2018届高考物理二轮复习文档：寒假作业（十三）　一模考前适应性训练（四） 13页

寒假作业(十三)　一模考前适应性训练(四) 一、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 1～4 题只有一个选项符合题目要求，第 5～8 题有多个选项符合题目要求。全选对的得 6 分， 选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分) 1.(2017·合肥二模)如图所示是一做匀变速直线运动的质点的位置—时 间图像(x­t 图像)，P(t1，x1)为图像上一点。PQ 为过 P 点的切线，与 x 轴交于 点 Q。则下列说法正确的是(　　) A．t1 时刻，质点的速率为x1 t1 B．t1 时刻，质点的速率为x1－x2 t1 C．质点的加速度大小为x1－x2 t12 D．0～t1 时间内，质点的平均速度大小为2(x1－x2) t1 解析：选 B　x­t 图像的斜率表示速度，则 t1 时刻，质点的速率为 v＝x1－x2 t1 ，故 A 错误， B 正确；根据图像可知，t＝0 时刻，初速度不为零，根据 a＝v－v0 t 可知，加速度 a＝ x1－x2 t1 －v0 t1 ≠x1－x2 t12 ，故 C 错误；0～t1 时间内，质点的平均速度大小v＝x1 t1 ，故 D 错 误。 2.(2017·潍坊期中)如图所示，绝缘空心金属球壳不带电。现在中间 放一带电荷量为 Q 的正点电荷，a、b、c 分别是球壳内、球壳中、球壳外 的点，下列分析正确的是(　　) A．球壳内壁不带电，感应电荷全部分布在外表面上 B．a、b、c 三点中，b 点的电势最低 C．Q 在 b 点产生的场强为零 D．b 点的场强为零 解析：选 D　由于静电感应，金属球壳内壁感应出负电荷，外表面感应出正电荷，故 A 错误。球壳内部电场线从 Q 出发到球壳内壁终止，球壳外部电场线从外表面出发到无穷远 处终止，根据顺着电场线方向电势逐渐降低，且整个金属球壳是一个等势体，可知，a、b、c 三点中，a 点的电势最高，c 点的电势最低，故 B 错误。静电平衡后，金属球壳中的场强处 处为零，则 b 点的场强为零，故 D 正确。b 点的合场强为零，但 Q 在 b 点产生的场强不为 零，故 C 错误。 3.如图所示的电路中，开关 S 闭合一段时间后，下列说法中正确的 是(　　) A．将滑片 N 向右滑动时，电容器放电 B．将滑片 N 向右滑动时，电容器继续充电 C．将滑片 M 向上滑动时，电容器放电 D．将滑片 M 向上滑动时，电容器继续充电 解析：选 A　当滑片 N 向右滑动时，R3 减小，电容器的电压也减小，故电容器在放电， 故 A 正确，B 错误；当滑片 M 向上滑动时，对电路结构没有影响，电路总电阻没有变化， 故电容器保持原来的状态，故 C、D 均错误。 4.如图所示，水平桌面上有三个相同的物体 a、b、c 叠放在一 起，a 的左端通过一根轻绳与质量为 m＝3 kg 的小球相连，绳与水 平方向的夹角为 60°，小球静止在光滑的半圆形器皿中。水平向右的 力F＝40 N 作用在b 上，三个物体保持静止状态。g 取 10 m/s 2，下列说法正确的是(　　) A．物体 c 受到向右的静摩擦力 B．物体 b 受到一个摩擦力，方向向左 C．桌面对物体 a 的静摩擦力方向水平向右 D．撤去力 F 的瞬间，三个物体将获得向左的加速度 解析：选 B　设水平向右为正方向，设 a、b、c 的质量为 m1，由于均静止，故加速度 为：a1＝0；对 c 分析：设 b 对 c 的静摩擦力为 f，则水平方向上只受 f 影响，且 c 保持静止， 由牛顿第二定律得：f＝m1a1，代入数据得：f＝0，故 A 错误；对 b 分析：b 静止，设 a 对 b 的静摩擦力为 f1，则水平面上：F＋f1＝m1a1＝0，即：f1＝－F＝－40 N，故 b 只受一个静摩 擦力，方向与 F 相反，即水平向左，故 B 正确；对 a 分析：a 静止，设绳的拉力为 T，器皿 对小球的弹力为 N，桌面对 a 的静摩擦力为 f2，则水平方向上： －f1＋f2－T＝m1a1＝0① 对小球受力分析如图： 由于小球静止，故竖直方向上： Nsin 60°＋Tsin 60°＝mg② 水平方向上：Ncos 60°＝Tcos 60°③ 联立①②③式代入数据解得： T＝10 3 N，f2≈－22.68 N，故地面对 a 的静摩擦力水平向左，故 C 错误；若撤去 F， 对 a，水平方向上受绳的拉力：T＝10 3 N＜f2，故整个系统仍然保持静止，故 D 错误。 5．(2017·泉州模拟)下列说法正确的是(　　) A．235U 的半衰期约为 7 亿年，随地球环境的变化，半衰期可能变短 B．卢瑟福通过 α 粒子散射实验建立了原子核式结构模型 C．结合能越大，原子中核子结合的越牢固，原子核越稳定 D．任何金属都存在一个“极限频率”，入射光的频率大于这个频率，才能产生光电效 应 解析：选 BD　原子核的半衰期与所处的化学状态和外部条件无关，由内部自身因素决 定，地球环境变化，半衰期不变，故 A 错误；卢瑟福通过 α 粒子散射实验建立了原子核式 结构模型，故 B 正确；比结合能越大，原子中核子结合的越牢固，故 C 错误；要有光电子 逸出，则光电子的最大初动能 Ekm＞0，即只有入射光的频率大于金属的极限频率，即 ν＞ν0 时，才会有光电子逸出，故 D 正确。 6．(2018 届高三·莆田六中检测)在轨道上运动的质量为 m 的人造地球卫星，它到地面 的距离等于地球半径 R，地面上的重力加速度为 g，忽略地球自转影响，则(　　) A．卫星运动的速度大小为 2gR B．卫星运动的周期为 4π 2R g C．卫星运动的向心加速度大小为 1 2g D．卫星轨道处的重力加速度为 1 4g 解析：选 BD　人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设地球质 量为 M、卫星的轨道半径为 r，则GMm r2 ＝mv2 r ＝mω2r＝ma＝m4π2r T2 又 r＝2R 忽略地球自转的影响有GMm R2 ＝mg，所以卫星运动的速度大小为 v＝ GM r ＝ gR 2 ， 故 A 错误；T＝2π r3 GM＝4π 2R g ，故 B 正确；a＝GM r2 ＝g 4，故 C 错误；卫星轨道处的重 力加速度为g 4，故 D 正确。 7.水平长直轨道上紧靠放置 n 个质量为 m 可看作质点的物块，物 块间用长为 l 的细线连接，开始处于静止状态，轨道与物块间的动摩 擦因数为 μ。用水平恒力 F 拉动物块 1 开始运动，到连接第 n 个物块的线刚好拉直时整体速 度正好为零，则(　　) A．拉力 F 所做功为 nFl B．系统克服摩擦力做功为n(n－1)μmgl 2 C．F＞nμmg 2 D．nμmg＞F＞(n－1)μmg 解析：选 BC　物块 1 的位移为(n－1)l，则拉力 F 所做功为 WF＝F·(n－1)l＝(n－1)Fl， 故 A 错 误 。 系 统 克 服 摩 擦 力 做 功 为 Wf ＝ μmg·l ＋ … ＋ μmg·(n － 2)l ＋ μmg·(n － 1)l ＝ n(n－1)μmgl 2 ，故 B 正确。据题，连接第 n 个物块的线刚好拉直时整体速度正好为零，假设 没有动能损失，由动能定理有 WF＝Wf，解得 F＝nμmg 2 。现由于绳子绷紧瞬间系统有动能损 失，所以根据功能关系可知 F＞nμmg 2 ，故 C 正确，D 错误。 8.如图，一粒子发射源 P 位于足够大绝缘板 AB 的上方 d 处，能够在纸 面内向各个方向发射速率为 v、电荷量为 q、质量为 m 的带正电的粒子，空 间存在垂直纸面的匀强磁场，不考虑粒子间的相互作用和粒子重力。已知粒 子做圆周运动的半径大小恰好为 d，则(　　) A．能打在板上的区域长度是 2d B．能打在板上的区域长度是( 3＋1)d C．同一时刻发射出的带电粒子达到板上的最大时间差为7πd 6v D．同一时刻发射出的带电粒子达到板上的最大时间差为πqd 6mv 解析：选 BC　打在板上粒子轨迹的临界状态如图甲所示： 根据几何关系知，带电粒子能到达板上的长度 l＝R＋ 3R＝(1＋ 3)R＝(1＋ 3)d，故 A 错误，B 正确； 在磁场中运动时间最长和最短的粒子运动轨迹示意图如图乙所示： 由几何关系知，最长时间 t1＝3 4T 最短时间 t2＝1 6T 又有粒子在磁场中运动的周期 T＝2πr v ＝2πd v ； 根据题意：t1－t2＝Δt 联立解得：Δt＝ 7 12T＝7πd 6v ，故 C 正确，D 错误。 二、非选择题(共 47 分) 9．(6 分)(2016·浙江选考)做“验证机械能守恒定律”的实验，已有铁架台、铁夹、电源、 纸带、打点计时器，还必须选取的器材是图中的____________(填字母)。 某同学在实验过程中，①在重锤的正下方地面铺海绵；②调整打点计时器的两个限位 孔连线为竖直；③重复多次实验。以上操作可减小实验误差的是__________(填序号)。 解析：需要选取的器材是重锤和刻度尺，故选 B、D；能减小实验误差的操作是②③。 答案：BD　②③ 10．(9 分)(2018 届高三·武汉十一中检测)用伏安法测量一电池的内阻。已知该待测电池 的电动势 E 约为 9 V，内阻约数十欧，允许输出的最大电流为 50 mA，可选用的实验器材 有： 电压表 V1(量程 5 V)； 电压表 V2(量程 10 V)； 电流表 A1(量程 50 mA)； 电流表 A2(量程 100 mA)； 滑动变阻器 R(最大电阻 300 Ω)； 定值电阻 R1(阻值为 200 Ω，额定功率为1 8 W)； 定值电阻 R2(阻值为 220 Ω，额定功率为 1 W)； 开关 S；导线若干。 测量数据如坐标纸上 U­I 图线所示。 (1)在下面的虚线方框内画出合理的电路原理图，并标明所选器材的符号。 (2)在设计的电路中，选择定值电阻的根据是________________________________。 (3)由 U­I 图线求得待测电池的内阻为__________Ω。 (4)在你设计的电路中，产生系统误差的主要原因是______________。 解析：(1)应用伏安法测电源电动势与内阻，电压表测路端电压， 电流表测电路电流，电路图如图所示： (2)定值电阻 R1 在电路中的最大功率：P1＝I2R1＝0.052×200 W＝0.5 W＞1 8 W，定值电阻 R2 在电路中的最大功率：P2＝I2R2＝0.052×220 W＝ 0.55 W＜1 W，为保护电路安全，则定值电阻应选择 R2。 (3)由图像可知，电源内阻 r＝ΔU ΔI ＝ 7.50－7.00 0.034－0.024 Ω＝50 Ω。 (4)由实验电路图可知，相对于电源电流表采用外接法，由于电压表的分流作用，电流 表所测电流小于电路电流，电压表分流是造成系统误差的原因。 答案：(1)电路原理图见解析 (2)定值电阻在电路中消耗的功率会超过 1 8W，R2 的功率满足实验要求 (3)50　(4)电压表分流 11.(14 分)如图所示，AB 是倾角为 θ＝30°的粗糙直轨道，BCD 是 光滑的圆弧轨道，AB 恰好在 B 点与圆弧相切。圆弧的半径为 R。一 个质量为 m 的物体(可以看作质点)从直轨道上的 P 点由静止释放，结 果它能在两轨道上做往返运动。已知 P 点与圆弧的圆心 O 等高，物体与轨道 AB 间的动摩 擦因数为 μ，重力加速度为 g，求： (1)物体对圆弧轨道的最大压力大小； (2)物体滑回到轨道 AB 上距 B 点的最大距离； (3)新的释放点距 B 点的距离 L′应满足什么条件，才能使物体能顺利通过圆弧轨道的 最高点 D。 解析：(1)根据几何关系：PB＝ R tan θ＝ 3R 从 P 点到 E 点根据动能定理，有： mgR－μmgcos θ·PB＝1 2mvE2－0 代入数据：mgR－μmg· 3 2 · 3R＝1 2mvE2 解得：vE＝ (2－3μ)gR 在 E 点，根据向心力公式有：FN－mg＝mvE2 R 解得：FN＝3mg－3μmg。 由牛顿第三定律可知，物体对圆弧轨道的最大压力为 3mg－3μmg。 (2)设物体滑回到轨道 AB 上距 B 点的最大距离为 x， 根据动能定理，有 mg(BP－x)·sin θ－μmgcos θ·(BP＋x)＝0－0 代入数据：mg( 3R－x)·1 2－μmg· 3 2 ( 3R＋x)＝0 解得：x＝ 3－3μ 3μ＋1 R。 (3)刚好到达最高点时，有 mg＝mv2 R 解得：v＝ gR 根据动能定理，有 mg(L′sin θ－R－Rcos θ)－μmgcos θ·L′ ＝1 2mv2－0 代入数据： mg(1 2L′－R－ 3 2 R)－μmg· 3 2 L′＝1 2mgR 解得：L′＝3R＋ 3R 1－ 3μ 所以 L′≥3R＋ 3R 1－ 3μ 时，物体才能顺利通过圆弧轨道的最高点 D。 答案：(1)3mg－3μmg　(2) 3－3μ 3μ＋1 R (3)L′≥3R＋ 3R 1－ 3μ 12．(18 分)如图所示，固定的光滑金属导轨间距为 L，导轨电阻不 计，上端 a、b 间接有阻值为 R 的电阻，导轨平面与水平面的夹角为 θ， 且处在磁感应强度大小为 B、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中，质 量为 m、电阻为 r 的导体棒与固定弹簧相连后放在导轨上。初始时刻， 弹簧恰处于自然长度，导体棒具有沿轨道向上的初速度 v0，整个运动过程中，导体棒始终 与导轨垂直并保持良好接触。已知重力加速度为 g，弹簧的劲度系数为 k，弹簧的中心轴线 与导轨平行，弹簧重力不计。 (1)求初始时刻通过电阻 R 的电流 I1 的大小和方向； (2)初始时刻导体棒的加速度 a 的大小； (3)导体棒最终静止时弹簧的弹性势能为 Ep，求导体棒从开始运动直到停止的过程中， 电阻 R 上产生的焦耳热 Q。 解析：(1)棒产生的感应电动势为：E1＝BLv0 通过 R 的电流大小为：I1＝ E1 R＋r＝BLv0 R＋r 根据右手定则判断得知：电流方向为 b→a。 (2)棒受到的安培力大小为： F＝BI1L＝B2L2v0 R＋r ，方向沿斜面向下，如图所示。 根据牛顿第二定律有： mgsin θ＋F＝ma 解得：a＝gsin θ＋ B2L2v0 m(R＋r)。 (3)导体棒最终静止，有：mgsin θ＝kx 弹簧的压缩量为：x＝mgsin θ k 设整个过程回路产生的焦耳热为 Q0，根据能量守恒定律有：1 2mv02＋mgxsin θ＝E p＋ Q0； 解得：Q0＝1 2mv02＋ (mgsin θ)2 k －Ep； 电阻 R 上产生的焦耳热为： Q＝ R R＋rQ0＝ R R＋r[1 2mv02＋ (mgsin θ)2 k －Ep]。 答案：(1)BLv0 R＋r　方向为 b→a　(2)gsin θ＋ B2L2v0 m(R＋r) (3) R R＋r[1 2mv02＋ (mgsin θ)2 k －Ep] 三、选考题(共 15 分，请从给出的 2 道题中任选一题作答，多答则按所答的第一题评分) [物理—选修 3－3]　(15 分) 13．(1)(5 分)关于热现象，下列说法中正确的是________。 A．液体温度越高，悬浮颗粒越小，布朗运动越剧烈 B．分子间距离为 r0 时没有作用力，大于 r0 时只有引力，小于 r0 时只有斥力 C．液晶的微观结构介于晶体和液体之间，其光学性质会随电压的变化而变化 D．天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则 E．当人们感觉空气干燥时，空气的相对湿度一定较小 (2)(10 分)如图 1 所示，水平放置的气缸内被活塞封闭一定质量的理想气体，气体的温 度为 17 ℃，活塞与气缸底的距离 L1＝12 cm，离气缸口的距离 L2＝3 cm，将气缸缓慢地转 到开口向上的竖直位置，待稳定后对缸内气体逐渐加热，使活塞上表面刚好与气缸口相平 为止，如图 2 所示。已知 g 取 10 m/s2，大气压强为 1.0×105 Pa，活塞的横截面积 S＝100 cm2，质量 m＝20 kg，活塞可沿气缸壁无摩擦滑动但不漏气，求： (ⅰ)活塞上表面刚好与气缸口相平时气体的温度为多少？ (ⅱ)在对气缸内气体逐渐加热的过程中，气体吸收 340 J 的热量，则气体增加的内能为 多大？ 解析：(1)影响布朗运动的因素是温度和颗粒大小，温度越高、颗粒越小，布朗运动就 越明显，故 A 正确；分子在相互作用的距离内既有引力，又有斥力，故 B 错误；液晶的光 学性质随温度、压力、外加电压的变化而变化，选项 C 正确；天然石英表现为各向异性， 是由于该物质的微粒在空间的排列遵循一定规则，故 D 错误；在一定气温条件下，大气中 相对湿度越小，水汽蒸发也就越快，人们就越感到干燥，故当人们感到干燥时，空气的相对 湿度一定较小，故 E 正确。 (2)(ⅰ)当气缸水平放置时， p0＝1.0×105 Pa V0＝L1S，T0＝(273＋17)K 当气缸口朝上，活塞到达气缸口时，活塞的受力分析图如图所示， 有 p1S＝p0S＋mg 则 p1＝p0＋mg S ＝1.0×105 Pa＋ 200 10－2 Pa＝1.2×105 Pa V1＝(L1＋L2)S 由理想气体状态方程得p0L1S T0 ＝p1(L1＋L2)S T1 则 T1＝p1(L1＋L2) p0L1 T0＝1.2 × 105 × 0.15 1.0 × 105 × 0.12×290 K＝435 K。 (ⅱ)当气缸口向上，未加热稳定时：由玻意耳定律得 p0L1S＝p1LS 则 L＝p0L1 p1 ＝1.0 × 105 × 0.12 1.2 × 105 m＝0.1 m 加热后，气体做等压变化，外界对气体做功为 W＝－p0(L1＋L2－L)S－mg(L1＋L2－L)＝－60 J 根据热力学第一定律 ΔU＝W＋Q，得 ΔU＝280 J。 答案：(1)ACE　(2)(ⅰ)435 K　(ⅱ)280 J [物理—选修 3－4]　(15 分) 14．(1)(5 分)有关电磁波与振动和波的知识，下列说法正确的是________。 A．日光灯是紫外线的荧光效应的应用 B．单摆在做受迫振动时，它的周期等于单摆的固有周期 C．机械波从一种介质进入另一种介质后，它的频率保持不变 D．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在 E．弹簧振子做简谐振动时，振动系统的势能与动能之和保持不变 (2)(10 分)如图所示，某种透明物质制成的直角三棱镜 ABD，光在 透明物质中的传播速度为 2.4×108 m/s，一束光线在纸面内垂直 AB 面 射入棱镜，发现光线刚好不能从 AD 面射出，光在真空中传播速度为 3.0×108 m/s，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6，求： (ⅰ)透明物质的折射率和直角三棱镜∠A 的大小； (ⅱ)光线从 BD 面首次射出时的折射角 α。(结果可用 α 的三角函数表示) 解析：(1)日光灯应用了紫外线的荧光效应，选项 A 正确；当单摆做受迫振动时，它振 动的周期等于驱动力的周期，不一定等于它的固有周期，选项 B 错误；机械波从一种介质 进入另一种介质，频率不变，选项 C 正确；麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，赫兹 通过实验证实了电磁波的存在，选项 D 错误；弹簧振子做简谐振动时，只有动能和势能参 与转化，根据机械能守恒条件可知，振动系统的势能与动能之和保持不变，选项 E 正确。 (2)(ⅰ)由折射率与光速间的关系：n＝c v 解出透明物质的折射率 n＝1.25 由题意可知，光线从 AB 面垂直射入，恰好在 AD 面发生全反射， 光线从 BD 面射出，光路图如图所示。 设该透明物质的临界角为 C，由几何关系可知： sin C＝1 n 解得：∠C＝∠A＝53°。 (ⅱ)由几何关系知：β＝37° 由折射定律知：n＝sin α sin β 解得：sin α＝3 4。 答案：(1)ACE　(2)(ⅰ)1.25　53°　(ⅱ)sin α＝3 4