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            河南省郑州市2015年高中毕业年级第一次质量预测——物理


            郑州市 2015 年高中毕业年级第一次质量预测

            物理试题卷
            本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。第Ⅰ卷 1 至 3 页,第Ⅱ卷 3 至 6 页,考试时间 90 分钟,满分 100 分。考生应首先阅读答题卡上的文字信息,然后在答 题卡上作答,在试题卷上作答无效。交卷时只交答题卡。

            第Ⅰ卷(选择题 共 40 分)
            一、选择题(本题共 10 小题,每小题 4 分,共 40 分。在每小题给出的四个选项中,第 1~6 题只有一项符合题目要求,第 7~10 题有多项符合题目要求。全部选对的得 4 分,选对 但不全的得 2 分,有选错或不答的得 0 分。 ) 1.关于行星运动定律和万有引力定律的建立过程,下列说法正确的是 A.第谷通过整理大量的天文观测数据得到行星运动定律 B.开普勒指出,地球绕太阳运动是因为受到来自太阳的引力 C.牛顿通过比较月球公转的向心加速度和地球赤道上物体随地球自转的向心加速度, 对万有引力定律进行了“月地检验” D.卡文迪许在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量,得出了引力常量的数值 2. “神舟十号”飞船太空授课中,航天员王亚平曾演示了太空中采用动力学方法测量质量的 过程。如图所示是采用动力学方法测量“天宫一号”空间站质量的原理图。若已知飞船 质量为 3.5×103 kg,其推进器的平均推力为 1560 N,在飞船与空间站对接后,推进器 工作了 7 s,在这段时间内,飞船和空间站速度变化了 0.91 m/s,则空间站的质量约为 A.1.2×104 kg B.8.5×103 kg 4 C.1.6×10 kg D.5.0×103 kg 3. 以不同初速度将两个物体同时竖直向上抛出并开始计时, 一个物体所受空气阻力可忽略, 另一个物体所受空气阻力大小与物体速率的平方成正比。在同一坐标系中,用虚线和实 线描述两物体运动的 v-t 图象,可能正确的是

            4.一半径为 R 的绝缘环上,均匀地带有电荷量为 Q 的电荷,在垂直于圆环平面的对称轴上 有一点 P,它与环心 O 的距离 OP=L。设静电力常量为 k,关于 P 点的场强 E,下列四 个表达式中有一个是正确的,请你根据所学的物理知识,通过一定的分析,判断正确的 表达式是
            1

            A. C.

            kQ R +L2
            2

            B. D.

            kQL R 2+L2

            kQR ( R 2+L2 )3

            kQL ( R 2+L2 )3

            5.如图所示,光滑斜面固定在水平面上,第一次让小球从斜面顶端 A 由静止释放,使小球 沿斜面滑到底端 B;第二次将小球从斜面顶端 A 沿水平方向抛出,使小球刚好落到斜面 底端 B。比较两次小球的运动,下列说法正确的是 A.第二次小球运动经历时间更长 B.第一次小球运动速度变化更快 C.第二次小球到达 B 点的速度更大 D.两种情况小球到达 B 点的速度方向相同 6.如图甲所示,一轻质弹簧的下端固定在水平面上,上端 叠放着两个质量均为 M 的物体 A、B(物体 B 与弹簧 拴接) ,弹簧的劲度系数为 k。初始时两物体处于静止 状态,现用竖直向上的拉力 F 作用在物体 A 上,使物 体 A 开始向上做加速度为 a 的匀加速运动,测得两个 物体的 v-t 图象如图乙所示,设重力加速度为 g,则 A. 施加外力的瞬间, A、 B 间的弹力大小为 M (g-a) B.A、B 在 t1 时刻分离,此时弹簧弹力恰好为零 C.弹簧恢复到原长时,物体 B 的速度达到最大值 D.B 与弹簧组成的系统的机械能先逐渐增加,后保持不变 7.如图所示为街头变压器通过降压给用户供电 的示意图。变压器和用户之间两条输电线 的 总电阻用 R0 表示,用电器增加时相当于 R 的值减小(滑动片向下移) 。○ V1 和○ V2 是理 想交流电压表,示数分别用 U1 和 U2 表示; A1 和○ A2 是理想交流电流表,示数分别用 I1 和 I2 表示。忽略变压器上的能量损失,输入 ○ 电压恒定。下列说法正确的是 A.用电器数目增加时,用电器两端电压减小 B.用电器数目增加时,两电流表示数 I1、I2 不变 C.变压器的输入功率与用电器数目增减无关 D.滑片 P 向上滑动的过程中,输电线上的功率损耗减小 8.如图是质谱仪工作原理的示意图。带电粒子 a、b 从容器中的 A 点飘出(在 A 点初速度为 零) ,经电压 U 加速后,从 x 轴坐标原点处进入磁感应强度为 B 的匀强磁场,最后分别 打在感光板 S 上,坐标分别为 x1、x2。图中半圆形虚线分别表示带电粒子 a、b 所通过的 路径,则
            2

            A.b 进入磁场的速度一定大于 a 进入磁场的速度 B.a 的比荷一定大于 b 的比荷 C.若 a、b 电荷量相等,则它们的质量之比
            2 2 ma :mb= x1 : x2

            D.若 a、b 质量相等,则它们在磁场中运动时间 之比 ta :tb=x1 :x2 9.如图所示,边长为 L、总电阻为 R 的均匀正方形线框 abcd 放置在光滑水平桌面上,其 cd 边右侧紧邻两个磁感应强度 为 B、宽度为 L、方向相反的有界匀强磁场。现使线框以速 度 v0 匀速通过磁场区域,从开始进入,到完全离开磁场的 过程中,下列图线能定性反映线框中的感应电流(以逆时 针方向为正)和 a、b 两点间的电势差随时间变化关系的是

            10. 如图所示, 质量为优的物块从倾角为θ 的传送带底端由静止释放, 传送带由电动机带动, 始终保持速率 v 匀速运动,物块与传送带间的动摩擦因数为μ (μ >tanθ ) ,物块到达 顶端前能与传送带保持相对静止。在物块从静止释放到相对传送带静止的过程中,下列 说法正确的是 A.电动机因运送物块多做的功为 mv2 B.系统因运送物块增加的内能为

            ? mv 2 cos ? 2( ? cos ?-sin ? )

            C.传送带克服摩擦力做的功为

            1 2 mv 2

            D.电动机因运送物块增加的功率为μ mgvcosθ

            第Ⅱ卷(非选择题 共 60 分)
            二、实验题(本题共 3 小题,共 17 分。请把分析结果填在答题卡上或按题目要求作答。 ) 11. (4 分)关于高中物理力学实验,下列说法中正确的是 A.利用打点计时器“研究匀变速直线运动”的实验中,应先释放小车后接通电源 B.在“验证力的平行四边形定则”的实验中,要使力的作用效果相同,只需让橡皮条 具有相同的伸长量即可 C.在“验证牛顿第二定律”的实验中,采用了“控制变量”的研究方法
            3

            D.在“探究动能定理”的实验中,应将轨道适当倾斜,以平衡小车运动过程的阻力 12. (4 分) (1)有一种游标卡尺,与普通游标卡尺不同,它的游标尺刻线看起来很“稀疏” , 使得读数时清晰明了,方便正确读取数据。图示某游标卡尺的游标尺刻线是“将 39 mm 等分成 20 份” ,用该游标卡尺测量某一物体厚度时的示数如图所示,则该物体的厚度是 ________mm。 (2)使用螺旋测微器测量某金属导线的直径时示数如图所示,则该金属 导线的直径应为____________mm。

            13. (9 分)实验室备有以下器材:电压传感器、电流传感器、滑动变阻器 R1(阻值变化范 围 0~20Ω ) 、滑动变阻器 R2(阻值变化范围 0~1000Ω ) 、电动势适当的电源、小灯泡 ( 4V , 2W ) 、开关、 导线若干。 (1)要完整地描绘小 灯泡的 U—I 曲线, 请 在方框中画出实验电 路图,并标出所用滑 动变阻器的符号。 (2)实验中描绘出的 小灯泡 U—I 曲线如 图所示,由图象可知,小灯泡灯丝电阻 随温度升高而______(填“增大” 、 “减 小”或“不变” ) 。 (3)如果用上述器材测量所给电源的电 动势和内电阻,实验电路如图甲所 示,图中 R0 是阻值为 9.0Ω 的保 护电阻,实验中测得多组数据如右 表所示,试在同一坐标系中画出等 效电源的 U—I 图象, 由图象可求出 电源自身内阻约为_________Ω 。 (4)若将上述小灯泡直接与电源和 保护电阻组成串联电路,如图乙所 示,此时小灯泡消耗的电功率约为_____W。

            三、计算题(本题共 4 小题,共 43 分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算
            4

            步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须写出数值和单位。 ) 14. (10 分)据英国《每日邮报》9 月 16 日报道,英式触式橄榄球球员赫普顿斯托尔在伦敦 成功挑战地铁速度。他从“市长官邸站”下车,在下一地铁站“景隆街站”顺利登上刚 下来的同一节车厢。 已知地铁列车每次停站时间 (从车门打开到关闭的时间) 为 ta=20s, 2 列车加速和减速阶段的加速度均为 a=1m/s ,运行过程的最大速度为 vm=72 km/h。 假设列车运行过程中只做匀变速和匀速运动,两站之问的地铁轨道和地面道路都是平直 的且长度相同, 两站间的距离约为 x=400 m, 赫普顿斯托尔出站和进站共用时 tb=30 s。 问: (1)他在地面道路上奔跑的平均速度至少多大?

            ? =45 s, (2) 郑州地铁一号线最小站间距离约为 x? =1000 m, 地铁列车每次停站时间为 t a ? =60 s,列车参数 按赫普顿斯托尔的奔跑速度,在郑州出站和进站最短共需用时 tb
            和其它条件相同。试通过计算判断,若赫普顿斯托尔同样以上述平均速度在地面道 路上奔跑,能否在这两个车站间挑战成功?

            15. (10 分)中国首个月球探测计划“嫦娥工程”预计在 2017 年实现月面无人采样返回,为 载人登月及月球基地选址做准备。在某次登月任务中,飞船上备有以下实验仪器:A.计 时表一只; B. 弹簧秤一把;C. 已知质量为 m 的钩码一个; D.天平一只(附砝码一盒) 。 “嫦娥”号飞船在接近月球表面时,先绕月球做匀速圆周运动,宇航员测量出绕行 N 圈 所用的时间为 t。飞船的登月舱在月球上着陆后,宇航员利用所携带的仪器又进行了第 二次测量。已知万有引力常量为 G,把月球看作球体。利用上述两次测量所得的物理量 可求出月球的密度和半径。 (1)宇航员进行第二次测量的内容是什么? (2)试推导月球的平均密度和半径的表达式(用上述测量的物理量表示) 。

            16. (11 分)一种测定电子比荷的实验装置如图所示。真空玻璃管内,阴极 K 发出的电子经 A、 K 之间的高压加速后, 形成一细束电子流, 沿平行板电容器中心轴线进入两极板 C、 D 间的区域。已知极板的长度为 l,C、D 间的距离为 d(d<l) ,极板区的中心点 M 到 荧光屏中点 O 的距离为 s。若两极板 C、D 间无电压,电子将打在荧光屏上的 O 点;若 在两极板间加上电压 U,则离开极板区域的电子将打在荧光屏上 P 点,P 点到 O 点距离 为 Y;若去掉电场,在两板间加上方向垂直于纸面向外、磁感应强度为 B 的匀强磁场, 则电子将打在 C 板上的 Q 点,Q 点离 C 板左侧边缘的距离为 d。电子重力忽略不计,试 求电子的比荷。

            5

            17. (12 分)图 1 中,质量为 m1=1kg 的物块叠放在质量为 m2=3kg 的木板右端。木板足够 长,放在光滑的水平地面上,木板与物块之间的动摩擦因数为μ 1=0.2。整个系统开始 时静止,重力加速度 g=10 m/s2。 (1)在木板右端施加水平向右的拉力 F,为使木板和物块发生相对运动,拉力 F 至少应 为多大? (2) 在 0~4 s 内, 若拉力 F 的变化如图 2 所示, 2s 后木板进入μ 2=0. 25 的粗糙水平面, 在图 3 中画出 0~4 s 内木板和物块的 v-t 图象,并求出 0~4 s 内物块相对木板的 位移大小和整个系统因摩擦而产生的内能。

            6

            物理

            参考答案

            一、选择题(本题共 10 小题,每小题 4 分,共 40 分。全部选对的得 4 分,选对但不全的得 2 分,有选错或不答的得 0 分。答案填涂在答题卡的相应位置。 ) 1D 2B 3C 4D 5C 6A 7AD 8BC 9AC 10BD 二、实验题(本题共 3 小题,共 17 分。请把分析结果填在答 题卡上或按题目要求作答。 ) 11.CD(4 分) 电压传感 电流传感 12.30.40 mm,0.825 mm(4 分) 器 器 13.(1) 如右图所示(2 分) (2) 增大(1 分) R1 (3) 如右图所示,1.0 Ω(4 分) E S (4) 0.82 W(0.80—0.84 W,2 分) U/V

            6 5 4 3 2 1 0

            0.1 0.2 0.3

            0.4 0.5 0.6

            I/A

            三、计算题(本题共 4 小题,共 43 分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算 步骤。只写最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须写出数值和单位。 ) 14.①列车从静止加速至最大速度过程 所用时间为 t1=vm/a=20 s……………………………………………………………(1 分) 运动位移为 x1=v m 2/(2a)=200 m……………………………………………………(1 分) 故列车加速至最大速度后立即做减速运动………………………………………(1 分) 列车在两站间运动总时间为 t 车=2t1 =40 s…………………………………………(1 分) 运动员在地面道路奔跑的最长时间为 t=2ta+2t1-tb=50 s…………………………(1 分) 最小平均速度为 v=x /t=8 m/s………………………………………………………(1 分) ②列车在郑州地铁这两站间运动总时间为 t 车′=2t1+( x? -x )/ v m =70 s…………(1 分) 运动员在地面道路奔跑的时间为 t′=2ta′+t 总-tb′=100 s……………………………(1 分) 能赶上列车的平均速度为 v′=x′ /t′=10 m/s…………………………………………(1 分) 因 v′>v,故不能挑战成功…………………………………………………………(1 分) 15.①宇航员在月球上用弹簧秤竖直悬挂物体,静止时读出弹簧秤的读数 F,即为物体在月 球上所受重力的大小。 (或 F/m 即为月球表面重力加速度的大小)…………(2 分)

            GMm0 4? 2 ? m0 2 R ……………………(2 分) ②对飞船靠近月球表面做圆周运动有 R2 T M 月球的平均密度 ?= ……………………………………………(1 分) 4? R3 / 3 Mm 在月球上忽略月球的自转时 F=G 2 ………………………………(2 分) R t 又 T= ………………………………………………………………(1 分) N 3?N 2 由以上各式可得:月球的密度 ? ? ………………………………………(1 分) 2
            Gt
            7

            月球的半径

            R?

            Ft 2 ………………………………………………………(1 分) 4? 2 N 2 m

            l ……………(2 分) 16.电子在电场中做类似平抛运动,加速度为 a ? qU ,时间为 t ? md v0
            在电场中的偏转位移 y ?

            1 2 qUl 2 …………………………………………(1 分) at ? 2 2 2m v0 d

            偏转角正切值 tan? ? at ? qUl …………………………………………………(1 分) 2 v0 m v0 d 电子在荧光屏上的偏移量 Y ? y ? ( s ? ) tan ? …………………………………(1 分) 电子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力, qv0 B ?
            2 电子打在上极板的 Q 点, d ? (r ?

            l 2

            m v0 ………(2 分) r

            2

            d 2 5 ) ? r 2 (即 r ? d )…………………(2 分) 2 4 q 16Uls 联立以上各式,可解得电子比荷 ? ………………………………(2 分) m 25 B 2 d 3Y
            17.①把物块和木板看作整体,由牛顿第二定律得 F ? (m1 ? m2 )a ………………(1 分) v/(m· s-1 物块与木板将要相对滑动时, ?1m1 g ? m1a ………(1 分) 4 ) 联立解得 F=μ1(m1+m2)g=8 N…………………(1 分) ②物块在 0-2s 内做匀加速直线运动 ?1m1 g ? m1a1 (1 分) 2 0 1 2 3 4 t/s

            木板在 0-1s 内做匀加速直线运动 F1 ? ?1m1 g ? m2 a2 …………………………(1 分) 在 1-2s 内 F2 ? ?1m1 g ,木板做匀速运动………………………………………(1 分) 2s 后物块做匀减速直线运动 ? ?1m1 g ? m1a3 ……………………………………(1 分) 木板做匀减速直线运动 ? ? 2 (m1 ? m2 ) g ? ?1m1 g ? m2 a4 …………………………(1 分) 二者在整个运动过程的 v-t 图象如图所示。 1 1 0-2s 内物块相对木板向左运动, ?x1 ? a1t12 ? (a1t1 )t 2 ? a 2 (t1 ? t 2 ) 2 ………(1 分) 2 2
            2 2 2-4s 内物块相对木板向右运动, ?x 2 ? - (a1t1 ) ? - (a1t1 ) ……………………(1 分) 2a 4 2a3

            0~4 s 内物块相对木板的位移大小 ?x ? ?x1 ? ?x2 =1m……………………………(1 分)

            8

            2 系统因摩擦产生的内能 Q ? ?1 m1 g (?x1 ? ?x 2 ) ? ? 2 (m1 ? m2 ) g - (a1t1 ) =36 J…(1 分) 2a3

            (或: Q ? F1 ( 1 a1t12 ) ? F2 (a1t1 )t 2 =36 J………………………………………(1 分) 2

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