2018-2019学年上海市黄浦区高三（上）期末物理试卷
一、单选题（本大题共12小题，共36.0分）
首先发现通电导线周围存在磁场的科学家是（ ）
A. 奥斯特 B. 法拉第 C. 麦克斯韦 D. 赫兹
下列装置中，可以将电能转化为机械能的是（ ）
A. 发电机 B. 电动机 C. 电饭锅 D. 电热毯
下列单位中，属于国际单位制中基本单位的是（ ）
A. 韦伯 B. 牛顿 C. 安培 D. 特斯拉
做竖直上抛运动的物体，每秒的速度增量总是（ ）
A. 大小不等，方向不同 B. 大小相等，方向不同
C. 大小不等，方向相同 D. 大小相等，方向相同
下面的文字来自一篇报道：“G1次中国标准动车组‘复兴号’驶出北京南站，瞬间提速。15分钟后，激动人心的数字出现在屏幕上：350千米/小时！历经4小时28分钟的飞驰，抵达上海虹桥站。350公里时速的正式运营，标志着我国成为世界高铁商业运营速度最高的国家”。根据报道可知（ ）
A. 该列车在前15分钟内的平均速率是
B. 该列车在前15分钟内行驶的路程是
C. 屏幕上的数字“350千米
小时”表示列车当时的瞬时速率
D. 列车从北京南站到上海虹桥站行驶的路程为1563km
某种自动扶梯，无人乘行时运转很慢，当有人站上去后会先慢慢加速。一顾客乘这种扶梯上楼，如图所示。在电梯加速向上运行的过程中，他所受力的示意图是（ ）
A. 
B. 
C. 
D. 
两个完全相同的小球A、B，A球用一根有弹性的细绳悬挂，B球用一根无弹性的细绳悬挂，悬点等高。将两细绳拉至水平且保持为原长，由静止释放后，A、B球下落经过的最低点恰好等高。以悬点为零势能面，两球在最低点处具有相同的( )
A. 重力势能 B. 动能 C. 向心力 D. 加速度
如图所示，两个卫星A、B绕着同一行星做匀速圆周运动，轨道半径分别为RA和RB（RA＞RB），已知A、B的运行周期分别为TA、TB，线速度分别为vA、vB，则（ ）
A. 
，
B. ，
C. 
， D. ，
一带正电粒子仅在电场力作用下沿直线运动，其速度随时间变化的图象如图所示，tA、tB时刻粒子分别经过A点和B点，设A、B两点的场强大小分别为EA、EB，电势分别为φA、φB，则（ ）
A. 
，
B. 
，
C. ， D. ，
如图所示，挡板A与B中间有一个重为G的光滑球，开始时A竖直，A、B间成α角，则在α角缓慢增大至90°的过程中（ ）
A. 若A板固定，则小球对A板的压力不断增大
B. 若A板固定，则小球对A板的压力先减小后增大
C. 若B板固定，则小球对A板的压力先减小后增大
D. 若B板固定，则小球对A板的压力不断减小
如图所示电路中，R1为滑动变阻器，R2为定值电阻，A1、A2为理想电流表。闭合电键，A1、A2的示数分别为I1、I2．将R1的滑动头从左向右滑动，则（ ）
A. 
一直增大，
先减小后增大
B. 一直增大，一直增大
C. 先减小后增大，先减小后增大
D. 先减小后增大，一直增大
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如图所示，水平导轨接有电源，导轨上固定有三根用同种材料制作的导体棒a、b、c，其中b最短，c为直径与b等长的半圆，导体的电阻与其长度成正比，导轨电阻不计。现将装置置于向下的匀强磁场中，接通电源后，三根导体棒中均有电流通过，则它们受到安培力的大小关系为（ ）
A. 
B. 
C. 
D. 
二、填空题（本大题共5小题，共20.0分）
如图为一列沿x轴传播的横波在某时刻的波形图，此时质点b的速度方向为y轴正向，则该波的传播方向向______；若经过0.1s第一次重复出现如图所示的波形，则该波的波速大小为______m/s。
如图，A、B两个线圈置于同一水平桌面上，从上往下看，A线圈通有顺时针方向的电流，则B线圈内的磁场方向为向______（选填“上”或“下”）；当A线圈电流增大时，B线圈会产生______（选填“顺”或“逆”）时针方向的感应电流。
如图所示，三条平行等距的虚线表示电场中的三个等势面，电势值分别为-10V、0V、10V，实线是一带电粒子（只受电场力）的运动轨迹，a、c为轨迹上的两点，粒子的带电量为2×10-9C．则粒子带______电，粒子从a点运动到c点电场力做功为______J
地震发生时会产生两种主要的地震波--横波和纵波，这两种波的传播速度和破坏力如表格所示。2018年11月26日07时57分25秒，台湾海峡发生6.2级地震，福建地震局的观测系统首先捕捉到______波（选填“横”或“纵”），于07时57分52秒发布了地震预警信息；距离地震中心140km的厦门市民在手机上收到预警信息后再过______s才会有强烈的震感。
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传播速度 |
破坏力 |
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横波 |
4km/s |
较强 |
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纵波 |
7km/s |
较弱 |
用DIS测电源电动势和内电阻的电路如图A．所示，定值电阻R0阻值为3Ω．闭合电键，调节电阻箱R，记录电阻箱的阻值R和相应的电流表示数I，在
-R坐标系中得到如图B．所示图线，由图线可得该电源电动势为______V，内阻为______Ω。
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三、实验题探究题（本大题共1小题，共9.0分）
某小组用如图所示的装置测量滑块与轨道间的动摩擦因数。①、②是两个固定的、用来测速度的传感器，已测出两传感器中心间的距离为L．滑块上固定有挡光片。轨道倾斜放置，滑块由静止释放后在轨道上匀加速下滑。
（1）传感器①、②的名称是______，小车上挡光片的宽度越______（选填“宽”或“窄”），实验中测得的速度越趋近于挡光片前端经过传感器时的速度。
（2）实验中，传感器①、②测得的值分别为v1和v2，则小车运动的加速度a=______。
（3）为了得出滑块与轨道间的动摩擦因数，他们还测量出了斜面的倾角θ，则计算滑块与轨道间动摩擦因数μ的表达式为______（重力加速度取g），其中主要用到的物理定律是______
A．惯性定律 B．牛顿第二定律 C．牛顿第三定律 D．机械能守恒定律
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四、计算题（本大题共2小题，共20.0分）
如图a.所示，质量为60 kg的消防队员从一根固定的竖直金属杆上由静止滑下，经2.5 s落地。消防队员下滑过程中的速度随时间的变化如图b.所示。取g＝10 m/s2，求：
（1）消防员在加速下滑和减速下滑时受到的摩擦力f1和f2；
（2）他下滑的高度H；
（3）他克服摩擦力做的总功W。
如图所示，两根足够长的光滑金属导轨竖直放置，导轨间距L=0.5m，电阻不计。有界匀强磁场的上下两界面水平，间距H=1.35m，磁场方向垂直于导轨平面。两个完全相同的导体棒①、②水平置于导轨上，离磁场上边界的距离h=0.45m。每根导体棒的质量m=0.08kg、电阻R=0.3Ω．静止释放导体棒①，①进入磁场时恰好开始做匀速运动，此时再由静止释放导体棒②．求：（重力加速度g取10m/s2，导体棒与导轨始终良好接触。）
（1）导体棒①进入磁场时的速度大小v1；
（2）匀强磁场的磁感应强度大小B；
（3）导体棒①离开磁场时的速度大小v2。
（4）分析并说明从导体棒①开始运动到导体棒②离开磁场的过程中，回路中电流的变化情况。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】
解：A、首先发现通电导线周围存在磁场的科学家是奥斯特，故A正确。
B、法拉第发现了电磁感应现象，故B错误。
CD、麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，预言了电磁波的存在，赫兹首先证实了电磁波的存在。故CD错误。
故选：A。
通电导线周围存在磁场的现象叫电流的磁效应，首先是由奥斯特发现的．
物理学史是考试内容之一，学习物理学史使我们了解科学家的物理学贡献，能激发我们学习的兴趣．
2.【答案】B
【解析】
解：发电机可以把机械能转化为电能；电动机可以将电能转化为机械能；电饭锅可以把电能转化为热能；电热毯可以把电能转换为热能；故B正确ACD错误。
故选：B。
解决本题的关键要明确各种用电器能量是如何转化以及转化方向，逐项分析即可。
对于常见的用电器能量是如何转化的要理解并掌握，要掌握它们的工作原理，注意能量转化的方向。
3.【答案】C
【解析】
解：A、韦伯是磁通量的单位，是导出单位，故A错误。
B、牛顿根据牛顿第二定律推导出来的，是导出单位，故B错误。
C、安培是电流的单位，是基本单位，故C正确。
D、特斯拉是磁感应强度的单位，是导出单位，故D错误。
故选：C。
国际单位制规定了七个基本物理量．分别为长度、质量、时间、热力学温度、电流、光强度、物质的量．它们的在国际单位制中的单位称为基本单位，而物理量之间的关系式推到出来的物理量的单位叫做导出单位．
国际单位制规定了七个基本物理量，这七个基本物理量分别是谁，它们在国际单位制分别是谁，这都是需要学生自己记住的．
4.【答案】D
【解析】
解：竖直上抛运动是匀变速直线运动，加速度为g。方向竖直向下，根据△v=gt，知每秒速度增量大小相等，方向竖直向下。故ABC错误，D正确。
故选：D。
竖直上抛运动是匀变速直线运动，根据△v=gt分析每秒的速度增量大小和方向。
解决本题时要知道做竖直上抛运动的物体，加速度是竖直向下的g，则每秒的速度增量总是gt=10m/s，方向竖直向下。
5.【答案】C
【解析】
解：A、350km/h是15分钟时刻的瞬时速度，则该列车在前15分钟内的平均速率小于350km/h，故A错误；
B、该列车在前15分钟内行驶的路程小于
，故B错误；
C、屏幕上的数字“350千米/小时”表示列车当时的瞬时速率，故C正确；
D、因前15分钟的运动情况不明确，则无法计算列车从北京南站到上海虹桥站行驶的路程，故D错误；
故选：C。
瞬时速度是物体在某一时刻或者某一位置的速度；而平均速度是物体在一段时间或位移内的速度。
瞬时速度和平均速度、路程和位移是运动学的基本概念，要加深对它们的理解。属于基础题目。
6.【答案】B
【解析】
解：当扶梯加速上升时，人受重力、支持力；将加速度分解可知，物体应有水平向左的加速度，故扶梯应对人有平行于接触面向左的摩擦力，只有B受力正确；故B正确，ACD错误；
故选：B。
人随扶梯先慢慢加速，再匀速向上，加速度先沿斜面向上，后变为零，根据牛顿第二定律分析可知：加速阶段人受到重力、扶梯的支持力和静摩擦力。
本题在分析加速过程时，也可以先确定加速度，根据加速度方向确定合力方向，再分析受力情况。
7.【答案】A
【解析】
解：A、以悬点为零势能面，两球在最低点处高度相同，则重力势能相同，故A正确；
B、根据动能定理，对A：
；对B：
，则B的动能大于A的动能；故B错误；
CD、根据
可知，向心力不相等，加速度不相等，故CD错误；
故选：A。
根据重力势能的概念判断重力势能的关系；根据动能定理判断动能的关系；根据F向=m
=ma判断向心力和向心加速度关系。
本题考查了重力势能的概念、动能定理、向心力公式及牛顿第二定律，关键掌握好这些概念、定律、定理，明确它们的含义才能灵活应用。
8.【答案】B
【解析】
解：根据
得：
，
．知轨道半径越大，线速度越小，周期越大。因RA＞RB，则TA＞TB，vA＜vB，故B正确，ACD错误。
故选：B。
根据万有引力提供向心力得出线速度、周期与轨道半径的关系，从而比较出大小。
解决本题的关键掌握万有引力提供向心力这一理论，知道线速度、周期与轨道半径的关系
9.【答案】A
【解析】
解：从图象中可以看出，从A点到B点，速度的变化率逐渐减小，即加速度逐渐减小，所以电场力就减小，电场强度就逐渐减小，即EA＞EB；正电荷的速度增大，说明了电场力做正功，电势能减小；电子带正电，所以电势降低，φA＞φB．故A正确，BCD错误。
故选：A。
从图象中可以看出，速度的变化率逐渐减小，即加速度逐渐减小，所以电场力就减小，电场强度就逐渐减小。同时带电粒子的速度增大，说明了电场力做正功，电势能减小。
该题中，图象中看出速度的变化率逐渐减小，即加速度逐渐减小是解决问题的关键。属于简单题
10.【答案】D
【解析】
解：若A板固定，将小球的重力按效果进行分解如图，在α角增大增大，转动至水平方向时，对A板的压力的方向保持不变，对B板压力的方向顺时针转动，如图从1到2到3的位置，
可见，小球对A板的压力一直减小，球对B板的压力也一直减小。故AB错误；
若B板固定，小球受重力、B对球的弹力F1和A板弹力F2，将F1与F2合成为F，如图
小球一直处于平衡状态，三个力中的任意两个力的合力与第三个力等值、反向、共线，故F1和F2合成的合力F一定与重力等值、反向、共线。从图中可以看出，当A板绕O点逆时针缓慢地增大至90°的过程中，F1越来越小，F2越来越小，故C错误，D正确；
故选：D。
若A板固定或者B板固定时，将小球的重力按效果进行分解，在在α角缓慢增大至90°的过程中，采用作图法分析A和B对小球的弹力如何变化。
本题关键对小球受力分析，然后将两个力合成，当挡板方向变化时，将多个力图重合在一起，直接由图象分析出各个力的变化情况。
11.【答案】D
【解析】
解：将R1的滑动头从左向右滑动的过程中，设R1两侧并联总电阻为R，左侧电阻为x，则右侧电阻为R-x，则电路的总电阻：
，则当x=R-x时，即x=0.5R 时R外最大，此时总电流最小，可知I1先减小后增大，根据欧姆定律得
，则随x的增加，I2一直增大；故ABC错误，D正确。
故选：D。
将R1的滑动头从左向右滑动，变阻器两侧并联总电阻先增大后减小，根据闭合电路欧姆定律分析总电流的变化情况，由欧姆定律分析I2的变化情况。
本题要明确电路的结构，结合串并联电路的特点以及欧姆定律进行分析。
12.【答案】B
【解析】
解：设a、b两棒的长度分别为La和Lb，C的直径为d；由于导体棒都与匀强磁场垂直，
则：a、b两棒所受的安培力大小分别为：Fa=BIaLa；Fb=BIbLb=BIbd；
因
，则
；
因
，则
；
因
，则
，则Fa=Fb＞Fc，故B正确。
故选：B。
图中导体棒都与磁场垂直，对直棒的安培力，直接用安培力公式F=BIL求解，对于弯棒C，可等效为长度为直径的直棒。
本题关键要确定出导体棒的有效长度，知道对于弯棒的有效长度等于连接连接两端直导线的长度。
13.【答案】左 40
【解析】
解：质点b的速度方向为y轴正向，根据波形图可判断该波的传播方向向左或x轴负方向；
经过0.1s第一次重复出现如图所示的波形，则T=0.1s，由波形图可知λ=4m，则波速为：
。
故答案为：左；40。
根据质点b的振动方向结合波形图判断波的传播方向；根据经过0.1s第一次重复出现如图所示的波形确定周期，根据
求解波速。
本题考查了由图象获取有用物理知识的能力，由图象可明确波长和振动方向再结合=fλ以及带动法即可解决此类问题。
14.【答案】上 顺
【解析】
解：根据安培定则可知，A中电流形成的磁场方向从上往下看向下，则B线圈内的磁场方向为向上；
当A线圈电流增大时，B线圈磁通量向上增加，根据楞次定律可知，B中会产生顺时针方向的感应电流。
故答案为：上，顺。
根据安培定则判断B中电流产生的磁场方向；根据楞次定律判断B中感应电流的方向。
解决本题的关键掌握安培定则、楞次定律的内容，知道感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
15.【答案】负 2×10-8
【解析】
解：根据电场线与等势面垂直，且指向电势较低的等势面，可知该电场的方向是向上的。带电粒子轨迹向下弯曲，粒子受到的电场力向下，所以粒子一定带负电。粒子从a点运动到c点电场力做功为：
。
故答案为：负，2×10-8
本题首先要根据三条表示等势面的虚线等距离判断出该电场是匀强电场，所以带电粒子在电场中各点的电场力是相同的；带电粒子的运动轨迹向下弯曲，电场力向下，电场方向向上，可判断出粒子的电性；根据Wac=Uacq求解电场力的功。
解决本题的关键：知道曲线运动的合力指向轨迹弯曲的内侧，从而判断出电场力的方向。要掌握匀强电场等势面和电场线分布的特点，知道电荷在匀强电场中电场力不变。
16.【答案】纵 8
【解析】
解：因纵波的传播速度大于横波，可知福建地震局的观测系统首先捕捉到纵波；根据
，即从地震发生到横波传到距离地震中心140km的厦门市需要时间为35s，市民在手机上于07时57分52秒收到预警信息，此时地震已经发生了27s，则再过8s才会有强烈的震感。
故答案为：纵；8。
因纵波的传播速度大于横波，可知福建地震局的观测系统首先捕捉到纵波；根据t=s/v计算横波传到厦门的时间，然后计算市民感到震感的时间。
本题考查对波的认识，要注意明确题意，知道纵波和横波的区别，同时根据匀速直线运动的速度公式列式求解时间。
17.【答案】4.5 1.5
【解析】
解：由闭合电路欧姆定律可知：E=I（R+R0+r）；要形成与电阻成一次函数关系，则纵坐标只能取1/I；则有：
；
则图象的斜率为：
；则有：E=4.5V；
，R0=3Ω，则有：r=1.5Ω。
故答案为：4.5，1.5。
由闭合电路欧姆定律可得出I与R的关系，结合图象可知电源的电动势和内阻。
本题考查电源的电动势和内电阻的测量方法及数据处理；解题的难点在于数据处理；要注意图象法的应用，此题对学生数学知识的应用能力要求较高，应注意训练。
18.【答案】光电门 窄 
tanθ-
B
【解析】
解：（1）根据实验原理可知，传感器①、②的名称是光电门，小车上挡光片的宽度越窄，小车通过光电门的时间越短，实验中测得的速度越趋近于挡光片前端经过传感器时的速度。
（2）根据v22-v12=2aL可得，小车运动的加速度
；
（3）根据牛顿第二定律：mgsinθ-μmgcosθ=ma，
解得a=gsinθ-μgcosθ，
解得
；
其中主要用到的物理定律是牛顿第二定律；
故答案为：（1）光电门，窄；（2）
；（3）tanθ-
；B。
（1）小车通过光电门的时间越短，即△t→0，平均速度趋近与瞬时速度；（2）根据v22-v12=2aL可得加速度。（3）根据牛顿第二定律求解动摩擦因数。
本题考查利用气垫导轨求解动摩擦因数实验，要注意通过题意明确实验原理，明确实验方法，才能准确找出实验中所采用的物理规律，本题要注意导轨是倾斜的，故存在一定的夹角。
19.【答案】解：（1）根据图（b）可知：该消防员加速时的加速度：a1=
=4m/s2；
减速时加速度：a2==2m/s2
消防员下滑过程在竖直方向受到重力和竖直向上的摩擦力作用。
设加速度下滑时受到的摩擦力为f1，减速下滑时受到的摩擦力为f2
根据牛顿第二定律有：ma1=mg-f1-ma2=mg-f2
解得：f1=360N，f2=720N
（2）设他加速下滑的高度为h1、减速下滑的高度为h2，根据匀变速运动规律有
h1=
a1t12=×4×12m=2m
h2=vt2-a2t22=（4×1.5-×2×1.52）m=3.75m
所以他下落的高度H=h1+h2=5.75m
（3）加速下滑过程中，克服摩擦力做功：W1=f1h1=360×2J=720J
减速下滑过程中，克服摩擦力做功：W2=f2h2=720×3.75J=2700J
在整个下滑过程中他一共克服摩擦力做功：W=W1+W2=3420J
答：（1）消防员在加速下滑和减速下滑时受到的摩擦力f1和f2分别为360N，720N；
（2）他下滑的高度是5.75m；
（3）他克服摩擦力做的总功是3420J。
【解析】
（1）根据v-t图象先求解下滑加速和减速阶段的加速度，根据牛顿第二定律求解摩擦力；
（2）根据位移时间关系式求解下落的高度；
（3）根据功的概念求解摩擦力的功。
本题有两个过程，运用牛顿定律和运动学公式结合求解是基本的方法，也可以运用动量定理和动能定理结合处理。
20.【答案】解：（1）导体棒①未进入磁场时做自由落体运动，下落了h=0.45m，设其入磁场时的速度为v1
由h=
得
；
（2）导体棒①进入磁场收到重力和安培力的作用做匀速运动，所以有：
mg=BIL
又因为I=
可得
（3）导体棒①进入磁场后的运动分为两段：第一段是棒②进入磁场前，设这段过程中棒①在下落的距离是s1，运动时间与棒②自由下落h的时间相同，设为t1．
第二段是棒②进入磁场后，由于两根棒以相同的速度切割磁感线，因此回路中没有感应电流，两根棒都在重力作用下做相同的匀加速直线运动，直至导体棒①出磁场。
这段过程中棒①下落的距离s3=H-s2=1.35m-0.9m=0.45m
设导体棒①出磁场时的速度为v2，根据运动学规律有
v22-v12=2gs3可解得
（4）导体棒①未进入磁场时，回路中没有磁通量变化，感应电流为0；
导体棒①在磁场中匀速运动时，回路中有恒定的感应电流，I=
=2A；
导体棒②进入磁场、棒①未出磁场时，两棒做相同的加速运动，回路中没有磁通量变化，感应电流为0；
导体棒①离开磁场、棒②还在磁场中运动时，回路中的感应电流从I=
=2.8A逐渐变小。
答：（1）导体棒①进入磁场时的速度大小v1为3m/s；
（2）匀强磁场的磁感应强度大小B为0.8T；
（3）导体棒①离开磁场时的速度大小v2为4.24m/s；
（4）导体棒①未进入磁场时，回路中没有磁通量变化，感应电流为0；
导体棒①在磁场中匀速运动时，回路中有恒定的感应电流，I==2A；
导体棒②进入磁场、棒①未出磁场时，两棒做相同的加速运动，回路中没有磁通量变化，感应电流为0；
导体棒①离开磁场、棒②还在磁场中运动时，回路中的感应电流从I==2.8A逐渐变小。
【解析】
（1）导体棒①未进入磁场时做自由落体运动，根据自由落体运动规律求解导体棒进入磁场时的速度大小v1；
（2）导体棒①进入磁场收到重力和安培力的作用做匀速运动，重力等于安培力，求解B；
（3）分阶段分析，根据运动公式导体棒①出磁场时的速度；
（4）分阶段分析导体棒的运动情况，从而分析感应电流。
本题是电磁感应中的力学问题，综合运用电磁磁学知识和力平衡知识以及功能关系，是考查学生综合应用知识能力的好题。
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