名师解析河北邢台市南宫中学届高三上学期第13次周考物理试题.docx
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名师解析河北邢台市南宫中学届高三上学期第13次周考物理试题
2014-2015学年河北省邢台市南宫中学
高三（上）第十三次周考物理试卷
一、（选择题）
1．（3分）物体做匀速圆周运动时，下列说法正确的是（ ）
A．物体必须受到恒力的作用
B．物体所受合力必须等于零
C．物体所受合力的大小可能变化
D．物体所受合力的大小不变，方向不断改变
【考点】：
匀速圆周运动；向心力．
【分析】：
做匀速圆周运动的物体，它的速度的大小是不变的，只改变速度的方向，所以合力一定和速度的方向垂直，由于物体的速度不变，所以向心力的大小肯定也不变．
【解析】：
解：
A、匀速圆周运动的向心力的大小是恒定的，说的只是力的大小不变，力的方向要指向圆心，所以时刻在变，而恒力指的是大小和方向都不变的力，所以A选项错误；
B、同A的分析，力的大小是不变的，但不能是零，否则的话，不会做圆周运动，所以B选项错误；
C、同A的分析，匀速圆周运动的向心力的大小是恒定的，由牛顿第二定律可知受的合力的大小是不变的，故C选项错误；
D、所受合力的大小不变，力的方向要指向圆心，所以时刻在变，故D选项正确．
故选：
D．
【点评】：
考查学生对匀速圆周运动的理解，还有匀速圆周运动向心力的理解，这里的匀速只是指它的速度的大小不变，方向是时刻在变化的．
2．（3分）闭合的金属环处于随时间均匀变化的匀强磁场中，磁场方向垂直于圆环平面，则（ ）
A．环中产生的感应电动势均匀变化
B．环中产生的感应电流均匀变化
C．环中产生的感应电动势保持不变
D．环上某一小段导体所受的安培力保持不变
【考点】：
法拉第电磁感应定律；楞次定律．
【专题】：
电磁感应与电路结合．
【分析】：
由法拉第电磁感应定律求出感应电动势，由欧姆定律求出感应电流，然后判断其变化情况；由安培力公式分析安培力如何变化．
【解析】：
解：
AC、匀强磁场随时间均匀变化，则
是定值，感应电动势E=
=
•S，由于
与S都是定值，则感应电动势E是定值，故A错误，C正确；
B、感应电流I=
，由于E与R是定值，感应电流I保持不变，故B错误；
D、环上一小段导体受到的安培力F=BIL，I与L不变，B均匀变化，则安培力均匀变化，故D错误；
故选：
C．
【点评】：
当穿过回路的磁通量均匀增加时，回路中产生的感应电动势是恒定不变，相反，产生的感应电动势才是变化的．根据法拉第定律结合数学知识来理解．
3．（3分）已知地球的质量为M，月球的质量为m，月球绕地球运行的轨道半径为r，周期为T，万有引力常量为G，则月球绕地球运转轨道处的重力加速度大小等于（ ）
A．
B．
C．
D．
r
【考点】：
万有引力定律及其应用．
【专题】：
万有引力定律的应用专题．
【分析】：
月球绕地球做匀速圆周运动，由地球的万有引力提供月球的向心力，据此可以列式求解出月球绕地球运行轨道处的重力加速度．
【解析】：
解：
月球绕地球做匀速圆周运动，由地球的万有引力提供月球的向心力，则有：
G
=ma=m
解得：
a=
=
故AC错误，BD正确；
故选：
BD．
【点评】：
本题主要考查了万有引力向心力公式的直接应用，难度不大，属于基础题．
4．（3分）水平长直导线中有恒定电流I通过，导线正下方的电子初速度方向与电流方向相同，如图所示，则电子的运动情况是（ ）
A．沿路径oa运动B．沿路径ob运动C．沿路径oc运动D．沿路径od运动
【考点】：
通电直导线和通电线圈周围磁场的方向；安培定则；左手定则．
【分析】：
先用右手定则判断出导线下方的磁场方向及分布情况，再由左手定则判断电子运动时的受力方向，结合半径公式
可知半径的变化情况，从而得出正确选项．
【解析】：
解：
由安培定则可知，导线下方的磁场方向垂直纸面向外，且离导线越远，磁场越弱，如图所示，电子初速度方向与电流方向相同，由左手定则可知受到的洛伦兹力方向向下，由远离导线的方向磁场减弱，由
可知电子的运动半径越大，符合条件的是od，所以选项D正确．
故选D
【点评】：
该题考查的知识点较多，首先是右手定则，知道通电直导线周围的磁场的分布；其次是左手定则，会熟练的判断带电粒子受到的洛伦兹力的方向，尤其是电子的受力方向的判断；再者是当磁场变化后，会用
来判断半径的变化．
5．（3分）如图，E为电池，L是电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈，D1、D2是两个规格相同且额定电压足够大的灯泡，S是控制电路的开关．对于这个电路，下列说法正确的是（ ）
A．刚闭合开关S的瞬间，通过D1、D2的电流大小相等
B．刚闭合开关S的瞬间，通过D1、D2的电流大小不相等
C．闭合开关S待电路达到稳定，D1、D2比原来更亮
D．闭合开关S待电路达到稳定，再将S断开瞬间，D2立即熄灭，D1闪亮一下再熄灭
【考点】：
自感现象和自感系数．
【分析】：
线圈中的电流增大时，产生自感电流的方向更原电流的方向相反，抑制增大；线圈中的电流减小时，产生自感电流的方向更原电流的方向相同，抑制减小，并与灯泡D1构成电路回路．
【解析】：
解：
AB、S闭合瞬间，由于自感线圈相当于断路，所以两灯是串联，电流相等，故A正确，B错误；
C、S闭合稳定后，线圈相当于导线把灯1短路，灯D1熄灭，回路中总电阻减小，电流增大，D2比S刚闭合时亮，故C错误；
D、S闭合稳定后再断开开关，D2立即熄灭，但由于线圈的自感作用，L相当于电源，与D1组成回路，D1要过一会在熄灭，故D正确；
故选：
AD
【点评】：
线圈中电流变化时，线圈中产生感应电动势；线圈电流增加，相当于一个瞬间电源接入电路，线圈上端是电源正极．当电流减小时，相当于一个瞬间电源，线圈下端是电源正极．
6．（3分）如图为一理想变压器，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流强度，则（ ）
A．保持U1及P的位置不变，K由a合到b时，I1将增大
B．保持U1及P的位置不变，K由b合到a时，R消耗的功率将减小
C．保持U1不变，K合在a处，使P上滑，I1将增大
D．保持P的位置不变，K合在a处，增大U1，则I1将不变
【考点】：
变压器的构造和原理．
【专题】：
交流电专题．
【分析】：
由图可知：
电压表测量的是副线圈电压，电流表测量的是副线圈电流，根据输出电压是由输入电压和匝数比决定的，输入的功率的大小是由输出功率的大小决定的，电压与匝数成正比，电流与匝数成反比分析即可．
【解析】：
解：
A、保持U1及P的位置不变，K由a合到b时，原线圈匝数变小，副线圈电压变大，所以副线圈功率变大，而原线圈功率等于副线圈功率，所以原线圈功率变大，
根据I1=
得I1将增大，故A正确；
B、保持U1及P的位置不变，K由b合到a时，原线圈匝数变大，副线圈电压变小，根据P=
可知功率变小，故B正确；
C、保持U1不变，K合在a处，使P上滑时，R增大，而电压不变，所以副线圈电流变小，根据可知I1将减小，故C错误；
D、保持P的位置不变，K合在a处，若U1增大，则副线圈电压增大，所以副线圈电流变大，可知I1将增大，故D错误．
故选：
AB．
【点评】：
本题主要考查变压器的知识，要能对变压器的最大值、有效值、瞬时值以及变压器变压原理、功率等问题彻底理解，注意电压表和电流表测量的是有效值．
7．（3分）一个质量为0.3kg的物体沿水平面做直线运动，如图所示，图线a表示物体受水平拉力时的v﹣t图象，图线b表示撤去水平拉力后物体继续运动的v﹣t图象，g=10m/s2，下列说法中正确的是（ ）
A．撤去拉力后物体还能滑行7.5m
B．物体与水平面间的动摩擦因数为0.1
C．水平拉力的大小为0.1N，方向与摩擦力方向相同
D．水平拉力对物体做功为1.2J
【考点】：
动能定理的应用；匀变速直线运动的图像；牛顿第二定律．
【专题】：
牛顿运动定律综合专题．
【分析】：
根据速度图象的斜率等于加速度，求出加速度，由牛顿第二定律求解水平拉力和摩擦力的大小．由图象的“面积”求出0﹣3s内物体的位移x，由W=Fx求水平拉力对物体做功．根据动能定理求解撤去拉力后物体还能滑行的距离．由f=μmg求解动摩擦因数．
【解析】：
解：
A、设撤去拉力后物体还能滑行距离为s，则由动能定理得﹣fs=0﹣
mv2，得s=
=
=13.5m，故A错误；
C、根据速度图象的斜率等于加速度，得物体的加速度大小为：
0﹣3s内：
a1=
=
=
m/s2，
3﹣6s内：
a2=
=
=
m/s2，根据牛顿第二定律得：
3﹣6s内：
摩擦力大小为f=ma2=0.1N，
0﹣3s内：
F+f=ma1，F=0.1N，方向与摩擦力方向相同，故C正确．
B、由f=μmg得，μ≈0.03，故B错误．
D、0﹣3s内，物体的位移为x=
×（5﹣3）×3=3m，水平拉力对物体做功为W=﹣Fx=﹣0.1×3m=﹣0.3J．故D错误．
故选：
C．
【点评】：
本题在根据识别图象的两个意义：
斜率等于加速度、“面积”大小等于位移x的基础上，由W=Fx求水平拉力对物体做功，由f=μmg求解动摩擦因数．
8．（3分）在光滑水平桌面上有一边长为l的正方形线框abcd，bc边右侧有一等腰直角三角形匀强磁场区域efg，三角形腰长为l，磁感应强度垂直桌面向下，abef在同一直线上，其俯视图如图所示，线框从图示位置在水平拉力F作用下向右匀速穿过磁场区，线框中感应电流i及拉力F随时间t的变化关系可能是（以逆时针方向为电流的正方向，时间单位为
）（ ）
A．
B．
C．
D．
【考点】：
法拉第电磁感应定律；导体切割磁感线时的感应电动势；楞次定律．
【专题】：
电磁感应与电路结合．
【分析】：
分段确定线框有效的切割长度，分析线框中感应电动势的大小与位置坐标的关系．线框的电阻一定，感应电流与时间成正比；根据安培力的表达式F=
，而L=vt，从而即可求解．
【解析】：
解：
A、bc边的位置坐标x在L﹣2L过程，线框bc边有效切线长度为l=x﹣L，感应电动势为E=Blv=B（x﹣L）v，感应电流i=
=
，
根据楞次定律判断出来感应电流方向沿a→b→c→d→a，为正值．
x在2L﹣3L过程，根据楞次定律判断出来感应电流方向沿a→d→c→b→a，为负值，线框ad边有效切线长度为l=x﹣2L，感应电动势为E=Blv=B（x﹣2L）v，感应电流i=﹣
=﹣
，根据数学知识知道A错误，B正确．
C、在水平拉力F作用下向右匀速穿过磁场区，因此拉力等于安培力，而安培力的表达式F=
，而L=vt，则有：
F=
，因此C错误，D正确；
故选：
BD
【点评】：
本题关键确定线框有效切割长度与x的关系，再结合数学知识选择图象，注意楞次定律、欧姆定律的应用，及安培力综合表达式应用．
9．（3分）如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R．线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω从中性面开始匀速转动，下列说法正确的是（ ）
A．转过
时，线框中的电流方向为abcda
B．线框中感应电流的有效值为
C．从中性面开始转过
的过程中，通过导线横截面的电荷量为
D．线框转一周的过程中，产生的热量为
【考点】：
交流的峰值、有效值以及它们的关系．
【专题】：
交流电专题．
【分析】：
由题可知，线圈中产生正弦式电流．感应电动势最大值Em=BSω，由E=
Em及欧姆定律求解电流的有效值．根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电流的定义式求出电量．根据Q=I2RT求解线框转一周的过程中，产生的热量．
【解析】：
解：
A、转过
的过程中，磁通量变小，产生的感应磁场的方向与原磁场方向相同，根据左手定则可知，电流方向为adcb，故A错误；
B、线圈中产生感应电动势最大值Em=BSω，感应电动势有效值E=
=
BSω．则电流的有效值为I=
，故B正确；
C、由
，
，q=It得到
电量q=
=
，故C正确；
D、线框转一周的过程中，产生的热量
，故D错误．
故选：
BC
【点评】：
对于交变电流，直流电路的规律，比如欧姆定律同样适用，只不过要注意对应关系．
10．（3分）如图所示，金属杆ab以恒定的速率v在光滑平行导轨上向右滑行．设整个电路中总电阻为R（恒定不变），整个装置置于垂直纸面向里的匀强磁场中，下列叙述正确的是（ ）
A．ab杆中的电流与速率v成正比
B．磁场作用于ab杆的安培力与速率v成正比
C．电阻R上产生的电热功率与速率v的平方成正比
D．外力对ab杆做功的功率与速率v的平方成正比
【考点】：
导体切割磁感线时的感应电动势；闭合电路的欧姆定律．
【专题】：
电磁感应——功能问题．
【分析】：
由E=BLv与欧姆定律求出感应电流、由安培力公式求出安培力、由电功率公式求出电功率、由P=Fv求出拉力的功率，然后根据表达式分析答题．
【解析】：
解：
A、由闭合电路欧姆定律及电磁感应定律可知，电路中的电流
，故A正确；
B、ab所受的安培力
，故B正确；
C、电阻R上产生的电热功率P=I2r∝v2，故C正确；
D、外力做功的功率
，故D正确；
故选：
ABCD．
【点评】：
本题考查了求感应电流、安培力、电功率与外力功率与速率的关系，应用E=BLv、欧姆定律、安培力公式、电功率公式、功率公式求出函数表达式即可解题．
二、填空题，每空分
11．（3分））用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律．实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种．重锤从高处由静止开始下落．重锤上拖着的纸带打出一系列的点．对纸带上的点痕进行测量，即可验证机械能守恒定律．下面列举了该实验的几个操作步骤：
A．按照图示的装置安装器件
B．将打点计时器接到电源的“直流输出”上
C．用天平测出重锤的质量
D．先释放悬挂纸带的夹子，然后接通电源打出一条纸带
E．测量纸带上某些点间的距离
F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能．
Ⅰ．其中没有必要进行的或者操作不当的步骤是 BCD ．（将其选项对应的字母填在横线处）
Ⅱ．在实验中，质量m为1.0kg的重物自由下落，带动纸带打出一系列的点，如图2所示．相邻计数点间的时间间隔为0.02s，距离单位为cm．
（1）纸带的 左 端与重物相连；
（2）打点计时器打下计数点B时，物体的速度vB= 0.98 m/s；（结果保留两位有效数字）
（3）某同学从起点O到打下计数点B的过程中，计算出物体的动能增加量△EK=0.48J，势能减少量△EP=0.49J（g=9.8m/s2），该同学的计算方法和过程并没有错误，却出现了△EK＜△EP的结果，试问这一结果是否合理？
答：
合理 ．
（4）另一名同学用
计算出B的动能EK=0.49J，恰好与势能减少量△EP相等，于是该同学得出结论“重物下落过程中机械能守恒”，试问该同学的做法是否合理？
答：
不合理 ．
【考点】：
验证机械能守恒定律．
【专题】：
实验题．
【分析】：
（1）解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项，只有理解了这些才能真正了解具体实验操作的含义．
（2）纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度，从而求出动能．根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值，求出重力势能的减小量，然后根据计算结果判定在误差范围内机械能是否守恒．
【解析】：
解：
Ⅰ．B：
将打点计时器应接到电源的“交流输出”上，故B错误．
C：
因为我们是比较mgh、
的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平，故C错误．
D：
开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，故D错误．
故选BCD．
Ⅱ．
（1）从纸带上可以看出0点为打出来的第一个点，速度为0，重物自由下落，初速度为0，所以应该先打出0点，而与重物相连的纸带在下端，应该先打点．所以纸带的左端应与重物相连．
（2）根据在匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度有：
=0.98m/s
（3）通过计算可知动能的增加量小于重力势能的减小量，其原因是物体在下落过程中克服摩擦阻力做功，导致重力势能没有完全转化为动能．
所以这一结果合理；
（4）若用
计算B的动能，则
，相当于用机械能守恒定律来证明机械能守恒定律，不合理．
故答案为：
Ⅰ．BCD；Ⅱ．
（1）左；
（2）0.98m/s；（3）合理；（4）不合理．
【点评】：
（1）只有明确了实验原理以及实验的数据测量，才能明确各项实验操作的具体含义，这点要在平时训练中加强练习．
（2）用运动学公式和动能、重力势能的定义式解决问题是该实验的常规问题，要注意单位的换算和有效数字的保留．
12．（3分）①如图（a）所示，是一个由电阻率为ρ的导体材料制成的中空圆柱体．为测量圆柱形导体中空部分的横截面积S0，某同学先用毫米刻度尺测得圆柱体的长度为L，然后用游标卡尺测量其外径D，如图（b）所示，则D= 11.70 mm．
②接着，该同学设计了测量圆柱体电阻的实验电路图（圆柱体上的M、N为两个电箍，连接导线使用）如图（c）所示，请你用笔画线当作导线将图（d）中尚未完成的实物连线补画完整．
③若某次实验电流表的示数为I，电压表的示数为U．请用已知的和测得物理量符号表示圆柱形导体中空部分的横截面积S0=
．
【考点】：
测定金属的电阻率．
【专题】：
实验题．
【分析】：
①游标卡尺先读主尺，在读副尺，相加的最终结果．
②依据给定的电路图可以连接实物．
③由电阻定律和欧姆定律得的中空部分的横截面积．
【解析】：
解：
①主尺读数为11mm，20分度的精确度为0.05mm，第14个格和主尺对齐，故有标尺读数为：
14×0.05=0.70mm，可得外径D=11+0.70=11.70mm．
②实物连线如图：
③由电阻定律和欧姆定律可得：
；
解得：
．
故答案为：
①D=11.70；
②实物连线如图：
；
③
．
【点评】：
该题的关键是掌握好电阻定律和欧姆定律，在求导体横截面积的时候，注意要减去中空部分．
三、计算题（题型注释）
13．如图所示，一个人用一根长为R=1米，能承受最大拉力为F=74N的绳子，系着一个质量为m=1Kg的小球，在竖直平面内作圆周运动，已知圆心O离地面高h=6米．运动中小球在圆周的最低点时绳子刚好被拉断，绳子的质量和空气阻力均忽略不计，g=10m/s2．求：
（1）绳子被拉断的瞬间，小球的速度v的大小？
（2）绳断后，小球落地点与圆周的最低点间的水平距离x多大？
【考点】：
向心力；牛顿第二定律；平抛运动．
【专题】：
牛顿第二定律在圆周运动中的应用．
【分析】：
（1）小球在圆周的最低点绳子刚好被拉断时，绳子的拉力达到最大值F=74N，由拉力和重力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律求出绳子被拉断的瞬间小球的速度v．
（2）绳断后，小球做平抛运动，由平抛运动的规律求解水平距离x．
【解析】：
解：
（1）由题意，绳子被拉断前的瞬间，由牛顿第二定律有
将F=74N，m=1kg，R=1m代入解得 v=8m/s
（2））绳断后，小球做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，则由平抛运动的规律有
x=vt
得 x=v
=8
m=8m
答：
（1）绳子被拉断的瞬间，小球的速度v的大小是8m/s．
（2）
（2）绳断后，小球落地点与圆周的最低点间的水平距离x是8m．
【点评】：
本题中绳子刚断的条件是拉力达到最大值．对于平抛运动，关键是掌握分解的方法：
水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动．
14．如图所示，在直线AA1右侧有磁感强度为B的匀强磁场．质量为m、电荷量为q的某离子垂直磁场方向、且沿与AA1边界成θ=30°角的方向射入磁场中，求离子在磁场中运动的时间？
【考点】：
带电粒子在匀强磁场中的运动．
【专题】：
带电粒子在磁场中的运动专题．
【分析】：
（1）由粒子处于临界状态，根据几何关系列式，再由牛顿第二定律列出洛伦兹力提供向心力表达式，从而即可求解；
（2）根据几何关系画出运动轨迹，从而确定圆心角，再由周期公式，即可求解．
【解析】：
解：
粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，牛顿第二定律有：
Bqv=m
粒子运动的周期：
粒子能从AB边界射出，若粒子带正电，则偏转角是60°
粒子运动的时间：
若粒子带负电，粒子能从AB边界射出时，圆心角θ=300°
解得：
答：
带电粒子能从AB边界飞出的最大速度为：
若粒子带正电，运动的时间是
；若粒子带负电，
【点评】：
考查牛顿第二定律、匀速圆周运动的周期公式，并与几何关系综合解题，注意考虑粒子的临界情况是本题突破口．同时还强调圆心角的正确表示．
15．如图所示，水平U形光滑框架，宽度为0.5m，电阻忽略不计，导体ab质量是0.2kg，电阻是0.1Ω，匀强磁场的磁感应强度为0.2T，方向垂直框架向上，现用1N的外力F由静止拉动ab杆，当ab的速度达到1m/s时，求
（1）此时刻ab杆产生的感应电动势的大小；
（2）此时刻ab杆的加速度的大小？
（3）ab杆所能达到的最大速度是多少？
（4）若ab杆达到的最大速度后，撤去外力F，ab杆上还能产生多少焦耳的热量？
【考点】：
导体切割磁感线时的感应电动势；闭合电路的欧姆定律；安培力．
【专题】：
电磁感应中的力学问题．
【分析】：
（1）根据E=BLv求出ab杆切割产生的感应电动势大小．
（2）根据闭合电路欧姆定律求出感应电流的大小，从而得出ab杆所受的安培力大小，根据牛顿第二定律求出ab杆的加速度大小．
（3）当拉力与安培力相等时，速度达到最大，结合切割产生的感应电动势公式、闭合电路欧姆定律、安培力大小公式求出最大速度的大小．
（4）根据能量守恒定律求出撤去外力F，ab杆上还能产生的热量．
【解析】：
解：
（1）根据法拉第电磁感应定律，此时刻ab杆产生的感应电动势的大小为：
E=BLv=0.2×0.5×1=0.1V
（2）根据闭合电路欧姆定律，此时刻电路中的电流为：
I=
．
此时ab杆受到的安培力为：
F安=BIL=0.2×1×0.5=0.1N方向向左．
根据牛顿第二定律有：
F﹣F安=ma
此时刻ab杆的加速度的大小为：
a=
．
（3）ab杆达到最大速度时，ab杆上电动势最大，为：
Em=BLvm
ab杆上电流最大为：
Im=
ab杆上安培力Fm达到最大为：
Fm=BImL
这时外力F与安培力Fm达到平衡，有：
Fm=F
代入数值可得：
vm=10m/s
（4）此后ab杆的动能会转化为电热，为：
Q=
mvm2=
×0.2×102=10J
答：
（1）此时刻ab杆产生的感应电动势的大小为0.1V．
（2）此时刻ab杆的加速度的大小为4.5m/s2．
（3）ab杆所能达到的最大速度是10m/s．
（4）ab杆上
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