知波应向 x轴的负方向传播；波的周期为 2s，波长为 100m，则波速； 故选 C 考点：波速的计算和波传播方向的判断 点评：中等难度。本题从振动图象中找出 2s时的 P点的振动情况，根据 “同侧法 ”可以判断波 传播的方向。 如图所示，在外力作用下某质点运动的 v-t图像为正弦曲线，从图中可判断（ ） A在 0 t1时间内，外力做负功 B在 0 t1时间内，外力的功率逐渐增大 C在 t2时刻，外力的功率最大 D在 t1 t3时间内，外力做的总功为零 答案： D 试题分析： A、 0 时间内，质点在加速，加速度方向与运动方向相同，即合外力方向与运动方向相同，合
13、外力做正功；错误 B、由图可知 0 ，图线斜率减小，加速度减小，合外力减小，所以 0时刻合外力最大， 时刻合外力为零，根据 P=Fv可知， 0时刻功率为零， 时刻功率也为零， 0 时间内功率先增大后减小；错误 C、 时刻速度为零，外力功率为零；错误 D、 时间内，速度大小没变，动能没变，根据动能定理知，合外力做功为零；正确 故选 D 考点：瞬时功率 点评：中等难度。要求学生能熟练掌握图象的分析方法，由图象得出我们需要的信息本题中采用极限分析法，因开始为零，后来为零，而中间有功率，故功率应先增大，后减小 一行星绕恒星做圆周运动，由天文观测可得，其运动周期为 T，速度为 v，引力常量为 G，则下列
14、说法错误的是（ ） A恒星的质量为 B恒星的质量为 C行星运动的轨道半径为 D行星运动的加速度为 答案： B 试题分析： AB、万有引力提供向心力， ，所以；不选 A选 B C、根据匀速圆周运动规律， ，所以 ；不选 D、根据题意的 ；不选 故选 B 考点：万有引力定律及其应用 点评：中等难度。本题主要应用了万有引力等于向心力来求中心天体质量，列表达式时根据已知量选取合适的表达式。 小船横渡一条河，船本身提供的速度大小方向都不变，已知小船的运动轨迹如图所示，则河水的流速（ ） A越接近 B岸水速越大 B越接近 B岸水速越小 C由 A到 B水速先增后减 D水流速度恒定 答案： B 试题分析：船本
15、身提供的速度大小方向都不变，从轨迹曲线的弯曲形状上可以知道，合力指向轨迹内侧，只改变水速，加速度向左，靠近 B 岸水速越来越小。 故选 B 考点：运动的合成和分解 点评：容易题。小船的实际运动是两个分运动的合成，即水速和船在静水中的速度的合成。 如图所示为某质点做直线运动的 v-t图像，关于这个质点在 4s内的运动情况，下列说法中正确的是（ ） A质点始终向同一方向运动 B 4s内通过的路程为 4m，而位移为零 C 4s末质点离出发点最远 D加速度大小不变，方向与初速度方向相同 答案： B 试题分析：从图象上能得出物体加速度、速度、位移、路程等物理量，注意速度的正负表示运动方向，斜率的大小表示
16、物体运动的加速度 A、由图可知质点在 2s末速度方向发生变化；错误 B、图线和时间轴围成的面积等于位移的大小，时间轴上方的为正，下方的为负，路程 ，位移为零；正确 C、 4s末质点位移为零，回到出发点；错误 D、图象的斜率不变，因此物体做匀变速直线运动，加速度大小不变，开始物体减速运动 ,速度方向与加速度方向相反；错误 故选 B 考点：匀变速直线运动的图像 点 评：中等难度。正确理解 v-t图象的物理意义，不要图象为直线，物体就做单方向直线运动 如图所示，一物体在粗糙水平地面上受斜向上的恒定拉力 F作用而做匀速直线运动，则下列说法正确的是（ ） A物体可能只受两个力作用 B物体可能受三个力作用
17、 C物体可能不受摩擦力作用 D物体一定受四个力 答案： D 试题分析：物体做匀速直线运动肯定受摩擦力作用，摩擦力产生的条件是物体和地面有挤压，因此还受地面的支持力，地球对物体有吸引力，因此还受重力，加上拉力 F，一共受四个力作用。 故选 D 考点：受力分析 点评：容易题。物体受力分析通常要结合物体的运动情况，同时本题还要根据弹力和摩擦力的产生条件进行分析。 实验题 橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内伸长量 x与弹力 F成正比，即 F=kx， k的值与橡皮筋未受到拉力时的长度 L、横截面积 S有关，理论与实际都表明，其中 Y是一个由材料决定的常数，材料力学上称之为杨氏模量。 （ 1）在国际单位中，
18、杨氏模量 Y的单位应该是 _ A N B m C N/m D Pa （ 2）在一段横截面积是圆形的橡皮筋，应用如图（甲）所示的实验装置可以测量出它的杨氏模量 Y 的值，首先利用毫米刻度尺测得橡皮筋的长度 L=20.00cm，利用测量工具 a测得橡皮筋未受到拉力时的直径 D=4.000mm，那么测量工具 a应该是 _ _。 （ 3）用如图（甲）所示的装置就可以测出这种橡皮筋的 Y值，下面的表格是橡皮筋受到的拉力 F与伸长量 x的实验记录。处理数据时，可在图（乙）中作出 F-x的图像，由图像可求得该橡皮筋的劲度系数 k=_N/m。（保留两位有效数字） 拉力 F(N) 5 10 15 20 25 伸
19、长量 x（ cm ） 1.6 3.2 4.8 6.4 8 (4)这种橡皮筋的杨氏模量 Y=_。（保留一位有效数字） 答案：（ 1） D （ 2） 螺旋测微器（或千分尺）（ 3） （ 4） 试题分析：（ 1）由题意得 ，根据单位制可知 Y的单位为 Pa，故选 D。 （ 2）橡皮筋的直径较小，一般用螺旋测微器（或千分尺）。 （ 3）描点法作出 F-x的图像，由胡克定律 F=kx可知，图线的斜率就是橡皮筋的劲度系数， 。 （ 4）由 得 。 考点：探究弹簧弹力和伸长得关系 点评：中等难度。本题题型虽然新颖，但所用知识仍然是和 “探究弹簧弹力和伸长的关系 ”实验相同。 在验证牛顿第二定律的实验中： （
20、 1）某组同学用如图（甲）所示装置，采用控制变量的方法，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到的力的关系，下列措施中不需要和不正确的是 _ 首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力 平衡摩擦力的方法就是，在塑料小桶中添加砝码，使小车能匀速滑动 每次改变拉小车的拉力后都需要重新平衡摩擦力 实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力 实验中应先放小车，然后再开打点计时器的电源 A B C D （ 2）某组同学实验得出数据，画 出 a-F图如图（乙）所示，那么该组同学实验中出现的问题可能是 _ A实验中摩擦力没有平衡 B实验中摩擦力平衡过度 C实验中绳子拉力方向没有跟
21、平板平行 D实验中小车质量发生变化 答案：（ 1） B （ 2） B 试题分析：（ 1）平衡摩擦是把长木板一端垫高， 错误；摩擦力平衡后，不要每次改变数据后再次平衡， 错误；实验中应先开打点计时器的电源，然后再放小车，保证记录数据完整， 错误；故选 B。 （ 2）此图中拉力为零时就有了加速度，说明木板倾斜角度太大，摩擦力平衡过度；故选 B。 考点：探究加速度与外力和质量的关系 点评：中等难度。如果此实验测得的数据作出的 a-F图线和坐标轴有交点，和 F轴有交点则实验中出现误差的原因是没有平衡摩擦或平衡摩擦不够；和 a轴有交点则实验中出现误差的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大 计算题 在动摩擦因
22、数 =0.2的水平面上有一个质量为 m=1kg的小球，小球与水平轻弹簧及与竖直方向成 =45o角的不可伸长的轻绳一端相连，如图所示，此时小球处于静止平衡状态，且水平面对小球的弹力恰好为零，当剪断轻绳的瞬间，取 g=10m/s2，求： （ 1）此时轻弹簧的弹力大小 （ 2）小球的加速度大小和方向 答案：（ 1） 10N （ 2） 试题分析：（ 1）水平面对小球的弹力为零，小球在绳没有断时受到绳的拉力 F、重力 mg和弹簧的弹力 T作用而处于平衡状态，由平衡条件得： 竖直方向： ， 1分 水平方向： 。 1分 解得： 。 1分 当剪断轻绳瞬间弹簧的弹力大小不变，仍为 10N 1分 （ 2）剪断轻绳
23、后小球在竖直方向仍平衡， 水平面支持力与重力平衡 ， 1分 由牛顿第二定律得： ， 1分 解得 ， 1分 方向向左。 1分 考点：共点力平衡和牛顿第二定律 点评：中等难度。本题关键点是剪断绳子 前水平面对小球的弹力恰好为零，剪断轻绳的瞬间，弹簧弹力不变。 如图， A、 B两点所在的圆半径分别为 r1和 r2,这两个圆为同心圆，圆心处有一带电为 +Q的点电荷，内外圆间的电势差为 U，一电子仅在电场力作用下由A运动到 B，电子经过 B点时速度为 v，若电子质量为 m,带电荷量为 e，求： （ 1）电子经过 B点时的加速度大小 （ 2）电子在 A点时的速度大小 v0 答案：（ 1） （ 2） 试题分
24、析：（ 1）电子在 B点受到的库仑力大小为 2分 电子在该处的加速度为 2分 （ 2）电子由 A点运动到 B点，由动能定理得： ， 2分 解得： 2分 考点：电场力做功的特点 点评：中等难度。电场力是保守力，做功与路径无关。 质量为 2kg的物体在水平推力 F的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去 F，其运动的 v-t图像如图所示， g取 10m/s2求： （ 1）物体与水平面间的动摩擦因数 ； （ 2）水平推力 F的大小； （ 3） 0 10s内物体运动位移的大小。 答案：（ 1） 0.2 （ 2） 6N （ 3） 46m 试题分析：（ 1） 6s10s内物体做匀减速直线运动，设此过程时
25、间为 、初速度为 、末速度为 、加速度为 ，则： 2分 设物体所受的摩擦力为 f，根据牛顿第二定律，有 ，又因为 , 1分 解得： 1分 （ 2） 06s内物体做匀加速直线运动，设此过程时间为 、初速度为 、末速度为 、加速度为 ，则： 2分 根据牛顿第二定律，有 ， 1分 解得： F 6N 1分 (3)法一：由匀变速直线运动位移公式，得表达式 3分，结果 1分 法二：根据 v-t图像围成的面积，得 考点：牛顿第二定律的应用 点评：中等难度。本题先根据运动情况求出加速度，然后根据牛顿第二定律求出合外力，再分析受力情况。 如图所示装置由 AB、 BC、 CD三段轨道组成，轨道交接处均由很小的圆弧
26、平滑连接，其中轨道 AB、 CD段是光滑的，水平轨道 BC的长度 x=5m，轨道CD足够长且倾角 =37o， A、 D两点离轨道 BC的高度分别为 h1=4.30m, h2=1.35m，现让质量为 m的小滑块自 A点由静止释放，已知小滑块与轨道 BC间的动摩擦因数为 =0.5，重力加速度 g取 10m/s2， sin37o=0.6， cos37o=0.8，求： （ 1）小滑块第一次到达 D点时的速度大小 （ 2）小滑块第一次与第二次通过 C点的时间间隔 （ 3）小滑块最终停止的位置距 B点的距离 答案： （ 1） 3m/s (2)2s (3)1.4m 试题分析：（ 1）小滑块从 A经过 B、
27、C运动到 D的过程，由动能定理得： 3分 代入数据解得： 1分 （ 2）小滑块从 A经过 B运动到 C的过程，由动能定理得： ， 1分 代入数据解得： 1分 小滑块沿 CD段上滑的加速度大小 小滑块沿 CD段上滑到最高点的时间 , 1分 由对称性可知，小滑块从最高点滑回 C点的时间 ， 故小滑块第一次与第二次通过 C点的时间间隔 。 .1分 （注：用动量定理求解时间同样得分） （ 3）对小滑块运动的全过程利用动能定理，设小滑块在水平轨道 上运动的总路程为 s， ， 2分 代入数据解得： 1分 故小滑块最终停止的位置距 B点的距离为： 1分 考点：动能定理 点评：中等难度。动能定理有两种表述：
28、合外力对物体所做的功等于物体动能的变化量； 各个分力做功的代数和等于物体动能的变化量，这里各个分力做的功可以使不同阶段的。 如图所示，在纸面内建立直角坐标系 xOy，以第 象限内的直线 OM（与负x轴成 45角）和正 y轴为界，在 x 0的区域建立匀强电场，方向水平向左，场强大小 E=0.32V/m；以直线 OM和正 x轴为界，在 y 0的区域建立垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度 B=0.1T，一不计重力的带负电粒子，从坐标原点O沿 y轴负方向以 v0=2103m/s的初速度射入磁场，已知粒子的比荷为q/m=5106C/kg，求： （ 1）粒子第一次经过磁场边界时的位置坐标 （ 2）粒子在磁
29、场区域运动的总时间 （ 3）粒子最终离开电磁场区域时的位置坐标 答案：（ 1）（ ） （ 2） （ 3）（ 0,0.192m） 试题分析：（ 1）粒子带负电，从 O点沿 y轴负方向射入磁场，沿顺时针方向做圆周运动。 第一次经过磁场边界上的一点（设为 A点）， 由 得： 2分 , 1分 所以， A点的坐标为：（ ）。 1分 （ 2）设粒子在磁场中做圆周运动的周期为 T，则 ， 2分 其中， 1分 代入数据解得： ，所以 。 1分 （ 3）粒子从 C点沿 y轴正方向进入电场，做类平抛运动，则 ， ， 1分 ， 1分 代入数据解得： 1分 1分 粒子离开电磁场时的位置坐标为：（ 0,0.192m）。 考点：带电粒子在组合场中的运动 点评：本题要求同学们能正确分析粒子的受力情况，再通过受力情况分析粒子的运动情况，熟练掌握圆周运动及平抛运动的基本公式。
