定州中学2016-2017学年第一学期高四第一次月考物理试卷

一、选择题（共10小题，共40分）

1．一物体放在粗糙程度相同的水平面上，受到水平拉力的作用，由静止开始沿直线运动，物体的加速度a和速度的倒数
的关系如图所示。物体的质量为
，不计空气阻力，重力加速度
，下列说法正确的是（ ）

A．物体与水平面之间的动摩擦因数为

B．物体速度为
时，加速度大小为

C．拉力的最大功率为

D．物体匀加速运动的时间为

2．如图所示，两束不同的单色光P和Q射向半圆形玻璃砖，其出射光线都是从圆心O点沿OF方向，由此可知（）

A．Q光穿过玻璃砖所需的时间比P光短

B．P光的波长比Q光的波长小

C．P、Q两束光以相同的入射角从水中射向空气，若Q光能发生全反射，则P光也一定能能发生全反射

D．如果让P、Q两束单色光分别通过同一双缝干涉装置，P光形成的干涉条纹间距比Q光的大

3．如图中实线是一列简谐横波在t1＝0时刻的波形，虚线是这列波在t2＝0、5s时刻的波形，

问：（1）若波速向右，波速多大？

（2）若波速向左，波速多大？

（3）若波速大小为74 m/s，波速方向如何？

4．暗物质是二十一世纪物理学之谜，对该问题的研究可能带来一场物理学的革命．为了探测暗物质，我国在2015年12月17日成功发射了一颗被命名为“悟空”的暗物质探测卫星．已知“悟空”在低于同步卫星的轨道上绕地球做匀速圆周运动，经过时间t（t小于其运动周期），运动的弧长为s，与地球中心连线扫过的角度为β（弧度），引力常量为G，则下列说法中正确的是

A．“悟空”的线速度小于第一宇宙速度

B．“悟空”的向心加速度大于地球同步卫星的向心加速度

C．“悟空”的环绕周期为

D．“悟空”的质量为

5．如图甲所示，轨道左端接有一电容为C的电容器，导体棒在水平拉力的作用下从静止开始向右运动。电容器两极板间电势差随时间变化的图像如图乙所示，下列关于导体棒运动的速度v、导体棒受到的外力F随时间变化的图像正确的是（ ）

6．如图所示，质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O′，并处于匀强磁场中，当导线中通以沿x正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为θ．则磁感应强度方向和大小可能为（ ）

A．z轴正方向，

B．y轴方正向，

C．z轴负方向，

D．沿悬线向上，

7．如图所示为某种质谱仪的工作原理示意图．此质谱仪由以下几部分构成：粒子源N；P、Q间的加速电场；静电分析器；磁感应强度为B的有界匀强磁场，方向垂直纸面向外；胶片M．若静电分析器通道中心线的半径为R，通道内均匀辐射电场在中心线处的电场强度大小为E．由离子源发出一质量为m、电荷量为q的正离子（初速度为零，重力不计），经加速电场加速后，垂直场强方向进入静电分析器，在静电分析器中，离子沿中心线做匀速圆周运动，而后由S点沿着既垂直于磁分析器的左边界，又垂直于磁场方向射入磁分析器中，最终打到胶片上的某点．下列说法中正确的是（ ）

A．P、Q间加速电压为

B．离子在磁场中运动的半径为

C．若一质量为4m、电荷量为q的正离子加速后进入静电分析器，离子不能从S射出

D．若一群离子经过上述过程打在胶片上同一点则这些离子具有相同的比荷

8．如图，空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，电场和磁场相互垂直．在电磁场区域中，有一个竖直放置的光滑绝缘圆环，环上套有一个带正电的小球，小球可沿圆环自由运动．O点为圆环的圆心，a、b、c为圆环上的三个点，a点为最高点，c点为最低点，Ob沿水平方向．已知小球所受电场力与重力大小相等．现将小球从环的顶端a点由静止释放．下列判断正确的是（ ）

A．当小球运动的弧长为圆周长的
时，洛仑兹力最大

B．当小球运动的弧长为圆周长的
时，洛仑兹力最大

C．小球从a点到b点，重力势能减小，电势能增大

D．小球从b点运动到c点，电势能增大，动能先增大后减小

9．火星表面特征非常接近地球，适合人类居住，近期，我国宇航员王跃与俄罗斯宇航员一起进行“模拟登火星”实验活动，已知火星半径是地球半径的
，质量是地球质量的
，自转周期与地球的基本相同，地球表面重力加速度为g，王跃在地面上能向上跳起的最大高度是h，在忽略自转影响的条件下，下列分析不正确的是（ ）

A．火星表面的重力加速度是

B．火星的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的

C．王跃在火星表面受的万有引力是在地球表面受万有引力的
倍

D．王跃以相同的初速度在火星上起跳时，可跳的最大高度是

10．运输人员要把质量为m，体积较小的木箱拉上汽车．现将长为L的木板搭在汽车尾部与地面间，构成一固定斜面，然后把木箱沿斜面拉上汽车．斜面与水平地面成30°角，拉力与斜面平行．木箱与斜面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g．则将木箱运上汽车，拉力至少做功（ ）

A．mgL B．mg

C．
mgL（1+
μ） D．
μmgL+mgL

二、实验题（共2题，共20分）

11．某同学在“用单摆测重力加速度”的实验中进行了如下的操作；（1）某同学用秒表测得单摆完成40次全振动的时间如图所示，则该单摆的周期T=______s（结果保留三位有效数字）、

（2）测量出多组周期T、摆长L数值后，画出T2﹣L图象，此图线斜率的物理意义是

A．g B．
C、
D．

（3）该小组的另一同学没有使用游标卡尺也测出了重力加速度、他采用的方法是：先测出一摆线较长的单摆的振动周期T1，然后把摆线缩短适当的长度△L，再测出其振动周期T2、用该同学测出的物理量表达重力加速度为g=_____________

12．如图甲所示，将打点计时器固定在铁架台上，用重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可验证“机械能守恒定律”。

（1）已准备的器材有：打点计时器（带导线）、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还必需的器材有 ______________（选填选项前的字母）。

A．直流电源

B．交流电源

C．天平及砝码

D．刻度尺

（2）安装好实验装置，正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图乙所示（其中一段纸带图中未画出）。图中O点为打出的起始点，且速度为零。选取在纸带上连续打出的点A、B、C、D、E、F、G作为计数点。其中测出D、E、F点距起始点O的距离如图所示。已知打点计时器打点周期为T=0.02 s。由此可计算出物体下落到E点时的瞬时速度vE=____________m/s（结果保留三位有效数字）。

（3）若已知当地重力加速度为g，代入图乙中所测的数据进行计算，并将
与___________（用图乙中所给字母表示）进行比较，即可在误差范围内验证，从O点到E点的过程中机械能是否守恒。

三、计算题（4小题，共40分）

13．如图所示，传送带与水平面之间的夹角为300，其上AB两点的距离为l=5m，传送带在电动机的带动下以v=1m/s的速度匀速运动，现将一质量为m=10kg的小物体轻放在传送带的A点，已知小物体与传送带之间的动摩擦因数
，在传送带将小物体从A点传送到B点的过程中，（g取10m/s2）

求：

（1）传送带对小物体做的功；

（2）电动机做的功

14．如图所示，一直立的气缸用一质量为 m 的活塞封闭一定量的理想气体，活塞横截面积为 S，气缸内壁光滑且缸壁是导热的，开始活塞被固定在 A 点，打开固定螺栓 K，活塞下落，经过足够长时间后，活塞停在 B 点，已知 AB＝H，大气压强为 p0，重力加速度为 g，求：

①求活塞停在 B点时缸内封闭气体的压强；

②设周围环境温度保持不变，求整个过程中通过缸壁传递的热量 Q（一定量的理想气体的内能仅由温度决定）。

15．一高压气体钢瓶，容积为 V，用绝热材料制成，开始时封闭的气体压强为 p0，温度为 T1＝300 K，内部气体经加热后温度升至 T2＝400 K，求：

①温度升至 T2 时气体的压强；

②若气体温度保持 T2＝400K 不变，缓慢地放出一部分气体，使气体压强再回到p0，此时钢瓶内剩余气体的质量与原来气体总质量的比值为多少？

16．如图甲所示，弯折成90°角的两根足够长金属导轨平行放置，形成左右两导轨平面，左导轨平面与水平面成53°角，右导轨平面与水平面成37°角，两导轨相距L=0.2m，电阻不计。质量均为m=0.1kg，电阻均为R=0.1Ω的金属杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，金属杆与导轨间的动摩擦因数均为μ=0.5，整个装置处于磁感应强度大小为B=1.0T，方向平行于左导轨平面且垂直右导轨平面向上的匀强磁场中。t=0时刻开始，ab杆以初速度v1沿右导轨平面下滑。t=ls时刻开始，对ab杆施加一垂直ab杆且平行右导轨平面向下的力F，使ab开始作匀加速直线运动。cd杆运动的v﹣t图象如图乙所示（其中第1s、第3s内图线为直线）。若两杆下滑过程均保持与导轨垂直且接触良好，g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8．

求：（1）在第1秒内cd杆受到的安培力的大小；

（2）ab杆的初速度v1；

（3）若第2s内力F所做的功为9J，求第2s内cd杆所产生的焦耳热。

参考答案

1.A

2．D

3．（1））当波向右传播时
，（其中n = 0,1,2…）

（2））当波向左传播时
，（其中n = 0,1,2…）

4．ABC

5.BD

6．BC

7．ABD

8．BD

9．C

10．C

11．（1）1、89 （2）C；（3）

12（1）BD （2）3.01 （3）

13．（1）255J；（2）270J

解：（1）物体刚放上A点时，受到的滑动摩擦力沿传送带向上，物体作匀加速直线运动，此时：

a＝g(μcosθ?sinθ)＝2．5m/s2

假设物体能与皮带达到相同的速度，则物体加速上滑的位移为
假设成立，物体加速完达到v=1m/s后，将匀速向上运动，到达B点时速度仍为v=1m/s，所以：从A到B，由动能定理：

mv2?0＝W传?mgLsinθ，

代入数据，解得：W传=255J

或者：传送带对物体做的功，其实也就是摩擦力对物体做的功，物体匀速向上运动的位移为：x2=L-x1=4．8m

W传=μmgcosθ?x1+mgsinθ?x2=255J

（2）由功能关系可知，电动机做的功等于物块增加的机械能和因滑动摩擦而发的热，所以：

相对滑动时：
所以，由功能关系得：W电＝(mgLsinθ+
mv2)+μmgcosθ?S相＝270J

14．①p0＋mg/S ②（p0S＋mg）H

解：①设封闭气体的压强为 p，活塞受力平衡，则

p0S＋mg=pS

解得 p＝p0＋mg/S

②由于气体的温度不变，则内能的变化ΔU＝0

外界对气体做的功 W＝（p0S＋mg）H

由热力学第一定律ΔU＝W＋Q

可得 Q＝－W＝－（p0S＋mg）H

即气体通过缸壁放热（p0S＋mg）H

15．①
②3:4

解：①设升温后气体的压强为 p，由于气体做等容变化，根据查理定律得
，又 T1＝300 K，T2＝400 K

解得

②钢瓶集热器内气体的温度不变，

则剩余气体的质量与原来总质量的比值为

16．（1）
；（2）
；（3）
。

解：（1）ab杆沿左侧导轨下滑，根据右手定则可知ab杆中感应电流由a到b，则cd杆中电流由d到c，根据左手定则可知cd杆受到的安培力垂直于右侧导轨向下。

根据v﹣t图象可知，c d杆在第1s内的加速度

对cd杆受力分析，根据牛顿第二定律，有：

安培力

（2）对cd杆：安培力

回路中电流

对ab杆：感应电动势

根据法拉第电磁感应定律

解得：ab杆的初速度

（3）根据v﹣t图象可知，c d杆在第3s内做匀减速运动，加速度

对cd杆受力分析，根据牛顿第二定律，有：

解得安培力

由
可得

2s时ab杆的速度

第2s内ab杆做匀加速运动，ab杆的位移

对ab杆，根据动能定理，有：

解得安培力做功

回路中产生的焦耳热

解得：第2s内cd杆所产生的焦耳热

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