山东省青岛市2020届高三下学期第三次模拟物理试题 Word版含解析 22页

青岛市2020年高三自主检测 物理试题 ‎1.答题前，考生先将自己的姓名、考试号、座号填写到相应位置，认真核对条形码上的姓名、考试号和座号，并将条形码粘贴在指定位置上。‎ ‎2.选择题答案必须使用2B铅笔（按填涂样例）正确填涂；非选择题答案必须使用0.5毫米黑色签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。‎ ‎3.请按照题号在各题目的答题区域内作答超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。答题卡面清洁、不折叠、不破损。‎ 一、单项选择题:本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。‎ ‎1.物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，关于原子核内部的信息，最早来自天然放射现象。人们从破解天然放射现象入手，逐步揭开了原子核的秘密。下列说法正确的是（　　）‎ A. 贝克勒尔发现天然放射现象揭开原子核内部信息，认为原子核是可分的，从原子核内部释放的射线有α射线、β射线、X射线、γ射线 B. 德国物理学家伦琴首次发现铀和含铀的矿物能够发出α射线 C. 卢瑟福预言了中子的存在，查德威克通过实验发现了中子 D. 汤姆孙通过α粒子轰击铍核（）获得碳核（）的实验发现了中子 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．1896年贝克勒尔发现天然放射现象揭开原子核内部信息，认为原子核是可分的，从原子核内部释放的射线有α射线、β射线、γ射线，没有X射线，故A错误；‎ B．德国物理学家伦琴，发现了伦琴射线，即X射线，贝克勒尔首次发现铀和含铀的矿物能够发出α射线，故B错误；‎ C．卢瑟福预言了中子的存在，查德威克通过实验发现了中子，故C正确；‎ D．查德威克通过α粒子轰击铍核（）获得碳核（）的实验发现了中子，故D错误。‎ 故选C。‎ ‎2.‎ - 22 -‎ 拔罐是中医传统养生疗法之一，以罐为工具，将点燃的纸片放入一个小罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地“吸”在皮肤上，造成局部瘀血，以达到通经活络、祛风散寒等作用的疗法封闭气体质量变化不计，可以看作理想气体。火罐“吸”到皮肤上之后，下列说法正确的是（　　）‎ A. 火罐内的气体内能增大 B. 火罐内的气体温度降低压强减小 C. 火罐内的气体温度降低压强不变 D. 火罐内的气体单位体积分子数增大，压强不变 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】在刚开始的很短时间内，火罐内部气体体积不变，由于火罐导热性良好，所以火罐内气体温度迅速降低，根据理想气体状态方程可知，气体压强减小，在外界大气压的作用下火罐“吸”在皮肤上，故B正确，ACD错误。‎ 故选B。‎ ‎3.2020年5月19日消息，华为5G智能手机在今年一季度全球市场占有率为33.2%，中国品牌名扬全球。第四代移动通信技术4G，采用1880~2635MHz频段的无线电波；第五代移动通信技术5G，采用3300~5000MHz频段的无线电波，未来5G网络的每秒传送的数据量是4G网络的50~100倍，下列说法正确的是（　　）‎ A. 5G信号和4G信号都是横波 B. 在空气中5G信号比4G信号波长长 C. 在空气中5G信号比4G信号传播速度快 D. 在空气中5G信号和4G信号的波长比可见光短 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A．5G信号和4G信号都是电磁波，都是横波，故A正确；‎ B．在空气中5G信号比4G信号频率高，所以5G信号比4G信号波长短，故B错误；‎ - 22 -‎ C．由于5G信号和4G信号都是电磁波，在空气中5G信号比4G信号传播速度相同，都是光速，故C错误；‎ D．可见光的频率范围为4.2×108~7.8×108MHz，比5G信号和4G信号的频率都高，所以在空气中5G信号和4G信号的波长比可见光长，故D错误。‎ 故选A。‎ ‎4.如图，两根长直平行导线m、n，PQ连线与两导线垂直，O为PQ的中点，连线上a、b两点关于O点对称，导线中通有大小、方向均相同的电流I，下列说法正确的是（　　）‎ A. O点的磁感应强度方向垂直于纸面向外 B. 沿P、Q连线从a点到b点磁感应强度先增大后减小 C. a、b两点的磁感应强度大小相等 D. 导线n所受安培力方向沿PQ连线向右 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．根据右手螺旋定则，O点的磁感应强度为两根通电导线在此处的磁感应强度的叠加，所以此处磁感应强度为0，故A错误；‎ B．根据右手螺旋定则，从a到O过程中，磁感应强度逐渐减小，方向垂直于纸面向里；从O到b的过程中，磁感应强度逐渐增大，方向垂直于纸面向外，所以沿P、Q连线从a点到b点磁感应强度先减小后增大，故B错误；‎ C．由于连线上a、b两点关于O点对称，所以由右手螺旋定则可知，a、b两点的磁感应强度大小相等，方向相反，故C正确；‎ D．导线n处在导线m产生的磁场中，导线n处的磁场方向垂直于纸面向里，由左手定则可知，导线n所受安培力方向沿PQ连线向左，故D错误。‎ 故选C。‎ ‎5.如图，ABC是一直角三棱镜的横截面∠A=90°，AB长0.2m，AC长0.1m。一细光束沿平行于BC边的方向从AB边入射后直接射到AC边，恰好在AC - 22 -‎ 边发生全反射，则棱镜的折射率为（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】光路图如图所示：‎ ‎ 由几何关系可知 根据折射定律有 又因为 α+β=90°‎ 联立解得 故C正确，ABD错误。 故选C。‎ ‎6.如图甲，MN是倾角θ=37°传送带的两个端点，一个质量m=5kg的物块（可看作质点），以4m/s的初速度自M点沿传送带向下运动。物块运动过程的v-t图像如图乙所示，取g=10m/s2，下列说法正确的是（　　）‎ - 22 -‎ A 物块最终从N点离开传送带 B. 物块与传送带间的动摩擦因数为0.6‎ C. 物块在第6s时回到M点 D. 传送带的速度v=2m/s，方向沿斜面向下 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】AD．从图象可知，物体速度减为零后反向沿斜面向上运动，最终的速度大小为2m/s，方向沿斜面向上，所以没从N点离开，从M点离开；并且可以推出传送带沿斜面向上运动，速度大小为2m/s，故AD错误；‎ B．速度图象中斜率表示加速度，可知物块沿传送带下滑时的加速度 根据牛顿第二定律 解得 故B错误；‎ C．速度图象与时间轴围成的面积表示位移，由图可知，时，物块的速度为0，之后物块沿斜面向上运动，所以物块沿斜面向下运动的位移 到t2=6s时，物块沿斜面向上运动的位移 - 22 -‎ 因为x1=x2，所以物块在第6s时回到M点，故C正确；‎ 故选C。‎ ‎7.如图，某同学在建筑工地上观察沙子堆积时，发现沙子会自然堆积成圆锥体，且在不断堆积过程中，材料相同的沙子自然堆积成的圆锥体的最大底角都是相同的。该同学测出这堆沙子的底部周长为10πm，了解到沙子的总体积约为25πm3，若沙子间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则沙子间的动摩擦因数约为（　　）‎ A. 0.3 B. 0.4 C. 0.5 D. 0.6‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】圆锥体的底部圆半径为 圆锥体的高为 锥体的底角的正切 对锥面上的一粒沙粒分析，沙粒刚好静止，所以有 解得 故D正确，ABC错误；‎ 故选D。‎ - 22 -‎ ‎8.如图，理想变压器原线圈的输入电压，照明灯的规格为“20V，40W”，电动机M的内阻为5Ω，电动机正常工作时，质量为2kg的物体恰好以1m/s的速度匀速上升，照明灯正常工作，电表均为理想电表，取。下列说法正确的是（　　）‎ A. 原、副线圈匝数比为1:11‎ B. 电压表的示数为 C. 电动机正常工作时，电动机的总功率为50W D. 电动机正常工作时，电流表的示数为4A ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由题意可知，原线圈的输入电压为 已知灯泡正常工作，由题图可知，副线圈两端电压为 则原、副线圈匝数比为 所以A错误；‎ B．电压表测的是灯泡两端的电压，所以电压表的示数为，所以B错误；‎ C．电动机正常工作时，电动机的总功率为 根据题意可知，物体所受拉力为 则电动机输出功率为 - 22 -‎ 又 联立可得 则电动机的总功率为 所以C错误；‎ D．由C选项分析可得，电流表的示数为 其中 则 所以D正确。‎ 故选D。‎ 二、多项选择题:本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。‎ ‎9.如图为波源O传出的一列水波，相邻实线间的距离等于一个波长，下列说法正确的是（　　）‎ A. 波通过孔A，发生明显的衍射现象 B. 波通过孔B，不发生衍射现象 - 22 -‎ C. 波遇到障碍物C，发生明显的衍射现象 D. 波遇到障碍物D，发生明显的衍射现象 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】观察图，孔B和障碍物C尺寸明显大于波长，不会发生明显衍射现象，但仍然有衍射现象，只不明显，不易观察；孔A和障碍物D尺寸小于和接近波长，会发生明显衍射现象。故AD正确，BC错误。 故选AD。‎ ‎10.如图，已知某匀强电场方向平行于正六边形ABCDEF所在平面。已知A、B、C、D点的电势分别为15V、12V、6V、3V。现有一电荷量为3e的带电粒子（不计重力）从A点以初动能12eV沿AC方向射入电场，恰好经过B点。下列说法正确的是（　　）‎ A. 粒子一定带正电 B. 粒子达到B点时的动能为3eV C. 若只改变该粒子在A点时的初速度方向，粒子可能经过C点 D. 若只改变该粒子在A点时的初速度方向，粒子可能垂直经过直线BF ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．因C点电势比D点高3V，可知A点电势比F点高3V，即F点电势为12V，则BF为等势面，场强方向垂直于BF斜向上，即沿着AD方向，由于带电粒子从A点沿AC方向射入电场，恰好经过B点，可知粒子带负电，选项A错误；‎ - 22 -‎ B．粒子从A点射入，从B点射出时，由于粒子只有电场力做功，则动能与电势能之和守恒，则 ‎15V×(-3e)+ 12eV=12V×(-3e)+EkB 解得 EkB=3eV 选项B正确；‎ C．根据能量关系，假设粒子能经过C点，则 ‎15V×(-3e)+ 12eV=6V×(-3e)+EKc 解得 EkC=-15eV 不符合实际，则粒子不可能经过C点，选项C错误；‎ D．因场强方向垂直于BF，则若粒子从A点沿场强方向射出，则粒子能垂直经过直线BF，选项D正确。‎ 故选BD。‎ ‎11.2020年6月23日，我国在西昌卫星发射中心成功发射北斗系统第55颗导航卫星，至此北斗全球卫星导航系统星座部署全面完成。北斗导航系统第41颗卫星为地球同步轨道卫星，第49颗卫星为倾斜地球同步轨道卫星，它们的轨道半径约为4.2×107m，运行周期都等于地球的自转周期24h。倾斜地球同步轨道平面与地球赤道平面成一定夹角，如图所示。已知引力常量G=6.67×10-11Nm2/kg2，下列说法正确的是（　　）‎ - 22 -‎ A. 根据题目数据可估算出地球的质量 B. 同步轨道卫星可能经过北京上空 C. 倾斜地球同步轨道卫星一天2次经过赤道正上方同一位置 D. 倾斜地球同步轨道卫星的运行速度大于第一宇宙速度 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．根据 可得 可估算出地球的质量。A正确；‎ B．由于地球同步卫星相对地面静止，因此一定自西向东运动，且轨道的圆心一定在地心上，故同步卫星一定在地球赤道的正上方，不可能运动到北京的正上方，B错误；‎ C．倾斜同步卫星若某时刻经过赤道正上方某位置，经过半个周期，恰好地球也转了半个周期，因此又会经过赤道上方的同一位置，C正确；‎ D．根据 可得 由于轨道半径越大，运动速度越小，第一宇宙速度是贴近地球表面运动的卫星的速度，同步卫星的运动速度小于第一宇宙速度，D错误。‎ 故选AC。‎ - 22 -‎ ‎12.化工厂废水排放对环境造成的污染危害很大，为测量排污流量Q，人们在排污管道上安装流量计，流量为单位时间内流过管道横截面的液体的体积，如图为流量计的示意图。左右两端开口的长方体绝缘管道的长、宽、高分别为a、b、c，所在空间有垂直于前后表面、磁感应强度大小为B的匀强磁场，在上、下两个面的内侧固定有金属板M、N，污水充满管道从左向右匀速流动，污水流过管道时受到的阻力大小f=kLv2，k是比例系数，L为管道长度，v为污水的流速，测得M、N间电势差为U。下列说法正确的是（　　）‎ A. 电压U与污水中离子浓度有关 B. 污水的流量 C. 左、右两侧管口的压强差 D. 金属板M的电势高于金属板N的电势 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】AD．污水中的离子受到洛伦兹力，正离子向上极板聚集，负离子向下极板聚集，所以金属板M的电势大于金属板N，从而在管道内形成匀强电场，最终离子在电场力和洛伦兹力的作用下平衡，即 解得 可知电压U与污水中离子浓度无关，故D正确，A错误；‎ B．污水的流量为 故B正确；‎ C．污水流过该装置受到的阻力为 - 22 -‎ 污水匀速通过该装置，则两侧的压力差等于阻力 则 故C错误；‎ 故选BD。‎ 三、非选择题:本题共6小题，共60分。‎ ‎13.小鸣同学组装了一套实验装置如图甲所示，拉力传感器竖直固定，一根不可伸长的细线上端固定在传感器的挂钩上，下端系着小钢球，钢球底部固定有遮光片，拉力传感器正下方安装有光电门，钢球经过最低点时遮光片恰能通过光电门。已知当地的重力加速度大小为g。小鸣进行了下列实验步骤：‎ ‎(1)用游标卡尺测遮光片宽度d，如图乙所示，读数___________mm；‎ ‎(2)拉起钢球使细线与竖直方向成不同的角度，钢球由静止释放后均在竖直平面内运动，记录遮光片每次通过光电门的遮光时间和对应的拉力传感器示数F；根据记录数据描绘出如图丙所示的图象，a是已知量。通过图丙中的信息可以求哪个物理量？___________；该物理量的表达式为___________（用题目中所给符号表示）。‎ ‎【答案】 (1). 5.20 (2). 小钢球和遮光片总质量 (3). ‎ ‎【解析】‎ - 22 -‎ ‎【详解】(1)[1]由题图可得 ‎(2)[2][3]根据题意可知，在小钢球摆到最低点，由牛顿第二定律得 其中 化简可得 结合图象，可得 通过图丙中的信息可以求出小钢球和遮光片的总质量，即 ‎14.电流传感器可以捕捉到瞬间的电流变化，它与计算机相连，可以显示出电流随时间变化的I-t图像。如图甲所示连接电路。直流电源电动势9V，内阻可忽略，电容器选用电容较大的电解电容器。先使开关S与1端相连，电源向电容器充电然后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电，传感器将电流信息传入计算机。屏幕上显示出电流随时间变化的I-t图像如图乙所示。‎ ‎（1）在如图乙所示的I-t图像中用阴影标记面积的物理意义是______________________；‎ ‎（2）根据I-t图像估算当电容器开始放电时所带的电量q0=___________，并计算电容器的电容C=___________；（均保留两位有效数字）‎ - 22 -‎ ‎（3）如果不改变电路其他参数，只减小电阻R，充电时I-t曲线与横轴所围成的面积将___________（填“增大”“不变”或“变小”）；充电时间将___________（填“变长”“不变”或“变短”）；简要说明原因___________。‎ ‎【答案】 (1). 通电0.2s电容增加的电荷量（或流过电阻R的电荷量） (2). 1.6×10-3C (3). （1.7～1.8）×10-4F (4). 不变 (5). 变短 (6). 充电电流增大 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]将横坐标t分成许多很小的时间间隔∆t，在这些很小的时间间隔里，放电电流I可以视为不变，则I∆t为这段时间内充入电容的电量，即这个阴影面积的物理意义是通电0.2秒充入电容（流过电阻R）的电荷量；‎ ‎(2)[2]电容器在全部放电过程中释放的电荷量在数值上等于图象与坐标轴所包围的面积；具体的做法是首先以坐标纸上的一个小正方形作为一个面积计量单位，数出图象与坐标轴有多少个完整的小正方形，对于曲线下的部分超过该格一半面积的记为一个，不足一半的则舍去不计，这样既可以得到曲线下包含的小正方形的个数为40个（格数为38-42都正确）；其次确定每个小方格所对应的电荷量值，纵坐标的每个小格为0.2mA，横坐标的每个小格为0.2s，则每个小格所代表的电荷量数值为：‎ 根据I-t图像估算当电容器开始放电时所带的电量 ‎[3] 电容器的电容 ‎(3)[4]如果不改变电路其他参数，只减小电阻，将开关掷向1时，电容器的电压不变，由于电容器的电容不变，根据可知充入电容的电荷量不变，即充电时曲线与横轴所围成的面积将不变；‎ ‎[5] [6]只减小电阻R，由闭合电路欧姆定律知，将开关掷向1时电容器开始充电的电流增大，则曲线与纵轴交点的位置将向上移动，而充电时曲线与横轴所围成的面积将不变，所以充电时间将变短。‎ ‎15.继港珠澳大桥后，南沙大桥于2019年4月2日正式通车，其中坭洲水道桥以1688‎ - 22 -‎ 米跨径位列钢箱梁悬索桥世界第一，跨径为世界第二。为了保障跨海大桥的稳定性，地基会打的比较深，建造大桥的钢管桩需要用一个重达几十吨的大锤准确无误的锤入海底。如图甲所示为某桩机的示意图。桥梁建造的某次施工中所用夯锤的质量m=12.4吨，夯锤每次被提升到距离桩顶H=5m后由静止释放夯锤自由下落，与管桩碰撞后以相同的速度向下运动，管桩进入地面后所受阻力f与深度h的关系如图乙所示，已知管桩质量M=49.6吨，重力加速度g=10m/s2。‎ ‎（1）求第一次与管桩碰撞后夯锤的速度大小；‎ ‎（2）若第一夯打完后管桩进入地面的深度为0.8m，求图像乙中的斜率k。‎ ‎【答案】（1）2m/s；（2）1.94×106N/m ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）设夯锤与桩料碰撞前的速度大小为v0，则根据机械能守恒定律有 解得 v0=10m/s 夯锤与桩料碰撞过程中满足动量守恒定律，设碰撞后桩料的速度大小为v1，则有 代入数据得 v1=2m/s ‎（2）管桩进入地面后所受阻力f与深度h的关系图可知，阻力f与深度h成正比，所以克服阻力做功 设打完第一夯后桩料进入地面的深度为h1，则根据动能定理得 - 22 -‎ 解得 k=1.94×106N/m ‎16.各学校复学后需要做好防疫消毒工作，如图为某校使用的气压式喷壶，该喷壶的容积为3L，壶内气体压强至少达到2.0×105Pa，才能将壶内消毒液呈雾状喷出；现向喷壶内注入2L消毒液，并拧紧壶盖，然后向壶内打气，每次打气能将压强、体积的空气打入壶内，打气过程中壶内气体温度一直与外界温度相同，不计细管的体积，大气压强。‎ ‎(1)要使喷壶中的消毒液呈雾状喷出，至少需要打气多少次；‎ ‎(2)若经过多次打气，壶内空气压强达到5.0×105Pa，要将药液呈雾状喷出，最多能喷出多少升消毒液？‎ ‎【答案】(1)20次；(2)1.5L ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)设至少需要打n次气，喷液前壶内空气体积为V0，有 解得 ‎(2)设壶内空气压强2.0×105Pa时，气体体积为V1，有 最多喷出消毒液体积为 解得 - 22 -‎ ‎17.如图，长度L=4.5m的水平桌面左右两端各静置大小相同的小球a、b，在桌面右下方适当位置放置倾角θ=30°的斜面，小球b的质量为0.3kg小球a在恒定水平推力F作用下以a0=4m/s2的加速度向右运动，在小球a即将要与小球b碰撞时撤去推力F；两小球碰撞后，小球a的动能减少为原来的四分之一，且刚好能返回到桌面左端；小球b落到斜面上的P1点，与斜面碰撞后水平向右飞出，然后落到斜面上的P2点。已知小球与斜面碰撞前后速度与斜面的夹角相等，两球均可视为质点，两小球间碰撞以及小球b与斜面间的碰撞均为完全弹性碰撞，且碰撞时间极短，重力加速度g=10m/s2。求:‎ ‎（1）两小球碰撞后，小球a的速度大小；‎ ‎（2）推力F的大小；‎ ‎（3）小球b在斜面上的两个落点P1、P2间的距离。‎ ‎【答案】（1）；（2）；（3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）设小球a的质量为，小球b的质量为，碰撞前小球a的速度，碰撞后小球a的速度大小为，小球b的速度大小为，有 解得 根据 解得 - 22 -‎ ‎（2）根据牛顿第二定律 碰撞过程 能量守恒 小球a返回过程 解得 ‎ ‎ ‎（3）如图所示，设小球b到达斜面上的 时的速度大小为， 、间距离为，由到的运动时间为t，由几何关系得 有题意可得 小球做平抛运动 解得 ‎18.如图甲，半径为R的圆形区域内（包括圆边界）有方向垂直纸面的匀强磁场，圆形区域右侧放置两块水平正对的金属板a和b，两金属板的中心线O1O2与圆形区域的圆心O - 22 -‎ 在同一水平线上。在圆上P点有一电子源，P点位于O点正下方，电子源在纸面内向圆形区域各个方向均匀发射速率均为v0的电子；其中沿PO方向射入磁场的电子在t=0时刻沿两板中心线O1O2射入两板间，同时在两板间加上如图乙所示的交变电压，电子最后恰好从a板的右边缘平行极板射出。金属板板长和板间距都等于2R，电子的质量为m、电荷量为e，忽略电子的重力和相互间的作用力。‎ ‎(1)求匀强磁场的磁感应强度大小；‎ ‎(2)求交变电压U0大小应满足的关系；‎ ‎(3)若在两板间改加上的恒定电压，电子源发射一定数量的电子后停止发射，求打在下极板板长中点两侧的电子数之比。‎ ‎【答案】(1)；(2)（n=1、2、3……）；(3)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)设匀强磁场的磁感应强度为B，电子在磁场中做圆周运动的半径为r，则有 解得 ‎(2)设电子在板间运动时间为，则有 ‎，（n=1、2、3……）‎ - 22 -‎ ‎，（n=1、2、3……）‎ 解得 ‎，（n=1、2、3……）‎ ‎(3)水平向左射出的电子沿圆边界从上极板a的左边缘平行板射入板间，设电子在板间运动时间为，偏转距离为，有 解得 所以从电子源P射出的电子全部都能达到下极板b上；设从电子源P射出的速度方向与水平方向夹角为θ的电子刚好打到下极板正中央，电子在电场中偏转距离为，运动时间为，电子运动轨迹如图，由几何关系得 所以打在下极板b左、右板长上的电子数之比为 - 22 -‎ 解得 ‎ ‎ - 22 -‎