黑龙江省大庆市铁人中学2020届高三下学期模拟考试训练（二）物理试题 Word版含解析

黑龙江省大庆市铁人中学2020届高三下学期模拟考试训练（二）物理试题 Word版含解析

- 1 - 铁人中学 2017 级高三学年考前模拟训练（二）物理试题 二、选择题：本题共 8 小题，每小题 6 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，有选错或不答的得 0 分。 1. 物理学中有多种研究方法，下列有关研究方法的叙述错误的是（ ） A. 在伽利略之前的学者们总是通过思辩性的论战决定谁是谁非，是他首先采用了以实验检验 猜想和假设的科学方法 B. 如果电场线与等势面不垂直，那么电场强度就有一个沿着等势面的分量，在等势面上移动 电荷时静电力就要做功，这里用的逻辑方法是归纳法 C. 探究作用力与反作用力关系时可以用传感器连在计算机上直接显示力的大小随时间变化 的图线，这是物理学中常用的图象法 D. 探究加速度与力、质量之间的定量关系，可以在质量一定的情况下，探究物体的加速度与 力的关系；再在物体受力一定的情况下，探究物体的加速度与质量的关系，最后归纳出加速 度与力、质量之间的关系．这是物理学中常用的控制变量法 【答案】B 【解析】 【详解】A．在伽利略之前的学者们总是通过思辩性的论战决定谁是谁非，而伽利略开创了以 实验检验猜想和假设的科学方法．故 A 正确不符题意． B．如果电场线与等势面不垂直，那么电场强度就有一个沿着等势面的分量，在等势面上移动 电荷静电力就要做功．这里用的逻辑方法是假设法，而不是归纳法．故 B 错误，符合题意； C．探究作用力与反作用力关系时可以用传感器连在计算机上直接显示力的大小和方向随时间 变化情况，这是物理学中常用的图象法．故 C 正确，不符合题意； D．探究加速度与力、质量三个物理量之间的定量关系，先保持质量一定，探究物体的加速度 与力的关系；再控制物体受力一定，探究物体的加速度与质量的关系．最后归纳出加速度与 力、质量之间的关系．采用的是控制变量的研究方法．故 D 正确，不符合题意。 本题选错误的，故选 B。 2. 甲、乙两个质量相同的物体受到竖直向上的拉力作用，从同一高度向上运动，它们的运动 图像如图所示，则下列说法正确的是（ ） - 2 - A. 在 0~t1 时间内甲的加速度越来越大 B. 在 t=t1 时刻两物体的高度相同 C. 在 t=t1 时刻甲所受拉力的瞬时功率大于乙所受拉力的瞬时功率 D. 在 t=t2 时刻甲所受的拉力大于乙所受的拉力 【答案】C 【解析】 【详解】A．在 —v t 中，图象的斜率表示加速度，因此在 0~t1 时间内甲的加速度越来越小，A 错误； B．在 —v t 中，图象与时间轴围成的面积等于物体的位移，由图象可知，在 t=t1 时刻乙的高 度大于甲的高度，B 错误； C．在 t=t1 时刻，由于甲做加速运动，乙做匀速运动，而两个物体质量相同，因此 F mg F 甲 乙 两者速度相同，根据功率的定义 P Fv 可知甲所受拉力的瞬时功率大于乙所受拉力的瞬时功率，C 正确； D．在 t=t2 时刻，两个物体都做匀速运动，因此甲所受的拉力与乙所受的拉力大小都等于物体 的重力，D 错误。 故选 C。 3. 如图所示，在粗糙程度相同的斜面上固定一点电荷 Q，在 M 点无初速度地释放带有恒定电 荷的小物块，小物块在 Q 的电场中沿斜面运动到 N 点静止，则从 M 到 N 的过程中（ ） A. M 点的电势一定高于 N 点的电势 - 3 - B. 小物块的电势能可能增加 C. 小物块电势能变化量的大小一定等于克服摩擦力做的功 D. 小物块和点电荷 Q 一定是同种电荷 【答案】D 【解析】 【详解】A．因无法判断点电荷 Q的电性，那么就无法判断电场的方向，也就无法判断电势的 高低，故 A 错误； BD．若两电荷是异种电荷，向下运动的过程中电场力逐渐减小，加速度增大，物块不可能停 止，所以两物块为同种电荷，电场力做正功，电势能降低，故 B 错误，D 正确； C．根据动能定理 G f 0W W W  电 电场力做功的大小与电势能变化量的大小相等，显然小物块电势能变化量的大小不等于克服 摩擦力做的功，故 C 错误。 4. 火星表面特征非常接近地球，适合人类居住。近期我国宇航员王跃正与俄罗斯宇航员一起 进行“模拟登火星”实验活动。已知万有引力常量为 G，那么在下列给出的各种情景中，能根 据测量的数据求出火星平均密度的是（ ） A. 在火星表面让一个小球做自由落体运动，测出其下落的高度 H 和时间 t B. 发射一颗贴近火星表面绕火星做圆周运动的飞船，测出飞船的周期 T C. 观察火星绕太阳的圆周运动，测出火星的直径 D 和火星绕太阳运行的周期 T D. 发射一颗绕火星做圆周运动的卫星，测出卫星离火星表面的高度 H 和卫星的周期 T 【答案】B 【解析】 【详解】设火星的质量为 M，半径为 r，则火星的密度 3 3 4π M M V r    A．在火星表面使一个小球做自由落体运动，测出下落的高度 H 和时间 t，根据 21 2H gt 可 知算出火星的重力加速度，根据 2 GMm mgr  联立解得 - 4 - 2 3 2π H rGt   不知道火星的半径，故无法算出密度，故 A 错误； B．根据 2 2 2 4πGmM m rr T  得 3 2 π 4π M r GT  则 2 3π GT   已知 T 就可算出密度，故 B 正确； C．观察火星绕太阳的圆周运动，只能算出太阳的质量，无法算出火星质量，也就无法算出火 星密度，故 C 错误； D．测出卫星离火星表面的高度 H 和卫星的周期 T，但是不知道火星的半径，故无法算出密度， 故 D 错误。 故选 B。 5. 质量相等的两木块 A、B 用一轻弹簧栓接，静置于水平地面上，如图甲所示．现用一竖直 向上的力 F 拉动木块 A，使木块 A 向上做匀加速直线运动，弹簧始终处于弹性限度内，如图乙 所示．则从木块 A 开始运动到木块 B 将要离开地面的过程中（ ） A. 力 F 大小先增加后减小 B. 弹簧的弹性势能先增加后减小 C. 木块 A 的动能和重力势能之和先增大后减小 D. 两木块 A、B 和轻弹簧组成的系统的机械能一直增大 【答案】D - 5 - 【解析】 【详解】A．从木块 A 开始运动到木块 B 将要离开地面的过程中，力 F 大小一直增大，A 错误； B．弹簧的弹性势能先减小后增大，B 错误； C．木块 A 向上做匀加速直线运动，木块 A的动能和重力势能之和一直增大，C 错误； D．由于外力 F 做功，两木块 A、B 和轻弹簧组成的系统的机械能一直增大，D 正确； 故选 D。 6. 如图所示空间内有水平向右的匀强磁场，磁感应强度大小为 B。一个形状为等腰直角三角 形的、刚性的金属线框OO P ，OO OP L   ，转轴OO沿竖直方向，线框总电阻为 r。当 线框在外力作用下绕着 OO以角速度 匀速转动时，线框上的 P 点先后经过 A、B 两点，在 A 点时，P 的速度与磁场方向相同，在 B 点时，P 的速度与磁场方向垂直，则以下说法正确的是 （ ） A. 当 P 点与 A 点重合时，O 、P 两点电势差为 0O PU   B. 当 P 点与 B 点重合时，O 、P 两点电势差为 2( 2 2) 2O P B LU    C. 导体线框在转动一圈的过程中电流方向改变一次 D. 从 A 点旋转到 B 点的过程中，通过线框某横截面积的电荷量为 2 2 BLq r  【答案】AD 【解析】 【详解】A．当 P 点与 A 点重合时，各边都不切割磁感应线， O 、 P 两点的电势差为 0O PU   所以 A 正确； - 6 - B．当 P 点与 B 点重合时，线框有效切割长度为 L，所以感应电动势大小为 2E BLv BL   根据几何关系可得 2O P L  所以O 、 P 两点的电势差为 22 ( 2 1) 2 2O P LU E B L L L      所以 B 错误； C．线框在转动一整圈的过程中两次经过中性面，电流方向改变两次，所以 C 错误； D．从 A 点旋转到 B 点的过程中，磁通量的改变量为 21 2 BL  根据 q I t r    其中 I r t   可得通过线框某横截面的电荷量为 2 2 BLq r  所以 D 正确。 故选 AD。 7. 如图所示，下端封闭、上端开口、高 h=5m 内壁光滑的细玻璃管竖直放置，管底有一质量 m=10g、电荷量 q=0.2C 的小球，整个装置以 v=5m/s 的水平速度沿垂直于磁场方向进入 B=0.2T 垂直纸面向里的匀强磁场中，由于外力的作用，玻璃管在磁场中的速度保持不变，最终小球 从上端管口飞出。取 g=10m/s2.则（ ） A. 小球在管中运动的过程中所受洛伦兹力为恒力 - 7 - B. 小球带负电 C. 小球在管中运动的时间为 1s D. 小球在管中运动的过程中增加的机械能 1J 【答案】CD 【解析】 【详解】A．由于小球在竖直方向上做匀加速运动，速度越来越大，而水平速度不变，因此合 速度越来越大，根据洛伦兹力大小 f qvB 可知小球在管内运动的过程中，所受洛伦兹力越来越大，A 错误； B．根据左手定则可知小球带正电荷，B 错误； C．由于水平速度不变，因此在竖直方向上受到的洛伦兹力大小为 1 0.2Nf qvB  根据牛顿第二定律 1f mg ma  在竖直方向上 21 2h at 整理得 1st  C 正确； D．小球离开管时的竖直速度 yv at 因此增加的机械能 2 2 21 1( ) 1J2 2yE m v v mgh mv      D 正确。 故选 CD。 8. 如图所示，水平固定横杆的正下方有一光滑的小定滑轮，一质量为 m 的小球套在横杆上， 轻质橡皮绳（遵循胡克定律）绕过定滑轮，一端 O 系在墙上，另一端与小球连接，橡皮绳的 - 8 - 原长为 OP，小球在定滑轮的正上方 A 处时橡皮绳的拉力大小为 mg，小球在水平向右的拉力 F=2mg 作用下向右运动经过 B 点，运动到 B 点时，BP 与横杆的夹角为θ=37°。若橡皮绳始终 在弹性限度内，小球与横杆间的动摩擦因数为 0.5，重力加速度为 g，sin37°=0.6， cos37°=0.8，则小球在 B 处时（ ） A. 加速度大小为 g B. 加速度方向水平向右 C. 与横杆间的弹力大小为 2mg D. 与横杆间的滑动摩擦力大小为 mg 【答案】CD 【解析】 【详解】CD．设 PA 间距为 l，据胡克定律得 T1=kl=mg 在 B 位置，球受拉力 F、重力 G、支持力 N、橡皮条拉力 T2、滑动摩擦力 f，其中 2 5 5 sin37 3 3 lT k kl mg   支持力为 N=mg+T2sin37°=2mg 滑动摩擦力为 f=μN=mg 故 CD 正确； AB．据牛顿第二定律得 F-T2cos37°-f=ma 其中 F=2mg，解得 a=-0.33g 加速度向左，大小为 0.33g，故 AB 错误。 故选 CD。 三、非选择题：本卷包括必考题和选考题两部分。第 22-32 题为必考题，每题试题考生都必 - 9 - 须作答。第 33-38 题为选考题，考生根据要求作答。 （一）必考题：共 129 分 9. 做“验证动量守恒定律”的实验装置如图所示．图中斜槽与水平槽平滑连接，按要求安装 好仪器后开始实验．先不放被碰小球，使入射球从斜槽上的 M 点由静止滚下落地，重复实验 若干次；然后把被碰小球静止放在槽的水平部分的前端边缘 N 处(槽口)，再使入射球从斜槽 上的 M 点由静止滚下．重复实验若干次，并在白纸上记录下重锤在记录纸上的竖直投影点和 每次实验时小球落点的平均位置，从左至右依次为 O、A、B、C 点，测得两小钢球直径相等， 入射小球和被碰小球的质量分别为 m1、m2，且 m1=2m2． 下列有关本实验的说法中正确的有： A. 未放被碰小球和放了被碰小球 m2 时，入射小球 m1 的落点分别为 A、B B. 未放被碰小球和放了被碰小球 m2 时，入射小球 m1 的落点分别为 B、A C. 未放被碰小球和放了被碰小球 m2 时，入射小球 m1 的落点分别为 C、A D. 在误差允许的范围内若测得|OC|＝2|AB|，则说明碰撞过程中由 m1、m2 两球组成的系统满足 动量守恒定律 【答案】BD 【解析】 【详解】ABC.未放被碰小球和放了被碰小球 2m 时，入射小球 1m 的落点分别为 B、A，AC 错误 B 正确； D.设入射小球在初速度是 1v ，碰撞后的速度是 1v  ，被碰小球的速度是 2v  ，则 1 1 1 1 2 2m v m v m v   设由于 1 22m m ，则有  1 1 22 ' 'v v v  ，设平抛的时间是 t：则 1 2 1' 'OC v t OA v t OB v t  ， ， 所以：若系统碰撞的过程中动量守恒，则满足 - 10 - 2OC AB D 正确． 故选 BD。 10. 有一只标值为“2.5V，xW”的小灯泡，其额定功率的标值已模糊不清。某同学想通过测 绘灯丝伏安特性曲线的方法来测出该灯泡的额定功率： (1)已知小灯泡的灯丝电阻约为 5Ω，请先在图甲中补全用伏安法测量灯丝电阻的电路图 ______________，再选择电流表、电压表的合适量程，并按图甲连接方式将图乙中的实物连 成完整的电路______________； (2)开关 S 闭合之前，应将图乙中滑动变阻器的滑片置于______（选填“A 端”、“B 端”或 “AB 正中间”）； (3)该同学通过实验作出了灯丝的伏安特性曲线如图丙所示，则小灯泡的额定功率为______W。 【答案】 (1). (2). (3). B 端 (4). 1.1 【解析】 【详解】(1)[1]测定伏安特性电压电流需从 0 开始测起，滑动变阻器采用分压式接法，灯泡 的电阻约为 5 Ω ，属于小电阻，电流表采取外接法。灯泡的额定电压为 2.5V，所以电压表选 - 11 - 择 0~3V 量程的，灯泡的额定电流约为 2.5 0.5A5 UI R    则电流表量程选择 0~0.6 量程，电路图如图所示 [2]按电路图连接实物图，实物图如图所示 (2)[3]开关 S 闭合之前，将图乙中滑动变阻器的滑片应置于 B 端，使测量电路部分处于短路 状态，闭合电键时，电压表、电流表示数为零，起到保护作用。 (3)[4]当电压 U=2.5V 时，I=0.44A，则 P=UI=2.5×0.44W=1.1W 11. 如图所示，在光滑的水平面上，有两个质量分别为 MA=8kg、MB=10kg 的小车 A 和 B，两车 之间用轻质弹簧相连，它们以共同的速度 v0=3m/s 向右匀速运动（弹簧处于原长）．另有一质 量 m=2kg 的粘性小球 C，从距 A 车上表面竖直高度为 h=1.8m 的某处以 v=8m/s 的速度向右水平 抛出，正好粘在 A 车上，不计空气阻力，g=10m/s2．计算结果均保留两位有效数字，求： （1）刚落到小车 A 之前瞬间，小球 C 的速率； （2）这以后的运动过程中，弹簧获得的最大弹性势能 Ep． - 12 - 【答案】（1）10m/s；（2）2.5J 【解析】 【详解】(1) 小球做平抛运动时，竖直方向做自由落体运动，则有： 2 2yv gh 得： 2yv gh 刚落到小车 A 之前瞬间，小球 C 的速率为： 2 2 2 2 m2 8 2 10 1.8 10 sC yv v v v gh         ； (2) 对于 C 与 A 车作用过程，取水平向右为正方向，根据水平方向动量守恒得：  0 1A AM v mv m M v   代入数据解得：v1=4m/s C 落在 A 车上后，当 A、B 两车速度相等时，弹簧的弹性势能最大，根据动量守恒和机械能守 恒得：    0 1 2B A B AM v m M v M m M v        2 2 2 0 1 2 1 1 1 2 2 2B A B A pM v m M v M m M v E      联立解得：弹簧的最大弹性势能为：EP =2.5J． 12. 如图所示，在 xOy 坐标系的第Ⅰ象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为 B， 在 x>0 轴上有一平面荧光屏，在 y 轴上距坐标原点 O 为 L 的 S 处有一粒子源，在某时刻同时 向各个方向均匀发射大量质量为 m、电荷量为 q 的带正电粒子，它们的速度大小相同，速度方 向均在 xy 平面内，与 y 轴正方向的夹角分布在 0~180°范围内。观察发现：荧光屏 OP 之间发 光，P 点右侧任何位置均不发光，测出 O、P 间距为 3 L，不考虑粒子间的相互作用和粒子所 受重力，求： (1)粒子发射时的速度大小； (2)荧光屏上被打中两次的区域长度与打中一次的区域长度之比？ - 13 - (3)被打中两次的点先后发光的时间最长间隔， (4)荧光屏上被打中的粒子数占 S 点发出的粒子数的百分比？ 【答案】(1) LqB m ；(2) 3 1 ；(3) m Bq  ；(4) 5 6 【解析】 【详解】(1)由于 P 点是打的最远点，由题意知，SP 为粒子在磁场中运动的直径 2 22 2R OP OS L   根据 2mvqvB R  可知 LqBv m  (2)所用粒子做匀速圆周运动的圆心都在以 S 为圆心，以 L 为半径的圆周上，如图所示 当圆心在 M 点时，粒子恰好打在 O 点，当圆心位置沿逆时针向右移动时，粒子打在 OP 上的位 置越来越靠近 P 点，当圆心恰好在 SP 的中点 N 处时，粒子恰好打在最远点 P 点，圆心再沿逆 时针方向移动时，打到的位置又会越来越远离 P 点，这个区域就会被打了两次，当圆心在 C 点时，粒子运动轨迹恰好与 OP 相切，打到的位置距离 P 点最远，因此打两次的区域长度为 QP， 打一次的长度为 OQ，根据题意可知，C 点恰好与 S 点在同一水平线上，则 - 14 - OQ R L  因此 3 1QP OP OQ OQ OQ    (3)由题意知，打到 Q 点处的粒子时间间隔最长，第一次圆心恰好在 O 点，所用时间 1 1 4t T 第二次圆心恰好在 C 点，所用时间 2 3 4t T 而运动周期 2 mT qB  整理得 2 1 mt t t qB     (4)当圆心在 C 点时，粒子速度方向恰好沿 y 轴正方向；而当圆心在 M 点时，根据几何关系可 知，粒子速度方向与 y 轴正方向夹角为 150o，由于粒子分布在 0~180°范围内是均匀的，因此 荧光屏上被打中的粒子数占 S 点发出的粒子数的百分比为 o o 150 5 180 6    13. 以下说法正确的是________。 A. 同一种物质不可能呈现晶体和非晶体两种不同的形态 B. 一切自然过程总是沿着熵增大的方向进行 C. 温度降低，水的饱和汽压增大 D. 浸润与不浸润均是分子力作用的表现 E. 一定质量的某种物质体积变大，其内能可能变小。 【答案】BDE 【解析】 【详解】A．理论和实验证明非晶体具有不稳定状态，在适当的条件下会变成晶体，A 错误； B．热力学第二定律表明，一切自然过程总是沿着熵增大的方向进行，B 正确； - 15 - C．由于温度降低会减小蒸发速率，所以饱和蒸气压随着温度的降低而减小，C 错误； D．当液体与固体接触时，在接触处形成一个分子薄层，叫附着层，附着层里的分子受到固体 分子的吸引，当吸引力比较弱时，对外表现为不浸润现象，当吸引力比较强时，对外表现为 浸润现象，因此浸润与不浸润都均是分子力作用的表现，D 正确； E．对一定质量的理想气体，内能是由温度决定的。根据理想气体状态方程，当气体体积增大 时，温度有可能会降低，内能减小，因此 E 正确。 故选 BDE。 14. 如图所示，一圆柱形绝热气缸竖直放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体，活 塞的质量为 m，横截面积为 S，与容器底部相距 h。现通过电热丝缓慢加热气体，当气体吸收 热量 Q 时，活塞上升高度 h，此时气体的温度为 T1。已知大气压强为 p0，重力加速度为 g，不 计活塞与气缸的摩擦。求： (1)加热过程中气体的内能增加量； (2)现停止对气体加热，同时在活塞上缓慢添加砂粒，当添加砂粒的质量为 m0 时，活塞恰好回 到原来的位置，求此时气体的温度。 【答案】(1) 0( )Q p S mg h  ；(2) 0 1 0 1 12     m g Tp S mg 【解析】 【详解】(1)对活塞进行受力分析，可知气体的压强 1 0 mgp p S   加热过程中气体对外做的功 1 0( )W p Sh p S mg h   根据热力学第一定律，气体内能的增量 0( )U Q W Q p S mg h      (2)初态 - 16 - 1 0 mgp p S   ， 1 2V Sh ， 1T 末态 0 2 0 ( )m gp m Sp  ， 2V Sh ， 2 ?T 根据理想气体状态方程 1 1 2 2 1 2 pV p V T T  整理得 0 2 1 0 1 12 m gT Tp S mg      15. 如图所示为一横截面为等边三角形的透明柱状介质，一平行于角平分线 AD 的单色光由 AB 射入介质，经 AB 折射后的光线恰好平行于 AC，由此可求出介质的折射率为________，此折射 光照射到 BC 边上时________(选填“能”或“不能”)发生全反射． 【答案】 (1). 3 (2). 不能 【解析】 【详解】根据几何关系得，光在 AB 面上的入射角   60i = ，折射角   30r   根据折射定律得：介质的折射率 sin 3sin in r   设介质的临界角为 C，则 1 3sin 3C n   - 17 - 由几何知识可知，光在 BC 面上的入射角为 30°，因为 3 30 3sin sinC < ，所以光在 BC 面上的 入射角小于临界角，则此折射光在 BC 面上不能发生全反射． 16. 机械横波某时刻的波形图如图所示，波沿 x 轴正方向传播，质点 P 的坐标 x＝0.32，从此 时刻开始计时。 (1)若每间隔最小时间 0.4s 出现重复波形图，求波速大小； (2)若 P 点经 0.4s 第一次到达正向最大位移，求波速大小； (3)若 P 点经 0.4s 到达平衡位置，求波速大小。 【答案】(1) 2m/s ；(2)0.3m/s ；(3) 0.8 m/s 0,1,2,3( ) ( )n n   【解析】 【详解】(1)依题意得 0.4sT  0.8m  解得波速为 2m/sv T   (2)波沿 x 轴正方向传播 0.32m 0.2m 0.12m   x 0.4st  P 点恰好第一次到达正向最大位移，解得波速为 0.3m/s  xv t (3)波沿 x 轴正方向传播，若 P 点恰好第一次到达平衡位置，则波传播的距离为 0.32m，由周 期性可知波传播的可能距离 0.32 m( ) 0,1,2,3( )2x n n   + 代入解得，可能波速为 - 18 -  0.8  m/s 0,1,2 ),3(xv n nt     ＋ - 19 -