2020届甘肃省兰州市高三（上）第一次模拟考试物理试题（解析版）

物理试卷

第Ⅰ卷　选择题（共40分）

一、单项选择题（本题共5小题，每小题5分，共25分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的）

1. 关于热现象，下列说法正确的是（  ）

A. 内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和

B. 温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度

C. 气体压强仅与气体分子的平均动能有关

D. 气体膨胀对外做功且温度降低，分子的平均动能可能不变

【答案】B

【解析】

【详解】A．内能是物体中所有分子热运动所具有的动能和势能的总和，所以A错误；

B．温度标志着物体内大量分子热运动剧烈程度，所以B正确；

C．气体压强由温度、体积决定，即与气体分子的平均动能和分子密集程度有关，所以C错误；

D．气体膨胀对外做功且温度降低，分子的平均动能减小，所以D错误。

故选B。

2. 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，即始终与地面上某位置保持相对静止。则可以判断该卫星（  ）

A 入轨后运行过程中可能经过北京正上方

B. 入轨后运行速度不可能大于第一宇宙速度

C. 发射速度必须大于第二宇宙速度

D 入轨后向心加速度一定大于地面重力加速度

【答案】B

【解析】

【详解】A． 同步卫星轨道只能在赤道上空，故A错误；

B． 根据 可得：

所以同步卫星的运行速度都不大于第一宇宙速度，因为第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，是最大的环绕速度，故B正确；

C． 同步卫星的发射速度都要大于第一宇宙速度，但小于第二宇宙速度，因为同步卫星仍环绕地球运动，故C错误；

D． 根据可得：

所以同步卫星的加速度小于近地卫星的加速度，而近地卫星的加速度等于地表的重力加速度，故入轨后向心加速度一定小于地面重力加速度，故D错误。

故选：B。

3. 理想变压器原线圈两端输入交变电流电压如图所示，变压器原、副线圈的匝数比为5 ： 1，如图乙所示，定值电阻R0 = 10 Ω，R为滑动变阻器，则下列说法正确的是（  ）

A. 电压表的示数为

B. 变压器输出电压频率为10 Hz

C. 当滑动变阻器滑片向下移动时，变压器的输入功率增大

D. 当滑动变阻器滑片向下移动时，电流表的示数减小

【答案】C

【解析】

【详解】A． 原线圈电压有效值为220V，根据电压与匝数成正比知电压表示数为44V，故A错误；

B． 由甲图知周期0.02s，则

变压器不改变交变电流的频率，故B错误；

CD． 滑动触头P向下移动，电阻变小，输入电压和匝数不变，则副线圈电压不变，电流增加，输出功率增大，故输入功率等于输出功率增加，输入电压不变，则原线圈电流增大，故电流表示数变大，故C正确D错误。

故选：C。

4. 如图中坐标原点处的质点O为一简谐波的波源，当t = 0 s时，质点O从平衡位置开始振动，波沿x轴向两侧传播，P质点的平衡位置在1m~2m之间，Q质点的平衡位置在2m~3m之间。t1=2s时刻波形第一次如图所示，此时质点P、Q到平衡位置的距离相等，则（　　）

A. 波源O的初始振动方向是从平衡位置沿y轴向上

B. 从t2=2s开始计时，质点P比Q先回到平衡位置

C. 当t2=2.5s时，P、Q两质点的速度方向相同

D. 当t2=2.5s时，P、Q两质点的加速度方向相同

【答案】D

【解析】

【详解】A． 据题，t1=2s时刻刚传到4m处，根据4m处质点向下振动可知波源起振的方向也向下。故A错误；

B．x正方向波向右传播，t2=2s开始计时，则P点先过波峰再向平衡位置运动，质点Q向平衡位置运动，故质点P比Q晚回到平衡位置，故B错误；

CD．根据波形图可得波长4m，由题意可知周期为2s，在t2=2.5s时，即由图示的位置再过0.25个周期，此时质点P在正半轴，向下运动，质点Q在正半轴，向上运动，故此时两质点速度方向相反，加速度方向均沿y轴负方向，相同，故C错误，D正确。

故选D。

5. 科技的发展正在不断地改变着我们的生活，如图甲是一款手机支架，其表面采用了纳米微吸材料，用手触碰无粘感，接触到平整光滑的硬性物体时，会吸附在物体上．如图乙是手机静止吸附在支架上的侧视图，若手机的重力为G，则下列说法正确的是（  ）

A. 纳米材料对手机的作用力竖直向上

B. 纳米材料对手机的作用力大小为

C. 手机受到的支持力不可能大于G

D. 手机受到的支持力大小为

【答案】A

【解析】

【详解】AB．手机处于静止状态，受力平衡，受到重力和纳米材料对手机的作用力，根据平衡条件可知，纳米材料对手机的作用力大小等于重力，方向与重力方向相反，竖直向上，故A正确，B错误；

CD．手机处于静止状态，受力平衡，根据平衡条件可知，垂直支架方向有

可能大于G，故CD错误．

二、不定项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分）

6. 关于原子核，下列说法正确的是（  ）

A. 核子结合为原子核时总质量将减小

B. 天然放射现象说明原子具有核式结构

C. 原子核每发生一次β衰变核内增加一个质子

D. γ射线具有很强的电离能力

【答案】AC

【解析】

【详解】A． 核子结合为原子核时放出核能，有质量亏损，总质量将减小，故A正确；

B． 天然放射现象说明原子核还可以再分，故B错误；

C． 原子核发生一次β衰变，一个中子转化为电子和质子，故核内增加一个质子，故C正确；

D． γ射线是波长很短的光子，不带电，具有很强的穿透能力，电离能力很弱，故D错误；

故选：AC。

7. 医用口罩的熔喷布经过驻极处理，在保证常规滤材的物理碰撞阻隔作用基础上，增加了静电吸附作用，吸附可简化为如下过程：某根经过驻极处理后的滤材纤维，其两侧分别带有正负电荷，可吸附带不同电荷的污染物颗粒，某带负电的颗粒物在图中A点时的速度方向如图所示，在很短时间内被吸附到纤维附近的B点，忽略空气的作用力，则在此过程中（  ）

A. 颗粒可能做匀变速运动

B. 颗粒在A点时的机械能一定小于在B点时的机械能

C. 颗粒在A点时的电势能一定大于在B点时的电势能

D. A点电势可能高于B点电势

【答案】BC

【解析】

【详解】A．根据图像可知，颗粒受力方向与速度方向不再一条直线上，做曲线运动，由于电荷间的距离发生变化，故受力发生变化，加速度发生变化，不可能做匀变速运动，故A错误；

BC．颗粒被吸附到B点，故颗粒带负电，从A点到B点过程中，电场力做正功，电势能减小，机械能增大，故BC正确；

D．电场线从正电荷出发，根据沿电场线方向电势降低可知，A点电势低于B点电势，故D错误。

故选：BC。

8. 光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流。表中给出了6次实验的结果，由表中数据得出的论断中正确的是（　　）

A. 甲、乙两组实验中所用的金属板材质相同

B. 甲组实验所采用的入射光波长更长

C. 甲组实验若入射光子的能量为5.0eV，逸出光电子的最大动能为2.2eV

D. 乙组实验若入射光子的能量为5.0eV，相对光强越强，光电流越大

【答案】BCD

【解析】

【详解】A．根据光电效应方程，可得第一组实验对应金属板的逸出功为

第二实验对应金属板的逸出功为

则可知两组实验所用的金属板材质不同，故A错误；

B．第一组实验时，光子能量为4.0eV ，第二组实验时，光子能量为6.0eV ，根据

可知甲实验采用的入射光的波长较长，故B正确；

C．若入射光子的能量为5.0eV，根据光电效应方程，可得甲组实验逸出光电子的最大动能为

故C正确；

D．由表格中的数据可知，在产生光电效应的前提下，对同种频率的入射光而言，入射光的强度越大，光电流越大，所以若入射光子的能量为5.0eV，大于金属板的逸出功，则相对光强越强，光电流越大，故D正确。

故选BCD。

第Ⅱ卷　非选择题（共60分）

三、填空实验题（本题共1小题，共12分）

9. 某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌面上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的重物使小车在重物的牵引下运动，以此定量研究绳拉力做功与小车动能变化的关系，实验装置如图，请按要求完成下列问题：

①除图中所示的器材外，还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸，此时仍然缺少的器材是____。

②实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行，他这样做的目的是______

A．避免小车在运动过程中发生抖动

B．可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰

C．可以保证小车最终能够实现匀速直线运动

D．可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力

③他将钩码重力做的功当做细绳拉力做的功，经多次实验理论计算后发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些，这一情况可能是下列哪些原因造成的__________

A．在接通电源之前释放了小车

B．小车释放时离打点计时器太近

C．阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉

D．钩码做匀加速直线运动，钩码重力大于细绳拉力

【答案】    (1). 刻度尺、天平    (2). D    (3). CD

【解析】

【详解】①[1] 根据本实验的实验原理是合外力所做的功等于动能的变化量，通过研究纸带来研究小车的速度，利用天平测量小车的质量，利用砝码的重力代替小车的合外力，所以需要刻度尺来测量纸带上点的距离和用天平测得小车的质量，即还需要刻度尺，天平。

②[2] 实验过程中，为减少误差，提高实验的精确度，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行，目的是消除摩擦带来的误差，即平衡摩擦力后，使细绳的拉力等于小车的合力，故ABC错误，D正确。

③[3] A． 在接通电源之前释放了小车，将导致在计算外力做功时代入做功位移偏小，将导致动能增加量大于外力做功，故A错误；

B． 小车释放时离打点计时器太近，对实验结果无影响，故B错误；

C． 阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉，存在阻力做功，会导致拉力做功总是要比小车动能增量大一些，故C正确；

D． 钩码做匀加速直线运动，钩码重力大于细绳拉力，仍用钩码重力代替细绳拉力计算，会导致拉力做功总是要比小车动能增量大一些，故D正确。

故选：CD。

10. 某同学为了测定一只电阻的阻值Rx，采用了如下方法：

①用多用电表粗测：多用电表电阻档有有4个倍率：分别为×1k、×100、×10、×1，该同学选择×100倍率，用正确的操作步骤测量时，发现指针偏转角度太大（指针位置如图中虚线所示）。

为了较准确地进行测量，请你补充完整下列依次应该进行的主要操作步骤：将旋钮换至___________倍率，进行________________，重新测量并读数，此时刻度盘上的指针位置如图中实线所示。

②为了尽量准确测该电阻，现用伏安法测电阻，测量多组数据。除被测电阻外，还备有如下实验仪器，请选择仪器，设计实验电路。

A．电压表V（量程50 V，内阻约为25 kΩ）

B．电流表A1（量程50 mA、内电阻r1 = 20 Ω）

C．电流表A2（量程100 mA、内电阻约5 Ω）

D．定值电阻R0（80 Ω）

E．滑动变阻器R（0～10 Ω）

F．电源：电动势E = 6 V，内电阻较小

G．导线、电键若干

请在虚线框内画出能准确测量电阻Rx的电路图（要求在电路图上标出元件符号）

（      ）

【答案】    (1). ×10    (2). 红黑表笔短接欧姆调零    (3).

【解析】

【详解】①[1][2] 选择×100倍率时指针偏转过大，说明倍率选择较大，应换用倍率×10的档，重新进行红黑表笔短接欧姆调零再进行测量。

②[3]因电源电动势为6V，电压表量程50V，量程太大，故用电流表A1和定值电阻R0改装成电压表进行测量，根据欧姆表的读数

故采用分压式接法，电流表A2测量干路电流，电路图如图所示

四、计算题（本题共3小题，共48分）

11. 质谱仪可用来对同位素进行分析，其主要由加速电场和边界为直线PQ的匀强偏转磁场组成，如图甲所示。某次研究的粒子束是氕核和氘核组成的，粒子从静止开始经过电场加速后，从边界上的O点垂直于边界进入偏转磁场，氕核最终到达照相底片上的M点，已知O、M间的距离为d，氘核的质量为氕核质量的2倍，粒子的重力忽略不计，求：

(1)偏转磁场的方向（选答“垂直纸面向外”或“垂直纸面向里”）；

(2)本次研究的粒子在照相底片上都能检测到，照相底片的放置区域的长度L至少多大；

(3)若偏转磁场的区域为圆形，且与PQ相切于O点，如图乙所示，其他条件不变，要保证氘核进入偏转磁场后不能打到PQ边界上（PQ足够长），求磁场区域的半径R应满足的条件。

【答案】(1) 垂直纸面向外；(2)；(3)

【解析】

【详解】(1)因为氕核最终到达照相底片上的M点，受洛仑兹力向左，根据左手定则判断磁场方向垂直纸面向外。

(2)在电场中加速，设加速电压为U，有

在磁场中

根据几何关系可知，氕核旋转半径

结合以上方程，且氘核与氕核质量电量关系可知，氘核旋转半径

照相底片的放置区域的长度L至少

(3)

根据上图可知，半径应满足条件

联立解得

12. 如图所示为一架小型四旋翼无人机，它是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器，目前正得到越来越广泛的应用。现对无人机进行试验，无人机的质量为m=2kg，运动过程中所受空气阻力大小恒为f=4N，当无人机在地面上从静止开始，以最大升力竖直向上起飞，经时间t=4s时离地面的高度为h=16m，g取10m/s2。求：

(1)其动力系统所能提供的最大升力F；

(2)无人机通过调整升力继续上升，恰能悬停在距离地面高度为H=36m处，求无人机从h上升到H的过程中，动力系统所做的功W；

(3)无人机从H=36m处，由于动力设备故障，突然失去升力而坠落至地面，若与地面的作用时间为t2 = 0.2 s（此过程忽略空气阻力），求无人机所受地面平均冲力FN。

【答案】(1)；(2)；(3)

【解析】

【详解】(1)根据题意可知

根据牛顿第二定律可知

代入数据解得：最大升力

(2)飞机在16m时的速度

根据动能定理可知

解得：

(3)下落过程中的加速度

根据速度位移公式

根据动量定理可知

解得：

13. 电磁炮是利用电磁力对弹体加速的新型武器，具有速度快，效率高等优点。其原理结构可简化为如图甲所示的模型：两根无限长、光滑的平行金属导轨MN、PQ固定在水平面内，相距为L，“电磁炮”弹体为质量为m的导体棒ab，垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好，弹体在轨道间的电阻为R，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，“电磁炮”电源的电压能自行调节，用以保证“电磁炮”在轨道上做匀加速运动最终发射出去，其中可控电源的内阻为r，不计空气阻力，导轨的电阻不计。求：

(1)考虑到电磁感应现象，定性描述电源的电压如何自行调节，才能保证“电磁炮”匀加速发射；

(2)弹体从静止经过时间t加速到v的过程中系统消耗的总能量；

(3)把此装置左端电源换成电容为C的电容器，导轨倾斜，与水平夹角为θ（如图乙所示），使磁场仍与导轨平面垂直，将弹体由静止释放，某时刻其速度为v1，定性画出该过程导体棒运动的v—t图象，并写出必要的分析和推理过程。

【答案】(1)分析见解析；(2) ； (3) 。

【解析】

【详解】(1)由于弹体的速度增大，弹体切割磁感线产生的感应电动势增大，电源的电压应增大，抵消产生的感应电动势，以保证电源为弹体提供稳定的电流。

(2)弹体受到的安培力

根据匀变速方程

回路产热

根据能量守恒

可得消耗总能量：

(3)对电容器有

电流

根据牛顿第二定律

安培力

解得：

与时间无关，所以弹体匀加速运动，运动图像