【物理】湖北省钟祥市东方之星外国语高级中学2020届高三下学期第九次竞赛试题

【物理】湖北省钟祥市东方之星外国语高级中学2020届高三下学期第九次竞赛试题

湖北省钟祥市东方之星外国语高级中学2020届 高三下学期第九次竞赛试题 二、选择题：（本题共8 小题，每小题6 分，共48 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．关于原子能级跃迁，下列说法正确的是 ‎ ‎ A．处于n＝3能级的一个氢原子回到基态时可能会辐射三种频率的光子 ‎ B．各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量(频率)不同，因此利用不同的气体可以制成五颜六色的霓虹灯 ‎ C．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，会辐射－定频率的光子，同时氢原子的电势能减小，电子的动能减小 D．已知氢原子从基态跃迁到某一激发态需要吸收的能量为12.09eV，则动能等于12.09eV的另一个氢原子与这个氢原子发生正碰，可以使这个原来静止并处于基态的氢原子跃迁到该激发态 ‎15．在平直公路上一质点运动的位移—时间图像如图所示，下列说法正确的是 ‎ A．0～40s内质点的速度逐渐增大 ‎ B．40～60s内质点的速度逐渐减小 ‎ C．0～40s内质点的平均速度大于0.5m/s ‎ D．40～60s内质点的平均速度小于0.5m/s ‎16．假设有一载人宇宙飞船在距地面高度为4200km的赤道上空绕地球做匀速圆周运动，地球半径约为6400km，地球同步卫星距地面高度为36000km，宇宙飞船和地球同步卫星绕地球同向运动，每当二者相距最近时，宇宙飞船就向同步卫星发射信号，然后再由同步卫星将信号发送到地面接收站，某时刻二者相距最远，从此刻开始，在一昼夜的时间内，接收站共接收到信号的次数为 ‎ ‎ A．4次 B．6次 C．7次 D．8次 ‎17．一辆汽车在平直的公路上由静止开始启动。在启动过程中，汽车牵引力的功率及其瞬时速度随时间的变化情况分别如图1、图2所示。已知汽车所受阻力恒为重力的，重力加速度g取10m/s2。下列说法中正确的是 ‎ A．该汽车的质量为3000kg ‎ B．v0=6m/s ‎ C．在前5s内，阻力对汽车所做的功为25kJ ‎ D．在5～15s内，汽车的位移大小约为67.19m ‎18．如图所示,OO’为圆柱筒的轴线，磁感应强度大小为B的匀强磁场的磁感线平行于轴线方向，在圆筒壁上布满许多小孔，如aa’、bb’、cc’…其中任意两孔的连线均垂直于轴线，有许多比荷为的正粒子，以不同的速度、入射角射入 小孔，且均从垂直于OO’轴线的对称的小孔射出，入射角为30°的粒子的速度大小为，则入射角为45°的粒子速度大小为（不计粒子重力）‎ ‎ A．0.5km/s B．1km/s C．2km/s D．4km/s ‎19．如图所示,半径为R的半圆形光滑水平轨道ABC固定在光滑水平桌面上,AOC为半圆形轨道的直径,一质量为m的小球放置在A点，某时刻，给小球施加一方向垂直AC、大小为F的水平恒力，在以后的运动过程中，下列说法正确的是 桌面 ‎ A．小球能够越过C点到达AC的左侧 ‎ B．小球运动过程中的最大速度为 ‎ C．小球运动过程中对轨道的压力最大值为3F ‎ D．小球运动过程中对桌面的压力先增大后减小 ‎20．如图所示，理想变压器的输入端通过滑动变阻器R1与输出功率恒定的交流电源相连，理想变压器的输出端接滑动变阻器R2和灯泡L。在保证电路安全的情况下，欲使灯泡L变亮，可以 ‎ A．把R1的滑动片向a端移动 ‎ B．把R1的滑动片向b端移动 ‎ C．把R2的滑动片向c端移动 ‎ D．把R2的滑动片向d端移动 ‎21．如图所示，ABCD为固定的水平光滑矩形金属导轨，AB间距离为L，左右两端均接有阻值为R的电阻， 处在方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，质量为m、长为L的导体棒MN放在导轨上， 甲、乙两根相同的轻质弹簧一端与MN棒中点连接，另一端均被固定，MN棒始终与导轨垂直并保持良好接触，导轨与MN棒的电阻均忽略不计。初始时刻，两弹簧恰好处于自然长度，MN棒具有水平向左的初速度v0，经过一段时间，MN棒第一次运动至最右端，在这一过程中AB间电阻R上产生的焦耳热为Q，则 ‎ A．初始时刻棒受到安培力大小为 B．从初始时刻至棒第一次到达最左端的过程中，整个回路产生焦耳热等于 C．当棒再次回到初始位置时，AB间电阻R的功率小于 ‎ D．当棒第一次到达最右端时，甲弹簧具有的弹性势能为 三、非选择题：第22~25题为必考题，每个试题考生都必须作答。第33~34题为选考题，考生根据要求作答。‎ ‎（一）必考题 ‎22．（6分）如图1所示是某兴趣小组设计的验证动量守恒和机械能守恒的实验装置.半径相同的小球A、B分别用细线悬挂于O1、O2处（在悬点O1、O2处分别有力的传感器），小球静止时，O1、O2分别距小球A、B球的距离均为L。已知A、B的质量分别为m1和m2，且m1>m2。‎ ‎（1）验证动量守恒。将小球A拉开一定角度由静止释放，测出小球A、B第一次碰撞前悬挂小球A的细线的最大拉力为F0，碰撞后悬挂小球A、B的细线的最大拉力分别为F1、F2，则验证动量守恒的表达式为 。‎ ‎（2）验证机械能守恒。先将悬挂小球B的系统拆除，只保留悬挂小球A的系统，然后将小球A从最低点拉升高度h（保持细线绷紧）后由静止释放，小球摆动过程中，测出细线的最大拉力F；改变小球A从最低点拉升的高度h，重复上述步骤，得到多组h和F的数据。以为横坐标，以F为纵坐标，作出的图象如图2所示。若图线的斜率k= 、图线与纵轴的截距b= ，则机械能守恒得到验证。‎ ‎23．(10分)某同学想把满偏电流为1.0mA的电流表A1改装为双量程电压表，并用改装的电表去测量某电源的电动势和内阻。‎ ‎（1）图1所示是测量A1内阻的实验原理图，其中A2量程小于A1,先闭合开关S1，将S2拨向接点a，调节变阻器R2直至A2满偏；‎ ‎（2）保持R2滑片位置不动，将S2拨向接点b，调节R1，直至A2满偏，此时电阻箱旋钮位置如图2所示，记录数据，断开S1，则可得A1的内阻R1= Ω ‎（3）现用此电流表改装成0～3V和0～6V的双量程电压表，电路如图3所示，则RB= Ω；‎ ‎（4）用改装后的电压表的0～3V挡接在待测电源（内阻较大）两端时，电压表的示数为2.10V；换用0～6V挡测量，示数为2.40V；则电源的电动势E为 V，内阻r为 Ω；若实际改装过程中误将RA和RB位置互换了，则对 （填“0～3V”或者“0～6V”）量程的使用没有影响；电压表的另一量程正确使用时，电压测量值比真实值 （填“偏大”“偏小”）；‎ ‎（5）将上述电源与两个完全相同的元件X连接成电路图4，X元件的伏安特性曲线如图5；则通过X元件的工作电流为 mA.‎ ‎24．（12 分）有一内壁光滑的圆管竖直放置，圆管底部封闭，上端开口且足够长，圆管内有两个小球A与B， A的质量为m， B的质量为km，两小球直径略小于管的直径。某时刻当B球向下运动至离圆管底面高度h处时与向上运动的A球发生弹性碰撞，碰后B球向上运动至最大高度又返回到原来高度h处，再次与已经和底面做完弹性碰撞后反弹回来的小球A相碰，如此反复，做周期性运动。问要完成这种反复运动，小球A与B碰前的速度各应是多少? （重力加速度为g ）‎ ‎25．(19分)如图所示，在竖直面内有一矩形区ABCD，水平边AB=6L，竖直边BC=8L，O为矩形对角线的交点。将一质量为m的小球以一定的初动能自O点水平向右抛出，小球恰好经过C点。使此小球带电，电荷量为q（q>0），同时加一平行于矩形ABCD的匀强电场，电场区域足够大。现从O点以同样的初动能沿各个方向抛出此带电小球，小球从矩形边界的不同位置射出，其中经过D点的小球的动能为初动能的5倍，经过E点（DC中点）的小球的动能和初动能相等，重力加速度为g，求∶‎ ‎（1）小球的初动能；‎ ‎（2）取电场中O点的电势为零，求D、E两点的电势；‎ ‎（3）已知小球从某一特定方向从O点抛入区域后，小球将会再次回到O点，求该小球从抛出到再回O点的过程中在该区域内运动的时间。‎ ‎33．[物理——选修3一3](15分)‎ ‎(1)（5分）下列说法正确的是 。‎ ‎ A．在自发过程中，分子一定从高温区域扩散到低温区域 ‎ B．气体的内能包括气体分子的重力势能 ‎ C．气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的平均作用力增大，但气体压强不一定增大 ‎ D．夏天和冬天相比，夏天的气温较高，水的饱和汽压较大，在相对湿度相同的情况下，夏天的绝对湿度较大 ‎ E．理想气体等压压缩过程一定放热 ‎（2）（10分）如图所示，竖直放置在粗糙水平面上的汽缸，汽缸里封闭一部分理想气体。其中缸体质量M =4kg，活塞质量m =4kg， 横截面积S=2×10-3m2 ，大气压强p0=1.0×105Pa，活塞的上部与劲度系数为k=4×102N/m的弹簧相连，挂在某处。当汽缸内气体温度为227℃时，弹簧的弹力恰好为零，此时缸内气柱长为L =80cm。（g取10m/s2 ，活塞不漏气且与汽缸壁无摩擦）求：‎ ‎（i）当缸内气体温度为多少K时，汽缸对地面的压力为零。‎ ‎（ii）当缸内气体温度为多少K时，汽缸对地面的压力为160N．‎ ‎34．[物理一选修3-4](15分)‎ ‎（1）（5分）如图所示，甲、乙两列简谐横波分别沿轴正方向和负方向传播，两波源分别位于和处，两列波的速度均为，两列波的振幅均为2cm，图示为t=0时刻两列波的图象，此刻两质点刚开始振动．质点M的平衡位置处于处，下列说法正确的是 ‎ ‎ A．两列波相遇后不会产生稳定的干涉图样 ‎ B．质点M的起振方向沿y轴正方向 ‎ C．甲波源的振动频率为1.25Hz ‎ D．1s内乙波源处的质点通过的路程为0.2m ‎ E．在t=2s时刻，质点Q的纵坐标为2cm ‎（2）（10分）如图所示,一个三棱柱形玻璃砖的横截面为等腰三角形,两腰长为d，顶角 ‎∠MON=120°。一细光束在OMN平面内从OM的中点P射入，入射角i=45°，细光束进入玻璃砖后方向与ON平行，已知光在真空中的传播速度为c，求：‎ ‎（ⅰ）该玻璃砖材料的折射率；‎ ‎（ⅱ）该细光束在玻璃砖内传播的最短时间。‎ ‎【参考答案】‎ ‎14‎ ‎15‎ ‎16‎ ‎17‎ ‎18‎ ‎19‎ ‎20‎ ‎21‎ B B C D B BC AD AC ‎22．（1） （2）2m1g m1g 每空2分 ‎23．(2)10.0 （2分） (3)3000（2分） ‎ ‎ (4)2.80 1000 0～6V 偏小 （每空1分） ‎ ‎（5）1.20（1.10～1.30）或1.2（2分）‎ ‎24．（12分）解：设碰时A球与B球的速率分别为vA与vB,‎ 为完成反复运动，小球A与B各自碰前与碰后的速率应相等 （1分）‎ 以向上为正方向，则有 （2分）‎ 得 （2分）‎ 为完成反复运动，小球A到达底面所需时间t与小球B到达最高点所需时间相等 （1分）‎ 小球A： （2分）‎ 小球B： （2分）‎ 联立以上各式可得 （1分）‎ ‎ （1分）‎ ‎25．【答案】(1) (2) ； (3) ，方向与OE成37°斜向上 ‎【详解】(1)（5分）不加电场时，由平抛运动的知识可得 ‎ （1分）‎ ‎ （1分）‎ 初动能 （1分）‎ 解得 （2分）‎ ‎(2)（6分）从D点射出的小球，由动能定理 （1分）‎ 解得 （1分）‎ 因为O点的电势为零，则 （1分）‎ 从E点射出的小球，由动能定理（1分）‎ 解得 （1分）‎ 因为O点的电势为零，则 （1分）‎ ‎(3)（8分）设电场方向与OE成θ角斜向上，则从E射出的小球：（1分）‎ 从 D射出的粒子 （1分）‎ 联立解得 θ=37° （1分）‎ 电场力的方向与OE成37°斜向上；（1分）‎ 电场力F在竖直方向的分量与重力平衡，即小球所受合力水平向左为 加速度为 水平向左（1分）‎ 故小球水平向右抛出做匀减速直线运动再反向做匀加速直线运动回到O点。‎ 速度减为0的所用时间 （1分）‎ 位移 （1分）‎ ‎ 由于x<3L,故小球向右运动未飞出该区域。小球再反向加速运动时间t0‎ 回到O，则小球从O点抛入再回到O点在该区域所用时间为 （1分）‎ ‎33（1）CDE ‎ ‎（2）（10分）（ⅰ）初态：缸内气体体积：‎ 对活塞： 得 （1分）‎ 末态：对气缸： 得（1分）‎ 对系统受力平衡 得（1分）‎ 缸内气体的体积 对缸内气体：（1分）‎ 解得（1分）‎ ‎（ⅱ）末态：对气缸： 得（1分）‎ 对活塞：，得，（1分）‎ 体积 对气体 （1分）‎ 得 （2分）‎ ‎34（1）ACD ‎（2）（ⅰ）因细光束进入玻璃砖后方向与ON平行，根据几何关系可知折射角r=30° (1分)‎ 所以玻璃砖材料的折射率 （2分）‎ ‎（ⅱ）设细光束射到MN上的Q点，其光路图如图所示 设玻璃砖材料的临界角为C，则 （1分）　　可得 (1分)‎ 由几何关系可知在Q点的入射角，因为，所以细光束在Q点发生全反射（1分）‎ 设细光束全发射后经过ON上的T点，则在T点入射角，细光束从T点折射射出。由几何关系可知，四边形PQTO是菱形，细光束在玻璃砖内的光程为d （1分）‎ 所以该细光束在玻璃砖内传播的最短时间 （1分）‎ ‎ （1分）　　　故有 （1分）‎