山西省临汾市2020届高三下学期考前适应性考试（三）理综物理试题 Word版含解析

山西省临汾市2020届高三下学期考前适应性考试（三）理综物理试题 Word版含解析

- 1 - 临汾市 2020 年高考考前适应性训练考试（三） 理科综合物理试题 第 I卷（选择题共 126 分） 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。 1.用国际单位制的基本单位表示能量的单位，下列正确的是 A. 2 2kg m /s B. 2kg m/s C. N/m D. N m 【答案】A 【解析】 根据W Fs ， F ma ，可得 2 2 2· / · · /J kg m s m kg m s  ，故 A 正确，B、C、D错误； 2.伽利略在研究自由落体运动时曾设想过，自由落体运动可能是另一种模型，即速度随下落 高度均匀变化。现假设有一个小球做这样的运动，则下列描述该小球运动的 v-t 图象可能正 确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】根据假设：速度随下落高度均匀变化。那么 v h   是定值，但是随着速度的增大，相 同的速度增量 v ，对应的 h 所需时间变小，即相同时间的速度增量变大，故 ACD 错误，B 正确。 故选 B。 3.如图甲所示，AO 为弹性良好的橡皮筋（弹力与伸长成正比），BO 为可绕 B 点自由转动的轻 质细杆，A、B两点的高度差为 h。当 O 点不挂重物时，BO 杆水平，橡皮筋恰好处于原长且与 - 2 - 细杆的夹角 =30°；在 O 点挂上质量为 m 的重物，橡皮筋长度变为 L（如图乙所示），则可知 橡皮筋的劲度系数为（ ） A. ( 2 ) mgL L h h B. 2 2 mg L h C. 2 3 3( 2 ) mg L h D. 3 2 mg L h 【答案】A 【解析】 【详解】由甲图可知，橡皮筋的原长 0 2 sin sin 30 h hL h     挂上重物后，对重物受力分析如图 则有几何关系可知 mg F h L  解得橡皮筋弹力 mgLF h  由胡克定律可知 0( )F k L L  联立解得 - 3 - ( 2 ) mgLk L h h   故选 A。 4.如图所示，A、B、C、D为匀强电场中一个长方形的四个顶点，E、F 分别为 AB、CD 的中点， AD 边长度为 10cm，AB 边长度为 15cm。已知 A、B、D 三点的电势分别为 9.0V、3.0V、12.0V， 长方形所在平面与电场线平行，则（ ） A. C 点的电势为零 B. 电场沿 AF 方向 C. 电场强度大小为 50V/m D. 电场强度大小为 40V/m 【答案】C 【解析】 【详解】A．匀强电场的等势线是等间距的平行直线，根据几何关系知 C 点的电势不为零，选 项 A 错误； B．根据电场线与等势线垂直，知电场线沿垂直于 AF 方向，选项 B 错误； CD．根据几何关系可知 AF 长为 12.5cm，AG 长度为 6cm，则电场强度 3 V/m 50V/m 0.06 UE d    选项 C 正确，D错误。 故选 D。 5.“东方超环”是全超导托卡马克核聚变试验装置，被称为“人造太阳”，位于安徽省合肥 市“科学岛”上，近日其等离子体中心温度首次实现 1亿摄氏度运行近 10 秒。该装置主要是 将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应方程是 2 2 3 1 1 1 2 0H+ H He+ n 。假设两个氘 - 4 - 核以相同大小的速度沿同一直线相向碰撞，聚变反应释放的能量全部转化为两个新核的动能， 分别用 mH、mHe、mn表示 2 1 H 、 3 2He、 1 0n的质量，用 c 表示光速，则下列说法正确的是（ ） A. 该聚变反应中释放的核能为   2 nHem m c B. 该聚变反应中释放的核能为   2 H nHem m m c  C. 反应后中子和氦核的速度大小之比为 n He m m D. 反应后中子与氦核的动能之比为 n Hem m 【答案】D 【解析】 【详解】AB．核反应过程中的质量亏损为 H He n2 ( )m m m m    该聚变反应中释放的核能为  2 2 H n2 HeE mc m m m c      故 A、B 错误； CD．根据核反应前后系统的总动量守恒，知核反应前两氘核动量等大反向，系统的总动量为 零，则有 n n 0He Hem v m v  反应后中子和氦核的速度大小之比为 n n He He mv v m  反应后中子与氦核的动能之比为 2 n n 2 n 1 2 1 2 kn He kHe He He m vE m E mm v   故 C 错误，D 正确； 故选 D。 6.假设宇航员到达某个星球表面，他在星球上做了一个实验。如图所示，用长为 L 的细线拴 - 5 - 一个质量为 m 的小球在竖直面内做圆周运动，他测出小球恰好能通过最髙点的速度为 v。巳知 该星球的半径为 R，引力常量为 G，则下列说法正确的是（ ） A. 该星球表面的重力加速度为 2 Gm R B. 该星球表面的重力加速度为 2v L C. 该星球的质量为 2 2v R GL D. 该星球的第一宇宙速度为 R v L 【答案】BC 【解析】 【详解】A B．小球恰好到达最高点时重力提供了向心力 2vmg m L   得 2vg L   故 A 错误， B正确； C．小球万有引力近似等于重力，小球恰好到达最高点瞬间万有引力提供了小球向心力 2 2 Mm vG m R L  得 2 2v RM GL  故 C 正确； - 6 - D．第一宇宙速度为卫星最大环绕速度根据万有引力提供，假设一颗质量为 0m 的卫星以最大 环绕速度运行，根据万有引力近似等于重力提供向心力 2 0 0 vm g m R    已知 2vg L   联立解得 Rv v L   故 D 错误。 故选 BC。 7.如图所示，光滑水平面上 A、B、C 三个物体在拉力 F 的作用下向左做匀加速运动，三个物 体恰好相对静止。已知三个物体的质量分别为 mA=2kg，mB=2kg，mC=4kg，斜面的倾角 =37°， 重力加速度 g=10m/s2，sin37°=0.6，不计一切摩擦，滑轮质量不计，则下列说法正确的是（ ） A. 物体 B的加速度为 5m/s2 B. 物体 A的加速度为 13.33m/s2 C. C 对 B 的弹力大小为 16N D. C 对 A 的弹力大小为 10N 【答案】AD 【解析】 【详解】由于三个物体恰好相对静止，所以三个物体加速度相同；对 A 分析，在竖直方向则 有 20NT AF m g  对 B 分析，受到重力、绳对其的拉力和 C 对 B 的弹力，在竖直方向则有 - 7 - sin 37 cos37 0T CB BF F m g     解得 C 对 B 的弹力大小为 10NCBF  在水平方向则有 cos37 sin 37T CB BF F m a    解得物体 B 的加速度为 25m/sa  在对 A 分析，在水平方向则有 CA AF m a 解得 C 对 A 的弹力大小为 10NCAF  故 A、D 正确，B、C错误； 故选 AD。 8.如图所示，两块水平放置、相距为 d 的长金属板接在电压可调的电源上，与上下两极板相 切（切点为 P1、P2）的圆形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为 B，金属板的 P1、P2处均有小孔。质量均为 m、电荷量均为+q 的液滴从金属板左侧各点不断进入两极板之间， 它们的速度相等且都沿水平向右。调节电源电压，使液滴在两板之间左侧的电场区域恰能沿 水平方向向右做匀速直线运动。液滴进入磁场区域后都从金属板的一个小孔中射出，重力加 速度为 g，不考虑液滴间的相互作用力，则（ ） A. 两金属板间的电压 mgd q B. 液滴都从小孔 P2射出 C. 液滴的速度大小为 2 qBd m D. 液滴的速度大小为 qBd m 【答案】AC - 8 - 【解析】 【详解】A．液滴在左侧电场中做匀速直线运动时，电场力与重力平衡，则有 Umg qE q d   解得两金属板间的电压 mgdU q  故 A 正确； B．液滴进入磁场后，由左手定则可知，液滴向上偏转，由题意可知液滴都从金属板的一个小 孔中射出，故从小孔 P1射出，故 B 错误； CD．液滴在磁场中运动的轨迹图如图所示 由几何关系可知，粒子运动的轨道半径等于圆的半径，则有 2vqvB m R  其中 2R d 联立解得 2 qBdv m  故 C 正确，D 错误。 故选 AC。 第 II 卷（必考题 129 分，选考题 45 分，共 174 分） 非选择题：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做答， 第 33～38 题为选考题，考生根据要求做答。 - 9 - （一）必考题（129 分） 9.某实验小组用如图甲所示装置验证系统机械能守恒定律，打点计时器固定在铁架台上，一 轻质细绳通过轻质光滑的定滑轮连接重物 A、B，纸带穿过打点计时器与 A下端相连。开始用 手托住 B，接通打点计时器后，由静止释放重物 B。重物 B 的质量大于重物 A 的质量。图乙是 某次实验得到的一条纸带的一部分，测出相邻五个点间的距离分别为 x1、x2、x3、x4。 (1)对于该实验，下列需要测量的物理量有_____（填写序号）。 A．重物 A、B 的质量 m 和 M B．开始时重物 B 到地面的距离 h C．连接重物 A、B 的绳长 l (2)已知当地重力加速度为 g，打点计时器交流电源的周期为 T。从打点 P2到 P4的过程中，系 统减少的重力势能△Ep可表示为_____，系统增加的动能△Ek可表示为_____，如果△Ep和△Ek 在误差范围内相等，说明该系统机械能守恒。 【 答 案 】 (1). A (2). 2 3( ) ( )M m g x x  (3). 2 23 4 1 21 ( ) ( ) ( ) 2 2 2 x x x xM m T T       【解析】 【详解】(1)[1]从打点 P2到 P4的过程中，物块 A、B组成的系统重力势能减少量为 24 2 3( ) ( ) ( )PE M m gh M m g x x      根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得 P2点的速度为 2 1 2 2P x xv T   P4点的速度为 - 10 - 4 3 4 2P x xv T   物块 A、B组成的系统动能的增加量为 4 2 2 2 2 23 4 1 21 1( )( ) ( ) ( ) ( ) 2 2 2 2k P P x x x xE m M v v M m T T            如果 pE 和 kE 在误差范围内相等，说明该系统机械能守恒，即有 2 23 4 1 2 2 3 1( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 2 2 x x x xM m g x x M m T T          所以需要测量的物理量有重物 A、B 的质量 m 和 M，及重物 B下落的高度，故 A正确，B、C错 误； 故选 A； (2)[2]从打点 P2到 P4的过程中，物块 A、B组成的系统重力势能减少量为 24 2 3( ) ( ) ( )PE M m gh M m g x x      [3]物块 A、B 组成的系统动能的增加量为 4 2 2 2 2 23 4 1 21 1( )( ) ( ) ( ) ( ) 2 2 2 2k P P x x x xE m M v v M m T T            10.某同学描绘一个标识为“3V、1.5W”的某电学元件的伏安特性曲线，他从实验室找来如下 实验器材： 直流电源（电动势为 3.0V、内阻忽略不计） 滑动变阻器（阻值 0~20Ω，额定电流 2A） 电流表 A1（量程 0~3A，内阻约为 0.1Ω） 电流表 A2（量程 0~600mA，内阻约为 5Ω） 电压表 V1（量程 0~3V，内阻约为 3kΩ） 电压表 V2（量程 0~9V，内阻约为 200kΩ） 开关一个、导线若干 (1)为了完成实验且减小实验误差，该同学应选择电流表_____和电压表_____。 (2)实验要求能够实现在 0~3V 的范围内对该元件的电压进行测量，帮他在下面的虚框内画出 实验电路原理图________________（待测元件用电阻符号表示）。 - 11 - (3)根据该元件的伏安特性曲线可知，随电压的升高其电阻_____（填“增大”“不变”或“减 小”）。 (4)假设将两个完全相同的该元件与一个阻值为 6.0Ω的定值电阻串联接入题中所给的电源两 端，则一个元件消耗的实际功率为_____W（结果保留两位有效数字）。 【答案】 (1). A2 (2). V1 (3). (4). 增大 (5). 0.19 【解析】 【详解】(1)[1]元件的最大电压不超过 3V，故选电压表 V1。 [2]最大电流不超过 1.5 A 5 3 0. AI   故选电流表 A2。 (2)[3]由表中实验数据可知，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，元 件电阻约为 2 23 6 1.5 Ω ΩUR P    电压表内阻约为3kΩ，电流表内阻约为5Ω，电压表内阻远大于电学元件电阻，电流表应采用 外接法，实验电路图如图所示 - 12 - (3)[4]I-U 图像中某一点与左边原点连线的斜率表示电阻的倒数，则由图可知，电阻随电压的 升高而增大。 (4)[5]将两个完全相同的该元件与一个阻值为 6.0Ω的定值电阻串联接在电源的两端，则等效 为把两个完全相同的元件串联接在电源电动势 E=3.0V，内阻 r=6.0Ω，设元件两端的电压为 U， 流过的电流为 I，则由闭合电路欧姆定律可知 2U E Ir  因而有 2 2 E IrU   在元件的伏安特性曲线中作出该 U—I图如图 交点的 U、I 值即为元件两端的电压以及流过元件两端的电流，故元件两端电压为 0.75V，流 过元件的两端电流为 0.25A，故元件的实际消耗功率 0.75 0.25W 0.19WP UI    11.如图所示，半径为R的光滑四分之一圆轨道与倾角为30°的光滑斜面都固定在水平桌面上， 底端与水平轨道 BC 平滑连接（物体在经过 B、C 点时速度的大小不变）。水平轨道 BC 长为 0.5R， 斜面顶端固定一轻质弹簧。第一次将一个滑块 P 从圆弧轨道的顶端 A 点由静止释放，经水平 - 13 - 轨道后滑上斜面并将弹簧压缩至D点，CD长为1.5R，滑块P与水平轨道间的动摩擦因数 1 1 3   。 第二次把另一个不同的滑块 Q 也从圆弧轨道的顶端 A 点由静止释放，经水平轨道后也恰将弹 簧压缩至 D 点，滑块 Q 与水平轨道间的动摩擦因数 2 1 4   ，重力加速度为 g。求： （1）滑块 P 第一次到达水平轨道 C 点时的速度大小以及最终停止的位置； （2）滑块 P 和 Q 的质量比。 【答案】（1） 5 3C gRv  ，最终停止在水平轨道上的 B点；（2） 3 2 m M  【解析】 【详解】（1）滑块 P 从 A 到 C，由动能定理得   2 1 10.5 0 2 CmgR mg R mv    解得 5 3C gRv  设滑块 P 最终停止时在水平轨道上滑过的总路程为 x，由动能定理得 1mgR mgx 解得 3x R 滑块 P 在水平轨道上滑动的次数为 3 6 0.5 Rn R   所以滑块 P 最终停止在水平轨道上的B 点。 （2）对滑块 P分析，从 A 到 D，由动能定理得    1 p0.5 1.5 sin 30 0mgR mg R mg R E       设滑块 Q 的质量为 M，从 A 到 D，由动能定理得    2 p0.5 1.5 sin 30 0MgR Mg R Mg R E       - 14 - 联立解得 3 2 m M  12.如图，在同一水平面上有两根足够长的平行轨道 PQ 和 MN，左端接有阻值为 R 的定值电阻， 其间有垂直轨道平面的磁感应强度为 B 的匀强磁场，两轨道间距及磁场宽度均为 L。质量为 m、 电阻为 R 的金属棒 ab 置于轨道上，与轨道垂直且接触良好，轨道电阻不计，金属棒始终在磁 场中。 （1）当磁场沿轨道向右以速度为 2v 匀速运动时，金属棒 ab 最终向右以速度 v 匀速运动，判 断此时金属棒 ab 中的感应电流方向，并求金属棒与轨道间的滑动摩擦力大小 f； （2）保持磁场不动，金属棒 ab 以水平初速度 2v 运动，经过时间 2 2 2mRt B L  停止运动，求金属 棒 ab 运动的位移大小 x及整个过程中金属棒上产生的焦耳热 Q。 【答案】（1）由 a 向 b， 2 2 2 B L vf R  ；（2） 2 2 2mvRx B L  ， 21 2 Q mv 【解析】 【详解】（1）由题意知，金属棒相对磁场向左运动，由右手定则可知，金属棒 ab 中的感应电 流方向由 a 向 b。由力的平衡条件可知，金属棒与轨道间的滑动摩擦力大小 f BIL 金属棒中的感应电流  2 2 BL v v I R   解得 2 2 2 B L vf R  （2）对金属棒 ab，由动量定理得 0 2BILt ft m v     其中 - 15 - 2 EI R  ， ΔE t   ，ΔΦ BLx 联立解得 2 2 2mvRx B L  由能量守恒得  21 2 2 m v Q fx  电 金属棒上产生的焦耳热 1 2 Q Q 电 解得 21 2 Q mv （二）选考题：共 45 分。请考生从给出的 2 道物理题、2 道化学题、2 道生物题中每科任选 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：所做题目的题号必 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，则每学科按所做第 一个题目计分。 【物理一选修 3-3】 13.下列说法正确的是（ ） A. 氢气和氮气的温度相同时，它们分子的平均速率不同 B. 当分子间的相互作用力表现斥力时，分子间距离越大，则分子势能越大 C. 一定质量的某种气体体积分子数为 V，则气体分子体积为 V N D. 在两分子间距离增大的过程中，分子间的作用力可能减小 E. 液体中两个分子间距离减小，分子间引力和斥力都增大 【答案】ADE 【解析】 【详解】A．氢气和氮气的温度相同时，它们分子的平均动能相同，由于它们的分子质量不同， 所以它们分子的平均速率不相同，选项 A 正确； B．当分子力表现为斥力时，分子之间的距离小于 r0，当分子间的距离增大时，分子力做正功， 分子势能减小，选项 B 错误； - 16 - C．因为气体有间隙， V N 不等于气体分子体积，选项 C 错误； D．分子间距离增大时，分子间先为斥力后为引力，其大小先减小再增大再减小，所以在两分 子间距离增大的过程中，分子间的作用力可能减小，选项 D 正确； E．液体分子之间距离与分子直径相当，当液体中两个分子间距离减小，分子间引力和斥力都 增大，选项 E 正确。 故选 ADE。 14.如图所示，一竖直放置的气缸上部连接一粗细均匀的 U 形管，管内注入水银（U形管内气 体体积忽略不计）。气缸内用质量 m、横截面为 S、厚度不计的活塞封闭一定质量的理想气体， 活塞与气缸密封很好，不计摩擦。气缸底部与外界大气相通，大气压强为 p0。开始时，封闭 气体的温度为 T0，气缸内活塞以上气体的高度为 h，细管内两侧水银柱存在高度差，水银密度 为  ，重力加速度为 g。求： （i）细管内两侧水银柱高度差△h； （ii）通过加热装置（图中未画出）对气缸中密封的气体加热，缓慢推动活塞，直到气缸内 活塞以上气体的体积变为原来的 2 倍（没有漏气），求此时气体的温度。 【答案】（i） mh S   ；（ii） 02T T 【解析】 【详解】（i）初始时，封闭气体的压强 0p p g h   对活塞受力平衡 0p S pS mg  所以 mh S   （ii）加热过程中为等压变化 - 17 - 0 2hS hS T T  得 02T T 【物理一选修 3-4】 15.一列沿+x 方向传播的简谐横波，当波传到 x=2.0m 处的 P点时开始计时，该时刻波形如图 所示。t=0.9s 时，观测到质点 P第三次到达波峰位置。质点 Q 的平衡位置在 x=6.0m 处，下列 说法正确的是（ ） A. 波速为 5m/s B. 经 0.8s 质点 P 运动到 x=6.0m 处 C. t=1.0s 时，质点 Q 到达波谷 D. 经 1.0s 质点 P 运动的路程为 50cm E. 能与该波发生干涉的另一列简谐横波的频率一定为 2.5Hz 【答案】ADE 【解析】 【详解】A．简谐横波沿+x 方向传播，由波形平移法知，各点的起振方向为竖直向上， 0.9st  时，质点 P 点第三次到达波峰，即有 10.9s (2 ) 4 T  解得周期为 0.4sT  由图可知波长为 2m  所以波速为 - 18 - 5m/sv T    故 A 正确； B．据波的传播特点，各质点并不随波迁移，只在平衡位置附近做简谐运动，由于0.8s 2T ， 相当于 2 个周期，质点 P 运动平衡位置，故 B 错误； C．根据速度公式则有 6 2 s 0.8s 5 xt v       根据传播规律可知，经过 0.8s 波传到 Q点，经过 1.0st  即再经过 10.2s 2 T 后质点 Q 回到平 衡位置，故 C 错误； D．由于 11.0s 2 2 T ，每个周期路程为 4 20cmA  ，所以经过 1.0s 质点 P 运动的路程为 1  2 4 50cm 2 S A   故 D 正确； E．要发生干涉现象，另外一列波的频率一定相同，即有 1 2.5Hzf T   故 E 正确； 故选 ADE。 16.某种透明液体中有一平面镜可绕垂直于纸面的轴转动，其截面图如图所示。一束单色光从 空气中以 45°角入射到液面上，经液面折射到达平面镜，经平面镜反射后再次回到液面。调 整平面镜的角度使反射光束恰好在液面发生全反射，已知液体对该单色光的折射率 2n  ， 求此时平面镜与水平方向的夹角。 【答案】 7.5或37.5 【解析】 【详解】光线从空气进入液体根据折射定律有 - 19 - sin 45 2 sin n r    解得 30r   设全反射临界角为C，则有 1sinC n  解得 45C   平面镜与水平方向夹角分两种情况，分别如图 1 和图 2 设光线在平面镜上的入射角为 ，在图 1 中，由几何关系有 2 45 60 180      可得 37.5   所以平面镜与水平方向的夹角为 7.5r     在图 2 中，由几何关系有 2 30 90 45 180       可得 =7.5  所以平面镜与水平方向的夹角为 37.5r     - 20 -