1、2013届湖北省黄冈市高三上学期期末考试理科综合物理试卷与答案（带解析） 选择题 在物理学的发展过程中，科学家们创造出了许多物理学研究方法，以下关于所用物理学研究方法的叙述正确的是 A在不需要考虑带电物体本身的大小和形状时，用点电荷来代替物体的方法叫微元法 B在探究加速度、力和质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，该实验采用了假设法 C在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了理想模型法 D伽利略认为自由落体运动就是物体在倾角为 90的斜面上的运动，再根据
2、铜球在斜面上的运动规律得出自由落体的运动规律，这是采用了实验和逻辑推理相结合的方法 答案： D 试题分析：用点来代替带电体的方法是理想模型法， A选项错误；保持某个量不变研究另外两个量的关系的方法是控制变量法， B选项错误；把整个运动过程分成很多小段，每一小段看成匀速直线运动，再把各段相加求位移的方法是微元法，故 C选项错误；伽利略研究自由落体的方法采用了实验和逻辑推理的方法，则 D选项正确。 考点：本题考查物理学史。 如图所示 ,半径为 R的半圆形区域内分布着垂直纸面向里的匀强磁场 ,磁感应强度为 B，半圆的左边垂直 x轴放置一粒子发射装置，在 -RyR的区间内各处均沿 x 轴正方向同时发射
3、出一个带正电粒子，粒子质量均为 m、电荷量均为 q、初速度均为 v，重力忽略不计，所有粒子均能穿过磁场到达 y轴，其中最后到达 y轴的粒子比最先到达 y轴的粒子晚 t时间，则 A粒子到达 y轴的位置一定各不相同 B磁场区域半径 R应满足 C从 x轴入射的粒子最先到达 y轴 D t= ，其中角度 的弧度值满足 答案： BD 试题分析：粒子射入磁场后做匀速圆周运动，其运动轨迹如图所示： y=R的粒子直接沿直线做匀速运动到达 y轴，其它粒子在磁场中发生偏转，由图可知，发生偏转的粒子也有可能打在 y=R的位置上，所以粒子到达 y轴的位置不是各不相同的，故 A错误；以沿 x轴射入的粒子为例，若 ，则粒子
4、不能达到 y轴就偏向上离开磁场区域，所以要求 ，所有粒子才能穿过磁场到达 y轴，故 B正确；从 x轴入射的粒子在磁场中对应的弧长最长，所以该粒子最后到达 y轴，而 y=R的粒子直接沿直线做匀速运动到达 y轴，时间最短，故 C错误；从 x轴入射的粒子运动时间为： ， y=R的粒子直接沿直线做匀速运动到达 y轴，时间最短，则 ，所以 ，其中角度 为从 x轴入射的粒子运动的圆心角，根据几何关系有： =，则sin=sin= =sin ，故 D正确 考点：本题考查带电粒子在匀强磁场中的运动。 2012年 10月，美国耶鲁大学的研究人员发现一颗完全由钻石组成的星球，通过观测发现该星球的半径是地球的 2倍，
5、质量是地球的 8倍，假设该星球有一颗近地卫星，下列说法正确的是 A该星球的密度 是地球密度的 2倍 B该星球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的 4倍 C该星球的近地卫星周期跟地球的近地卫星周期相等 D该星球近地卫星的速度是地球近地卫星速度的 4倍 答案： C 试题分析：据题意，天体密度关系为： ，则该星球与地球密度关系为： ，故 A选项错误；天体表面重力加速度关系为：,该星球与地球表面重力加速度之比为： ，故 B选项错误；天体的近地卫星运动周期关系为： 该星球与地球近地卫星周期为： ，故 C选项正确；近地卫星运行速度为 ，则该星球与地球近地卫星环绕速度之比为： ，故 D选项错误。 考点：本
6、题考查万有引力定律。 如图所示，光滑的球用一细线系于竖直墙壁上，在墙壁和球之间夹有一矩形物块，球和物块均处于静止。物块的 ab边比 bc边短，各表面的粗糙程度均相同。若翻转物块，让墙壁和球夹住物块 ab、 cd边所在的平面，下列分析正确的是 A物块和球一定仍处于静止状态 B物块受到墙壁的摩擦力将比原来大 C细线的拉力将比原来大 D球对物块的压力将比原来大 答案： ACD 试题分析：据题意，对球受力分析，设细线与竖直墙壁的夹角为 ，则细线拉力为： ，当物块翻转后，夹角增大，则拉力增加，故 C选项正确；球对物块的压力为： ，夹角增大则压力增大，故 D选项正确；由于球对物块压力增加而物块摩擦力与重力
7、相等，则物块一定处于静止状态，故 A选项正确。 考点：本题考查物体动态平衡。 图甲是线圈 P绕垂直于磁场的轴在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电压图象，把该交流电压加在图乙中变压器的 A、 B两端已知理想变压器原线圈 和副线圈 的匝数比为 5 1，交流电流表和交流电压表均为理想电表，电阻 R 1，其他各处电阻不计，以下说法正确的是 A在 t 0.1 s和 0.3s时，穿过线圈 P的磁通量最大 B线圈 P转动的 角速度为 10 rad/s C电压表的示数为 2.83V D电流表的示数为 0.40 A 答案： D 试题分析：据题意，在 0.1s和 0.3s时产生的交流电压最大，据 可知，这两个
8、时刻穿过线圈的磁通量变化量最快，故 A选项错误；据图像可知，故 B选项错误；该交流电电压有效值为：，在 AB端输入的电源为 10v，则在副线圈的电压为： ，故 C选项错误；副线圈中电流为： ，则原线圈中电流为：，故 D选项正确。 考点：本题考查交流电和变压器。 如图所示，水平放置的平行板电容器充电后断开电源，一带电粒子沿着上板水平射入电场 ，恰好沿下板边缘飞出，粒子电势能 E1。若保持上板不动，将下板上移，小球仍以相同的速度从原版射入电场，粒子电势能 E2，下列分析正确的是 A两板间电压不变 B两板间场强变大 C粒子将打在下板上 D E1E2 答案： CD 试题分析：据题意，当电容器充电后断开
9、电源，电容器上端电荷量 Q 保持不变，则 A选项错误；将下极板上移后，据 可知电容器内电场强度不变，故 B选项错误；据 可知当下极板上移后 y减小，则水平位移 x减小，带电粒子将落在极板上，故 C选项正确；电场力做功为：，电场强度 E不变，沿电场方向位移 y减小，则电场力做功减小，据带电粒子电势能变化等于电场力做功，故有 E1E2，则 D选项正确。 考点：本题考查电容器的动态平衡问题和类平抛运动即电势能变化与电场力做功关系。 如图所示，真空中两个带等量异种点电荷， A、 B分别为两电荷连线和连线中垂线上的点， A、 B两点电场强度大小分别是 EA、 EB，电势分别是 A、 B，下列判断正确的是
10、 A EAEB， AB B EAEB， AB D EAB据电场线疏密程度可以判断电场强度大小，而 A位置比较靠近电荷，则 A位置电场线较密集，故 A位置电场强度较大，即 EAEB故 A选项正确。 考点：本题考查等量异种电荷产生的电场。 某种型号轿车净重 1500kg，发动机的额定功率为 140kW，最高时速可达252km/h。右图为车中用于改变车速的挡位，手推变速杆到达不同挡位可获得不同的运行速度，从 “1” “5”速度逐渐增大， R是倒车挡，则 A轿车要以最大动力上坡，变速杆应推至 “1”挡 B轿车要以 最大动力上坡，变速杆应推至 “5”挡 C在额定功率下以最高速度行驶时，轿车的牵引力为 2
11、000N D在额定功率下以最高速度行驶时，轿车的牵引力为 15000N 答案： AC 试题分析：据题意，档位升高速度增加，则要获得最大动力，据 可知，功率一定情况下只有变速杆推至 “1”档车速最小时才能实现，故 A选项正确；在额定功率下要获得最大速度，据已知条件可得以下关系，即，故 C选项正确。 考点：本题考查机车启动方式。 实验题 （ 5分）借助计算机，力传感器的挂钩与其它物体间的弹力大小能够在屏幕上显示出来。为了探究最大静摩擦力的大小跟哪些因素有关，某同学在老师的指导下做了一系列实验：将滑块平放在长木板上，用力传感器沿长木板水平拉滑块，改变拉力直到将滑块拉动；再在长木板上铺上毛巾，并在滑块
12、上放上砝码，重复前一个过程，得到的图线分别如图甲、乙所示。 （ 1）由图乙知：在 t1 t2这段时间内，滑块的运动状态是 （填 “运动 ”或 “静止 ”），滑块受到的最大静摩擦力为 （填 “F1”或 “F2”）。 （ 2）结合甲、乙两图， （填 “能 ”或 “不能 ”）得出 最大静摩擦力与两物体接触面的粗糙程度和接触面的压力均有关的结论。 答案：（ 1）静止 ， F1 ，（ 2） 不能 试题分析：（ 1）据题意，当拉力从 0增加过程中，静摩擦力也从 0增加，当拉力大于最大静摩擦力时，滑块才会运动，故在时间 t1 t2内，滑块处于静止状态，且据图像可知在拉力等于 F1时滑块即将运动，则最大静摩擦
13、力等于 F1。（ 2）乙图的最大静摩擦力比之前增加了，当究竟是与接触面有关还是与压力有关则无法判断，故不能得出。 考点：本题考查静摩擦力。 （ 10分）研究性学习小组围绕一个量程为 30mA的电流计展开探究。 （ 1）为测量该电流计的内阻，同学甲设计了如图（ a）所示电路。图中电源电动势未知，内阻不计。闭合开关，将电阻箱阻值调到 20 时，电流计恰好满偏；将电阻箱阻值调到 95时，电流计指针指在如图（ b）所示位置，则电流计的读数为 mA。由以上数据可得电流计的内阻 Rg= 。 （ 2）同学乙将甲设计的电路稍作改变，在电流计两端接上两个表笔，如图（ c）所示，设计出一个简易的欧姆表，并将表盘的
14、电流刻度转换为电阻刻度：闭合开关，将两表笔断开，调节电阻箱，使指针指在 “30mA”处，此处刻度应标阻值为 （填 “0”或 “”） ；再保持电阻箱阻值不变，在两表笔间接不同阻值的已知电阻找出对应的电流刻度。则 “10mA”处对应表笔间电阻阻值为 。 若该欧姆表使用一段时间后，电池内阻变大不能忽略，电动势不变，但将两表笔断开，指针仍能满偏，按正确使用方法再进行测量，其测量结果与原结果相比将 _（填 “变大 ”、 “变小 ”或 “不变 ”）。 答案：（ 1） 12.0 ， 30 （ 2） ， 6 （ 3）不变 （每空 2分） 试题分析：（ 1）据十分之一估读法，读数为： 12.0A；当电阻箱阻值为
15、 20时有： ，当电阻箱阻值为 95时：，则电流计内 阻有： ，电源电动势为： 。 （ 2）将电流计改装成欧姆表后，指针处于 30mA处时有： ,代入数据可以求得电阻箱此时阻值为： ；当指针示数为 10mA时，电流总电流为： ,欧姆表读数为：；（ 3）电源内阻增大后，将两表笔断开，指针仍能满偏，说明电源内阻与电阻箱阻值之和与原来相等，故测量结果不变。 考点：本题考查欧姆表的内部结构。 计算题 （ 14分） 2012年 11月，我国舰载机在航母上首降成功。设某一载舰机质量为 m = 2.5104 kg，速度为 v0=42m/s，若仅受空气阻力和甲板阻力作用，飞机将在甲板上以 a0=0.8m/s2
16、的加速度做匀减速运动，着舰过程中航母静止不动。 （ 1）飞机着舰后，若仅受空气阻力和甲板阻力作用，航母甲板至少多长才能保证飞机不滑到海里？ （ 2）为了让飞机在有限长度的跑道上停下来，甲板上设置了阻拦索让飞机减速，同时考虑到飞机尾钩挂索失败需要复飞的情况，飞机着舰时并不关闭发动机。图示为飞机勾住阻拦索后某一时刻的情景，此时发动机的推力大小为 F = 1.2105 N，减速的加速度 a1=20m/s2，此时阻拦索夹角 =106，空气阻力和甲板阻力保持不变，求此时阻拦索承受的张力大小？ 答案： （ 1） 1102.5m （ 2） 5105 N 试题分析：（ 1）由运动学公式 2a0S0=v02 得
17、 S0= v02/2a0 3分 代入数据可得 S0=1102.5m 2分 （ 2）飞机受力分析如图所示。 由牛顿定律有 2FTcos+f-F=ma 4分 其中 FT为阻拦索的张力， f为空气和甲板对飞机的阻力 飞机仅受空气阻力和甲板阻力时 f=ma0 2分 联立上式可得 FT=5105 N 3分 考点：本题考查牛顿第二定律和运动学关系 （ 15分）如图所示，位于水平面内间距为 L的光滑平行导轨置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为 B，方向垂直于导轨所在平面，导轨左端用导线相连，一质量为 m、长为 L的直导体棒两端放在导轨上，并与之密接。已知导轨单位长度的电阻为 r，导线和导体棒的电阻均忽略不
18、计。从 t=0时刻起，导体棒在平行于导轨的拉力作用下，从导轨最左端由静止做加速度为 a的匀加速运动，求 （ 1） t时刻导体棒中的电流 I和此时回路的电功率 P； （ 2） t时间内拉力做的功 答案：（ 1） （ 2） WF = + ma2t2 试题分析：（ 1）导体棒由静止开始做匀加速运动 在 t时刻的速度 v=at 1分 位移 x= at2 1分 导体棒切割磁感线产生的感应电动势 E=BLv 1分 由闭合电路欧姆定律知，导体棒中的电流 I为 I= 其中 R=2xr 1分 联立上式有 I= 2分 此时回路的电功率 P=I2R 2分 得 P= 1分 （ 2）对导体棒，在 t时间内运用动能定理
19、WF- W 安 = mv2 2分 其中安培力做的功 W 安 = Pt= 2分 故 t时间内拉力做的功 WF = + ma2t2 2分 考点：本题考查运动学关系，欧姆定律，动能定理。 （ 18分）扭摆器是同步辐射装置中的插入件，能使粒子的运动轨迹发生扭摆，其简化模型如图所示： 、 两处宽度均为 L 的条形匀强磁场区边界竖直， 区域磁场垂直纸面向外， 区域磁场垂直纸面向里，磁感应强度大小均为 B，两磁场区的间距可以调节。以 区域左边界上的 O点为坐标原点建立坐标系，y轴与左边界重合， x轴与磁场边界的交点分别为 O1、 O2和 O3。一质量为 m、电荷量为 q的带正电的粒子，平行纸面从 O 点与
20、y轴的夹角 30射入 区域，粒子重力不计。 （ 1）若粒子恰好从 O1射出 区域，粒子的速度应为多大？ （ 2）若粒子从 区域 右边界射出时速度与 x轴的夹角为 30，调节两磁场区的间距，粒子恰好从 O3射出 区域，则粒子从 O射入到从 O3射出共经历了多长时间？ 答案：（ 1） （ 2） 试题分析：（ 1）粒子从 O1射出 区域，轨迹如图 由几何关系 粒子在磁场中运动半径公式为： 综合上式可得 （ 2）粒子运动轨迹如图所示 设粒子运动速度为 v2，半径 粒子在磁场中的运动周期为： 由几何关系可得，粒子在 区域运动的圆心角为 90 即 由于粒子在 、 区域运动半径相同，要使粒子从 O3射出 区域，则粒子在 区域中运动时间与 区域相同，且粒子必须经过 O1、 O2的中点 B，则 在 、 间隔区域运动时间 综上所述，粒子从相同 O射入到 O3射出共经历时间为：考点：本题考查带电粒子在匀强磁场中的运动。
