【物理】湖北省武汉市武昌区2020届高三下学期1月调研考试（解析版） 21页

湖北省武汉市武昌区2020届高三下学期 ‎1月调研考试 一、选择题 ‎1. 一个物体在3个恒力的作用下做匀速直线运动，现撤去其中两个力，保持第三个力大小和方向均不变．关于该物体此后的运动，下列说法正确的是（ ）‎ A. 不可能做圆周运动 B. 可能做圆周运动 C. 可能继续做匀速直线运动 D. 一定做匀变速直线运动 ‎【答案】A ‎【解析】试题分析：物体受到三个力的作用，物体做匀速直线运动，这三个力是平衡力，如果其中一个力突然消失，剩余的两个力的合力与撤去的力等值、反向、共线，是非平衡力，物体在非平衡力的作用下一定改变了物体的运动状态；曲线运动的条件是合力与速度不共线．‎ 解：作匀速直线运动的物体受到三个力的作用，这三个力一定是平衡力，如果其中的一个力突然消失，剩余的两个力的合力与撤去的力等值、反向、共线；‎ A、若撤去一个力后，其余两个力的合力恒定，而匀速圆周运动合力一直指向圆心，是变力，所以不可能做匀速圆周运动．故A正确，B错误；‎ C、若撤去一个力后，物体受到的合力与速度的方向相同，则物体做匀加速直线运动；若撤去一个力后，物体受到的合力与速度的方向相反，则物体做匀减速直线运动；曲线运动的条件是合力与速度不共线，当其余两个力的合力与速度不共线时，物体做曲线运动；由于合力恒定，故加速度恒定，即物体做匀变速曲线运动，故CD错误；‎ 故选A．‎ ‎【点评】本题考查了曲线运动的条件以及三力平衡的知识，关键根据平衡得到其余两个力的合力恒定，然后结合曲线运动的条件分析．‎ ‎2.如图所示，a为地球的同步卫星，随地球自转做匀速圆周运动，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星（轨道半径可认为等于地球半径），c为放在赤道上相对地球静止的物体，以下关于a、b、c的说法正确的是 A. 卫星b转动的线速度大于7.9 km/s B. a、b、c做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为aa＜ab＜ac C. a、b、c做匀速圆周运动的周期关系为Ta＞Tb＞Tc D. 若卫星a和b质量相等，则a和b比较，b的动能较大，a的机械能较大 ‎【答案】D ‎【详解】A．第一宇宙速度为卫星运转的最大速度，b卫星转动线速度等于7.9km/s，则A错误；‎ B．地球赤道上的物体与同步卫星具有相同的角速度，所以ωa=ωc，根据a=rω2知，a的向心加速度大于c的向心加速度，根据得b的向心加速度大于a的向心加速度，故B错误；‎ C．卫星a为同步卫星，所以Ta=Tc，根据得a的周期大于b的周期，故C错误；‎ D．根据得b的线速度大于a的线速度，且质量相等，则b的动能大于a的动能，但由低轨道变轨到高轨道要加速，则轨道高的机械能大，则D正确。‎ 故选D。‎ ‎3.如图所示是研究光电效应的电路，阴极K和阳极A是密封在真空玻 光束璃管中的两个电极，阴极K在受到某些光照射时能够发射光电子，阳极A吸收阴极K发出的光电子，在电路中形成光电流。如果用单色光a照射阴极K，电流表的指针发生偏转；用单色光b照射阴极时，电流表的指针不发生偏转。下列说法正确的是 ‎ A. 增加b光的强度可能使电流表指针发生偏转 B. 增加a光强度可使阴极K逸出电子的最大初动能变大 C. a光的波长一定大于b光的波长 D. 用a光照射阴极K时，将电源的正负极对调，电流表的读数可能不为零 ‎【答案】D ‎【详解】AC．用一定频率的a单色照射光电管时，电流表指针发生偏转，知 而单色光b照射真空管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，则说明 所以a的波长一定小于b的波长，用一定频率的b单色照射光电管K时，电流计G的指针不发生偏转，则说明 因此不会发生光电效应，当增加b光的强度，也不可能使电流计G的指针发生偏转，故AC错误；‎ B．根据光电效应方程可知，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，增加a光的强度不能使阴极K逸出电子的最大初动能变大，故B错误；‎ D．用单色光a照射阴极K，将电源的正负极对调时，电场对光电子的运动由阻碍作用，若反向电压小于遏止电压，则电流表的读数可能不为零，故D正确。‎ 故选D。‎ ‎4.如图所示，一个同学用双手水平地夹住一叠书并使这些书悬在空中静止，已知他用手在这叠书的两端能施加的最大水平压力为F=280N，每本书重为4N，手与书之间的动摩擦因数为µ1=0.40，书与书之间的动摩擦因数为µ2=0.25，则该同学用双手最多能水平夹住这种书的本数为（已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力）‎ A. 58 B. 56 C. 37 D. 35‎ ‎【答案】C ‎【详解】先将所有的书（设有n本）当作整体，受力分析，竖直方向受重力、静摩擦力，二力平衡，有 再考虑除最外侧两本书（n－2）本，受力分析，竖直方向受重力、静摩擦力，二力平衡，有 联立解得 故选C。‎ ‎5.如图所示，三角形传送带以v=2m/s的速度沿顺时针方向匀速转动，两边倾斜的传送带长都是2m且与水平方向的夹角均为。A、B两个小物块（均可视为质点）同时分别从左、右传送带顶端都以v0=2m/s的初速度沿传送带下滑，两物块与传送带间的动摩擦因数都是0.5，已知sin=0.6，cos=0.8。下列判断正确的是 A. 物块A比B先到达各自传送带底端 B. 物块A、B同时到达各自传送带底端 C. 传送带对物块A摩擦力沿传送带向上、对物块B的摩擦力沿传送带向下 D. 物块A下滑过程中相对于传送带的路程等于物块B下滑过程中相对于传送带的路程 ‎【答案】B ‎【详解】ABC．对B，因为 则B物体所受的滑动摩擦力沿斜面向上，向下做匀加速直线运动，A所受的滑动摩擦力沿斜面向上，向下做匀加速直线运动，对两个物体，根据牛顿第二定律得 解得 两个物体匀加速直线运动的加速度大小相等，位移也相等，则运动的时间相等，同时到达斜面传送带底端，故AC错误，B正确；‎ D．A相对传送带的位移为A运动的位移加上传送带的位移，B相对传送带的位移等于B的位移减去传送带的位移，由于A和B运动位移相同，时间相同，所以物块A下滑过程中相对于传送带的路程大于物块B下滑过程中相对于传送带的路程，故D错误。‎ 故选B ‎6.静止在光滑水平面上的物块A和B的质量分别是mA=3m0、mB=m0，在两物块间夹一压缩的轻质弹簧（弹簧与两物块均不相连），再用轻细线将两物块连接起来，此时弹簧的压缩量为x0。现将连接两物块的细线烧断，在烧断后瞬间，物块A的加速度大小为a，两物块刚要离开弹簧时物块A的速度大小为v，则 A. 当物块B的加速度大小为a时，弹簧的压缩量为 B. 物块A从开始运动到刚要离开弹簧时位移大小为 C. 细线未烧断时，弹簧的弹性势能为6m0v2‎ D. 细线未烧断时，弹簧的弹性势能为2m0v2‎ ‎【答案】AC ‎【详解】A．当物块A的加速度大小为a，根据胡克定律和牛顿第二定律得 当物块B的加速度大小为a时，有 联立解得 故A正确；‎ B．取水平向左为正方向，根据系统的动量守恒得 又 解得A的位移为 故B错误；‎ CD．根据动量守恒定律得 得物块B刚要离开弹簧时的速度 由系统的机械能守恒得：物块开始运动前弹簧的弹性势能为 故C正确，D错误。‎ 故选AC。‎ ‎7.空间有平行于梯形区域abcd的匀强电场，已知梯形的∠a=，∠c和∠d均为直角，且上底bc=2cm、下底ad=4cm，并知a、b、c三点的电势分别为4V、8V、10V。将一电荷量q=－2×10－5C的点电荷从a点开始沿abcd路线移动，则下列判断正确的是 A. 梯形区域的下底ad中点的电势为6V B. 该匀强电场的场强大小为V/m C. 该点电荷在c点的电势能为+2×10－5J D. 该点电荷从a点移到d点过程中，电场力对它做功为+8×10－5J ‎【答案】AD ‎【详解】A．设梯形区域的下底ad中点为M，由匀强电场的特点有 代入数据解得 故A正确；‎ B．根据匀强电场中的电势均匀降落得 得 b、d即为等势点，连接b、d两点即为等势线，如图，由几可关系可得 所以电场强度为 故B错误；‎ C．该点电荷在c点的电势能 故C错误；‎ D．由电场力做功与电势差的关系得 ‎ ‎ 故D正确。‎ 故选AD。‎ ‎8.质量为m、电荷量为+q的物块以初速度v0 进入两水平平行绝缘木板a、b之间，木板足够长，处在磁感应强度为B的水平匀强磁场中，两板间距略大于物块高度，物块与两板间的动摩擦因数均为μ。在运动过程中物块的电荷量不变，且经历变速运动后物块最终处于平衡状态。已知重力加速度为g，则从开始运动到最终处于平衡状态，物块克服摩擦力做的功可能为 A. 0 B. mv02 C. mv02 D. ‎ ‎【答案】BC ‎【详解】由题意对物块受力分析，因不知道开始时物块所受洛伦兹力与重力谁大，故弹力方向大小均不能确定，应讨论：‎ A．由题意可知，由于物块经历变速运动后物块最终处于平衡状态，所以物块受到向上的洛伦兹力 则弹力一定不为0，摩擦力一定不为0，物块一定克服摩擦力做功，故A错误；‎ B．如果，则滑块受到向下的压力，在竖直方向满足 物块向右做减速运动，由动态分析知，当时 最终物块做匀速运动，此时满足 解得 对物块整个过程由动能定理得 解得 故B正确，D错误；‎ C．如果，则滑块受到向下的压力，在竖直方向满足 物块向右做减速运动，由知，洛伦兹力减小，弹力增大，摩擦力增大，最终速度减为零，由动能定理得 解得 故C正确。‎ 故选BC。‎ 二、必考题 ‎9.利用单摆验证小球平抛运动规律，设计方案如图甲所示，在悬点O正下方有水平放置的炽热的电热丝P，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断。MN为水平木板，测得摆长（即悬点O到小球球心的距离）为L，悬点到木板的距离=h（h＞L），已知重力加速度为g，小球的大小可忽略。‎ ‎（1）将小球向左拉起后自由释放，最后小球落到木板上的C点，测得=x0，则小球此次做平抛运动的初速度v0为________。‎ ‎（2）在其他条件不变的情况下，若改变释放小球时悬线与 竖直方向的夹角θ，小球落点与点的水平距离x将随之改变，x2为纵坐标、经多次实验，以cosθ为横坐标，得到如图乙所示的图象。则当θ=时，x为________m；若摆长L=1.0m，悬点到木板的距离为________m。‎ ‎【答案】 (1). (2). 1.0 1.5‎ ‎【详解】(1)[1]由可得小球做平抛运动的时间 初速度 ‎(2)[2]当θ=时，cosθ=0.5，由图象可知，此时 所以 ‎[3]设悬线与竖直方向的夹角为θ时，小球运动到B点的速度为v0，根据动能定理有：‎ 小球做平抛运动的时间 下落高度 联立以上三式得 可知x2-cosθ图象在纵轴上的截距为：‎ 由图象可知b=2.0m2，而L=1.0m，可解出：‎ ‎10.实验小组需要组装一个单量程的欧姆表，所给电源的电动势约为3.0V，内阻较小但不可忽略，除了导线足够多外，其他可供选择的主要器材有：‎ 电流表A1：量程0～300μA，内阻1000.0Ω 电流表A2：量程0～3mA，内阻100.0Ω 变阻器R1：阻值范围0～500Ω 变阻器R2：阻值范围0～1200Ω ‎（1）在图甲方框内完成组装欧姆表的电路图（要标明所选电流表和变阻器的代号）；‎ ‎（2）电流表的表盘刻度分为3等分大格（每大格还等分了10小格），如图乙所示，其中0为电流表的零刻度。由于电源电动势的值不确切，实验小组想进一步精确测量组装好的欧姆表正常工作时的总内阻（即图甲虚线框内的电阻）RΩ和所给电池的电动势E。他们利用一电阻箱，在完成欧姆表的机械调零和欧姆调零后，再把电阻箱两接线柱分别接在红、黑表笔上并只调节电阻箱。当电阻箱阻值为500.0Ω时，指针指在刻度线B上；当电阻箱阻值为1000.0Ω时，指针指在中值刻度线上。由此可知，RΩ=____Ω、E=_______V；‎ ‎（3）改装好的欧姆表的表盘上，刻度C表示的电阻值为_____Ω，刻度A 表示的电阻值为_______Ω。‎ ‎【答案】 (1). (2). 1000.0 3.0 (3) 0 2000.0‎ ‎【详解】(1)[1]如果选用电流表A1，欧姆表内阻为 根据所给实验器材不能使欧姆表内阻为10000Ω，因此电流表不能选择A1，应选择A2，电流表选择A2，改装后欧姆表内阻为 则滑动变阻器应选择R2，欧姆表如图所示：‎ ‎(2)[2]当电阻箱阻值为1000.0Ω时，指针指在中值刻度线上，其示数为此时欧姆表的内阻，即 ‎[3]当电阻箱阻值为500.0Ω时，指针指在刻度线B上，此时电流为 ‎2.0mA 由闭合电路欧姆定律有 即 解得 ‎(3)[4]改装好欧姆表的表盘上，刻度C为满偏电流，所以此时的电阻为0，‎ ‎[5]刻度A表示的电流为 由闭合电路欧姆定律有 即 解得 ‎11.如图所示，长l=0.8m的细线上端固定在O点，下端连着质量m=0.5kg的小球（可视为质点），悬点O距地面的高度H=3.8m，开始时将小球提到O点由静止释放，小球自由下落到使细线被拉直的位置后，在Δt=0.01s的时间内将细线拉断，再经过t=0.6s小球落到地面，忽略Δt内小球的位置改变，不计空气阻力，取g=10m/s2，求：‎ ‎（1）细线刚要被拉直时，小球的速度大小v1；‎ ‎（2）细线被拉断后瞬间，小球的速度大小v2；‎ ‎（3）细线由刚拉直到刚断裂过程中（即Δt时间内）细线的平均张力大小FT。‎ ‎【答案】（1）4m/s（2）2m/s，方向竖直向下（3）105N ‎【详解】(1)自由下落过程：得，‎ ‎(2)忽略断裂过程小球的位置改变，故细线断裂后的下落过程：‎ 得 可以判断，求出的方向均竖直向下；‎ ‎(3)内，由动量定理：取向下为正方向，研究小球，有：‎ 解得 ‎12.如图甲所示，真空中有间距为2R、长度为4R水平平行金属板M和N，其间有一半径为R的圆形区域（虚线圆所围）内存在水平匀强磁场，磁场方向与纸面垂直。两板间的中心线O1O3与磁场区域的圆心O在同一水平线上。开始一段时间在金属板MN间加上一恒定电压（记为+U0），让一电荷量为＋q、质量为m的质点，从圆形区域最低点P以某一初速度（记为v0）沿指向圆心O的方向进入圆形区域后，恰好做圆周运动并从圆形区域的O2点飞出（此时刻记为t=0）。此后，M、N板间电压UMN按如图乙所示变化，最后质点刚好以平行于N板的速度从N板的右边缘飞出。忽略平行金属板两端的边缘效应，重力加速度为g，问：‎ ‎（1）U0 和T0各多大？‎ ‎（2）v0多大？‎ ‎（3）圆形区域内磁场的磁感应强度B多大？‎ ‎（4）若在图乙中的t=时刻，将该质点从两板间的O3点沿中心线O3O1的方向以速率v0射入，质点进入圆形区域后，MN间的电压又恢复为+U0并保持不变，质点第一次到达圆形区域的边界处记为P′，则P′点到P点的距离多大？‎ ‎【答案】（1）；（2）（3）（4）2R ‎【详解】(1)粒子自点进入圆形磁场区域恰好做圆周运动，从点飞出磁场，必是水平飞出一定有：‎ 得：‎ 且带电质点运动的半径必为 又 ‎①‎ 由图象知：每个周期的前半周期，竖直方向的加速度满足 得 ‎，方向竖直向上 每个周期的后半周期，竖直方向的加速度满足 得 方向竖直向下，‎ 由上述结果及题意“质点刚好以平行于板的速度从 板的右边缘飞出”，意味着飞出平行板的时间一定是周期的整数倍，即 竖直方向：‎ 得 ‎；‎ ‎(2)水平方向：‎ 得 ‎（3）代入①得 ‎（4）当质点以速度沿向左射入电场时，经分析，则该质点恰好从射入磁场，且进入磁场的速度仍为，由于的电势差又恢复为，质点的重力和电场力平衡，在洛伦兹力作用下：运动的轨道半径 经圆轨道恰好到达圆的最高点（即点正上方的圆上），即 三、选考题 ‎13.如图所示，一定质量的理想气体经历的状态变化为a→b→c→a，其中纵坐标表示气体压强p、横坐标表示气体体积V，a→b是以p轴和V轴为渐近线的双曲线。则下列结论正确的是（ ）‎ A. 状态a→b，理想气体的内能减小 B. 状态b→c，单位时间内对单位面积器壁碰撞的分子数变少 C. 状态b→c，外界对理想气体做正功 D. 状态c→a，理想气体的密度不变 E. 状态a→b，理想气体从外界吸收热量 ‎【答案】CDE ‎【详解】AE．状态a→b为等温变化，所以理想气体内能不变，且体积增大，气体对外界做功，由热力学第一定律可知，理想气体从外界吸收热量，故A错误，E正确；‎ BC．状态b→c为等压变化，且体积减小，外界对气体做正功，单位面积上的分子数增大，故B错误，C正确；‎ D．状态c→a为等容变化，所以一定质量的理想气体的密度不变，故D正确。‎ 故选CDE。‎ ‎14.如图所示，两个导热性能极好的气缸A和B水平放置且固定，两气缸通过一根带阀门K的容积不计的细管连通，两轻质活塞用刚性轻杆固连，可在气缸内无摩擦地移动且密封性极好，两活塞面积分别为SA=0.8m2和SB=0.2m2。开始时阀门K关闭，A内充有一定质量的理想气体，B内为真空，气缸中的活塞与各自缸底的距离lA =lB=0.3m，活塞静止。设环境温度不变，外界大气压强p0 =1.0×105Pa且保持不变。求：‎ ‎（1）阀门K关闭时，气缸A内气体的压强；‎ ‎（2）阀门K打开后，活塞保持静止状态时，气缸A内的活塞距其缸底lA' =？‎ ‎【答案】（1）（2）0.1m ‎【详解】(1)设初始时刻气体压强为，以两个活塞和杆为整体，由平衡条件有：‎ 得 ‎(2)打开阀门稳定后，设气体压强为，两活塞到缸底距离分别为和，以两个活塞和杆为整体 得 对理想气体有：‎ 且 得 ‎15.如图，一列简谐横波在均匀介质中沿+x轴方向传播，其波长为λ、周期为T。某时刻，在该波传播方向上的P、Q两质点（图中未画出，P点比Q点更靠近波源）偏离各自平衡位置的位移大小相等、方向相反，则下列说法正确的是（ ）‎ A. P、Q两质点平衡位置间的距离可能等于 B. 此时刻P、Q两质点的速度可能相同 C. 波从P点传到Q点所需时间可能等于一个周期 D. P、Q两质点平衡位置间的距离可能介于和λ之间 E. 若该波的频率增加一倍，则波从P点传到Q点的时间将减少一半 ‎【答案】ABD ‎【详解】AD．依题，某时刻P、Q两质点的位移大小相等、方向相反，它们可能是反相点，振动情况总是相反，也可能不是，所以P、Q两质点间的距离可能等于半个波长，也可能不等于半个波长，故AD正确；‎ B．根据波形分析得知，此时刻P、Q两质点的速度方向可能相反，也可能相同，故B正确；‎ C．若PQ间距离等于一个波长，波从P点传到Q点所需时间等于一个周期，而P、Q的位移大小相等，方向相反，PQ间距离不可能等于一个波长，所以波从P点传到Q点所需时间不可能等于一个周期，故C错误；‎ E．波速是由介质决定的，若该波的频率增加一倍，而波速不变，波从P点传到Q点的时间将保持不变，故E错误。‎ 故选ABD。‎ ‎16.如图所示，是一个半径为R、截面为圆、位置固定的透明柱体，其下表面水平且与水平桌面高度差为R。一束蓝光沿水平方向从其竖直左表面的A点射入并从B点射出，最后射到水平桌面上的P点。已知OA =，该透明柱体对蓝光的折射率为n =。若将该束蓝光的入射点向上移动到距离O为R的A 点（方向不变），最终会射在水平桌面上的P 点，求P1P两点的距离。 ‎ ‎ ‎ ‎【答案】‎ ‎【详解】‎ 光线在点垂直入射，方向不变，设在点的入射角为、折射角为，有：‎ 即 由，得 点在地面的竖直投影点，则 由几何关系得图中的 故 光从处沿水平方向射入球体，入射角为，有 发生全反射的临界角为，则 显然，所以该束光到达发生全反射，反射角等于，即垂直射在水平面上的点，则 所求 得