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- 2021-05-25 发布
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江西省八所重点中学2020届高三联考
理科综合试卷物理部分
二、选择题:本题共8小题,每小题6分。在每小题给出的四个选项中,第14~18题只有一项符合题目要求,第19~21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错或不答的得0分。
1. 居室装修中常用的大理石等天然石材,若含有铀、钍等元素就会释放出放射性气体氧,氧会经呼吸道进入人体并停留在体内发生衰变,放射出α、β、γ射线这些射线会导致细胞发生变异,引起疾病。一质量为m的大理石含有某种半衰期为T的放射性元素X,经T时间后,这块大理石的质量变为m'。以下说法正确的是( )
A.
B. 在X原子核衰变时发生质量亏损,亏损的质量转化成能量释放出来
C. X原子衰变成新核时,新原子核处于高能级状态不稳定,会向低能级跃迁,跃迁时只能放出一些特定频率的γ射线
D. X原子核的比结合能大于其衰变后的新核的比结合能
【答案】C
【解析】
【详解】A.衰变指大理石内部元素发生改变,大理石整体质量基本不发生变化,故A错误;
B.X原子核衰变时会出现质量亏损,亏损的质量以能量的形式释放出来,但不能理解成亏损的质量转化成了能量,故B错误;
C.因为原子核在经历α和β衰变后往往处于激发态,衰变后产物的新核从激发态向较低能态跃迁,一般以发射电磁波的形式进行,发射的正是γ射线,故C正确;
D.衰变后的产物更稳定,其原子核中核子结核更牢固,比结合能更大,故D错误。
故选C。
2. 如图甲所示,推力F垂直斜面作用在斜面体上,斜面体静止在竖直墙面上,若将斜面体改成如图乙所示放置,用相同大小的推力F垂直斜面作用到斜面体上,则下列说法正确的是( )
- 24 -
A. 墙面受到的压力一定变小
B. 斜面体受到的摩擦力一定变小
C. 斜面体受到的摩擦力可能变大
D. 斜面体可能沿墙面向上滑动
【答案】B
【解析】
【详解】A.受力分析如图所示
甲图中
,
乙图中
所以墙面受到的压力不变,A项错误;
BC.若
则
- 24 -
若
则f2方向向下
若
则f2方向向上
所以斜面体受到摩擦力一定变小,B项正确,C项错误;
D.因为墙面受到的压力没有变,所以fm不变,甲图中
推不动斜面体,乙图中
肯定比fm小,所以斜面体肯定不沿墙面向上运动,D项错误。
故选B。
3. 如图所示,在竖直平面内固定个半径为R的绝缘圆环,有两个可视为点电荷的相同的带负电的小球A和B套在圆环上,其中小球A可沿圆环无摩擦的滑动,小球B固定在圆环上和圆心O的连线与水平方向的夹角为45°.现将小球A由静止释放,则下列说法中正确的有( )
A. 小球A运动到圆环最低点Q的过程中电势能先增大后减小
B. 小球A速度最大处位于Q点的左端
C. 小球A恰好可以运动到P点
D. 小球到达圆环最低点Q时的速度大小为
【答案】D
- 24 -
【解析】
【详解】A.小球A、B均带负电,则根据点电荷的特点可知,B固定,当A、B距离缩短时,电场力做负功,电势能增大,反之减小,由图可知,小球A运动到圆环最低点Q点的过程中,与B电荷的距离先增大后减小,则电势能先减小后增大,故A错误;
B.延长BO交圆周与C点,作图如下
小球在下降过程中,当小球A、B距离增大时,即AC段,电场力做正功,重力做正功,速度增大,CQ段,小球A、B距离减小,电场力做负功,重力做正功,PQ段,小球A、B距离减小,电场力做负功,重力做负功,小球速度减小,则可知小球速度最大处不位于Q左边,故B错误;
C.小球在A、P两点相比,重力势能相同,但P点与B球距离更小,则A到P过程电场力做负功,电势能增大,则需要有外力做功才能到达P点,故C错误;
D.由图几何关系可知,A、Q两点与B小球距离相同,则电势能相等,则A到Q过程中动能增加量等于重力势能减少量,可得
解得
故D正确。
故选D。
4. 如图所示,在某行星表面上有一倾斜的匀质圆盘,盘面与水平面的夹角为30°,圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定的角速度转动,盘面上离转轴距离L处有一小物体与圆盘保持相对静止,当圆盘的角速度为时,小物块刚要滑动。物体与盘面间的动摩擦因数为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力),该星球的半径为R,引力常量为G,下列说法正确的是( )
- 24 -
A. 这个行星的质量M=
B. 这个行星的同步卫星的周期是
C. 这个行星的第一宇宙速度
D. 离行星表面距离为R的地方的重力加速度为
【答案】D
【解析】
【详解】A.当物体运动到圆盘最低点时,此时所受静摩擦延半径方向向上达到最大,此时对应的角速度为最大值,则由牛顿第二定律有
解得
绕行星表面做匀速圆周运动的物体,万有引力提供向心力,则有
解得
故A错误;
B.由于不知道同步卫星高度,无法求得同步卫星周期,故B错误;
C.当万有引力提供向心力,轨道等于行星半径时,可求得该行星第一宇宙速度为
故C错误;
- 24 -
D.离星球表面距离为R的地方万有引力为
解得
故D正确。
故选D。
5. 水平力F方向确定,大小随时间的变化如图a所示,用力F拉静止在水平桌面上的小物块,在F从0开始逐渐增大的过程中,物块的加速度a随时间变化的图象如图b所示,重力加速度大小为10m/s2,最大静摩擦力大于滑动摩擦力,由图示可知( )
A. 物块的质量m=2kg
B. 物块与水平桌面间的动摩擦因数为0.2
C. 在4s末,物体的动量为12kg·m/s
D. 在2~4s时间内,小物块速度均匀增加
【答案】C
【解析】
【详解】AB.由a、b两图可知,当拉力为6N和12N时,物块对应加速度分别为1m/s2和3m/s2,由牛顿第二定律可得
解得物块质量为3kg,动摩擦因数为0.1,故AB错误;
C.如图b,2~4s平均加速度为2m/s2,则4s末物体的速度为
- 24 -
则在4s末,物体的动量为
p=mv=3kg×4m/s=12kg·m/s
故C正确;
D.由b图可知,在2~4s内,加速度逐渐增大,则速度不是均匀增加,故D错误。
故选C。
6. 如图所示为一节能运输系统。斜面轨道长为L,倾角为30°,当质量为M的木箱在轨道顶端时,自动装货装置将质量为m=3M的货物装入木箱,然后木箱载着货物沿轨道无初速度滑下,当轻弹簧被压缩至最短时,自动卸货装置立刻将货物卸下,然后木箱恰好被弹回到轨道顶端,再重复上述过程,下列选项正确的是( )
A. 木箱与轨道间的动摩擦因数为μ=
B. 若保持其他条件不变,只改变m的质量,此系统仍能正常工作
C. 若保持其他条件不变,只改变斜面轨道的长度L,此系统仍能正常工作
D. 木箱向下滑动过程中的最大速度与向上滑动过程中的最大速度相等
【答案】AC
【解析】
【详解】A.设木箱下滑距离为L1,全过程由能量守恒可得
解得动摩擦因数为,故A正确;
B.若保持其他条件不变,只改变m的质量,要此系统正常工作,则需要满足
- 24 -
解得
可知,物体质量m为定值,改变后系统无法正常工作,故B错误;
C.若保持其他条件不变,只改变斜面轨道的长度L,要此系统正常工作,则需要满足
化简可得
可知与轨道长度无关,故C正确;
D.下滑撞击弹簧时,木箱与物体的动能储存为弹性势能,由于取出物体,则上滑时储存的弹性势能全部转化为木箱的动能,则上滑时最大速度大于下滑时的最大速度,故D错误。
故选AC。
7. 如图所示,一平行金属导轨与水平成放置,导轨间的距离为L,在OO’的上方区域存在与导轨平面垂直,磁感应强度为B的匀强磁场(图中未全部画出),导轨的下端接有阻值为R的电阻,在导轨的上端垂直于导轨放有一质量为m的导体棒ab,另有一质量为M的导体棒cd垂直于导轨,以v0的速度沿导轨向上进入磁场,cd与导轨无摩擦,当cd进入和离开磁场时,导体棒ab恰好保持静止,两导体棒一直没有相撞。已知两导体棒的长度均为L,电阻均为R,导体棒与导轨接触良好,不计其他电阻。则:( )
A. 导体棒ab恰好不受摩擦力时,导体棒cd的速度为
B. cd上滑过程中重力的冲量大于下滑过程中重力的冲量
C. cd上滑过程中通过R的电荷量大于下滑过程中通过R的电荷量
D. cd离开磁场时的速度为
- 24 -
【答案】AD
【解析】
【详解】A.当导体棒ab恰好不受摩擦力时,重力沿斜面向下的分力正好等于安培力,则有
①
导体棒ab与电阻并联,则有电源电动势为
E=IR+2IR=BLv②
由①②可解得
故A正确;
B.cd棒上升过程中由牛顿第二定律可得
cd棒下降过程中由牛顿第二定律可得
可得下降加速度始终小于上升加速度,根据可知,下降所用时间更长,则根据冲量公式可知,cd上滑过程中重力的冲量小于下滑过程中重力的冲量,故B错误;
C.根据感应电荷量公式有
上升与下降过程中,磁通量变化量相等,总电阻大小不变,则上升和下降过程中,通过R的电荷量相等,故C错误;
D.当cd进入和离开磁场时,导体棒ab恰好保持静止,由受力平衡可得
③
④
由③④可得cd离开磁场时的速度为
- 24 -
故D正确。
故选AD。
8. 如图所示,一台正弦式交流发电机通过一理想可调变压器给用电器供电,L1和L2是两个相同的灯泡,每个灯泡的电阻均和电阻R的阻值相同,电流表为理想表,不计其他任何电阻。开始时电键S处于断开状态,此时交流发电机的转速为n,可调变压器副线圈有200匝接入电路,灯泡L1正常发光,电流表示数为I。现将电键S闭合,要使两灯泡均正常发光,可以通过两种方式来实现:一是调节发电机的转速:二是调节滑动头的位置,改变变压器副线圈接入电路中的匝数。则在闭合S后,灯泡能正常发光时,以下正确的是( )
A. 若只是采用第一种方式,则电流表的示数为2I
B. 若只是采用第一种方式,则发电机的转速为1.5n
C. 若只是采用第二种方式,则电流表的示数为1.5I
D. 若只是采用第二种方式,则副线圈的匝数应调为400匝
【答案】AB
【解析】
【详解】A.闭合开关S后,两灯泡并联,再与R串联,副线圈电流为原来两倍,由于正副线圈匝数之比不变,则由理想变压器正副线圈电流之比等于匝数反比可知,若要使两等均正常发光,则原线圈总电流为原来的两倍,可得电流表示数翻倍,即为2I,故A正确;
B.闭合开关S前,副线圈电压为
闭合开关S后,副线圈电压为
闭合开关S后,两灯泡并联,再与R
- 24 -
串联,副线圈电压为原来1.5倍,由于正副线圈匝数之比不变,则由理想变压器正副线圈电压之比等于匝数之比可知,若要使两等均正常发光,则原线圈有效电压应为原来1.5倍,则由感应电动势与转速关系可知,若只是采用第一种方式,则发电机的转速为1.5n,故B正确;
CD.若只是采用第二种方式,则输入电压不变,由于闭合开关后,副线圈电压为原来的1.5倍,根据理想变压器正副线圈电压之比等于匝数之比可知,则副线圈匝数应变为原来的1.5倍,即调为300匝,再由理想变压器正副线圈电流之比等于匝数反比可知,电流表示数应变为3I,故CD错误。
故选AB。
第II卷(非选择题共174分)
二、非选择题:包括必考愿和选考题两部分。第22~32题为必考愿,每道试题考生都必须作答。第33~38题为选考题,考生根据要求作答。
(一)必考题:共129分。
9. 某实验小组的同学欲“探究做功与速度变化的关系”,在实验室设计了一套如图甲所示的装置,图中A为物体,B为光电门,C为力的传感器,D为遮光片,P为小桶(内有砂子),一端带有定滑轮的足够长的木板水平放置,不计绳与滑轮的摩擦。
(1)他们用游标卡尺测出了遮光片的宽度d(如图乙所示),则遮光片的宽度为____mm;又测出了物体(包括遮光条)的质量为m。
(2)将物体放在某一位置,测出此位置时遮光片前端到光电门的距离s,计算出遮光片中点到光电门的距离x,然后将物体由静止释放,读出物体通过光电门时的遮光时间t;再多次改变s,计算出相应的x,读出对应的时间t;并在物体运动过程中记录了传感器的示数F,根据所记录的数据,作出以x为横坐标,以为纵坐标的图像。在实验过程中,有同学提出应平衡摩擦力。你认为实验中是否必须平衡摩擦力?__________(填“是”或“否”)
- 24 -
(3)除了x和t外,下列物理量中,必须测量的物理量是________(填物理量前面的序号)
A.遮光片宽度d
B.物体质量m
C.传感器示数F
(4)通过正确的操作,各物理量均采用国际单位,作出的图像是一条直线,计算得出直线的斜率为k。实验完成后,一位同学发现,根据前面测出的物理量,还可以得出物体与水平面间的动摩擦因数μ,则μ=_________(用实验中测出的物理量的字母表示)
【答案】 (1). 3.85 (2). 否 (3). A (4).
【解析】
【详解】(1)[1]游标卡尺的固定刻度读数为3mm,游标读数为
0.05×17mm=0.85mm
所以最终读数为3.85mm。
(2)[2]由于该实验探究的为“做功与速度变化的关系”,实验中物体所受合外力不发生变化,则无需平衡摩擦力。
(3)[3]为计算物体通过B点时的速度,需要测得遮光条的宽度,故选A。
(4)[4]对物体由动能定理可得
化简后可得
可得
又有
解得
- 24 -
10. 小宇有一台带USB接口的小型电风扇,额定电压为5.0V,额定功率为2W。他想通过实验描绘出这台小电风扇的伏安特性曲线。他在实验室中没有找到合适的电压表,但找到了导线、开关,还有以下器材:
A.电源E(电动势为6.0V)
B.电流表A1(量程为0-0.6A,内阻为0.2Ω)
C.电流表A2(量程150mA,内阻为0.5Ω)
C.滑动变阻器R1(最大阻值100Ω)
D.滑动变阻器R2(最大阻值10Ω)
E.固定电阻R3=40Ω
F.固定电阻R4=20Ω
(1)为了便于调节,减小读数误差和系统误差,实验中滑动变阻器应选用____;固定电阻应选用_______(填所选仪器前的字母序号)。
(2)请你为他设计实验电路,并把电路图画在甲图中的方框内_____(方框内已画出了小电风扇的电路符号)
(3)小宇在实验过程中发现,小电风扇在电流表A1读数小于0.11A时电风扇没有转动。他通过实验描绘出I1(电流表A1的读数)、I2(电流表A2的读数)的图像如图所示(I1为0.11A时I2为10mA)。由此可以判定,小电风扇的电阻为___Ω,正常工作时的发热功率为__W,机械效率为____。(结果均保留两位有效数字)
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【答案】 (1). D (2). E (3). (4). 4.0 (5). 0.64 (6). 68%
【解析】
【详解】(1)[1][2]为便于调节、改变电压,滑动变阻器选择最大阻值较小的,即选D;小风扇额定电流为
则A1测干路,A2测定值电阻,当电压最大为6V时,定值电阻最小为
则定值电阻选E。
(2)[3]为保证电压从0开始增加,电路连接为分压法,将定值电阻与风扇并联以求得电压,设计如下
(3)[4]由并联分流及电压相等可求此时小电风扇两端电压
则小电风扇电阻为
[5]由可求正常工作时发热功率为
- 24 -
[6]机械效率为
11. 如图所示,AB、CD为两个同心半四弧面构成的辐向型加速电场。电势差为U,圆心为O,在右侧有一与直线CD相切于O1半径为R的圆形区域圆心为O2,圆内(及圆周上)存在垂直于纸面向外的匀强磁场:MN是一个足够长的平板,与O1O2连线平行并位于其下方3R处:质量为m,电荷量为q的带正电粒子,从AB圆弧面从静止开始加速到CD后,从O1点进入磁场偏转,最后打到板MN上,其中沿O1O2连线方向入时的粒子经磁场偏转后恰好从圆心O2的正下方G点射出磁场(不计重力的影响)。求
(1)求粒子到达O1点时速度的大小及圆形磁场的磁感应强度大小B;
(2)在图中P点(PO1与O1O2成30°夹角)出发后打板上Q点(图中未画出)的粒子,从O1点运动到板上所用的时间。
【答案】(1) ,;(2)
【解析】
【详解】(1)带正电粒子从AB圆弧面静止开始加速到CD圆弧面上,由动能定理得
解得
在圆形磁场中洛兹力提供向心力
- 24 -
由题意可知r=R,所以磁感应强度为
(2)从P点被加速的粒子运动轨迹如下图所示:
则在磁场中的运动周期
在磁场中的运动时间
出磁场后到达探测板所需的时间
从O1点到探测板MN所需的时间
12. 如图所示,一长L=9.0m传送带以v=2m/s的速度顺时针旋转,传送带的倾角为=37°,一质量M=3kg的A物体随传送带一起(与传送带共速)向上运动,A与传送带间的动摩擦因数为。当A物体恰好在传送带的最下端时,另一质量m=1kg的B物体沿传送带向下以v0
- 24 -
=2m/s的速度与A发生弹性正碰。B与传送带间无摩擦。(两物体均可看成质点,取sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2),求:
(1)第一次碰撞后B物体的速度大小;
(2)从第一次碰撞结束到第二次碰撞前的过程中摩擦产生的热量;
(3)两物体在传送带上能够发生的碰撞次数。
【答案】(1)4m/s;(2)24J;(3)9次
【解析】
【详解】(1)以沿传送带向上为正,A、B在碰撞过程中动量守恒
①
机械能守恒
②
代入数据联解①②得
vA=0;vB=4m/s③
(2)从碰后到A达到与传送带相同速度的过程中对A有
④
⑤
通过的位移
⑥
此过程中传送带通过的距离
x=vtA⑦
A相对于传送带移动的距离为
⑧
代入数据联解④⑤⑥⑦⑧得
- 24 -
,,,⑨
在此过程中对B有
⑩
此时B的速度为
⑪
通过的位移
⑫
将tA=1s代入⑩⑪⑫并联解得
,,⑬
由⑨⑬可知,此时在第一次碰撞上方1m处A、B正好回复到开始时的状态,并发生第二次碰撞,因此从第一次碰撞结束到第二次碰撞前的过程中摩擦产生的热量为
⑭
(3)由(2)可知,两物体每一次碰撞发生在上一次碰撞的上方1m处,每次碰撞后B物体能滑上的最大距离为
⑮
两物体在传送带上能够发生碰撞的次数满足
所以两物体在传送带上能够发生碰撞的次数为9次。
13. 下列说法正确的是_______。
A. 一定质量的理想气体,体积减小,压强也减小时,在单位面积上单位时间内与容器壁碰撞的分子数目可能减少
B. 一定质量的理想气体,在吸热后,体积增大,压强也增大,则气体吸收的热量一定大于它对外所做的功
C. 将实际气体压缩时,气体分子间作用力做负功,分子势能增大
D. 烧水时,速率大的水分子数目增多,但可能有水分子的速率反而减小
- 24 -
E. 0℃的冰熔化成0℃的水,体积减小,故分子势能减小,由于温度不变,分子的平均动能不变
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.当体积减小,压强也减小时,则单位面积上单位时间内与容器壁碰撞的分子数目增减未知,可能减小,故A正确;
B.由理想气体状态方程可知,当在吸热后,体积增大,压强也增大时,其温度会升高,则内能增大,由热力学第一定律可得气体吸收的热量一定大于它对外所做的功,故B正确;
C.当气体分子间距离较大时,合力表现为引力,当距离较小时,合力变为斥力,则气体分子间作用力先做正功在做负功,分子势能先减小后增大,故C错误;
D.烧水时,平均分子动能增大,但对于每一个水分子而言增减不一定,为保证平均分子动能增大,则速率大的水分子数目增多,故D正确;
E.0℃的冰熔化成0℃的水,体积减小,且从外界吸收热量,则内能必定增大,由于温度不变,所以分子平均动能不变,分子势能一定增大,故E错误。
故选ABD。
14. 如图所示,两个截面积都为S的导热圆柱形容器,左边A容器上端是一个可以在容器内无摩擦滑动的质量为M的活塞,右边B容器高为H,上端封闭,两容器中装有同种理想气体,由装有阀门的极细管道相连。开始时环境温度为330K,阀门关闭,A容器中活塞到容器底的距离为H,B容器中气体的压强是A容器中气体压强的2倍。现将阀门缓慢打开,同时在活塞上放一物体,要使系统稳定后活塞位置保持不变,求放置的物体的质量m。然后将环境温度缓慢降到300K,直到系统达到新的平衡,求活塞下降的高度h。(外界大气压为p0保持不变)
【答案】,
【解析】
- 24 -
【详解】开始时对活塞有
p0·S+Mg=pA·S①
在温度相同的情形下,当B中气体的压强变成与A中气体相同时,体积将变成V,则
pB·SH=pA·V②
由题意可知
pB=2pA③
打开阀门后总气体在pA压强下的总体积为V与A容器的容积之和,则要使活塞位置不变,则相当于将气体等温压缩,设压缩后气体的压强应变成p,则有
pA·(V+SH)=2p·SH④
此时对放在活塞上和物体和活塞整体有
p0·S+(m+M)g=p·S④
联解①②③④得
⑤
环境温度缓慢下降的过程气体等压变化,则有
⑥
代入数据解得
⑦
15. 振幅相同的甲、乙两列简谐波在同一介质中沿着x轴方向传播,甲波沿x轴正方向传播,频率为Hz;乙波沿x轴负方向传播。如图为某时刻两列波的波形图(虚线是甲波,实线是乙波),P是x=6m处的质点。由此可知________。
A. 再过3s,x=6m处的质点将再次处于平衡位置
B. 无论过多长时间,x=6m处的质点位移都不可能达到20cm
- 24 -
C. 此时x=6处的质点的速度为零
D. 再过0.5s,x=7m处的质点将处于平衡位置
E. 乙波的频率为Hz
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.由甲波频率可求其周期为
两列波在x=6m处时均处于平衡位置,根据波的叠加可知3s后依然处于平衡位置,故A正确;
B.由图可知,只有当两列波的波峰相遇时,该处的质点位移才会达到20cm,故B正确;
C.由题意可知,甲波在x=6处,根据“上坡下”可知质点振动方向向下,乙波在x=6处,根据“上坡下”可知质点振动方向向下,两列波叠加,则速度不为0,故C错误;
D.由图可得,在甲波一个周期内,即3s内,乙波水平位移为1.5,则可得乙波周期为2s,再过0.5s,即,由图可得x=7m处的质点将处于平衡位置,故D正确;
E.乙波频率为
故E错误。
故选ABD。
16. 如图所示,某种透明材料制成的半球半径为R,一束单色光从半球的边缘,以与半球平面成=45°角的方向射入半球,恰好在球面上的P点(图中未画出)发生全反射。求
(1)这种材料的折射率n;
(2)P点到半球平面的距离h。
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【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)光射入半球后在P点发生全反射,设入射角为i,折射角为r,临界角为C,如图所示,由几何关系可知,折射光线与界面的夹角等于临界角C
又
①
②
根据折射定律有
③
而
④
代入数据,联解①②③④得
⑤
(2)P点到半球平面的距离h,设过P点的法线与半球面的平面的夹角为α,由几何关系可知
α=π-2C⑥
则P点到半球平面距离
h=Rsinα⑦
联解得
⑧
- 24 -
- 24 -
- 24 -