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- 2021-05-24 发布
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河北省衡水中学2020届高三下学期
第二次调研考试试题
第Ⅰ卷(选择题 共126分)
一、选择题:本大题共13小题,每小题6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.如图所示,由绝缘轻杆构成的正方形ABCD位于竖直平面内,其中AB边位于水平方向,顶点处分别固定一个带电小球。其中A、B处小球质量均为m,电荷量均为2q(q>0);C、D处小球质量均为2m,电荷量均为q。空间存在着沿DB方向的匀强电场,在图示平面内,让正方形绕其中心O顺时针方向旋转90°,则四个小球所构成的系统( )
A. 电势能增加,重力势能增加
B. 电势能不变,重力势能不变
C. 电势能减小,重力势能减小
D. 电势能不变,重力势能增加
【答案】D
【解析】
【详解】让正方形绕其中心O顺时针方向旋转90°,则电场力对四个小球做总功为:
则系统电势能不变;
系统重力势能变化量:
则重力势能增加;
A.电势能增加,重力势能增加,与结论不相符,选项A错误;
B.电势能不变,重力势能不变,与结论不相符,选项B错误;
C.电势能减小,重力势能减小,与结论不相符,选项C错误;
D.电势能不变,重力势能增加,与结论相符,选项D正确;
故选D.
2.空间存在一静电场,x轴上各点电势随x变化的情况如图所示.若在-x0处由静止释放一带负电的粒子,该粒子仅在电场力的作用下运动到x0的过程中,下列关于带电粒子的a-t图线,v-t图线,Ek-t图线,Ep-t图线正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】AB、由图可知,图像的斜率表示电场强度,从到的过程中电场强度先减小后增大,受到沿x轴正方向的电场力先减小后增大,粒子的加速度也是先减小后增大,在位置加速度为零;粒子在运动过程中,粒子做加速度运动,速度越来越大,先增加得越来越慢,后增加得越来越快,故B正确,A错误;
C、粒子在运动过程中,受到沿x轴正方向的电场力先减小后增大,根据动能定理可知图像的斜率先变小再变大,在位置的斜率为零,故C错误;
D、由于粒子带负电,根据电势能可知,变化规律与变化规律相反,故D错误;
图线正确的是选B.
3.2010 年命名为“格利泽 581g”的太阳系外行星引起了人们广泛关注,由于该行星的温度可维持表面存在液态水,科学家推测这或将成为第一颗被发现的类似地球世界,遗憾的是一直到 2019 年科学家对该行星的研究仍未有突破性的进展。这颗行星距离地球约 20 亿光年(189.21 万亿公里),公转周期约为 37 年,半径大约是地球的 2 倍,重力加速度与地球相近。则下列说法正确的是
A. 飞船在 Gliese581g 表面附近运行时的速度小于 7.9km/s
B. 该行星的平均密度约是地球平均密度的
C. 该行星的质量约为地球质量的 8 倍
D. 在地球上发射航天器前往“格利泽 581g”,其发射速度不能超过 11.2km/s
【答案】B
【解析】
【详解】ABC.忽略星球自转的影响,根据万有引力等于重力得:
mg =m
得到
v =
万有引力等于重力,=mg,得到
M=
ρ=
这颗行星的重力加速度与地球相近,它的半径大约是地球的2倍,所以它在表面附近运行的速度是地球表面运行速度的倍,大于7.9km/s,质量是地球的4倍,密度是地球的。故B正确,AC错误。
D.航天器飞出太阳系所需要的最小发射速度为第三宇宙速度,即大于等于16.7km/s,故D错误。
4.如图所示,在光滑绝缘的水平面上,虚线左侧无磁场,右侧有磁感应强度的匀强磁场,磁场方向垂直纸面向外,质量、带电量的小球C静置于其中;虚线左侧有质量,不带电的绝缘小球A以速度进入磁场中与C球发生正碰,碰后C球对水平面压力刚好为零,碰撞时电荷不发生转移,g取10m/s 2,取向右为正方向.则下列说法正确的是( )
A. 碰后A球速度为 B. C对A的冲量为
C. A对C做功0.1J D. AC间的碰撞为弹性碰撞
【答案】A
【解析】
【详解】A.设碰后A球的速度为v1,C球速度为v2。
碰撞后C球对水平面压力刚好为零,说明C受到的洛伦兹力等于其重力,则有
Bqcv2=mcg
代入数据解得
v2=20m/s
在A、C两球碰撞过程中,取向右为正方向,根据动量守恒定律得
mAv0=mAv1+mcv2
代入数据解得
v1=15m/s
故A正确。
B.对A球,根据动量定理,C对A的冲量为
I=mAv1-mAv0=(0.004×15-0.004×20)N•s=-0.02N•s
故B错误。
C.对A球,根据动能定理可知A对C做的功为
故C错误;
D.碰撞前系统的总动能为
碰撞后的总动能为
因Ek′<Ek,说明碰撞有机械能损失,为非弹性碰撞,故D错误。
故选A。
5.如图,平行金属板中带电质点P原处于静止状态,不考虑电流表和电压表对电路的影响,选地面的电势为零,当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时,下列说法正确的是( )
A. 电压表读数减小
B. 小球的电势能减小
C. 电源的效率变高
D. 若电压表、电流表的示数变化量分别为 和 ,则
【答案】AD
【解析】A项:由图可知,R2与滑动变阻器R4串联后与R3并联后,再由R1串连接在电源两端;电容器与R3并联;当滑片向b移动时,滑动变阻器接入电阻减小,则电路中总电阻减小;由闭合电路欧姆定律可知,电路中电流增大;路端电压减小,同时R1两端的电压也增大;所以并联部分的电压减小,故A正确;
B项: 由A项分析可知并联部分的电压减小,即平行金属板两端电压减小,根据
,平行金属板间的场强减小,小球将向下运动,由于下板接地即下板电势为0,由带电质点P原处于静止状态可知,小球带负电,根据负电荷在电势低的地方电势能大,所以小球的电势能增大,故B错误;
C项:电源效率:,由A分析可知,路端电压减小,所以电源的效率变低,故C错误;
D项:将R1和电源等效为一个新的电源,新电源的内阻为r+R1,电压表测的为新电源的路端电压,如果电流表测的也为总电流,则,由A分析可知,由于总电流增大,并联部分的电压减小,所以R3中的电流减小,则IA增大,所以,所以,故D正确.
点晴:解决本题关键理解电路动态分析的步骤:先判断可变电阻的变化情况,根据变化情况由闭合电路欧姆定律 确定总电流的变化情况,再确定路端电压的变化情况,最后根据电路的连接特点综合部分电路欧姆定律进行处理.
6.如图的实验中,分别用波长为的单色光照射光电管的阴极K,测得相应的遏止电压分别为U1和U2.设电子的质量为m,带电荷量为e,真空中的光速为c,极限波长为,下列说法正确的是( )
A. 用波长为的光照射时,光电子的最大初动能为
B. 用波长为的光照射时,光电子的最大初动能为
C. 普朗克常量等于
D. 阴极K金属的极限频率为
【答案】AC
【解析】
【详解】A、B项:根据光电效应方程,则有:,故A正确,B错误;
C项:根据爱因斯坦光电效应方程得:,,得金属的逸出功为: 联立解得:,故C正确;
D项:阴极K金属的极限频率,故D错误.
7.如图所示,在水平面上固定一个半圆弧轨道,轨道是光滑的,O点为半圆弧的圆心,一根轻绳跨过半圆弧的A点(O、A等高,不计A处摩擦),轻绳一端系在竖直杆上的B点,另一端连接一个小球P。现将另一个小球Q用光滑轻质挂钩挂在轻绳上的AB之间,已知整个装置处于静止状态时,α=30°,β=45°则( )
A. 将绳的B端向上缓慢移动一小段距离时绳的张力不变
B. 将绳的B端向上缓慢移动一小段距离时半圆弧中的小球P位置下移
C. 静止时剪断A处轻绳瞬间,小球P的加速度为g
D. 小球P与小球Q的质量之比为
【答案】ACD
【解析】
【详解】A.绳子 B端向上移动一小段距离,根据受力分析可知P球没有发生位移,因此AQP变成了晾衣架问题,绳长不会变化,A到右边板的距离不变,因此角度不会发生变化,即绳子的张力也不会变化;选项A正确。
B.如果 P向下移动一段距离,绳子AP拉力变小,绳长AP变长,而 AB之间的绳子长度变短,则角度 变大,绳子 AB之间的张力变大,AP的张力也变大,产生矛盾;B错误。
C.剪断 A处细绳,拉力突变为零,小球 P只受重力的分力,所以加速度为;C正确。
D.根据受力分析,分别对两个小球做受力分析,因为是活结所以绳子的张力都是相同, 则 ,又由于.由两式可得;故 D正确。
故选ACD。
8.如图,有一截面为矩形有界匀强磁场区域ABCD,AB=3L,BC=2L在边界AB的中点上有一个粒子源,沿与边界AB并指向A点方向发射各种不同速率的同种正粒子,不计粒子重力,当粒子速率为v0时,粒子轨迹恰好与AD边界相切,则 ( )
A. 速率小于v0的粒子全部从CD边界射出
B. 当粒子速度满足时,从CD边界射出
C. 在CD边界上只有上半部分有粒子通过
D. 当粒子速度小于时,粒子从BC边界射出
【答案】BC
【解析】
【详解】ABC.如图,由几何知识可知,与AD边界相切的轨迹半径为1.5L,与CD边界相切的轨迹半径为L;
由半径公式:可知轨迹与CD边界相切的粒子速度为,由此可知,仅满足的粒子从CD边界的PD间射出,选项A错误,BC正确;
D.由上述分析可知,速度小于的粒子不能打出磁场,故选项D错误。
故选BC
第Ⅱ 卷(非选择题 共62分)
二、非选择题(包括必考题和选考题两部分.第9题~第12题为必考题,每个试题考生都必须作答.第13题~第16题为选考题,考生根据要求作答)
(一)必考题
9.如图甲,是“探究功与速度变化的关系”的实验装置,当质量为的小车,在1条橡皮筋作用下弹出时,橡皮筋对小车做的功记为;当用2条、3条完全相同的橡皮筋进行第2次、第3次实验时,由于每次实验中橡皮筋的拉伸长度相同,因此第2次、第3次实验中,橡皮筋对小车做的功分别为、,每次实验中小车获得的最大速度可由打点计时器所打出的纸带求出。则:
(1)关于该实验,下列说法中正确是__(填选项序号字母)。
A.必须平衡摩擦力
B.打点计时器可以用干电池供电
C.每次实验,小车必须从同一位置由静止释放
D.可以选用规格不相同的橡皮筋
(2)图乙为某次用1条橡皮筋实验打出的纸带,测得、、、、相邻两点间的距离分别为,,,,则小车获得的最大速度为__。如果用2条橡皮筋做实验,那么,在理论上,小车获得的最大动能为__(结果保留两位有效数字)。
【答案】 (1). AC (2). 0.82 0.067
【解析】
【详解】(1)[1].A.为了保证小车的动能都是橡皮筋做功的结果,必须平衡摩擦力,长木板要适当的倾斜,故A正确。
B.打点计时器使用的是低压交流电源。故B错误;
C.根据实验原理可知,每次实验,小车必须从同一位置由静止弹出。故C正确。
D.根据实验原理可知,橡皮筋必须是相同的,故D错误。
故选AC
(2)[2][3].要测量最大速度,应该选用点迹恒定的部分。即应选用纸带的C、D、E部分进行测量,时间间隔为0.02s,最大速度:
如果用2条橡皮筋做实验,那么在理论上,小车获得的最大动能为
10.如图甲所示为某电阻随摄氏温度变化的关系,图中表示时的电阻,表示图线的斜率.若用该电阻与电池(电动势为,内阻为)、电流表(内阻为)、滑动变阻器串连起来,连接成如图乙所示的电路,用该电阻做测温探头,把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度,于是就得到了一个简单的“电阻测温计”.
(1)实际使用时要把电流表的刻度值改为相应的温度刻度值,若温度,则的刻度应在刻度的_________________(填“左”或“右”)侧.
(2)在标识“电阻测温计”温度刻度时,需要弄清所测温度和电流的对应关系.请用(表示滑动变阻器接入的阻值)等物理量表示所测温度与电流的关系式:____________.
(3)由(2)知,计算温度和电流的对应关系需要先测量电流表的内阻(约为).已知实验室有下列器材:
A.电阻箱()
B.电阻箱()
C.滑动变阻器()
D.滑动变阻器()
此外,还有电动势合适的电源、开关、导线等.
请在虚线框内设计一个用“半偏法”测电流表内阻的电路___________;在这个实验电路中,电阻箱应选______________,滑动变阻器应选_________________.(填仪器前的选项字母).
【答案】 (1). 右 (2). (3). B D
【解析】
【详解】第一空.由题图甲可知,温度升高时电阻阻值增大,导致流过电流表的电流减小,可知的刻度应在刻度的右侧.
第二空.由闭合电路欧姆定律知,由图甲知,解得.
第三空.应用半偏法测电流表的内阻实验时,滑动变阻器采用限流式,电流表和电阻箱并联,设计的电路如图所示:
第四空.第五空.采用半偏法测电阻时,电阻箱的最大阻值应该大于电流表的内阻,同时滑动变阻器应该选择阻值较大的,故电阻箱选择B,滑动变阻器选择D.
11.如图所示,一块质量为kg,长为
m的均质薄木板静止在足够长的水平桌面上,在木板的左端静止摆放着质量为kg的小木块(可视为质点),薄木板和小木块之间的动摩擦因数为,薄木板与地面之间的动摩擦因数为.在时刻,在木板左端施加一水平向左恒定的拉力N,取m/s2.则:
(1)拉力刚作用在木板上时,木板的加速度大小是多少?
(2)如果一直作用在上,那么经多少时间将离开?
(3)若在时间s末撤去,再经过多少时间和第一次速度相同?在此情况下,最终在上留下的痕迹的长度是多少?
【答案】(1)1m/s2;2.5m/s2;(2)2s;(3)s;1m。
【解析】
【详解】(1)F刚作用在木板上时,由牛顿第二定律,对m有:
μ1mg=ma1
代入数据得
a1=1m/s2
对M有:
F-μ1mg-μ2(M+m)g=Ma2
代入数据解得:
a2=2.5m/s2
(2)设m离开M的时间为t1,则对m有:
对M有:
又有
L=x2-x1
联立解得:
t1=2s
(3)t=1s时m的速度
v1=a1t1=1×1m/s=1m/s
M的速度为:
v2=a2t1=2.5×1m/s=2.5m/s
此过程中m相对M的位移
1s后m仍以a1的加速度作匀加速运动,M将以a3的加速度匀减速运动,且有:
μ1mg+μ2(M+m)g=Ma3
解得:
m/s2
设再经t2后二者速度相等,有:
2
解得
此时两者的共同速度为
v=m/s
此过程中m相对M的位移
则在此情况下,最终m在M上留下的痕迹的长度:
12.如图所示,在xOy平面内y轴与MN边界之间有沿x轴负方向的匀强电场,y轴左侧(I区)和MN边界右侧(II区)的空间有垂直纸面向里的匀强磁场,且MN右侧的磁感 应强度大小是y轴左侧磁感应强度大小的2倍,MN边界与y轴平行且间距保持不变.一质量为m、电荷量为-q的粒子以速度从坐标原点O沿x轴负方向射入磁场,每次经过y轴左侧磁场的时间均为,粒子重力不计.
(1)求y轴左侧磁场的磁感应强度的大小B;
(2)若经过时间粒子第一次回到原点O
,且粒子经过电场加速后速度是原来的4倍,求电场区域的宽度d
(3)若粒子在左右边磁场做匀速圆周运动的 半径分别为R1、R2且R1