安徽省合肥市肥东县高级中学2020届高三4月调研考试物理试题

肥东县高级中学2020届高三4月调研考试

理综物理试卷

二、选择题，本题共8小题，每小题6分，共48分。每小题给出的4个选项中，第14-17题只有一项是符合题意要求的，第18-21题有多项是符合题意要求的。全部选对的6分，选对但不全对的得3分，有选错的得0分。

14.日本福岛核事故是世界上最大的核事故之一，2019年2月13日日本宣布福岛核电站核残渣首次被“触及”，其中部分残留的放射性物质半衰期可长达1570万年，下列有关说法正确的是

A. 衰变成的核反应方程为

B. 的比结合能大于的比结合能

C. 天然放射现象中产生的α射线的速度与光速相当，穿透能力很强

D. 将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，不会改变放射性元素的半衰期

15.在光滑水平面上有一质点处于静止状态，现施加一水平力F，力F随时间t按如图所示的余弦函数变化，则下列说法正确的是

A. 在0〜4s内，力F做功为零                 B. 第2s末，质点的加速度最大

C. 第4s末，质点的速度最大                  D. 在2s〜4s内，质点做加速运动

16.如图所示是某粒子速度选择器截面的示意图，在一半径为R＝10 cm的圆柱形桶内有B＝10－4T的匀强磁场，方向平行于轴线，在圆柱桶某一截面直径的两端开有小孔，作为入射孔和出射孔．粒子束以不同角度入射，最后有不同速度的粒子束射出．现有一粒子源发射比荷为的正粒子，粒子束中速度分布连续．当角θ＝45°时，出射粒子速度v的大小是

A. ×106m/s       B. 2×106m/s      C. 2×108m/s        D. 4×106m/s

17.某空间区域有竖直方向的电场（图中只画出了一条电场线）。一个质量为m、电荷量为q的带正电的小球，在电场中从A点由静止开始沿电场线竖直向下运动。不计一切阻力，运动过程中小球的机械能E与小球位移x的关系图象如图所示，由此可以判断

A. 小球所处的电场为非匀强电场，且场强不断减小，场强方向向上

B. 小球所处的电场为匀强电场，场强方向向下

C. 小球可能先做加速运动，后做匀速运动

D. 小球一定先做加速运动，达到最大速度后做减速运动，最后静止

18.如图所示为小型交流发电机的示意图，线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO’沿逆时针方向以角速度匀速转动。线圈的匝敬为n、电阻为r，外接电阻为R，A为交流电流表。线圈从图示位置（线圈平面平行于磁场方向）开始转过时的感应电流为I。下列说法中正确的是

A. 电流表的读数为

B. 转动过程中穿过线圈磁通量的最大值为

C. 线圈转动一周的过程中，电阻R产生的热量为

D. 从图示位置开始转过的过程中，通过电阻R的电荷量为

19.某宇宙飞船在赤道所在平面内绕地球做匀速圆周运动，假设地球赤道平面与其公转平面共面，地球半径为R。日落后3小时时，站在地球赤道上的小明，刚好观察到头顶正上方的宇宙飞船正要进入地球阴影区，则

A. 宇宙飞船距地面高度为R

B. 在宇宙飞船中的宇航员观测地球，其张角为90°

C. 宇航员绕地球一周经历的“夜晚”时间为6小时

D. 若宇宙飞船的周期为T，则宇航员绕地球一周经历的“夜晚”时间为T/4

20.如图所示，正方形导线框ABCD、abcd的边长均为L，电阻均为R，质量分别为2m和m，它们分别系在一跨过两个定滑轮的轻绳两端，且正方形导线框与定滑轮处于同一竖直平面内．在两导线框之间有一宽度为2L、磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场．开始时导线框ABCD的下边与匀强磁场的上边界重合，导线框abcd的上边到匀强磁场的下边界的距离为L．现将系统由静止释放，当导线框ABCD刚好全部进入磁场时，系统开始做匀速运动，不计摩擦的空气阻力，则

A. 两线框刚开始做匀速运动时轻绳上的张力FT=mg

B. 系统匀速运动的速度大小

C. 两线框从开始运动至等高的过程中所产生的总焦耳热

D. 导线框abcd的ab边通过磁场的时间

21.水平面上有质量为ma的物体a和质量为mb的物体b，分别在水平推力Fa和Fb作用下开始运动，运动一段时间后都撤去推力，两个物体都将再运动一段时间后停下。两物体运动的v–t图线如图所示，图中线段AC∥BD。则以下说法正确的是

A. 若ma > mb，则Fa < Fb，且物体a克服摩擦力做功小于物体b克服摩擦力做功

B. 若ma > mb，则Fa> Fb，且物体a克服摩擦力做功大于物体b克服摩擦力做功

C. 若ma < mb，则可能Fa < Fb，且物体a所受摩擦力的冲量大于物体b所受摩擦力的冲量

D. 若ma < mb，则可能Fa > Fb，且物体a所受摩擦力的冲量小于物体b所受摩擦力的冲量

三、非选择题：共174分。包括必考题和选考题两部分。

（一）必考题：共129分。

22. （6分）一组同学研究“运动物体所受空气阻力与其运动速度关系”，他们利用一些“小纸杯”作为研究对象，用频闪照相机等仪器测量“小纸杯”在空中竖直下落距离、速度随时间变化的规律。过程如下：

A．如图甲所示，同学们首先测量单只“小纸杯”在空中下落过程中不同时间的下落距离，将数据填入下表中。

B．在相同的实验条件下，将不同数量的“小纸杯”叠放在一起从空中下落，分别测出它们的v一t图线，如图乙中图线1、2、3、4所示。

C．同学们对实验数据进行分析、归纳后，得出阻力大小与速度平方成正比的关系，即。 其中k为常数。回答下列问题：

(1)图乙中各条图线具有共同特点：“小纸杯”先做加速度大小______的加速运动（选填“不变”、“增大”或“减小”），最后达到匀速运动。

(2)根据表格和图乙中的信息可知表中X处的理论值为____m。

(3)根据上述实验结论，可知4个“小纸杯”叠在一起下落时，其最终的下落速率为____m/s。

23. （9分）电动自行车是一种环保，便利的交通工具，越来越受大众的青睐，为了测定电动车电池组的电动势和内电阻，某同学设计了如图1所示的实验电路，所用实验器材有：

A．电池组(电动势约为12 V，内阻未知)

B．电流表(量程为300 mA，内阻忽略不计)

C．电阻箱R(0～999.9 Ω)

D．定值电阻R0(阻值为10 Ω)

E．导线和开关

该同学部分操作步骤如下

(1)当闭合开关后，无论怎样调节电阻箱，电流表都没有示数，反复检查确认电路连接完好，该同学利用多用电表，又进行了如下操作：断开电源开关S.将多用电表选择开关置于“×1Ω”挡，调零后，将红、黑表笔分别接在R0两端，读数为10Ω.将多用电表选择开关置于“×10 Ω”挡，调零后，将红，黑表笔分别接电阻箱两接线柱，指针位置如图2所示，则所测电阻箱的阻值为________ Ω.用多用电表分别对电源和开关进行检测，发现电源，开关均完好．由以上操作可知，发生故障的元件是________．

(2)在更换规格相同的元件后重新连接好电路．

(3)改变电阻箱R的阻值，分别测出电路中相应的电流I.为了保证实验顺利进行且使测量结果更准确些，电阻箱R的取值范围应为________．

A．100Ω～300Ω              B．40Ω～100Ω                 C．15Ω～40Ω

(4)根据实验数据描点，绘出的－R图象如图3所示．若直线的斜率为k，在坐标轴上的截距为b，则该电池组的电动势E＝________，内阻r＝________(用k，b和R0表示)．

24.（12分）如图，一带电荷量q=+0.05C、质量M=lkg的绝缘平板置于光滑的水平面上，板上靠右端放一可视为质点、质量m=lkg的不带电小物块，平板与物块间的动摩擦因数μ=0.75．距平板左端L=0.8m处有一固定弹性挡板，挡板与平板等高，平板撞上挡板后会原速率反弹。整个空间存在电场强度E=100N/C的水平向左的匀强电场。现将物块与平板一起由静止释放，已知重力加速度g=10m/s2，平板所带电荷量保持不变，整个过程中物块未离开平板。求：

（1）平板第二次与挡板即将碰撞时的速率；

（2）平板的最小长度；

（3）从释放平板到两者最终停止运动，挡板对平板的总冲量。

25.（20分）如图，间距为L的光滑金属导轨，半径为r的圆弧部分竖直放置、直的部分固定于水平地面，MNQP范围内有磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场。金属棒ab和cd垂直导轨放置且接触良好，cd静止在磁场中，ab从圆弧导轨的顶端由静止释放，进入磁场后与cd在运动中始终不接触。已知两根导体棒的质量均为m、电阻均为R．金属导轨电阻不计，重力加速度为g。求

（1）ab棒到达圆弧底端时对轨道压力的大小：

（2）当ab棒速度为时，cd棒加速度的大小（此时两棒均未离开磁场）

（3）若cd棒以离开磁场，已知从cd棒开始运动到其离开磁场一段时间后，通过cd棒的电荷量为q。求此过程系统产生的焦耳热是多少。（此过程ab棒始终在磁场中运动）

33. [物理---选修3-3]（15分）

(1)(5分) 下列说法中正确的是________(填正确答案标号，选对一个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错一个扣3分，最低得分为0分)

A. 悬浮在液体中的颗粒越小，布朗运动越明显

B. 热量不可能从低温物体传到高温物体

C. 有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体

D. 生产半导体器件时需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，这可以在高温条件下利用分子的扩散来完成

E. 理想气体等压膨胀的过程一定放热

（2）（10分）如图为某高压锅结构示意图，锅盖上有两个气孔，气孔1使锅内与外界连通，此时锅内气体与外界大气压强相等。当锅内温度达到40℃时，气孔1会封闭，将锅内外隔离。若锅内温度继续升高，锅内气体压强增大，当压强增大到设计的最大值时，气体会顶起气孔2上的限压阀。已知限压阀的质量为20g，气孔2的横截面积为8mm2，锅的容积为0.04m3。现在锅内放入20℃、极少量的水，然后盖好锅盖加热，很快水完全汽化后气孔1封闭。求:（气体可视为理想气体，大气压强p0=1.0×105Pa）

(1)气孔2上的限压阀被顶起时，锅内气体的温度是多少？

(2)从气孔1封闭到温度升到120℃，漏出的气体与气孔1封闭时锅内气体的质量比.

34. [物理---选修3-4]（15分）

(1) (5分)如图所示，有一列简谐横波的波源在O处，某时刻沿x轴正方向传播的振动形式传到10cm处，此时x轴上5cm处的质点已振动0.02s，P点离O处40cm，取该时刻为t=0时刻，下列说法中正确的是________(填正确答案标号，选对一个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错一个扣3分，最低得分为0分)

A.P处质点起振时的速度方向沿y轴正方向

B.波的传播速度为2.5m/s

C.经过0.12s，P处质点第一次到达波峰

D.0~0.01s时间内，x=5cm处的质点振动的速度逐渐减小

E.x=20cm处的质点从开始起振到P处质点开始起振的时间内通过的路程为32cm

（2）（10分）如图所示，有一个用折射率为n＝的透明材料做成的正方体，其底面ABCD为边长等于2R的正方形，在该正方形ABCD的中心处放置一点光源S，已知真空中光速为c，不考虑光线在界面上多次反射，求：

（1）光自光源S出发到从正方体的四个侧面（不包括顶面A′B′C′D′）射出所能经历的最长时间.

（2）光能从正方体四个侧面上射出部分的总面积。

物理参考答案

14.D    15.A    16.B    17.A   18.AB   19.BD    20.BC    21.BD

22.减小      1.750           2.0

23.70    电流表    B       

24.（1）平板第二次与挡板即将碰撞时的速率为1.0m/s;（2）平板的最小长度为0.53m;（3）从释放平板到两者最终停止运动，挡板对平板的总冲量为8.0N•s

【解析】（1）两者相对静止，在电场力作用下一起向左加速，

有a==2.5m/s2＜μg

故平板M与物块m一起匀加速，根据动能定理可得：qEL=（M+m）v

解得v=2.0m/s

平板反弹后，物块加速度大小a1==7.5m/s2，向左做匀减速运动

平板加速度大小a2==12.5m/s2，

平板向右做匀减速运动，设经历时间t1木板与木块达到共同速度v1′，向右为正方向。

-v1+a1t1=v1-a2t1

解得t1=0.2s，v=0.5m/s，方向向左。

此时平板左端距挡板的距离：x=v1t1=0.15m

此后两者一起向左匀加速，设第二次碰撞时速度为v，则由动能定理

（M+m）v（M+m）=qEx1

解得v2=1.0m/s

（2）最后平板、小物块静止（左端与挡板接触），此时小物块恰好滑到平板最左端，这时的平板长度最短。

设平板长为l，全程根据能量守恒可得：qEL=μmgl

解得：l==0.53m

（3）设平板第n-1次与第n次碰撞反弹速度分别为vn-1，和vn；平板第n-1次反弹后：设经历时间tn-1，平板与物块达到共同速度vn-1′

平板vn-1′=vn-1-a2tn-1

位移大小

物块vn-1′=-vn-1+a1tn-1

由以上三式解得：，，

此后两者一起向左匀加速，由动能定理

qExn-1=

解得：

从开始运动到平板和物块恰停止，挡板对平板的总冲量：

I=2Mv1+2Mv2+2Mv3+2Mv4+……

解得：I=8.0N•s

25.（1）3mg。（2）。（3）BLq-mgr-。

【解析】（1）ab下滑过程机械能守恒，由机械能守恒定律得：mgr=，
解得：v0=，
ab运动到底端时，由牛顿第二定律得：F-mg=m，
解得：F=3mg，
由牛顿第三定律知：ab对轨道压力大小：F′=F=3mg；
（2）两棒组成的系统动量守恒，以向右为正方向，
由动量守恒定律：mv0=mvab+mv′，
解得：v′=，
ab棒产生的电动势：Eab=BLvab，
cd棒产生的感应电动势：Ecd=BLv′，
回路中电流：I=，
解得：I=，
此时cd棒所受安培力：F=BIL，
此时cd棒加速度：a=，
解得：a=；
（3）由题意可知，cd棒以离开磁场后向右匀速运动，
且从cd棒开始运动到通过其电荷量为q的时间内，通过ab棒电荷量也为q。
对ab棒，由动量定理可知：-BLt=mvab-mv0，
其中：q=t，
解得：vab=-，
此过程，由能量守恒定律得：mgr=+Q，
解得：Q=BLq-mgr-；

33. （1）ACD

【解析】悬浮在液体中的小颗粒越小，液体温度越高，布朗运动越明显，选项A正确；根据热力学第二定律，热量也可能从低温物体传到高温物体，但要引起其他的变化，选项B错误；晶体和非晶体区别在于内部分子排列，有些通过外界干预可以相互转化，如把晶体硫加热熔化（温度超过300℃）再倒进冷水中，会变成柔软的非晶硫，再过一段时间又会转化为晶体硫，故C正确。生产半导体器件时需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，这可以在高温条件下利用分子的扩散来完成，选项D正确；根据pV/T＝C，可知p不变V增大，则T增大，气体对外做功，内能增加，则需要吸热，故E错误；故选ACD.

（2）（i）118.25°C（ii）0.45%

【解析】 (1)气体在气孔1封闭到气孔2上的限压阀被顶起的过程中，据查理定律：

限压阀：p2s0=p0s0+mg

T1=273+40=313K

解得：T2=391.25K ,即t2=118.25°C

(2)密封的气体在限压阀顶起至升温到120°C进行等压变化，

据盖.吕萨克定律

漏出气体：

漏出气体的质量占气孔1封闭后锅内气体的总质量的百分比

解得：

34.（1）BDE

【解析】从图象可以直接读出振幅和波长，根据x轴上5cm处的质点已振动0.02s求出周期，根据公式v=λ/T可得知波速，每个质点的起振方向均相同，故质点P的起振方向与质点A的起振方向相同，由图读出x=2.5cm到P点间的距离，即可求出由x=2.5cm传播到P的时间，根据在一个周期内，质点振动走过的路程为4个振幅求出x=20cm处的质点振动的路程．

根据图象可知，A点起振方向向下，沿y轴负方向，各个质点的起振方向均相同，故质点P的起振方向与质点A的起振方向相同，为沿y轴负方向，故A错误；根据图象可知，波长λ=10cm=0.1m，此时x轴上5cm处的质点已振动0.02s，则周期T=0.04s，则波速，故B正确；当x=2.5cm处的波动传到P点时，P点第一次到达波峰，时间，故C错误；从0～0.01s时间内，x=5cm处的质点从平衡位置向波峰位置振动，速度逐渐减小，到达波峰处速度为零，故D正确；x=20cm处的质点从开始起振到P点开始起振的时间，则x=20cm处的质点振动的路程s=8A=32cm，故E正确。故选BDE。

（2）（1）光自光源S出发到从正方体的四个侧面（不包括顶面A′B′C′D′）射出所能经历的最长时间为 ；（2）光能从正方体四个侧面上射出部分的总面积为＝（6π﹣4﹣12α）R2。

【解析】（1）光从光源S发出到从四个侧面射出经历的最长时间为恰好在侧面发生全反射的情形，

设此时入射角为θ，则有：sinθ＝1/n①

把n＝代入①解得：sinθ＝，即：θ＝60°  ②

则经历最长时间的光在透明材料内经过的路径长度：L＝2R，

设经历最长时间的光在介质中的传播时间为t，则：L＝vt，

其中：v＝c/n

解得： t＝；

（2）考虑光到达任意一个侧面并恰好发生全反射的情况，分析可知，在此侧面上射出光线部分的区域为半个圆面（其圆心为光源S点在此侧面上的投影点S′，半径为R）与侧面的公共部分，即图中的阴影部分，可算得各相关边长如图所示，由几何知识，可表达一个面上的出射面积为：，

四个侧面总的出射面积为：S总＝4S，解得：S总＝（6π﹣4﹣12α）R2，其中：tanα＝