陕西省西安中学2020届高三第三次模拟考试物理试题

西安中学高2020届高三第三次模考物理

一、选择题

1.已知氢原子的基态能量为，激发态能量为，其中，3，年，巴尔末对当时已知的在可见光区的四条谱线做了分析，发现这些谱线的波长能够用一个公式表示，这个公式写做，，4，5，式中R叫做里德伯常量，这个公式称为巴尔末公式用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则里德伯常量R可以表示为　　

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】若，由跃迁，释放光子，则

因为，则

由

得

解得里德伯常量

故A正确，BCD错误．

故选A．

2.在如图所示的电路中，理想变压器原副线圈的匝数比n1∶n2∶n3=6∶3∶1，电流表均为理想交流电流表，两电阻阻值相同。当在原线圈两端加上大小为U的交变电压时，三个电流表的示数之比I1∶I2∶I3为（　　）

A. 1∶2∶3 B. 1∶2∶1 C. 1∶3∶6 D. 5∶9∶3

【答案】D

【解析】

【详解】由公式

可知

同理可得

由欧姆定律可知

由变压器两端功率相等有

即

得

则

故D正确，ABC错误。

故选D。

3.2020年我国发射的太阳系外探索卫星，到达某星系中一星球表面高度为2000km的圆形轨道上运行，运行周期为150分钟。已知引力常量G=6.67×10－11N·m2/kg2，该星球半径约为1.7×104km。利用以上数据估算该星球的质量约为（　　）

A. 8×1013kg B. 7×1016kg C. 6×1022kg D. 5×1025kg

【答案】D

【解析】

【详解】卫星的轨道半径

运行周期

根据万有引力提供圆周运动向心力有

可得星球质量

故ABC错误，D正确。

故选D。

4.利用如图所示的斜面测量物体下滑的加速度．在斜面上取O、A、B三点，让一物体从O点由静止开始下滑，先后经过A、B两点，测出A、B之间的距离x和物体经过A、B两点的时间t．保持O、B两点的位置不变，改变A点在斜面上的位置，仍让该物体从O点由静止开始下滑，多次试验后得出图象如图所示，则物体沿斜面下滑的加速度大小为(　　)

A. 2 m/s2

B. 8 m/s2

C. 6 m/s2

D. 4 m/s2

【答案】D

【解析】

【详解】设物体从O运动到B的时间为t0．根据匀变速直线运动的位移时间公式有：；变形得：知−t图象的斜率 k=-a；则得：；得：a=4m/s2，加速度大小为4m/s2．故选D．

5.据有关资料介绍，受控核聚变装置中有极高的温度，因而带电粒子将没有通常意义上的“容器”可装，而是由磁场约束带电粒子运动，使之束缚在某个区域内。如图所示，环状磁场的内半径为R1，外半径为R2，被束缚的带电粒子的比荷为k，中空区域内带电粒子具有各个方向的速度，速度大小为v。中空区域中的带电粒子都不会穿出磁场的外边缘而被约束在半径为R2的区域内，则环状区域内磁场的磁感应强度大小可能是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】AC

【解析】

【详解】由题意可知，粒子比荷为k，要使所有的粒子都不能穿出磁场，与内圆相切的方向进入磁场的粒子在磁场运动的轨迹刚好与外圆相切，运动轨迹如图所示，由几何知识可知，粒子最大轨道半径

粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得

解得

要使粒子不离开磁场

由于R1<R2，则

故AC正确，BD错误。

故选AC。

6.如图所示，传送带的水平部分长为L，传动速率为v，在其左端无初速释放一小木块，若木块与传送带间的动摩擦因数为μ，则木块从左端运动到右端的时间不可能是 (　   　)

A.

B.

C.

D.

【答案】B

【解析】

【详解】①当木块一直做匀加速直线运动．
若木块一直做匀加速直线运动到达右端时的速度还未达到v．
根据牛顿第二定律得，

a=μg．

根据解得

．

若木块一直做匀加速直线运动到达右端时的速度刚好为v．

根据

解得

②当木块先做匀加速直线运动，再做匀速直线运动．
匀加速直线运动的时间

，

匀加速直线运动的位移

则匀速直线运动的位移

则匀速直线运动的时间

则总时间为

．

A．，选项A正确，不符合题意；

B．，选项B错误，符合题意；

C．，选项C正确，不符合题意；

D．，选项D正确，不符合题意；

7.如图所示，电路中电源电动势为E，内阻为r，C为电容器，L为小灯泡，R为定值电阻，闭合电键，小灯泡能正常发光，．现将滑动变阻器滑片向右滑动一段距离，滑动前后理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为，理想电流表A示数变化量的绝对值为，则（　　）

A. 电源的输出功率一定增大

B. 灯泡亮度逐渐变暗

C. 均保持不变

D. 当电路稳定后，断开电键，小灯泡立刻熄灭

【答案】C

【解析】

A、将滑动变阻器滑片向右滑动时接入电路的电阻减小，电路中电流增大，电源的内电压增大，则路端电压减小，示数增大，A的示数增大，由于电源的内阻与外电阻的大小关系未知，所以电源的输出功率不一定增大，故A错误；
B、电路中电流增大，通过灯泡的电流增大，所以灯泡变亮，故B错误；
C、根据，得，保持不变，，保持不变，根据闭合电路欧姆定律：，则，保持不变，故C正确；
D、当电路稳定后，断开电键，电容器通过灯泡和变阻器放电，所以小灯泡不会立即熄灭，故D错误．

点睛：本题是电路的动态分析问题，关键要搞清电路的结构，明确电表各测量哪部分电路的电压或电流，根据闭合电路欧姆定律进行分析．

8.如图所示，长为L的轻杆上端连着一质量为m的小球，杆的下端用铰链固接于水平面上的O点，轻杆处于竖直方向时置于同一水平面上质量为M的立方体恰与小球接触。对小球施加微小的扰动，使杆向右倾倒，当立方体和小球刚脱离接触的瞬间，杆与水平面的夹角恰好为，忽略一切摩擦（   ）

A. 此时立方体M的速度达到最大 B. 此时小球m的加速度为零

C. 此时杆对小球m的拉力为零 D. M和m的质量之比为4:1

【答案】ACD

【解析】

【详解】A.分离前，立方体在小球的弹力作用下，做加速运动，分离后合力为零，做匀速运动，故分离时立方体M的速度最大，故A正确；
B.分离时刻，小球速度v不为零，做圆周运动，故合力不可能为零，加速度不为零，故B错误；
C.分离时刻，由于小球此时仅受重力和杆子作用力，而重力是竖直向下的，所以杆对小球m的拉力为零，故C正确；
D.设小球速度为v，立方体速度为u，根据牛顿第二定律，分离时刻有

解得

分离时刻，小球水平速度与长方体速度相同，即：

解得

在杆从竖直位置开始倒下到小球与长方体恰好分离的过程中，小球和长方体组成的系统机械能守恒，有

把v和u的值代入，化简得：

故D正确。
故选ACD.

三、非选择题：

9.某同学用如图所示的实验装置验证“力的平行四边形定则”。弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M，弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置，分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸记录O点的位置和拉线的方向。

(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为______N。

(2)下列不必要的实验要求是______（请填写选项前对应的字母）

A.应测量重物M所受的重力

B.弹簧测力计应在使用前校零

C.拉线方向应与木板平面平行

D.改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止同一位置

【答案】    (1). 3.60    (2). D

【解析】

【详解】(1)[1]由图中可以读出示数为3.60N。

(2)[2]A．实验通过作出三个力的图示，来验证“力的平行四边形定则”，因此重物的重力必须要知道，故A正确；

B．弹簧测力计是测出力的大小，所以要准确必须在测之前校零，故B正确；

C．拉线方向必须与木板平面平行，这样才确保力的大小准确性，故C正确；

D．当结点O位置确定时，弹簧测力计A的示数也确定，由于重物的重力已确定，两力大小与方向均一定，因此弹簧测力计B的大小与方向也一定，所以不需要改变拉力多次实验。故D错误。

故选D。

10.某同学研究小灯泡伏安特性．所使用的器材有：小灯泡L(额定电压3.8 V，额定电流0.32 A)；电压表(量程 3 V，内阻 3 kΩ)；电流表 (量程0.5 A，内阻 0.5 Ω)；固定电阻R0(阻值1 000 Ω)；滑动变阻器R(阻值0～9.0 Ω)；电源E(电动势5 V，内阻不计)；开关S；导线若干．

(1)实验要求能够实现在0～3.8 V范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图_____．

(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示．

图(a)　　　　　　　　　　　图(b)

由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻　________(填“增大”、“不变”或“减小”)，灯丝的电阻率　________(填“增大”、“不变”或“减小”)．

(3)用另一电源E0(电动势4 V，内阻1.00 Ω)和题给器材连接成图(b)所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率．闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为　________W，最大功率为　________W(结果均保留2位小数)

【答案】    (1). 实验电路原理如图所示．    (2). 增大    (3). 增大    (4). 0.39    (5). 1.17

【解析】

【详解】(1)[1]小灯泡的电压要求从0开始调节，滑动变阻器采用分压式接法，小灯泡的额定电压超出电压表的量程，需与R0串联后接入电路．电路图如图所示：

(2)[2][3]I-U图象中随着电流的增大，图线的斜率变小，小灯泡的电阻增大．根据电阻定律：，得灯丝的电阻率增大．

(3)[4][5]当R＝0时，电源路端电压与电流的关系图象如图线甲所示．此时小灯泡功率有最大值；当R＝9 Ω时，将R看作电源内阻，则等效电源内阻为10 Ω，其路端电压与电流的关系图象如图线乙所示：

此时小灯泡功率有最小值．取图线甲与小灯泡伏安特性曲线交点：U1＝3.66 V，I1＝0.319 A，小灯泡的最大功率：

P1＝U1I1≈1.17 W；

取图线乙与小灯泡伏安特性曲线交点：U2＝1.77 V，I2＝0.222 A，

小灯泡的最小功率：

P2＝U2I2≈0.39W。

11.如图所示，光滑的金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨足够长，电阻不计，两轨间距为L，其左端连接一阻值为R的电阻．导轨处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，一质量为m的金属棒，放置在导轨上，其电阻为r，某时刻一水平力F垂直作用在金属棒中点，金属棒从静止开始做匀加速直线运动，已知加速度大小为a，金属棒始终与导轨接触良好．

（1）从力F作用开始计时，请推导F与时间t关系式；

（2）F作用时间后撤去，求金属棒能继续滑行的距离S．

【答案】（1）  （2）

【解析】

【详解】（1）设t时刻，电路中电流为I，对金属棒由

F-BIL=ma

切割产生的感应电动势为

E=BLv

根据闭合电路欧姆定律可得

金属棒速度

v=at

联立解得

（2）撤去F瞬间，金属棒速度

在时间内，取金属棒速度方向为正方向．

由动量定理

两边求和

动生电动势为

E=BLv=I（R+r）

联立可得

即

点睛：本题主要考查了法拉第电磁感应定律，应用动量定理与求和法，求出总位移．此题难度较大．

12.如图所示，一水平的浅色传送带长32m，传送带上左端放置一煤块（可视为质点）。初始时，传送带与煤块都是静止的，煤块与传送之间的动摩擦因数为0.2，从某时刻起，传送带以4m/s2的加速度沿顺时针方向加速运动，经一定时间t后，马上以同样大小的加速度做匀减速运动直到停止。最后，煤块恰好停在传送带的右端，此过程中煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹（g=10m/s2）。求：

(1)传送带的加速时间t；

(2)当煤块停止运动时，煤块在传送带上留下黑色痕迹的长度。

【答案】(1)3s；(2)16m

【解析】

【详解】(1)煤块能受到的最大静摩擦力fm=μmg，对应最大加速度

am=μg=2m/s2＜a=4m/s2

所以两物体的运动情景可由图表示

研究煤块运动的全过程

解得

t2=4s

则

v1=amt2=8m/s

研究皮带的运动0－t1时间内，v=at1，t1－t2时间内

v1=v－a(t2－t1)

可知

t=t1=3s，v=12m/s

(2)0－t2时间内，煤块相对于皮带向左滑，皮带向右内前进的距离

煤块向右前进的距离

s1=v1t2=12m

黑色痕迹长

ΔL1=s－s1=16m

t1－t2，煤块相对于皮带向右滑行，相对距离

则

ΔL1>ΔL2

所以

s=ΔL1=16m

13.下列说法中正确的有________。

A. 悬浮在液体中的固体的分子所做的无规则运动叫做布朗运动

B. 金属铁有固定的熔点

C. 液晶的光学性质具有各向异性

D. 由于液体表面分子间距离小于液体内部分子间的距离，故液体表面存在表面张力

E. 随着高度的增加，大气压和温度都在减小，一个正在上升的氢气球（体积不变）内的氢气内能减小

【答案】BCE

【解析】

【详解】A．布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，不是固体分子的运动，故A错误；

B．金属铁是晶体，具有固定的熔点，故B正确；

C．液晶是液体，其光学性质具有各向异性，故C正确；

D．由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，故液体表面存在表面张力，故D错误；

E．随着高度的增加，大气压和温度都在减小，体积不变，温度降低，则内能减小，故E正确。

故选BCE。

14.如图所示，透热的气缸内封有一定质量的理想气体，缸体质量M=200kg，活塞质量m=10kg，活塞面积S=100cm2活塞与气缸壁无摩擦且不漏气。此时，缸内气体的温度为27，活塞正位于气缸正中，整个装置都静止。已知大气压恒为p0=1.0×105Pa，重力加速度为g=10m/s2求：

(a)缸内气体的压强p1；

(b)缸内气体的温度升高到多少时，活塞恰好会静止在气缸缸口AB处？

【答案】(a)3×105Pa；(b)327

【解析】

【详解】(a)以气缸为对象（不包括活塞）列气缸受力平衡方程

p1S=Mg+p0S

解之得

p1=3×105Pa

(b)当活塞恰好静止在气缸缸口AB处时，缸内气体温度为T2，压强为p2，此时仍有

p2S=Mg+p0S

由题意知缸内气体为等压变化，对这一过程研究缸内气体，由状态方程得

所以

T2=2T1=600K

故

t2=(600－273)=327

15.一简谐横波沿水平绳向右传播，波速为v，周期为T，振幅为A．绳上两质点M、N的平衡位置相距四分之三波长，N位于M右方．设向上为正，在t=0时刻M位移为，且向上运动；经时间t（），M位移仍为，但向下运动，则以下不正确的是___

A．在t时刻，N恰好在波谷位置

B．在t时刻，N位移为负，速度向上

C．在t时刻，N位移为负，速度向下

D．在2t时刻，N位移为，速度向下

E．

【答案】ABD

【解析】

【详解】由题，在t=0时M位移为+，且向上运动，则M点的振动方程为：yM=Asin（ωt+φ0），将在t=0时M位移为+代入方程得：＝A•sin(•t+φ0)，所以：φ0＝；经时间t（t＜T），M位移仍为+，但向下运动，代入公式得：t＝T；两质点M、N的平衡位置相距波长，N位于M右方，所以N点的振动方程：yN＝Asin[ω(t− )+φ0]，代入数据得：，随t的增大，位移的绝对值增大，所以N向下运动．故AB错误，CE正确；将2t代入公式，得：，质点恰好经过平衡位置．故D错误．此题选择不正确的选项，故选ABD．

【点睛】本题是特殊值问题，根据题目提供的条件，写出M点与N点的振动方程，代入数据即可．由于是特殊值问题，也可以使用特殊值，画出波动的图象，使用平移法解答．

16.小明去游泳池游泳，他站在池边发现对岸标杆上有一灯A，水下池壁上有一彩灯B，如图所示，（B灯在图中未画出）他调整自己到岸边的距离，直到发现A灯经水面反射所成的像与B灯经水面折射后所成的像重合，此时人到对岸距离L=10m，A灯距水面高为0.5m，人眼E距水面高为2m，水的折射率为4/3．

(1)画出小明看到A、B灯的像重合时的光路图

(2)求B灯在水面下的深度．

【答案】（1）光路图见解析．（2） 1.89m．

【解析】

【详解】（1）画出光路图如图所示．

（2）如图，设水面为CF，A到水面的距离为L1，B灯到水面的距离为L2，人眼到水面的距离为L3，点C、D之间的距离为L4，则由几何关系得：
代入得：
解得L4=2m
对B灯光的折射过程，sini=sin∠CBD=
sinr=sin∠CA′D=
又
联立解得，灯在水面下的深度为L2=m=1.89m

【点睛】几何光学的计算题，分析题目的关键是根据题目所叙述的情景，根据几何光学的物理规律画出光路图，再根据光路图利用几何的知识分析各个线段（或角）之间的关系并利用物理规律进行运算．