河北省张家口市宣化第一中学2020届高三下学期模拟（四）考试物理试卷 15页

河北省张家口市宣化第一中学2020届高三 下学期模拟（四）考试物理试卷 一、单选题（本大题共4小题，共24.0分）‎ 1. 科学家探究自然界的物理规律，为人类的科学事业做出了巨大贡献。下列描述符合物理学史实的是 A. 贝可勒尔首先发现了X射线 B. 库仑首先引入了场的概念和电场线、磁感线的概念 C. 普朗克首先把能量子引入了物理学，正确破除了“能量连续变化”的传统观念 D. 牛顿给出万有引力公式的同时，首先给出了引力常量的数值 2. 如图所示，固定平行导轨间有磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面向里的匀强磁场，导轨间距为l且足够长，左端接阻值为R的定值电阻，导轨电阻不计。现有一长为2l的金属棒垂直放在导轨上，在金属棒以O点为轴沿顺时针方向以角速度转过的过程中金属棒始终与导轨接触良好，电阻不计 A. 通过定值电阻的电流方向由b到a B. 金属棒刚开始转动时，产生的感应电动势最大 C. 通过定值电阻的最大电流为 D. 通过定值电阻的电荷量为 3. 如图所示，光滑直角三角形支架ABC竖直固定在水平地面上，B、C两点均在地面上，AB与BC间的夹角为，分别套在AB、AC上的小球a和b用轻绳连接，系统处于静止状态，轻绳与CA间的夹角为、b的质量之比为 A. B. C. D. ‎ 4. ‎2019年1月3日‎，我国成功发射的“嫦娥四号”探测器在月球背面着陆，开启了人类探测月球的新篇章。若月球的质量是地球的、半径是地球的，“嫦娥四号”绕月球做匀速圆周运动的半径为月球半径的q倍，地球的第一宇宙速度为，则下列说法正确的是 A. “嫦娥四号”的发射速度小于 B. 月球表面和地球表面的重力加速度大小之比为 C. 月球的第一宇宙速度为 ‎ D. “嫦娥四号”绕月球运行的速度大小为 二、多选题（本大题共5小题，共39.0分）‎ 1. 甲、乙两车在乎直公路上行驶，其位移一时间图象如图所示，则下列说法正确的是 A. 内，乙车做匀速直线运动 B. 2s末，甲、乙两车相遇 C. 2s末，甲车的速度小于乙车的速度 D. 内，甲、乙两车的平均速度相同 2. 质量为m的运动员从下蹲状态向上起跳，经时间t身体伸直并刚好离开水平地面，该过程中，地面对他的冲量大小为I，重力加速度大小为g。下列说法正确的是 A. 运动员在加速上升过程中处于超重状态 B. 运动员离开地面时的速度大小为 C. 该过程中，地面对运动员做的功为 D. 该过程中，人的动量变化大小为 3. 如图甲所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比，保险丝的电阻为。若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压，要求通过保险丝的电流有效值不超过，加在电容器两极板的电压不超过，则滑动变阻器接入电路的阻值可以为 A. B. C. D. ‎ 4. 如图所示，在直角坐标系xOy中空间内充满方向垂直纸面向里的匀强磁场其他区域无磁场，在y轴上有到原点O的距离均为L的C、D两点。带电粒子不计重力从C点以速率v沿x轴正向射入磁场，并恰好从O点射出磁场；与粒子P相同的粒子Q从C点以速率4v沿纸面射入磁场，并恰好从D点射出磁场，则 A. 粒子P带正电 ‎ B. 粒子P在磁场中运动的时间为 C. 粒子Q在磁场中运动的时间可能为 D. 粒子Q在磁场中运动的路程可能为 1. 下列说法正确的是 A. 液体中的布朗运动是悬浮在液体中的固体分子的运动 B. 晶体均有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点 C. 反映宏观自然过程的方向性的定律是热力学第二定律的一种表述 D. 一定质量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加 E. 在绝热条件下压缩气体，气体的内能可能增加，也可能减少 三、填空题（本大题共1小题，共4.0分）‎ 2. 一列简谐横波沿x轴正方向传播，当时波恰好传播到x轴上的质点B，此时在它左边的质点A恰好位于负最大位移处，如图所示，当时，质点B第二次出现在正的最大位移处。该简谐波的波速等于______，质点B的振动方程为______cm。 ‎ 四、实验题（本大题共2小题，共15.0分）‎ 3. 图甲的光电门传感器由发射器和接收器组成，当光路被物体挡住的时候，它就开始计时，当光路再次恢复的时候，它就停止计时，这样就可以测出挡光片挡光的时间。某同学利用光电门传感器设计了一个验证小球下落过程中机械能守恒的实验，实验装置如图乙所示，图中A、B为固定在同一竖直线上的两个光电门传感器，实验时让直径为d的小球从某一高度处点由静止释放，让小球依次从A、B两个光电门传感器的发射器和接收器之间通过，测得挡光时间分别为、。 实验中，还需要测量的一个物理量是______。 小球通过光电门A时的速度大小为______用对应物理量的符号表示。 如果能满足关系式______用对应物理量的符号表示，即能证明小球下落过程中机械能守恒。‎ 1. 某物理兴趣小组要描绘一个标有“”的小灯泡的伏安特性曲线，要求灯泡两端的电压由零逐渐增大，且尽量减小实验误差。可供选用的器材除导线、开关外，还有： 电池组电动势为，内阻约为； 电流表量程为，内阻约为； 电压表量程为3V，内阻约为； 滑动变阻器最大阻值为，额定电流为。 实验电路应选用图中的______填选项字母。 请按照中正确选择的实验电路，补充完成图甲中的实物连线。 以电压表的示数U为横轴，以电流表的示数I为纵轴，根据实验得到的多组数据描绘出小灯泡的伏安特性曲线，如图乙所示。由图乙可知，随着电压的增大，小灯泡的电阻______选填“增大”或“减小”，发生这一变化的原因是______。 从图乙可知，当灯泡两端电流为时，小灯泡的功率等于______结果保留两位有效数字。‎ 五、计算题（本大题共4小题，共52.0分）‎ 2. 如图所示，足够长的木板与水平地面间的夹角可以调节，当木板与水平地面间的夹角为时，一小物块可视为质点恰好能沿着木板匀速下滑。若让该物块以大小的初速度从木板的底端沿木板上滑，随着的改变，物块沿木板滑行的距离x 将发生变化。取，，。 求物块与木板间的动摩擦因数； 当满足什么条件时，物块沿木板向上滑行的距离最小，并求出该最小距离。 ‎ ‎ ‎ 1. 如图所示，竖直平面内有一固定绝缘轨道ABCDP，由半径的圆弧轨道CDP和与之相切于C点的水平轨道ABC组成，圆弧轨道的直径DP与竖直半径OC间的夹角，A、B两点间的距离，质量的不带电绝缘滑块静止在A点，质量、电荷量的带正电小球静止在B点，小球的右侧空间存在水平向右的匀强电场。现用大小、方向水平向右的恒力推滑块，滑块到达B点前瞬间撤去该恒力，滑块与小球发生弹性正碰，碰后小球沿轨道运动，到达P点时恰好和轨道无挤压且所受合力指向圆心，小球和滑块均视为质点，碰撞过程中小球的电荷量不变，不计一切摩擦。取，， 求撤去该恒力瞬间滑块的速度大小v以及匀强电场的电场强度大小E； 求小球到达P点时的速度大小和B、C两点间的距离x 若小球从P点飞出后落到水平轨道上的Q点图中未画出后不再反弹，求Q、C两点间的距离L ‎ ‎ 1. 如图所示，横截面积为S的导热汽缸竖直放置，其底部放有质量为m的空心小球，缸内用质量为m的活塞密封一定质量的理想气体，现在活塞上缓慢加上细沙，当沙的质量也为m时，小球对汽缸底部的压力恰好为其所受重力的现缓慢降低外界温度，使小球对缸底恰好无压力。已知外界大气压为、开始时外界热力学温度为，重力加速度大小为g，求： 小球对汽缸底部的压力恰好为其所受重力的时，气体的压强P； 小球对汽缸底部恰好无压力时，气体的热力学温度T。 ‎ 2. 一个柱形玻璃砖，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心，如图所示。玻璃的折射率一细束单色光在O点左侧与O相距处垂直于AB从玻璃砖下方入射，不考虑光线射出玻璃砖时从原路返回的情形。求： 光线发生全反射的临界角C； 光线从玻璃砖的射出点到B点的距离s。‎ ‎ 答案和解析 ‎1.【答案】C ‎ ‎【解析】解：A、伦琴发现了X 射线，故A错误。 B、法拉第首先提出用电场线描述电场，用磁感线形象地描述磁场，促进了人们对电磁现象的研究，故B错误。 ‎ C、普朗克首先把能量子引入了物理学，正确破除了“能量连续变化”的传统观念，故C正确。 D、卡文迪许首先给出了引力常量的数值。故D错误。 故选：C。 根据物理学史及科学家贡献进行分析答题，要知道相关科学家的物理学成就。 本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一。 2.【答案】D ‎ ‎【解析】解：A、金属棒以O点为轴沿顺时针方向转动，由右手定则可知，通过定值电阻的电流方向由a到b，故A错误； BC、当金属棒转过时有效的切割长度最大，产生的感应电动势最大，感应电流最大。感应电动势最大值为：，通过定值电阻的最大电流为：，故BC错误。 D、通过定值电阻的电荷量为：， 平均感应电流为：， 平均感应电动势为：，， 解得：，故D正确； 故选：D。 由右手定则可以判断出感应电流方向；当金属棒转过时有效的切割长度最大，产生的感应电动势最大，感应电流最大。先根据求感应电动势的最大值，从而求得通过定值电阻的最大电流。根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电量与电流的关系求通过电阻的电荷量。 解决本题时要注意：由于金属棒上各点的切割速度不同，要用平均速度求感应电动势。要能熟练地推导出感应电荷量表达式。 3.【答案】A ‎ ‎【解析】解：分别以a和b为研究对象，进行受力分析，受到重力、支持力和绳子拉力，将重力和支持力进行合成，如图所示； ‎ ‎ 根据几何关系得到图中各个角度，利用正弦定理可得： ，解得 ，解得： 所以有：，故A正确、BCD错误。 故选：A。 分别以a和b为研究对象，进行受力分析，受到重力、支持力和绳子拉力，将重力和支持力进行合成，利用正弦定理列方程求解。 本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。 4.【答案】D ‎ ‎【解析】解：A、第一宇宙速度是最小的发射速度，可知“嫦娥四号”的发射速度大于，故A错误。 B、根据得星球表面的重力加速度，月球的质量是地球的、半径是地球的，则月球表面和地球表面的重力加速度大小之比为，故B错误。 C、根据得星球的第一宇宙速度，月球的质量是地球的、半径是地球的，则，解得月球的第一宇宙速度，故C错误。 D、由C选项知，月球的第一宇宙速度，“嫦娥四号”绕月球运行的速度，而，则，故D正确。 故选：D ‎。 第一宇宙速度是最小的发射速度，发射卫星的速度不能小于第一宇宙速度；根据万有引力等于重力得出星球表面的重力加速度，结合星球的半径之比和质量之比求出表面重力加速度之比；根据万有引力提供向心力得出第一宇宙速度的表达式，结合质量之比和半径之比求出第一宇宙速度之比，从而求出月球的第一宇宙速度；根据万有引力提供向心力得出嫦娥四号的线速度，结合该线速度与第一宇宙速度的关系求出线速度的大小。 解决本题的关键理解第一宇宙速度的物理意义，以及会推导第一宇宙速度，掌握万有引力定律的两个重要理论：1、万有引力等于重力，2、万有引力提供向心力，并能灵活运用。 5.【答案】AB ‎ ‎【解析】解：A、根据图象的斜率等于速度，知内，乙车的速度不变，做匀速直线运动，故A正确。 B、由图看出，2s末时刻两车的纵坐标相等，表示两车相遇，故B正确。 C、根据图象的斜率绝对值越大，速度越大，知2s末，甲车的速度大于乙车的速度，故C错误。 D、根据纵坐标的变化量等于物体的位移，知内，甲、乙两车的位移大小相等、方向相反，位移不同，则平均速度不同，故D错误。 故选：AB。 位移时间图象的斜率等于速度，纵坐标表示物体的位置，纵坐标的变化量等于物体的位移，两图象的交点表示两物体相遇；结合平均速度等于位移与时间之比分析。 本题考查对位移图象的理解，关键要抓住纵坐标表示物体的位置，纵坐标的变化量等于物体的位移，斜率等于速度，就能分析两车的运动情况。 6.【答案】AD ‎ ‎【解析】解：A、运动员在加速上升过程中加速度向上，处于超重状态，故A正确； B、取向上为正，根据动量定理可得，解得，故B错误； C、该过程中，地面对运动员做的功为0，故C错误； D、根据动量定理可得：该过程中，人的动量变化大小为，故D正确。 故选：AD。 加速度方向向上是超重；根据动量定理分析速度和动量的变化；地面对人不做功。 本题主要是考查动量定理，利用动量定理解答问题时，要注意分析运动过程中物体的受力情况，知道合外力的冲量才等于动量的变化。 7.【答案】BC ‎ ‎【解析】【分析】 由变压器的电压比与匝数关系求出副线圈上的电压，由串联电路的特点以及欧姆定律求出滑动变阻器的电阻值。 本题主要是考查了变压器的知识；解答本题的关键是知道变压器的电压之比等于匝数之比，在只有一个副线圈的情况下的电流之比等于匝数的反比。 【解答】 由图乙可知，原线圈电压的最大值为，则有效值为220V 由电压与匝数关系可得： 可得： 通过保险丝的电流有效值不超过5A，则滑动变阻器的最小值： ‎ 当电容器上电压最大值为50V时，其有效值最大为： 由串联电路的特点可得： 可得： 可知滑动变阻器接入电路的阻值：故AD错误，BC正确 故选BC。 8.【答案】ABD ‎ ‎【解析】【分析】 判断粒子带电正负，可用左手定则根据粒子偏转方向进行判断；判断运动时间，可以用路程除以速度，直接从题意分析路程即可判断；判断粒子运动的时间，需要判断粒子运动的路程，需根据题意和洛伦兹自提供向心力作图分析。 本题主要考查带电粒子在磁场中的运动情况，即洛伦兹力提供向心力以及运用数学知识解决物理问题的能力。 【解答】 A.粒子P从C点沿x轴正向进入磁场，受洛伦兹力而向上偏转过O点，由左手定则知带正电，故A正确； B.据题意可知P粒子在磁场中做半个圆周运动，则半径为，运动时间为，故B正确； 粒子与P粒子相同，而速度为4v，由可知，而CD距离为2L，故Q粒子不可能沿x轴正向进入磁场，设与y轴的夹角为，分別有两种情况从C点进过D出，轨迹如图： 有几何关系可知，两种轨迹的圆心角为和，则粒子Q的运动时间为：或而圆周的弧长为或，故C错误，D正确。 故选ABD。 9.【答案】BCD ‎ ‎【解析】解：A、布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒如花粉的运动，不是分子的运动，故A错误； B、晶体与非晶体的区别是晶体具有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，故B正确； C、热力学第二定律是反映宏观自然过程的方向性的定律，故C正确； D、根据理想气体的状态方程，可知一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，气体的温度升高；又因为一定质量理想气体的内能大小只与温度有关，与体积无关，所以内能一定增加。故D正确； E、在绝热条件下压缩气体时，外界对气体做功，但没有热交换；故气体的内能增加；故E错误； 故选：BCD。 布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒如花粉的运动；晶体与非晶体的区别是晶体具有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点；热力学第二定律是反映宏观自然过程的方向性的定律；根据理想气体状态方程和热力学第一定律可判断气体内能的变化情况。 本题考查热学基础知识，基础性强，涉及面广，注意平时阅读课文，加强记忆。 10.【答案】10   ‎ ‎【解析】解：简谐横波沿x轴正方向传播，当时质点B正向上运动，再经过时质点B第二次出现在正的最大位移处，即有： 可得 由图知，波长为： 所以波速为： 质点B的振动方程为： 故答案为：10，5sin 。 图中质点B正向上运动，再经过时质点B第二次出现在正的最大位移处，从而求得周期，读出波长，即可求得波速。根据振幅、角频率和初相位写出质点B的振动方程。 本题的关键要从时间的角度研究周期，从空间的角度研究波长。要知道写振动方程必须知道三要素：振幅、角频率和初相位。 11.【答案】两光电门之间的高度差h     ‎ ‎【解析】解：由于是验证机械能守恒定律，即验证减小的势能等于增加的动能，所以除了测量小球通过两光的速度外，还要测量两光电门之间的高度差。 用小于通过光电门的平均速度代替瞬时速度，所以小球通过光电门的瞬时速度 小球从A光电门到B光电门，若机械能守恒，则减小的重力势能mgh等于增加的动能，消去质量有： ‎ 故答案为：两光电门之间的高度差h 根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度求出小球在A点的速度大小； 根据求瞬时速度的原理求通过A点的速度； 写出机械能守恒的表达式，可正确解答本题。 解决本题的关键掌握验证机械能守恒定律的实验原理，以及知道极短时间的平均速度可以表示瞬时速度。难度不大。 12.【答案】增大   灯丝电阻率随灯丝温度的升高而增大   ‎ ‎【解析】解：描绘灯泡伏安特性曲线电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法；由于灯泡内阻较小，因此应采用电流表外接法，故选择B电路； 根据图B所示电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示： 图象中图象的斜率表示电阻的倒数，则可知，随着电压的升高电阻增大；原因是灯丝电阻随温度的升高电阻率增大； 由图示图线可知，对应的电压：，灯泡功率：； 故答案为：；实物电路图如图所示；增大；灯丝电阻率随灯丝温度的升高而增大；。 明确实验原理，知道实验中要求电流从零开始调节，故应采用滑动变阻器分压接法，同时根据电表内阻进行分析，确定电流表接法； 根据实验电路图连接实物电路图。 图象中图象的斜率表示电阻的倒数，由图象可明确电阻的变化。 根据图示图线求出电流对应的电压，然后应用电功率公式求出灯泡功率。 本题考查灯泡伏安特性曲线的描绘实验，要注意明确实验原理，知道灯泡电阻随温度的变化而变化，故不能直接直接利用闭合电路欧姆定律求解，注意掌握图象的正确应用。 13.【答案】解：当时，设物块的质量为m，物块所受木板的支持力大小为，对物块受力分析，有： 解得：。 设物块的加速度大小为a，则由牛顿第二定律得： 设物块的位移为x，则有： ‎ 解得： 令，可知当，即时x最小 最小距离为：。 答：物块与木板间的动摩擦因数是； 当时，物块沿木板向上滑行的距离最小，最小距离是4m。 ‎ ‎【解析】时，可视为质点的小木块恰好能沿着木板匀速下滑，根据平衡条件列方程求出摩擦因数； 根据牛顿第二定律得出速度的表达式，然后根据位移公式得到上滑距离S的表达式，结合数学知识求S的极值。 本题第二问中求加速度和位移是物理学中的常规问题，关键是由数学三角函数知识求极值，要重视数学方法在物理中的应用。 14.【答案】解：对滑块从A点运动到B点的过程， 根据动能定理有：， 代入数据解得： 小球到达P点时，受力如图所示， 由平衡条件得：， 解得：。 小球所受重力与电场力的合力大小为：        小球到达P点时，由牛顿第二定律有：         联立，代入数据得： 滑块与小球发生弹性正碰，设碰后滑块、小球的速度大小分别为、， 以向右方向为正方向，由动量守恒定律得： 由能量守恒得： 联立，代入数据得：“”表示的方向水平向左， 小球碰后运动到P点的过程，由动能定理有：       代入数据得：。 小球从P点飞出水平方向做匀减速运动，有：   竖直方向做匀加速运动，有：                  联立，代入数据得：； 答：撤去该恒力瞬间滑块的速度大小是，匀强电场的电场强度大小是； 小球到达P点时的速度大小是，B、C两点间的距离是。 、C两点间的距离为。 ‎ ‎【解析】滑块从A点运动到B点的过程，根据动能定理可求得撤去该恒力瞬间滑块的速度大小，小球到达P点时，由合力指向圆心可求得电场强度； 在P点由等效重力结合牛顿第二定律可求得在P点的速度，滑块与小球发生弹性正碰，由动量守恒定律和动量守恒列式结合动能定理可求得B、C两点间的距离x。 小球从P点飞出后水平做匀减速运动，竖直方向做匀加速运动，结合匀变速运动规律可以求出L。 本题考查了动能定理、动量守恒定律、能量守恒、等效重力场的综合应用，关键是理清运动过程，根据各个过程的运动特点灵活选择规律列式求解。 15.【答案】解：对活塞和细沙组成的系统，由受力平衡条件有： 解得： 设空心小球的体积为，小球对汽缸底部的压力恰好为其所受重力的时，气体的体积为，气体的密度为，则有： 设小球对汽缸底部恰好无压力时，气体的体积为，气体的密度为，则有： 气体降温过程中做等压变化，有：，其中， 解得：。 答：小球对汽缸底部的压力恰好为其所受重力的时，气体的压强为； 小球对汽缸底部恰好无压力时，气体的热力学温度为。 ‎ ‎【解析】对活塞受力分析，根据平衡条件求出气体的压强； 小球对汽缸底部恰好无压力时，气体对小球的浮力等于小球的重力，气体做等压变化，根据盖吕萨克定律解答。 本题考查气体定律与力学平衡的综合运用，解题关键是要利用平衡求出初末状态封闭气体的压强，分析好压强P、体积V、温度T三个参量的变化情况，再选择合适的规律解决。 16.【答案】解：光线发生全反射的临界角C满足： 解得：。 设光线在距O点的C点射入后，在上表面的入射角为，由几何关系可知： 解得： 由于，故光线在玻璃砖内会发生三次全反射，最后由G点射出，由几何关系可得： ‎ 射出点到B点的距离： 解得：。 答：光线发生全反射的临界角是； 光线从玻璃砖的射出点到B点的距离。 ‎ ‎【解析】由全反射临界角公式求出临界角C； 然后由几何知识求出光线在半圆面上的入射角，与临界角C比较知道入射角大于临界角，光线在半圆面上发生全反射，光线在玻璃砖内共发生三次全反射，作出光路图，由几何关系求解射出点到B点的距离。 本题考查全反射规律的应用，要正确作出光路图，灵活运用几何知识求解是关键。 ‎