甘肃省武威第六中学2020届高三下学期第三次诊断物理试题
展开武威六中2020届高三第三次诊断考试
理科综合试题(物理)
二、选择题:本题共8小题,每小题6分。在每小题给出的四个选项中,第14~17题只有一项符合题目要求,第18~21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1.某实验小组用同一光电管完成了光电效应实验,得到了光电流与对应电压之间的关系图像甲、乙、丙,如图所示。则下列说法正确的是( )
A. 甲光的频率大于乙光的频率
B. 乙光的波长大于丙光的波长
C. 甲光的光强大于丙光的光强
D. 甲光和丙光产生的光电子的最大初动能不相等
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据eUc=Ek=hv-W0,入射光的频率越高,对应的遏止电压Uc越大。甲光的遏止电压小于乙光,所以甲光频率小于乙光的频率,故A错误;
B.丙光的遏止电压小于乙光的遏止电压,所以丙光的频率小于乙光的频率,则乙光的波长小于丙光的波长,故B错误;
C.由于甲光的饱和光电流大于丙光饱和光电流,两光频率相等,所以甲光的强度高于丙光的强度,故C正确;
D.甲光的遏止电压等于丙光的遏止电压,由Ekm=e•U遏可知,甲光对应的光电子最大初动能等于丙光的光电子最大初动能。故D错误;
故选C。
2.如图所示,定滑轮通过细绳OO 连接在天花板上,跨过定滑轮的细绳两端连接带电小球A、B,其质量分别为m1 、 m2 ( m1 m2 )。调节两小球的位置使二者处于静止状态,此时OA、OB 段绳长分别为l1、l2 ,与竖直方向的夹角分别为、 。已知细绳绝缘且不可伸长, 不计滑轮大小和摩擦。则下列说法正确的是( )
A.
B. l1∶l2 m2∶ m1
C. 若仅增大 B 球的电荷量,系统再次静止,则 OB 段变长
D. 若仅增大 B 球的电荷量,系统再次静止,则 OB 段变短
【答案】B
【解析】
【详解】A. 因滑轮两边绳子的拉力相等,可知 = ,选项A错误;
B画出两球的受力图,由三角形关系可知
其中T1=T2则
选项B正确;
CD. 由关系式可知,l1和l2的大小由两球的质量关系决定,与两球电量关系无关,则若仅增大 B 球的电荷量,系统再次静止,则 OB 段不变,选项CD错误。
故选B。
3.仰卧起坐是《国家学生体质健康标准》中规定的女生测试项目之一。根据该标准高三女生一分钟内完成 55 个以上仰卧起坐记为满分。若某女生一分钟内做了 50 个仰卧起坐,其质量为 50kg,上半身质量为总质量的 0.6 倍,仰卧起坐时下半身重心位置不变,g 取10m/s2 。则测试过程中该女生克服重力做功的平均功率约为( )
A. 10W B. 40W C. 100W D. 200W
【答案】C
【解析】
【详解】该同学身高约1.6m,则每次上半身重心上升的距离约为×1.6m=0.4m,则她每一次克服重力做的功
W=0.6mgh=0.6×50×10×0.4=120 J
1min内她克服重力所做的总功
W总=50W=50×120=6000 J
她克服重力做功的平均功率为
故C正确,ABD错误。
故选C。
4.如图所示,矩形线圈处在磁感应强度大小为 B 、方向水平向右的匀强磁场中,线圈通过电刷与定值电阻 R 及理想电流表相连接,线圈绕中心轴线OO 以恒定的角速度 匀速转动,t=0 时刻线圈位于与磁场平行的位置。已知线圈的匝数为n 、面积为S 、阻值为r 。则下列说法正确的是( )
A. t=0 时刻流过电阻 R 的电流方向向左
B. 线圈中感应电动势的瞬时表达式为e nBS sint
C. 线圈转动的过程中,电阻 R 两端的电压为
D. 从 t=0 时刻起,线圈转过 60°时电阻 R 两端的电压为
【答案】D
【解析】
【详解】A.t=0时刻线框与磁场方向平行,即线框的速度与磁场方向垂直,右手定则可知,流过电阻 R 的电流方向向右,故A错误;
B.从与中性面垂直的位置开始计,感应电动势随时间按正弦规律变化,且最大感应电动势
Em=nBSω
所以感应电动势的瞬时值表达式为
e=nBSωcosωt(V)
故B错误;
C.线圈转过的过程中,最大感应电动势Em=nBSω,则产生的感应电动势的有效值为
E=nBSω
因此电阻 R 两端的电压为
故C错误;
D.线圈从t=0开始转过60°时,电阻 R 两端的电压为
故D正确。
故选D。
5.“嫦娥五号”是我国首个实施无人月面取样且返回探测器,它由轨道器、返回器、着陆器、上升器四个部分组成,由长征五号运载火箭从文昌航天发射场发射。若“嫦娥五号” 探测器环月工作轨道为圆形,其离月球表面高度为h、运行周期为 T,月球半径为 R。由以上数据可求的物理量有( )
A. 月球表面飞船所受的重力
B. “嫦娥五号”探测器绕月球运行的加速度
C. “嫦娥五号”探测器绕月球运行的速度
D. 月球对“嫦娥五号”探测器的吸引力
【答案】BC
【解析】
【详解】A.探测器绕月球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,则有
可得月球的质量
不考虑天体自转,在月球表面,万有引力等于飞船所受的重力,则有
可得月球表面飞船所受的重力为
由于飞船质量未知,所以无法求出月球表面飞船所受的重力,故A错误;
B.探测器绕月球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,则有
解得探测器绕月球运行的加速度
则探测器绕月球运行加速度可求出,故B正确;
C.根据周期和线速度的关系可知
探测器绕月球运行的速度可求出,故C正确;
D.月球对探测器的吸引力
探测器的质量未知,无法确定月球对其的吸引力,故D错误;
故选BC。
6.如图所示,平行板电容器带电后,静电计的指针偏转一定角度。若不改变电容器的带电量,下列操作可能使静电计指针的偏转角度变小的是( )
A. 将左极板向左移动少许,同时在两极板之间插入电介质
B. 将左极板向左移动少许,同时取出两极板之间的金属板
C. 将左极板向左移动少许,同时在两极板之间插入金属板
D. 将左极板向下移动少许,同时取出两极板之间的电介质
【答案】AC
【解析】
【详解】A.将左极板向左移动少许,则d变大,同时在两极板之间插入电介质,则ε变大,根据可知C可能变大,根据Q=CU可知,U可能减小,即静电计指针的偏转角度可能变小 ,选项A正确;
B.将左极板向左移动少许,则d变大,同时取出两极板之间的金属板,则也相当于d变大,根据可知C一定变小,根据Q=CU可知,U变大,即静电计指针的偏转角度变大 ,选项B错误;
C.将左极板向左移动少许,则d变大,同时在两极板之间插入金属板,则相当于d又变小,则总体来说可能d减小,根据可知C可能变大,根据Q=CU可知,U变小,即静电计指针的偏转角度可能变小 ,选项C正确;
D.将左极板向下移动少许,则S减小,同时取出两极板之间的电介质,则ε变小,根据可知C一定减小,根据Q=CU可知,U变大,即静电计指针的偏转角度一定变大 ,选项D错误;
故选AC。
7.如图所示,质量均为 m 的a 、b 两小球在光滑半球形碗内做圆周运动,碗的球心为 O、半径为 0.1m, Oa 、Ob 与竖直方向夹角分别为53°、37° ,两球运动过程中,碗始终静止在水平地面上,已知sin 37° 0.6 ,g 取10m/s2 。则下列说法正确的是( )
A. a 、b 两球做圆周运动的线速度之比为
B. a 、b 两球做圆周运动的角速度之比为
C. a 、b 两球相邻两次相距最近的时间间隔为s
D. a 、b 两球运动过程中,碗对地面始终有摩擦力作用
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.小球做匀速圆周运动,由重力和支持力的合力提供向心力,则
θ是半径与竖直方向的夹角,解得
则线速度之比为
则
故A错误,B正确。
C.a的角速度
b的角速度
相距最近时满足
解得
选项C错误;
D.a 、b 两球运动过程中,两球对碗的压力的水平分量为mgtanθ,因θ不同,则两球对碗的压力的水平分量不相等,对碗来说两球对碗的水平方向的作用力不为零,则碗对地面始终有摩擦力作用,选项D正确。
故选BD。
8.如图甲所示,一足够长的绝缘竖直杆固定在地面上,带电量为 0.01C、质量为 0.1kg 的圆环套在杆上。整个装置处在水平方向的电场中,电场强度 E 随时间变化的图像如图乙所示,环与杆间的动摩擦因数为 0.5。t=0 时,环由静止释放,环所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,不计空气阻力,g 取10m/s2 。则下列说法正确的是( )
A. 环先做加速运动再做匀速运动
B. 0~2s 内环的位移大于 2.5m
C. 2s 时环的加速度为5m/s2
D. 环的最大动能为 20J
【答案】CD
【解析】
【详解】A.在t=0时刻环受的摩擦力为,则开始时物体静止;随着场强的减小,电场力减小,则当摩擦力小于重力时,圆环开始下滑,此时满足
即
E=200N/C
即t=1s时刻开始运动;且随着电场力减小,摩擦力减小,加速度变大;当电场强度为零时,加速度最大;当场强反向且增加时,摩擦力随之增加,加速度减小,当E=-200N/C时,加速度减为零,此时速度最大,此时刻为t=5s时刻;而后环继续做减速运动直到停止,选项A错误;
BC.环在t=1s时刻开始运动,在t=2s时E=100N/C,此时的加速度为
解得
a=5m/s2
因环以当加速度为5m/s2匀加速下滑1s时的位移为
而在t=1s到t=2s的时间内加速度最大值为5m/s2,可知0~2s 内环的位移小于 2.5m,选项B错误,C正确;
D.由以上分析可知,在t=3s时刻环的加速度最大,最大值为g,环从t=1s开始运动,到t=5s时刻速度最大,结合a-t图像的面积可知,最大速度为
则环的最大动能
选项D正确
故选CD。
9.图甲为某实验小组做“验证机械能守恒定律”的实验装置,光电门 A、B 固定在气垫导轨上,细线两端分别与钩码和滑块相连,重力加速度为 g。
(1)实验的主要操作如下:
①按图组装好实验器材;
②让滑块从气垫导轨上光电门A 的右侧某位置由静止释放;
③记录遮光条通过光电门 A、B 所用的时间分别为t1、t2;
④改变光电门 B 的位置,进行多次实验。
为完成该实验,还缺少的主要操作是_____;
(2)实验中还需要测量物理量有_____;
①滑块的长度 D;
②遮光条的宽度 d;
③两个光电门之间的距离 L;
④滑块(含遮光条)的质量 M;
⑤钩码的质量 m。
(3)对于滑块(含遮光条)和钩码组成的系统,重力势能的减少量Ep=_______;动能的增加量Ek=_____;(用上述所给的字母表示)
(4)实验小组处理采集的多组数据并在坐标系Ep-Ek中描点作图,如图乙所示,若两轴的标度相同,造成该实验结果的原因是_______。
【答案】 (1). 将气垫导轨调节水平 (2). ②③④⑤ (3). mgL (4). (5). 气垫导轨没有调水平且B端偏低
【解析】
【详解】(1)[1].为完成该实验,还缺少的主要操作是将气垫导轨调节水平;
(2)[2].滑块经过两个光电门时的速度分别为
则要验证的关系为
则要测量的物理量是:②遮光条的宽度 d;③两个光电门之间的距离 L;④滑块(含遮光条)的质量 M;⑤钩码的质量 m。
(3)[3].对于滑块(含遮光条)和钩码组成的系统,重力势能的减少量
Ep=mgL;
[4].动能的增加量
Ek=;
(4)[5].根据 Ep-Ek图像,若Ep=Ek则直线倾角为45°,而现在图中直线倾角为42°,可知Ep<Ek可知原因可能是滑块的重力做正功造成的,即气垫导轨没有调水平且B端偏低。
10.某实验小组欲将电流表 G1 的量程由3mA改装为 0.6A。实验器材如下:
A.待测电流表G1(内阻约为10);
B.标准电流表G2(满偏电流为6mA );
C.滑动变阻器R(最大阻值为3kΩ );
D.电阻箱R'(阻值范围为0~999.9 );
E.电池组、导线、开关。
(1)实验小组根据图甲所示的电路测电流表G1的内阻,请完成以下实验内容:
①将滑动变阻器R调至最大,闭合S1;
②调节滑动变阻器R,使电流表 G1 满偏;
③再闭合 S2,保持滑动变阻器 R 不变,调节电阻箱 R,电流表 G1指针的位置如图乙所示,此时电阻箱 R的示数为4.5 。可知电流表 G1内阻的测量值为_______,与真实值相比______(选填“偏大”、“相等”或“偏小”);
(2)为了更加准确地测量电流表 G1 的内阻,实验小组利用上述实验器材重新设计实验,请完成以下实验内容:
①完善图丙的实物图连接________;
②实验小组根据图丙进行实验,采集到电流表G1、G2 的示数分别为3.0mA 、5.0mA ,电阻箱的读数为15.0 ,则电流表 G1 内阻为________ ;
③实验小组将电流表 G1 改装成量程为 0.6A 的电流表,要_____(选填“串联”或“并联”) 一个阻值 Rx=____________ 的电阻(结果保留一位有效数字)。
【答案】 (1). 9.0 (2). 偏小 (3). (4). 10.0 (5). 并联 (6). 0.05
【解析】
【详解】(1)③[1][2].调节滑动变阻器R,使电流表 G1 满偏,即3mA;再闭合 S2,保持滑动变阻器 R 不变,,则可认为总电流不变,调节电阻箱 R,电流表 G1读数为1mA,可知通过电阻箱的电流为2mA,此时电阻箱 R的示数为4.5 。可知电流表 G1内阻的测量值为9.0Ω;
实际上,当闭合 S2后回路电阻减小,则总电流变大,即大于3mA,则电流计读数为1mA,则电阻箱R的电流大于2mA,则此时实际上电流表阻值大于9.0Ω,即测量值比真实值偏小;
(2)①[3].图丙的实物图连接如图:
②[4].由电路图可知,电流计G1的阻值
③[5][6].实验小组将电流表 G1 改装成量程为 0.6A 的电流表,要并联一个电阻,阻值为
11.如图所示,两根竖直放置的足够长的光滑平行金属导轨间距为l,导轨上端接有电阻R和一个理想电流表,导轨电阻忽略不计。导轨下部的匀强磁场区域有虚线所示的水平上边界,磁场方向垂直于金属导轨平面向外。质量为m、电阻为r的金属杆MN,从距磁场上边界h处由静止开始沿着金属导轨下落,金属杆进入磁场后,流经电流表的电流逐渐减小,最终稳定为I。金属杆下落过程中始终与导轨垂直且接触良好。已知重力加速度为g,不计空气阻力。求:
(1)磁感应强度B的大小;
(2)电流稳定后金属杆运动速度的大小;
(3)金属杆刚进入磁场时,M、N两端的电压大小。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)电流稳定后,导体棒做匀速运动,则有
解得磁感应强度为
(2)设电流稳定后导体棒做匀速运动的速度为,则有
感应电动势
感应电流
解得
(3)金属杆在进入磁场前,机械能守恒,设进入磁场时的速度为,则由机械能守恒定律,则有
此时的电动势
感应电流
、两端的电压
解得
12.静止在水平地面上的两小物块A、B,质量分别为,;两者之间有一被压缩的微型弹簧,A与其右侧的竖直墙壁距离l=1.0m,如图所示,某时刻,将压缩的微型弹簧释放,使A、B瞬间分离,两物块获得的动能之和为,释放后,A沿着与墙壁垂直的方向向右运动。A、B与地面之间的动摩擦因数均为,重力加速度取,A、B运动过程中所涉及的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短。
(1)求弹簧释放后瞬间A、B速度的大小;
(2)物块A、B中的哪一个先停止?该物块刚停止时A与B之间的距离是多少?
(3)A和B能否再次发生碰撞?若不能,说明理由;若能,试计算碰后的速度大小。
【答案】(1),;(2)B,0.50m;(3)不能,见解析
【解析】
【详解】(1)设弹簧释放瞬间A和B的速度大小分别为、,以向右为正,由动量守恒定律和题给条件有
联立并代入题给数据得
(2)A、B两物块与地面间动摩擦因数相等,因而两者滑动时加速度大小相等,设加速度大小为,则有
假设A和B发生碰撞前,已经有一个物块停止,此物块应为弹簧释放后速度较小的B,设从弹簧释放到B停止所需时间为,B向左运动的路程为,则有
可得
在时间内,A可能与墙发生弹性碰撞,碰撞后A将向左运动,碰撞并不改变A的速度大小,所以无论此碰撞是否发生,A在时间内的路程都可表示为
这表明在时间内A已与墙壁发生碰撞,但没有与B发生碰撞,此时A位于出发点右边0.25 m处,B位于出发点左边0.25 m处,两物块之间的距离为
(3)时刻后A将继续向左运动,假设它能与静止的B碰撞,碰撞时速度的大小为,由动能定理有
可得
故A与B将发生碰撞,设碰撞后A、B的速度分别为以和,规定以向右为正,由动量守恒定律与机械能守恒定律有
联立并代入题给数据得
这表明碰撞后A将向右运动,B继续向左运动,设碰撞后A向运动距离为时停止,B向左运动距离为时停止,由动能定理可得
代入数据得
则有
所以A和B不能再次发生碰撞
13.对于热运动和热现象,下列说法正确的是( )
A. 玻璃裂口放在火上烧熔,其尖端变圆的原因是表面张力的作用
B. 云母片导热性能各向异性,是由于该物质的微粒在空间按一定的规则排列
C. 未饱和汽在降低温度时也不会变成饱和汽
D. 物体放出热量,其分子平均动能可能增大
E. 气体压强达到饱和汽压时,蒸发和液化都停止了
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.玻璃裂口放在火上烧熔,其尖端变圆的原因是表面张力的作用,选项A正确;
B.云母片导热性能各向异性,是由于该物质的微粒在空间按一定的规则排列,选项B正确;
C.饱和汽压是物质的一个重要性质,它的大小取决于物质的本性和温度,温度越高,饱和气压越大,则降低温度可使未饱和汽变成饱和汽,故C错误;
D.物体放出热量,若外界对物体做功大于放出的热量,则物体内能增大,温度升高,则其分子平均动能会增大,选项D正确;
E.气体压强达到饱和汽压时,进入液体内的和跑出液体的分子数相等,蒸发和液化都没有停止,选项E错误。
故选ABD。
14.如图所示,两个球形容器容积之比为V1∶V2 10∶11,由一细管(容积忽略)相连,细管的水平部分封有一段汞柱,两容器中盛有等量同种气体,并置于两个温度分别为T1和T2的热库内,已知T1300K ,位于细管中央的汞柱静止。
(1)求另一个热库的温度T2;
(2)若使两热库温度都升高T,汞柱是否发生移动?请通过计算说明理由。
【答案】(1)330K;(2)向右移动,理由见解析。
【解析】
【详解】(1)两容器中盛有等量同种气体,当位于细管中央的汞柱平衡时,气体压强相等。
由盖吕·萨克定律
解得
K
(2)假设汞柱不移动,当两热库温度都升高△T
对左容器,由查理定律有
得
同理对右容器
因为故
所以汞柱向右移动.
15.一列简谐横波沿 x 轴传播,t=0 时的波形如图所示,质点 A 和 B 相距 0.5m,质点 A 速度沿 y 轴正方向;t=0.03s 时,质点 A 第一次到达负向最大位移处。则下列说法正确的是( )
A. 该波沿 x 轴负方向传播
B. 该波的传播速度为 25m/s
C. 从 t=0 时起,经过 0.04s,质点 A 沿波传播方向迁移了 1m
D. 在 t=0.04s 时,质点 B 处在平衡位置,速度沿 y 轴负方向
E. 某频率为 25Hz 的简谐横波与该波一定能发生干涉
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.t=0 时质点 A 速度沿 y 轴正方向,可知该波沿 x 轴负方向传播,选项A正确;
B.t=0.03s 时,质点 A 第一次到达负向最大位移处,可知周期T=0.04s,波长λ=1m,则该波的传播速度为
选项B正确;
C.波传播过程中,质点只能在平衡位置附近上下振动,而不随波迁移,选项C错误;
D.在 t=0.04s=T 时,质点 B 回到平衡位置,速度沿 y 轴负方向,选项D正确;
E.波的频率为
则该波与频率是25Hz的简谐横波相遇时可能发生波的干涉现象,选项E错误。
故选ABD。
16.国内最长的梅溪湖激光音乐喷泉,采用了世界一流的灯光和音响设备,呈现出震撼人心的万千变化。喷泉的水池里某一射灯发出的一细光束射到水面的入射角 37°,从水面上出射时的折射角 53°。
(1)求光在水面上发生全反射的临界角;
(2)该射灯(看做点光源)位于水面下h 7m 处,求射灯照亮的水面面积(结果保留两位有效数字)。
【答案】(1);(2)28m2
【解析】
【详解】(1)水对光的折射率
对应的临界角为C
(2)由空间对称可知,水面被照亮的部分是一圆面。设圆的半径为R,则
R=3m
m2=28m2