湖北省武汉市武昌区2020届高三年级六月调研考试（一）理综物理试题 Word版含答案 16页

1 武汉市武昌区 2020 届高三年级六月调研考试（一） 理综物理试题 本试卷共 300 分，考试用时 150 分钟。 第Ⅰ卷（选择题 共 126 分） 本卷共 21 小题，每小题 6 分，共 126 分。 二、选择题：本大题共 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。 14．原子钟是利用原子跃迁产生固定频率的光进行计时的工具。据报道，中国计划在 2020 年 6 月发 射最后一颗北斗卫星，这也是中国北斗三号系统的“收官之星”， 这些卫星都采用星载氢原子 钟。图示为氢原子的能级图，用大量处于 n = 2 能级的氢原子跃迁到基态时发射出的光照射光电 管阴极 K，测得光电管中的遏止电压（也叫截止电压）为 7.6 V，已知普朗克常量 sJ1063.6 -34 h ，元电荷 C10×61= -19.e ，下列判断正确的是 A．电子从阴极 K 表面逸出的最大初动能为 2.6 eV B．阴极 K 材料的逸出功为 7.6 eV C．阴极 K 材料的极限频率约为 Hz10×276 14. D．氢原子从 4n  能级跃迁到 2n  能级，发射出的光照射该光电管阴极 K 时能发生光电效应 15．2020 年 4 月 24 日是第五个“中国航天日”，中国国家航天局公开中国首次火星探测任务名称、 任务标识。中国行星探测任务被命名为“天问（Tianwen）系列”，首次火星探测任务被命名为 “天问一号”（Tianwen-1）。假设将来在火星表面完成下面的实验：在固定的竖直光滑圆轨道 内部最低点静止放置一个质量为 m 的小球(可视为质点)，如图所示，当给小球水平向右的瞬时冲 量 I 时，小球恰好能在竖直平面内做完整的圆周运动。已知圆轨道半径为 r，火星的半径为 R， 引力常量为 G，则火星的质量为 2 A． 2 22 5Grm RI B． Grm IR 5 2 C． 2 2 5Grm RI D． Grm IR 5 16．质量为 m = 0.10 kg 的小钢球以 v0 = 10 m/s 的水平速度抛出，下落 h = 5.0 m 时撞击一钢板，如图 所示，碰撞后速度恰好反向，且速度大小不变，已知小钢球与钢板作用时间极短，取 g = 10 m/s2， 则 A．钢板与水平面的夹角θ = 30° B．小钢球与钢板碰撞前后的动量变化量大小为 22 kg·m/s C．小钢球从水平抛出到刚要撞击钢板的过程中重力的冲量大小为 2 N·s D．小钢球刚要撞击钢板时小球动量的大小为 2 kg·m/s 17．如图所示，由粗细均匀的金属导线围成的一个边长为 L 的正方形闭合线框 abcd，其四个顶点均 位于一个圆形区域的边界上，ac 为圆形区域的一条直径，ac 上方和下方分别存在大小均为 B、方 向相反的匀强磁场。现给线框接入从 a 点流入、d 点流出的大小为 I 的恒定电流，则线框受到的 安培力的大小为 A．0 B． BIL2 1 C． BIL2 D． BIL2 2 3 18．真空中两个点电荷 Q1、Q2 分别固定于 x 轴上 x1＝0 和 x2＝4 a 的两点，在它们的连线上场强 E 与 x 关系如图所示（取 x 轴正方向为场强正方向，无穷远处为零电势点），则以下判断正确的是 A．Q1、Q2 都带正电 B．Q1 与 Q2 的电荷量之比是 1∶3 C．x 轴上 x＝a 处的电势小于零 D．正点电荷 q 在 x 轴上 x＝2 a 处的电势能比在 x＝3 a 处的小 19．如图所示，把倾角为 30°的粗糙斜面体 C 固定于水平地面上，质量为 2 m 的物块 A 通过跨过光 滑轻定滑轮的轻绳与质量为 m 的小球 B 连接，O 点为轻绳与定滑轮的接触点，初始时，小球 B 在水平向右的拉力 F 作用下，使轻绳 OB 段与水平拉力 F 的夹角为θ =120°），A、B 均保持静止 状态。现改变拉力 F，并保持夹角θ大小不变，将小球 B 向右上方缓慢拉起至 OB 水平，物块 A 始终保持静止状态。g 为重力加速度，关于该过程下列说法正确的是 A．拉力 F 最大为 mg3 32 B．拉力 F 一直变小 C．物块 A 所受摩擦力先变小后变大 D．轻绳拉力先变大后变小 20．如图所示，CDE 和 MNP 为两根足够长且弯折的平行金属导轨，CD、MN 部分与水平面平行， DE 和 NP 与水平面成 30°，间距 L = 1 m，CDNM 面上有垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应 强度大小 B1 = 1 T，DEPN 面上有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小 B2 = 2 T。两 根完全相同的导体棒 a、b，质量均为 m = 0.1 kg，导体棒 b 与导轨 CD、MN 间的动摩擦因数均 4 为μ = 0.2，导体棒 a 与导轨 DE、NP 之间无摩擦。导体棒 a、b 的电阻均为 R = 1 Ω。开始时，b 棒静止在导轨上，现在由静止释放 a 棒，运动过程中 a、b 棒始终不脱离导轨，除导体棒外其余 电阻不计，滑动摩擦力和最大静摩擦力大小相等，g 取 10 m/s2，则 A．b 棒开始向右滑动时 a 棒的速度 v = 0.2 m/s B．若经过 1 s，b 棒开始滑动，则此过程中，a 棒发生的位移为 0.24 m C．若将 CDNM 面上的磁场竖直向上，大小不变，b 棒始终在水平导轨上，经过足够长的时 间，a 棒做匀速运动 D．若将 CDNM 面上的磁场竖直向上，大小不变，b 棒始终在水平导轨上，经过足够长的时 间，b 棒做匀加速运动 21．如图甲所示，在水平地面上固定一倾角为 30°的光滑斜面，一劲度系数 k＝100 N/m 的轻质弹簧， 其下端固定在斜面底端，整根弹簧足够长且处于自然状态。质量为 m＝2.0 kg 的滑块从距离弹簧 上端 x0＝0.35 m 处由静止释放。设滑块与弹簧接触过程系统没有机械能损失，弹簧始终处在弹性 限度内，取重力加速度大小为 g＝10 m/s2。规定滑块释放处为坐标原点 O、沿斜面向下为位移 x 正方向。则 A．当滑块下滑位移 x ≤ x0 时，其加速度大小为 a = 5 m/s2 B．滑块下滑过程做匀加速运动 C．当滑块下滑位移 x >x0 时，其加速度大小为 a = (22.5 – 50 x) m/s2 D．滑块下滑速度的最大值 vm = 2 m/s 5 第Ⅱ卷（共 174 分） 三、本卷包括必考题和选考题两部分。第 22 题～第 32 题为必考题，每个试题考生都应作答。第 33 题～第 38 题为选考题，考生根据要求作答。须用黑色签字笔在答题卡上规定的区域书写作答， 在试题卷上作答无效。 （一）必考题（共 11 题，计 129 分） 22．(6 分) 利用阿特伍德机可以验证力学定律。如图为一理想阿特伍德机示意图，A、B 为两质量分别为 mA、mB 的两物块，用轻质无弹性的细绳连接后跨在轻质光滑定滑轮两端，两物块离地足够高。设法 固定物块 A、B 后，在物块 A 上安装一个宽度为 d 的遮光片，并在其下方空中固定一个光电门，连 接好光电门与处理器，并打开电源。松开固定装置，读出遮光片通过光电门所用的时间Δt。若想要 利用上述实验装置验证牛顿第二定律，则： （1）实验当中，需要使 mAmB（填“大于”、“等于”或“小于”）。 （2）实验当中还需要测量的物理量是（利用文字描述并标明对应的物理量符号） （3）验证牛顿第二定律时需要验证的等式为（写出等式的完整形式无需简化）。 （4）若要利用上述所有数据验证机械能守恒定律，则所需要验证的等式为 （写出等式的完整形式无需简化）。 23．（9 分） 某同学用图甲电路做“测量电源的电动势和内阻”实验。可用的器材有： A．电源（电动势约 3 V，内阻约 10 Ω） B．电压表 V（量程 0~50 mV，内阻为 50 Ω） C．电流表 A（量程 0~100 mA，内阻约为 2.5 Ω） D．电阻箱 R（0~999.9 Ω，最小改变值为 0.1 Ω） 6 E．定值电阻 R1=2 950 Ω F．定值电阻 R2=9 950 Ω G．开关 S 及若干导线 在尽可能减小测量误差的情况下，请回答下列问题： （1）定值电阻应选用。（填写器材前面的字母序号） （2）在正确选择定值电阻的情况下，定值电阻与电压表串联后改装成的量程为 0 ~ V。 （3）用笔画线代替导线，按图甲电路将图乙实物完整连接起来。 （4）实验步骤如下： ①闭合 S，调节电阻箱的阻值使电流表的示数为 100 mA，此时电阻箱的阻值为 14.5 Ω，电压表 的示数为 U0。 ②断开 S，拆下电流表，将 B 与 C 用导线直接相连，闭合 S，调节电阻箱的阻值使电压表的示 数仍为 U0，此时电阻箱的阻值为 17.1 Ω，则电流表的内阻为Ω。 ③调节电阻箱阻值，记下电阻箱的阻值和电压表的示数；多次改变电阻箱的阻值，可获得多组 数据。作出电压表示数的倒数 U 1 随电阻箱的阻值的倒数 R 1 变化的图线如图丙所示，若不考虑电压 表对电路的影响，该电源的电动势和内阻分别为 V、 Ω（结果保留三位有效数字）。 24．（12 分） 如图所示，完全相同的两个弹性环 A、B 用不可伸长的、长为 L 的轻绳连接，分别套在水平细 杆 OM 和竖直细杆 ON 上，OM 与 ON 在 O 点用一小段圆弧杆平滑相连（圆弧长度可忽略），且 ON 足够长。初始时刻，将轻绳拉至水平位置伸直，然后静止释放两个环，此后某时刻，A 环通过 O 点 小段圆弧杆速度大小保持不变，重力加速度为 g，不计一切摩擦，试求： 7 （1）当 B 环下落至轻绳与竖直方向夹角θ = 60°时，A 环的速度大小； （2）若两环碰撞时间极短，A 环和 B 环第一次碰撞后瞬间的速度大小分别为多少？ 25．（20 分） 在竖直平面内建立一平面直角坐标系 xoy，x 轴沿水平方向，如图甲所示。第一象限有一竖直向 下的匀强电场，第二象限内有一水平向左的匀强电场，第一象限场强大小为第二象限场强大小的一 半。处在第三象限的某种发射装置（图中没有画出）竖直向上射出一个质量为 m、电荷量为 - q( q > 0 )的带电粒子（可视为质点），该粒子以初速度 v0 从-x 上的 A 点沿 y 轴正方向进入第二象限，并从 +y 上的 C 点沿 x 轴正方向进入第一象限，C 点粒子动能为 A 点粒子动能的 4 倍。重力加速度为 g。 试求： （1）OC 距离 L 以及第二象限匀强电场的电场强度 E 的大小； （2）若第一象限同时存在按如图乙所示规律变化的磁场，磁场方向垂直于纸面（以垂直纸面向 外的磁场方向为正方向，图中 B0，T0 均为未知量），并且在 t = 4 0T 时刻粒子由 C 点进入第一象限， 且恰好能通过同一水平线上的 D 点，速度方向仍然水平，且 CD = 3 OC。若粒子在第一象限中完 成一个完整圆周运动的周期与磁场变化周期相同，求交变磁场变化的周期 T0 的大小； （3）若第一象限仍同时存在按如图乙所示规律变化的磁场（以垂直纸面向外的磁场方向为正方 向，图中 B0，T0 均为未知量），调整磁场变化的周期，让粒子在 t = 0 时刻由 C 点进入第一象限， 且恰能通过 x 轴上 F 点，且 OF = 3 OC，求交变磁场的磁感应强度 B0 的大小应满足的条件。 8 （二）选考题：（每学科 15 分，共 45 分）请考生从给出的 2 道物理题、2 道化学题、2 道生物题中 每科任选一题．．．．作答，并用 2B 铅笔在答题卡上把所选题目的题号涂黑。注意所做题目的题号必 须与所涂题目的题号一致，在答题卡上的选答区域的指定位置答题。如果多做，则每学科按 所做的第一题计分。 33．【物理──选修 3—3】（15 分） （1）（5 分）下列说法正确的是。（填正确答案标号，选对 1 个给 2 分，选对 2 个得 4 分，选 对 3 个得 5 分，每选错 1 个扣 3 分，最低得分 0 分） A．温度高的物体内能不一定比温度低的物体的大，但分子平均动能一定比温度低的物体的大 B．外界对物体做功，物体内能一定增加 C．悬浮颗粒越小布朗运动越显著，温度越高布朗运动越剧烈 D．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而减小 E．夏天荷叶上小水珠呈球状，是由于液体表面张力使其表面积具有收缩到最小趋势的缘故（2） （10 分）如图所示，在一圆形管道内封闭有理想气体，用一固定绝热活塞 K 和质量为 m 的可自由 移动的绝热活塞 A 将管内气体分割成体积相等的 M、N 两部分。温度都为 T0 = 300 K，上部气体 M 压强为 p0 = 1.0×105 Pa，活塞 A 产生的压强 Pa10×1= 4 S mg （S 为活塞横截面积）。现保持下部分气 体 N 温度不变，只对上部分气体 M 缓慢加热，当活塞 A 移动到最低点 B 时，不计摩擦，活塞厚度 可忽略，求： 9 （i）上部分气体的温度； （ii）在（i）的基础上，保持上下部分 M、N 气体温度不变，释放一部分 M 气体，稳定后活塞 A 又回到了原来的位置，则释放气体质量与 M 气体原有质量之比多大？ 34．【物理──选修 3—4】（15 分） （1）（5 分）如图所示，在 x 轴上有 O、P、Q 三点，且 OP = 1.8 m，OQ = 3.0 m。一列简谐波 沿 x 轴正方向传播，图示为 0 时刻的波形。再过 0.3 s 的时间 P 质点第二次振动至波峰。下列说法正 确的是。 (填正确答案的标号。选对 1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分。每选错 1 个 扣 3 分，最低得分为 0 分) A．Q 点的振幅为 10 cm B．波速为 8 m/s C．频率为 4 Hz D．质点 Q 在 0 ~ 0.3 s 内的运动路程为 50 cm E．质点 Q 在 t = 0.3 s 时沿 y 轴正方向运动 （2）（10 分）如图所示，一透明玻璃半球竖直放置，OO′为其对称轴，O 为球心，球半径为 R， 半球左侧为圆面，右侧为半球面。现有一束平行红光从其左侧垂直于圆面射向玻璃半球，玻璃半球 对红光的折射率为 2 ，真空中的光速为 c，不考虑光在玻璃中的多次反射，（若计算需要用到 sin15°， 取 sin15°= 4 2-6 ），求： 10 （i）从左侧射入能从右侧半球面射出的入射光束截面积占左侧入射面圆面积的比例； （ii）光线从距 O 点 2 R 处入射经玻璃半球偏折后到与对称轴 OO′相交所用的传播时间。 武昌区 2020 届高三年级六月调研考试 物理评分标准 二、选择题：本大题共 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。 题号 14 15 16 17 18 19 20 21 答案 C A B D C AC BD ACD 22．（6 分） （1）大于（1 分）；（2）释放 A 时挡光片离光电门的距离 h（1 分）； （3） 2 2 BABA 2)( th dmmgmgm  （2 分）； （4） 2 B 2 ABA 2 1 2 1            t dmt dmghmghm （2 分）。 23．（9 分） （1）E（1 分）； （2）3（1 分）； （3）如图所示（2 分）； （4）②2.6（1 分）；③2.88（2 分）11.9（2 分）。 11 24．（12 分） （1）B 环下落至轻绳与竖直方向夹角θ=60°，即 B 环下降 2 L ，此时轻绳与水平方向 之间的夹角满足α=30°，设 A、B 两环速度分别为 Av 、 Bv ，则  coscos AB vv  （1 分） 即 AB 3vv  （1 分） 设 A 环、B 环质量均为 m，B 环下降 2 L 的过程中，A 与 B 组成的系统机械能守恒 2 B 2 A 2 1 2 1 2 mvmvLmg  （1 分） 所以 A 环的速度 2A gLv  （1 分） （2）设 A 环到达 O 点时速度为 Av ，此时 B 环的速度等于 0，B 环下降 L 过程中， 由于 A、B 系统机械能守恒 2 A2 1 vmmgL  （1 分） 即 gLv 2A  环 A 过 O 点后做初速度为 Av ，加速度为 g 的匀加速直线运动，环 B 做自由落体运动； 设从 A 环经过 O 点开始，追上 B 环用时t ，A、B 即将发生第一次碰撞时二者的速度分 别为 v1、v2，则有 22 A 2 1 2 1 gtLgttv  （1 分） 即 g Lt 2  故 A 环追上 B 环时 2 23 A1 gLgtvv  （1 分） 12 2 2 2 gLgtv  （1 分） A、B 发生弹性碰撞，设第一次碰撞后瞬间 A、B 速度分为 1v 、 2v ， 根据动量守恒定律，有 2121 vmvmmvmv  （1 分） 根据机械能守恒定律，有 2 2 2 1 2 2 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 vmvmmvmv  （1 分） 解得 2 2 1 gLv  （1 分） 2 23 2 gLv  （1 分） 25．（20 分） （1）设粒子从 A 点运动至 C 点所用时间为 t，C 点速度为 vc，根据“C 点粒子动能 为 A 点粒子动能的四倍”可知 vc=2v0（1 分） 竖直方向上粒子做匀减速直线运动，取竖直向上为正方向，则 gLv 2-0 2 0  （1 分） -mgt=0-mv0（1 分） 取水平向右为正方向，则 qEt=m(2v0)-0（1 分） 解得 g vL 2 2 0 （1 分）； q mgE 2 （1 分） （2）由第（1）问及题干可知 mgqE  2 因此带电粒子在第一象限将做速度为 2v0 的 匀速圆周运动。（1 分） 设运动半径为 R，周期为 0T ，使粒子从 C 点运动到同一水 13 平线上的 D 点，如图所示，则 R vmBvq 2 0 00 22 ）（）（  （2 分） 由位移关系可得 )3,2,1(34  nLRn ）（ （3 分） 粒子在磁场中匀速圆周运动的周期 0 0 2 qB mT  （1 分） 则磁场变化的周期 )3,2,1(8 3 0 00  nng vTT  （2 分） （3）使粒子从 C 点运动到 F 点，如图所示，设粒子运动轨道半径为 R′，则每经过磁场 的半个周期粒子转过圆心角 60°，则 )3,2,1(2  nLRn （2 分） 又 0 02 qB mvR  （1 分） 故，交变磁场磁感应强度大小应满足的关系 )3,2,1(2 0 0  nqv nmgB （2 分） 14 33．【物理──选修 3—3】（15 分） （1）（5 分）ACE（填正确答案标号。选对 1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分。 每选错 1 个扣 3 分，最低得分为 0 分。） （2）(10 分) （i）对下部分气体 N，做等温变化，初状态体积为 01 VV  ，压强为 S mgpp  01 （1 分） 末状态压强为 p2，体积为 02 2 1VV  根据玻意耳定律有 2211 VpVp  （1 分） 对上部分气体 M，当活塞 A 移动到最低点时，对活塞 A 受力分析可得出两部分气体的 压强 22 pp  （1 分） 初状态：压强为 p0，温度为 T0，体积为 V0 末状态：压强为 2p ，温度 2T，体积为 02 2 3VV  根据理想气体状态方程，有 ' 2 22 0 00 T Vp T Vp  （2 分） 解得 K0993.3 02  TT （1 分） （ii）设上部分气体 M，等温 2T变化，压强回到 p0 时体积为 V3，根据玻意耳定律有 2230 VpVp  （1 分） 解得： 03 3.3 VV  （1 分） 对应释放气体的等效体积为 003 3.2 VVVV  （1 分） 15 释放气体 m 与原气体质量 m0 之比为 33 23 3.3 2.3 30  V V m m （1 分） 34．【物理──选修 3—4】（15 分） （1）(5 分)ACE（填正确答案标号。选对 1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分。每 选错 1 个扣 3 分，最低得分为 0 分。） （2）（10 分） （i）从左侧圆面垂直入射，不偏折，考虑截面，从左侧的 A 点入射，光在右侧半 球面刚好发生全反射，则由折射定律有 n 1sin  ， 2n （1 分） 则 2 2sin  ， RROA 2 2sin   （1 分） 从左侧射入能从右侧射出的光束是以 O 为圆心，OA 长为半径的圆，其面积 22 2 1 ROAS   （1 分） 而左侧入射面的面积 2RS  解得 2 1 S S （1 分） （ii）设距 O 点 2 R 的入射点为 B，射到半球面上的 C 点，入射角为 i，折射角为 r， 在△OBC 中有  30i ， RBC 2 3 （1 分） 考虑在 C 点折射，由折射定律有 ni r  sin sin （1 分） 解得 r＝45° 16 设从 C 点的出射光线交 OO′轴于 D 点， 由图知，在△OCD 中，∠OCD＝135°，∠COD＝i＝30°可得∠CDO＝15°，则 CDOsinCODsin  RCD 解得 CD＝ R2 26  （1 分） 光在玻璃中传播速度 n cv  （1 分） 光从 B 点传播到 D 点的时间 c CD v BCt  （1 分） 解得 Rct 2 262  （1 分）