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- 2021-05-26 发布
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河南省十所名校2019—2020学年高中毕业班阶段性测试(四)
理科综合
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,有选错的得0分。
1. 具有天然放射性,会自发地发生衰变,衰变成并放出一个粒子x;在中子的轰击下会发生裂变,用一个中子轰击会裂变成、和n个中子。则关于x和n,下列说法正确的是( )
A. x为β粒子
B. x的穿透能力很强
C. n=9
D. n=10
【答案】D
【解析】
【详解】AB. 根据质量数守恒与电荷数守恒可知,x的质量数为4,电荷数为2,可知x是α粒子,α粒子的穿透能力较弱,故A错误B错误;
CD. 根据质量数守恒可知n的个数:
n=1+235-136-90=10
故C错误D正确。
故选D。
2.如图所示为某场足球比赛中运动员罚点球时的情景,运动员将静止在草坪上的足球以35m/s的速度踢出,守门员准确地判断来球方向,并将以25m/s的速度飞来的足球以10m/s的速度沿原路挡出。已知守门员的双手与足球的作用时间约为0.1s,受到足球的平均作用力大小约为150N,不考虑运动员和守门员触球瞬间足球重力的作用,则罚点球时运动员的脚对足球作用力的冲量大小约为( )
A. 12N·s
- 19 -
B. 13.5N·s
C. 15N·s
D. 16.6N·s
【答案】C
【解析】
【详解】设足球的质量为m,足球与守门员的双手接触过程中,根据动量定理有:Ft=m△v,解得:
根据动量定理可得罚点球时运动员的脚对足球作用力的冲量大小为:
故C正确ABD错误。
故选C。
3.如图所示,车厢里用A、B两段细线悬吊着同一个小球,小球静止时,细线B竖直,A倾斜,且A与竖直方向的夹角为37°。现让小车向左以一定的加速度做匀加速直线运动,结果两段细线上拉力的大小相等,则小球运动的加速度大小为(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度大小为g)( )
A. g
B. g
C g
D. g
【答案】B
【解析】
【详解】设小球的质量为m,绳子的拉力为T,小球的受力如图所示
- 19 -
竖直方向上有:
T+T•cos37°=mg
水平方向上有:
T•sin37°=ma
解得小球的加速度为:
故ACD错误B正确。
故选B。
4.如图所示的电路中,变压器为理想变压器,定值电阻R1、R2、R3的阻值大小关系为R2=R3=R1。现在a、b两端输入电压有效值恒定的正弦交流电,R1消耗的功率等于R2和R3消耗的功率之和,则变压器原、副线圈的匝数比为( )
A. 1:9
B. 9:1
C. 1:3
D. 3:1
【答案】D
【解析】
【详解】设原线圈中的电流为I1,副线圈中的电流为I2,根据题意可知:
所以
- 19 -
故D正确,ABC错误。
故选D。
5.如图所示,三角形ABC内有垂直于三角形平面向外的匀强磁场,AB边长为L,∠A=30°,∠B=90°,D是AB边的中点。现在DB段上向磁场内射入速度大小相同、方向平行于BC的同种粒子(不考虑粒子间的相互作用和粒子重力),若从D点射入的粒子恰好能垂直AC边射出磁场,则AC边上有粒子射出的区域长度为( )
A. L
B L
C. L
D. L
【答案】C
【解析】
【详解】从D点射入和B点射入的粒子的运动轨迹如图所示
设两个粒子在AC边上的出射点分别为E、F点,由于从D点射出的粒子恰好能垂直AC边射出磁场,所以A点为该粒子做圆周运动的圆心,则粒子做圆周运动的半径为:
- 19 -
则有
因为D点是AB的中点,所以D点是从B点射出的粒子做圆周运动的圆心,所以有:AD=DF,则根据几何知识有:
所以有粒子射出的区域为:
故ABD错误,C正确。
故选C。
6.如图所示,P点到竖直挡板(足够长)的水平距离恒定,将小球从P点水平抛出,初速度垂直于挡板。关于小球打在挡板上的速度,下列说法正确的是( )
A. 初速度越大,打在挡板上的速度越大
B. 初速度越小,打在挡板上的速度越大
C. 打在挡板时的速度方向所在的直线必过空间中某一固定点
D. 若打在挡板上时小球速度与水平方向夹角为θ,则tanθ与小球下落的高度成正比
【答案】CD
【解析】
【详解】AB.设P点到竖直挡板的距离为x,初速度为v0,则水平方向上有:
x=v0t
竖直方向上有:
vy=gt
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由勾股定理得:
联立解得小球打在挡板上的速度为:
由数学中的均值不等式可知,v随初速度v0的变化有一最小值,即打在挡板上的速度先减小后增大,故AB错误;
C.打在挡板上的速度的反向延长线交于水平位移的中点,故C正确;
D.设打在挡板上时小球的速度与水平反向的夹角为θ,小球下落高度为h,则有:
故D正确。
故选CD。
7.我国是拥有极轨气象卫星的四个国家之一,极轨气象卫星在距离地面约840km的轨道上运行,它的轨道通过地球的南北极,且每天两次飞越地球表面上的一个点。已知地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的7倍,地球半径约为6400km。关于极轨气象卫星,下列说法正确的是( )
A. 极轨气象卫星的运行速度大于第一宇宙速度
B. 极轨气象卫星的运行速度大于地球同步卫星的运行速度
C. 极轨气象卫星的运行周期为12小时
D. 在合适的条件下,极轨气象卫星可以在12小时内获得一份全球气象资料
【答案】BD
【解析】
【详解】A. 第一宇宙速度是近地卫星的运行速度,根据万有引力提供向心力可知,,解得运行速度:,轨道半径越小的卫星,运行速度越大,则极轨气象卫星的运行速度小于第一宇宙速度,故A错误;
B. 同理,极轨气象卫星的轨道半径小于同步卫星的轨道半径,则极轨气象卫星的运行速度大于同步卫星的运行速度,故B正确;
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C. 极轨气象卫星的轨道半径约为7240km,同步卫星的轨道半径约为44800km,同步卫星的运行周期为24h,根据开普勒第三定律可知,,则极轨气象卫星的运行周期小于12h,故C错误;
D. 由于极轨气象卫星每天两次飞越地球表面同一点,即极轨气象卫星可以在12小时内全面探测全球的气象一次,故D正确。
故选BD。
8.如图所示,P、Q为水平面内带等量同种正电的固定点电荷,M、N为P、Q连线竖直方向上的垂直平分线上的两点,且M、N关于P、Q连线对称。一个带负电的粒子,在M点以一定的初速度射出,若粒子仅受电场力的作用,则下列说法正确的是( )
A. 若粒子沿中垂线向下射出,粒子在N点的速度大小与在M点的速度大小相等
B. 若粒子沿中垂线向下射出,粒子在N点的加速度与在M点的加速度相同
C. 若粒子沿中垂线向上射出,粒子向上运动的过程加速度一定越来越小,电势能一定越来越大
D. 若粒子垂直中垂线射出,粒子运动过程中的电势能可能保持不变
【答案】AD
【解析】
【详解】两等量正电荷周围部分电场线如图所示。
A.根据对称性知,M、N电势相等,因此粒子沿中垂线向下射出时,粒子在N点的动能与在M点的动能相同,则速度大小相同,故A正确;
B.电场线的切线方向为电场强度的方向,M、N点的电场强度方向相反,所以电场力的方向相反,所以粒子在N点的加速度与在M点的加速度方向相反,故B错误;
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C.若粒子沿中垂线向上射出,由于电场强度有可能先变大后变小,因此加速度有可能先变大后变小,故C错误;
D.若粒子垂直中垂线且垂直纸面射出,粒子受到的电场力刚好能维持粒子做圆周运动,则粒子的电势能不变,故D正确。
故选AD。
三、非选择题:包括必考题和选考题两部分。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。
9.如图所示,某同学设计了一种测量物块与斜面间动摩擦因数的实验装置,将斜面固定在桌子边缘,在斜面上装有两个光电门1、2,绕过斜面顶端光滑定滑轮的细线一端连在装有遮光片的物块上,另一端吊着装有砂的砂桶,物块静止在斜面上。
(1)通过调节定滑轮高度,使连接物块的细线与斜面平行;给物块一个初速度使物块沿斜面向上滑动,观察物块通过光电门1、2时光电计时器记录的遮光片遮光的时间,如果通过光电门1的遮光时间t1小于通过光电门2的遮光时间t2,则需要__________(填“增加”或“减少”)砂桶内砂的质量,直到物块上滑时,通过两个光电门的遮光时间相等;
(2)已知斜面的高为h、长为L,测出物块和遮光片的总质量为M,要测量物块和斜面间的动摩擦因数,还需要测量______________________________(写出需要测量的物理量名称和符号),则物块与斜面间的动摩擦因数为μ=____________________(用已知的和测量的物理量表示)。
【答案】 (1). 增加 (2). 砂和砂桶的总质量m (3).
【解析】
【详解】(1)[1] 如果通过光电门1的遮光时间t1小于通过光电门2的遮光时间t2
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,说明物块在做减速运动;要想使物块通过两个光电门的遮光时间相等需要物块做匀速运动,增加绳的拉力也就是增加砂桶内砂的质量。
(2)[2][3] 实验还需要测量砂和砂桶的总质量m,设斜面倾角为θ,根据力的平衡有
根据几何关系有
,
解得
10.如图所示为某同学用来测量未知电阻Rx连接好实物图,其中R0为阻值已知的定值电阻,S2为单刀双掷开关,电压表为理想电压表。
(1)请根据实物图在虚线框中画出电路图_________;
(2)调节滑动变阻器滑片至适当的位置,闭合开关S1;将开关S2掷于1,记录此时电压表的示数U1;再将开关S2掷于2,记录此时电压表的示数U2,则待测电阻阻值的表达式Rx=__________(用R0、U1、U2表示);
(3)闭合开关S1,多次调节滑动变阻器滑片的位置,重复步骤(2),测得多组U1、U2的数据,作出U1—U2图象,测得图象的斜率为k,由此求得被测电阻的大小Rx=_______。
【答案】 (1). (2). (3).
【解析】
【详解】(1)[1] 根据给出的实物电路画出电路图,如图所示:
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(2)[2] 根据部分电路欧姆定律和串联电路的特点可得:
解得:
(3)[3]根据可得:
作出图象,测得图象的斜率为k,由上式可得:
解得:
11.如图所示,光滑的平行金属导轨MN、PQ倾斜固定放置,导轨间距为1m,导轨所在平面的倾角为θ=30°,导轨上端并联接入阻值均为4Ω的定值电阻R1、R2,整个装置处在方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中,磁场的磁感应强度大小为B0=2T。闭合开关S,将质量为m=1kg的金属棒ab垂直放在导轨上由静止释放。已知金属棒运动过程中始终与导轨垂直并接触良好,且导轨足够长,重力加速度g取10m/s2,不计导轨和金属棒的电阻,求:
(1)当金属棒加速度为3m/s2时,回路中的电功率为多大;
(2)某时刻,金属棒运动的速度达到最大,此时金属棒离电阻R2的距离为x0=1m,这时断开开关S,为使回路中的感应电流为零,从此时开始,匀强磁场的磁感应强度B随时间t如何变化,写出相关的表达式。
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【答案】(1)2W;(2)
【解析】
【详解】(1)设金属棒的加速度大小为3m/s2,回路中的电流为I。则有
解得
回路中的总电阻
回路中的电功率
P=I2R=2W
(2)设金属棒匀速运动时的速度大小为v,则有
解得
v=2.5m/s
断开开关S,当回路中的感应电流为零时有
a=gsinθ=5m/s2
代入之后解得
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12.如图所示,半径为R的圆弧形光滑轨道AB固定在竖直面内,轨道最低点B与水平面平滑连接,A点与圆心O在同一水平面上;一个连接有轻弹簧的物块Q锁定在水平面上的C点,弹簧自然伸长,左端与地面上的D点对齐,BD长为R。让物块P自A点正上方高R处由静止释放,物块P从A点无碰撞地滑入圆弧轨道,之后与轻弹簧碰撞反弹,第二次到达圆弧轨道的B点时,对轨道的压力是物块P重力的3倍。已知P、Q两物块的质量分别为m、2m,重力加速度为g,水平面上的D点左侧粗糙,右侧光滑。求:
(1)物块P与水平地面间的动摩擦因数及弹簧被压缩时具有的最大弹性势能;
(2)如果解除物块Q的锁定,物块P下滑后与弹簧相碰并粘连在一起,则此后P的速度为零时弹簧的弹性势能和Q的速度为零时弹簧的弹性势能分别为多大;
(3)如果解除物块Q的锁定,试分析物块P下滑后被弹簧弹回,能否第二次到达B点,如果不能,物块P会停在离B点多远的位置;如果能,物块P到B点时对圆弧轨道的压力为多大。
【答案】(1) ,;(2) ,0;(3)不能,
【解析】
【详解】(1)物块P第二次到达B点时有
3mg-mg=
解得
物块由静止落下到第二次到达B点,根据动能定理有
解得
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设弹簧被压缩时具有的最大弹性势能为,根据能量守恒有
(2)若解除物块Q的锁定,设物块P滑到D点时的速度大小为v2,根据动能定理有
解得
当P的速度为零时,设Q的速度为vQ,根据动量守恒有
解得
根据能量守恒,此时弹簧具有的弹性势能为
当Q速度为零时,根据动量守恒可知,P的速度大小等于v2;根据能量守恒,弹簧的弹性势能为零。
(3)设物块P被弹开后,物块P的速度大小为v3,物块Q的速度大小为v4,根据动量守恒定律有
根据能量守恒定律有
解得
假设物块P被反弹后不能到达B点,根据动能定理有:
解得
假设成立。
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物块P最后停下的位置离B点的距离为:
13.下列说法中正确的是( )
A. 0oC冰的分子平均动能小于0oC水的分子平均动能
B. 气体温度每升高1K所吸收的热量与气体经历的过程有关
C. 在完全失重情况下,密封容器内的气体对器壁的作用力为零
D. 可以实现从单一热库吸收热量,使之完全用来对外做功
E. 空气的相对湿度越大,空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压
【答案】BDE
【解析】
【详解】A.温度是分子平均动能的标志,0℃的冰和水分子平均动能相等,故A错误;
B.忽略气体分子势能,气体的内能表现为气体分子动能,内能增加温度升高,根据热力学第一定律U=Q+W,升高1K温度,U一定,气体经历过程不同,对外做功W不同,吸收热量Q也不同,故B正确;
C.完全失重,密封容器内的气体分子对器壁碰撞仍然存在,有碰撞就有压强,故C错误;
D.根据热力学第二定律,可以实现从单一热库吸收热量,使之完全用来对外做功,但要注意,过程必然引起其他变化,故D正确;
E.空气的相对湿度越大,空气中水蒸气的压强越接近饱和汽压。故E正确;
故选BDE。
14.如图所示,质量为2m的气缸(厚度不计)倒扣在地面上,质量为m的活塞在缸内封闭了一段气体,气缸下部有一小孔与外界相通。已知活塞的横截面积为S,下部中心用轻弹簧与地面相连,活塞静止时弹簧的压缩量为h,活塞到缸顶的距离为h,大气压强为p0,缸内被封闭气体的温度为T0,弹簧的劲度系数为,活塞与气缸内壁无摩擦且气密性良好。
(1)求缸内封闭气体的压强大小及气缸对地面的压力大小;
(2)若给缸内气体加热,使气缸对地面的压力刚好为零,求此时缸内气体的温度。
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【答案】(1) ;F=mg;(2)
【解析】
【详解】(1)设缸内气体的压强为p1,根据力的平衡有
解得
设气缸对地面的压力大小为F,根据力的平衡有
F+kx=(2m+m)g
解得
F=mg
(2)当气缸对地面的压力为零时,设缸内气体的压强为p2,根据力的平衡有
p2S=2mg+p0S
解得
设此时弹簧的压缩量为x1,根据力的平衡有
kx1=3mg
此时活塞离缸底的距离为
根据理想气体状态方程有
解得
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15.如图所示为一列简谐横波沿x轴传播时在t=0时刻的波形图,此时质点M离开平衡位置的位移为y=3cm,x=4m处的质点的振动方程为y=-5sin()cm。则下列说法正确的是( )
A. 波沿x轴正方向传播
B. 波传播的速度大小为8m/s
C. t=1.5s时刻,M点的位移为y=-3cm
D. 从t=0时刻开始,M点第一次到达波峰所用的时间大于0.125s
E. 平衡位置为x=4m的质点比x=8m的质点振动超前0.5s
【答案】BCD
【解析】
【详解】A. 由x=4m处的质点的振动方程为y=-5sin(2πt)cm,可知,t=0时刻,x=4m处的质点沿y轴负方向振动,根据波动与振动的关系可知,波沿x轴负方向传播,故A错误;
B.根据可知,波动周期T=1s,因此波传播的速度大小为:
故B正确;
C. t=1.5s时刻,即从t=0时刻开始经过1.5个周期质点M运动到关于平衡位置对称的位置,即为:y=-3cm,故C正确;
D. t=0时刻,M点正沿y轴正方向运动,若M点的位移为:,则第一次到达波峰所用时间为0.125s,因为y=3cm<,因此M点到达波峰所用时间要大于0.125s,故D正确;
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E. 由于波沿x轴负方向传播,因此平衡位置为x=4m的质点比x=8m的质点振动滞后0.5s,故E错误。
故选BCD。
16.如图所示,ACB为半圆形玻璃砖的横截面,O为圆心,一束单色光平行于直径AB入射到圆弧上的C点,折射光线刚好可以射到B点。已知圆的半径为R,∠CBA=30°,光在真空中的传播速度为c,求:
(1)玻璃砖对该单色光的折射率;
(2)保持光的入射点位置不变,在纸面内改变入射角,使折射光线与AB的夹角为45°,则光从C点传播到AB所用的时间为多少。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)如图所示,根据几何关系可知,光在C点发生折射的入射角i=60°
折射角
r=30°
因此折射率
(2)如图所示,改变入射光的入射角,使折射光线CD与AB的夹角为45°,根据正弦定理有
解得
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光在玻璃砖中传播的速度,则
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