黑龙江省哈尔滨市第六中学2020届高三下学期第二次模拟考试理综物理试题 Word版含解析 17页

- 1 - 2020 届黑龙江省哈尔滨市第六中学高三（下）第二次模拟考试理综物理试题 1.物理学家金斯说过：“虽然 h 的数值很小，但是我们应当承认，它是关系到保证宇宙存在 的。如果说 h 严格等于零，那么宇宙的物质、宇宙的物质能量，将在十亿万分之一秒的时间 内全部变为辐射。”其中 h 是普朗克常量，关于它的单位，若用国际单位制的基本单位可表 示为（ ） A. kg·m2/s2 B. kg·m/s2 C. kg·m2/s D. kg·m2·s3 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】根据能量子表达式 ε hν 可知 h   用国际单位制的基本单位可表示为 2 2J N m s kg m/s m s kg m /sHz          故 ABD 错误，C 正确。 故选 C。 2.两个质量均为 m 的 A、B 两小球用轻杆连接，A 球与固定在斜面上的光滑竖直挡板接触，B 球放于倾角为θ的粗糙斜面上。A、B 两球均处于静止，B 球没有滑动趋势，则 B 球对斜面的 作用力大小为（ ） A. 2 cos mg  B. 2mgtanθ C. mgtanθ D. 2mgcosθ 【答案】A 【解析】 【详解】B 球相对斜面没有滑动趋势，对 A、B 作为整体受力分析并合成矢量三角形如图 - 2 - 则斜面对球的作用力为 1 2 cos mgF  A 正确，BCD 错误。 故选 A。 3.如图所示，图甲实线为方向未知的三条电场线，a、b 两带电粒子从电场中的 P 点静止释放， 不考虑两粒子间的相互作用，仅在电场力作用下，两粒子做直线运动，a、b 粒子的速度大小 随时间变化的关系如图乙中实线所示，虚线为直线，则( ) A. a 一定带正电，b 一定带负电 B. a 向左运动，b 向右运动 C. a 电势能减小，b 电势能增大 D. a 动能减小，b 动能增大 【答案】B 【解析】 【详解】AB．从速度时间图象中可以看出，a 粒子加速度逐渐增大，b 粒子加速度逐渐减小， 因为粒子仅受电场力，可知 a 粒子电场力逐渐增大，b 粒子电场力逐渐减小，所以 a 向左运动， b 向右运动．由于不知电场的方向，所以无法判断 a、b 的电性．故 A 错误，B 正确． C．带电粒子在电场中运动时，电场力做正功，所以 a、b 的电势能均减小．故 C 错误． D．带电粒子在电场中运动时，电场力做正功，因为仅受电场力，根据动能定理，a、b 的动能 均增加．故 D 错误． 【点睛】解决本题的关键知道电场的疏密反映电场的强弱，及掌握电场力做功与电势能的关 - 3 - 系和熟练运用动能定理． 4.一名宇航员来到一个星球上，如果该星球的质量是地球质量的一半，它的直径也是地球直 径的一半，那么这名宇航员在该星球上所受的万有引力大小是他在地球上所受万有引力的 ( ) A. 0.25 B. 0.5 C. 2.0 倍 D. 4.0 倍 【答案】C 【解析】 【详解】设地球质量为 M ，半径为 R ，宇航员的质量为 m ，可知地球对宇航员的万有引力： 2 GMmF R  该星球对宇航员的万有引力： 2 2 1 22 21 )(2 G Mm GMmF FRR     A. 与分析不符，故 A 错误 B. 与分析不符，故 B 错误； C. 与分析相符，故 C 正确； D. 与分析不符，故 D 错误． 5.某研究小组对一实验小车的性能进行研究。小车的质量为 1.0kg，在水平直轨道上由静止开 始运动，其 v－t 图像如图所示（2~10s 时间段图像为曲线，其余时间段均为直线）。已知 2s 后小车的功率恒为 9W，且整个运动过程中小车所受的阻力不变。下列说法正确的是（ ） A. 0~2s 时间内，牵引力做功 10.5J B. 2~10s 时间内，小车的平均速度大小是 4.5m/s C. 0~10s 内小车克服阻力做功 63J - 4 - D. 小车在第 2s 末与第 14s 末的牵引力功率之比为 1∶2 【答案】C 【解析】 【详解】A． 2s 末小车达到额定功率，则 1 1 9 N 3N3 PF v    v t 图线与时间轴围成的面积为位移， 0 2s 内小车的位移为 1 1 2 3m 3m2x     则 0 2s 内牵引力做功为 1 1 1 3 3J 9JW F x    A 错误； B．若小车做匀加速直线运动，图像为直线 小车的平均速度为 2 3 6 m/s 4.5m/s2v   但小车做加速度减小的加速运动，图像高于图中直线，所以平均速度大于 4.5m/s ，B 错误； C． 2 10s 内小车达到额定功率，牵引力做功为 Pt ， 0 10s 内根据动能定理 2 1 f m 1 2W W Pt mv   其中 8st  ，解得 f 63JW  C 正确； D． 2s 末牵引力功率为 1 1 1 3 3W 9WP Fv    - 5 - 14s 末牵引力与阻力相等，则 2 m 9 N 1.5N6 PF f v     功率为 2 2 m 1.5 6W 9WP F v    所以 1 2 1 1 P P  D 错误。 故选 C。 6.下列四幅图所涉及到的物理知识与原子核有关的是（ ） A. 甲图：黑体辐射强度与辐射波长分布关系图像 B. 乙图： α 粒子散射实验 C. 丙图：核子的平均质量与质量数的关系图像 D. 丁图：链式反应 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．普朗克为了解释黑体辐射提出了能量量子化，与原子核无关，A 错误； B．卢瑟福通过 α 粒子散射实验提出了原子的核式结构，提出原子核位于原子中央，电子绕原 子核运行，与原子核有关，B 正确； C．原子核由核子构成，所以核子的平均质量与质量数的关系图像与原子核有关，C 正确； D．链式反应发生于核裂变过程中，与原子核有关，D 正确。 故选 BCD。 7.如图所示，可视为质点的物块以初速度 v0 从 A 点滑上粗糙程度相同的固定斜面，并恰能到 - 6 - 达斜面上的 B 点。不计空气阻力，下列说法正确的是（ ） A. 物块一定能返回到斜面底端 A 点 B. A 到 B 的过程中物块动能的减少量一定大于物块重力势能的增加量 C. A 到 B 的过程中物块克服摩擦力做功一定等于物块机械能的减少量 D. 若减小斜面倾角，物块仍从 A 点以相同的初速度 v0 滑上斜面，一定能到达与 B 等高的位置 【答案】BC 【解析】 【详解】A．若物块重力沿斜面的分力小于最大静摩擦力，物块静止于斜面上，物块无法返回 到 A 点，A 错误； B．A 到 B 的过程中根据能量守恒定律可知物块动能的减少量等于重力势能的增加量和摩擦产 生的热量，所以 A 到 B 的过程中物块动能的减少量一定大于物块重力势能的增加量，B 正确； C．摩擦力做功改变物块的机械能，所以 A 到 B 的过程中物块克服摩擦力做功一定等于物块机 械能的减少量，C 正确； D．减小斜面倾角，斜面倾斜程度较小，若斜面倾角为 0，则永远不可能到达与 B 等高的位置， D 错误。 故选 BC。 8.如图所示，S 为一离子源，MN 为荧光屏，其长度为 2 3MN L ，S 到 MN的距离为 SP=L，P 为 MN 的中点，MN 的左侧区域有足够大的匀强磁场，磁感应强度大小为 B，方向垂直纸面向里。 某时刻离子源 S 一次性沿平行纸面的各个方向均匀地喷发大量的正离子（此后不再喷发），喷 发的离子速率均相等、质量均为 m、电荷量均为 q。不计粒子重力，不考虑离子之间的相互作 用力，下列说法正确的是（ ） - 7 - A. 若离子在磁场中做匀速圆周运动的半径为 2L，则离子喷发时的速率为 2 qBL m B. 速率为 4 qBL m 的离子，一定打不到荧光屏上 C. 速率为 qBL m 的离子，能打中荧光屏的最短时间为 2 m qB  D. 速率为 qBL m 的离子，能打到荧光屏 MN 上的范围为 ( 3 1)L 【答案】BD 【解析】 【详解】A．洛伦兹力提供向心力 2 2 vqvB m L  解得 2qBLv m  A 错误； B．离子运动的半径为 1 1 4 4 q r BL v mmm L qB qB    则离子圆周运动直径 12 2 Lr SP L   所以离子一定打不到荧光屏上，B 正确； C．离子运动的半径为 2 2 mmvr L qBL qB B m q    离子在距离荧光屏最短弦长为 L ，即 SP 距离，对应圆心角最小，如图 - 8 - 则打在荧光屏上的最短时间为 60 2 360 360 3 m mt T qB qB         C 错误； D．因为离子半径满足 2r L SP  则离子打到荧光屏上的临界距离满足与板上边界相切于 A 点，下边界刚好击中 N 点，此时有 22 2SN r L  根据几何关系可知打在荧光屏上的距离为 - 9 - ( 3 1)NA NP PA L    D 正确。 故选 BD。 第Ⅱ卷（非选择题共 174 分） 三、非选择题：共 174 分，第 22~32 题为必考题，每个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.某物理兴趣小组为测量磁感应强度设计了如图所示的实验装置｡ 相距为 L 的平行光滑导轨水平放置，平行导轨处在匀强磁场中，导轨上放置一长度也为 L 的 导体棒。导体棒上系两根平行绝缘细线，分别连接到两个相同的拉力传感器上，导轨右端连 接一电阻箱和电池，电池电动势为 E，电池内阻、导轨电阻及导体棒电阻均不计。 (1)匀强磁场的方向为_____（选填“水平向左”“水平向右”“垂直纸面向里”或“垂直纸 面向外”）。 (2)多次改变电阻箱的阻值 R，得到对应的拉力传感器显示的数值 F，现以 F 为纵轴，要得到 线性图像，横轴应该为_____。 (3)若得到的线性图像的斜率为 k，则匀强磁场的磁感应强度 B=_______。 【答案】 (1). 垂直纸面向里 (2). 1 R (3). 2k EL 【解析】 【详解】(1)[1]根据电路可知通过导体棒的电流为竖直向下，拉力传感器测量拉力，所以安 培力应水平向右，根据左手定则可知磁感应强度为垂直于纸面向里。 (2)[2]根据闭合电路欧姆定律可知通过导体棒的电流为 EI R  则拉力传感器示数为 12F BIL BEL R   变形得 - 10 - 1 2 BELF BIL R    所以以 F 为纵轴，要得到线性图像，横轴应该为 1 R 。 (3)[3]图像斜率为 k ，结合上述表达式可知 2 BEL k 解得 2kB EL  10.(1)如图所示：游标卡尺的读数为：________________cm；螺旋测微器的读数为： ________________mm。 (2)如图所示：为用速度传感器探究小车获得的速度与小车受到的合力及运动位移关系的实验 装置：某小组设计的思路是将小车从 A 位置由静止释放，用速度传感器测出小车获得的速度。 实验分两步进行：一是保持砂和砂桶的质量不变，改变速度传感器 B 与 A 位置的距离，探究 小车获得的速度与小车运动位移的关系；二是保持速度传感器的位置不变，改变砂和砂桶的 质量，探究小车获得的速度与小车所受合力的关系。 ①实验中在探究三个物理量的关系时，采用的物理方法是___________； ②在探究小车获得的速度 v 与小车运动位移 x 的关系时，测出多组 v、x 的数据后作出的 v2-x 图像的形状是_______（填“直线”或“曲线”）； ③在探究小车获得的速度与小车所受合力的关系时，要使砂和砂桶的重力等于小车受到的合 力需要采取什么措施？（写出两条措施） - 11 - a：______________；b：_________________。 【答案】 (1). 0.660 (2). 0.613（0.612~0.614 均可） (3). 控制变量法 (4). 直线 (5). 平衡摩擦力，将木板垫起，使小车不挂砂筒时，能做匀速直线运动 (6). 砂 和砂桶的质量远小于小车的质量 【解析】 【 详 解 】 (1)[1] 游 标 卡 尺 精 度 为 1mm 0.05mm20  ， 读 数 为 6mm 12 0.05mm 6.60mm 0.660cm    。 [2]螺旋测微器精度为 0.5mm 0.01mm50  ，读数为 0.5mm 11.3 0.01mm 0.613mm   。 (2)①[3]根据题中实验步骤可知，采用的物理方法为控制变量法，即研究三个物理量的关系， 控制其中一个物理量不变，通过实验看另外两个物理量的变化。 ②[4]根据动能定理 21 ( )2 m M v mgx Mgx   解得 2 2( )mg Mgv xM m   所以 2v x 图像为一条过原点的直线。 ③[5]首先需要平衡摩擦力，使小车重力沿斜面的分力与小车所受滑动摩擦力等大反向，所以 需要采取的措施为平衡摩擦力，将木板垫起，使小车不挂砂筒时，能做匀速直线运动。 [6]平衡摩擦力后，绳子拉力即为小车所受合外力，对砂和砂桶 m 应用牛顿第二定律 mg T ma  对小车 T Ma 解得 MT mgM m   可知当 M m 时，T mg ，所以需要采取的措施为使砂和砂桶的质量远小于小车的质量。 11.如图所示，两竖直放置、相距为 L 的平行光滑金属导轨 J 和 K 的顶端用导线相连，在导轨 两个水平区域内存在相距高度为 h 的匀强磁场 I 和 II，设两磁场竖直宽度均为 d，磁感应强 度均为 B，方向均垂直纸面向里。一阻值为 R、质量为 m、长度为 L 的金属棒水平紧靠两竖直 - 12 - 导轨，从距离磁场 I 上边界高为 H（H＞h）处由静止释放，且在进入两磁场时金属棒中的电流 恰好相等。不计金属导轨及导线电阻，重力加速度为 g。求： (1)金属棒刚进入磁场 I 时所受安培力的大小； (2)金属棒穿过两磁场过程中产生的总焦耳热。 【答案】(1) 2 2 2B L gH R ；(2) 2 ( )mg h d 【解析】 【详解】(1)导体棒做自由落体运动 2 2v gH 导体切割磁感线 E BLv 根据闭合电路欧姆定律 EI R  安培力为 2 2 2B L gHF BIL R   (2)导体棒匀加速通过 h 2 2 2v v gh － 根据能量守恒定律 2 21 1 2 2mv mv mgd Q     又因 2Q Q  解得 - 13 - 2 ( )Q mg h d  12.在光滑的水平面上，有一质量 M＝2kg 的平板车，其右端固定一挡板，挡板上固定一根轻 质弹簧，在平板车左端 P 处有一可以视为质点的小滑块，其质量 m＝2kg．平板车表面上 Q 处 的左侧粗糙，右侧光滑，且 PQ 间的距离 L＝2m，如图所示．某时刻平板车以速度 v1＝1m/s 向 左滑行，同时小滑块以速度 v2＝5m/s 向右滑行．一段时间后，小滑块与平板车达到相对静止， 此时小滑块与 Q 点相距 1 4 L ．（g 取 10 m/s2） （1）求当二者处于相对静止时的速度大小和方向； （2）求小滑块与平板车的粗糙面之间的动摩擦因数  ； （3）若在二者共同运动方向的前方有一竖直障碍物（图中未画出），平板车与它碰后以原速 率反弹，碰撞时间极短，且碰后立即撤去该障碍物，求小滑块最终停在平板车上的位置．（计 算结果保留两位有效数字） 【答案】（1）2m/s，水平向右；（2）0.60 或 0.36；（3）0.17m 【解析】 【分析】 (1)M、m 作为系统，当二者处于相对静止时二者的速度是相等的，由动量守恒定律列出等式求 解； (2)对 A、B 组成的系统，由能量守恒列出等式求解动摩擦因数μ； (3)木板 A 与障碍物发生碰撞后以原速率反弹，当 A、B 再次处于相对静止状态时，两者的共 同速度 A、B 和弹簧组成的系统动量守恒、能量守恒列出等式求解． 【详解】(1)设 M、m 共同速度为 v，定水平向右为正方向，由动量守恒定律得： mvB-MvA=（M+m）v…① 2B Amv Mv mv sM m   …② (2) 本题有两种可能 ①如果小滑块尚未越过 Q 点就与平板车达到相对静止，对 A、B 组成的系统，由能量守恒有： 2 2 21 1 1 3( ) ·2 2 2 4A BMv mv m M v mg L    …③ 代入数据得：μ=0.6 - 14 - ②如果小滑块越过 Q 点与弹簧相互作用后，再返回与平板车达到相对静止，有： 2 2 21 1 1 5( ) ·2 2 2 4A BMv mv m M v mg L    解得：μ′=0.36 (3) 木板 A 与障碍物发生碰撞后以原速率反弹，假设 B 向右滑行并与弹簧发生相互作用， 当 A、B 再次处于相对静止状态时，两者的共同速度为 u，在此过程中，A、B 和弹簧组成的系 统动量守恒、能量守恒．由能量守恒定律得： mv-Mv=（M+m）u…④ 代入数据可得：u=0 设 B 相对 A 的路程为 S，由能量守恒得： 21 ( )2 M m v mgs  …⑤ 代入数据得： 2 3s m 由于 4 Ls  所以 B 滑过 Q 点并与弹簧相互作用，然后相对 A 向左滑动到 Q 点左边， 设离 Q 点距离为 s1 有： 1 0.174 Ls s m   【点睛】本题考查能量的转化和守恒和动量守恒定律，涉及的两个物体的多个过程，在解答 时要注意对过程的把握，正确理解各过程中速度的变化关系与能量的转化关系． [物理－选修 3－3] 13.如图所示，绝热的轻质活塞 2 将一定质量的理想气体封闭在水平放置的固定绝热气缸内， 轻质活塞 1 与 2 通过一水平轻质弹簧连接，两活塞之间为真空，活塞与气缸壁的摩擦忽略不 计，用水平外力 F 使活塞 1 静止不动。现增大外力 F，使活塞 1 缓慢向右移动，则此过程中气 体的温度_____（填“升高”“降低”或“不变”）；外力 F 做的功及大气压力做的功_____（填 “大于”“等于”或“小于”）气体内能的变化量；气体分子在单位时间内撞击气缸内壁单 位面积上的次数_____（填“增加”“不变”或“减少”）。 【答案】 (1). 升高 (2). 大于 (3). 增加 【解析】 - 15 - 【详解】[1]根据题意可知外界对理想气体做正功，理想气体与外界无热交换，根据热力学第 一定律 U Q W   得 U W  所以理想气体内能增大，温度升高。 [2]外力 F 做的功及大气压力做的功等于气体内能的增加量和弹簧弹性势能的增加量，所以外 力 F 做的功及大气压力做的功大于气体内能的变化量。 [3]理想气体温度升高，体积减小，所以气体分子在单位时间内撞击气缸内壁单位面积上的次 数增加。 14.如图所示，U 型玻璃细管竖直放置，水平细管与 U 型玻璃细管底部相连通，各部分细管内 径相同。U 型管左管上端封有长 16 cm 的理想气体 B，右管上端开口并与大气相通，此时 U 型 玻璃管左、右两侧水银面恰好相平，水银面距 U 型玻璃管底部为 15 cm。水平细管内用小活塞 封有长度同样为 16 cm 的理想气体 A。已知外界大气压强为 75 cmHg，忽略环境温度的变化。 现将活塞缓慢向右推，使气体 B 的气柱长度为 15 cm，求： (1)左、右管中水银面的高度差； (2)理想气体 A 的气柱长度。 【答案】(1)5cm；(2)15cm 【解析】 【详解】(1)对理想气体 B，根据玻意尔定律  0 2 0 2p SL hp SL     解得 5cmh  (2)理想气体 A，根据玻意尔定律    0 1 0 2 2 1p H SL p H h L L SL            解得 1 15cmL   - 16 - - 17 -