河南省天一大联考系列之皖豫联盟体2020届高三12月月考物理试题+Word版含解析

www.ks5u.com “皖豫联盟体”2020届高中毕业班第二次考试

物理

考生注意：

1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。

2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。

3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

1.可控热核反应是指在高温下使较轻元素的原子核发生的可控制的聚变反应过程，有望在未来给人类提供洁净的能源。以（氦3）为核聚变燃料的一种核聚变反应的方程式为，则下列关于聚变的说法正确的是（    ）

A.

B. 的比结合能比的比结合能大

C. 聚变反应中没有质量亏损

D. 目前，各国核电站都采用聚变反应发电

【答案】B

【解析】

【详解】A．原子核反应过程中质量数和电荷数守恒，所以，选项A错误；

BC．核聚变过程中释放出能量，质量会发生亏损，核子的比结合能变大，所以选项B正确，C错误；

D．目前，各国核电站采用的都是重核的裂变，选项D错误；

故选B。

2.如图所示，质量为的物块受水平恒力的作用在光滑的水平面上做曲线运动，经过时间从点运动到点，速度大小由变为，速度方向恰好改变了90°。则（    ）

A. 恒力的大小为

B. 从点到点的运动或程中，恒力先做正功后做负功

C. 从点到点的运动过程中，物块的机械能增加了

D. 从点到点的运动过程中，物块的机械能一直增大

【答案】C

【解析】

【详解】A．以点为坐标原点，沿方向建立轴，沿点速度方向建立轴，则物块沿方向做匀减速运动，沿方向做匀加速运动，有

，，

物块的实际加速度大小为

，

方向与方向夹角为钝角，所以恒力的大小为，选项A错误；

BD．在点物块受恒为的方向与方向夹角为钝角，因此物块从点到点的运动过程中，恒力先做负功后做正功，选项B、D错误；

C．在水平面上物块机械能的增量为动能的增量，有，选项C正确；

故选C。

3.平直公路上同向行驶的A、B两辆汽车相距，A车在前，B车在后。行驶过程中因公路前方出现突发状况，A车紧急刹车。以A车刹车时作为计时起点，A、B两车运动的图象如图所示，则（    ）

A. 运动过程中A、B两车会在末相遇

B. 运动过程中A、B两车会在末相遇

C. 运动过程中A、B两车不会相遇，且两车间的最短距离为

D. 运动过程中A、B两车不会相遇，且两车间的最短距离为

【答案】C

【解析】

【详解】A．由图象可得，在内A车通过的位移为

，

B车通过的位移为

，

此时，B车没有追上A车，选项A错误；

BCD．在内，由图象可知，A车的加速度为

，

B车的加速度为

。

设后再经过时间两车速度相等时，有

，

可得

，

则A车的总位移为

，

B车的总位移为

，

因为

，

所以、两车不会相遇，并且在时相距最近，最近距离为，选项B、D错误，C正确；

故选C。

4.如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数之比为，原、副线圈分别接有灯泡和、，其中上标有“  ”的字样，在、两个灯泡的铭牌上只能看到“”的字样，但知道、是完全相同的灯泡。变压器的输入端连接有效值恒定的交流电源，当开关断开时，灯泡、正常发光，假设灯泡的电阻不随温度变化，则（    ）

A. 交流电源电压的有效值为 B. 灯泡、的额定功率也为

C. 开关闭合，将变暗 D. 开关闭合，可能被烧坏

【答案】D

【解析】

【详解】A．设交流电源电压的有效值为，则

，

可得

，

选项A错误；

B．设原线圈中的电流为，则

，

可得

，

选项B错误；

CD．当开关闭合时，变压器的负载电阻变小，电流变大，原线圈的电流变大，超过灯泡的额定电流，所以选项C错误，D正确；

故选D。

5.如图所示，a、b、c为地球的三颗卫星，它们均沿逆时针方向绕地球做匀速圆周运动，其中a、b的轨道半径为，c是地球同步卫星，轨道半径为。图示时刻b、c恰好相距最近，已知地球半径为，自转周期为，则下列说法正确的是（    ）

A. 卫星a加速可以追上卫星b

B. 卫星a、b的运行周期为

C. 地球表面重力加速度为

D. 从图示位置到b、c再次距离最近，需要的时间为是

【答案】D

【解析】

【详解】A．卫星a加速将会做离心运动，动能转为势能，速度变小，不能追上卫星b，选项A错误；

B．根据开普第三定律，有

，

所以卫星a、b的运行周期为

，

选项B错误；

C．地球表面的重力加速度为

，

对卫星c有

，

由以上可得

，

选项C错误；

D．设经过时间，卫星b、c再次距离最近，则有

，

可解得

，

选项D正确；

故选D。

6.从同一竖直线上的不同高度处以大小不同的初速度水平抛出一个质量为的小球，并且使小球都能落在水平地面上的同一点。已知落点到竖直线的水平距离为，重力速度为，若不计空气阻力，则小球落地时的最小动能为（    ）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】设从高度为处以初速度抛出小球，则落地时的速度为

，

又由平抛运动的规律有

，，，

所以

，当，

即时，小球落地时的动能最小，为

，

B正确，ACD错误；

故选B。

7.如图所示，在绝缘水平面的P点有一固定带正电小球Q（可视为点电荷），另一带正电小球q（可视为点电荷）从O点以初速度向点运动，已知运动过程中两小球没有接触且q返回时仍能经过O点，小球所受摩擦力恒定。若以O点为坐标原点建立坐标轴Ox，则在小球q往返运动的过程中，下列图象能反映小球q的动能随其位移变化关系的是（    ）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】由于摩擦力的存在，小球再次回到O点，根据能量守恒定律，电势能不变，动能应该减小，又摩擦力恒定，根据库仑定律，离电荷Q越近，电场力越大，动能随位移变化越快，所以A正确，BCD错误；

故选A。

8.如图所示，物块A套在光滑的水平横杆上，其下方用长为的轻质细线连接一个质量为m的小球B，系统处于静止状态。现用水平恒力拉动小球B，系统稳定运动时的加速度，细线与竖直方向的夹角为；如果把物块A套在粗糙的水平横杆上，用同样大小的水平恒力作用在小球B上，系统恰好能沿水平杆做匀速运动。已知重力加速度为g，，，若不考虑空气的阻力，则系统沿水平横杆做匀速运动时（    ）

A. 物块A的质量大小也等于 B. 物块A受到的摩擦力大小为

C. 物块A和粗糙横杆间的动摩擦因数为0.5 D. 细线和竖直方向夹角为45°

【答案】BD

【解析】

【详解】A．以小球B为研究对象，设水平恒力为，则

，

以、整体为研究对象，则

，

可解得

，，

选项A错误；

B．当系统沿水平杆匀速运动时，对A，B整体分析，A受到的支持力

，

A受到的摩擦力

，

选项B正确；

C．A和粗糙横杆间的动摩擦因数

，

选项C错误；

D．对小球B由共点力的平衡条件有

，

解得

，

所以，选项D正确；

故选BD。

9.如图所示，固定在竖直平面内的光滑半圆弧轨道，其最低点静止有质量为的小球乙（可视为质点），另一质量为的小球甲（可视为质点）从圆弧轨道的最高点由静止释放，在轨道的最低点与小球乙发生弹性碰撞。已知半圆弧轨道的半径为，直径水平，则下列说法正确的是（    ）

A. 要使碰撞后小球乙不离开轨道，小球甲的质量不得大于球乙的质量

B. 无论小球甲质量多大，小球乙都不能离开轨道

C. 若两小球的质量相等，则小球乙恰好不能离开圆弧轨道

D. 若小球甲的质量足够大，碰撞后小球乙上升的高度可以超过

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．半圆弧轨道的半径为，小球甲与乙碰撞前的速度为，碰后甲与之的速度分别为，。两小球发生弹性碰撞，由动量守恒有

，

由机械能守恒定律有

，

解得

，

要使小球乙不能脱离轨道，由机械能守恒定律可知，必有

，

所以

，

故选项A正确，B错误；

C．当两小球的质量相等时，有，小球乙恰好能到达圆弧轨道右端最高点，选项C正确；

D．当小球甲的质量趋于无穷大时，小球乙的速度趋于，设碰后小球乙能上升的高度为，根据机械能守恒有

，，

解得

，

故选项D错误；

故选AC。

10.如图所示，竖直面的两侧分别存在垂直纸面向里的匀强磁场、（范围足够大），。从上的点向左侧磁场沿垂直及磁场的方向发射一个带电粒子，不考虑粒子重力的影响，经过一段时间后粒子又回到了点。则下列有关说法正确的是（    ）

A. 如果只在纸面内改变带电粒子的速度方向，粒子一定可以回到点

B. 如果只改变带电粒子的速度大小，粒子一定不能回到点

C. 任意比荷的粒子以任意大小的速度从点向左射出都能回到点

D. 只要磁感应强度满足，那么粒子一定能够回到点

【答案】AC

【解析】

【详解】BC．设带电粒子的质量为，电量为，从点以速度射出，粒子在左侧磁场中运动的轨道半径为，则

，

解得

。

同理，粒子在右侧运动时的轨道半径为

。

因为当速度垂直边界射出时粒子能够回到点，则存在如图所示的关系

（其中），

即

，

因此只要满足关系

，

粒子就能再次到点；此关系式与速度大小以及比荷无关，故选项B错误，C正确。

A．改变粒子初速度的方向，设速度方向与边界的夹角为时，则由几何关系有

，

仍然有

成立，粒子能够回到点，故选项A正确；

D．由上式可求得

（其中），

故选项D错误；

故选AC。

二、非选择题：包括必考题和选考题两部分。第11～15题为必考题，每个试题考生都必须作答。第16～17题为选考题，考生根据要求作答。

（一）必考题：共55分。

11.某同学利用如图1所的实验装置“探究小车速度随时间变化的规律”。

（1）下列有关本实验的说法正确的是__________。（填正确答案标号）

A.应选用输出电压稳定性能好的直流电源

B.应先接通电源再释放小车，纸带通过打点计时器后，要及时关闭电源

C.开始实验之前，要平衡小车和木板之间的摩擦力

D.处理纸带上数据时必须以打点计时器打的第一个点作为第一计数点

E.数据处理时，常用表格法和图象法

（2）如图2所示是某同学在实验中得到的一条纸带，打点计时器工作电压的频率为，0、1、2、3、4是计数点，每相邻的两个计数点之间还有4个计时点（图中未标出），计数点间的距s1=1.40cm,s2=1.89cm,s3=2.88cm,s4=3.39cm,s5=3.88cm,s6=4.37cm。请完成下列问题：（以下计算结果保留两位有效数字）

①上图纸带中相邻的两个计数点之间的时间间隔_____s；

②根据图中数据计算打下点4时的瞬时速度=_____ 。

③根据测得的各点的瞬时速度，作出速度随时间变化的图象如图3所示，由图象可知，小车的速度随时间________（填“是”或“不是”）线性变化；该纸带运动的平均加速度为_____ 。

【答案】    (1). BE    (2). 0.10    (3). 0.31    (4). 是    (5). 0.50

【解析】

【详解】(1)[1]A．打点计时器是一种使用交流电的计时仪器，选项A错误；

B．实验时应先接通电源再释放小车，纸带通过打点计时器后，要及时关闭电源，选项B正确；

C．本实验不需要平衡摩擦力，选项C错误；

D．处理纸带时应舍去开始比较密集的点，任选后面较清晰的一点作为第一个计数点，选项D错误；

E．在数据处理时，常用表格法和图象法，选项E正确；

故选BE。

(2)[2]由于每相邻两计数东间还有4个计时点，所以两个相邻计数点之间的时间间隔为;

[3]

；

[4]速度随时间变化的图象是一条直线，因此速度随时间是线性变化的，根据图象斜率可得

。

12.某实验小组要准确地测量一段阻值约为、粗细均匀的金属丝的电阻率，实验室提供了以下器材：

A.电流表A1（量程为，内阻）

B.电流表A2（量程为，内阻）

C.电压表V（量程为，内阻约为）

D.滑动变阻器（最大阻值为，允许通过的最大电流为）

E.定值电阻、定值电阻）

F.直流电源（电动势，内阻很小）

G.开关一个、导线若干

H.螺旋测微器、刻度尺

（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径如图1所示，则金属丝直径的读数为______。

（2）为了尽可能精确地测量金属丝的电阻率，应选用图2中的电路_______（填字母代号）；用此电路测得该金属丝电阻的表达式_______（已知电表A1的示数为，A2的示数为，V的示数为）。

A.   B.  C.  D.

（3）根据你所选择的电路图，用笔画线代替导线把所需的器材连接成实物图电路________。

【答案】    (1). 1.700（均可）    (2). C    (3).     (4).

【解析】

【详解】(1)[1]根据螺旋测微器读数规则，金属丝直径

；

(2)实验的根本是对电阻丝电阻的测量，对于实验电路部分，分析器材发现电源电动势为，电压表的量程为可用，但是电路中的最大可能电流等于

，

对于A、B两电路，因电流表A1量程太小，要保证电流表的安全使用，电压表根本无法读数，所以A、B两电路不可行；对于C、D两电路，考虑到电流表的内阻已知，电流表A1可当做电压表使用，量程为

，

电流表A2和被测电阻支路最大电压约为

，

所以实验过程中两电表都可以有较大角度的偏转，保证了测量的精确度，所以C、D两实验电路部分可行；接下来判断保护电阻选择，因为

，所以保护电阻选择定值电阻；由于滑动变阻器的总阻值为，所以控制电路来用分压接法，综上所述，实验电路应选C。电阻

。

(3)根据所选择的电路图连接的实物图见答案。

13.如图1所示，固定在同一竖直平面内的光滑轨道由半径为的半圆弧和半径为的圆弧组成，已知，固定不变，的大小可以调节。一个可看成质点的小球自点由静止释放后，能够沿轨道运动到点，在轨道的点放有一个压力传感器，可测得小球对轨道的压力；改变半径的大小，测得小球运动到点时对轨道的压力随变化的图象如图2所示。不计空气阻力，取，求：

（1）小球的质量和轨道半径的值；

（2）小球能够通过最高点时，的最大值。

【答案】(1) ，   (2)

【解析】

【详解】(1)设小球运动到点时速度为，由机械守恒定律可得

在点轨道对小球的压力设为，由牛顿第二定律可得

解得

由图象可知，斜率

，

横截距时，

解得

，

(2)小球恰好能够通过最高点时，小球通过最高点的速度最小，则轨道半径最小，即最大。此时小球对轨道的压力恰好为0，有

所以半径的最大值为。

14.如图所示，间距为、足够长的光滑平行金属导轨固定在水平面上，导轨的左端接有阻值为的定值电阻，导轨自身电阻不计。导轨所在的区域内存在着与轨道平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为，方向竖直向上。一根长为、电阻为、质量为的导体棒垂直导轨放置在轨道的左端，且与导轨接触良好。现用水平向右的恒力拉动导体棒，一段时间后导体棒的运动状态保持稳定，速度不再增加；之后在某时刻撤去拉力，已知从开始运动到撤去拉力，导体棒运动的位移为，导体棒运动的过程中始终与导轨垂直。求：

（1）导体棒稳定运动时的速度；

（2）在导体棒运动过程中，电阻产生的热量；

（3）撤去拉力后，导体棒滑行的距离。

【答案】(1)     (2)    (3)

【解析】

【详解】(1)导体棒的运动状态保持稳定时受力平衡有

设此时导体棒的速度为，由欧姆定律得

联立以上两式可得

(2)根据能量守恒定律，在导体棒运动的整个过程中产生的总热量为

因为电阻和导体棒串联，所以

(3)撤去拉力后，设某时刻通过导体棒的电流为i，导体棒的速度为，在时间内，根据动量定理，取向左的方向为正方向，则

即

等式两边求和有

设从撤去拉力到导体棒停止的过程中，通过导体棒的截面的电荷量为，可解得

设导体棒从撤去拉力到停止的过程中通过的位移为，时间为，在此过程中平均电动势

平均电流

通过导体样的电荷量

联立以上各式可得

。

15.如图所示，质量、带电量的小物块（可看作质点）沿粗糙绝缘的水平面向右做直线运动，以的速度经过边界进入一水平匀强电场区域。若以小物块经过时作为计时起点，经过小物块向右运动了；若时刻匀强电场消失，则小物块最后停在右方处。已知小物块与水平地面间的动察擦因数，重力加速度取，求：

（1）电场强度的方向和大小；

（2）电场消失的时刻。

【答案】(1) 方向向左  (2)2s

【解析】

【详解】(1)设电场强度的方向向左，小物块受到的电场力的大小为，小物块进入电场后的加速度大小为，则有

小物块经过的位移为，有

联立以上两式可得

，

加速度和电场力均为正值，说明电场强度的方向向左。

电场强度大小

(2)设小物块向右运动的过程中电场没有消失，经过时间速度减为零，通过的位移为，则有

因为，说明小物块向右运动的过程中电场没有消失。

从t时刻到时刻电场未消失的时间内，小物块在电场力和水平向右的摩擦力作用下，向左做匀加速运动。设其加速度大小为，位移大小为，则

时刻小物块的速度

电场消失后，小物块仅在摩擦力的作用下做匀减速运动直到静止，设其加速度大小为，位移大小为，有

依题意有

联立并代入数据解得

。

（二）选考题：共15分。请考生从给出的16、17两道题中任选一题作答。如果多选，则按所做的第一题计分。

16.下列关于分子的热运动和热力学定律的说法正确的是__________。

A. 生产半导体元件是在高温条件下通过分子扩散来完成的

B. 从微观意义上讲，气体的压强大小与气体分子热运动的平均动能有关

C. 凡是与热运动有关的宏观自然过程都是熵减少的过程

D. 热力学第二定律实质是反映宏观自然过程方向性的规律，是一个统计规律

E. 一定质量的理想气体膨胀对外做功，则分子平均动能一定减少

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．生产半导体元件时，需要在纯净半导体元件中掺入其他元素，就是在高温条件下通过分子扩散来完成的，选项A正确；

B．从微观意义上讲，气体的压强是大量的分子频繁地碰撞器壁产生的，所以气体的压强大小与气体分子热运动的平均动能有关，选项B正确；

C．凡是与热运动有关的宏观自发过程都是熵增加的过程，选项C错误；

D．热力学第二定律的实质是反映宏观自然过程方向性的规律，是宏观的统计规律，选项D正确；

E．根据热力学第一定律，一定质量的理想气体膨胀对外做功，分子平均动能不一定减少，选项E错误；

故选ABD。

17.如图所示，右端开口、左端封闭的U形玻璃管竖直放置，下部有一个开关K，右端上部有一光滑的轻活塞，玻璃管内封闭有两段空气柱（均可看做理想气体），各部分长度如图所示。打开开关K，等到稳定后，左右两端的水银面恰好平齐。现在用力向下缓慢推活塞，再次使得U形玻璃管左端气柱恢复到打开开关前的状态。已知玻璃管的横截面积处处相同，向下推动活塞的过程中，没有发生气体泄漏且环境温度不变，大气压强取。求：

（i）开关打开前左端封困气体的压强；

（ii）活塞向下推动的距离。

【答案】（i）   （ii）

【解析】

【详解】(i)打开开关前左侧气柱长为，打开开关稳定后左侧气柱的长度为

气体的压强等于大气压强，设玻璃管的横截面积为，由玻意耳定律

解得

(ii)以右边的气体为研究对象，移动活塞前气柱长为，压强为大气压强。当玻璃管左端气柱恢复到打开开关前的状态时右边气体的压强为

设此时气柱长为，则

解得

活塞向下推动的距离为

。

18.如图1所示为一列沿轴正方向传播的简谐横波在时刻的波动图象，、是介质中两质点的平衡位置，，；如图2所示为质点的振动图象，则下列关于该简谐横波的说法正确的是____________。

A. 质点的起振方向沿轴正方向

B. 质点的振动初相位为

C. 质点的振动方程为

D. 简谐横波的传播速度为

E. 经过时间，质点恰好处在波峰处

【答案】BDE

【解析】

【详解】A．图1可知，每个质点第一次振动的方向都沿轴负方向，选项A错误；

BC．由图2可知质点的振幅，振动周期为，圆频率为

，

初相位

，

质点的振动方程为

，

选项B正确，C错误；

D．简谐波的波长，所以波传播的速度为

，

选项D正确；

E．当第一个波峰距离质点的位移为，所以经（其中）质点均处在波峰，当时，，选项E正确；

故选BDE。

19.如图所示，三角形是一直角三棱镜的横截面，，。一细束单色光从面上的点射入三棱镜，经棱镜折射后恰好能垂直于面射出棱镜，已知入射光线和的夹角为。求：

（i）三棱镜对该光束的折射率；

（ii）让光束绕入射点沿顺时针方向转过120°，则光线射出棱镜时和棱镜表面的夹角。（不考虑光线在棱镜内的第二次反射）

【答案】（i）   （ii）30°

【解析】

【详解】(i)光束经棱镜折射后恰好能垂直于面射出棱镜，由几何关系可知，光束的入射角，折射角为。

由折射定律

(ii)光束绕入射点顺时针转过120°后，光束的入射角仍为，折射角仍为，如图1所示，若光束经面折射到面上，设光束到达面时入射角为，由几何关系可知，

图1

设光束相对棱镜发生全反射的临界角为，则

可得

所以光束在面会发生全反射，光束一定从面射出，由几何关系可知。

设光束从面折射出棱镜的折射角为

由

可得

所以光束射出棱镜时和棱镜表面的夹角为30°.

图2

如图2所示，若光束经面折射到面上，由几何关系可知光束在面上的入射角为30°，根据折射定律可得光束折射后的折射角为60°，所以光束射出棱镜时科棱镜表面的夹角也为30°。