山东省威海市文登区2020届高三下学期一轮总复习物理试题

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高三物理 一、单项选择题：本题共 8 小题，每小题 3 分，共 24 分。在每小题给出的四个选 项中，只有一项是符合题目要求的。 1.在β衰变中常伴有一种称为中微子的粒子放出。中微子的性质十分特别，在实验中很难探测。 1953 年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中 Q CU  发生核反应，产生中子（ 1 0 n ）和正电子（ 0 1e ）。根据该实验结论可以判定中微子的 质量数和电荷数分别为（ ） A. 0 和 0 B. 0 和 1 C. 1 和 0 D. 1 和 1 【答案】A 【解析】 【详解】由质量数守恒和电荷数守恒，可判断中微子的质量数和电荷数均为零，选项 A 正确， BCD 错误。 故选 A。 2.下列说法正确的是（ ） A. 扩散运动是由微粒和水分子发生化学反应引起的 B. 水流速度越大，水分子的热运动越剧烈 C. 某时刻某一气体分子向左运动，则下一时刻它一定向右运动 D. 0oC 和 100oC 氧气分子的速率都呈现“中间多、两头少”的分布规律 【答案】D 【解析】 【详解】A．扩散运动是物理现象，没有发生化学反应，选项 A 错误； B．水流速度是宏观物理量，水分子的运动速率是微观物理量，它们没有必然的联系，所以分 子热运动越剧烈程度和流水速度无关。选项 B 错误； C．分子运动是杂乱无章的，无法判断分子下一刻的运动方向；选项 C 错误； D．0oC 和 100oC 氧气分子的速率都呈现“中间多、两头少”的分布规律，选项 D 正确。 故选 D。 3.20 世纪末，由于生态环境的破坏，我国北方地区 3、4 月份沙尘暴天气明显增多。近年来， 我国加大了环境治理，践行“绿水青山就是金山银山”的发展理念，沙尘天气明显减少。现 把沙尘上扬后的情况简化为沙尘颗粒悬浮在空中不动。已知风对沙尘的作用力表达式为 F=αρAv2，其中α为常数，ρ为空气密度，A 为沙尘颗粒的截面积，v 为风速。设沙尘颗粒为球 形，密度为ρ0，半径为 r，风速竖直向上，重力加速度为 g，则 v 的表达式为（ ） A 0 4 3 gr  B. 04 3 gr  C. 0 gr  D. 4 3 gr  【答案】B 【解析】 【详解】沙尘悬浮时受力平衡，根据平衡条件有 mg F 其中 3 0 0 4 3m V r  = = 由题意知 2 2 F Av A r   = ， 联立以上四式得 04 3 grv   = 选项 B 正确，ACD 错误。 故选 B。 4.1970 年 4 月 24 日，我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功，拉开了中国人探索 宇宙奥秘、和平利用太空、造福人类的序幕，自 2016 年起，每年 4 月 24 日定为“中国航天 日”。已知“东方红一号”的运行轨道为椭圆轨道，其近地点 M 和远地点 N 的高度分别为 439km 和 2384km。则（ ） A. “东方红一号”的发射速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间 B. “东方红一号”在近地点的角速度小于远地点的角速度 C. “东方红一号”运行周期大于 24h D. “东方红一号”从 M 运动到 N 的过程中机械能增加 【答案】A 【解析】 【详解】A．“东方红一号”绕地球运行又不脱离地球，所以其发射速度介于第一宇宙速度和第 二宇宙速度之间，选项 A 正确； B．从 M 到 N 引力做负功，根据动能定理，速度减小，根据 v r   可知角速度更小，即近地点 M 处角速度大，远地点 N 处角速度小，选项 B 错误； C．地球同步卫星距离地球的高度约为 36000km，轨道半径大于“东方红一号”的轨道半径，轨 道半径越小，周期越小，所以“东方红一号”运行周期小于 24h，选项 C 错误； D．从 M 运动到 N 的过程中克服阻力做功，机械能减少，选项 D 错误。 故选 A。 5.2020 年我国将全面进入万物互联的商用网络新时代，即 5G 时代。所谓 5G 是指第五代通信 技术，采用 3300~5000MHz（1M=106）频段的无线电波。现行的第四代移动通信技术 4G，其 频段范围是 1880~2635MHz。未来 5G 网络的传输速率（指单位时间传送的数据量大小）可达 10Gbps（bps 为 bitspersecond 的英文缩写，即比特率、比特/秒），是 4G 网络的 50~100 倍。下 列说法正确的是（ ） A. 4G 信号和 5G 信号都是纵波 B. 4G 信号更容易发生衍射现象 C 4G 信号和 5G 信号相遇能产生稳定干涉现象 D. 5G 信号比 4G 信号在真空中的传播速度快 【答案】B 【解析】 【详解】A．电磁波均为横波，选项 A 错误； B．因 5G 信号的频率更高，则波长小，故 4G 信号更容易发生明显的衍射现象，选项 B 正确； C．两种不同频率的波不能发生干涉，选项 C 错误； D．任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故传播速度相同，选项 D 错误。 故选 B。 6.如图所示，等腰三角形 ABC 为一棱镜的横截面，顶角 A 为θ。一束光线从 AB 边入射，从 AC 边射出，已知入射光线与 AB 边的夹角和出射光线与 AC 边的夹角相等，入射光线与出射光线 的夹角也为θ。则该棱镜的折射率为（ ） A. 1 sin 2  B. 2 sin C. 1 2cos 2  D. 2cos 2  【答案】D 【解析】 【详解】根据题意画出光路图如图： 因为入射光线与 AB 边的夹角和出射光线与 AC 边的夹角相等，则 r   三角形为等腰三角形，DF、EF 为法线，则 2 180 (180 )r         解得 2r  又由几何关系得 2 2 2i i i r i           所以 i  所以折射率 sin sin 2cossin 2sin 2 in r      选项 D 正确，ABC 错误。 故选 D。 7.如图所示，a、b、c 为一定质量的理想气体变化过程中的三个不同状态，下列说法正确的是 （ ） A. a、b、c 三个状态的压强相等 B. 从 a 到 c 气体的内能减小 C. 从 a 到 b 气体吸收热量 D. 从 a 到 b 与从 b 到 c 气体对外界做功的数值相等 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据理想气体状态方程 CpV T  得 CV Tp  若压强不变，则 V—T 图象应为过原点的倾斜直线，选项 A 错误； B．从 a 到 c 气体温度升高说明内能增加，选项 B 错误； C．从 a 到 b 气体体积增加说明对外做功，温度升高说明内能增加，根据热力学第一定律公式 U W Q   知气体吸收热量，选项 C 正确； D．从 a 到 b 与从 b 到 c 气体体积变化相同，但压强不同，因而对外界做功的数值不相等，选 项 D 错误。 故选 C。 8.离子推进器是新一代航天动力装置，可用于卫星姿态控制和轨道修正。推进剂从图中 P 处注 入，在 A 处电离出正离子，已知 B、C 之间加有恒定电压 U，正离子进入 B 时的速度忽略不计， 经加速形成电流为 I 的离子束后喷出推进器，单位时间内喷出的离子质量为 J。为研究问题方 便，假定离子推进器在太空中飞行时不受其他外力，忽略推进器运动速度。则推进器获得的 推力大小为（ ） A. 2UJI B. 2 2 U JI C. 2 U JI D. UJI 【答案】A 【解析】 【详解】在 A 处电离出正离子，经 B、C 间电压加速后，由动能定理可知 21 2qU mv 解得 2qUv m  以 t 秒内喷射的离子为研究对象，应用动量定理有 Ft nmv 又因为 = nqI t = nmJ t 解得 2F UJI 根据牛顿第三定律知推进器获得的推力大小为 2UJI ，选项 A 正确，BCD 错误。 故选 A。 二、多项选择题：本题共 4 小题，每小题 4 分，共 16 分。在每小题给出的四个选 项中，有多项符合题目要求。全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错 的得 0 分。 9.如图 a 所示为一线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流的 u-t 图像，假设将此电压加在图 b 所示的回旋加速器上给氘核加速，已知氘核的质量为 3.3×10-27kg，下列说法正确的是（ ） A. 该交流电电压的有效值为 2000kV B. t=0.5×10-7s 时，穿过线圈的磁通量最大 C. 氘核在回旋加速器中运动的周期为 1.0×10-7s D. 加在回旋加速器上的匀强磁场的磁感应强度大小约为 1.3T 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．由图可知该交流电电压的最大值是 2000kV，有效值为 2000 kV=1000 2kV 2 选项 A 错误； B．t=0.5×10-7s 时，线圈在中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，选项 B 正确； C．氘核在回旋加速器中运动的周期与交流电电压的周期 T 相同为 1.0×10-7s，选项 C 正确； D．氘核在匀强磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律有 2vqvB m R  氘核运动的周期为 2 2= =R mT v qB   式中 q=1.6×10-19C，m=3.3×10-27kg 欲使氘核能不断加速，必须满足 T=T′ 解得 1.3TB  选项 D 正确。 故选 BCD。 10.如图所示为某同学利用传感器研究电容器放电过程的实验电路，实验时先使开关 S 与 1 端 相连，电源向电容器 C 充电，待电路稳定后把开关 S 掷向 2 端，电容器通过电阻放电，传感 器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的 i﹣t 曲线，这个曲线的横坐标是 放电时间，纵坐标是放电电流。若其他条件不变，只将电阻 R 更换，现用虚线表示更换电阻 后的 i﹣t 曲线，下列说法正确的是（ ） A. 更换的电阻的阻值比原来的大 B. 充电过程中，电容器的电容逐渐增大 C. 图中实线与虚线分别与坐标轴围成的面积相等 D. 放电过程中，电阻 R 左端电势高于右端 【答案】AC 【解析】 【详解】A．由图可知更换电阻后最大放电电流减小，所以更换的电阻的阻值比原来的大，选 项 A 正确； B．电容器的电容是电容器本身的属性，选项 B 错误； C．i—t 图线与坐标轴围成的面积即为电容器充电后所带电量，充电电量相同，所以图中实线 与虚线分别与坐标轴围成的面积相等，选项 C 正确； D．充电后电容器上极板带正电，所以放电过程中，电阻 R 右端电势高于左端，选项 D 错误。 故选 AC。 11.如图所示，匀强电场中的三点 A、B、C 是一个三角形的三个顶点，AB 的长度为 1m，D 为 AB 的中点。已知电场线的方向平行于  ABC 所在平面，A、B、C 三点的电势分别为 4V、6V 和 2V。设电场强度大小为 E，一质子从 D 点移到 C 点电场力所做的功为 W，则（ ） A. W=7eV B. W=3eV C. E>2V/m D. E<2V/m 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．匀强电场中，由于 D 为 AB 的中点，则 D 点的电势 = =5V2 A B D    电荷从 D 点移到 C 点电场力所做的功为 = = - =1 5-2 =3DC D CW qU q   ( ) ( )eV eV 选项 A 错误，B 正确； CD．AB 的长度为 1m，由于电场强度的方向并不是沿着 AB 方向，所以 AB 两点沿电场方向的 距离 1md< 匀强电场中两点电势差与两点沿电场方向的距离成正比，即 U=Ed，所以 2 V/mUE d  > 选项 C 正确，D 错误。 故选 BC。 12.如图所示，质量均为 1.0kg 的木板 A 和半径为 0.2m 的 1 4 光滑圆弧槽 B 静置在光滑水平面上， A 和 B 接触但不粘连，B 左端与 A 相切。现有一质量为 2.0kg 的小滑块 C 以 5m/s 的水平初速 度从左端滑上 A，C 离开 A 时，A 的速度大小为 1.0m/s。已知 A、C 间的动摩擦因数为 0.5，重 力加速度 g 取 10m/s2。下列说法正确的是（ ） A. 木板 A 的长度为 0.85m B. 滑块 C 能够离开 B 且离开 B 后做竖直上抛运动 C. 整个过程中 A、B、C 组成的系统水平方向动量守恒 D. B 的最大速度为 5m/s 【答案】CD 【解析】 【详解】C．由于在光滑水平面上，小滑块 C 与木板 A 作用过程中，动量守恒；滑块在光滑 圆弧槽 B 滑行的过程中，系统水平方向不受外力，动量守恒；所以整个过程 A、B、C 组成的 系统水平方向动量守恒，选项 C 正确； A．滑块在木板上滑行的过程中，设向右为正方向，对系统由动量守恒和能量守恒可得 C C C C A B ABm v m v m m v  （ ） 2 2 21 1 1 2 2 2C C C C A B AB Cm v m v m m v m gL   ( ) 联立并代入数据得 4m/s 0.8m Cv L    选项 A 错误； B．滑块在光滑圆弧槽 B 上滑行的过程中，假设两者能达到速度相同，此时滑块滑上圆弧槽的 最大高度。根据系统的动量守恒和能量守恒可得 C C B AB C Bm v m v m m v    共（ ） 2 2 21 1 1 2 2 2C C B AB C B Cm v m v m m v m gh    共（ ） 联立并代入数据得 h=015m<0.2m 假设成立。即滑块 C 不会离开 B，选项 B 错误； D．之后滑块会下滑，圆弧槽速度继续增大。当滑块滑到最低点时，圆弧槽获得最大速度，根 据系统的动量守恒和能量守恒可得 maxC B C C B Bm m v m v m v  共（ ） 2 2 2 max 1 1 1 2 2 2C C B B C B Cm v m v m m v m gh    共（ ） 解得 max 5m/sBv  选项 D 正确。 故选 CD。 三、非选择题：本题共 6 小题，共 60 分。 13.在“用单摆测定重力加速度”的实验中： (1)需要记录的数据有：小钢球的直径 d、_______、摆长 L、_______和周期 T； (2)用标准游标卡尺测小钢球的直径如图甲所示，则直径 d 为______mm； (3)如图所示，某同学由测量数据作出 L-T2 图线，根据图线求出重力加速度 g=______m/s2（已 知π2≈9.86，结果保留 3 位有效数字）。 【答案】 (1). 摆线长 l (2). 30 次全振动的总时间 t (3). 18.6mm (4). 9.66 （9.60~9.70） 【解析】 【详解】(1)[1][2]根据单摆的周期公式 2 LT g  知要测重力加速度，需要测量小钢球的直径 d、摆线长 l 从而得到单摆的摆长 L；还要测量 30 次全振动的总时间 t 从而得到单摆的周期 T。 (2)[3]游标卡尺的主尺读数为 18mm，游标尺上第 6 个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标 读数为 6×0.1mm=0.6mm 所以最终读数为 10mm+0.6mm=18.6mm (3)[4] 根据单摆的周期公式 2 LT g  得 2 24 gL T 再根据 L-T2 图象的斜率为 1.2 0.6 0.2455 2.55k   即 2 0.2454 g   得 g≈9.66 （9.60~9.70 都正确） 14.某实验小组要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，实验原理如图所示，要求当热敏电阻 的温度达到或超过 60oC 时，系统报警。该热敏电阻的阻值 Rt 与温度 t 的关系如下表所示。 t/oC 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 Rt/Ω 220.0 165.0 130.0 100.0 80.0 70.0 可供选用的器材有： A．电源 E1（3V，内阻不计） B．电源 E2（9V，内阻不计） C．滑动变阻器 R1（0~100Ω） D．滑动变阻器 R2（0~1000Ω） E．热敏电阻 Rt F．报警器（电阻不计，流过的电流超过 40mA 就会报警，超过 80mA 将损坏） G．开关 S H．导线若干 (1)电路中电源应选用______，滑动变阻器应选用______；（填器材前的代号） (2)实验中发现电路不工作。某同学为排查电路故障，用多用电表测量各接点间的电压，则应 将选择开关旋至______（选填“直流 2.5V”，“直流 10V”，“交流 2.5V”）档，合上开关 S，用调节好的多用电表进行排查，现测量 a、b 和 a、c 两点间的电压，则接在 a 点的应是______ （填“红”或“黑”）表笔，若接入 a、b 时示数为零，接入 a、c 时指针偏转，若电路中只有 一处故障，则电路故障为______； (3)排除故障后，将热敏电阻置于温控室中，调整温控室的温度为 60oC，将开关 S 闭合，调整 滑动变阻器，当报警器刚开始报警时，滑动变阻器接入电路的阻值为______Ω，若要求降低报 警温度，则滑动触头应该向______移动（填“左”或“右”）。 【答案】 (1). B (2). D (3). 直流 10V (4). 红 (5). bc 间断路 (6). 125 (7). 左 【解析】 【详解】(1)[1]当热敏电阻的温度达到或超过 60oC 时，系统报警，此时热敏电阻的阻值 Rt 为 100.0Ω流过报警器的电流超过 40mA，所以电源电压 4VtE IR  因此电源选用 B．电源 E2（9V，内阻不计）。 [2]电源电压为 9V，而报警时的电流为 40mA=40×10-3A 此时电路中的总电阻为 3 9 22540 10 UR I      而热敏电阻的阻值约为 100Ω，所以此时滑动变阻器接入的电阻应为 125Ω，滑动变阻器的最 大阻值应超过 125Ω，故滑动变阻器选 D．滑动变阻器 R2（0~1000Ω） (2)[3]因电源选用电源 E2（9V，内阻不计），所以应将选择开关旋至“直流 10V”档； [4]测量 a、b 和 a、c 两点间的电压，则接在 a 点的应是“红”表笔； [5]若接入 a、b 时示数为零，接入 a、c 时指针偏转，若电路中只有一处故障，则电路故障为 bc 间断路； (3)[6]将热敏电阻置于温控室中，调整温控室的温度为 60oC，热敏电阻的阻值约为 100Ω，将 开关 S 闭合，调整滑动变阻器，当报警器刚开始报警时，报警时的电流为 40mA=40×10-3A 此时电路中的总电阻为 3 9 22540 10 UR I      而热敏电阻的阻值约为 100Ω，所以此时滑动变阻器接入的电阻应为 125Ω。 [7]若要求降低报警温度，热敏电阻的阻值变大，则滑动变阻器接入电路的阻值变小，所以滑 动触头应该向“左”移动。 15.坐标原点 O 处有一波源做简谐振动，它在均匀介质中形成的简谐横波沿 x 轴正方向传播。 t=0 时，波源开始振动，t=3s 时，波刚好传到 x=6m 处，波形图如图所示，其中 P 为介质中的 一个质点。 (1)通过计算画出波源的振动图像； (2)再经过多长时间 P 点的动能最大。 【答案】（1） ；（2） 1( )s6t n  ，n=1、2、3...... 【解析】 【详解】（1）简谐横波传播的速度 2m/sxv t   由图像得 4m  所以简谐波的周期 2sT v   得波源的振动图像： （2）简谐波的表达式为 siny A t 根据 P 点的纵坐标及 2 T   得到达 P 点的时间为 1 s6t  根据简谐运动的对称性及周期性可得 P 点运动到动能最大的时间为 1( )s6t n  n=1、2、3…… 16.如图甲所示，两根足够长的光滑平行直导轨固定在水平面上，导轨左侧连接一电容器，一 金属棒垂直放在导轨上，且与导轨接触良好。在整个装置中加上垂直于导轨平面的磁场，磁 感应强度按图乙所示规律变化。0~t0 内在导体棒上施加外力使导体棒静止不动，t0 时刻撤去外 力。已知电容器的电容为 C，两导轨间距为 L，导体棒到导轨左侧的距离为 d，导体棒的质量 为 m。求： (1)电容器带电量的最大值； (2)导体棒能够达到的最大速度 vm。 【答案】（1） 0 0 CB LdQ t  ；（2） 2 2 0 2 2 0 ( ) CB L dv t m CB L  （ ） 【解析】 【详解】（1）电容器两极板的电压 0 0 BU Ldt  电容器的带电量 0 0 CB tQ CU Ld （2）电容器放电后剩余的电量 Q CU  U BLv  由动量定理得 iBI L t mv   Q Q I t   解得 2 2 0 2 2 0 ( ) CB L dv t m CB L  （ ） 17.如图所示，质量分别为 mA=0.2kg、mB=0.1kg 的 A、B 两物块叠放在竖直轻弹簧上静止（B 与弹簧连接，A、B 间不粘连），弹簧的劲度 k=20N/m。若给 A 一个竖直向上的拉力 F，使 A 由静止开始以加速度 a=2m/s2 向上做匀加速运动。已知弹簧弹性势能的表达式为 Ep= 1 2 kx2（k 为弹簧的劲度系数，x 为弹簧的形变量）。重力加速度 g 取 10m/s2。求： (1)B 上升高度 h 为多大时 A、B 恰好分离； (2)从开始运动到 A、B 分离，拉力做的功 WF； (3)定性画出 B 运动到最高点的过程中其加速度 a 与位移 l 的关系图像。（以 B 初态静止的位置 为位移零点） 【答案】（1）0.09m；（2）0.135J；（3） 【解析】 【详解】（1）初态时，AB 整体受力平衡，由平衡条件得 1 ( )A Bkx m m g  对 B 利用牛顿第二定律有 2 B Bkx m g m a  B 上升的高度 1 2h x x  解得 0.09mh  （2）设 A、B 分离的速度为 v，由运动学公式得 2 2v ah 初态时，弹簧的弹性势能 2 1 1 1 2PE kx 分离时，弹簧的弹性势能 2 2 2 1 2PE kx 对 A、B 和弹簧组成的系统，由能量守恒定律得 2 1 2 1 ( ) ( )2F P P A B A BW E E m m v m m gh      解得 0.135JFW  （3）以 B 初态静止的位置为位移零点，B 运动到最高点的过程中其加速度 a 与位移 l 的关系 图像如图： 18.如图所示，在平面直角坐标系 xOy 中，第一、二象限存在着垂直纸面向里的匀强磁场，磁 感应强度为 B，第四象限存在着沿 y 轴正方向的匀强电场，场强大小未知。一带正电的粒子从 y 轴上的 M 点以速度 v0 沿 x 轴正方向开始运动，从 x 轴上的 N 点进入磁场后恰好经 O 点再次 进入电场，已知 MN 两点的连线与 x 轴的夹角为θ，且 tanθ= 1 2 ，带电粒子的质量为 m，电量 为 q，不计带电粒子的重力。求： (1)粒子第一次经过 N 点的速度 v； (2)粒子从 N 点运动到 O 点过程中，洛伦兹力的冲量 I； (3)电场强度 E 的大小； (4)粒子连续两次通过 x 轴上同一点的时间间隔  t。 【答案】（1） 02v v ，速度方向与 x 轴正方向成 45°角；（2） 02I mv ，方向沿 y 轴负方 向；（3） 0 2 v BE  ；（4） (3π 4)m qB  【解析】 【详解】（1）设带电粒子从 M 运动到 N 的过程中，水平位移为 x，竖直位移为 y，则有 tan y x   0x v t 2 yvy t 粒子第一次经过 N 点的速度 2 2 0 yv v v  解得 02v v 设粒子第一次经过 N 点的速度与 x 轴夹角为α，则 0 tan yv v   解得 45   即速度方向与 x 轴正方向成 45°角。 （2）对粒子从 N 点运动到 O 点过程中，利用动量定理有 02mm vI v   方向沿 y 轴负方向。 （3）由向心力公式和牛顿第二定律得 2mvqvB R  由几何知识得 2x R 2 2y R 由运动学公式得 2 2yv ay 由牛顿第二定律得 qE ma 解得 0 2 v BE  （4）带电粒子在复合场中的运动轨迹如图所示： 由周期公式得 2 RT v  带电粒子在磁场中的运动时间 1 3 2t T 带点粒子在电场中的运动时间 2 0 2 xt v  所以 1 2 (3 4)mt t t qB     