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山西省忻州一中+康杰中学+临汾一中+长治二中2014届高三第三次四校联考物理试题+Word版含答案


2014 届 高 三 年 级 第 三 次 四 校 联 考

物理试题
命题:临汾一中 忻州一中 康杰中学 长治二中 【考试时间 150 分钟,满分 300 分】 以下数据可供解题时参考: 可能用到的相对原子质量 H:1 Na:23 C:12 S:32 N:14 Cl:35.5 Fe:56 O:16

第Ⅰ卷 (选择题

126 分)

一、选择题:本大题共 13 小题,每小题 6 分。在每小题列出的四个选项中,只有一项是最 符合题目要求的。 二、选择题:本题共 8 小题,每小题 6 分。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 19~21 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。 14. 在物理学的重大发现中科学家们总结出了许多物理学方法, 如理想实验法、 控制变量法、 极限思想法、类比法、科学假设法和建立物理模型法等。以下关于物理学研究方法的叙 述不正确 的是 ... A.在不需要考虑物体本身的大小和形状时,用质点来代替物体的方法运用了假设法 B. 根据速度的定义式 v ?

?x , 当 ?t 趋近于零时, 就可以表示物体在 t 时刻的瞬时速度, ?t

该定义运用了极限思想法 C.在实验探究加速度与力、质量的关系时,运用了控制变量法 D.在推导匀变速直线运动位移公式时,把整个运动过程等分成很多小段,然后将各小 段位移相加,运用了微元法 15.轻绳一端系在质量为 m 的物体 A 上,另一端系在一个套 糙竖直杆 MN 的圆环上。 现用水平力 F 拉住绳子上一点 O, 体 A 从图中实线位置缓慢下降到虚线位置,但圆环仍保
F O N A M

在粗 使物 持在

1

原来位置不动。则在这一过程中,环对杆的摩擦力 Ff 和环对杆的压力 FN 的变化情况是 A.Ff 保持不变,FN 逐渐增大 B.Ff 逐渐增大,FN 保持不变 C.Ff 逐渐减小,FN 保持不变 D.Ff 保持不变,FN 逐渐减小 16.在空中某一高度将一小球水平抛出,取抛出点为坐标原点,初速度方向为 x 轴正方向, 竖直向下为 y 轴正方向,得到其运动的轨迹方程为 y=ax2(a 为已知量) ,重力加速度为 g。则根据以上条件可以求得 A.物体距离地面的高度 B.物体作平抛运动的初速度 C.物体落地时的速度 D.物体在空中运动的总时间 17.我国于 2013 年 12 月 2 日凌晨成功发射了“嫦娥三号”月球探测器,12 月 10 日 21 时 20 分,“嫦娥三号”在环月轨道成功实施变轨控制,从 100km×100km 的环月圆轨道,降低 到近月点 15km、远月点 100km 的椭圆轨道,进入预定的月面着陆准备轨道,并于 12 月 14 日 21 时 11 分实现卫星携带探测器在月球的软着陆。下列说法正确的是 A.如果不考虑地球大气层的阻力,则“嫦娥三号”的发射速度可以小于 7.9km/s B.若已知“嫦娥三号”在 100km 的环月圆轨道上飞行的周期及万有引力常量,则可求出 月球的平均密度 C.若已知“嫦娥三号”、“嫦娥一号”各自绕月球做匀速圆周运动的高度(高度不同) 、周 期和万有引力常量,则可求出月球的质量、半径 D.“嫦娥三号”为着陆准备而实施变轨控制时,需要通过发动机使其加速 18. 一台理想变压器的原、 副线圈的匝数比是 5∶1, 原线圈接入电压为 220V 的正弦交流电, 各元件正常工作,一只理想二极管和一个滑动变阻器 R 串联 接在副线圈上,如图所示,电压表和电流表均为理想交流电 表。则下列说法正确的是 A.原、副线圈中的电流之比为 5∶1 B.电压表的读数约为 44V C.若滑动变阻器接入电路的阻值为 20 Ω,则 1 分钟内产生的热量为 2904 J D.若将滑动变阻器的滑片向上滑动,则两电表读数均增大
2

19.如图所示,虚线 AB 和 CD 分别为椭圆的长轴和短轴,相交于 O 点,两个等量异种点电 荷分别处于椭圆的两个焦点 M、N 上,下列说法 中正确的是 A.A、B 两处电势、场强均相同 B.C、D 两处电势、场强均相同 C.在虚线 AB 上 O 点的场强最大 D.带正电的试探电荷在 O 处的电势能大于在 B 处的电势能 20.如图所示,在竖直平面内有一固定轨道,其中 AB 是长为 R 的粗糙水平直轨道,BCD 是 圆心为 O、半径为 R 的 3/4 光滑圆弧轨道,两轨道相切于 B 点.在推力作用下,质量为 m 的小滑块从 A 点由静止开始做匀加速直线运动,到达 B 点时即撤去推力,小滑块恰好能 沿圆轨道经过最高点 C。重力加速度大小为 g,取 AB 所在的水平面为零势能面。则小滑 块 A.在 AB 段运动的加速度为 2.5g B D′ C.在 C 点时合外力的瞬时功率为 mg gR D.上滑时动能与重力势能相等的位置在直径 DD′上方 21.如图甲所示,光滑平行金属导轨 MN、PQ 所在平面与水平 面成 θ 角,M、P 两端接一阻值为 R 的定值电阻,阻值为 r 的金属棒 ab 垂直导 轨放置,其他部分电阻不计。整个装置处在磁感应强度为 B 的匀强磁场中,磁 场方向垂直导轨平面向上。t=0 时对棒施一平行于导轨的外力 F,棒由静止开始 沿导轨向上运动,通过 R 的感应电流随时间 t 变化的关系如图乙所示。下列关于穿过回 路 abPMa 的磁通量 Φ 和磁通量的瞬 B a θ R 甲 P N F b O 乙 t Q . 经 B 点 时 加 速 度 为 零
A +q M D O C -q N

B

△Φ 时变化率 以及 ab 两端的电势 △t
差 Uab 和通过棒的电荷量 q 随时间变 M 化的图象中,正确的是

I

Φ

△ Φ △ t
t A t B

Uab

O

O

O
3

t C

O

t D

第Ⅱ 卷(非选择题

174 分)

三、非选择题:包括必考题和选考题两部分。第 22 题~第 32 题为必考题,每个试题考生都 必须做答。第 33 题~第 40 题为选考题,考生根据要求做答。 (一)必考题(共 129 分) 22. (7 分)某学校实验小组欲测定正方体木块与长木板之间的动摩擦因数,采用如图甲所 示的装置,图中长木板水平固定。 (1)实验开始之前某同学用游标卡尺测得正方体边长,读数如图乙所示,则正方体的边长 为 cm。

(2)如图丙所示为该组同学实验中得到的一条纸 带的一部分,0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 为计数点,相邻两计 数点间还有 4 个计时点未画出。从纸带上测出

x1 =3.20cm, x2 =4.52cm, x5 =8.42cm,
则木块的加速度大小 a = x6 =9.70cm, (保留两位有效数字) 。 (3) 该组同学用天平测得木块的质量为 M,砝码 盘和砝码的总质量为 m, 则木块与长木板间动摩擦 因素 ? = (重力加速度为 g,木块的加速度为 a ) m/s2

23.(8 分)为了精确测量某一玩具电动机中导线圈的电阻,某实验小组设计了如图甲所示的 电路,可供选择的实验仪器如下: 电流表 A1(0~3A、约 5 ? ) ; 电流表 A2(0~100mA、约 10 ? ) ; 多用电表; 定值电阻 R0=20 ? ; 滑动变阻器 R1(0~1k ? ,额定电流 0.5A) ; 滑动变阻器 R2(0~50 ? ,额定电流 2A) ; 电源(3V、约 1 ? )及开关等,导线若干;

4

(1)请按图甲将图乙实物图连接完整; (2)应选择的电流表是 (3)测量过程中应保证电动机 ,滑动变阻器是 ; (填写符号)

; (填“转动”或“不转动”)

(4)为防止烧坏电动机,实验中要分次读取数据,由实验测得的数据已在图丙的 U-I 图中 标出,请你完成图线,并由图线求出玩具电动机中导线圈的电阻 R=

?。 (保留两位有效数字)
24.(13 分)如图所示的装置叫做阿特伍德机,是阿特伍德创制的一种 著名力学实验装置,用来研究匀变速直线运动的规律。绳子两端的物 体下落(上升)的加速度总是小于自由落体的加速度 g,同自由落体相 比,下落相同的高度,所花费的时间要长,这使得实验者有足够的时 间从容的观测、研究。已知物体 A、B 的质量相等均为 M,物体 C 的质 量为 m,轻绳与轻滑轮间的摩擦不计,轻绳不可伸长且足够长,如果
m? 1 ,求: M 4

(1) 物体 B 从静止开始下落一段距离的时间与其自由落体下落同样的距离所用时间的比 值。 (2)系统在由静止释放后的运动过程中,物体 C 对 B 的拉力。 25. (19 分)如图甲所示,x 轴正方向水平向右,y 轴正方向竖直向上。在 xoy 平面 内有与 y 轴平行的匀强电场,在半径为 R 的圆形区域内加有与 xoy 平面垂直的匀强 磁场。在坐标原点 O 处放置一带电微粒发射装置,它可以连续不断地发射具有相同 质量 m、电荷量 q(q>0)和初速度为 v0 的带电微 粒。 (已知重力加速度 g) (1)当带电微粒发射装置连续不断地沿 y 轴正 方向发射这种带电微粒时,这些带电微粒将 沿圆形磁场区域的水平直径方向离开磁场, 并继续沿 x 轴正方向运动。求电场强度 E 和
5

磁感应强度 B 的大小和方向。 (2)调节坐标原点处的带电微粒发射装置,使其在 xoy 平面内不断地以相同速率 v0 沿不同 方向将这种带电微粒射入第Ⅰ象限,如图乙所示。现要求这些带电微粒最终都能平行于 x 轴 正方向运动,则在保证电场强度 E 和磁感应强度 B 的大小和方向不变的条件下,求出符合 条件的磁场区域的最小面积。

三、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号后的方框涂黑。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,则每学科按所做的第一个题目计分。
34.【物理——选修 3-4】 (15 分) (1) (6 分)一简谐横波以 4m/s 的波速沿 x 轴正方向传播。已知 t=0 时的波形如图所示,则 (填正确答案标号。选对 1 个给 3 分,选对 2 个给 4 分,选对 3 个给 6 分,每选错 1 个扣 3 分,最低得分为 0 分) 。 A.波的周期为 1s B.x=0 处的质点在 t=0 时向 y 轴负向运动 C.x=0 处的质点在 t= D.x=0 处的质点在 t=

1 s 时速度为 0 4 1 s 时向下振动 4

E.质点 P 此时向下振动 (2) (9 分)一棱镜的截面为直角三角形 ABC,∠ A=30o,斜边 AB=a。棱镜材料的折射率为

n ? 2 。在此截面所在的平面内,一条光线以 45o 的入射
角从 AC 边的中点 M 射入棱镜(如图所示)。画出光路图,并 求光线从棱镜射出的点的位置(不考虑光线沿原来路返回 的情况) 。 35. 【物理——选修 3-5】 (15 分) (1) (6 分)下列说法中正确的是 (填正确答案标号。选对 1 个给 3 分,选对 2
6

个给 4 分,选对 3 个给 6 分,每选错 1 个扣 3 分,最低得分为 0 分) 。 A.β 衰变现象说明电子是原子核的组成部分 B.目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变 C.一个氢原子从 n=3 的激发态跃迁到基态时,能辐射 3 种不同频率的光子 D.卢瑟福依据极少数 α 粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型 E.按照玻尔理论,氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电子的 动能减小,原子总能量增大 (2) (9 分)如图所示,在光滑水平地面上有 一质量为 2m 的长木板, 其左端放有一质量为 m 的重物(可视为质点) ,重物与长木板之间的动摩擦因数为 ? 。开始时,长木板和重物都静 止,现在给重物以初速度 v0,设长木板撞到前方固定的障碍物前,长木板和重物的速度已经 相等。已知长木板与障碍物发生弹性碰撞,为使重物始终不从长木板上掉下来,求长木板的 长度 L 至少为多少?(重力加速度为 g)

物理参考答案 选项 答案 14 A 15 D 16 B 17 C 18 C 19 BD 20 AD 21 BD

22. (7 分) (1)9.015 (2 分) (2)1.3 (2 分) (3)
mg ?( M ? m ) a (3 分) Mg

23. (8 分)(1) 做图 (2)A2 R2

(2 分)

(2 分,选对一个给 1 分)

(3)不转动 (1 分) (4)做图(1 分) ,20 (2 分)

24.(13 分) (1)设物体的加速度为 a,绳子中的拉力为 F,
7

对物体 A:由牛顿第二定律得 F ? Mg ? Ma 对 BC 整体由牛顿第二定律得 (M ? m) g ? F ? (M ? m)a 解得: a ?

(2 分) (2 分) (2 分) (1 分) (1 分)

m 1 g? g 2M ? m 9
1 2 at1 2 1 2 gt 2 2

物体 B 从静止下落 h ?

自由下落同样的距离 h ?

解得:

t1 ? t2

g ?3 a

(1 分)

(2)设 B 对 C 的拉力为 FN 物体 C,由牛顿第二定律得: mg ? FNf ? ma 解得: FN ? mg ? ma ? (2 分) (1 分)

8 mg 9
8 mg 9

由牛顿第三定律得物体 C 对 B 的拉力为 25.(19 分)

(1 分)

(1)微粒沿 x 轴正方向运动,即:带电微粒所受重力与电场力平衡。设电场强度大小为 E, 由平衡条件得: m g ? qE 解得: E ? m g
q

(2 分) (1 分) (1 分)

电场方向沿 y 轴正方向

带电微粒进入磁场后,做匀速圆周运动,且圆运动半径 r=R。 设匀强磁场的磁感应强度大小为 B。由牛顿第二定律得:
qv0 B ?
2 m v0 R

(2 分) (1 分) (1 分) P

解得: B ? m v0
qR

磁场方向垂直于纸面向外

解法一: (2)带电微粒在磁场内做半径为 R ? m v0 匀速圆周运动。 qB 带电微粒射入方向不同时的轨迹,如图所示
8

(2 分)

带电微粒经磁场偏转后沿 x 轴正方向运动,射出时的半径沿竖直方向 即:磁场边界上 P 点的坐标 P(x,y)应满足方程:

x ? R sin ?
y ? R(1 ? cos? )

(1 分) (1 分) (1 分)

即:磁场边界的方程为: x 2 ? ( y ? R) 2 ? R 2

沿 y 轴正方向射入的微粒的运动轨迹为磁场的另一边界,方程为

( x ? R) 2 ? y 2 ? R 2

(2 分)

符合题目要求的最小磁场的范围应是圆 x 2 ? ( y ? R) 2 ? R 2 与圆 ( x ? R) 2 ? y 2 ? R 2 的 交集部分(图中阴影部分) 。 (1 分)

由几何关系,可以求得符合条件的磁场的最小面积为:

1 1 S ? 2( ?R 2 ? R 2 ) 4 2
解得: S ? (

(2 分)

?
2

? 1)

2 m 2 v0 q2 B2

(1 分)

解法二:(2)沿 y 轴正方向射入的微粒,运动轨迹如图所示:以半径 R 沿 x 轴正方向运动恰好 运动四分之一圆弧,该圆弧也恰为微粒运动的上边界。 (2 分) 以 O 点为圆心,R 半径做的四分之一圆狐 BC 为微粒做圆周运动的圆心轨迹(3 分) 微粒经磁场偏转后沿 x 轴正方向运动, 即半径沿竖直方向。 并且 射出点距圆心轨迹上各点的距离为 R,射出点的边界与圆弧 BC 平行如图中的圆弧 ODA(3 分) 圆弧 OA 与圆弧 ODA 之间的区域即为磁场区域的最小面积。 v0 O R D C x y A

1 1 S ? 2( ?R 2 ? R 2 ) (2 分) 4 2
2 m 2 v0 解得: S ? ( ? 1) 2 2 (1 分) 2 q B

?

B

其它解法只要正确也给分 33. 【物理——选修 3-3】 (15 分)
9

(1)ACD(6 分。选对 1 个给 3 分,选对 2 个给 4 分,选对 3 个给 6 分,每选错 1 个扣 3 分, 最低得分为 0 分) (2) (9 分) 初状态下:

PS 1 ? mg ? P 0 S ? 2mg
V1=hS,T1=300K 末状态下:

(3 分)

4 P2 S ? mg ? P0 S ? 2mg 3
V2=(h+Δ h)S,T1=310K 根据理想气体状态方程: 解得:Δ h=0.24h

(3 分)

PV PV 1 1 ? 2 2 T1 T2
(1 分)

(2 分)

34. 【物理选修 3-4】 (15 分) (1)ABD (6 分。选对 1 个给 3 分,选对 2 个给 4 分,选对 3 个给 6 分,每选错 1 个扣 3 分,最低得分为 0 分) (2) (9 分) 光路图如图所示(2 分) 设折射光线与 AB 的交点为 D 设入射角为 i, 折射角为 r,由折射定律得:

sin i ? n (1 分) sin r

0 解得 r ? 30 (1 分)

0 由几何关系可知,在 D 点的入射角 ? ? 60 (1 分)

设全发射的临界角为 ?c ,则 sin ? c ? 解得 ?c ? 450 (1 分) 因此,光在 D 点全反射。

1 n

(1 分)

10

设光线的出射点为 E,由几何关系得: 解得: BE ? 1 a
8

BD ? a ? 2 AF

BE ? BDsin 300

(1 分)

(1 分)

即出射点在 BC 边上离 B 点 a 的位置。 35. 【物理选修 3-5】 (15 分) (1)BDE(6 分。选对 1 个给 3 分,选对 2 个给 4 分,选对 3 个给 6 分,每选错 1 个扣 3 分,最低得分为 0 分) (2) (9 分) 碰撞前,长木板和重物的共同速度为 v1 由动量守恒定律得: mv 0 ? 3mv 1 碰撞后瞬间,长木板以 v1 反弹,最终两者的共同速度为 v2 由动量守恒定律得: 2mv 1 ? mv 1 ? 3mv 2 对全过程由功能关系得: ?mgl ? 解得: l ?
2 13v0 27?g

1 8

(2 分)

(2 分) (3 分)

1 2 3 2 mv 0 ? mv 2 2 2

11



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