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- 2021-05-25 发布
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山东省章丘区第四中学2020届高三
高考模拟试题(三)
一、选择题:(本题共12小题,第1~8题只有一项符合题目要求,第9~12题有多项符合题目要求。)
1.下列说法正确的是
A. 诊断甲状腺疾病时,给病人注射放射性同位素的目的是将其作为示踪原子
B. U的半衰期约为7亿年,随着地球温度的升高,其半衰期将变短
C. 核反应过程中如果核子的平均质量减小,则要吸收能量
D. 结合能越大,原子中核子结合得越牢固,原子核越稳定
【答案】A
【解析】
【详解】A.放射性同位素可以作为示踪原子,诊断甲状腺疾病时,给病人注射放射性同位素的目的是将其作为示踪原子,故A正确;
B.半衰期由原子核内部本身的因素决定,跟原子所处的 物理或化学状态无关,故B错误;
C.核反应过程中如果核子的平均质量减小,根据爱因斯坦质能方程可知要释放核能,故C错误;
D.比结合能的大小反映原子核的稳定程度,比结合能越大,原子中核子结合得越牢固,原子核越稳定,故D错误。
故选A。
2.如图,一粗糙绝缘竖直平面与两个等量异种点电荷连线的中垂线重合.A、O、B为竖直平面上的三点,且O为等量异种点电荷连线的中点,AO=BO.现有带电荷量为q、质量为m的小物块视为质点,从A点以初速度v0向B滑动,到达B点时速度恰好为0.则
A. 从A到B,小物块的加速度逐渐减小
B. 从A到B,小物块的加速度先增大后减小
C. 小物块一定带负电荷,从A到B电势能先减小后增大
D. 从A到B,小物块的电势能一直减小,受到的电场力先增大后减小
【答案】B
【解析】
【详解】小物块受重力、电场力和墙壁的弹力以及摩擦力作用,可知q带负电,从A到O的过程中,电场强度越来越大,则电场力越来越大,由于物块在水平方向上平衡,可知墙壁的弹力增大,导致滑动摩擦力增大,根据知,加速度增大,从O到B,电场强度越来越小,则电场力越来越小,由于物块在水平方向上平衡,可知墙壁的弹力减小,导致滑动摩擦力减小,根据知,加速度减小,B正确A错误;q带负电,由于AB是等势线,则电荷的电势能不变,从A到B,电场强度先增大后减小,则电场力先增大后减小,C错误D错误.
3.如图所示,地球和行星绕太阳做匀速圆周运动,地球和行星做匀速圆周运动的半径r1、r2之比为r1:r2=1:4,不计地球和行星直接的相互影响。此时地球和行星距离最近下列说法错误的是( )
A. 行星绕太阳做圆周运动的周期为8年
B. 地球和行星线速度大小之比为
C. 至少经过年,地球和行星距离再次最近
D. 经过相同时间,地球、行星圆周运动半径扫过的面积之比为
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据万有引力提供圆周运动的向心力,有
可得周期
所以
因为地球公转周期为1年,故行星公转周期为8年,故A正确,不符合题意;
B.根据万有引力提供圆周运动的向心力,有
可得线速度
所以
故B错误,符合题意;
C.地球周期短,故当地球比行星多公转一周时,地球将再次位于太阳和行星之间,即
则时间为
年
故C正确,不符合题意;
D.行星与太阳连线扫过的面积
故有
故D正确,不符合题意。
故选B。
4.如图甲所示,一匝数N=10匝、总电阻R=7.5Ω、ad长L1=0.4m、ab宽L2=0.2m的匀质矩形金属线框静止在粗糙水平面上,线框的bc边正好过半径r=0.1m的圆形磁场的直径,线框的左半部分处于垂直线框平面向上的匀强磁场区域内,磁感应强度B0=1T,圆形磁场的磁感应强度为B,方向垂直线框平面向下,大小随时间变化规律如图乙所示,已知线框与水平面间的最大静摩擦力f=1.2N,π≈3,则( )
A. t=0时刻穿过线框的磁通量大小为0.01Wb
B. 线框静止时,线框中感应电流为0.2A
C. 线框静止时,ad边所受安培力水平向左,大小为0.8N
D. 经时间t=2s,线框开始滑动
【答案】A
【解析】
【分析】
穿过线框的磁通量由两部分组成,根据磁通量,即可求解;根据法拉第电磁感应定律与闭合电路欧姆定律,即可求解感应电流的大小;根据安培力表达式,结合左手定则与受力平衡条件,即可求解。
【详解】A.设磁场向上穿过线框磁通量为正,由磁通量的定义得t=0时,有
A正确;
B.根据法拉第电磁感应定律有
由闭合电路欧姆定律,则有
B错误;
C.由楞次定律可知,圆形磁场的磁感应强度增大时,线框内产生的感应电流的方向为逆时针方向,ad中的感应电流的方向向下,由左手定则可知,ad边受到的安培力的方向向左,ad边受到的安培力是10匝线圈受到的安培力的和,即
所以ad边受到的摩擦力的大小为0.4N,C错误;
D.圆形磁场的磁感应强度均匀增大,所以产生大小不变的电动势,感应电流的大小不变,而左侧的磁场区域内的磁场不变;由图乙可知,在t=0.4s时刻,右侧的磁感应强度,由左手定则可知,右侧的bc边受到的安培力方向向左,大小为
所以整体受到安培力的和等于
所以线框受到的安培力的大小与摩擦力相等,所以线框在t=0.4s后才能开始滑动,D错误。
故选A。
5.在光滑水平地面放置着足够长的质量为M的木板,其上放置着质量为m带正电的小物块(电荷量保持不变),两者之间的动摩擦因数恒定,且M>m,空间存在足够大的方向垂直于纸面向里的匀强磁场。某时刻开始它们以大小相等的速度相向运动,如图所示。取水平向右的方向为正方向,则下列图象可能正确反映它们以后运动的是( )
A. B.
C D.
【答案】D
【详解】对m分析可知,m受重力、支持力和洛伦兹力与摩擦力作用,由左手定则可知,洛伦兹力方向向上;水平方向受M的摩擦力作用而做减速运动;则由F=Bqv可知,洛伦兹力减小,故m对M的压力增大,摩擦力增大,故m的加速度越来越大;同时M受m向右的摩擦力作用,M也做减速运动;因摩擦力增大,故M的加速度也越来越大;则可知v—t图象中对应的图象应为曲线;对Mm组成的系统分析可知,系统所受外力之和为零,故系统的动量守恒,最终两物体速度一定相同,则有
因M>m,故最终速度一定为负值,说明最终两物体均向左做匀速运动,综合分析可知D项图像正确,ABC项的图像错误。
故选D。
6.如图所示,物块用一不可伸长的轻绳跨过小滑轮与小球相连,与小球相连的轻绳处于水平拉直状态。小球由静止释放运动到最低点过程中,物块始终保持静止,不计空气阻力。下列说法正确的有( )
A. 小球刚释放时,地面对物块的摩擦力为零
B. 小球运动到最低点时,地面对物块的支持力可能为零
C. 上述过程中小球的机械能不守恒
D. 上述过程中小球重力的功率一直增大
【答案】A
【解析】
【详解】A.小球刚释放时,小球速度为零,此时绳子的拉力为零,对物块分析可知,受到的摩擦力为零,故A正确;
B.小球运动到最低点时,若地面对物块的支持力为零,此时绳子的拉力对物块有向右的分力,不可能静止,故B错误;
C.对小球摆动过程只有重力做功,故小球的机械能守恒,故C错误;
D.刚释放时速度为零,小球的功率为零,到达最底端时,速度方向与重力方向垂直,功率为零,故功率先增大后减小,故D错误。故选A。
7.关于热力学定律,下列说法中正确的是( )
A. 可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功
B. 理想气体的等压膨胀过程一定放热
C. 热量不可能从低温物体传递到高温物体
D. 压缩气体做功,该气体的内能一定增加
【答案】A
【解析】
【详解】A.根据热力学第二定律可知,可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功,但是会引起其他的变化,如绝热气缸,故A正确;
B.当理想气体做等压膨胀过程时,根据
可得温度要增加,故内能△U增加;又因为气体膨胀对外做功,所以W<0,再根据热力学第一定律
△U=W+Q
可得Q>0,气体一定吸收热量,故B错误;
C.根据热力学第二定律可知,热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体,若有外界做功的话,可以从低温物体传递到高温物体;故C错误;
D.压缩气体,外界对气体做功,W<0,根据热力学第一定律
△U=W+Q
得知若气体同时放热,气体的内能不一定增加;故D错误。
故选A。
8.如图所示,足够长的光滑斜面固定在水平面上,轻质弹簧与A、B物块相连,A、C物块由跨过光滑小滑轮的轻绳连接。初始时刻,C在外力作用下静止,绳中恰好无拉力,B放置在水平面上,A静止。现撤去外力,物块C沿斜面向下运动,当C运动到最低点时,B刚好离开地面。已知A、B的质量均为m,弹簧始终处于弹性限度内,则上述过程中( )
A. C的质量mC可能小于m
B. C的速度最大时,A的加速度为零
C. C的速度最大时,弹簧弹性势能最大
D. A、B、C系统的机械能先变小后变大
【答案】B
【解析】
【详解】A.刚开始对A受力分析,可知A只受重力和弹簧的弹力作用,根据平衡条件有
解得弹簧原来的压缩量
当C运动到最低点时,B对地面的压力刚好为零,弹簧的拉力等于B的重力,则弹簧此时的伸长量为
则x1=x2,弹簧初末状态的弹性势能相等,根据A、B、C和弹簧构成的系统机械能守恒,有
α是斜面的倾角,得,sinα<1
所以,故A错误;
BC.当C的速度最大时A的速度达到最大,即ABC与弹簧为一系统,系统的动能最大,则弹性势能最小,则弹簧为原长。而C在斜面方向合力为0,即绳拉力
T=mCgsinα=mg
即绳对A的拉为mg,则A的合力为0,加速度为零,故B正确,C错误;
D.由于A、B、C和弹簧构成的系统机械能守恒,而弹簧先复原再拉长,故弹性势能先减小后增加,故A、B、C系统的机械能先变大后变小,故D错误。
故选B。
9.如图所示,在“验证力的平行四边形定则”的实验中,用A、B两弹簧秤拉橡皮条结点,使其到达O点处,此时α+β>90°,然后保持弹簧测力计B的示数不变而减小β时,为保持结点O位置不变,可采取的办法是
A. 减小A的读数,同时减小α角 B. 减小A的读数,同时增大α角
C. 增大A的读数,同时减小α角 D. 增大A的读数,同时增大α角
【答案】AB
【解析】
【详解】要使结点不变,应保证合力不变,故可以根据平行四边形定则作图进行分析.
O点位置不变,即合力大小和方向不变,保持B的示数不变,即B的拉力大小不变,即一个分力大小不变,一个分力大小和方向都变,要减小,如图,根据平行四边形定则可得减小A的读数,同时减小α角或减小A的读数,同时增大α角,AB正确.
10.两列沿绳传播的简谐横波(虚线表示甲波,实线表示乙波)在某时刻的波形图如图所示,M为绳上x=0.2m处的质点,则下列说法中正确的是( )
A. M点是振动加强点
B. 由图示时刻开始,再经甲波的周期,质点M将位于波峰
C. 图示时刻质点M的速度为零
D. 甲波传播速度v1比乙波的传播速度v2大
【答案】AB
【解析】
【详解】AC.质点M是两列波的波峰或波谷相遇点,振动始终加强,速度不为零,故A正确,C错误;
B.甲向右传播,由波形平移法知,图示时刻M点正向下运动,再经甲波的周期,M将位于波峰,故B正确;
D.波速由介质的性质决定,两列均沿绳传播,同种介质,则波速相等,故D错误。
故选AB。
11.甲图中S、N间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,A为理想交流电流表,V为理想交流电压表,矩形线圈绕垂直于磁场方向的水平轴匀速转动,矩形线圈通过滑环接一理想变压器,滑动触头P上下移动时可改变变压器副线圈的输出电压,副线圈接有可调电阻R,从图示位置开始计时,发电机线圈中产生的交变电动势随时间变化的图像如图乙所示,忽略线圈、电刷与导线的电阻,以下判断正确的是( )
A. 电压表的示数为
B. 0.01s时穿过发电机线圈的磁通量最小
C. 保持R的大小不变,P的位置向上移动,电流表读数减小
D. 保持R的大小及P的位置不变,发电机线圈的转速增大一倍,变压器的输入功率将增大到原来的4倍
【答案】BD
【解析】
【详解】A.电压表显示的是交流电的有效值,故示数为
故A错误;
B.0.01s时感应电动势负向最大,此时磁通量变化率最大,磁通量为零,最小,故B正确;
C.若P的位置向上移动,匝数比减小,副线圈电压增大,R的大小不变时,电流表读数将增大,故C错误;
D.若P的位置不变、R的大小不变,而把发电机线圈的转速增大一倍,根据
电压增大为原来的2倍,则变压器的输入功率将增大到原来的4倍,故D正确。
故选BD。
12.用图示装置可以检测霍尔效应。利用电磁铁产生磁场,电流表检测输入霍尔元件的电流,电压表检测元件输出的电压。已知图中的霍尔元件是半导体,与金属导体不同,它内部形成电流的“载流子”是空穴,空穴可视为能自由移动的带正电的粒子。图中的1、2、3、4是霍尔元件上的四个接线端。当开关S1、S2闭合后,电流表A和电流表B、C都有明显示数,下列说法中正确的是( )
A. 电表B为电压表,电表C为电流表
B. 接线端4的电势低于接线端2的电势
C. 若调整电路,使通过电磁铁和霍尔元件的电流与原电流方向相反,但大小不变,则电压表的示数将保持不变
D. 若增大R1、增大R2,则电压表示数增大
【答案】BC
【解析】
【详解】A.B表为测量通过霍尔元件的电流,C表测量霍尔电压,故电表B
为电流表,电表C为电压表,故A错误;
B.根据安培定则可知,磁场的方向向下,通过霍尔元件的电流由1流向接线端3,电子移动方向与电流的方向相反,由左手定则可知,电子偏向接线端2,所以接线端2的电势低于接线端4的电势,故B正确;
C.当调整电路,使通过电磁铁和霍尔元件的电流方向相反,由左手定则可知洛伦兹力方向不变,即2、4两接线端的电势高低关系不发生改变,故C正确;
D.增大,电磁铁中的电流减小,产生的磁感应强度减小,增大,霍尔元件中的电流减小,所以霍尔电压减小,即电压表示数一定减小,故D错误。故选BC。
二、实验题(本题共2小题)
13.图中圆盘可绕过中心垂直于盘面的水平轴转动。圆盘加速转动时,角速度的增加量与对应时间的比值定义为角加速度,用β表示,,我们用测量直线运动加速度的实验装置来完成实验,实验步骤如下。其中打点计时器所接交流电的频率为50Hz,图中A、B、C、D……为计数点,相邻两计数点间有四个点未画出。
①如图甲所示,将打点计时器固定在桌面上,将纸带一端穿过打点计时器的限位孔,然后固定在圆盘的侧面,当圆盘转动时,纸带可以卷在圆盘侧面上;
②接通电源,打点计时器开始打点,启动控制装置使圆盘匀加速转动;
③断开电源,经过一段时间,停止转动圆盘和打点,取下纸带,进行测量。
(1)用20分度的游标卡尺测得圆盘的直径如图乙所示,圆盘的直径为___________mm;
(2)由图丙可知,打下计数点D时,圆盘转动的角速度为_________rad/s(保留两位有效数字);
(3)圆盘转动的角加速度大小为_________rad/s2。(保留两位有效数字)。
【答案】(1). 120.00 (2). 6.5 (3). 10(9.8~10)
【解析】
【详解】(1)[1]游标卡尺主尺部分读数为120mm,游标上是第0格与主尺,精确度为0.05mm,故圆盘的直径为
(2)[2]由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出,所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s,根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,可以求出打纸带上D点时小车的瞬时速度大小
故
(3)[3]根据匀变速直线运动的推论公式
△x=aT2
可以求出加速度的大小,得
由于
,
故角加速度为
(9.8~10)
14.按图甲所示的电路测量一节旧电池的电动势E(约1.5V)和内阻r(约20Ω),可供选择的器材如下:
两个相同电流表A1、A2(量程0~500μA,内阻约为500Ω),
滑动变阻器R(阻值0~100Ω,额定电流1.0A),
定值电阻R1(阻值约为100Ω),
两个相同的电阻箱R2、R3(阻值0~999.9Ω),
开关、导线若干。
由于现有电流表量程偏小,不能满足实验要求,为此,先将电流表改装(扩大量程),然后再按图甲电路进行测量。
(1)测量电流表A2的内阻,按图乙电路测量A2的内阻时,必要的操作如下.
A.断开S1
B.闭合S1、S2
C.按图乙连接线路,将滑动变阻器R的滑片调至最左端,R2调至最大
D.断开S2,闭合S3
E.调节滑动变阻器R,使A1、A2的指针偏转适中,记录A1的示数I1
F.调节R2,使A1的示数为I1,记录R2的值
请按合理顺序排列其余实验步骤(填序号)______
(2)将电流表A2(较小量程)改装成电流表A(较大量程),如果(1)中测出A2的内阻为468.0Ω,现用R2将A2改装成量程为20mA的电流表A,应把R2为_______
(3)利用电流表A、电阻箱R3,测电池的电动势和内阻。用电流表A、电阻箱R3及开关S按图甲所示电路测电池的电动势和内阻。实验时,改变R3的值,记下电流表A的示数I,得到若干组R3、I的数据,然后通过做出有关物理量的的线性图象,求得电池电动势E和内阻r。
a.图中虚线框内为一条直线,其中纵轴为,横轴应为__________;
b.已知图中直线纵轴截距为b,斜率为k,改装后电流表A的内阻为RA,则电动势E=____,内阻r=_____纵轴截距的绝对值。
【答案】(1). EDF (2). 12 (3). R3
【解析】
【详解】(1)[1]等效替代法测电阻的核心是“效果相同”,本题中体现为使A1的示数相同,所以步骤为CBEDFA;
(2)[2]改装原理如图所示
电阻需要分担电流
电阻电压
则
(3)[3]由闭合电路欧姆定律得
将此公式变形后即得
故横坐标为,图像的斜率距表示电源电动势,故
解得
解得
【点睛】测电阻的方法有伏安法、半偏法、等效替代法等.电表改装原理可记为“串大并小”.测量电源电动势和内阻始终离不开闭合电路的欧姆定律。
三、计算题(本题共4小题)
15.如图所示,一开口向上的气缸固定在水平地面上,质量均为m、横截面积均为S的活塞A、B将缸内气体分成I、II两部分.在活塞A的上方放置一质量为2m的物块,整个装置处于平衡状态,此时I、II两部分气体的长度均为l0.已知大气压强与活塞质量的关系为,气体可视为理想气体且温度始终保持不变,不计一切摩擦,气缸足够高.当把活塞A上面的物块取走时,活塞A将向上移动,求系统重新达到平衡状态时,A活塞上升的高度.
【答案】
【解析】
【详解】对气体Ⅰ,其初态压强
末态压强为
设末态时Ⅰ气体的长度为l1,可得
,
代入数据解得
.
对Ⅱ气体,其初态压强为
末态压强为
设末态时Ⅱ气体的长度为,可得
代入数据解得
.
故活塞A上升的高度为
得
.
16.如图所示是一个透明的玻璃圆柱体的横截面,其半径R=20cm,AB是过圆心的一条水平直径.从激光源S发出一条与AB平行的细光束,入射到玻璃圆柱体上,光束到顶部的距离h=2.68cm,折射光束恰好过B点,经B点反射后从圆柱体中射出.已知光在真空中的传播速度为c=3×108m/s,.
①求玻璃的折射率;
②求此光束从射入圆柱体到射出圆柱体所用的时间.(只考虑一次反射)
【答案】① ②
【解析】
【详解】①光线SC折射后经过B点,光路如图所示,由折射定律有
由几何关系知,
解得
玻璃的折射率为
②根据对称性知CB=BD=2Rcosβ
光在玻璃中传播的速度为
光束从射入圆柱体到射出圆柱体所用的时间为
s
17.如图所示,坐标原点O处有一点状的放射源,它向xoy平面内的x轴上方各个方向(包括x轴正方向和负方向)发射带正电的同种粒子,速度大小都是v0,在的区域内分布有指向y轴正方向的匀强电场,场强大小为,其中q与m分别为该种粒子的电荷量和质量;在的区域内分布有垂直xOy平面的匀强磁场.ab为一块很大的平面感光板,放置于y=2d处,观察发现此时恰好没有粒子打到ab板上.(不考虑粒子的重力及粒子间的相互作用)
(1)求粒子刚进入磁场时的速率;
(2)求磁感应强度B的大小;
(3)将ab板平移到距x轴最远什么位置时所有粒子均能打到板上?
【答案】(1) (2) (3)
【解析】
【详解】(1)根据动能定理得
可得刚进入磁场时的速率
(2)根据(1)可知,对于沿x轴正方向射出的粒子,其进入磁场时与x轴正方向的夹角
其在电场中沿x轴正方向的位移
若沿x轴正方向输出的粒子不能打到ab板上,则所有粒子均不能打到ab板上,因此沿x轴正方向射出的粒子在磁场中运动的轨迹与ab板相切,如图甲所示:
由几何关系可知
可得粒子做圆周运动的半径
洛伦兹力提供向心力
可得
(3)若沿x轴负方向射出的粒子能打到ab板上,则所有粒子均能打到板上,临界情况就是沿x轴负方向射出的粒子在磁场中运动的轨迹恰好与ab板相切.如图乙所示:
由图可知,此时磁场宽度为
即当ab板位于的位置时,恰好所有粒子均能打到板上.
18.如图所示,光滑曲面与光滑水平导轨MN相切,导轨右端N处于水平传送带理想连接,传送带长度L=4m,皮带轮沿顺时针方向转动,带动皮带以恒定速率v=4.0m/s运动.滑块B、C之间用细绳相连,其间有一压缩的轻弹簧,B、C与细绳、弹簧一起静止在导轨MN上.一可视为质点的滑块A从h=0.2m高处由静止滑下,已知滑块A、B、C质量均为m=2.0kg,滑块A与B碰撞后粘合在一起,碰撞时间极短.因碰撞使连接B、C的细绳受扰动而突然断开,弹簧伸展,从而使C与A、B分离.滑块C脱离弹簧后以速度vC=2.0m/s滑上传送带,并从右端滑出落至地面上的P点.已知滑块C与传送带之间的动摩擦因数μ=0.2,重力加速度g取10m/s2.
(1)求滑块C从传送带右端滑出时的速度大小;
(2)求滑块B、C与细绳相连时弹簧的弹性势能EP;
(3)若每次实验开始时弹簧的压缩情况相同,要使滑块C总能落至P点,则滑块A与滑块B碰撞前速度的最大值vm是多少?
【答案】(1) 4.0m/s (2) (3)
【解析】
【详解】(1)滑块C滑上传送带到速度达到传送带的速度v=4m/s所用的时间为t,加速度大小为a,在时间t内滑块C的位移为x,有
代入数据可得
滑块C在传送带上先加速,达到传送带的速度v后随传送带匀速运动,并从右端滑出,则滑块C从传送带右端滑出时的速度为v=4.0m/s
(2)设A、B碰撞前A的速度为v0,A、B碰撞后的速度为v1,A、B与C分离时的速度为v2,有
A、B碰撞后,弹簧伸开的过程系统能量守恒
代入数据可解得
(3)在题设条件下,若滑块A在碰撞前速度有最大值,则碰撞后滑块C的速度有最大值,它减速运动到传送带右端时,速度应当恰好等于传送带的速度v.设A与B碰撞后的速度为,分离后A与B的速度为,滑块C的速度为,C在传送带上做匀减速运动的末速度为v=4m/s,加速度大小为2m/s2,有
解得
以向右为正方向,A、B碰撞过程
弹簧伸开过程
代入数据解得
m/s.