【物理】福建省南平市2020届高三一模考试（解析版） 18页

福建省南平市 2020 届高三一模考试 一、选择题 1.单色光 B 的频率为单色光 A 的两倍，用单色光 A 照射到某金属表面时，从金属表面逸出 的光电子最大初动能为 E1。用单色光 B 照射该金属表面时，逸出的光电子最大初动能为 E2，则该金属的逸出功为 A. E2－E1 B. E2－2E1 C. 2E1－E2 D. 【答案】B 【详解】根据光电效应方程：用单色光 A 照射到某金属表面时 用单色光 B 照射到某金属表面时 解得 A．E2－E1，与结论不相符，选项 A 错误； B．E2－2E1，与结论相符，选项 B 正确； C．2E1－E2，与结论不相符，选项 C 错误； D． ，与结论不相符，选项 D 错误； 故选 B。 2.如图所示，表面光滑的楔形物块 ABC 固定在水平地面上，∠ABC<∠ACB，质量相同的物 块 a 和 b 分别从斜面顶端沿 AB、AC 由静止自由滑下。在两物块到达斜面底端的过程中， 正确的是 1 2 2 E E+ 1E h Wν= − 逸出功 2 2E h Wν= ⋅ − 逸出功 2 1= -2W E E逸出功 1 2 2 E E+ A. 两物块所受重力冲量相同 B. 两物块的动量改变量相同 C. 两物块的动能改变量相同 D. 两物块到达斜面底端时重力的瞬时功率相同 【答案】C 【详解】设斜面倾角 θ，则物体在斜面上的加速度分别为 设斜面高度为 h.则物体在斜面上滑行的时间为： 因为∠ABC <∠ACB 可得物块在 AB 斜面上的滑行时间比在 AC 斜面上的滑行时间较长； A．根据 I=mgt 可知，两物块所受重力冲量不相同，选项 A 错误； B．根据动量定理 可知，两物块的动量改变量不相同，选项 B 错误； C．根据动能定理 两物块的动能改变量相同，选项 C 正确； D．两物块到达斜面底端时重力的瞬时功率 则重力瞬时功率不相同，选项 D 错误； 故选 C。 3.如图所示，挂钩连接三根长度均为 L 的轻绳，三根轻绳的另一端与一质量为 m、直径为 1.2L 的水平圆环相连，连接点将圆环三等分，在挂钩拉力作用下圆环以加速度 a= g 匀加 速上升，已知重力加速度为 g，则每根轻绳上的拉力大小为 sina g θ= 2 2 2 sin sin h ht a gθ θ= = sinmg t mvθ ⋅ = 21 2kE mgh mv∆ = = sinP mgv θ= 1 2 A. B. C. D. 【答案】C 【详解】由几何关系可知，每根绳子与竖直方向的夹角 sinθ=0.6，cosθ=0.8；对圆环在竖直 方向： 解得 A． ，与结论不相符，选项 A 错误； B． ，与结论不相符，选项 B 错误； C． ，与结论相符，选项 C 正确； D． ，与结论不相符，选项 D 错误； 故选 C。 4.一宇航员在某星球上立定跳高的最好成绩是地球上的 4 倍，该星球半径为地球的一半。阻 力不计，则该星球的第一字宙速度约为 A. 2.0 km/s B. 2.8km/s C. 4.0 km/s D. 5.9 km/s 【答案】B 【详解】根据 可知 又 根据第一宇宙速度的表达式 可得 A．2.0 km/s，与结论不相符，选项 A 错误； B．2.8km/s，与结论相符，选项 B 正确； C．4.0 km/s，与结论不相符，选项 C 错误； D．5.9 km/s，与结论不相符，选项 D 错误； 5 12 mg 5 9 mg 5 8 mg 5 6 mg 3 cosT mg maθ − = 5 8T mg= 5 12 mg 5 9 mg 5 8 mg 5 6 mg 2 0 2 vh g = 4 =g g星 地 1= 2R R星 地 v gR= 1 1 7.9= = = km/s=2.8km/s4 2 2 2 g Rv v vg R × ⋅ × ⋅星 星 星 地 地 地 地 故选 B。 5.如图所示，宽度为 L 的区域内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，一个高为 L 的梯形闭合金 属线框 abcd 沿垂直于磁场边界向右匀速穿过磁场，速度大小为 v，ab，cd 边保持与磁场边 界平行，金属线框 ab 边到达磁场左边界时为 t=0 时刻，规定向左为线框所受安培力 F 的正 方向，关于线框所受安培力 F 与时间 t 关系图象可能正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【详解】进入磁场过程中，所受的安培力： 当线圈向右运动 L 进入磁场时，由于有效切割长度 L 逐渐增加，所以安培力增加，但非线 性增加；当全部进入磁场的瞬时安培力为零；出磁场过程中，有效切割长度也是逐渐增加， 所以安培力也是逐渐增加，但非线性增加； A．该图与结论不相符，选项 A 错误； B．该图与结论不相符，选项 B 错误； C．该图与结论不相符，选项 C 错误； D．该图与结论相符，选项 D 正确；故选 D。 6.如图所示，一水平放置的平行板电容器与电源相连。开始时开关闭合，一带电油滴沿两极 板中心线方向以某一初速度射入，恰好沿中心线通过电容器。则下列判断正确的是 2 2B L vF BIL R = = A. 保持开关闭合，将 B 板竖直向上平移一小段距离，粒子可能打在电容器的 A 板上 B. 保持开关闭合，将 B 板竖直向上平移一小段距离，粒子仍能沿原中心线通过电容器 C. 断开开关，将 B 板竖直向上平移一小段距离，粒子可能打在电容器的 A 板上 D. 断开开关，将 B 板竖直向上平移一小段距离，粒子仍能沿原中心线通过电容器 【答案】AD 【详解】AB．开始时，油滴能沿直线飞过两板，可知油滴受向下的重力和向上的电场力平 衡，油滴带负电；若保持开关闭合，将 B 板竖直向上平移一小段距离，根据 可知， 两板间场强变大，粒子受向上的电场力变大，粒子向上偏转，则粒子可能打在电容器的 A 板上，选项 A 正确，B 错误； CD．断开开关，则两板带电量不变，根据 、 以及 可知 则将 B 板竖直向上平移一小段距离，两板间场强不变，粒子受电场力不变，则粒子仍能沿 原中心线通过电容器，选项 C 错误，D 正确； 故选 AD。 7.一矩形导线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的正弦交流电如图甲所 示，导线框电阻不计，匝数为 100 匝，把线框产生的交流电接在图乙中理想变压器原线圈的 a、b 两端，Rt 为热电阻(温度升高时，其电阻减小)，R 为定值电阻，电压表和电流表均为理 想电表，则 A. 线框在匀强磁场中的转速为 50r/s B. 在 t=1.0×10－2s 时刻，线框平面与磁场方向平行 C. 线框转动过程中磁通量变化率最大值为 0.22 wb/s D. Rt 处温度升高时，V1 表示数与 V2 表示数 比值不变 【答案】AC 【详解】A．由图可知线圈产生感应电动势的周期为 T=0.02s，则转速 的 UE d = QC U = UE d = 4 SC kd ε π= 4 kQE S π ε= 2 选项 A 正确； B．在 t=1.0×10－2s 时刻，感应电动势为零，此时线框平面与磁场方向垂直，选项 B 错误； C．电动势最大值 ，根据 可知线框转动过程中磁通量变化率最大值 为 选项 C 正确； D．因为变压器初级电压是不变的，则次级电压不变，当 Rt 处温度升高时，电阻减小，则次 级电流变大，则电阻 R 的电压变大，V2 读数减小，而 V1 读数不变，则 V1 表示数与 V2 表示 数的比值要变化，选项 D 错误；故选 AC。 8.如图所示绝缘传送带长为 l，倾角为 θ。沿顺时针方向转动，速度大小恒为 v0，质量为 m、电荷量为－q 的带电物块(可视为质点)，以初速度 v0 从底端滑上传送带，并从传送带顶 端滑出。整个空间存在匀强电场，场强大小 E= ，方向平行于传送带斜向下。传送 带与物体间动摩擦因数 μ≠0，运动过程中物块所带电量不变，重力加速度为 g。物块从底端 滑至顶端的过程中可能正确的是 A. 物块一直做匀速直线运动 B. 物块先做匀减速直线运动后做匀速直线运动 C. 物块电势能增加了 mglsinθ D. 物块克服摩擦力做功为 【答案】BD 1 1 r/s 50r/s0.02n T = = = 22 2VmE = m BE n t ∆= ∆ 22 2= =0.22 2Wb/s100 mEB t n ∆ =∆ 1 2 sinmg q θ 2 0 3 8 mv 【详解】AB．开始时物块沿传送带方向受到向上的电场力 向下的重力的分量 以及向下的滑动摩擦力，则物块受到的合外力向下，加速度向 下，物块向上做匀减速运动；当物块与传送带共速时，因沿传送带向上的电场力等于向下的 重力的分量，则物体受合力为零，向上做匀速运动，则选项 A 错误，B 正确； C．电场力对物块做正功，则物块电势能减小，选项 C 错误； D．整个过程由动能定理： 解得 选项 D 正确；故选 BD。 二、非选择题 (一)必考题 9.某实验小组用图甲实验装置验证钩码与滑块组成的系统机械能守恒，主要步骤如下： ①钩码的质量为 m，用天平测量滑块和遮光条的总质量为 M，用游标卡尺测量遮光条的宽 度 d，用刻度尺测量两光电门之间的距离 s； ②调节旋钮使气垫导轨水平，同时调节轻滑轮使细线水平； sinF Eq mg θ= = sinmg θ 2 2 0 1 1sin (0.5 )2 2fqEl mgl W m v mvθ− − = − 2 0 3 8fW mv= ③释放滑块，用计时器分别测出遮光条经过光电门 A 和光电门 B 所用的时间△tA 和△tB。 请回答下列问题： (1)测遮光条的宽度 d 时，游标卡尺的示数如图乙所示，则 d=___________cm。 (2)若系统机械能守恒，则 mgs=___________（用 M、m、d、△tA 和△tB 表示） 【答案】 (1). 0.52 (2). 【详解】(1)[1]由图可知 d=0.5cm+0.1mm×2=0.52cm； (2)[2]遮光条经过光电门 A 和光电门 B 的速度分别为： 要验证的关系式为： 即 。 10.某研究性学习小组设计如图甲所示的电路来测定电源的电动势 E、内阻 r 及待测电阻 Rx 的阻值，通过改变滑动变阻器的阻值，记录多组电压表 V1、V2 及电流表 A 的读数，并描点 作图得到如图乙所示的 a、b 两条 U-I 图线。 (1)由电压表 V1 与电流表 A 的示数描绘的 U-I 图线是图乙中的___________(选填“a”或“b”) (2)由图乙可得，电源电动势 E=___________V，内阻 r=___________Ω，待测电阻 Rx=___________Ω。(结果保留两位有效数字) (3)在滑动变阻器触头滑动的过程中，电压表 V1、V2 读数变化量分别用 、 表示电 2 2 2 2 1 ( )2 B A d dM m t t  + − ∆ ∆  A A dv t = ∆ B B dv t = ∆ 2 21 1( ) ( )2 2B Amgs M m v M m v= + − + 2 2 2 2 1 ( )( )2 B A d dmgs M m t t = + −∆ ∆ 1U∆ 2U∆ 源内阻为 r，定值电阻日 Rx，则 =___________(用题中物理量符号表示) 【答案】(1). a (2). 2.7 0.9 1.8 (3). 【详解】(1)[1]根据 U=E-Ir 可知 U2-I 图像的斜率应该等于电阻 Rx 和电源内阻之和，U1-I 图 像的斜率应该等于电源内阻，可知 U2-I 图像的斜率较大，U1-I 图像的斜率较小，即电压表 V1 与电流表 A 的示数描绘的 U-I 图线是图乙中的 a； (2)[2][3][4]由图乙可得，电源电动势 E=2.7V，由图像 a 可得： 由图像 b 可得： 待测电阻 Rx=1.8Ω； (3)[5]根据 U=E-Ir 可知： U1=E-Ir； U2=E-I（Rx+r） 则 则 。 11.如图所示，在水平地面上固定着一个倾角为 30°的光滑斜面，斜面顶端有一不计质量和摩 擦的定滑轮，一细绳跨过定滑轮，一端系在物体 A 上，另一端与物体 B 连接，物体 A、B 均处于静止状态细绳与斜面平行。若将 A、B 两物体对调，将 A 置于距地面 h 高处由静止 释放，设 A 与地面碰撞后立即停止运动，B 在斜面运动过程中不与滑轮发生碰撞，重力加 速度为 g。试求： (1)A 和 B 的质量之比； 1 2 U U ∆ ∆ x r R r+ a 2.7 0.9Ω3.0 ∆= = =∆ Ur I 2.7 2.7Ω1.0 ∆+ = = =∆ b x UR r I 1U rI ∆ =∆ 2 x U R rI ∆ = +∆ 1 2 = x rU U R r ∆ ∆ + (2)物体 B 沿斜面上滑的总时间。 【答案】(1)2:1；(2) 。 【详解】(1)对物体 A、B 受力分析，有： mAgsin30°=T1 T1=mBg 解得： ； (2)A、B 对调后，A 物体接触地面前： 对 A： 对 B： B 在斜面上运动时间为： A 落地后，B 继续向上运动 解得： 4 h g 2 1 A B m m = 2 1A Am g T m a− = 2 1sin30B BT m g m a− = 2 1 1 1 2h a t= 2sin30B Bm g m a= 1 1 2 2a t a t= 所以 B 运动总时间： 。 12.如图所示，在光滑绝缘水平面上，存在两个相邻的相同矩形区域 CDMN 和 NMHG，， CD=NM=GH=2d、CN=NG=d．区域 CDMN 中存在方向竖直向下的匀强磁场 B1，区域 MMHG 中存在方向竖直向上的匀强磁场 B2。不可伸长的轻质细线，一端固定于 O 点，另一端拴有 一个质量为 的绝缘小球 a。拉紧细线使小球 a 从距离桌面高 h 的位置静止释放，当小球 a 沿圆弧运动至悬点正下方位置时，与静止于该处的带正电小球 b 发生正碰，碰后小球 a 向左 摆动，上升的最大高度为 ，小球 b 从 CD 边界中点 P 垂直进入 CDMN 区域，已知小球 b 质量为 m，带电量为+q，且始终保持不变，重力加速度为 g。则 (1)通过计算判断 a、b 两小球的碰撞是否为弹性碰撞； (2)若 B1=B2=B，要使 b 小球能从 NG 边界射出，求 B 的取值范围； (3)若区域 CDMN 中磁感应强度 B1= ，方向仍竖直向下。将区域 NMHG 中磁场改 为匀强电场，电场方向水平且由 N 指向 M。是否存在一个大小合适的场强使小球 b 恰由 H 点离开电场区域，若存在请算出场强 E 的大小，不存在请说明理由。 【答案】(1)弹性碰撞，分析过程见解析；(2) ；(3)存 ， 。 在 1 2 2 ht t g = = 1 2 4 ht t t g = + = 3 m 4 h 4 5 2 m gh qd 4 5 2 2 m gh m ghBqd qd ≤ ≤ 51 50 mghE qd = 【详解】(1)设小球 a 碰前的速率为 ，碰后速率为 ，小球 b 的速率为 ，a 小球与 b 小 球碰撞前： ① a 小球与 b 小球碰撞后： ② a 小球与 b 小球碰撞时，以水平向右为正方向： ③ 联立①②③得： 碰撞前两物体总动能 碰撞后两物体总动能 碰撞前后总动能守恒，所以 a、b 两小球碰撞属于弹性碰撞。 (2)若小球 b 恰好从 N 点射出，作出小球的运动轨迹，如图所示。由几何关系得： R=d④ 而 ⑤ av ′av bv 21 3 2 3 a m mgh v= × '21 1 3 4 2 3 a m mg h v× = × 3 3a a b m mv v mv′= − + '2 2a a bv v v= = 2b ghv = 2 1 6 3 amv mghE = = '2 2 2 1 1 6 2 3 amvE mv mgh= + = 2 b b mvqv B R = 联立解得： ； 若小球 b 恰好从 G 点射出，作出小球的运动轨迹，如图所示。 由几何关系可得： ⑥ ⑦ 联立解得： 综上可得 B 的取值范围为： ； (3)由(2)可得当 小球 b 在 CDMN 区域里做圆周运动后小球从距离 N 点 处 以速度 vb 斜射入 MNGH 区域中，设 vb 与边界 NM 夹角为 θ，由几何关系得： 由运动合成分解可知： 2 m ghB qd = ' '2 2 2 2 dR d R − + =   ' ' bmvR B q = 5 4R d′ = ' 4 5 2 m ghB qd = 4 5 2 2 m gh m ghBqd qd ≤ ≤ 1 4 5 2 m ghB qd = 2 d cos 0.8d R θ = = 0.6x bv v= b0.8yv v= 假设小球恰好能从 H 点离开电场，运动时间为 t。x 轴方向做匀速直线运动，y 轴方向做类 竖直上抛运动。 x=d x=vxt⑧ ⑨ （以电场相反方向为正方向） ⑩ 联立解得： 令 vy 减为 0 时，小球沿 y 轴向上的最大位移 小球未从 NG 边界离开电场区域。 故假设成立，即电场强度 时小球恰能从 H 点离开。 (二)选考题 13.下列说法正确的是___________。 A. 当分子间的距离增大时，分子间引力增大、斥力减小 3 2y d= − 21 2yy v t at= − Eqa m = 5lg 50 ha d = 51 50 mghE qd = 2 max 8 2 51 2 yv d dy a = = < 51 50 mghE qd = B. 温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大 C. 第二类永动机违反了热力学第二定律 D. 当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大 E. 叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用 【答案】BCE 【详解】A．当分子间的距离增大时，分子间引力和斥力均减小，选项 A 错误； B．温度是分子平均动能的标志，内能与物体的温度、体积以及物质的量都有关，则温度高 的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大，选项 B 正确； C．第二类永动机违反了热力学第二定律，选项 C 正确； D．当人们感到潮湿时，空气 相对湿度一定较大，选项 D 错误； E．叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用，选项 E 正确；故选 BCE。 14.如图所示，一竖直放置、内壁光滑的柱形绝热气缸内置加热丝，用质量不计的绝热活塞 封闭一定质量的理想气体，开始时气体温度为 27℃，活塞距气缸底部的高度为 h1=0.5m，现 给气缸内气体缓慢加热，当气缸内气体吸收了 450J 的热量时温度升高了 。已知 活塞的横截面积为 S=5.0×10－3m2，外界大气压为 p0=1.0×105Pa，求： ①温度升高了 时活塞距离气缸底部的高度 h2； ②此加热过程中气缸内气体增加的内能 。 【答案】①0.8m；②300J。 【详解】①由题意可知气体吸热的过程是等压过程，由盖·吕萨克定律有 而 T1＝300K，T2＝(T1＋Δt)＝480K，代入数据得 h2＝0.8m； ②气体克服外界大气压强做的功为 的 180 C∆ = t t∆ U∆ 1 2 1 2 Sh Sh T T = W＝p0ΔV 而 ΔV＝(h2－h1)S＝1.5×10－3m3，代入数据得： W＝150J 由热力学第一定律有 ΔU＝－W＋Q 得： ΔU＝300J。 15.一列简谐横波沿 x 轴传播，波长为 1.2m，周期为 T，振幅为 A。t=0 时刻，该波波形如图 中实线所示，此时 x=0 处的质元沿 y 轴负向振动，则___________ A. 此列波沿 x 轴正向传播 B. 经过 T，x=0.2m 处的质元传播到 x=0.8m 处 C. t= T 时刻波形如图中虚线所示 D. x=0 处的质元向 y 轴正方向运动时，x=0.6m 处质元向 y 轴负方向运动 E. x=0 处质元的位移为－A 时，x=0.4m 处质元的位移为 A 【答案】ACD 【详解】A．t=0 时刻，x=0 处的质元沿 y 轴负向振动，则此列波沿 x 轴正向传播，选项 A 正确； B．机械波传播的过程中，质点不随波迁移，选项 B 错误； C．因 t= T=2 T，则该时刻波形与 t= T 时刻相同，如图中虚线所示，选项 C 正确； D．因为波长为 λ=1.2m，则 0.6m= λ，则 x=0 处的质元向 y 轴正方向运动时，x=0.6m 处质 元向 y 轴负方向运动，选项 D 正确； E．x=0 处质元与 x=0.4m 处质元平衡位置相差 0.4m 不等于半个波长，则当 x=0 处质元的位 移为－A 时，x=0.4m 处质元的位移不是 A，选项 E 错误； 为 1 2 5 2 5 2 1 2 1 2 1 2 故选 ACD。 16.如图，一长方体透明玻璃砖在底部挖去半径为 R 的半圆柱，玻璃砖长为 L。一束单色光 垂直于玻璃砖上表面射入玻璃砖，且覆盖玻璃砖整个上表面，已知该单色光在玻璃砖中的折 射率为 n= ，真空的光速 c=3.0 108m/s，求： （1）单色光在玻璃砖中的传播速度； （2）半圆柱面上有光线射出的表面积。 【答案】（1） ；（2） 。 【详解】（1）由 得 (结果中保留根号也给分）； （2）光线经过玻璃砖上表面到达下方的半圆柱面出射时可能发生全反射，如图， 设恰好发生全反射时的临界角为 C，由折射定律 得 则有光线射出的部分圆柱面的面积为 得 。 2 × 82.12 10 m / s× π 2S RL= cn v = 82.12 10 m / scv n = = × 1 sinn C = π 4C = 2S CRL= π 2S RL=