【物理】福建省福州第一中学2020届高三下学期开学质检理科综合（解析版）

【物理】福建省福州第一中学2020届高三下学期开学质检理科综合（解析版）

福建省福州第一中学2020届高三下学期 开学质检理科综合 ‎（完卷时间：150分钟；满分：300分）‎ 第I卷（选择题共126分）‎ 一、选择题：本大题共8小题，每小题6分。在每小题给出的四个选项中，第1～4题只有一项是符合题目要求，第5～8题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错得0分。‎ ‎1.为了研究平抛物体的运动，用两个完全相同的小球A、B做下面的实验：如图所示，用小锤打击弹性金属片，A球立即水平飞出，同时B球被松开，做自由落体运动，两球同时落地．A、B两小球自开始下落到落地前的过程中，两球的 A. 速率变化量相同 B. 速度变化率不同 C. 动量变化量相同 D. 动能变化量不同 ‎【答案】C ‎【详解】速率是标量，其变化量直接相减，A的速率变化量等于末速度的大小减小水平方向初速度的大小，B的速率变化量等于落地时竖直方向的速度大小，两者大小不相等，A错误；速度变化率指的就是两球的加速度，均为g，相同，B错误；两个小球所受重力相同，落地时间相同，动量的变化量相同为mgt， C正确；下落高度相同，重力做功相同，动能的变化量等于重力做功，相同，D错误．‎ ‎2.如图，小球A置于固定在水平面上的光滑半圆柱体上，小球B用水平轻弹簧拉着，弹簧固定在竖直板上．两小球A、B通过光滑滑轮O用轻质细线相连，两球均处于静止状态．已知球B质量为m，O点在半圆柱体圆心O1的正上方，OA与竖直方向成30°角．OA长度与半圆柱体半径相等，OB与竖直方向成45°角，现将轻质细线剪断的瞬间(重力加速度为g)‎ A. 弹簧弹力大小 B. 球B的加速度为g C. 球A受到的支持力为 D. 球A的加速度为 ‎【答案】D ‎【详解】A、隔离对B分析，根据共点力平衡得：‎ ‎ ‎ 水平方向有：‎ ‎ 竖直方向有：，‎ 则 ，弹簧弹力，A错误；‎ B、轻绳剪断后，，另两个力不变，此时：，B错误；‎ C、轻绳剪断后，，沿圆弧切线和沿半径方向处理力，瞬间速度为零，沿半径方向合力为零，有：，C错误；‎ D、沿切线方向，，D正确；‎ 故选D．‎ ‎3.如图所示倾角为30°的斜面放在地面上，一小滑块从斜面底端A冲上斜面，到达最高点D后又返回A点，斜面始终保持静止。已知滑块上滑过程经过AB、BC、CD的时间相等，且BC比CD长0.8m，上滑时间为下滑时间的一半，下列说法正确的是（ ）‎ A. 斜面长为36m B. 滑块运动过程中机械能守恒 C. 地面对斜面的摩擦力先向左后向右 D. 滑块向上运动和向下运动过程中，地面受到的压力大小都小于斜面体和滑块的总重力大小 ‎【答案】D ‎【详解】A．假设CD长度为，小滑块从低端上升至顶端的过程减速至0，逆过程视为初速度为零的匀加速直线运动，根据连续相等时间位移的规律可知BC长度为，AB长度为，根据题意：‎ 解得：，斜面总长：‎ A错误；‎ B．上滑时间和下滑时间不同，说明加速度大小不同，斜面存在摩擦力，滑块运动过程机械能减小，B错误；‎ C．滑块不论是上滑过程还是下滑过程，加速度始终沿斜面向下，对系统应用牛顿第二定律可知，系统在水平向左的方向上存在分加速度，所以地面对斜面的静摩擦力始终水平向左，C错误；‎ D．滑块不论是上滑过程还是下滑过程，加速度始终沿斜面向下，对系统应用牛顿第二定律可知，系统在竖直向下的方向上存在分加速度，系统处于失重状态，则运动过程中，地面受到的压力大小总小于斜面体和滑块的总重力大小，D正确。‎ 故选D。‎ ‎4.如图，将三根长度、电阻都相同的导体棒首尾相接，构成一闭合的等边三角形线框，a、b、c为三个顶点，匀强磁场垂直于线框平面．用导线将a、c两点接入电流恒定的电路中，以下说法正确的是（ ）‎ A. 线框所受安培力为0‎ B. ac边与ab边所受安培力的大小相等 C. ac边所受安培力是ab边所受安培力的2倍 D. ac边所受安培力与ab、bc边所受安培力的合力大小相等 ‎【答案】C ‎【详解】设总电流为I，则ac中的电流为，abc支路的电流为，若磁场方向垂直纸面向里，则由左手定则可知，ac受安培力向上，ab和bc受安培力分别是斜向左上和右上方，可知线框所受安培力不为0，选项A错误；根据F=BIL可知，ac边所受安培力,ab、bc边所受安培力均为，则ac边所受安培力是ab边所受安培力的2倍；ab、bc边所受安培力的夹角为120°，则合力为，则ac边所受安培力与ab、bc边所受安培力的合力大小不相等，选项C正确，BD错误.‎ ‎5.如图甲所示，绝缘水平桌面上放置一金属圆环，在圆环的正上方放置一个螺线管，在螺线管中通入如图乙所示的电流，电流从螺线管a端流入为正．以下说法正确的是 A. 0～1s内圆环面积有扩张的趋势 B. 1s末圆环对桌面的压力小于圆环的重力 C. 1～2s内和2～3s内圆环中的感应电流方向相反 D. 从上往下看，0～2s内圆环中的感应电流先沿顺时针方向、后沿逆时针方向 ‎【答案】D ‎【详解】‎ ‎0～1s线圈中电流增大，产生的磁场增大，金属环中磁通量增大，有面积缩小趋势，故A错误；1s末金属环中感应电流最大，但螺线管中电流为零，没有磁场，与金属环间无相互作用，所以1s末圆环对桌面的压力等于圆环的重力，故B错误；1～2s正方向电流减小，2～3s反向电流增大，根据楞次定律，金属环中感应电流的磁场方向不变，感应电流方向不变，故C错误；0～1s线圈中电流增大，产生的磁场增大，金属环中磁通量增大，根据楞次定律可知，从上往下看，0～ls内圆环中的感应电流沿顺时针方向；1s～2s线圈中电流减小，产生的磁场减弱，金属环中磁通量减小，根据楞次定律可知，从上往下看，1s～2s内圆环中的感应电流沿逆时针方向；故D正确.‎ ‎6.如图，虚线I、Ⅱ、Ⅲ分别表示地球卫星的三条轨道，其中轨道I为与第一宇宙速度7.9 km/s对应的近地环绕圆轨道，轨道Ⅱ为椭圆轨道，轨道Ⅲ为与第二宇宙速度11.2 km/s对应的脱离轨道，a、b、c三点分别位于三条轨道上，b点为轨道Ⅱ的远地点，b、c点与地心的距离均为轨道I半径的2倍，则（ ）‎ A. 卫星在轨道Ⅱ运行周期为轨道I的2倍 B. 卫星经过a点的速率为经过b点的倍 C. 卫星在a点的加速度大小为在c点的3倍 D. 质量相同的卫星在b点的机械能小于在c点的机械能 ‎【答案】D ‎【详解】A.轨道I的半径为R，则轨道Ⅱ的半长轴为 则由开普勒第三定律得：‎ ‎，‎ 即 ‎，‎ 则A错误；‎ B.在a点在轨道I做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，则有；‎ ‎，‎ 在轨道Ⅱ上b点做向心运动，万有引力大于向心力，则：‎ ‎，‎ 则 ‎，‎ 则B错误；‎ C.由，得，即在a点的加速度大小为在c点的4倍，则C错误；‎ D.在b点做向心运动，在c点做离心运动，则c点的速度大于b点的速度，c点动能大于b点的动能，又两点势能相等，故卫星在b点的机械能小于在c点的机械能，则D正确；‎ ‎7.如图所示，一水平面内的半圆形玻璃管，内壁光滑，在两管口分别固定带正电的点电荷Q1、Q2，管内靠近Q1处有一带正电的小球(带电量很小)，小球由静止开始释放，经过管内b点时速度最大，经过a、c两点时速度的大小相等，整个运动过程中小球的电荷量保持不变．下面关于a、c两点的电势及b点场强的判断正确的是：( 　　)‎ A. φa＝φc B. φa＞φc C. b点的场强为E1‎ D. b点的场强为E2‎ ‎【答案】AC ‎【详解】AB.据题，小球a、c两点时速度的大小相等，动能相等，根据能量守恒定律知小球在a、c两点的电势能相等，故φa=φc；故A正确，B错误.‎ CD.据题，小球经过管内b 点时速度最大，沿圆周切向的合力为零，再结合电场的叠加原理知b点的场强为E1；故C正确，D错误.‎ ‎8.为了测量某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a=1m、b=0．2m、c=0．2m，左、右两端开口，在垂直于前、后面的方向加磁感应强度为B=1．25T的匀强磁场，在上、下两个面的内侧固定有金属板M、N作为电极，污水充满装置以某一速度从左向右匀速流经该装置时，测得两个电极间的电压U=1V．且污水流过该装置时受到阻力作用，阻力f=kLv，其中比例系数k=15Ns/m2，L为污水沿流速方向的长度，v为污水的流速．下列说法中正确的是（ ）‎ A. 金属板M电势不一定高于金属板N的电势，因为污水中负离子较多 B. 污水中离子浓度的高低对电压表的示数也有一定影响 C. 污水的流量（单位时间内流出的污水体积）Q=0．16m3/s D. 为使污水匀速通过该装置，左、右两侧管口应施加的压强差为△P=1500Pa ‎【答案】CD ‎【解析】‎ 试题分析：根据左手定则，知负离子所受洛伦兹力方向向下，则向下偏转，N板带负电，M板带正电，则N板的电势比M板电势低，故A错误；最终离子在电场力和洛伦兹力作用下平衡，有：，解得：，与离子浓度无关，故B错误；污水的流速：，则流量，故C正确；污水的流速：；污水流过该装置时受到阻力：；为使污水匀速通过该装置，左、右两侧管口应施加的压力差是60N，则压强差为，故D正确 考点：考查了带电粒子在复合场中的运动 ‎【名师点睛】根据左手定则判断洛伦兹力的方向，从而得出正负离子的偏转方向，确定出前后表面电势的高低．最终离子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，根据平衡求出两极板间的电压，以及求出流量的大小 第Ⅱ卷（非选择题 共62分）‎ 二、非选择题：包括必考题和选考题两部分。第9题～第12题为必考题，每个试题考生都必须做答。第14～16题为选考题，考生根据要求做答。‎ ‎（一）必考题 ‎9.某实验小组采用图甲所示的装置“探究动能定理”即探究小车所受合外力做功与小车动能的变化之间的关系。该小组将细绳一端固定在小车上，另一端绕过定滑轮与力传感器、重物相连。实验中，小车在细绳拉力的作用下从静止开始加速运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况，力传感器记录细绳对小车的拉力大小。‎ ‎(1)实验中为了把细绳对小车的拉力视为小车的合外力，要完成的一个重要步骤是____________；‎ ‎(2)实验时，下列物理量中必须测量的是___________；‎ A．长木板的长度L B．重物的质量m C．小车的总质量M ‎(3)实验中，力的传感器的示数为F，打出的纸带如图乙。将打下的第一个点标为O，在纸带上依次取A、B、C三个计数点。已知相邻计数点间的时间间隔为T，测得A、B、C三点到O点的距离分别为x1、x2、x3。则从打O点到打B点过程中，探究结果的表达式是：____________（用题中所给字母表示）。‎ ‎【答案】 (1). 平衡摩擦力 (2). C (3). ‎ ‎【详解】(1)[1]利用小车自身重力沿斜面向下的分力平衡下滑过程中的滑动摩擦力，这样小车下滑过程中，合外力就是绳子的拉力；‎ ‎(2)[2]A．合外力做功的距离由纸带测出，不需要长木板的长度，A错误；‎ B．力传感器测出绳子拉力，即合外力，不需要测量重物的质量，B错误；‎ C．实验中需要计算小车动能的变化量，所以需要测出小车的质量，C正确。故选C；‎ ‎(3)[3]从打O点到打B点过程中，合外力做功：‎ 在B点时的速度，根据匀变速直线运动某段时间内，平均速度等于中间时刻速度：‎ 从O点到B点动能的该变量：‎ 所以需要验证表达式为：‎ ‎。‎ ‎10.两个学习小组分别用下面两种方案测量电源电动势和内阻。‎ 方案(1)：用内阻为3kΩ、量程为1V的电压表，保护电阻R0，电阻箱R，开关S测量一节干电池的电动势和内阻。‎ ‎(1)由于干电池电动势为1.5V，需要把量程为1V的电压表扩大量程。若定值电阻R1可供选择的阻值有1kΩ、1.5kΩ、5kΩ，其中最合适的是____________。‎ ‎(2)请在虚线框内画出测量电源电动势和内阻的电路原理图，并完成图（a）中剩余的连线。‎ 方案(2)：按照图（b）的电路测量电源电动势和内阻，已知电流表内阻为RA，R1=RA，保护电阻的阻值为R0，根据测得的数据作出图像，图线的斜率为k，纵截距为b，则电源电动势E=____________，内阻r=____________。‎ ‎【答案】(1). (2). ‎ ‎【详解】(1)[1]内阻为的电压表分压为，根据欧姆定律的分压规律可知 的电阻分压为，恰好满足测量电源电动势的要求，所以选择阻值为的电阻；‎ ‎[2]采用伏阻法测量电源电动势和内阻，电路图如图所示：‎ ‎；‎ ‎[3]根据电路图连接电路：‎ ‎；‎ ‎(2)[4][5]根据闭合电路欧姆定律：‎ 变形得：‎ 根据图像的斜率和纵截距：‎ 解得：‎ ‎。‎ ‎11.如图所示，高的桌面上固定一半径的四分之一光滑圆弧轨道，轨道末端与桌面边缘水平相切，地面上的点位于点的正下方．将一质量的小球由轨道顶端处静止释放，取．求：‎ ‎（）小球运动到点时对轨道的压力大小；‎ ‎（）小球落地点距点的距离；‎ ‎（）若加上如图所示的恒定水平风力，将小球由处静止释放，要使小球恰落在点，作用在小球上的风力应为多大？‎ ‎【答案】（）；（）；（）‎ ‎【解析】‎ 试题分析：（1）A运动至B，则，‎ 根据牛顿第三定律，轨道压力大小 解得：．‎ ‎（2）竖直方向：，水平方向：‎ 解得：．‎ ‎（3）小球从A运动至B端，‎ 小球从B端运动至C处，水平位移，‎ 水平方向：，解得：．‎ 考点：动能定理的应用、牛顿第二定律、平抛运动 ‎【名师点睛】本题考查动能定理及机械能守恒定律的应用，要注意正确选择物理过程，做好受力分析；对于涉及空间问题，不涉及时间的问题，可优先应用动能定理研究．‎ ‎12.如图(a)，超级高铁(Hyperloop)是一种以“真空管道运输”为理论核心设计的交通工具，它具有超高速、低能耗、无噪声、零污染等特点．如图(b)，已知管道中固定着两根平行金属导轨MN、PQ，两导轨间距为；运输车的质量为m，横截面是半径为r的圆．运输车上固定着间距为D、与导轨垂直的两根导体棒1和2，每根导体棒的电阻为R，每段长度为 D的导轨的电阻也为R．其他电阻忽略不计，重力加速度为g．‎ ‎ ‎ ‎(1)如图(c)，当管道中的导轨平面与水平面成θ=30°时，运输车恰好能无动力地匀速下滑．求运输车与导轨间的动摩擦因数μ；‎ ‎(2)在水平导轨上进行实验，不考虑摩擦及空气阻力．‎ ‎①当运输车由静止离站时，在导体棒2后间距为D处接通固定在导轨上电动势为E的直流电源，此时导体棒1、2均处于磁感应强度为B，垂直导轨平向下的匀强磁场中，如图(d)．求刚接通电源时运输车的加速度的大小；（电源内阻不计，不考虑电磁感应现象）‎ ‎②当运输车进站时，管道内依次分布磁感应强度为B，宽度为D的匀强磁场，且相邻的匀强磁场的方向相反．求运输车以速度v0从如图(e)通过距离2D后的速度v．‎ ‎【答案】（1） （2）① ②‎ ‎【分析】(1)对运输车进行受力分析，由题意运输车恰能在斜面上匀速下滑，由平衡条件可求得动摩擦因数；‎ ‎(2)先画出运输车到站时的等效电路图，求出电路的总电阻，由欧姆定律求出电流，表示出安培力的表达式，由牛顿第二定律求出加速度大小；先把运输车分为无数小段，由动量定理写出安培力的冲量与动量的变化关系，再对整个过程求和，从而得到末速度的表达式.‎ ‎【详解】(1)分析运输车的受力，将运输车的重力分解，如图a所示：‎ 设轨道对运输车的支持力为N1、N2，如图b所示：‎ 由几何关系，‎ 又，‎ 运输车匀速运动mgsinθ=f1+f2 ‎ 解得:‎ ‎(2)①运输车到站时，电路图如图（c）所示：‎ 则 由闭合电路的欧姆定律 又，‎ 导体棒所受的安培力：；‎ 运输车的加速度 解得： ‎ ‎②运输车进站时，电路如图d所示：‎ 当车速为v时，由法拉第电磁感应定律：；‎ 由闭合电路的欧姆定律 导体棒所受的安培力：；‎ 运输车所受的合力：‎ 选取一小段时间∆t，运输车速度的变化量为∆v，由动量定律：‎ 即：‎ 两边求和：‎ 解得：‎ ‎【点睛】本题的难点在于最后一问，运输车做变加速运动，可以用微元法再累加来求，也可以用平均值法求.‎ 三、选考题：共15分。请从给出的2道物理题中每科任选一题做答，并用2B铅笔在答题卡上把所选题目题号后的方框涂黑。注意所选题目的题号必须与所涂题目的题号一致，在答题卡选答区域指定位置答题。如果多做，则每学科按第一题计分。‎ ‎【物理——选修3-3】‎ ‎13.下列说法正确的是（　　）‎ A. 食盐晶体中的钠离子氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性 B. 液晶既有液体的流动性，又有晶体的各向异性 C. 功可以全部转化为热量，但热量不能全部转化为功 D. 水黾能停在水面上，是因为液体表面张力的作用 E. 外界对物体做功时，物体的内能一定增加 ‎【答案】ABD ‎【详解】食盐晶体中的钠离子氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性．故A正确；液晶像液体一样可以流动，又具有某些晶体结构特征的一类物质．所以液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性．故B正确；根据热力学第二定律，热量也可以全部转化为功，但必须发生其它的一些变化．故C错误；水黾能停在水面上，是因为液体表面张力的作用．故D正确；根据热力学第一定律，外界对物体做功（W＞0），但如果和外界热交换不明确的话，物体的内能也不一定增加．故E错误．‎ ‎14.如图所示，导热性能极好的气缸静止于水平地面上，缸内用横截面积为S、质量为m的活塞封闭着一定质量的理想气体．在活塞上放一砝码，稳定后气体温度与环境温度相同，均为T1．当环境温度缓慢下降到T2时，活塞下降的高度为△h；现取走砝码，稳定后活塞恰好上升△h．已知外界大气压强办保持不变，重力加速度为g，不计活塞与气缸之间的摩擦，T1、T2均为热力学温度，求：‎ ‎(i)气体温度为T1时，气柱的高度；‎ ‎(ii)砝码的质量．‎ ‎【答案】(i) (ii) ‎ ‎【详解】（i）设气体温度为时，气柱的高度为，环境温度缓慢下降到的过程是等圧変化，根据盖-吕萨克定律有 解得 ‎（ii）设砝码的质量为，取走砝码后的过程是等温变化 ‎ ‎ ‎ ‎ 由玻意耳定律得 联立解得 ‎【物理——选修3-4】‎ ‎15.如图所示，图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为介质中x=2m处的质点P以此时刻为计时起点的振动图象，质点Q的平衡位置位于x=3.5m．下列说法正确的是（ ） ‎ ‎ ‎ A. 在0.3s时间内，质点P向右移动了3m B. 这列波的传播速度是20m/s C. 这列波沿x轴正方向传播 D. t=0.ls时，质点P的加速度大于质点Q的加速度 E. t=0.45s时，x=3.5m处的质点Q到达波谷位置 ‎【答案】CDE ‎【详解】A．简谐横波传播过程中，质点P只上下振动，不向右移动，故A错误；‎ C．由乙图可知，t＝0时刻质点的速度向上，结合图甲在该时刻的波形可知，波沿x轴正方向传播，故C正确；‎ B．由图甲可知波长4m，由图乙可知周期为T=0.4s，则波速为：波速v＝m/s＝10 m/s，故B错误； ‎ D．当t＝0.1 s＝T时，质点P应处于最大位移处，加速度最大，而质点Q应在平衡位置的下方，且位移不是最大，故其加速度应小于质点P的加速度，故D正确；‎ E．t＝0.45 s时，波形平移的距离Δx＝vt＝4.5 m＝＋0.5 m，即t＝0时刻，x＝3 m处的质点振动形式传播到Q点，Q点处于波谷位置，故E正确。‎ 故选CDE．‎ ‎16.一直桶状容器的高为21，底面是边长为l的正方形；容器内装满某种透明液体，过容器中心轴DD′、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示．容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料．在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直，求该液体的折射率．‎ ‎【答案】1.55‎ ‎【详解】设从光源发出直射到D点的光线的入射角为i1，折射角为r1，在剖面内做光源相对于反光壁的镜像对称点C，连接CD，交反光壁于E点，由光源射向E点的光线，反射后沿ED射向D点；光线在D点的入射角为i2，折射角为r2，如图所示；‎ 设液体的折射率为n，由折射定律：①‎ ‎②‎ 依题意：③‎ 联立①②③解得：④‎ 由几何关系：⑤‎ ‎⑥‎ 联立④⑤⑥解得：n=155‎