内蒙古包头市回民中学2020届高三上学期期中考试物理试题

理科综合试题

二、选择题

1.2019 年 4 月 1 日，在中国核能可持续发展论坛上，生态环境部介绍 2019 年会有核电项目陆续开工建设，某核电站获得核能的核反应方程为，已知铀核的质量为 m1，钡核的质量为 m2，氪核的质量为 m3，中子的质量为 m4，下列 说法中正确的是(       )

A. 该核电站通过核聚变获得核能

B. 铀核的质子数为 143

C. 在上述核反应中 x=2

D. 一个铀核发生上述核反应，释放的能量为（m1-m2-m3-2m4）c2

【答案】D

【解析】

【详解】A.该核电站利用核裂变获得核能；故A错误；

B.铀核的质子数为92.故B错误；

C. 根据电荷数守恒、质量数守恒，知aX的电荷数为0，质量数为3，又知X的电荷数为0，质量数为1，为中子，a=3，故C错误；

D. 核反应后的中子数是3个，所以中子增加2个，则一个铀核23592U发生上述核反应，释放的能量为（m1-m2-m3-2m4）c2，故D正确；

2.一物体做匀加速直线运动，从某位置开始通过传感器收集位移和速度等数据信息，然后输入计算机自动生成了物体运动的x-v图象，如图所示.以下说法正确的是（　　）

A. 物体运动的初速度为1m/s

B. 物体运动的加速度为2m/s2

C. 物体速度由2m/s增加到4m/s的过程中，物体的位移大小为1m

D. 物体速度由2m/s增加到4m/s的过程中，物体的运动时间为2s

【答案】B

【解析】

【详解】物体做匀加速直线运动，则有，有图可知当v=0时，x=-1m，代入上式得： ；当x=0时，代入上式得： 解得：  故A错误；B正确；物体速度由增加到的过程中，物体的位移大小为，故C错误；物体速度由增加到的过程中，物体的运动时间为，故D错误；故选B

3.20世纪人类最伟大的创举之一是开拓了太空的全新领域．现有一艘远离星球在太空中直线飞行的宇宙飞船，为了测量自身质量，启动推进器，测出飞船在短时间Δt内速度的改变为Δv，和飞船受到的推力F（其它星球对它的引力可忽略）．飞船在某次航行中，当它飞近一个孤立的星球时，飞船能以速度v，在离星球的较高轨道上绕星球做周期为T的匀速圆周运动．已知星球的半径为R，引力常量用G表示．则宇宙飞船和星球的质量分别是（  ）

A. ，

B. ，

C. ，

D. ，

【答案】D

【解析】

【分析】

根据动量定理求解飞船质量；根据牛顿第二定律与万有引力定律求解星球质量；

【详解】直线推进时，根据动量定理可得，解得飞船的质量为，绕孤立星球运动时，根据公式，又，解得，D正确．

【点睛】本题需要注意的是飞船在绕孤立星球运动时，轨道不是星球的半径，切记切记．

4.如图所示，矩形的四个顶点a、b、c、d是匀强电场中的四个点，，电场线与矩形所在的平面平行，已知a点电势为18V，b点电势为10V，c点电势为6V，一质子从a点以速度射入电场，与ab边的夹角为，一段时间后质子经过ab中点e，不计质子重力，下列判断正确的是　　

A. d点电势为12V

B. 质子从a到b电势能增加了8eV

C. 电场强度大小为

D. 质子从a到e所用时间为

【答案】D

【解析】

匀强电场中平行的等间距的两点间的电势差相等，故Uad=Ubc，可得d点电势为14V，故A错误．Uac＝Ucb＝Uab=8V，故质子从a到b电场力做功为W=eU=8eV，电场力做正功电势能减小，故B错误．经计算可知，d点和e点的电势相同，故连点连线为等势线，由于ab=2bc=2L，故△ade为等腰三角形，a点到直线de的距离为，由电场强度与电压的关系可得，电场强度大小为，故C错误．de连线为等势线，故质子抛出后做类平抛运动，落到e点时，垂直于电场线方向的位移为，所需时间为，故D正确．故选D.

点睛：关键知道：匀强电场中平行的等间距的两点间的电势差相等，找到等势线，利用电场力做功与电势能变化的关系以及电场强度与电压的关系求解.

5.如图所示,水平面上 O 点的左侧光滑,O 点的右侧粗糙．有 8 个质量均为 m 的完全相同的小滑块(可视为质点),用轻质的细杆相连,相邻小滑块间的距离为 L,滑块 1 恰好位 于 O 点左侧,滑块 2、3……依次沿直线水平向左排开．现将水平恒力 F 作用于滑块 1上．经观察发现,在第 3 个小滑块完全进入粗糙地带后到第 4 个小滑块进入粗糙地带前这一过程中,小滑块做匀速直线运动,已知重力加速度为 g,则下列判断中正确的是(      )．

A. 粗糙地带与滑块间的动摩擦因数为

B. 滑块匀速运动时,各段轻杆上的弹力大小相等

C. 第 2 个小滑块完全进入粗糙地带到第 3 个小滑块进入粗糙地带前这一过程中,8 个小滑块的加速度大小为

D. 第 1 个小滑块完全进入粗糙地带到第 2 个小滑块进入粗糙地带前这一过程中,5 和 6两个小滑块之间的轻杆上的弹力大小为

【答案】D

【解析】

【详解】A.将匀速运动的8个小滑块作为一个整体，有

，

解得

，

故A项错误；

B.当滑块匀速运动时，处在光滑地带上的滑块间的轻杆上的弹力都为零，处在粗糙地带上的滑块间的轻杆上的弹力不为零，且各不相同，故B项错误；

C.对8个滑块，有

，

代入，解得

，

故C项错误；

D.对8个滑块，有

，

解得

再以6、7、8三个小滑块作为整体，由牛顿第二定律有

，

故D项正确;

6.如图所示为一种儿童玩具，在以O点为圆心的四分之一竖直圆弧轨道上，有一个光滑的小球(不能视为质点)，O＇为小球的圆心．挡板OM沿着圆弧轨道的半径，以O点为转轴，从竖直位置开始推着小球缓慢的顺时针转动(垂直水平面向里看)，到小球触到水平线的过程中

A. 圆弧轨道对小球的支持力逐渐增大

B. 圆弧轨道对小球的支持力逐渐减小

C. 挡板对小球的支持力逐渐增大

D. 挡板对小球的支持力逐渐减小

【答案】BC

【解析】

【详解】对小球受力分析如图：

当从竖直位置开始推着小球缓慢的顺时针转动，到小球触到水平线的过程中，由几何关系

可知，N1与N2之间的夹角保持不变，N1与竖直方向之间的夹角逐渐减小，N2与竖直方向之

间的夹角逐渐增大，根据平行四边形定则可知，圆弧轨道对小球的支持力逐渐减小，故A错误，B正确；挡板对小球的支持力逐渐增大，故C正确，D错误．

7.如图所示，理想变压器原、副线图的应数些为n1:n2=2:1，输人端接在 (V)的交流电源上，R1为电阻箱，副线圈连在电路中的电阻R=10Ω，电表均为理想电表．下列说法正确的是(        )

A. 当R1=0时，电压表的读数为30V

B. 当R1=0时，若将电流表换成规格为“5V 5W”的灯泡，灯泡能够正常发光

C. 当R1=10Ω时，电流表的读数为1.2A

D. 当R1=10Ω时，电压表的读数为6V

【答案】BC

【解析】

【详解】输入端电压的有效值为30V，当R1=0时，电压表的读数为，选项A错误；当R1=0时，若将电流表换成规格为“5V， 5W”的灯泡，灯泡电阻为 ，此时次级电流，因灯泡的额定电流为，则此时灯泡能够正常发光，选项B正确；当R1=10Ω时，设电流表的示数为I，则此时初级电流为0.5I，初级电压： ，则次级电压为，则，解得I=1.2A，此时电压表读数为IR=12V，选项C正确，D错误；

8.如图所示，在直角三角形ABC内存在垂直纸面向外的匀强磁场（图中未画出），AB边长度为d，，现垂直AB边射入一群质量均为m、电荷量均为q、速度大小均为v的带正电粒子，已知垂直AC边射出的粒子在磁场中运动的时间为t0，运动时间最长的粒子在磁场中运动的时间为5t0/3，则下列判断正确的是（     ）

A. 粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为4 t0

B. 该匀强磁场的磁感应强度大小为

C. 粒子在磁场中运动的轨道半径为

D. 粒子进入磁场时的速度大小为

【答案】ABD

【解析】

【详解】带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，垂直AC边射出的粒子在磁场中运动的时间是T，即T=t0，则得周期 T=4t0，故A正确．由 得，．故B正确．设运动时间最长的粒子在磁场中的运动轨迹所对的圆心角为θ，则有 ，得

画出该粒子运动轨迹如图，设轨道半径为R，由几何知识得：

可得 ，故C错误．根据 ，解得．故D正确．故选ABD.

【点睛】带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动解题一般程序是：1、画轨迹：确定圆心，几何方法求半径并画出轨迹．2、找联系：轨迹半径与磁感应强度、速度联系；偏转角度与运动时间相联系，时间与周期联系．3、用规律：牛顿第二定律和圆周运动的规律．

9.“测定滑块与木板之间的动摩擦因数”的实验装置如图甲所示，实验器材有：右端带有定滑轮的长木板、带有遮光条的滑块、光电门(包含数字计时器)、拉力传感器、托盘、砝码及细线、游标卡尺等．实验时，让滑块从A处由静止开始运动，测得拉力传感器的示数F，遮光条挡光的时间Δt，滑块(包括遮光条和拉力传感器)的总质量为M，滑块上的遮光条从A到光电门的距离为s，遮光条的宽度为d，重力加速度为B．

（1）为了减小实验误差，下列实验要求正确的是________．

A.将带有定滑轮的长木板调至水平

B.调节定滑轮，使牵引滑块的细绳与长木板平行

C.托盘和砝码的总质量（设为m）必须远小于M

D.A 与光电门之间的距离应适当大些

（2）用游标卡尺测量遮光条的宽度，如图乙所示，其读数为d=________cm；

（3）用题中已知的物理量符号表示，滑块与木板之间的动摩擦因数表达式为μ=____________．

【答案】    (1). ABD    (2). 0.525    (3).

【解析】

【详解】（1）为了保证木板对木块的支持力等于重力，故带有定滑轮的长木板调至水平，A正确；为了保证绳子上的拉力为水平的拉力，故牵引滑块的细绳应与长木板平行，B正确；细线对滑块的拉力是通过拉力传感器测量的，故对托盘和砝码的总质量没有要求，C错误；利用光电门测量木块的速度，当距离适当大些，测量的速度更准确，D正确；

（2）由图乙所示游标卡尺可知，主尺示数为0.5cm，游标尺示数为；

（3）通过光电门的速度，整个过程根据动能定理可知，解得．

10.太阳能电池帆板可以给卫星、宇宙飞船提供能量．如图甲，太阳能电池在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电动势为零的电学器件．

探究一：实验小组用测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，用图乙电路探究太阳能电池被不透光黑纸包住时的I-U特性曲线．

(1)图乙中虚线处______（填“需要”、“不需要’’）连接导线：滑动变阻器如图丙所示，开关闭合前，滑片应移至______（填“A”、“B”）端．

(2)通过实验，在图上作出被黑纸包住太阳能电池的I-U特性曲线如图，将其与一个电动势为3V（内阻忽略不计）的电源和阻值为5kΩ的定值电阻串联在一起，它消耗的电功率约为____W（结果保留两位有效数字）

探究二：在稳定光照环境中，取下太阳能电池外黑纸，并按图丁电路丁测量金属丝电阻率”．

(3)该小组用螺旋测微器测量金属丝直径时读数如图戊所示，其直径为____ mm

(4)实验中测得电压表示数为U，电流表示数I，金属丝直径为D、长度为l,则金属丝电阻率为____（用上述测量量表示）．

(5)考虑电压表与电流表内阻对测量结果的影响，金属丝电阻的测量值 _____ （填“大于”、“等于”、“小于”）真实值．

【答案】    (1). 需要    (2). A    (3). 42×10-4W（3.8×10-4—4.6×10-4都行）    (4). 0.790    (5).     (6). 小于

【解析】

【详解】（1）为了使电压调节范围尽量大，滑动变阻器应采用分压式接法，则图乙中虚线处需要连接导线；实验前应使待测元件的分压为零，滑片应移至A端．

（2）将其与一个电动势为3V（内阻忽略不计）的电源和阻值为5kΩ的定值电阻串联在一起时，可等效为将其接在电动势为3V、内阻为5kΩ的电源上，将等效电源的I—U图象画在元件的I—U图象上，交点处电压与电流的乘积即为它消耗的电功率（如图），即I=210uA，U=1.9V，则P=IU=4.0×10-4W．

（3）螺旋测微器测量金属丝直径为：0.5mm+0.01mm×29.0=0.790mm；

（4）由电阻定律，以及,可得．

（5）由于电压表的分流作用，使得电阻上电流的测量值偏大，则电阻测量值偏小.

11.如图所示，两木块a和b在水平地面上相向运动，它们与地面间的动摩擦因数均为μ＝0.2．在零时刻，两木块相距d＝17 m，木块a的速度大小为va＝10 m/s，木块b的速度大小为vb＝2 m/s；一段时间后，木块a与已停止运动的木块b相碰，碰撞时间极短，碰后两木块粘在一起运动，刚好运动到木块b的零时刻位置停止．重力加速度取g＝10 m/s2．求：

（1）两木块发生碰撞的时刻t；

（2）两木块在碰撞中损失的动能与碰前瞬间总动能的比值．

【答案】（1）2s（2）

【解析】

【详解】（1）两物体运动的加速度均为，

则b从开始运动到停止时的位移：，

则碰撞时a的位移应该为xa=17m-1m=16m ；

对滑块a： ，即，

解得t=2s（另一解t=8s舍掉）

（2）碰后两物块一起向右减速到零，其位移为x=xb=1m，加速度仍为a=-2m/s2可知碰后的共同速度 ；

碰前a的速度

碰撞过程动量守恒，则： ，

解得

碰前的动能：

碰后动能：，

则两木块在碰撞中损失的动能与碰前瞬间总动能的比值

12.在如图所示的平面直角坐标系 xOy 中,第一象限内存在一个半径为 R 的圆形匀强磁场区域,磁场的磁感应强度大小为 B,方向垂直纸面向里,且圆形磁场区域在第一象限中 与两坐标轴相切.大量质量均为 m、电荷量均为-q 的带电粒子(重力忽略不计)沿 x 轴正方向经过 y 轴,然后以相同速度 v=匀速射入磁场区域.求:

（1）从(0,R)射入的粒子射出磁场时的位置坐标;

（2）离开磁场时速度方向与 x 轴的正方向成 30°的粒子进入磁场时 的位置坐标和它在第一象限内运动的时间.

【答案】（1）. (R,0)；（2）

【解析】

【详解】(1)粒子从(0，R)射入磁场，轨迹半径为r，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律有：

得：

所以粒子圆心O点,离开磁场时坐标为(R,0)；

(2)设粒子从任意位置P射入磁场，从Q点射出磁场，O2为轨迹圆心，O1为磁场圆心．由几何关系可知，四边形O2PO1Q必为菱形，故Q点坐标为(R，0)，故(R,0)为所有射出磁场粒子的射出点坐标．当射出磁场粒子与x轴正方向成300夹角时，作出如图所示轨迹图：

由几何关系可知：

粒子射入磁场的x坐标为：

，

粒子射入磁场的y坐标为

，

所以该粒子射入点坐标为(，)

粒子在磁场中运动时间

，

解得

，

粒子做匀速直线运动时间

，

解得

在第一象限运动时间

13.如图所示为一列沿x轴正向传播的简谐横波在t＝0时刻的波形图，该时刻波传播到Q点，t＝0.2s时，M点第一次到达波谷，则下列判断正确的是（　　）

A. 该波的传播速度v＝1m/s

B. 质点P的振动周期T＝0.4s

C. M点的起振方向沿y轴负方向

D. 0～1s内质点Q运动的路程为1m

E. 0～1s内质点M运动的路为0.18m

【答案】BCE

【解析】

【详解】AC. t＝0时刻波传播到Q点，Q点起振方向沿y轴负方向，在波传播过程中各点的起振方向都相同，则M点的起振方向也沿y轴负方向；经过t=0.2s，M点第一次到达波谷，可知波的传播速度

故A错误，C正确；

B.由图象可知，波长λ=0.04m，则波的周期，亦即P质点振动的周期

故B正确；

D.0～1s内质点Q振动了2.5个周期，运动的路程

s=•4A＝×8cm＝20cm

故D错误；

E.波传播到M点的时间

t1＝s＝0.1s

则0～1s内质点M振动了2.25个周期，运动的路程

故E正确。

故选BCE．

【点睛】本题考查了波动和振动的综合运用，掌握波长、波速、周期的关系，知道质点振动的周期与波动周期相等。

14.图示为直角三棱镜的截面 ABC，其中∠B=60°，直角边 AC 的长度为 L，一束单色 光从 D 点以与 AC 边成 30°角入射到棱镜中，已知 CD=2AD，棱镜对该单色光的折射率为，光在真空中的速度为 c．求：

①根据计算说明能否在 AB 面发生全反射．

②此单色光通过三棱镜时间．

【答案】(1)见解析；（2）

【解析】

【详解】①由题意可知，单色光射到AC边的入射角，设光从AC边入射的折射角为r,由折射定律可知：

可得：

由几何关系可知，该单色光在AB边的入射角也是，

设单色光从三棱镜向空气发生全反射的临界角为C，由于

，

故光射到AB边上时发生全反射；

②由几何关系可知，光在三棱镜中通过的距离为：

，

单色光在三棱镜中的速度：

，

此单色光通过三棱镜的时间：