【物理】黑龙江省大庆实验中学2020届高三综合训练（五）

【物理】黑龙江省大庆实验中学2020届高三综合训练（五）

黑龙江省大庆实验中学 2020 届高三 综合训练（五） 二、选择题：（本题共 8 小题，每小题 6 分，共 48 分。在每小题给出的四个选项中，第 14-18 题只有一项符合题目要求，第 19-21 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，有选错的得 0 分。） 14．下列叙述与物理学史实不相符的是（　 　） A．伽利略最早提出瞬时速度、加速度等概念,用“理想实验”推翻了亚里士多德的“力是维持 物体运动原因”的观点 B．开普勒通过对行星运行数据的研究，提出了行星轨道半长轴三次方与公转周期的平方比 值都相等，并最早通过实验测定引力常量的数值 C．密立根最早通过油滴实验测定元电荷 e 的数值 D．法拉第最早提出电场、磁场的概念，并发现了“磁生电”的现象 15．示波器可以用来观察电信号随时间变化的情况，其核心部件是示波管，其原理图如下， 为水平偏转电极， 为竖直偏转电极．以下说法正确的是（ ） A． 加图 3 波形电压、 不加信号电压，屏上在两个位置出现亮点 B． 加图 2 波形电压、 加图 1 波形电压，屏上将出现两条竖直亮线 C． 加图 4 波形电压、 加图 2 波形电压，屏上将出现一条竖直亮线 D． 加图 4 波形电压、 加图 3 波形电压，屏上将出现图 1 所示图线 16．某同学将一电路中电源的总功率 、输出功率 和电源内部发热功率 随电流 I 变化 的图线画在了同一坐标上，如图所示。则该电路（ ） EP RP rP A．电源的电动势 ，内电阻 B．电流为 1A 时，外电阻为 C．b 表示电源的输出功率，最大值为 9W D．外电阻为 时，电源输出功率为 17．如图为两形状完全相同的金属环 A、B 平行竖直的固定在绝缘水平面上，且两圆环的圆 心 Ol、O2 的连线为一条水平线，其中 M、N、P 为该连线上的三点，相邻两点间的距离满足 MOl=O1N=NO2 =O2P．当两金属环中通有从左向右看逆时针方向的大小相等的电流时，经测 量可得 M 点的磁感应强度大小为 B1、N 点的磁感应强度大小为 B2，如果将右侧的金属环 B 取走，P 点的磁感应强度大小应为（ ） A． B． C． D． 18．图甲和图乙是演示自感现象的两个电路图，L1 和 L2 为电感线圈，A1、 A2、 A3 是三个 完全相同的灯泡．实验时，断开开关 S1 瞬间，灯 A1 突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关 S2，灯 A2 逐渐变亮，而另一个相同的灯 A3 立即变亮，最终 A2 与 A3 的亮度相同．下列说法 正确的是（ ） 3E V= 3r = Ω 2Ω 1Ω 4.5W 2 1B B− 2 1 2 BB − 1 2 2 BB − 1 3 B A．图甲中，A1 与 L1 的电阻值相同 B．图甲中，闭合 S1，电路稳定后，A1 中电流大于 L1 中电流 C．图乙中，变阻器 R 与 L2 的电阻值相同 D．图乙中，闭合 S2 瞬间，L2 中电流与变阻器 R 中电流相等 19．在倾角为 的固定光滑斜面上，物块 A、B 用劲度系数为 k 的轻弹簧相连，物块的质量 均为 m。C 为一与斜面垂直的固定挡板，系统处于静止状态。现用一平行于斜面向上的拉力 F 拉物块 A，使它沿斜面向上缓慢运动，直到物块 B 刚要离开挡板 C。重力加速度为 g，在 此过程中，下列说法正确的是（ ） A．物块 B 刚要离开挡板时弹簧的伸长量为 B．物块 A 运动的距离为 C．弹簧弹性势能先减小后增大 D．拉力做的功为 20．日本福岛核电站的核泄漏事故，使碘的同位素 131 被更多的人所了解．利用质谱仪可分 析碘的各种同位素．如图所示，电荷量均为＋q 的碘 131 和碘 127 质量分别为 m1 和 m2，它 们从容器 A 下方的小孔 S1 进入电压为 U 的加速电场(入场速度忽略不计)．经电场加速后从 S2 小孔射出，垂直进入磁感应强度为 B 的匀强磁场中，最后打到照相底片上．下列说法正 确的是（ ） θ mg k sinmg k θ 22( sin )mg k θ A．磁场的方向垂直于纸面向外 B．碘 131 进入磁场时的速率为 C．碘 131 与碘 127 在磁场中运动的时间差值为 D．打到照相底片上的碘 131 与碘 127 之间的距离为 21．如图甲所示，半径为 r 带小缺口的刚性金属圆环固定在竖直平面内，在圆环的缺口两端 用导线分别与两块水平放置的平行金属板 A、B 连接，两板间距为 d 且足够大．有一变化的 磁场垂直于圆环平面，规定向里为正，其变化规律如图乙所示．在平行金属板 A、B 正中间 有一电荷量为 q 的带电液滴，液滴在 0～ 内处于静止状态．重力加速度为 g.下列说法正 确的是（ ） A．液滴带正电 B．液滴的质量为 C． 时液滴的运动方向改变 D．t＝T 时液滴与初始位置相距 三、非选择题：第 22~25 题为必考题，每个试题考生都必须作答。第 33~34 题为选考题， 考生根据要求作答。 （一）必考题： 22．（6 分）某学习小组用如图甲所示的实验装置探究做功与动能变化的关系。在水平桌面 上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上 A 处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为 M，左端 由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一沙桶相连，沙桶和里面的细沙总质量为 m；遮光片两条长 边与导轨垂直；导轨上 B 处有一光电门，可以测量出遮光片经过光电门时的挡光时间为 t， 1 2qU m ( )1 22 m m qB π − 1 22 22 mU m U B q q  −    1 4T 2 04B q r gdT π 3 4t T= 21 2 gT d 表示遮光片的宽度，L 表示遮光片右侧初位置至光电门之间的距离，用 g 表示重力加速度。 （1）该同学首先用游标卡尺测量了遮光片的宽度，如图乙所示，遮光片宽度的测量值 d=_________cm。 （2）让沙桶内盛上适量细沙，测出沙桶和细沙的总质量 m，调整导轨倾角，让滑块恰好沿 斜面匀速下滑。剪断细绳后，滑块开始加速下滑，记录遮光片通过光电门的时间 t；保持滑 块的质量 M 和遮光片右侧初位置至光电门之间的距离 L 不变，改变沙桶内细沙的质量和导 轨倾角，重复以上步骤，通过每次实验记录的 m 和 t，描点作出了一个线性关系的图象，从 而更直观地研究滑块动能变化与合外力对它所做功的关系，处理数据时应作出的图象是 _________图象，分析后作出正确的图象如图丙所示，若遮光片右侧初位置至光电门之间的 距离 L 和遮光片的宽度 d 为已知量，则滑块的质量 M=__________。 （3）为了减小上述实验中的误差，下列实验要求中必要的项是___________（请填写选项前 对应的字母）。 A．应使沙桶和细沙的总质量 m 远小于滑块和遮光片的总质量 M B．应使 A 位置与光电门间的距离适当大些 C．遮光片的宽度要适当小些 D．应使细绳与气垫导轨平行 23．（9 分）某同学要用电阻箱和电压表测量某水果电池组的电动势和内阻，考虑到水果电 池组的内阻较大，为了提高实验的精度，需要测量电压表的内阻。实验室中恰好有一块零刻 度在中央的双向电压表，该同学便充分利用这块表，设计了如图所示的实验电路，既能实现 对该电压表内阻的测量，又能利用该表完成水果电池组电动势和内阻的测量。该同学用到的 实验器材有：待测水果电池组（电动势约 4V、内阻约 ），双向电压表（量程为 2V、内 2t − 50Ω 阻约为 ），电阻箱（0~ ），滑动变阻器（0~ ），一个单刀双掷开关及若干 导线。 (1)该同学按如图 1 所示电路图连线后，首先测量了电压表的内阻。请完善测量电压表内阻 的实验步骤： ①将 R1 的滑动触片滑至最左端，将开关 S 拨向 1 位置，将电阻箱阻值调为 0；②调节 R1 的 滑动触片，使电压表示数达到满偏 U；③保持 R1 不变，调节 R2，使电压表的示数达到 ， 读出电阻箱的阻值，记为 R0，则电压表的内阻 RV=__________。 (2)若测得电压表内阻为 ，可分析此测量值应__________（填“大于”“等于”或“小于”） 真实值。 (3)接下来测量电源的电动势和内阻，实验步骤如下： ①将开关 S 拨至__________（填“1”或“2”）位置，将 R1 的滑片移到最__________端，不再 移动； ②调节电阻箱的阻值，使电压表的示数达到一合适值，记录电压表的示数和电阻箱的阻值； ③重复第二步，记录多组电压表的示数和对应的电阻箱的阻值。 (4)若将电阻箱与电压表并联后的阻值记录为 R，作出 图像，如图 2 所示，其中纵轴 截距为 b，斜率为 k，则电动势的表达式为__________，内阻的表达式为__________。 24.（14 分）如图所示，平行金属导轨与水平面间夹角均为 37°，导轨间距为 1 m，电阻不计， 导轨足够长．两根金属棒 ab 和棒 a′b′的质量都是 0.2 kg，电阻都是 1 Ω，与导轨垂直放置且 接触良好，金属棒和导轨之间的动摩擦因数为 0.25，两个导轨平面处均存在着垂直轨道平面 向上的匀强磁场(图中未画出)，磁感应强度 B 的大小相同．让 a′b′固定不动，将金属棒 ab 由 静止释放，当 ab 下滑速度达到稳定时，整个回路消耗的电功率为 8 W．求： 2kΩ 9999Ω 200Ω 3 U 2kΩ 1 1 U R − (1)ab 下滑的最大加速度的大小；ab 下滑达到最大速度的大小。 (2)如果将 ab 与 a′b′同时由静止释放，当 ab 下落了 30 m 高度时，其下滑速度也已经达到稳 定，则此过程中回路电流的发热量 Q 为多大？(g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8) 25．（18 分）如图所示中，CO 为粗糙水平轨道，CO 间距 L＝6.8m，MN 是以 O 为圆心、半 径 R＝ m 的光滑圆弧轨道，小物块 A、B 分别放置在 C 点和 O 点，小物块 A 的质量 mA ＝0.5kg，小物块 B 的质量 mB＝1.5kg。现给 A 施加一大小为 5N，方向与水平成 θ＝37°斜向 上的拉力 F，使小物块 A 从 C 处由静止开始运动，作用时间 t 后撤去拉力 F。小物块 A 与 B 之间的碰撞为弹性正碰，小物块 A 与水平轨道的动摩擦因数 μ＝0.5，不计空气阻力，重力 加速度 g＝10m／s2，sin37° ＝0.6，cos37° ＝0.8。 (1)求拉力 F 作用时，小物块 A 的加速度大小； (2)若 t＝1s，求小物块 A 运动的位移大小； (3)要使小物块 B 第一次撞在圆弧 MN 上的动能最小，求 t 的取值。 8 3 5 （二）选考题 33．【物理—选修 3-3】（15 分） （i）．（5 分）一定质量的理想气体由状态 a 变化到状态 b，再由状态 b 变化到状态 c，其压 强 p 与温度 t 的关系如图所示，下列说法正确的是（ ） A．气体由 a 到 b 为等容变化 B．气体在状态 a 的内能大于在状态 b 的内能 C．气体由 b 到 c 的过程必放热 D．气体在状态 a 的体积小于在状态 c 的体积 E. b 到 c 的过程是等压过程，温度升高，气体对外做功 （ii）．（10 分）科研人员设计如图所示模型进行实验，M、N 为两个相同汽缸水平放置，左 侧是底部，右侧是顶部，都是导热的，其余部分都绝热，汽缸左侧和右侧均有细管连通，右 侧的细管带有阀门 K。两汽缸的容积均为 V0，汽缸中分别有 A、B 两个绝热活塞(质量不计， 厚度可忽略)，活塞由不同的磁性材料制成，均受到左侧各自气缸底部给予的平行于侧壁的 恒定的磁力作用，磁力不交叉作用。开始时 K 关闭，M、N 两气缸内活塞左侧和 N 气缸内 活塞右侧充有理想气体，压强分别为 p0 和 p0/3；A 活塞在汽缸正中间，其右侧为真空；B 活 塞右侧气体体积为 V0/4，两个活塞分别在磁力束缚下处于稳定状态（不计活塞与汽缸壁间的 摩擦）。求： （1）稳定状态下，A、B 活塞受到的磁力 FA、FB 分别是多少？已知活塞面积均为 S。 （2）现使两汽缸左侧与一恒温热源接触，平衡后 A 活塞向右移动至 M 汽缸最右端，且与 顶部刚好没有接触，已知外界温度为 T0。求恒温热源的温度 T？ （3）完成（2）问过程后，打开 K，经过一段时间，重新达到平衡后，求此时 M 汽缸中 A 活塞右侧气体的体积 Vx. 34．[物理——选修 34](15 分) （i）．（5 分）图 1 是一列沿 轴方向传播的简谐横波在 时刻的波形图，波速为 。 图 2 是 处质点的振动图象，下列说法正确的是（　　） A．此列波沿 轴负方向传播 B． 处质点在 时的位移为 C． 处质点在 时的速度方向沿 轴正向 D． 处的质点在 时加速度沿 轴负方向 E. 处质点在 内路程为 （ii）．（10 分）如图， 是一直角三棱镜的横截面， ， ，一细光束 从 BC 边的 D 点折射后，射到 AC 边的 E 点，发生全反射后经 AB 边的 F 点射出．EG 垂直 于 AC 交 BC 于 G，D 恰好是 CG 的中点．不计多次反射． （1）求出射光相对于 D 点的入射光的偏角； （2）为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？ x 0t = 1m / s 5.5mx = x 3.5mx = 2st = 4 2cm 4st= y 1st = y 3.5mx = 0 1s～ (16 8 2)cm− ABC∆ 90A∠ =  60B∠ =  【参考答案】 一、选择题（48 分） 14 15 16 17 18 19 20 21 B A B B C CD ABD ABD 二、填空题（15 分） 22.（共 6 分） （1）0.230mm（1 分） （2） （1 分） （2 分） （3）BCD（2 分） 23.（共 9 分） （1） （2 分） （2）大于（1 分）（3）2 （1 分） 左（1 分） （4） （2 分） （2 分） 三、计算题（共 32 分） 24. （14 分）（１）4m/s2 （２）Q＝30J （３）Q`＝75J （1）当 ab 棒刚下滑时，ab 棒的加速度有最大值： 因为 mgsinθ－μmgcosθ=ma （1 分） 所以 a=gsinθ－μgcosθ＝4m/s2 （1 分） ab 棒达到最大速度时做匀速运动， 则有：mgsinθ=BIL+μmgcosθ （2 分） （1 分） （2 分） 则得：ab 棒的最大速度为：vm=10m/s （1 分） （2）将 a′b′固定解除，a′b′和 ab 棒达到最大速度时做匀速运动，根据共点力平衡条件： μmgcosθ+BI’L=mgsinθ （2 分） （1 分） R BLv R EI 22 == 2 2( ) 2 2 E BLV R R = R BLv R EI 2 '2 2 '' == 解得：v’=5m/s 根据功能关系：2mgh=2× mv2+2×μmgcosθ× ， （2 分） 解得：Q=75J （1 分） 25. （18 分） (1) ；(2)6.6m；(3) (1)小球 A 受到拉力 F 作用时，做加速运动，对 A 进行受力分析， 水平方向 （1 分） 竖直方向 （1 分） 代入数据解得 （2 分） (2)假定小球 A 速度减为零之前未与 B 相碰，则撤去拉力时 （共 1 分） 撤去拉力后 A 做减速运动 （1 分） 得 （1 分） 因 ，假定成立，故小球 A 运动的总位移为 6.6m。（2 分） (3)撤去拉力时 （1 分） 与 B 碰撞前 （1 分） 小球 A 与小球 B 之间的碰撞为弹性正碰，则 （1 分） （1 分） 解得 球 B 做平抛运动，经 tB 打在 MN 上，有： 且 （1 分） 平抛过程中遵循机械能守恒，有： （1 分） 1 2 ` sin h Qθ + 2 1 6m / sa = 2st = o N A 1cos37F F m aµ =－ o N Asin37F F m g+ = 2 1 6m/ sa = 1 1 6m / sv a t= ⋅ = 2 1 1 1 3m2x a t= ⋅ = A A 2m g m aµ = 2 2 5m / sa = 2 1 2 2 3.6m2 vx a = = 1 2 6.6mx x L+ = < A1 1 6v a t t= ⋅ = 2 2 2 2 2 136 2 5 ( 6 ) 66 682Av t L t t= × × × =－ － － 2 3 1A A A A B Bm v m v m v⋅ = ⋅ + ⋅ 2 2 2 2 3 1 1 1 1 2 2 2A A A A B Bm v m v m v⋅ = ⋅ + ⋅ 1 2 1 2B Av v= 1B Bx v t= ⋅ 2 B 1 2h gt= 2 2 2h x R+ = 2 2 2 1 1 1 2 2B B B B Bm v m v m gh⋅ = ⋅ + 可得 可知当 时， 最小，即动能最小 （1 分） 解得 代入数据可解得 （2 分） 33（i）BDE （ii）（1）FA =p0S，FB= p0S （2）T= T0（3）Vx= V0 (1)由活塞平衡可知：FA =p0S，p0S=FB＋ ，（2 分） 得 FB= p0S （1 分） (2)由等压变化： （2 分） 解得 T= T0 （1 分） (3)打开活塞后，A 活塞降至某位置，B 活塞升到顶端，汽缸右部保持温度 T0 等温变化，汽 缸左部保持温度 T 等温变化． 设 A 活塞右侧气体压强为 p，则：pVx= · （1 分） 设 A 活塞左侧气体压强为 p2，则：p＋FA/S=p2， （1 分） 解得 p2=p＋p0 所以有 p2(2V0－Vx)=p0· （1 分） 联立上述方程有： 解得 Vx= V0，另一解 Vx=－ V0，不合题意，舍去（1 分） 34.（i）BCE。 2 2 2 2 2 2 3 4 BB B Rv g tt = + ⋅ 2 2 2 2 3 4 B B R g tt = ⋅ 2Bv B 2 2s5t = 2st = 2 3 7 5 1 2 0 3 p S 2 3 0 0 0 0 0 1 3 3 2 4 4V V V V T T + + = 7 5 0 3 p 0 4 V 07 4 V 2 2 0 06 0x xV V V V− − = 1 2 1 3 （ii）（1）60° （2） (i)光线在 BC 面上折射，作出多次折射后的光路如图所示： 由折射定律有： ①（1 分） 式中，n 为棱镜的折射率，i1 和 r1 分别是该光线在 BC 面上的入射角和折射角．光线在 AC 面上发生全反射，由反射定律有 i2=r2 ②（1 分） 式中 i2 和 r2 分别是该光线在 AC 面上的入射角和反射角．光线在 AB 面上发生折射由折射定 律有 ③（1 分） 式中 i3 和 r3 分别是该光线在 AB 面上的入射角和折射角． 由几何关系得 i2=r2=60°，r1=i3=30° ④（1 分） F 点的出射光相对于 D 点的入射光的偏角为 δ=(r1–i1)+(180°–i2–r2)+(r3–i3) ⑤（1 分） 由①②③④⑤式得 δ=60°⑥（1 分） (ii)光线在 AC 面上发生全反射，光线在 AB 面上不发生全反射，有 ⑦（1 分） 式中 C 是全反射临界角，满足 ⑧（1 分） 由④⑦⑧式知，棱镜的折射率 n 的取值范围应为 ⑨（2 分） 2 3 23 n≤ ≤ 1 1sin sini n r= 3 3sin sinn i r= 2 3sin sin sinn i n C n i≥ > sin 1n C = 2 3 23 n≤ <