【物理】安徽省蚌埠市2020届高三第二次教学质量检查考试（解析版）

【物理】安徽省蚌埠市2020届高三第二次教学质量检查考试（解析版）

安徽省蚌埠市 2020 届高三第二次教学质量检查考试 一、选择题 1.如图为氢原子能级示意图。光子能量为 12.75eV 的一束光照射处于基态的大量氢原子，大 量氢原子将发生能级跃迁，发出的光可能有几种频率 A. 3 种 B. 4 种 C. 5 种 D. 6 种 【答案】D 【详解】ABCD. 根据波尔理论，可知当光子能量为 12.75eV 时，氢原子到达的最大能级为 第 4 能级，结合数学公式 得出放出不同频率光子种类数目为 6，故 D 正确 ABC 错误。 故选 D。 2.一物体沿直线运动，其 v-t 图像如图所示，下列说法正确的是 A. 0-2s 内，物体的加速度为 5m/s2 B. 2-4s 内，物体发生的位移为 6m C. 0-4s 内，物体 平均速度为 1m/s D. 2-4s 内与 4-6s 内的平均速度相同 【答案】C 【详解】A. v-t 图像的斜率代表加速度，0-2s 内，物体的加速度为 ， 故 A 错误； B. v-t 图面积代表位移，2-4s 内面积为负，所以物体发生的位移为 ， 故 B 错误； 的 2 4 =6C 2 20 10= m/s = 5m/s2a − − 1= 2 6 m= 6m2x − × × − C. 0-4s 内，物体的平均速度为 ，故 C 正确； D. v-t 图像的面积代表位移，2-4s 内的面积比 4-6s 内的面积大，则 2-4s 内的平均速度比 4-6s 内的平均速度大，故 D 错误。 故选 C。 3.如图甲，一台空调外机用两个三角形支架固定在外墙上，空调外机的重心恰好在支架水平 横梁 OA 和斜梁 OB 的连接点 O 的上方，图乙为示意图。如果把斜梁加长一点，仍保持连接 点 O 的位置不变，横梁仍然水平，这时 OA 对 O 点的作用力 F1 和 OB 对 O 点的作用力 F2 将如何变化 A. F1 变大，F2 变大 B. F1 变小，F2 变小 C. F1 变大，F2 变小 D. F1 变小，F2 变大 【答案】B 【详解】ABCD.设 OA 与 OB 之间的夹角为 ，对 O 点受力分析可知 1 110 2 2 62 2= m/s=1m/s4v × × − × × α F =G压 2 = sin FF α 压 1= tan FF α 压 因 角逐渐变大，由数学知识可知，F1 变小，F2 变小，故 B 正确 ACD 错误。 故选 B。 4.2019 年 10 月 31 日为“2019 年国际暗物质日”，当天，中国锦屏实验室和英国伯毕实验室 作为两个世界著名暗物质实验室首次进行了公开互动。假设某一行星绕恒星中心转动，行星 转动周期的理论值与实际观测值之比 ，科学家推测，在以两星球球心连线 为半径的球体空间中均匀分布着暗物质，设恒星质量为 M，据此推测，暗物质的质量为 A. k2M B. 4k2M C. （k2-1）M D. （4k2-1）M 【答案】C 【详解】ABCD. 球体空间中均匀分布着暗物质，设暗物质质量为 m，行星质量为 ，球 心距离为 R，由万有引力定律，行星转动周期的理论值为 行星转动周期的观测值为 解得 故 C 正确 ABD 错误。故选 C。 5.如图所示，曲线 ACB 处于匀强电场中，O 为 AB 的中点，OC 长为 L，且与 AB 垂直。一质 量为 m、电荷量为 q（q>0）的粒子仅在电场力作用下沿 ACB 依次通过 A、C、B 三点，已 知粒子在 A、B 两点的速率均为 2v0，在 C 点的速度大小为 ，且方向与 OC 垂直。匀强 电场与曲线所在的平面平行，则该匀强电场的电场强度大小和方向分别为 α ( 1)T k kT = >理论 观测 0m 2 0 02 2 4=MmG m RR T π 理 ( ) 2 0 02 2 + 4=M m mG m RR T π 观 ( 1)T k kT = >理论 观测 ( )2= 1m k M− 03v A. ，沿 CO 方向 B. ，沿 CO 方向 C. ，沿 OC 方向 D. ，沿 OC 方向 【答案】A 【详解】ABCD. 因粒子在 A、B 两点的速率均为 2v0，则 A、B 两点是等势点，AOB 是一条 等势线，所以 OC 是电场线，又粒子带正电，粒子仅在电场力作用下沿 ACB 运动，A 点的 速率大于 C 点的速率，则电场线方向沿 CO 方向；从 A 到 C 由动能定理 解得 故 A 正确 BCD 错误。 故选 A。 6.通电长直导线周围存在磁场，其磁感应强度与导线中的电流强度成正比，与距导线的距离 成反比。有四条垂直纸面且互相平行的固定长直导线，它们与纸面的交点分别为 P、Q、N 及 S，四点的连线构成一个正方形。以正方形中心 O 点为原点建立平面直角坐标系，x 轴与 PS 边平行，M 为 PS 边的中点。已知四条导线中的电流大小相等，方向均指向外，与纸面 交点为 S 的导线在 M 点的磁感应强度大小为 B，则下列叙述正确的是 A. 四条导线在 O 点 磁感应强度等于零 B. 四条导线在 M 点的磁感应强度大小为 C. 与纸面交点为 S 的导线所受安培力的方向为由 S 指向 O D. 在 x 轴上坐标为 r 且 r>0 的任一点，其磁场方向均与 Ox 方向相同 的 2 0 2 mv qL 2 03mv qL 2 0 2 mv qL 2 03mv qL ( ) ( )2 2 0 0 1 13 2 =2 2m v m v qEL− − 2 0= 2 mvE qL 5 5 B 【答案】AC 【详解】A. 因四条导线中的电流大小相等，O 点距导线的距离均相等，由右手螺旋定则可 知，四条导线在 O 点的磁感应强度等于零，故 A 正确； B.设四条导线中 电流为 I，MS 间距为 x，由题可知，磁感应强度可写为 （k 为比例系数） 由右手螺旋定则可知，导线 P、S 在 M 点的产生的磁感应强度为零，设 PQ 和 QN 之间的夹 角为 ，由几何关系可知 导线 Q、N 在 M 点的磁感应强度为 由磁感应强度的矢量叠加可知，M 点的磁感应强度为 故 B 错误； C. 由右手螺旋定则可知，导线 P、Q、N 在 S 的磁感应强度垂直于 SO 指向左上方，再由左 手定则可知，导线 S 所受安培力的方向为由 S 指向 O，故 C 正确； D. 在 SN 中点处，由右手螺旋定则可知，导线 SN 在此点的合磁感应强度为零，导线 PQ 在 此点的合磁感应强度垂直与 Ox 方向，故 D 错误。 故选 AC。 7.如图所示，一单匝圆形线圈两端与平行导轨相连接，整个装置处于水平面内。圆形线圈的 直径与平行导轨的宽度相等，均为 L，平行导轨区域处于垂直纸面向里的磁感应强度大小为 B0 的匀强磁场中，圆形线圈处于垂直纸面向外的磁场中，其磁感应强度的大小 B 随时间变 化。质量为 m、长度为 L 的金属杆垂直放置在平行导轨上，金属杆始终保持与导轨垂直且接 触良好，金属杆与平行导轨间动摩擦因数为 μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知金属杆 的电阻为 R，其它部分电阻均不计，重力加速度为 g。下面说法正确的是 的 = IB k x α = 5QN x 2cos = 5 α 1= = 5 5 I BB k x 0 1 4=2 cos = 5B B Bα A. 若 ，则金属杆在导轨上保持静止 B. 若 ，则金属杆在导轨上保持静止 C. 若给金属杆水平向右的速度 ，且 ，则金属杆匀速运动 D. 若给金属杆水平向右的速度 ，且 ，则金属杆匀速运动 【答案】BC 【详解】AB.当金属杆恰好在导轨上保持静止时，安培力与摩擦力等大反向，有 解得 由 ，根据数学知识可知，当 时，金属杆保持静止，故 B 正确 A 错误； CD.由题可知，此时金属杆所受安培力与摩擦力大小相等，即 电路中的电动势为 由右手螺旋定则可知，圆形线圈产生的感应电动势与金属杆的感应电动势方向相反，金属杆 的感应电动势为 0 3 0 6 mgRB B tB L µ π= − 0 3 0 3 mgRB B tB L µ π= − 2 2 0 2 mgRv B L µ= 3 0 12 mgRB tB L µ π= 2 2 0 2 mgRv B L µ= 3 0 8 mgRB tB L µ π= 3 0 0= = 4 B LBS Bmg B L t R t πµ ∆ ∆⋅∆ ⋅ ∆ 3 0 4=B mgR t B L µ π ∆ ∆ 0= BB B tt ∆− ∆ 3 0 4B mgR t B L µ π ∆ ≤∆ 0 =B IL mgµ 0 = = mgRE IR B L µ 当圆形线圈中的磁感应强度 时，感应电动势为 则有 当圆形线圈中的磁感应强度 时，感应电动势为 此时 故 C 正确 D 错误。 故选 BC。 8.小球自水平地面上方 A 处自由下落，经时间 t 落地。若在 A 处对小球施加一个竖直向上的 恒力 F 作用（如图所示），使小球由静止开始竖直向上运动，经时间 t 撤去恒力 F，小球又 经时间 2t 恰好落到地面，已知重力加速度为 g，不计空气阻力，则 A. 撤去恒力 F 时小球的速度大小为 B. 小球的质量为 C. 3t 时间内小球机械能的增量为 D. 小球落到地面时的速度大小为 【答案】AB 1 0 0 2= = mgRE B Lv B L µ 3 0 12 mgRB tB L µ π= 2 2 3 0 0 12 3= = =4 BS mgR L mgRE t B L B L µ π µ π ∆ ⋅∆ 2 1=E E E− 3 0 8 mgRB tB L µ π= 2 3 3 0 0 8 2= = =4 BS mgR L mgRE t B L B L µ π µ π ∆ ⋅∆ 3 1E E E≠ − 3 5 gt 5 8 F g 21 2 Fgt 13 5 gt 【详解】A.设 A 点距地面高度为 h，从 A 点到撤去恒力的高度为 H，施加恒力时的加速度为 a，则有 解得 撤去恒力时的速度为 故 A 正确； B.施加恒力时，由牛顿第二定律可知 解得 故 B 正确； C. 机械能的增量为除重力或弹力以外的其它力做功，由题可知恒力做做功，则 故 C 错误； D.从撤去恒力时，取向上为正方向，由运动学公式，落到地面速度为 故 D 错误。故选 AB。 二、非选择题 9.某次实验中，小明用螺旋测微器测量一块金属板的厚度，刻度如图甲所示，读数为 __________mm；用游标为 20 分度的游标卡尺测量该金属板的宽度，部分刻度如图乙所示， 读数为__________cm。 21= 2h gt 21= 2H at ( )21+ = 2 22H h at t g t⋅ − 3= 5a g 3= = 5v at gt =F mg ma− 5= 8 Fm g 23= = =10E W F H Fgt∆ ⋅ 1 7= 2 = 5v at g t gt− ⋅ − 【答案】 2.398（2.396～2.399 之间均给分） 2.015 【详解】[1]由图可知，螺旋测微器读数为 [2]由图可知，游标卡尺读数为 10.某物理兴趣小组想测定一种特殊电池的电动势 E 和内电阻 r： （l）某成员用多用电表的直流电压“2.5V”挡进行测量，结果指针偏转如图所示，则该电池 的电动势约为__________V。 （2）估测后，该小组成员经过充分讨论后，利用下列器材进行实验： A.毫安表 A1（量程 0-0.2mA，内阻 r1=1.0Ω） B.毫安表 A2（量程 0-200mA，内阻 r2 约为 0.003Ω） C.滑动变阻器 R（0-15Ω） D.定值电阻 R。=2.0Ω E.定值电阻 R1=9999.0Ω F.开关一个，导线若干 ①为了使测量尽可能精确，请将虚线方框内的实验电路图补充完整； ②实验时，A1 的示数为 I1，A2 的示数为 I2，根据实验数据绘出 I1-I2 的图象如图所示，则该 2mm+39.7 0.01mm=2.397mm× 32cm+ 0.1cm=2.015cm20 × 电池的电动势为__________V，内阻为 r=__________Ω。（结果均保留三位有效数字）。 【答案】(1). 1.55 (2)① ②1.60 2.00 【详解】（l）[1]由图，选 0-250V 表盘，则读数为 （2）① [2]因题中未给电压表，故需把毫安表改装，则用.毫安表 A1 与定值电阻 R1 串联， 且滑动变阻器串联接入电路，定值电阻 R0 保护电路，故电路图为 ② [3][4]由闭合电路的欧姆定律可得 化简得 结合图像可知， ，则 ，则 11.如图所示，竖直光滑的半圆轨道 ABC 固定在粗糙水平面上，直径 AC 竖直。小物块 P 和 Q 之间有一个被压缩后锁定的轻质弹簧，P、Q 和弹簧作为一个系统可视为质点。开始时， 系统位于 A 处，某时刻弹簧解锁（时间极短）使 P、Q 分离，Q 沿水平面运动至 D 点静止， P 沿半圆轨道运动并恰能通过最高点 C，最终也落在 D 点。已知 P 的质量为 m1=0.4kg，Q 的质量为 m2=0.8kg，半圆轨道半径 R=0.4m，重力加速度 g 取 l0m/s2，求： （I）AD 之间的距离； （2）弹簧锁定时的弹性势能； （3）Q 与水平面之间的动摩擦因数。（结果保留两位小数） 1552.5 V=1.55V250 × ( ) ( )1 2 1 1 0= + + +1000 1000 I IE R r r R ( )2 1= +2 +10000 10 I EI r− =0.1610 E =1.60VE +2 0.16 0.06=10000 250 r − =2.00r Ω 【答案】（1）0. 8m （2）6J（3）0.31 【详解】（1）设物块 P 在 C 点时的速度 v，AD 距离为 L，由圆周运动和平抛运动规律，得 解得 （2）设 P、Q 分离瞬间的速度大小分别为 、 ，弹簧锁定时的弹性势能为 ， 由动量守恒定律和机械能守恒定律，得 联立解得 （3）设 Q 与水平面之间的动摩擦因数为 ，由动能定理，得 解得 12.如图，在竖直的 xOy 平面内有一个半径为 R 的圆形区域与 x 轴相切于 O 点，在圆形区域 外（包括圆形边界）的空间存在垂直纸面向外的匀强磁场，xOy 平面内有沿 y 轴负方向的匀 强电场。现从坐标原点 O 以速率 v 向第一象限内的不同方向发射相同的带电小球，小球的 质量为 m、电荷量为-q（q>0），所有小球均在磁场中做匀速圆周运动，且都能沿平行于 x 轴 的方向进入圆形区域并再次通过 O 点，不计小球间的相互作用，重力加速度为 g，求： 2 1 1 m vm g R = 212 2R gt= =L vt =2m/sv =0.8mL 1v 2v pE 1 1 2 2m v m v= 2 2 1 1 1 1 1 122 2m v m g R m v= ⋅ + 2 2 1 1 2 2 1 1 2 2pE m v m v= + =6JpE µ 2 2 2 2 1 2 m v m gLµ= 5 0.3116 µ = ≈ （l）匀强电场的电场强度大小； （2）匀强磁场的磁感应强度大小； （3）沿与 x 轴正向成 60°角发射的小球从开始运动到再次通过 O 点经历的时间。 【答案】（1） （2） （3） 【详解】（1）小球在磁场中做匀速圆周运动，则电场力和重力平衡即 匀强电场 场强 （2）小球从 O 点以与 x 轴成 θ 角射入第一象限运动轨迹如图， 轨迹圆心 C′与交点 D 的连线平行 y'轴，由几何关系可知，四边形 C′DCO 是菱形， 小球在磁场中运动的轨道半径为 洛伦兹力提供向心力，即 可得磁感应强度 的 mg q E = mvB qR = (10 3 3) 3 Rt v π += qE mg= mg q E = =r R 2vBqv m r = mvB qR = （3）小球从 O 点以与 x 轴成 角射入第一象限 小球在磁场中的运动周期 小球在磁场中运动时间 由上式可知小球在圆形区域做匀速直线运动，通过的距离 运动时间 从 O 点出发到再次回到 O 点的运动时间 将 代入，解得 三、选考题 13.在做“用油膜法估测分子的大小”实验时，在每 200mL 油酸酒精溶液中有纯油酸 1mL，实 验中利用注射器测出 200 滴该溶液的体积为 1mL，已知 1 滴该溶液滴入浅水盘中最终形成 的油膜面积为 175cm2，则油酸分子大小约为__________m（保留 3 位有效数字）。在该实验 中，液体表面的张力使液滴从针头滴落时呈现球状，则液体表层分子间作用力表现为______ （填“引力”或“斥力”），分子间距离__________（填“大于”、“等于”或“小于”）液体分子的平 衡距离。 【答案】 引力 大于 【详解】[1]由题可知，一滴油酸得总体积为 则油酸分子大小为 [2] 液体表面的张力，是因分子间作用力表现为引力； [3]当分子间作用力表现为引力时，分子间距大于液体分子的平衡距离。 14.如图甲所示，一根粗细均匀的细玻璃管开口向上竖直放置，管中有一段长度为 24cm 的水 3 πθ = 2 RT v π= 1 22 2t T π θ π −= × 2 sinL R θ= 2 2 sinRt v θ= 1 2 (4 2sin 2 )Rt t t v π θ θ+ −= + = 3 πθ = (10 3 3) 3 Rt v π += 91.43 10−× 3 5 31 11 cm =2.5 10 cm200 200 −× × × 5 2 92.5 10 10 m=1.43 10 m175 − − −× × × 银柱，下端封闭了一段长度为 16cm 的空气柱。现将该玻璃管在竖直平面内缓慢旋转至开口 向下且与水平方向成 30°角的位置，如图乙所示，水银未流出，求此时试管内封闭气柱的长 度。（设环境温度保持不变，大气压强恒为 76cmHg） 【答案】25cm 【详解】设试管横截面积为 S，图乙中封闭气柱的长度为 L 图甲中封闭气体压强为 体积为 图乙中封闭气体压强为 体积为 由玻意耳定律 解得 15.如图所示，一个竖直方向上 弹簧振子由一只轻质弹簧和一个物块组成，在物块上安装 一只记录笔。当弹簧振子沿竖直方向自由振动时，以速率 v 水平向左匀速拉动记录纸，记录 印迹如图所示。如果空气阻力、记录笔的质量及其与纸之间的作用力均可忽略不计，根据记 录印迹图像可以确定弹簧振子的振幅为__________ （用字母 y1、y2 表示），在图中从 P 到 Q 的时间内，振子受到的重力冲量大小__________ （填“大于”、“等于”或“小于”）弹簧弹力 的冲量大小，若拉动纸带的速度提升到 2v，则振动周期为__________。 的 1=24+76cmHg=100cmHgP 1=16V S 2 =76 12cmHg=64cmHgP − 2V L S= × 1 1 2 2PV PV= =25cmL 【答案】 等于 【详解】[1]由图可知，弹簧振子的振幅为 [2] 从 P 到 Q 的时间内，振子仅受到重力冲量和弹簧弹力的冲量，因 P 点和 Q 点速度为零， 由动量守恒定律，可知合外力冲量为零，故振子受到的重力冲量大小等于弹簧弹力的冲量大 小； [3] 拉动纸带的速度提升到 2v，但弹簧振子得运动情况并未发生改变，则周期不变，故振动 周期仍为 。 16.如图示为一透明柱体的纵截面，柱体的上半部分是高度为 R 的圆柱体，其上表面是圆心 为 C、半径为 R 的圆形平面，柱体的下半部分是球心为 O、半径为 R 的半球体，A、B 是半 球面上的两点且∠AOB=120°，AB 与 CO 垂直。位于 C 处的光源发出一束单色光射向 A 点， 经球面折射后，恰好沿平行 CO 的方向射出。 （1）求此透明柱体的折射率； （2）若由该单色光组成的截面为圆形的平行光束垂直上表面射向这个透明柱体，并全部能 从下表面射出，则该光束的截面半径最大为多少？（不考虑多次反射的影响）。 【答案】（1） （2） 【详解】（1）由 C 点射向 A 点的光路如图中，由几何关系知 ( )1 2 1 2 y y− 02x v ( )1 2 1 2 y y− 0 0 2x v 3 3 3r R= 在球面上折射时的入射角 i=30°，折射角 r=60°，透明材料的折射率为 （2）平行光束边缘光线射到球面处的入射角为临界角 θ 则有 由几何关系可得，平行光束截面半径 解得 sin 3sin rn i = = 1 1sin 3n θ = = sinr R θ= 3 3r R=