湖北省武汉市部分市级示范高中2020届高三物理12月联考试题（含解析）

湖北省武汉市部分市级示范高中2020届高三物理12月联考试题（含解析）

‎2020届武汉市部分市级示范高中高三12月联考物理试题 ‎ 一、选择题 ‎1.如图所示为甲、乙两个质点在0~t0时间内沿同一直线运动的位移一时间图象，则两个质点在0~t0时间内 A. 任一时刻的加速度都不同 B. 位移大小不相等 C. 任一时刻的速度都不同 D. 运动方向不相同 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A、斜率代表速度，从图像上可以看出甲做变速，乙做匀速，故两者加速度不相等，A对；‎ B、两个 质点的初位置和末位置都相同，所有两者的位移相同，B错；‎ C、当甲图像中的斜率与乙平行时两者速度相同，C错；‎ D、甲乙两点均沿x轴负方向运动，所以两者运动方向相同，D错；‎ 故选A ‎2.一个小球被水平抛出，运动t时间重力做功为W，不计空气阻力，则t时刻重力的瞬时功率为 A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】根据题意有 解得： ，故C对；ABD错；‎ 故选C ‎3.两个质量均为m的A、B小球用轻杆连接，A球与固定在斜面上的光滑竖直挡板接触，B球放在倾角为 的斜面上，A、B均处于静止，B球没有滑动趋势，则A球对挡板的压力大小为 A. mg tanθ B. C. D. 2mg tan θ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】以整体为对象受力分析如图所示：‎ 根据平衡可知： ，故D对；ABC错；‎ 故选D ‎【点睛】本题考查了物体的平衡，注意整体法和隔离法的应用问题，在平时训练时加强注意。‎ ‎4.一个小球从水面上方某一高度处由静止落下，进入水中后受到的浮力大小恒定，受到水的黏滞阻力的大小与速度成正比，浮力大于重力，水足够深，关于小球在水中运动的加速度，下列说法正确的是 A. 小球向下运动时，加速度方向一直向下 B. 小球向上运动时，加速度方向一直向下 C. 小球向下运动时，加速度一直减小 D. 小球向上运动时，加速度一直增大 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 小球在水中受到向下的重力，向上的浮力和阻碍运动的向上的阻力，根据牛顿第二定律判断小球在水中运动时的加速度和速度的变化规律。‎ ‎【详解】小球在水中受到向下的重力，向上的浮力和阻碍运动的向上的阻力，由于浮力大于重力，根据牛顿第二定律可知：小球的加速度向上，小球向下做减速运动，随着速度的减小，加速度也在减小，故A错；C对；‎ BD、当速度减小到零时，合外力不为零，故加速度不为零，随后小球将在水中向上运动，向上运动的初始阶段加速度方向向上，做加速运动，此时有 ，随着速度的增加，加速度在减小，如果加速度可以减到零，则以后做匀速运动，故BD错；‎ 故选C ‎【点睛】本题考查牛顿第二定律的应用问题，注意题中浮力不变，但是阻力随速度的变化而变化。‎ ‎5.如图所示，金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上，在ef右侧存在有界匀强磁场B，磁场方向垂直导轨平面向下，在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内。当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后，下列有关圆环的说法正确的是（ ）‎ A. 圆环内产生变大的感应电流，圆环有收缩的趋势 B. 圆环内产生变小的感应电流，圆环有收缩的趋势 C. 圆环内产生变大的感应电流，圆环有扩张的趋势 D. 圆环内产生变小的感应电流，圆环有扩张的趋势 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】因为金属棒ab在恒力F的作用下向右运动,则abcd回路中产生逆时针方向的感应电流,则在圆环处产生垂直于纸面向外的磁场,随着金属棒向右加速运动,圆环的磁通量将增大,根据楞次定律可以知道,圆环将有收缩的趋势以阻碍圆环的磁通量将增大;又因为金属棒向右运动的加速度减小,单位时间内磁通量的变化率减小,所以在圆环中产生的感应电流不断减小,故B对；ACD错 ‎【点睛】当导体棒变速运动时在回路中产生变化的感应电流,因此圆环内的磁场磁通量发生变化,根据磁通量的变化由楞次定律可以判断圆环面积的变化趋势,其感应电流的变化要根据其磁通量的变化快慢来判断.‎ ‎6.2020年7月29日09时48分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第33、34颗北斗导航卫星。火箭将两颗卫星送入了同一个轨道上的不同位置，如图所示。如果这两颗卫星与地心连线成θ(弧度)角，在轨运行的加速度大小均为a，均沿顺时针做圆周运动。已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，则第33颗北斗卫星从图示位置运动到第34颗北斗卫星图示位置所用的时间为 A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】根据题意卫星运动的加速为a，则 在地球表面时 则第33颗北斗卫星从图示位置运动到第34颗北斗卫星图示位置所用的时间为 解得： ，故B对；ACD错 故选B ‎7.如图所示，光滑绝缘细直杆水平放置，等量异种电荷在同一竖直线上，水平细杆过两电荷连线的中点O，一个带电小球套在杆上静止在A点，现给小球一个向右的初速度，则小球向右运动过程中 A. 一直做匀速直线运动 B. 可能先做加速运动，后做减速运动 C. 动能可能先减小后增大 D. 电势能一直保持不变 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】等量异种电荷的中垂线是一条等势线，电场方向与等势线垂直，所以粒子沿等势线运动电场力不做功，所以一直做匀速直线运动，电势能也一直保持不变，故AD对；BC错；‎ 故选AD ‎【点睛】本题的关系是了解等量异种电荷的中垂线的特征，并且要理解电场力做功与动能电势能变化的关系。‎ ‎8.如图所示，A、B两个物块叠放在一起置于光滑绝缘的水平面上，A带负电，B不带电，空间存在垂直于纸面向外的水平匀强磁场，现用水平恒力F作用在B物块上，在A、B物块一起向左运动的过程中，保持不变的物理量是 A. 地面对B的支持力 B. A运动的加速度 C. B对A的摩擦力 D. A对B的压力 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】B、由于地面光滑，所以整体在水平方向上只受到恒力F作用，即整体做匀加速运动，所以A的加速度不变，B对；‎ C、随着运动的速度的增大，则A受到向下的洛伦兹力逐渐增大，导致最大静摩擦力增大，即A不会相对B发生滑A动，此时静摩擦力 提供加速度，由于加速度不变，所以A受到的摩擦力也不变化，故C对；‎ A、以整体为对象，由于向下洛伦兹力的增大导致地面对B的支持力逐渐增大，故A错；‎ D、以A为对象，由于向下洛伦兹力的增大导致B对A的支持力也增大，根据牛顿第三定律可知A对B的压力也增大，故D错；‎ 故选BC ‎9.如图为一种改进后的回旋加速器示意图，其中盒缝间的加速电场场强大小恒定，且被限制在AC板间，虚线中间不需加电场，如图所示，带电粒子从P0处以速度v0沿电场线方向射入加速电场，经加速后再进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动，对这种改进后的回旋加速器，下列说法正确的是 A. 带电粒子每运动一周被加速一次 B. 带电粒子每运动一周P1P2>P3P4‎ C. 加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸无关 D. 加速电场方向需要做周期性的变化 ‎【答案】AB ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 带电粒子在电场中加速，电场力做功导致速度越来越快，所以通过相同距离用的时间越来越短，根据知速度变化量也越来越小，在磁场中运动的半径可以根据来求解。‎ ‎【详解】A、带电粒子只有经过AC板间时被加速,即带电粒子每运动一周被加速一次.电场的方向没有改变,则在AC间加速.故A对；D错；‎ B、根据 得,则 ,因为每转一圈被加速一次,根据匀变速知识可知，经过相同位移用的时间越来越小，所以速度变化量 也就越来越小，所以P1P2>P3P4，故B对；‎ C、当粒子从D形盒中出来时,速度最大,根据得, ,知加速粒子的最大速度与D形盒的半径有关.故C错；‎ 故选AB ‎【点睛】带电粒子经加速电场加速后,进入磁场发生偏转,电场被限制在A、C板间,只有经过AC板间时被加速,所以运动一周加速一次,电场的方向不需改变.当带电粒子离开回旋加速器时,速度最大.‎ ‎10.如图所示，轻弹簧放在光滑的水平面上，左端固定在竖直墙面上，弹簧处于自然伸长状态。一物块放在离弹簧右端一定距离的水平面上的A点，用水平向左的恒力推物块，使物块由静止开始向左运动并压缩弹簧，弹簧右端最大压缩到B点，弹簧的形变始终在弹性限度内，恒力始终作用在物块上，则下列说法正确的是 A. 物块与弹簧刚接触时，物块的速度最大 B. 弹簧压缩量最大时，弹簧的弹性势能小于推力F做的功 C. 物块在A、B间往复运动 D. 物块向左运动和向右运动过程中，速度最大的位置在同一位置 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据弹簧的受力分析物块运动的加速度变化，从而知道速度变化，在借助于功能关系找到物块运动过程中能量的转化关系。‎ ‎【详解】A、物块压缩弹簧时,开始推力F大于弹簧的弹力,加速度方向向左,物体做加速运动,弹力增大,加速度减小,速度增大. 故A错；‎ B、当弹力与推力相等后,弹力大于推力,加速度方向向右，随着弹簧的压缩，加速度增大,加速度方向与速度方向相反,速度减小,当速度减到零时，弹性势能增大到最大，根据功能关系可知弹簧的弹性势能等于推力F做的功，故B错；‎ C、当弹性势能最大时，弹簧的加速度是向右的，所以物块开始向右运动，弹性势能释放逐渐转化为克服恒力F做的功，根据功能关系可知当物块运动到A点时速度恰好减小到零，所以物块在A、B间往复运动，故C对；‎ D、物块向左运动和向右运动过程中，速度最大的位置都出现在加速度为零的位置，即 ，弹簧压缩量都等于 的位置，速度最大，所以速度最大的位置在同一位置，故D对；‎ 故选CD 二、实验题 ‎11.橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内伸长量x与弹力F成正比即F=kx，k的值与橡皮筋的原长L、横截面积S有关。理论与实际都表明k=，其中Y是一个由材料决定的常数，材料力学上称之为杨氏模量.‎ ‎（1）在国际单位中，杨氏模量Y的单位应该是（ ）‎ A. N B. m C. D. ‎ ‎（2）某同学通过实验测得该橡皮筋的一些数据，做出了外力F与伸长量x之间的关系图象如图所示由图象可求得该橡皮筋的劲度系数K=__________N/m(保留两位有效数字)‎ ‎【答案】 (1). C (2). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）由得k的单位为N/m，又因为k=，则Y的单位满足 ，故C对；‎ ‎（2）根据图像斜率可求出弹簧的劲度系数为：‎ 故本题答案是：(1). C (2). ‎ ‎【点睛】根据公式可以得到导出单位，再根据图像的斜率可以求出弹簧的劲度系数。‎ ‎12.某实验小组设计了图甲所示的电路做“描绘小灯泡伏安特性曲线”实验。‎ ‎（1）闭合电键前应将图甲中滑动变阻器的滑片移到最__________(填“左”或“右”)端。‎ ‎（2）若闭合开关S，电流表、电压表均有示数，但无论怎样移动变阻器滑动片，都不能使电压表的示数调为零。原因可能是图甲中的__________ (选填：“a”或“b”或“c”)处接触不良。‎ ‎（3）排除故障重新实验，测得多组I、U的值，作出小灯泡的伏安特性曲线如图丙所示实线，小王同学想知道电压为2.0V时灯泡的电阻，于是他在图线上作出电压为2.0V对应点的切线(图中虚线所示)，求得灯泡的电阻为切线斜率的倒数，即R==3.6Ω。试分析他的求法是否正确，如果认为正确说明理由；如果认为不正确，请求出你认为正确的电阻阻值(结果保留二位有效数字) ______________________________。‎ ‎【答案】 (1). 右 (2). c (3). 不正确，正确的阻值为 ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）为了保证电流和电压表的读数从小一点开始，所以滑片一开始应该移到右端 ‎（2）若闭合开关S，电流表、电压表均有示数，但无论怎样移动变阻器滑动片，都不能使电压表的示数调为零，说明电路达不到分压的原理，即滑动变阻器c处接触不良。‎ ‎（3）不正确，电阻的定义 而不是R=，正确的电阻值应该为 故本题答案是：(1). 右 (2). c (3). 不正确，正确的阻值为 ‎【点睛】在测小灯泡伏安特性曲线时，要出现两组特殊的数据， 和额定电流与额定电压，所以电路设计应该用分压电路，在计算电阻时要利用电阻的定义式来求。‎ 三、解答题 ‎13.一个物体0时刻从坐标原点O由静止开始沿+x方向做匀加速直线运动，速度与坐标的关系为 ，求：‎ ‎（1）2s末物体的位置坐标；‎ ‎（2）物体通过区间150m≤x≤600m所用的时间．‎ ‎【答案】（1）2s末物体的位置坐标为6m；‎ ‎（2）物体通过区间150m≤x≤600m所用的时间为10s ‎【解析】‎ 试题分析：根据匀变速直线运动的速度位移公式求出加速度的大小，结合位移时间公式求出2s末的位移，从而确定其坐标位置．根据位移时间公式求出物体通过区间150m≤x≤600m所用的时间．‎ 解：（1）由知，物体的加速度a=3m/s2，‎ ‎2s末物体的坐标．‎ ‎（2）由得，物体通过区间150m≤x≤600m所用的时间 ‎．‎ 答：（1）2s末物体的位置坐标为6m；‎ ‎（2）物体通过区间150m≤x≤600m所用的时间为10s．‎ ‎【点评】解决本题的关键掌握匀变速直线运动的速度位移公式和位移时间公式，并能灵活运用．‎ ‎14.如图所示，AB是半径为R的四分之一光滑圆弧轨道，固定在竖直平面内，B为轨道最低点，距水平地面的高度为。现将质量为m的小球从A点正上方的某点P（图中末画出）由静止释放，最后落在水平地面上的C点，C点距B点的水平距离为2R。重力加速度为g，不计空气阻力，求：‎ ‎(1)小球经过B点时，轨道对小球的作用力大小；‎ ‎(2)P点距A点的高度。‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 小球从B点飞出做平抛运动，根据运动学规律求出B点的速度，在B点由牛顿第二定律求出轨道对小球的作用力大小；小球从P点落下至B点过程由动能定理求出P点距A点的高度；‎ ‎【详解】解：(1)设小球在B点的速度大小为，受到轨道的作用力大小为N，从过B点至落地过程的时间为t 由运动学规律： ‎ 牛顿第二定律： ‎ 联立以上各式得： ‎ ‎(2)设P点距A点的高度为h，小球从P点落下至B点过程由动能定理：‎ 解得：‎ ‎15.如图所示，在平面直角坐标系xoy内，坐标原点O处有一粒子源，向与x轴成角的方向连续不断地发射质量为m、电荷量为、速度大小为的粒子，经过足够长的时间后，在第Ⅰ象限加一方向垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁杨，不计粒子重力及粒子间的相互作用。求：‎ ‎(1)粒子在磁场中运动的最短时间；‎ ‎(2)粒子离开磁场时距O点的最大距离。‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】‎ ‎（1）加上磁场时，设粒子在磁场中运动的周期为T，轨道半径为r，，，联立解得 位于坐标原点O处的粒子在磁场中运动的时间最短，该粒子运动轨迹如图 此时，粒子在磁场中运动的圆心角，粒子在磁场中运动的时间 解得 粒子打到x轴最远处时，该粒子运动轨迹如图 由（1）可知粒子的轨道半径，‎ 粒子离开磁场时距O点的最大距离，‎ 解得；‎ ‎【点睛】带电粒子在匀强磁场中运动时，洛伦兹力充当向心力，从而得出半径公式，周期公式，运动时间公式，知道粒子在磁场中运动半径和速度有关，运动周期和速度无关，画轨迹，定圆心，找半径，结合几何知识分析解题．‎ ‎16.在足够高的竖直平面内有竖直向上的匀强电场，一个质量为m，带电量为+q的小球A悬停在空中。一个质量为3m不带电的绝缘小球B，以速度v0‎ 竖直向上与小球A发生弹性正碰。碰后瞬间，电场强度大小立即变为原来的2倍而方向不变。当B球的速度为零时，电场方向立即反向，而大小不变。已知重力加速度为g，不计空气阻力，则：‎ ‎（1）第一次碰撞后，A，B两小球的速度分别为多大?‎ ‎（2）两小球第二次碰撞点距第一次碰撞点的高度差为多少?‎ ‎【答案】（1） （2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）根据动量守恒可知：‎ 碰撞是弹性碰撞所以根据能量守恒可得：‎ 解得： ；‎ ‎（2）由于刚开始时小球A处于悬浮状态，所以电场力等于重力，碰后电场力变为原来的2倍，则碰后A向上做加速度为g的加速运动，而B向上做加速度为g的减速运动，当B速度等零时 在此过程中两者运动的高度分别为：‎ A球上升的高度为 B球上升的高度为 此后电场方向立即反向，而大小不变，则A的加速度变为3g,向上减速运动，减到零再反向加速，而B在此过程中向下做自由落体运动，经过时间t 两球相遇，设再次相碰时在原来碰撞点的下方h处，向下为正方向，‎ 对A：‎ 对B：‎ 联立解得：‎ 把时间代入解得：‎ 故本题答案是：（1） （2）‎ ‎17.下列说法中正确的是（ ）‎ A. 当两分子间距离大于平衡距离r0时，分子间的距离越大，分子势能越小 B. 叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用 C. 在空气中一定质量的100 ℃的水吸收热量后变成100 ℃的水蒸汽，则吸收的热量大于增加的内能 D. 对一定质量的气体做功，气体的内能不一定增加 E. 热量不可以从低温物体向高温物体传递 ‎【答案】BCD ‎【解析】‎ A、当两分子间距离大于平衡距离r0时，分子间的距离增大，分子力做负功，分子势能增加，A错误；B、液体表面张力的作用会使表面积最小，所以叶面上的小露珠呈球形，B正确；C、由于液体变成气体体积变大，要对外做功，由热力学第一定律知，吸收的热量大于增加的内能，C正确；D、对一定质量的气体做功时，气体可能对外放热，气体的内能不一定增加，D正确；E、根据热力学第二定律：热量不能自发地从低温物体传到高温物体，如果有外界作用，热量可以从低温物体向高温物体传递，E错误。故选BCD.‎ ‎【点睛】本题考查热学现象中的基本规律，该题关键是掌握热力学第一定律和热力学第二定律；其次要会分析分子力随距离的变化，以及分子力做功与分子势能变化关系，这些是重点考察内容，要注意准确理解．‎ ‎18.如图所示，粗细均匀、横截面积为S的足够长的导热细玻璃管竖直放置，管内用质量为m的水银柱密封着一定质量的理想气体，当环境温度为T，大气压强为p0时，理想气体的长度为L0，现保持温度不变将玻璃管缓慢水平放置。重力加速度为g，不计摩擦，水银始终没有从管口溢出。‎ ‎（1）求稳定后气柱的长度；‎ ‎（2）若将环境温度降为，将玻璃管平放于光滑水平桌面上并让其以加速度a向左做匀加速直线运动(如右图所示)，求稳定后的气柱长度。‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 先根据力的平衡可求出初状态气体的压强，再借助于理想气体方程可求出不同状态下的气柱的长度。‎ ‎【详解】（1）初始时封闭气体的压强 水平放置时封闭气体的压强 由理想气体方程可得：‎ 解得：‎ ‎（2）若将环境温度降为，由理想气体方程可得：‎ 解得：‎ 当玻璃管向左以加速度a做匀加速运动时，有 ‎ 解得：‎ 故本题答案是：（1）（2）‎ ‎19.以下关于光学常识的描述中说法正确的是____。‎ A．偏振光可以是横波，也可以是纵波 B．泊松亮斑支持了光的波动说 C．雨后路面上的油膜呈现彩色，是光的折射现象 D．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象 E．光纤通信及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理 ‎【答案】BDE ‎【解析】‎ 偏振光，只可以是横波，不可以是纵波，故A错误；泊松亮斑支持了光的波动说。故B正确。雨后路面上的油膜呈现彩色，是光的干涉现象，故C错误；光学镜头上的增透膜，膜的上表面与玻璃表面反射的光发生干涉，利用了光的干涉现象，故D正确；光纤通信及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理，故E正确，故选BDE.‎ ‎20.一个弹簧振子沿x轴做简谐运动，平衡位置为坐标原点0，振幅A=10cm，周期T=2s.t=0时，小球位于x0=5cm处，且正在向x轴负方向运动，则：‎ ‎(i)写出小球的位置坐标x随时间t变化的关系式；‎ ‎(ii)求出在t=0至t=0.5s内，小球通过的路程。‎ ‎【答案】(i). (ii). 5（1＋）cm ‎【解析】‎ ‎（i）设，由题知：A＝10cm，‎ 可得：‎ 当t＝0时，可得或 而当t＝0时，小球沿x轴负方向运动，故舍去 则 ‎（ii）由于，故小球做单方向运动 可得路程：‎