山东省潍坊市昌乐县2020届高三下学期4月模拟物理试题

高三物理试题

一、单项选择题

1.以下事实可作为“原子核可再分”的依据是

A. 天然放射现象 B. 粒子散射实验

C. 电子的发现 D. 氢原子发光

【答案】A

【解析】

【详解】A. 天然放射现象是原子发生衰变之后会放出三种射线，这说明原子核可再分．故A正确．

B. 粒子散射实验说明了原子的核式结构模型．故B错误．

C.电子位于原子核外，不能说明原子核可再分．故C错误．

D. 氢原子发光说明核外电子的跃迁，不能说明原子核可再分．故D错误．

2.某同学把质量是5kg 的铅球推出，估计铅球出手时距地面的高度大约为2m，上升的最高点距地面的高度约为3m，最高点到落地点的水平距离约为6m。由此可估算出该同学推铅球的过程中对铅球做的功约为

A. 50J B. 150J C. 200J D. 250J

【答案】C

【解析】

【详解】铅球在最高点的速度

则由能量关系可得该同学推铅球的过程中对铅球做的功约为

A．50J，与结论不相符，选项A错误；

B．150J，与结论不相符，选项B错误；

C．200J，与结论相符，选项C正确；

D．250J，与结论不相符，选项D错误；

故选C.

3.二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一，人类在采取节能减排措施的同时，也是在研究控制温室气体的新方法，目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术．在某次实验中，将一定质量的二氧化碳气体封闭在一个可以自由压缩的导热容器中，将容器缓慢移到海水某深处，气体体积减小为原来的一半，温度逐渐降低．此过程中（     ）

A. 封闭的二氧化碳气体对外界做正功

B. 封闭的二氧化碳气体压强一定增大

C. 封闭的二氧化碳气体分子的平均动能增大

D. 封闭的二氧化碳气体一定从外界吸收热量

【答案】B

【解析】

【详解】A．气体体积减为原来的一半，外界对气体做正功，故A错误．

B．根据PV/T=C可知，气体体积减小到原来的一半，但是气体的温度不可能减小到原来的一半，则气体的压强一定增加，选项B正确；

C．温度降低，所以气体的气体分子的平均动能减小，故C错误．

D．温度降低，内能减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律△U=W+Q，封闭气体向外界传递热量，故D错误；

4.如图，某同学将一足球静止摆放在收纳架上。他估测得足球的直径约为20 cm，质量约为0. 48 kg，收纳架两根平行等高的横杆之间的距离d约为12 cm。忽略足球的形变以及球与横杆之间的摩擦，重力加速度g取10m/s2，则可估算出一根横杆对足球的弹力约为（　　）

A. 2.4 N B. 3.0 N C. 4.0 N D. 4.8 N

【答案】B

【解析】

【详解】设每根横杆对足球的弹力方向与竖直方向夹角为α，由几何关系可知

对足球竖直方向有

解得

FN=3N

故选B。

5.按压式圆珠笔内装有一根小弹簧，尾部有一个小帽，压一下小帽，笔尖就伸出来。如图所示，使笔的尾部朝下，将笔向下按到最低点，使小帽缩进，然后放手，笔将向上弹起至一定的高度。忽略摩擦和空气阻力。笔从最低点运动至最高点的过程中（　　）

A. 笔的动能一直增大

B. 笔的重力势能与弹簧的弹性势能总和一直减小

C. 弹簧的弹性势能减少量等于笔的动能增加量

D. 弹簧的弹性势能减少量等于笔的动能和重力势能增加量

【答案】D

【解析】

【详解】A．笔在最低点动能为0，在最高点动能为0，所以笔的动能先增大后减小，A错误；

B．笔在运动过程中，笔自身包含的重力势能、动能和弹簧的弹性势能总和不变，即机械能守恒，笔的动能先增大后减小，所以笔的重力势能与弹簧的弹性势能总和先减小后增大，B错误；

CD．根据机械能守恒定律，弹簧的弹性势能减少量等于笔的动能和重力势能增加量，C错误，D正确。

故选D。

6.如图a所示，理想变压器原线圈通过理想电流表接在一交流电源的两端，交流电源输出的电压u随时间t变化的图线如图b所示，副线圈中接有理想电压表及阻值R＝10Ω的负载电阻．已知原、副线圈匝数之比为10∶1，则下列说法中正确的是

A. 电压表的示数为20V

B. 电流表的示数为0.28 A

C. 电阻R消耗的电功率为80W

D. 通过电阻R的交变电流的频率为100 Hz

【答案】A

【解析】

【详解】A项：原线圈两端电压为，根据变压器的变压比可知，解得： ，故A正确；

B项：副线圈中的电流为根据变压器的变流比可知， ，所以电流表的示数为0.2A，故B错误；

C项：由公式，故C错误；

D项：由图乙可知，交变电流的频率为：，由于变压器不能改变交流电的频率，所以通过电阻R的交变电流的频率为50 Hz，故D错误．

故选A．

7.为了研究超重和失重现象，某同学站在力传感器上做“下蹲”和“站起”的动作，力传感器将采集到的数据输入计算机，可以绘制出压力随时间变化的图线。某次实验获得的图线如图所示，a、b、c为图线上的三点，有关图线的说法可能正确的是

A. a→b→c为一次“下蹲”过程

B. a→b→c为一次“站起”过程

C. a→b 为“下蹲”过程，b→c为“站起”过程

D. a→b 为“站起”过程，b→c为“下蹲”过程

【答案】A

【解析】

【详解】“下蹲”过程先加速下降后减速下降，则先失重后超重；“站起”过程先加速上升后减速上升，则先超重后失重；由图可知，人先失重后超重，可知a→b→c为一次“下蹲”过程；

A．a→b→c为一次“下蹲”过程，与结论相符，选项A正确；

B．a→b→c为一次“站起”过程，与结论不相符，选项B错误；

C．a→b 为“下蹲”过程，b→c为“站起”过程，与结论不相符，选项C错误；

D．a→b 为“站起”过程，b→c为“下蹲”过程，与结论不相符，选项D错误；

故选A.

8.2019年11月5日，我国成功发射了“北斗三号卫星导航系统”第3颗倾斜地球同步轨道卫星。“北斗三号卫星导航系统”由静止地球同步轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星、中圆地球轨道卫星组成。“同步轨道”卫星的轨道周期等于地球自转周期，卫星运行轨道面与地球赤道面的夹角叫做轨道倾角。根据轨道倾角的不同，可将“同步轨道”分为静止轨道（倾角为零）、倾斜轨道（倾角不为零）和极地轨道。根据以上信息，下列说法中正确的是

A. 倾斜地球同步轨道卫星的高度大于静止地球同步轨道卫星的高度

B. 倾斜地球同步轨道卫星的线速度小于静止地球同步轨道卫星的线速度

C. 可以发射一颗倾斜地球同步轨道卫星，静止在北京上空

D. 可以发射一颗倾斜地球同步轨道卫星，每天同一时间经过北京上空

【答案】D

【解析】

【详解】A．倾斜地球同步轨道卫星与静止地球同步轨道卫星具有相同的周期（24h），则由可知，两种卫星的轨道半径相等，即倾斜地球同步轨道卫星的高度等于静止地球同步轨道卫星的高度，选项A错误；

B．两种卫星具有相同的周期和角速度，运转半径相同，则根据v=ωr可知，两种卫星具有相同的线速度，选项B错误；

CD．同步卫星相对于地球静止，必须为地球赤道面上的同步卫星，因为倾斜地球同步轨道卫星为倾斜轨道，因此不能与地球保持相对静止，但因为周期总为24h，则可以每天同一时间经过北京上空，选项C错误，D正确；

故选D.

二、多项选择题

9.如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波t=l s时刻波形图，该时刻M点开始振动，再过1.5 s，N点开始振动。下列判断正确的是（　　）

A. 波的传播速度4 m/s B. 质点M的振动方程

C. 质点M、N相位相差是π D. t=0.5s时刻，x=1.0m处质点在波峰

【答案】AC

【解析】

【详解】A．该波的波速为

A正确；

B．质点振动的周期

质点振动的“圆频率”为

根据波的传播方向可知此时起振方向向上，所以从0时刻开始，点的振动方程为

（）

B错误；

C．、两点相距，为半波长的奇数倍，所以二者相位差为，C正确；

D．时刻，波向右传播

图中为时刻的图像，所以将图像向左平移，可知处的质点处于波谷位置，D错误。

故选AC。

10.如图所示，导线框与电源、滑动变阻器、电流表、开关组成闭合回路，将导线框用弹簧测力计悬挂起来，导线框下端置于蹄形磁铁两极之间，与磁场方向垂直放置。在接通电路前先观察并记录下弹簧测力计的读数F0。接通电路，调节滑动变阻器使电流表读数为I1, 观察并记录弹簧测力计此时的读数F1，继续调节滑动变阻器使电流表读数为 I2， I3，…，In，观察并记录弹簧测力计相应的读数 F2，F3， …，Fn。 若实验过程中导线框下端都未离开蹄形磁铁两极之间的区域，且该区域的磁场可看作匀强磁场，则根据以上数据描绘出的弹簧测力计弹力大小F随电流I变化的图像可能是

A.  B.

C.  D.

【答案】BC

【解析】

【详解】若线框受安培力向下，则F=F0+BIL；若安培力向上，则F=F0-BIL

A．该图与结论不相符，选项A错误；

B．该图与结论相符，选项B正确；

C．该图与结论相符，选项C正确；

D．该图与结论不相符，选项D错误；

故选BC.

11.如图，两根平行金属导轨所在的平面与水平面的夹角为30°，导轨间距为0.5 m。导体棒 a、b垂直导轨放置，用一不可伸长的细线绕过光滑的滑轮将b棒与物体c相连，滑轮与b棒之间的细线平行于导轨。整个装置处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为0.2 T。物体c的质量为0. 06 kg，a、b棒的质量均为0.1kg，电阻均为0.1Ω，与导轨间的动摩擦因数均为。将a、b棒和物体c同时由静止释放，运动过程中物体c不触及滑轮，a、b棒始终与两导轨接触良好。导轨电阻不计且足够长，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2.则（　　）

A. b棒刚要开始运动时，a棒的加速度大小为3.5 m/s2

B. b棒刚要开始运动时，a棒的速度大小为5.0 m/s

C. 足够长时间后a棒的加速度大小为

D. 足够长时间后a棒的速度大小为7.0 m/s

【答案】BC

【解析】

【详解】A．b棒所受的最大静摩擦力

而

则b棒刚要开始运动时，所受的安培力方向向下，大小为

此时a棒受到向上的安培力大小仍为F安=0.25N，则 a棒的加速度大小为

选项A错误；

B．b棒刚要开始运动时，对a棒

F安=BIL

E=BLv

联立解得

v=5m/s

选项B正确；

CD．足够长时间后，两棒的速度差恒定，设为∆v，此时两棒受的安培力均为

此时对a棒

b棒

其中

解得

此时导体棒a的速度不是恒定值，不等于7.0m/s，选项C正确，D错误；

故选BC

12.《大国工匠》节目中讲述了王进利用“秋千法”在1000kV的高压线上带电作业的过程。如图所示，绝缘轻绳OD一端固定在高压线杆塔上的O点，另一端固定在兜篮上。另一绝缘轻绳跨过固定在杆塔上C点的定滑轮，一端连接兜篮，另一端由工人控制。身穿屏蔽服的王进坐在兜篮里，缓慢地从C点运动到处于O点正下方E点的电缆处。绳OD一直处于伸直状态，兜篮、王进及携带的设备总质量为m，不计一切阻力，重力加速度大小为g。关于王进从C点运动到E点的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 工人对绳的拉力可能先增大后减小

B. 绳OD的拉力一定越来越大

C. OD、CD两绳拉力的合力大小始终等于mg

D. 当绳CD与竖直方向的夹角为30°时，工人对绳的拉力为mg

【答案】BCD

【解析】

【详解】AB．对兜篮、王进及携带的设备整体受力分析

绳OD的拉力为F1，与竖直方向的夹角为θ；绳CD的拉力为F2，与竖直方向的夹角为α，则由几何关系得

王进下降的过程中θ减小，α增大，由几何关系得：F1增大，F2减小，故A错误，B正确；

C．受力平衡，两绳拉力合力大小始终等于mg，故C正确；

D．α＝30°时， ，利用OC=OD由几何关系得，则

θ＝30°，

由受力平衡

求出F2＝mg，故D正确。

故选BCD。

三、非选择题

13.用如图所示的实验装置做“验证机械能守恒定律”实验时，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始下落：

(1)除了图示的实验器材，下列实验器材中还必须使用的是________（填字母代号）。

A.交流电源    B.秒表    C.刻度尺    D.天平（带砝码）

(2)关于本实验，下列说法正确的是________（填字母代号）。

A.应选择质量大、体积小的重物进行实验

B.释放纸带之前，纸带必须处于竖直状态

C.先释放纸带，后接通电源

(3)实验中，得到如图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O（O点与下一点的间距接近2mm）的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g，打点计时器的打点周期为T。设重物质量为m。从打O点到B点的过程中，重物的重力势能变化量ΔEp=______，动能变化量ΔEk=________（用已知字母表示）。

(4)某同学用如图所示装置验证机械能守恒定律，将力传感器固定在天花板上，细线一端系着小球，一端连在力传感器上。将小球拉至水平位置从静止释放，到达最低点时力传感器显示的示数为F0。已知小球质量为m，当地重力加速度为g。在误差允许范围内，当满足关系式________时，可验证机械能守恒。

【答案】    (1). AC    (2). AB    (3).     (4).     (5). F0 = 3mg

【解析】

【详解】(1)[1]A．打点计时器需要接交流电源，A正确；

B．打点计时器本身就是计时工具，不需要秒表，B错误；

C．需要用刻度尺测量纸带上打点之间的距离，C正确；

D．重物下落过程中，若满足机械能守恒定律，则

等式两边将重物质量约去，不需要天平测量重物质量，D错误。

故选AC。

(2)[2]A．应选择质量大、体积小的重物进行实验，可以减小阻力带来的误差，A正确；

B．释放纸带之前，纸带必须处于竖直状态，使重物竖直下落，减小纸带与打点计时器之间的摩擦，B正确；

C．为了有效利用纸带，应先接通电源，后释放纸带，C错误。

故选AB。

(3)[3]重力做正功，重力势能减小所以从到，重力势能的变化量为

[4]在点，根据匀变速直线运动的规律可知

则动能变化量为

(4)[5]若小球运动过程中机械能守恒，则满足

小球运动到最低点

解得

即需要验证的表达式为

14.做“测量金属丝的电阻率”实验。

（1）用螺旋测微器测量金属丝直径，示数如图甲所示，则金属丝直径的测量值d=_______mm。

（2）在设计测量金属丝电阻Rx的实验电路时需要思考两个问题：

①如何选择电流表的接法？

如图乙所示，某同学采用试触的方法，让电压表的一端接在A点，另一端先后接到B点和C点。他发现电压表示数有明显变化，而电流表示数没有明显变化。据此应该选择电流表_______（填写“内接”或“外接”）的电路。

②如何选择滑动变阻器的接法？

已知待测金属丝的电阻约为20Ω，实验室提供的滑动变阻器的最大阻值为5Ω，电源电动势为3V，需要选择滑动变阻器的_____________(填写“分压式”或“限流式”) 接法。

（3）图丙是测量金属丝电阻的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的最左端。请根据（2）中选择的电路，完成实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表和电流表均处于安全状态____________。

（4）请你写出金属丝电阻率的计算式____________（用待测金属丝电阻的测量值Rx、直径的测量值d、长度的测量值L表示）。

【答案】    (1). 0.127±0.001    (2). 外接    (3). 分压式    (4).     (5).

【解析】

【详解】（1）[1]．金属丝直径的测量值d=0.01mm×12.7=0.127mm。

（2）①[2]．某同学采用试触的方法，让电压表的一端接在A点，另一端先后接到B点和C点。他发现电压表示数有明显变化，而电流表示数没有明显变化。说明电流表的分压作用不可忽略，据此应该选择电流表外接的电路。

②[3]．因滑动变阻器阻值小于待测电阻阻值，可知滑动变阻器应该选择分压电路；

（3）[4]．电路连接如图：

（4）[5]．根据

解得

15.如图所示，为折射率的扇形玻璃砖截面，一束单色光照射到面上的点，在点折射后的光线平行于。已知点是的中点，点是延长线上一点，°。

①求入射光在点的入射角；

②通过计算判断光射到弧能否从弧射出。

【答案】①60°； ②光射到AB弧能从AB弧射出。

【解析】

【详解】①光在介质中传播的光路图如图所示：

设入射光在C点的入射角为i，折射角为r，由于在C点折射后的光线平行于OB，所以∠OCP=∠AOD=60°，r=30°，
根据折射定律有：

代入数据解得：

i=60°；

②在C点折射后的光线射到AB弧上P点，连接O、P，OP是法线，过O点做CP的垂线交CP于Q，则折射光线在AB弧的入射角为i1，玻璃砖临界角为C，扇形半径为L，则：

，

根据几何知识有∠COQ=30°，LOQ＝LOC•cos∠COQ=

根据

可得：

，

则：

i1＜C，

所以光射到AB弧能从AB弧射出。

16.台球的运动和撞击过程中，球既存在平动，也存在转动，运动情况较为复杂。在不考虑球的转动和球之间的摩擦的情况下，我们可以对球的运动和撞击过程建立简单的模型，用高中物理知识进行粗略研究。如图1所示，此时球桌上只剩下两个球，其中A球为白球，B球为黑球，且两球球心与1号洞中心在一条直线上。请你利用学过的物理规律解决以下问题。

（1）击打白球后，白球与黑球发生碰撞，可以使黑球进入不同的洞口。请在以下两种情况下，画出白球的初速度方向以及碰前瞬间的位置，作图时请画出必要的辅助线。

a. 使黑球进入1号洞（在图2中作图）；

b. 使黑球进入2号洞（在图3中作图）。

（2）黑球进入2号洞的情况比进入1号洞的情况复杂一些。在处理复杂的物理问题时，常将其分解为简单的问题，如运动的分解、力的分解等等。将这些矢量在相互垂直的x、y两个方向上进行分解，然后分别进行研究。在黑球进入2号洞的情境下，若已知两球的质量均为m，碰前瞬间白球的速度大小为v0，碰后瞬间黑球的速度大小为v，v0与v方向的夹角θ = 53o，求两球碰撞过程中损失的机械能。（已知：sin53o = 0.8，cos53o = 0.6）

【答案】（1）a. ；b.（2）

【解析】

【详解】（1）a.

   b.

（2）以黑球碰后的速度方向以及与之垂直的方向为坐标轴方向建立平面直角坐标系，将白球碰前和碰后的速度沿着坐标轴进行正交分解，沿两个方向分别进行研究

碰撞过程中两球组成的系统在x、y两个方向上都满足动量守恒定律

设碰后白球速度大小为vA，在x、y两个方向上的分速度分别为vAx和vAy

x方向：

mv0cosmv + mvAx

y方向：

mv0sinmvAy   

解得：

则碰撞过程中系统损失的机械能 

其中

代入得

17.如图所示，在xoy平面内y轴右侧有一范围足够大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，磁场方向垂直纸面向外；分成I和II两个区域，I区域的宽度为d，右侧磁场II区域还存在平行于xoy平面的匀强电场，场强大小为E＝，电场方向沿y轴正方向。坐标原点O有一粒子源，在xoy平面向各个方向发射质量为m，电量为q的正电荷，粒子的速率均为v＝。进入II区域时，只有速度方向平行于x轴的粒子才能进入，其余被界面吸收。不计粒子重力和粒子间的相互作用，求：

(1)某粒子从O运动到O'的时间；

(2)在I区域内有粒子经过区域的面积；

(3)粒子在II区域运动，当第一次速度为零时所处的y轴坐标。

【答案】(1)；(2)；(3)0

【解析】

【详解】(1)根据洛伦兹力提供向心力可得

则轨迹半径为

粒子从运动到的运动的示意图如图所示：

粒子在磁场中运动的轨迹对应的圆心角为

周期为

所以运动时间为

(2)根据旋转圆的方法得到粒子在I区经过的范围如图所示，沿有粒子通过磁场的区域为图中斜线部分面积的大小：

根据图中几何关系可得面积为

(3)粒子垂直于边界进入II区后，受到的洛伦兹力为

在II区受到的电场力为

由于电场力小于洛伦兹力，粒子将向下偏转，当速度为零时，沿方向的位移为，由动能定理得

解得

所以第一次速度为零时所处的y轴坐标为0。

18.质量为m＝1kg的滑块，放在光滑的水平平台上，平台的右端B与足够长的水平传送带相接，皮带轮的半径为R＝0.5m，且以角速度ω＝12rad/s逆时针转动（传送带不打滑），先将滑块缓慢向左压缩固定在平台上的轻弹簧，然后突然释放，当滑块滑到传送带上距B端L=15m的C点时，恰与传送带速度大小相等，滑块与传送带之间的动摩擦因数。（g=10m/s2）求：

(1)释放滑块前弹簧具有的弹性势能；

(2)滑块从B到C所用的时间；

(3)滑块从B到C过程中电机牵引传送带多消耗的能量。

【答案】(1)；(2)或；(3)或

【解析】

【详解】(1)传送带的速度

由牛顿第二定律，滑块在传送带上运动的加速度

滑块从B到C若一直减速，由动能定理

解得

由能量守恒

滑块从B到C若先减速到零再反向加速到C点与传送带速度大小相等，由运动学公式

解得

由能量守恒

释放滑块前弹簧具有的弹性势能为40.5J。

(2)若一直减速，设滑块从B到C所用的时间为，则

解得

若先减速到零再反向加速到C点与传送带速度大小相等，设滑块从B到C所用的时间为，则

滑块从B到C所用的时间为2s或10s。

(3) 若一直减速，滑块从B到C过程中电机牵引传送带多消耗的能量

若先减速到零再反向加速到C点与传送带速度大小相等，滑块从B到C过程中电机牵引传送带多消耗的能量

滑块从B到C过程中电机牵引传送带多消耗的能量为18J或90J。