2020届山西省大同市高三模拟考试 理综物理（解析版）

2020届山西省大同市高三模拟考试

理综物理

二、选择题：本题共8小题，每小题6分。在每小题给出的四个选项中，第14~17小题只有一个选项符合题目要求，第18～21小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分。有选错的得0分。

 14．下列说法中错误的是(　　)

A．若氢原子从n＝6能级向n＝1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n＝6能级向n＝2能级跃迁时辐射出的光也不能使该金属发生光电效应

B．用n＝4能级跃迁到n＝1能级辐射出的光，照射逸出功为6.34 eV的金属铂产生的光电子的最大初动能为6.41 eV

C．原子核发生一次β衰变，该原子外层就一定失去一个电子

D．质子、中子、α粒子的质量分别是m1、m2、m3，质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2

15．超强台风山竹的风力达到17级超强台风强度，风速60 m/s左右，对固定建筑物破坏程度巨大．请你根据所学物理知识推算固定建筑物所受风力(空气的压力)与风速(空气流动速度)大小关系．假设某一建筑物垂直风速方向的受力面积为S，风速大小为v，空气吹到建筑物上后速度瞬间减为零，空气密度为ρ，风力F与风速大小v的关系式为(　　)

A．F＝ρSv   B．F＝ρSv2

C．F＝ρSv3   D．F＝ρSv3

16.北京的纬度约为39.6度，计算时用角度θ表示．已知地球半径为R，重力加速度为g，自转周期为T，光速为c，则地球同步卫星发射的电磁波到北京的最短时间为（      ）

A.

B.

C.   ，其中

D. ，其中

17.如图所示，直线MN是一匀强磁场的边界，三个相同的带正电粒子分别沿图示1、2、3三个方向以相同的速率从O点射入磁场，沿箭头1、3两个方向的粒子分别经t1、t3时间均从p点离开磁场，沿箭头2方向(垂直于MN)的粒子经t2时间从q点离开磁场，p是Oq的中点，则t1、t2、t3之比为

A. 1：2：3 B. 2：3：4 C. 1：3：5 D. 2：3：10

18. 两电荷量分别为q1和q2的点电荷固定在x轴上的A、B两点，两点电荷连线上各点电势φ随坐标x变化的关系图象如图6所示，其中P点电势最高，且xAP<xPB，则(　　)

图6

A．q1和q2都是负电荷

B．q1的电荷量大于q2的电荷量

C．在A、B之间将一负点电荷沿x轴从P点左侧移到右侧，电势能先减小后增大

D．一点电荷只在电场力作用下沿x轴从P点运动到B点，加速度逐渐变小

19．如图7所示，带有孔的小球A套在粗糙的倾斜直杆上，与正下方的小球B通过轻绳连接，处于静止状态．给小球B施加水平力F使其缓慢上升，直到小球A刚要滑动．在此过程中(　　)

图7

A．水平力F的大小不变

B．杆对小球A的支持力增加

C．轻绳对小球B的拉力先变大后变小

D．杆对小球A的摩擦力先变小后变大

20．水平面上有质量相等的a、b两个物体，水平推力F1、F2分别作用在a、b上，一段时间后撤去推力，物体继续运动一段距离后停下．两物体的v－t图线如图7所示，图中AB∥CD.则整个过程中(　　)

图7

A．水平推力F1、F2大小可能相等

B．a的平均速度大于b的平均速度

C．合外力对a物体的冲量等于合外力对b物体的冲量

D．摩擦力对a物体做的功小于摩擦力对b物体做的功

21.如图所示，两条相距为L的光滑平行金属导轨位于水平面(纸面)内，其左端接一阻值为R的电阻，导轨平面与磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计．金属棒ab垂直导轨放置并接触良好，接入电路的电阻也为R．若给棒以平行导轨向右的初速度v0，当流过棒截面的电荷量为q时，棒的速度减为零，此过程中棒发生的位移为x．则在这一过程中

A. 当流过棒的电荷为时，棒的速度为

B. 当棒发生位移为时，棒速度为

C. 在流过棒的电荷量q/2的过程中，棒释放的热量为

D. 定值电阻R释放的热量为

第Ⅱ卷

注意事项：

    1．用0.5毫米黑色签字笔将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。

    2．作答选考题时，请考生务必将所选题号用2B铅笔涂黑，答完题后，再次确认所选题号。

三、非选择题：本卷包括必考题和选考题两部分。第22~32题为必考题，每个试题考生都必须作答。第33~38题为选考题，考生根据要求作答。

(一)必考题(共129分)

22.（6分）某实验小组用图甲所示的装置验证动量守恒定律.实验时，先将金属小球A从斜槽上某一固定位置由静止释放，A从斜槽末端飞出后落到水平地面的记录纸上留下落点痕迹，重复10次把相同半径的塑料小球B放在与斜槽末端等高的支柱上，让A仍从斜槽上同- -位置由静止释放，与B碰撞后，A、B分别在记录纸上留下落点痕迹，重复10次.图中0点是水平槽末端在记录纸上的垂直投影点，M、P、N分别为小球落点的痕迹，小立柱与斜槽末端的距离等于小球的直径.

(1)下列说法正确的是_________.

A.斜槽的末端必须水平

B.需要测量斜槽末端距地面的高度

C.图中M点是未放小球B时小球A的落点痕迹

D.图中P点是未放小球B时小球A的落点痕迹

(2)用螺旋测微器测量小球的直径时示数如图乙所示，则小球的直径d =_ _________mm.

(3)实验中测出小球的直径及M、P、N与0点的距离分别用d、OM、OP、ON表示，若碰撞过程中动量守恒，则两小球的质量之比=___________(用所给符号表示).

23．（9分）为了测量一节干电池的电动势和内阻，某实验小组设计了如图甲所示的电路，实验室准备了下列器材供选用：

A．待测干电池一节

B．直流电流表A1(量程0～0.6 A，内阻约为0.01 Ω)

C．直流电流表A2(量程0～3 A，内阻约为0.02 Ω)

D．直流电压表V1(量程0～3 V，内阻约为5 kΩ)

E．直流电压表V2(量程0～15 V，内阻约为25 kΩ)

F．滑动变阻器R1(阻值范围为0～15 Ω，允许最大电流为1 A)

G．滑动变阻器R2(阻值范围为0～1000 Ω，允许最大电流为2 A)

H．开关

I．导线若干

(1)实验中电压表应选用________；电流表应选用________；滑动变阻器应选用________。(填字母代号)

(2)实验小组在进行实验时，初始滑片P在最右端，但由于滑动变阻器某处发生断路，合上开关S后发现滑片P向左滑过一段距离x后电流表才有读数，于是该组同学分别作出了电压表读数U与x、电流表读数I与x的关系图，如图乙所示，则根据图象可知，电池的电动势为________ V，内阻为________ Ω。

24. (12分)如图1所示，在光滑水平地面上放有一质量M＝3 kg带四分之一光滑圆弧形槽的小车，质量为m＝2 kg的小球以速度v0＝5 m/s沿水平槽口滑上圆弧形槽，槽口距地面的高度h＝0.8 m，不计空气阻力，取重力加速度g＝10 m/s2.求：

图1

(1)小球从槽口上升到最高点(未离开小车)的过程中，小球对小车做的功W；

(2)小球落地瞬间，小车与小球间的水平间距L.

25. (20分)如图2所示，在xOy坐标系中有圆柱形匀强磁场区域，其圆心在O′(R，0)，半径为R，磁感应强度大小为B，磁场方向垂直纸面向里．在y≥R范围内，有方向向左的匀强电场，电场强度为E.有一带正电的微粒平行于x轴射入磁场，微粒在磁场中的偏转半径刚好也是R.已知带电微粒的电荷量为q，质量为m，整个装置处于真空中，不计重力．

图2

(1)求微粒进入磁场的速度大小；

(2)若微粒从坐标原点射入磁场，求微粒从射入磁场到再次经过y轴所用时间；

(3)若微粒从y轴上y＝处射向磁场，求微粒以后运动过程中距y轴的最大距离．

（二）选做试题（45分）

33．【物理——选修3—3】(15分)

 (1)(5分)一定质量的理想气体由状态a经状态b、c到状态d，其体积V与热力学温度T关系如图3所示，O、a、d三点在同一直线上，ab和cd平行于横轴，bc平行于纵轴，则下列说法正确的是______________．

图3

A．从状态a到状态b，气体吸收热量

B．从状态a到状态b，每个气体分子的动能都增大

C．从状态b到状态c，气体对外做功，内能减小

D．从状态c到状态d，气体的密度不变

E．从状态a到状态d，气体的内能增加

(2) (10分)如图4所示，长L＝55 cm的薄壁玻璃管与水平面成30°角倾斜放置，玻璃管粗细均匀，底端封闭、另一端开口．现用长l＝10 cm的水银柱封闭着一定质量的理想气体，气体温度为306 K，且水银面恰与管口齐平．现将管口缓慢转到竖直向上位置，并将水银缓慢注入管中，直到水银面再次与管口齐平，已知大气压强p＝75 cmHg.求：

图4

①水银面再次与管口齐平时，管中气体的压强；

②对竖直玻璃管缓慢加热，若管中刚好剩下5 cm高的水银柱，气体温度升高了多少．

34．【物理——选修3—4】(15分)

(1)(5分)一列简谐横波在t ＝0.6 s时刻的图象如图5甲所示，此时，P、Q两质点的位移均为－1 cm，波上A质点的振动图象如图乙所示，则以下说法正确的是________．

图5

A．这列波沿x轴正方向传播

B．这列波的波速是 m/s

C．从t＝0.6 s开始，紧接着的Δt＝0.6 s时间内，A质点通过的路程是10 m

D．从t＝0.6 s开始，质点P比质点Q早0.4 s回到平衡位置

E．若该波在传播过程中遇到一个尺寸为10 m的障碍物，不能发生明显衍射现象

(2) (10分)如图6所示，某种材料制成的扇形透明砖放置在水平桌面上，光源S发出一束平行于桌面的光线从OA的中点垂直射入透明砖，恰好经过两次全反射后，垂直OB射出，并再次经过光源S.已知光在真空中传播的速率为c，求：

图6

①该材料的折射率n；

②该过程中，光在空气中传播的时间与光在该材料中传播的时间之比．

物理部分答案

14.【答案】C

【解析】　

根据玻尔理论可知，氢原子从n＝6能级向n＝1能级跃迁时辐射出的光子的能量大于氢原子从n＝6能级向n＝2能级跃迁时辐射出的光子的能量，结合光电效应发生的条件可知，若氢原子从n＝6能级向n＝1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n＝6能级向n＝2能级跃迁时辐射出的光也不能使该金属发生光电效应，故A正确；处于n＝4能级的氢原子跃迁到n＝1能级辐射出的光子的能量为：E＝E4－E1＝－0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.75 eV，根据光电效应方程，照射逸出功为6.34 eV的金属铂产生的光电子的最大初动能为：Ek＝E－W0＝12.75 eV－6.34 eV＝6.41 eV，故B正确．

β衰变的实质是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，不是来自核外电子，故C错误；根据爱因斯坦质能方程知，质子和中子结合成α粒子，核反应方程为2H＋2n→He，释放的能量是ΔE＝Δmc2＝(2m1＋2m2－m3)c2，故D正确．

15.【答案】B 　

【解析】

设t时间内吹到建筑物上的空气质量为m，则m＝ρSvt，根据动量定理得－Ft＝0－mv＝0－ρSv2t，解得F＝ρSv2，故B正确，A、C、D错误．

16.【答案】D

【解析】

根据万有引力提供向心力，有:，得：；因为地球表面物体重力等于万有引力，即：，

得：

联立解得：

地球同步卫星发射的电磁波到西安地区的最短路程为：

电磁波的传播速度为c

故最短时间为：；

其中，D正确；ABC错误；

故选D．

17.【答案】C

【解析】

各个粒子的圆心所在位置如图所示：

由于粒子运动的速度相等，所以三个粒子的轨道半径也相等，粒子2在磁场中运动了半个周期，所用时间 ，根据几何关系知粒子1转过的圆心角为 ，所用时间为 ,粒子3运动转过的圆心角为 所用时间为 ，所以

故C正确；

故选C

18.【答案】　AC

【解析】　由题图知，越靠近两电荷，电势越低，则q1和q2都是负电荷，故A项正确；φ－x图象的斜率表示电场强度，则P点场强为零，据场强的叠加知两点电荷在P处产生的场强等值反向，即k＝k，又xAP<xPB，所以q1的电荷量小于q2的电荷量，故B项错误；由题图知，在A、B之间沿x轴从P点左侧到右侧，电势先增加后减小，则负点电荷的电势能先减小后增大，故C项正确；φ－x图象的斜率表示电场强度，则沿x轴从P点运动到B点场强逐渐增大；据a＝可知，电荷只在电场力作用下沿x轴从P点运动到B点，加速度逐渐增大，故D项错误．

19.【答案】　BD

【解析】　小球B受拉力F、重力和轻绳的拉力FT，合力为零如图所示：

由此可知，随着α的增加，拉力F和轻绳张力FT均增大，故A、C错误；

再对A、B球整体分析，受重力、拉力F、支持力FN和静摩擦力Ff，如图所示：

设杆与水平方向的夹角为θ，根据平衡条件，在垂直杆方向有FN＝(M＋m)gcos θ＋Fsin θ，随着F的增大，支持力FN增大；

在平行杆方向，有：Fcos θ＋Ff＝(M＋m)gsin θ，可得：Ff＝(M＋m)gsin θ－Fcos θ，可知随着F的增大，静摩擦力逐渐减小，当(M＋m)gsin θ＝Fcos θ时，摩擦力为零，此后静摩擦力反向增大，故B、D正确．

20.【答案】　CD

【解析】　由题图知，AB与CD平行，说明撤去推力后两物体的加速度相同，而撤去推力后物体的合力等于摩擦力，根据牛顿第二定律可知，两物体受到的摩擦力大小相等．水平推力作用时，由图象可知a的加速度大于b的加速度，根据F－Ff＝ma可知水平推力F1大于F2，故A错误；设两物体的最大速度为v，加水平推力时两物体的平均速度均为，撤去水平推力后两物体的平均速度仍为，可知a的平均速度等于b的平均速度，故B错误；根据动量定理可知，合外力的冲量等于动量的变化量，即IF－If＝0，故C正确；由题图可知，a的位移小于b的位移，因两物体的摩擦力相等，可知摩擦力对a物体做的功小于摩擦力对b物体做的功，故D正确．

21.【答案】BD

【解析】

A、棒的速度减为零，当流过棒截面的电荷量为，当流过棒的电荷为时，棒发生的位移为，根据牛顿运动定律可得棒运动的加速度为，设棒运动的时间为，则有，所以有，即，当流过棒的电荷为时，则有，当流过棒的电荷为时，则有，解得，，故A错误；

B、当棒发生位移为时，则有，解得棒的速度为，故B正确；

C、当流过棒的电荷为的过程中，由能量守恒可得棒释放的热量为，故C错误；

D、棒的速度减为零的过程中，定值电阻R释放的热量为，故D正确；

故选D．

22.【答案】    (1). AD;    (2). 7.500;    (3). ;

【解析】

(1) 斜槽的末端必须水平才能保证小球从斜槽末端飞出时做平抛运动，故A正确；

B、本实验是根据平抛的规律验证动量守恒定律，需要测量的是A、B两小球抛出的水平距离，因为抛出高度相同落地时间一样，验证时式子两端会把时间消去，所以与高度无关，不需要测量斜槽末端距地面的高度，故B错误；

CD、碰撞后A球速度小，B球速度大，因为落地时间相同，所以M点是碰撞后A球落点，N点是B球落点，而图中P点是未放小球B时小球A的落点，故C错误，D正确；

故选AD．

(2) 螺旋测微器的固定刻度读数为7.5mm．可动刻度读数为0.01×0.0mm=0.000mm，所以小球的直径最终读数为：7.5mm+0.000mm=7.500mm；

(3)根据实验原理可知，因为下落时间相同，所以有，解得两小球质量之比．

23.答案　(1)D　B　F　(2)1.5　0.5

24.【答案】(1)6 J　(2)2 m

【解析】

　(1)小球上升至最高点时，小车和小球的水平速度相等，由小车和小球水平方向动量守恒得：mv0＝(m＋M)v①

对小车由动能定理得：

W＝Mv2②

联立①②解得：W＝6 J

(2)小球从槽口上升至最高点，再从最高点回到槽口的过程中，小球和小车水平方向动量守恒：

mv0＝mv1＋Mv2③

对小球和小车由功能关系得：

mv02＝mv12＋Mv22④

联立③④可解得：v1＝－1 m/s⑤

v2＝4 m/s⑥

小球离开小车后，向右做平抛运动，小车向左做匀速运动

h＝gt2⑦

L＝(v2－v1)t⑧

联立⑤⑥⑦⑧可得：L＝2 m.

25.【答案】　(1)　(2)＋　(3)R＋

【解析】

　(1)微粒射入磁场后做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：qvB＝m

解得v＝；

(2)微粒从原点射入磁场，因在磁场中轨迹半径也为R，所以微粒经圆周后以速度v垂直于电场方向进入电场，微粒在电场中做类平抛运动，轨迹如图甲所示

微粒在磁场中的运动时间为t1＝＝×＝

微粒在电场中做类平抛运动，沿电场方向R＝·t22

解得t2＝

微粒再次经过y轴需要的时间为：t＝t1＋t2＝＋

(3)微粒从y轴上y＝处射向磁场，微粒运动轨迹如图所示，设微粒在P点射入磁场，入射点为P，轨迹圆心为O2，如图乙所示

在△APO′中∠AO′P＝30°，∠APO′＝60°，连接O2O′，因O2P＝O′P＝R，∠O2PO′＝120°，则∠PO′O2＝30°，两圆相交，关于圆心连线对称，设出射点为Q，由对称知∠O2O′Q＝30°，出射点Q必位于O′点正上方．

由于∠PO2Q＝60°，所以微粒从磁场中出射方向与x轴成θ＝60°.

微粒在电场中沿x轴正方向做初速度为v0x＝vcos θ的匀减速运动，加速度大小为a＝

在电场中向右运动的最远距离xm＝

由以上三式及v＝可解得xm＝

运动过程中距y轴的最远距离为s＝R＋xm＝R＋.

33.【答案】　(1)ADE　(2)①90 cmHg　②340 K

【解析】　(1)由状态a到状态b过程中，气体体积不变，则W＝0，温度升高，则ΔU>0，根据ΔU＝W＋Q可知气体吸收热量，选项A正确；由状态a到状态b过程中，气体的温度升高，则气体分子的平均动能变大，但不是每个气体分子的动能都会增大，选项B错误；从状态b到c，气体温度不变，内能不变，体积变大，则气体对外做功，选项C错误；从状态c到d，气体体积不变，则气体的密度不变，选项D正确；从状态a到状态d，气体温度升高，则内能增加，选项E正确．

(2)①设玻璃管的横截面积为S，水银密度为ρ，重力加速度为g，初态时，管内气体的温度为T1＝306 K，体积V1＝45S

压强为p1＝p0＋ρglsin 30°＝80 cmHg

当玻璃管竖直，水银面再次与管口齐平时，设水银柱高为H，则V2＝(55－H)S

压强为p2＝p0＋ρgH＝(75＋H) cmHg

由玻意耳定律，p1V1＝p2V2

代入数据解得：H＝15 cm

故p2＝p0＋ρgH＝90 cmHg

②设温度升至T2时，管中水银柱高为5 cm，气体体积V3＝50S

气体压强为p3＝p0＋ρgH＝80 cmHg

由理想气体状态方程：＝

代入数据得：T2＝340 K.

34.【答案】　(1)ABD　(2)①2　②1∶4

【解析】　(2)①光路如图，

由折射定律sin C＝

而＝，故sin C＝，即C＝30°

所以该材料的折射率n＝2.

②光在空气中传播的路程s1＝2

由几何关系可知∠OSF＝30°

所以s1＝R×2＝R

则t1＝＝

光在介质中传播的路程s2＝4＝2R

则t2＝＝＝＝

故t1∶t2＝1∶4.