第20单元 综合训练三-2024年高考物理一轮复习单元提升训练

这是一份第20单元 综合训练三-2024年高考物理一轮复习单元提升训练，文件包含第20单元综合训练三原卷版doc、第20单元综合训练三解析版doc等2份试卷配套教学资源，其中试卷共21页， 欢迎下载使用。

一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分)
1.下列描述中正确的是( )
A.质子与中子结合成氘核的过程中吸收能量
B.某原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，核内中子数减少2个
C.eq \\al(238, 92)U(铀核)衰变为eq \\al(222, 86)Rn(氡核)要经过3次α衰变和4次β衰变
D.发生光电效应时入射光波长相同，从金属表面逸出的光电子最大初动能越大，这种金属的逸出功越小
【解析】 中子和质子结合成氘核有质量亏损，释放能量，选项A错误；某原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，核内中子数减少4个，选项B错误；eq \\al(238, 92)U(铀核)衰变为eq \\al(222, 86)Rn(氡核)质量数减少16，故要经过4次α衰变，根据电荷数守恒，则应该经过2次β衰变，选项C错误；发生光电效应时入射光波长相同，即光的频率相同，根据hν＝W逸出功＋Ek，从金属表面逸出的光电子最大初动能越大，这种金属的逸出功越小，选项D正确。
【答案】 D
2. （2020年山东卷）双缝干涉实验装置的截面图如图所示。光源S到S1、S2的距离相等，O点为S1、S2连线中垂线与光屏的交点。光源S发出的波长为的光，经S1出射后垂直穿过玻璃片传播到O点，经S2出射后直接传播到O点，由S1到O点与由S2到O点，光传播的时间差为。玻璃片厚度为10，玻璃对该波长光的折射率为1.5，空气中光速为c，不计光在玻璃片内的反射。以下判断正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
光在玻璃中的传播速度为，可知时间差，故选A。
3.2019年5月17日，我国成功发射第45颗北斗导航卫星，该卫星属于地球静止轨道卫星(同步卫星)。该卫星( )
A.入轨后可以位于北京正上方
B.入轨后的速度大于第一宇宙速度
C.发射速度大于第二宇宙速度
D.若发射到近地圆轨道所需能量较少
【解析】 同步卫星只能位于赤道正上方，A错误；由eq \f(GMm,r2)＝eq \f(mv2,r)可得v＝eq \r(\f(GM,r))，可知卫星的轨道半径越大，环绕速度越小，因此入轨后的速度小于第一宇宙速度(近地卫星的速度)，B错误；同步卫星的发射速度大于第一宇宙速度、小于第二宇宙速度，C错误；若该卫星发射到近地圆轨道，所需发射速度较小，所需能量较少，D正确。
【答案】 D
4. 一套有小环的粗糙杆水平放置，带正电的小球通过绝缘细线系在小环上，并将整个装置放入一水平的匀强电场中，处于平衡状态，如图所示。现在将电场强度缓慢减小，下列说法正确的是（ ）
A. 细线对带电小球的拉力缓慢变大
B. 细线对小环的拉力保持不变
C. 小环所受的摩擦力缓慢变大
D. 粗糙杆对小环的支持力保持不变
【答案】D
【解析】
AB．对A球进行受力分析如图，球A重力不变，则当电场力qE减小时，细线对小球的拉力与竖直方向的夹角减小，细线对小球的的拉力减小，细线对小环的拉力减小，故AB错误。CD．对环和小球的整体可得，电场力和摩擦力相等，电场力减小，摩擦力减小，杆对环的支持力等于整体的重力，杆对小环的支持力保持不变，故C错误，D正确。故选D。
5.一列简谐横波某时刻的波形如图(a)所示，从该时刻开始计时，质点A的振动图象如图(b)所示，下列说法不正确的是( )
A.t＝0.6 s时，质点P的位移为2 m
B.0～0.6 s内，质点P运动的路程为6 m
C.t＝0.6 s时，波传播的距离为15 m
D.若t＝0时，振动刚刚传到A点，则t＝1.6 s时，x＝50 m处的质点第二次位于波峰
【解析】 由振动图象可知t＝0时刻质点A沿y轴负方向振动，则波向x轴正向传播，质点P此时沿y轴负方向振动；T＝0.8 s，则t＝0.6 s时，质点P振动eq \f(3,4)T到达最高点，则位移为2 m，0～6 s内质点P的路程为3A＝6 m，选项A、B正确；波速v＝eq \f(λ,T)＝eq \f(20,0.8) m/s＝25 m/s，则t＝0.6 s时，波传播的距离为x＝15 m，选项C正确；若t＝0时，振动刚刚传到A点，则x＝50 m处的质点第二次位于波峰时，波向前传播的距离为60 m，所用时间为eq \f(60,25) s＝2.4 s，故选项D错误。
【答案】 D
6.图中，单匝矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直磁场的轴OO′转动。改变线圈的转速，穿过该线圈的磁通量随时间分别按图4中图线甲、乙的规律变化。已知线圈的电阻为1.0 Ω，则( )
A.图线甲对应线圈在t＝0时产生的感应电动势最大
B.图线甲、乙对应的线圈在t＝0.2 s时，线圈平面均垂直于磁感线
C.图线甲、乙对应的线圈转速之比为5∶4
D.图线甲对应的线圈中交变电流的峰值为2.5π A
【解析】 在t＝0时，Φ甲最大，则产生的感应电动势最小，故选项A错误；因为在t＝0.2 s时，Φ甲＝Φ乙＝0，所以线圈平面均平行于磁感线，故选项B错误；由题图4可知图线甲、乙对应的周期之比为4∶5，而线圈的转速n＝eq \f(1,T)，所以图线甲、乙对应的线圈转速之比为5∶4，故选项C正确；图线甲对应的线圈中交流电压的峰值Em＝BSω＝Φmω＝0.4×eq \f(2π,0.16) V＝5π V，电流的峰值Im＝eq \f(Em,R)＝5π A，故选项D错误。
【答案】 C
7. 如图所示，等腰直角三角形的三个顶点上固定着带电荷量分别为、和的点电荷，点电荷受到的库仑力的合力垂直于斜向右下方，关于点电荷、的电性及带电荷量之间的关系，下列说法正确的是（ ）
A. 电性相反，B. 电性相反，
C. 电性相同，D. 电性相同，
【答案】B
【解析】
ABCD．根据题意可知，与相互排斥，与相互吸引，、的电性相反。
设，则，根据库仑定律得，，
代入解得，故ACD错误，B正确。
8.（2020年全国II卷）如图，在摩托车越野赛途中的水平路段前方有一个坑，该坑沿摩托车前进方向的水平宽度为3h，其左边缘a点比右边缘b点高0.5h。若摩托车经过a点时的动能为E1，它会落到坑内c点。c与a的水平距离和高度差均为h；若经过a点时的动能为E2，该摩托车恰能越过坑到达b点。等于（ ）

A. 20B. 18C. 9.0D. 3.0
【答案】B
【解析】
有题意可知当在a点动能为E1时，有，根据平抛运动规律有，。当在a点时动能为E2时，有，根据平抛运动规律有，。联立以上各式可解得
故选B。
二、多项选择题(本题共4小题，每小题5分，共24分)
9.（2020年江苏卷）电磁波广泛应用在现代医疗中。下列属于电磁波应用的医用器械有（ ）
A. 杀菌用的紫外灯B. 拍胸片的X光机
C. 治疗咽喉炎的超声波雾化器D. 检查血流情况的“彩超”机
【答案】AB
【解析】
A．紫外灯的频率高，能量强，所以用于杀菌，属于电磁波的应用，A正确；B．X光的穿透能力较强，所以用于拍胸片，属于电磁波的应用，B正确；C．超声波雾化器是超声波的应用，与电磁波无关，C错误；
D．彩超属于超声波的应用，与电磁波无关，D错误。故选AB。
10.如图所示，两足够长的光滑水平导轨组成水平轨道，左侧轨道间距为0.4 m，右侧轨道间距为0.2 m。轨道所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为0.2 T。质量均为0.01 kg的金属棒M、N垂直导轨放置在轨道上，开始时金属棒M、N均保持静止，现使金属棒M以5 m/s的初速度向右运动，两金属棒在运动过程中始终相互平行且与导轨保持良好接触，M棒一直在宽导轨上运动，N棒一直在窄导轨上运动。已知两金属棒接入电路的总电阻为0.2 Ω，轨道电阻不计，g取10 m/s2，下列说法正确的是( )
A.M棒减速运动时，回路内产生顺时针方向的电流(俯视)
B.M、N棒最后都以2.5 m/s的速度向右匀速运动
C.从开始到最终两金属棒做匀速运动，回路中产生的焦耳热为6.25×10－2 J
D.在整个运动过程中，金属棒M、N在水平轨道间扫过的面积之差为0.5 m2
【解析】 金属棒M向右做减速运动时，穿过M、N与导轨组成的闭合回路中的磁通量减小，根据楞次定律可得回路内产生顺时针方向的电流(俯视)，A正确；两棒最后匀速运动时，电路中无电流，即BL1v1＝BL2v2，解得v2＝2v1，选取水平向右为正方向，对单棒可以用动量定理，对N有FN安t＝mv2，对M有－FM安t＝mv1－mv0，又知道M所在轨道宽度是N所在轨道宽度的2倍，故FM安＝2FN安，联立解得v1＝1 m/s，v2＝2 m/s，B错误；系统动能的减少量等于产生的焦耳热，则Q＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,0)－eq \f(1,2)mveq \\al(2,1)－eq \f(1,2)mveq \\al(2,2)，解得Q＝0.1 J，C错误；在N加速的过程中，由动量定理得Beq \(I,\s\up6(－))L2Δt＝mv2－0，电路中的平均电流eq \(I,\s\up6(－))＝eq \f(E,R)，根据法拉第电磁感应定律有E＝eq \f(ΔΦ,Δt)，其中磁通量的变化量ΔΦ＝BΔS，联立以上各式得ΔS＝0.5 m2，D正确。
【答案】 AD
11.（2020年全国I卷）一物块在高3.0 m、长5.0 m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取10 m/s2。则（ ）
A. 物块下滑过程中机械能不守恒
B. 物块与斜面间的动摩擦因数为0.5
C. 物块下滑时加速度的大小为6.0 m/s2
D. 当物块下滑2.0 m时机械能损失了12 J
【答案】AB
【解析】
A．下滑5m的过程中，重力势能减少30J，动能增加10J，减小的重力势能并不等与增加的动能，所以机械能不守恒，A正确；B．斜面高3m、长5m，则斜面倾角为θ＝37°。令斜面底端为零势面，则物块在斜面顶端时的重力势能mgh＝30J，可得质量m＝1kg，下滑5m过程中，由功能原理，机械能的减少量等于克服摩擦力做的功μmg·csθ·s＝20J，求得μ＝0.5，B正确；C．由牛顿第二定律mgsinθ－μmgcsθ＝ma，求得
a＝2m/s2，C错误；D．物块下滑2.0m时，重力势能减少12J，动能增加4J，所以机械能损失了8J，D选项错误。故选AB。
12.（2020年全国II卷）水平冰面上有一固定的竖直挡板，一滑冰运动员面对挡板静止在冰面上，他把一质量为4.0 kg的静止物块以大小为5.0 m/s的速度沿与挡板垂直的方向推向挡板，运动员获得退行速度；物块与挡板弹性碰撞，速度反向，追上运动员时，运动员又把物块推向挡板，使其再一次以大小为5.0 m/s的速度与挡板弹性碰撞。总共经过8次这样推物块后，运动员退行速度的大小大于5.0 m/s，反弹的物块不能再追上运动员。不计冰面的摩擦力，该运动员的质量可能为
A. 48 kgB. 53 kgC. 58 kgD. 63 kg
【答案】BC
【解析】
设运动员和物块的质量分别为、规定运动员运动的方向为正方向，运动员开始时静止，第一次将物块推出后，运动员和物块的速度大小分别为、，则根据动量守恒定律，解得
物块与弹性挡板撞击后，运动方向与运动员同向，当运动员再次推出物块
解得，第3次推出后，解得，依次类推，第8次推出后，运动员的速度，根据题意可知，解得，第7次运动员的速度一定小于，则，解得，综上所述，运动员的质量满足
AD错误，BC正确。故选BC。
三、实验题(本题共3小题，每空2分，共22分)
13.某同学使用由带透光狭缝的钢条和光电计时器组成的装置测量重力加速度的大小，如图甲所示。在钢条下落过程中，钢条挡住光源发出的光电计时器开始计时，透光时停止计时，若再次挡光，计时器将重新开始计时。实验中该同学将钢条竖直置于一定高度(下端A高于光控开关)处，由静止释放，先后测得两段挡光时间t1和t2。
(1)用游标卡尺测量AB、AC的长度，其中AB的长度如图乙所示，其值为________ mm。
(2)若狭缝宽度不能忽略，则该同学利用eq \(v,\s\up6(－))AB＝eq \f(xAB,t1)，eq \(v,\s\up6(－))AC＝eq \f(xAC,t1＋t2)，g＝eq \f(2（\(v,\s\up6(－))AC－\(v,\s\up6(－))AB）,t2)及相关测量值得到的重力加速度值比其真实值________(选填“偏大”或“偏小”)，
【解析】 (1)游标卡尺的主尺读数为74 mm，游标尺上第3条刻度线和主尺上某一刻度线对齐，所以游标尺读数为0.1×3 mm＝0.3 mm，所以最终读数为74 mm＋0.3 mm＝74.3 mm。
(2)若狭缝宽度不能忽略，由于狭缝通过计时器的时间未记，则A到C的实际时间大于t1＋t2，eq \(v,\s\up6(－))AC的测量值偏大，所以测量得到的重力加速度值与真实值相比偏大。
【答案】 (1)74.3 (2)偏大未计狭缝通过光电计时器的时间
14. 某同学用如图所示的实验装置验证动量定理，所用器材包括：气垫导轨、滑块（上方安装有宽度为d的遮光片）、两个与计算机相连接的光电门、砝码盘和砝码等。实验步骤如下：
（1）开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间____（填“相等”或“不相等”）时，可认为气垫导轨水平；
（2）用天平测砝码与砝码盘的总质量m1、滑块（含遮光片）的质量m2；用游标卡尺测量固定在滑块上端的挡光片的宽度d，测量结果如图所示，则挡光片的宽度d=______mm；
（3）用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，并让细线水平拉动滑块；
（4）令滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边开始运动，和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A、B两处的光电门的遮光时间Δt1、Δt2及遮光片从A运动到B所用的时间t12；
（5）在遮光片随滑块从A运动到B的过程中，如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受拉力，拉力冲量的大小I=________，滑块动量改变量的大小Δp=________；（用题中给出的物理量及重力加速度g表示）
（6）该同学又用该装置来验证砝码和砝码盘以及滑块所组成的系统机械能守恒。实验中，接通气源，滑块由静止释放后，除了要测量（2）~（4）中的物理量外，还需要测量的物理量是______（用文字和符号表示）。在实验误差允许范围内，m1和m2满足的表达式______（用上述测量的物理量符号及重力加速度g表示）成立，则系统机械能守恒。
【答案】 (1). 相等 (2). 4.45或4.50 (3). m1gt12 (4). (5). AB的距离L (6).
【解析】
(1)[1]当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间相等，则滑块经过两个光电门的速度相等，即滑块做匀速直线运动，说明气垫导轨水平。
(2)[2]固定刻度读数为4mm，可动刻度读数为，所以挡光片的宽度为
(5)[3]拉力冲量的大小为
[4]滑块动量改变量的大小为
(6)[5]验证机械能守恒，需要计算重力势能变化，必须测量两光电门间的距离。所以还需要测量的物理量是AB的距离L。
[6] 系统机械能守恒，则砝码和砝码盘减少的重力势能与系统增加的动能相等，即
15.某品牌电饭锅采用纯电阻电热丝加热，有“煮饭”和“保温”两种工作模式，在220 V电压下的额定功率分别为600 W和80 W。物理兴趣小组的同学们想通过实验测定该电饭锅电热丝的电阻。现有实验器材：干电池两节，滑动变阻器R1(最大阻值为20 Ω)，电阻箱R(精度0.1 Ω)，电压表V(量程3 V，内阻很大)，电流表A(量程6 mA，内阻r＝35.0 Ω)，开关及导线若干。
(1)同学们利用多用电表进行初步测量和估算发现，电饭锅处于不同工作模式时，实验电流差异较大。为了能顺利完成实验，他们打算将电流表的测量范围扩大到48 mA，则应该将电阻箱调节至R＝________ Ω并与电流表并联。
(2)同学们设计并连接了图9甲所示的电路图，接通电源前应将滑动变阻器的滑片置于________(填“a”或“b”)端。
(3)将电饭锅调至“煮饭”模式，________(填“闭合”或“断开”)开关S2，再闭合开关S1，调节滑动变阻器阻值，发现两表均有示数，但都不能调到零。如果该故障是由图甲中标号“1”到“6”中的一根导线断路引起的，则断路的导线是________。排除故障后，调节滑动变阻器阻值，记下各电表六组读数后断开开关S1。然后将电饭锅调至“保温”模式，改变S2状态，再闭合开关S1，调节滑动变阻器阻值，记下各电表六组读数后断开开关S1。
(4)直接将两组实验读到的数据绘制成如图乙所示的图象。由图可知，该实验中电饭锅处于“煮饭”模式时测得的阻值为________ Ω。(结果保留2位有效数字)
【解析】 (1)根据电流表改装原理(并联分流)有Igr＝(I－Ig)R，即0.006×35.0 V＝(0.048 A－0.006 A)R，解得R＝5.0 Ω。
(2)开关闭合后应使电路中流过电表的电流最小，滑动变阻器采用分压式接法，故滑片应置于a端使电饭锅的电路电流为零，保证安全。
(3)开关S2连接电阻箱用于改装电流表，故电路闭合前应先闭合S2，否则会因电流表量程过小而在电路闭合后损坏电表，故障是两表的示数不能从零开始，是因为滑动变阻器从分压式接法变成了限流式接法，则导线3出现断路。
(4)在I－U图象中，斜率的倒数代表电阻，设电流表读数为I′，干路电流为I，则I′r＝(I－I′)R，将I′＝5 mA，U＝2 V，代入R1＝eq \f(U,I)，则
R1＝eq \f(2,0.005＋\f(0.005×35.0,5.0)) Ω＝50 Ω。
【答案】 (1)5.0(1分) (2)a(1分) (3)闭合(1分) 3(1分) (4)50(2分)
四、计算题(本题共3小题，16题10分，17、18题各12分，共34分)
16. 如图所示，一质量为M平板车B放在光滑水平面上，在其右端放一质量为m的小木块A，M=2m，A、B间动摩擦因数为μ，现给A和B以大小相等、方向相反的初速度v0，使A开始向左运动，B开始向右运动，最终A没有滑离B。重力加速度为g，求：
(1)A、B最后的速度大小和方向；
(2)平板车B的最小长度L。
【答案】(1)，方向向右；(1)
【解析】
(1)对A、B系统由动量守恒定律得
解得
方向水平向右。
(2)当A运动到B的最左端时达到共同速度v，由能量守恒得
解得
17.（2020年浙江卷）如图1所示，在绝缘光滑水平桌面上，以O为原点、水平向右为正方向建立x轴，在区域内存在方向竖直向上的匀强磁场。桌面上有一边长、电阻的正方形线框，当平行于磁场边界的边进入磁场时，在沿x方向的外力F作用下以的速度做匀速运动，直到边进入磁场时撤去外力。若以边进入磁场时作为计时起点，在内磁感应强度B的大小与时间t的关系如图2所示，在内线框始终做匀速运动。
(1)求外力F的大小；
(2)在内存在连续变化的磁场，求磁感应强度B的大小与时间t的关系；
(3)求在内流过导线横截面的电荷量q。
【答案】(1)；(2)；(3)
【解析】
(1)由图2可知，则回路电流
安培力
所以外力
(2)匀速出磁场，电流为0，磁通量不变，时，，磁通量，则t时刻，磁通量
解得
(3)电荷量
电荷量
总电荷量

18. 如图所示，一质量为m、电荷量为q的带正电小球（可视为质点），从y轴上的A点以初速度v0水平抛出，两长为L的平行金属板M、N倾斜放置且与x轴正方向间的夹角为θ＝37°（重力加速度为g，，）。
（1）若小球恰好能垂直于M板从其中心小孔B进入两板间，求小球抛出时的初速度v0大小；
（2）若该平行金属板M、N间有如图所示的匀强电场，且匀强电场的电场强度大小与小球质量之间的关系满足，在满足（1）中条件的情况下，为使小球不打在N板上，求两平行金属板M、N之间的垂直距离的最小值d。
【答案】（1）；（2）
【解析】
（1）设小球由y轴上的A点运动到金属板M的中心小孔B的时间为t，由题意，在与x轴平行的方向上，有
小球在竖直方向上下落的距离为
解得
（2）设小球进入电场时的速度大小为v，则由动能定理可得
解得
小球进入匀强电场后的受力情况如图所示，因为
所以
平行于电场方向小球受力平衡，因此，小球进入该匀强电场之后，将做类平抛运动，其加速度大小为
设小球在该匀强电场中运动的时间为，欲使小球不打在N板上，由类平抛运动的规律可得
解得