河南省名校联盟2020届高三下学期尖子生3月调研考试理综物理试题 Word版含解析

河南省名校联盟2020届高三下学期尖子生3月调研考试理综物理试题 Word版含解析

www.ks5u.com 河南名校联盟2020届高三尖子生三月调研考试理科综合（物理）‎ 一、选择题 ‎1.在物理研究中，通过实验的方式，找到某几个物理量之间存在的关系，在此基础上可以获得实验定律，以下定律中不属于实验定律的是（　　）‎ A. 胡克定律 B. 牛顿第一定律 C. 库仑定律 D. 欧姆定律 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】牛顿第一定律是逻辑思维的产物，不属于实验定律，其他实验都属于实验定律，故ACD正确，不符合题意，B错误，符合题意。 故选B。‎ ‎2.如图所示为氢原子能级图，若a光是从n=5能级跃迁到n=2能级产生的单色光，b光是从n=5能级跃迁到n=3能级产生的单色光。结合图中所给数据，下列说法正确的是（　　）‎ A. a光的波长比b光的波长长 B. a光的频率比b光的频率小 C. a光和b光的光子动量之比为286：97‎ D. 用a光照射某金属时，能产生光电子，则b光也一定能产生光电子 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．a光是从n=5能级跃迁到n=2能级产生的单色光，则a光对应的能量 ‎△Ea=-0.54eV-（-3.4eV）=2.86eV b光是从n=5能级跃迁到n=3能级产生的单色光，则b光对应的能量 ‎△Eb=-0.54eV-（-1.51eV）=0.97eV 因此a光对应的能量大于b光对应的能量，所以a光的频率比b光的频率大，而a光的波长比b光的波长短，故AB错误； C．德布罗意波波长公式，结合 - 18 -‎ ‎，可知光子动量与辐射光子的能量成正比，则有a光和b光的光子动量之比为Pa：Pb=286：97，故C正确； D．用a光照射某金属时，能产生光电子，由于a光的频率比b光的频率大，依据光电效应发生条件：入射光的频率不低于极限频率，则b光不一定能产生光电子，故D错误。 故选C。‎ ‎3.如图所示，两杆直立在水平地面上，一根粗细均匀的软绳两端分别连接在两竖直杆上的同一高度处，现将两竖直杆间的距离减小一些，下列说法正确的是（　　）‎ A. 绳对杆的作用力增大 B. 绳对杆的作用力大小不变 C. 杆对地面的压力增大 D. 杆对地面的压力不变 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．以整条绳为研究对象，受力分析如图所示，由共点力的平衡条件知，两杆对绳的弹力的合力与其重力平衡，由几何关系得：‎ 即 将两竖直杆间的距离减小一些，则θ变小，则F减小，即绳对杆的作用力减小，选项AB错误； CD．杆对地面的压力等于杆和绳的总重力，杆上的绳的质量一定，受力平衡，则杆对地面的压力一定。故C错误，D正确。 ‎ - 18 -‎ 故选D。‎ ‎4.如图所示，一根长木杆AB两端分别固定在水平地面和竖直墙壁AO上，已知杆的B端与水平地面之间的夹角为，A点到地面的距离为10m。从竖直墙壁上距地面8m的C点以水平速度v0射出一颗小石子，要使小石子能在落地前碰到AB杆（重力加速度g取10m/s2，sin=0.8，cos=0.6），则小石子出射的水平速度至少为（　　）‎ A 2m/s B. 3m/s C. 5m/s D. m/s ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】平抛的运动轨迹如下所示：‎ ‎ AC之间的距离为：10m-8m=2m，由图可知 x=（y+2）tan37°‎ 根据平抛运动规律有：‎ x=v0t y=gt2‎ 联立解得 v0=m/s 故选D。‎ ‎5.如图所示，在光滑的水平地面上，静置一质量为m的四分之一圆弧滑块，圆弧半径为R - 18 -‎ ‎，一质量也为m的小球，以水平速度v0自滑块的左端A处滑上滑块，当二者共速时，小球刚好到达圆弧上端B。若将小球的初速度增大为2v0，则小球能达到距B点的最大高度为（　　）‎ A. R B. 1.5R C. 3R D. 4R ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】当小球上升到圆弧的上端时，小球与滑块速度相同，设为v1，以小球的初速度v0方向为正方向，在水平方向上，由动量守恒定律得 mv0=2m v1‎ 由机械能守恒定律得 ‎ ‎ 代入数据解得 若小球以2v0冲上滑块，当小球上升到圆弧的上端时，小球与滑块速度相同，设为v2，以小球的初速度方向为正方向，在水平方向上，由动量守恒定律得 ‎2mv0=2mv2‎ 由机械能守恒定律得 ‎ ‎ 解得 小球离开圆弧后做斜抛运动，竖直方向做减速运动，则 故距B点的最大高度为3R。‎ 故选C。‎ ‎6.空间内存在平行于x轴的静电场，其电势随x的分布如图所示。一质量为m、带电量为+q的粒子（不计重力），以初速度v0从O点（x=0）进入电场，沿x - 18 -‎ 轴正方向运动。下列叙述正确的是（　　）‎ A. 粒子从O运动到x1过程中加速度不变 B. 粒子从x1运动到x3的过程中，电势能先减小后增大 C. 要使粒子能运动到x4处，粒子的初速度v0至少为 D. 若v0=，粒子在运动过程中的最大速度为 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．电势能Ep=qφ，根据功能关系：-F电x=qφ，从O运动到x1，φ和x是线性关系，故电场力恒定，粒子从O运动到x1的过程中加速度不变，A正确； B．粒子从x1运动到x3的过程中，电势一直减小，电势能也一直减小，故B错误； C．要使粒子能运动到x4处，粒子到达x1处速度不小于零。根据功能关系 mv02=qφ0‎ 解得最小速度 故C正确；‎ D．若v0=，粒子过不了x1点，它会回到O点，最大速度还是，故D错误。 故选AC。‎ ‎7.如图所示，竖直平行金属板M、N上加有电压U，N板的右侧有正交的匀强电场和匀强磁场，匀强电场方向竖直向下、电场强度大小为E，匀强磁场方向垂直纸面向里、磁感应强度大小为B - 18 -‎ ‎。在M板附近有一粒子源，释放初速度为零的带电粒子，这些粒子经电场加速后进入正交的电、磁场中，都恰能做匀速直线运动，不计粒子的重力和粒子间的相互影响，下列判断正确的是（　　）‎ A. 粒子做匀速运动的速度大小为 B. 所有粒子的电荷量一定相同 C. 所有粒子的比荷一定相同 D. 将N板向左平移一些，粒子在电、磁场中仍能做直线运动 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．粒子进入正交的电、磁场中恰能做匀速直线运动，则 则 选项A错误；‎ BC．粒子在电场中加速 粒子在正交场中速度都相同，则粒子的荷质比相同，选项B错误，C正确；‎ D．将N板向左平移一些，两板间电压不变，则粒子进入正交场的速度不变，则粒子在电、磁场中仍能做直线运动，选项D正确。‎ 故选CD。‎ ‎8.科学家在宇宙太空发现了一颗超新星，其质量约为地球质量的k倍，半径约为地球半径的n倍，则下列说法正确的是（　　）‎ A. 超新星与地球密度之比 B. 超新星与地球密度之比为 C. 超新星和地球的第一宇宙速度之比为 D. 超新星和地球的第一宇宙速度之比为 - 18 -‎ ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．根据密度公式可知 已知超新星质量约为地球质量的k倍，半径约为地球半径的n倍，则超新星与地球密度之比为，故A错误，B正确； CD．第一宇宙速度是绕星球表面做匀速圆周运动的卫星的运行速度，根据万有引力提供向心力可知 解得 已知超新星质量约为地球质量的k倍，半径约为地球半径的n倍，则超新星与地球的第一宇宙速度之比为，故C错误，D正确。 故选BD。‎ 二、非选择题 ‎9.某同学采用了以下装置验证机械能守恒定律，如图甲所示。已知当地重力加速度为g。‎ ‎(1)实验前，该同学将挡光片固定在重物力的一侧，用游标卡尺测量挡光片的宽度d如图乙所示，则d=____________cm；‎ - 18 -‎ ‎(2)将质量均为M的重物A、B（A的含挡光片、B的含挂钩）用细绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态。测量出________（选填“A的上表面”、“A的下表面”或“挡光片中心”）到光电门中心的竖直距离h；‎ ‎(3)该同学在重物B的下端挂上质量为m的物块C，让系统（重物A、B挡|以及物块C）中的物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为t1，如果系统（重物A、B以及物块C）的机械能守恒，应满足的关图系式为________________。‎ ‎【答案】 (1). 0.420 (2). 挡光片中心 (3). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]．游标卡尺的主尺读数0.4cm；游标尺读数：10×0.02mm=0.20mm；则读数为：0.4cm+0.20mm=0.420cm。‎ ‎(2)[2]．测量出挡光片中心到光电门中心的竖直距离h；‎ ‎(3)[3]．系统重力势能的减小量为 ‎∆EP=mgh 遮光片经过光电门时的速度 ‎ ‎ 系统动能增加量 则要验证的关系为 ‎10.某同学用下图中的实验器材测量一节干电池的电动势和内阻，该同学已完成了器材的连接，如图甲所示。‎ - 18 -‎ ‎(1)连接好实物后，闭合电键前，应先将滑动变阻器的滑片移到最______（填“左”或“右”）端。闭合电键后，移动滑动变阻器的滑片，读出多组电压表和电流表的数值，将多组电压和电流的数值在U－I坐标系中进行了描点作图，如图乙所示。并根据图像得到电池的电动势为E=_____V，电阻r=_______Ω。（均保留三位有效数字）；‎ ‎(2)本实验由于________，存在着系统误差，使测得的电动势偏______（填“大”或“小”）。测得的电池内阻偏________（填“大”或“小”），‎ ‎(3)该同学从电表的手册中查得电压表接入电路的内阻为RV，电流表接入电路的内阻为RA，据此可以对测量的结果进行修正，则修正后的电池的内阻表达式为r真=_______________。（用RV、r等表示）。‎ ‎【答案】 (1). 右 (2). (3). (4). 电压表分流 (5). 小 (6). 小 (7). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]．闭合电键前应先将滑动变阻器的滑片移到最右端。‎ ‎[2][3]．根据图像得到电池的电动势为E=1.46V，电阻 ‎(2) [4][5][6]．由于电压表的分流作用，存在系统误差，流过电源的电流大于电流的测量值，即电流测量值偏小，导致电源电动势与内阻测量值都小于真实值；‎ - 18 -‎ ‎(3)[7]．由电路可知，电压表内阻对电路存在影响，则考虑电压表内阻，将电压表内阻等效为电源的内阻，则电源内阻的测量值为 解得 ‎11.如图所示，AB为倾角为θ=的光滑斜面，在B点与水平的传送带平滑相连，在传送带的右端C处，连接有半圆形光滑轨道CD，轨道半径为R=2m，CD为半圆轨道的竖直方向直径。现自斜面高h=5m的A点由静止释放一个m=1kg小物块，物块与传送带的动摩擦因数μ=0.2，传送带以v0=5m/s的速度顺时针转动，传送带足够长。重力加速度g=10m/s2.求：‎ ‎(1)物块到达C点时，系统由于摩擦产生的内能Q；‎ ‎(2)通过改变传送带的顺时针转动速度大小，可以影响物块在半圆轨道上的运动情况，若要求物块不在半圆轨道上脱离，试计算传送带的速度范围值。‎ ‎【答案】(1)；(2)或 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)由于传送带足够长，物块到C点的速度一定和传送带共速 由A到B过程，利用能量守恒可得 在传送带上 到达共速所用时间 物块的位移 相对位移为 - 18 -‎ 系统的摩擦生热为 解得 ‎(2)传送带的速度即为物块进入半圆轨道的速度，物块不从轨道脱落，有两种临界情况：‎ ‎①物块到达圆心等高处时速度为零，由能量关系可得 解得 ‎②物块恰能到达D点，则 C到D的过程，由能量关系可得 解得 综合两种情况，传送带的速度范围为：或 ‎12.如图甲所示，平行导轨倾斜放置，导轨所在平面的倾角θ=，导轨间距为L=1m，导轨下端连接有阻值为R=3Ω的定值电阻，垂直于导轨的虚线MN上方有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示（垂直轨道平面向上为正方向），一根导体棒长为1m，阻值r=lΩ，质量m=1kg，将导体棒放在导轨上，导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ=0.5，在0~1.5s内将导体棒锁定，t=1.5s时刻解除锁定，并给导体棒施加一个垂直于导体棒、平行于导轨平面的外力，使导体棒沿导轨平面向下做匀加速运动，当导体棒刚要离开磁场时，撤去作用力，撤去作用力的一瞬间，导体棒的加速度为零，t=0时刻导体棒的位置离虚线MN的距离为x1=0.8m、虚线到导轨底端的距离为x2=1m，重力加速度g=10m/s2，sin=0.6，cos=0.8，求 - 18 -‎ ‎(1)0~1.5s内通过定值电阻R的电量及电阻R上产生的焦耳热；‎ ‎(2)写出拉力随时间变化的函数表达式；‎ ‎(3)导体棒运动到轨道最底端所用的时间。‎ ‎【答案】(1)0.6C，0.72J；(2)；(3)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)在内，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势 由闭合电路欧姆定律，电路中电流 通过电阻的电量 电阻R上产生的焦耳热 ‎(2)设撤去作用力的一瞬间，导体棒的速度为v，则根据物体平衡有 求得 由牛顿第二定律 - 18 -‎ 由求得在磁场中运动的时间 因此 ‎(3)出磁场后，导体棒在导轨上运动，根据牛顿第二定律 求得 由求得 因此运动的总时间 ‎13.下述说法正确的是（　　）‎ A. 石墨的硬度比金刚石差得多，是因为石墨中层与层之间分子键结合力很小 B. 非晶体有规则的几何形状和确定的熔点 C. 石英是晶体，但是由石英制成的玻璃却是非晶体 D. 液体表面层分子分布比液体内部稀疏，分子间相互作用表现为引力 E. 表面张力的方向总是垂直液面，指向液体内部 ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．石墨的硬度比金刚石差得多，是因为石墨中层与层之间分子键结合力很小，选项A正确；‎ B．非晶体没有规则的几何形状和确定的熔点，选项B错误；‎ C．石英是晶体，但是由石英制成的玻璃却是非晶体，选项C正确；‎ D．液体表面层分子分布比液体内部稀疏，分子间相互作用表现为引力，选项D正确；‎ E．表面张力使液体表面有收缩趋势，它的方向跟液面相切，选项E错误。‎ 故选ACD。‎ - 18 -‎ ‎14.一定质量的理想气体，经历了如p－V图所示的A、B、C、D四个状态（中间图线均为直线），在整个过程中气体从外界吸收热量500J。已知该气体在状态A时的温度是240K，求:‎ ‎(i)该气体在B、C、D三个状态中温度各是多少？‎ ‎(ii)该气体从状态A到状态D的过程中内能变化是多少？‎ ‎【答案】(i)，，；(ii)内能增加 ‎【解析】‎ ‎【详解】(i)由理想气体状态方程 可得 代入数据可知 ‎(ii)由题意可知，由B→C过程中，气体对外做功，可建立圆柱体内的气体推动活塞做功模型，由功的公式可得对B到C的过程：‎ 代入图示的数据可以求得 由热力学第一定律可得：‎ - 18 -‎ 即气体的内能增加了.‎ ‎15.下列说法正确的是（　　）‎ A. 声源与观察者相互靠近时，观察者所接收的声波波速大于声源发出的声波波速 B. 在波的传播方向上，某个质点的振动速度就是波的传播速度 C. 机械波传播过程中即使遇到尺寸比机械波波长大的障碍物也能发生衍射 D. 向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”，利用的是多普勒效应原理 E. 围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是干涉现象 ‎【答案】CDE ‎【解析】‎ ‎【详解】A．声源与观察者相互靠近时，观察者所接收的声波频率大于声源发出的声波频率，选项A错误；‎ B．质点的振动速度与波的传播速度是不同的两个概念，是不相同的，选项B错误；‎ C．机械波传播过程中即使遇到尺寸比机械波波长大的障碍物也能发生衍射，只是不明显，选项C正确；‎ D．向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”，利用的是多普勒效应原理，选项D正确；‎ E．围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是干涉现象，选项E正确。‎ 故选CDE。‎ ‎16.如图所示，截面为四分之一圆面的玻璃砖力放在水平地面上，圆的半径为R，一束单色光从圆心O点附近垂直照射在AO面上，保持光束始终与AO面垂直，将光束向上平移，发现光束经玻璃砖折射后照射在地面上的光点，移到C点后消失，测得OC=R，光在真空中的传播速度为c，求 ‎(i)玻璃砖的折射率；‎ ‎(ii)若光束从AO的中点垂直AO入射，则照射在地面上的光点离O点距离为多少（tan=0.67，结果保留两位有效数字）‎ - 18 -‎ ‎【答案】(i)；(ii)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(i)光点移到C点后消失，说明折射光照射到C点时对应的折射角为，光路如图所示。‎ 设入射角为i，根据几何关系可知 则 根据折射公式有 ‎(ii)光束从AO的中点垂直入射，设光束在圆弧面上的入射角为、折射角为，光照射在地面上的D点，光路如上图所示。根据几何关系知 由折射率公式求得 由几何关系可知折射光线与水平地面的夹角为 - 18 -‎ 设OD间的距离为s，根据几何关系可得 求得 - 18 -‎ - 18 -‎