山东省烟台市中英文学校2020届高三下学期3月考物理试题

烟台市中英文学校3月份物理月考题

一、单选题（每题3分）

1.下列说法正确的是（　　）

A. 衰变成 要经过 6 次衰变和 3 次衰变

B. 氢原子的核外电子从低轨道跃迁到高轨道的过程，原子要吸收光子，电子的动能减少，原子的电势能增大

C. 发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比

D. 原子核的结合能越大，原子核越稳定

【答案】B

【解析】

【详解】A．衰变成要经过次衰变和次衰变，选项A错误；

B．氢原子的核外电子从低轨道跃迁到高轨道的过程，原子要吸收光子，电子轨道半径变大，根据可知电子的动能减少，原子的电势能增大，选项B正确；

C．由光电效应方程可知，发生光电效应时光电子的最大初动能与入射光的频率不成正比，选项C错误；

D．原子核的比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定，选项D错误。

故选B。

2.一列简谐横波沿轴正方向传播，速度为0.5m/s，周期为4s。t=1s时波形如图甲所示，是波上的四个质点。如图乙所示是波上某一质点的振动图像。下列说法正确的是（  ）

A. 这列波的波长为1 m

B. t=0s时质点a的速度与质点b的速度相等

C. t=1s质点a的加速度大小比质点b的加速度大

D. 如图乙表示的是质点b的振动图像

【答案】C

【解析】

【详解】A．由题可知，速度为0.5m/s，周期为4s ，则波长

m

A错误；

B．t=0s时质点a在波峰处，速度为零，质点b在平衡位置，速度最大，B错误；

C．因为周期T=4s，所以当t=1s时经历了，此时质点a在平衡位置，位移为零，加速度为零，质点b在波峰处，位移最大，加速度最大，C正确；

D．由乙图可知，当t=1s时该质点在波谷处，与此相符合的质点是质点c，D错误。

故选C。

3.如图所示，表面光滑的楔形物块ABC固定在水平地面上，∠ABC<∠ACB，质量相同的物块a和b分别从斜面顶端沿AB、AC由静止自由滑下。在两物块到达斜面底端的过程中，正确的是

A. 两物块所受重力冲量相同

B. 两物块的动量改变量相同

C. 两物块的动能改变量相同

D. 两物块到达斜面底端时重力的瞬时功率相同

【答案】C

【解析】

【详解】设斜面倾角θ，则物体在斜面上的加速度分别为

设斜面高度为h.则物体在斜面上滑行的时间为：

因为∠ABC <∠ACB可得物块在AB斜面上滑行时间比在AC斜面上的滑行时间较长；

A．根据I=mgt可知，两物块所受重力冲量不相同，选项A错误；

B．根据动量定理

可知，两物块的动量改变量不相同，选项B错误；

C．根据动能定理

两物块的动能改变量相同，选项C正确；

D．两物块到达斜面底端时重力的瞬时功率

则重力瞬时功率不相同，选项D错误；

故选C。

4.如图所示，匀强电场中有一个以O为圆心、半径为R的圆，电场方向与圆所在平面平行，圆上有三点A、B、C，其中A与C的连线为直径，∠A＝30°。有两个完全相同的带正电粒子，带电量均为q（q＞0），以相同的初动能Ek从A点先后沿不同方向抛出，它们分别运动到B、C两点。若粒子运动到B、C两点时的动能分别为EkB＝2Ek、EkC＝3Ek，不计粒子的重力和粒子间的相互作用，则匀强电场的场强大小为

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】从A点到B点应用动能定理有：

从A点到C点应用动能定理有：

所以

做出等势面和电场线如图所示：

则从A点到B点应用动能定理有：

解得。

选项D正确，A、B、C错误。

5.质量为m的物体P置于倾角为θ1的固定光滑斜面上，轻细绳跨过光滑定滑轮分别连接着P与小车，P与滑轮间的细绳平行于斜面，小车以速率v水平向右做匀速直线运动．当小车与滑轮间的细绳和水平方向成夹角θ2时(如图)，下列判断正确的是(　　)

A. P的速率为v

B. P的速率为vcos θ2

C. 绳的拉力等于mgsin θ1

D. 绳的拉力小于mgsin θ1

【答案】B

【解析】

试题分析：将小车速度沿绳子和垂直绳子方向分解为v1、v2，P的速率等于，A错误、B正确；小车向右做匀速直线运动，θ减小，P的速率增大，绳的拉力大于mgsinθ1，C、D错误；故选B．

考点：速度的分解

6.如图所示的电路中，P 为滑动变阻器的滑片。保持理想变压器的输入电压U1 不变，闭合电建 S， 下列说法正确的是（　　）

A. P 向下滑动时，灯 L 变亮

B. P 向下滑动时，变压器的输出电压不变

C. P 向上滑动时，变压器的输入电流减小

D. P 向上滑动时，变压器的输出功率不变

【答案】B

【解析】

【详解】AB．由于输入电压U1不变，且原副线圈匝数不变，所以副线圈电压不变，灯泡L两端电压不变，亮度不变，故A错误，B正确；
CD．当滑动变阻器的滑片向上移动时，导致电阻减小，由于输入电压U1不变，且原副线圈匝数不变，所以副线圈电压不变，则副线圈的电流增大，输出功率变大，因此输入电流和输入电流也变大。故CD错误；
故选B。

7.在倾角为θ的斜面上固定两根足够长的光滑平行金属导轨 PQ、MN，相距为 L，导轨处于磁感应强度为 B 的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下。有两根质量均为 m 的金属棒 a、b，先将 a 棒垂直导轨放置，用跨过光滑定滑轮的细线与物块 c 连接，连接 a 棒的细线平行于导轨，由静止释放 c， 此后某时刻，将 b 也垂直导轨放置，a、c 此刻起做匀速运动，b 棒刚好能静止在导轨上。a 棒在运动过程中始终与导轨垂直，两棒与导轨电接触良好，导轨电阻不计。则（　　）

A. 物块c的质量是msinθ

B. 棒放上导轨前，物块 c 减少的重力势能等于 a、c 增加的动能

C. b 棒放上导轨后，物块 c 减少的重力势能等于回路消耗的电能

D. b 棒放上导轨后，a 棒中电流大小是

【答案】D

【解析】

【详解】A．b棒静止说明b棒受力平衡，即安培力和重力沿斜面向下的分力平衡，a棒匀速向上运动，说明a棒受绳的拉力和重力沿斜面向下的分力大小以及沿斜面向下的安培力三个力平衡，c匀速下降，则c所受重力和绳的拉力大小平衡．由b平衡可知，安培力大小

F安=mgsinθ

由a平衡可知

F绳=F安+mgsinθ=2mgsinθ

由c平衡可知

F绳=mcg

因为绳中拉力大小相等，故

2mgsinθ=mcg

即物块c的质量为2msinθ，故A错误；

B．b放上之前，根据能量守恒知，a增加的重力势能与a、c 增加的动能之和等于c减小的重力势能，故B错误；

C．b 棒放上导轨后，a匀速上升重力势能在增加，故根据能量守恒知，物块 c 减少的重力势能等于回路消耗的电能与a增加的重力势能之和，选项C错误；

D．根据b棒的平衡可知

F安=mgsinθ

又因为F安=BIL，故

故D正确；

故选D．

8.通电长直导线周围存在磁场，其磁感应强度与导线中的电流强度成正比，与距导线的距离成反比。   有四条垂直纸面且互相平行的固定长直导线，它们与纸面的交点分别为P、Q、N及S，四点的连线构成一个正方形。以正方形中心 O点为原点建立平面直角坐标系，x轴与 PS边平行，M为PS边的中点。已知四条导线中的电流大小相等，方向均指向外，与纸面交点为 S的导线在 M点的磁感应强度大小为 B，则下列叙述正确的是（　　）

A. 四条导线在 O点的磁感应强度等于零

B. 四条导线在 M点的磁感应强度大小为

C. 与纸面交点为 S的导线所受安培力的方向为由 O指向S

D. 在 x轴上坐标为 r且 r>0 的任一点，其磁场方向均与 Ox方向相同

【答案】A

【解析】

【详解】A．因四条导线中的电流大小相等，O点距导线的距离均相等，由右手螺旋定则可知，四条导线在O点的磁感应强度等于零，故A正确；

B．设四条导线中的电流为I，MS间距为x，由题可知，磁感应强度可写为（k为比例系数）由右手螺旋定则可知，导线P、S在M点的产生的磁感应强度为零，设PQ和QM之间的夹角为，由几何关系可知

导线Q、N在M点的磁感应强度为

由磁感应强度的矢量叠加可知，M点的磁感应强度为

故B错误；

C．由右手螺旋定则可知，导线P、Q、N在S的磁感应强度垂直于SO指向左上方，再由左手定则可知，导线S所受安培力的方向为由S指向O，故C错误；

D．在SN中点处，由右手螺旋定则可知，导线SN在此点的合磁感应强度为零，导线PQ在此点的合磁感应强度垂直与Ox方向，故D错误。

故选A。

二．多选题（每题4分，漏选得2）

9.如图所示，一横截面为等腰直角三角形的玻璃棱镜，两种颜色不同的可见光细光束a、b，垂直于斜边从空气射向玻璃，光路如图所示，则下列说法正确的是（　　）

A. 玻璃对 a光的折射率小于对b光的折射率

B. a光和 b光由空气进入玻璃棱镜后频率都变小

C. 在相同条件下进行双缝干涉实验，a光的条纹间距比 b光小

D. a光和b光以相同的入射角由玻璃射向空气，若逐渐增大入射角，则 a光先发生全反射

【答案】CD

【解析】

【详解】A．由图可知，经过玻璃棱镜后a光的偏折程度比b光大，所以玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率，即，选项A错误；

B．光的频率由光源决定，与介质无关，所以a光和b光由空气进入玻璃棱镜后频率都不变，选项B错误；

C．因a光的折射率较大，频率较大，波长较小，而双缝干涉的条纹间距与波长成正比，所以在相同条件下进行双缝干涉实验，a光的条纹间距比b光小，选项C正确；

D．根据，可知a光临界角较小，则a光和b光以相同的入射角由玻璃射向空气，若逐渐增大入射角，则a光先发生全反射，选项D正确。

故选CD。

10.卫星绕某行星做匀速圆周运动的速率的平方（v2）与卫星的轨道半径的倒数（）的关系如图所示，图中b为图线纵坐标的最大值，图线的斜率为k，万有引力常量为G，则下列说法正确的是

A. 行星的半径为kb B. 行星的质量为

C. 行星的密度为 D. 行星的第一宇宙速度为

【答案】BCD

【解析】

【详解】A．卫星绕行星做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，则有：

得：

设行星的半径为R，由图知，当r=R时，v2=b，GM=k，解得：

故A错误。

B．由上知，GM=k，得行星的质量为：

故B正确。

C．行星的体积，密度

故C正确。

D．卫星在行星表面做匀速圆周运动时，运行速度为第一宇宙速度

解得第一宇宙速度

故D正确。

故选BCD。

11.如图所示，一单匝圆形线圈两端与平行导轨相连接，整个装置处于水平面内。圆形线圈的直径与平行导轨的宽度相等，均为L，平行导轨区域处于垂直纸面向里的磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，圆形线圈处于垂直纸面向外的磁场中，其磁感应强度的大小B随时间变化。质量为m、长度为L的金属杆垂直放置在平行导轨上，金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好，金属杆与平行导轨间动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知金属杆的电阻为R，其它部分电阻均不计，重力加速度为g。下面说法正确的是

A. 若，则金属杆在导轨上保持静止

B. 若，则金属杆在导轨上保持静止

C. 若给金属杆水平向右的速度，且，则金属杆匀速运动

D. 若给金属杆水平向右的速度，且，则金属杆匀速运动

【答案】BC

【解析】

【详解】AB.当金属杆恰好在导轨上保持静止时，安培力与摩擦力等大反向，有

解得

由，根据数学知识可知，当时，金属杆保持静止，故B正确A错误；

CD.由题可知，此时金属杆所受安培力与摩擦力大小相等，即

电路中的电动势为

由右手螺旋定则可知，圆形线圈产生的感应电动势与金属杆的感应电动势方向相反，金属杆的感应电动势为

当圆形线圈中的磁感应强度时，感应电动势为

则有

当圆形线圈中的磁感应强度时，感应电动势为

此时

故C正确D错误。

故选BC。

12.静电场在x轴上的场强E随x的变化关系如图所示，x轴正向为场强正方向，带正电的点电荷沿x轴运动，则点电荷　　

A. 在和处电势能相等

B. 由运动到的过程中电势能增大

C. 由运动到的过程中电场力先增大后减小

D. 由运动到的过程中电场力先减小后增大

【答案】BC

【解析】

【分析】

由图像判断电场线的方向，再确定电势大小的关系．

【详解】A．由图像可知，在0～x1之间，电场强度E是正的，是沿x轴正方向的；在x1～x4之间，电场强度E是负的，是沿x轴负方向的，故由x2到x4是逆着电场线的方向，所以x4处的电势要大于x2处的电势，选项A错误；

B．由x1运动到x3的过程中，是逆着电场线方向的，所以电势能增大，选项B正确；

CD．由x1运动到x4的过程中，x3处的电场强度的大小是最大的，故电荷在该点受到的电场力也应该是最大的，故电场力是先增大后减小，选项C正确，D错误．

【点晴】图像只是向我们提供一种电场强度与位置的关系，需要我们通过图像将其转化为具有一定形态的东西，当我们将其转化成具体的电场线的某一个方向时，我们再去判断就会很容易了，所以对图像的识别很重要．

三、实验部分（每空 2 分）

13.某实验小组设计了如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，其主要步骤如下：

(1)物块 P、Q用跨过光滑定滑轮的轻绳相连，P底端固定了一竖直宽度为d的轻质遮光条。托住P，使系统处于静止状态（如图所示），用刻度尺测出遮光条所在位置 A与固定在铁架台上的光电门 B之间的高度 h。

(2)现将物块P从图示位置由静止释放，记下遮光条通过光电门的时间为t，则遮光条通过光电门时的速度大小v=____________。

(3)己知当地的重力加速度为g，为了验证机械能守恒定律，还需测量的物理量是_____________（用相应的文字及字母表示）。

(4)利用上述测量的实验数据，验证机械能守恒定律的表达式是 ___________________

【答案】    (1).     (2). P的质量M，Q的质量m    (3). （M-m）gh=

【解析】

【详解】(1)[1]．光电门的遮光条挡住光的时间极短，则平均速度可作为瞬时速度，有

(2)[2]．两物块和轻绳构成的系统，只有重力做功，机械能守恒

故要验证机械能守恒还需要测量P的质量M、Q的质量m；

(3)[3]．将光电门所测速度带入表达式

则验证机械能守恒的表达式为

14.某同学想要测量实验室中某金属丝的电阻率。实验室中除米尺、学生电源、滑动变阻器、螺旋测微器、开关和导线外，还有一个阻值为3.0Ω的定值电阻R0和一只电压表。利用这些器材，该同学设计如下实验进行测量，实验原理如图 1 所示，实验步骤如下：

（1）把粗细均匀的平直金属丝接在接线柱a、b之间，用米尺测量ab之间的长度 l＝0.90m。用螺旋测微器测量该金属丝的直径，示数如图2所示，读得其直径D＝______mm。

（2）根据实验原理图 1，请你用笔划线代替导线将图 3 所示的实物图连接完整。（        ）

（3）闭合开关，将滑动变阻器的滑片置于合适位置，然后调节线夹c的位置，经过多次实验发现：ac段金属丝的长度为0.30m时电压表达到最大值。由此可得金属丝的总电阻R＝ _____Ω。

（4）根据以上所测数据，可计算出金属丝的电阻率ρ＝_____Ω·m。（保留两位有效数字）

【答案】    (1). 0.648    (2).     (3). 9    (4). 3.3×10-6

【解析】

【详解】（1）[1]．直径D＝0.5mm+0.01mm×14.8=0.648mm；

（2）[2]．电路连线如图：

（3）[3]．设金属丝总电阻为R，则当ac段金属丝的长度为0.30m时电压表达到最大值，可知此时ac部分与R0串联后的总电阻等于bc部分的电阻，即

则

R=3R0=9Ω

（4）[4]．根据

 解得

四．计算部分

15.有一内径相同的“U”形玻璃细管ABCD，A端封闭、D端开口，AB、CD长度均为40cm，BC长度为19cm。用水银封闭一定质量的理想气体在A端，竖直段水银柱长为18cm，水平段水银柱长为4cm，如图所示。已知大气压强为75cmHg，温度为27℃，现将其以BC为轴缓慢翻转直到A、D端竖直向上，求：

（1）翻转后AB管中水银柱的长度；

（2）保持A、D端竖直向上，缓慢升高A中气体的温度，使CD管中的水银柱变为18cm，求此时气体的温度。

【答案】（1）9cm；（2）477℃

【解析】

详解】（1）翻转前：p1=(75+18)cmHg=93cmHg；V1=(40-18)S=22S；T1=273+27=300K

设翻转后AB 管中水银柱的长度h，则：p2=(75-h) cmHg；V2=(40-h)S

根据玻意耳定律：

p1V1=p2V2

解得

h=9cm

（2）保持 A、D 端竖直向上，则此时p3=(75+18)cmHg=93cmHg；V1=(40+15)S=55S

根据理想气体状态方程有：

解得

则

t3=750-273=477℃

16.如图所示，在水平地面上固定着一个倾角为30°的光滑斜面，斜面顶端有一不计质量和摩擦的定滑轮，一细绳跨过定滑轮，一端系在物体A上，另一端与物体B连接，物体A、B均处于静止状态细绳与斜面平行。若将A、B两物体对调，将A置于距地面h高处由静止释放，设A与地面碰撞后立即停止运动，B在斜面运动过程中不与滑轮发生碰撞，重力加速度为g。试求：

(1)A和B的质量之比；

(2)物体B沿斜面上滑的总时间。

【答案】(1)2:1；(2)。

【解析】

【详解】(1)对物体A、B受力分析，有：

mAgsin30°=T1

T1=mBg

解得：

；

(2)A、B对调后，A物体接触地面前：

对A：

对B：

B在斜面上运动时间为：

A落地后，B继续向上运动

解得：

所以B运动总时间：

。

17.如图所示,倾角为37°的粗糙斜面AB底端与半径R=0.4 m的光滑半圆轨道BC平滑相连,O点为轨道圆心,BC为圆轨道直径且处于竖直方向,A、C两点等高．质量m=1 kg的滑块从A点由静止开始下滑,恰能滑到与O点等高的D点,g取10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8．求:

(1)求滑块与斜面间的动摩擦因数μ;

(2)要使滑块能到达C点,求滑块从A点沿斜面滑下时初速度v0的最小值;

(3)若滑块离开C点的速度为4 m/s,求滑块从C点飞出至落到斜面上所经历的时间．

【答案】（1）0.375（2）（3）0.2s

【解析】

试题分析：⑴滑块在整个运动过程中，受重力mg、接触面的弹力N和斜面的摩擦力f作用，弹力始终不做功，因此在滑块由A运动至D的过程中，根据动能定理有：mgR－μmgcos37°＝0－0

解得：μ＝0.375

⑵滑块要能通过最高点C，则在C点所受圆轨道的弹力N需满足：N≥0       ①

在C点时，根据牛顿第二定律有：mg＋N＝②

在滑块由A运动至C的过程中，根据动能定理有：－μmgcos37°＝－③

由①②③式联立解得滑块从A点沿斜面滑下时初速度v0需满足：v0≥＝m/s

即v0的最小值为：v0min＝m/s

⑶滑块从C点离开后将做平抛运动，根据平抛运动规律可知，在水平方向上的位移为：x＝vt     ④

在竖直方向的位移为：y＝⑤

根据图中几何关系有：tan37°＝⑥

由④⑤⑥式联立解得：t＝0.2s

考点：本题主要考查了牛顿第二定律、平抛运动规律、动能定理的应用问题，属于中档题．

18.如图所示，在平面直角坐标系xoy的第二象限内有平行于y轴的匀强电场，电场强度大小为E，方向沿y轴负方向。在第一、四象限内有一个半径为R的圆，圆心坐标为（R，0），圆内有方向垂直于xoy平面向里的匀强磁场。一带正电的粒子（不计重力），以速度为v0从第二象限的P点，沿平行于x轴正方向射入电场，通过坐标原点O进入第四象限，速度方向与x轴正方向成，最后从Q点平行于y轴离开磁场，已知P点的横坐标为。求：

（1）带电粒子比荷；

（2）圆内磁场的磁感应强度B的大小；

（3）带电粒子从P点进入电场到从Q点射出磁场的总时间。

【答案】（1） （2） （3）

【解析】

【详解】(1)由水平方向匀速直线运动得

2h=v0t1

竖直向下的分速度

由竖直方向匀加速直线运动知vy=at1，加速度为

根据以上式解得

(2)粒子进入磁场的速度为v，有

粒子运动轨迹如图所示

由几何关系得，粒子在磁场中作匀速圆周运动的轨道半径为

r=R

由洛伦兹力提供向心力可知

解得

(3)粒子在磁场中运动的时间为

粒子在磁场中运动的周期为，粒子在电场中运动的时间为

粒子运动的总时

代入数据得：