2020-2021学年江苏省扬州中学高三四模(5月)物理试卷及答案解析

2020-2021学年江苏省扬州中学高三四模(5月)物理试卷及答案解析

江 苏 省扬 州中 学高三模 拟 考 试 物理试题 （满分 120 分，考试时间为 100 分钟） 一、单项选择题：本题共 5 小题，每小题 3 分，共 15 分．每小题只有 —个选项符合题 意． 1．一质点沿 x 轴运动，其位置 x 随时间 t 变化的规律为： (m)510 2ttx ， t 的 单位为 s。下列关于该质点运动的说法正确的是 A．该质点的加速度大小为 5m/s 2 B．物体回到 x =0 处时其速度大小为 10m/s C．t= 2s 时刻该质点速度为零 D． 0~2s 内该质点的平均速度为 5m/s 2．如图所示，在理想变压器输入端 AB 间接入 220V 正弦交流电，变压器原线圈 n1=110 匝，副线圈 n2=20 匝， O 为副线圈中间抽头， D1、 D2 为理想二极管，阻值 R=20Ω，则 R 上消耗的热功率为 A．20W B．20 2 W C．40W D．8 0W 3．关于传感器，下列说法中正确的是 A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号 B．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器 的作用是控制电路的通断 C．霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电阻这个电学量 D．光敏电阻在光照射下其电阻会显著变大 4．假设在宇宙中存在这样三个天体 A、 B、 C，它们在一条直线 上，天体 A 离天体 B 的高度为某值时，天体 A 和天体 B就会以相同的角 速度共同绕天体 C运转，且天体 A 和天体 B 绕天体 C运动的轨道都是圆 轨道，如图所示。以下说法正确的是 R A．天体 A 做圆周运动的加速度小于天体 B 做圆周运动的加速度 B．天体 A 做圆周运动的速度小于天体 B 做圆周运动的速度 C．天体 B 做圆周运动的向心力等于天体 C 对它的万有引力 D．天体 B 做圆周运动的向心力小于天体 C 对它的万有引力 5．竖直平面内有一个四分之一圆弧 AB，OA 为水平半径，现从圆心 O 处以不同的 初速度水平抛出一系列质量相同的小球，这些小球都落到圆弧上，不 计空气阻力，小球落到圆弧上时的动能 A．越靠近 A 点越大 B．越靠近 B 点越大 C．从 A 到 B 先减小后增大 D．从 A 到 B 先增大后减小 二、多项选择题：本题共 4 小题，每小题 4 分，满分 l6 分．每题有多个选项符合题意， 全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，错选或不答的得 0 分． 6．如图所示实线为等量异号点电荷周围的电场线， 虚线为以一点电荷为中心的圆， M 点是两点电荷连线的中点．若将一试探正点电荷从虚线上 N 点移动到 M 点，则 A．电荷所受电场力大小不变 B．电荷所受电场力逐渐增大 C．电荷电势能逐渐减小 D．电荷电势能保持不变 第 6 题图 第 7 题图 7．如图所示， E 为电源，其内阻不可忽略， RT 为热敏电阻，其阻值随温度的升高 而减小， L 为指示灯泡， C 为平行板电容器， G 为灵敏电流计．闭合开关 S，当环境温 度明显升高时，下列说法正确的是 A．L 变亮 B．RT两端电压变大 C．C 所带的电荷量保持不变 D．G 中电流方向由 a 到 b 8．正在粗糙水平面上滑动的物块，从 t1 时刻到时刻 t2 受到恒定的水平推力 F 的作 用，在这段时间内物块做直线运动， 已知物块在 t1 时刻的速度与 t2 时刻的速度大小相等， 则在此过程中 A．物块可能做匀速直线运动 B．物块的位移可能为零 C．合外力对物块做功一定为零 D．F 一定对物块做正功 9．某学习小组设计了一种发电装置如图甲所示，图乙为其俯视图。将 8 块外形相 同的磁铁交错放置组合成一个高 h=0.5m、半径 r=0.2m 的圆柱体，其可绕固定轴 OO'逆时针 (俯视 ) 转动，角速度 ω=100rad/s。设圆柱外侧附近每个磁 场区域的磁感应强度大小均为 B=0.2T、方向都垂 直于圆柱体侧表面。紧靠圆柱体外侧固定一根与 其等高、电阻为 R1=0.5Ω 的细金属杆 ab，杆与轴 OO'平行。图丙中阻值 R=1.5Ω 的电阻与理想电流 表 A 串联后接在杆 a、b 两端。下列说法正确的是 A．电流表 A 的示数约为 1.41A B．杆 ab 中产生的感应电动势的有效值 E=2V C．电阻 R 消耗的电功率为 2W D．在圆柱体转过一周的时间内，流过电流表 A 的总电荷量为零 三、简答题：本题分必做题 (第 10、11 题)和选做题 (第 12 题)两部分，满分 42 分．请将 解答填在答题卡相应的位置． 10．（8 分）（1）如图甲所示，螺旋测微器读数是 ▲ mm． （ 2）某学习小组在探究加速度与力、质量的关系时，采用图乙所示的装置，通过 改变小托盘和砝码总质量 m 来改变小车受到的合外力，通过加减钩码来改变小车总质 量 M。 ① 实验中需要平衡摩擦力，应当取下 ▲ （选填 “小车上的钩码 ”、“小托盘和砝 码”或 “纸带 ”），将木板右端适当垫高， 直至小车在长木板上运动时， 纸带上打出来的点 ▲ ． ② 图丙为实验中得到的一条纸带的一部分， 0、1、 2、3、4、5、6 为计数点，相邻 两计数点间还有 4 个打点未画出． 所用交流电的频率为 50Hz，从纸带上测出 x1=3.20cm， x2=4.74cm，x3=6.30cm，x4=7.85cm，x5=9.41cm，x6 =10.96cm．小车运动的加速度大小为 ▲ m/s2 （结果保留三位有效数字） ． 11. (10 分)实验室有一个标签看不清的旧蓄电池和定值电阻 R0，为测定旧蓄电池的 电动势和定值电阻 R0 的阻值，实验室提供如下器 材： A. 电压表 V(量程 6 V，内阻约为 4 kQ) B. 电流表 A(量程 1 A，内阻 RA＝ 10 Ω) C. 滑动变阻器 R1(最大阻值 20 Ω，额定电流 2 第 10 题图乙 小车 纸带 砝码 打点计时器 0 5 20 15 第 10 题图甲 0 1 2 3 x1 x2 x3 x4 x5 4 6 5 x6 第 10 题图丙 第 11 题图甲 A) D. 电阻箱 R(阻值范围 0～9 999 Ω) (1) 为了测定定值电阻 R0 的阻值，甲同学选用了上述器材设计了一个能较准确测 出其阻值的电路，如图甲是其对应的实物图，请你将实物连线补充完整。 (2) 为测出旧蓄电池的电动势 E，乙同学选用了上述器材设计了如图乙所示的电 路图．下表是该同学测得的相关数据，请利用测得的数据在图丙的坐标纸上画出合适 的图象，并根据画出的图象求得 该蓄电池的电动势 E＝ ______ V．(结果保留 2 位有效数字 ) (3) 丙同学直接用电压表接在该蓄电池两极 读出电压表的读数，其结果与乙同学测得的电 动 势 相 比 ________( 填 “偏 大 ”“相 等 ”或 “偏 小”)． 12．【选做题】请从 A、B 和 C 三小题中选定两 题作答，如都作答则按 A、 B 两题评分． A．(选修模块 3—3)(12 分) 某学习小组做了如下实验： 先把空的烧瓶放入冰箱冷冻， 取出烧瓶， 并迅速把一个 气球紧套在烧瓶颈上， 封闭了一部分气体， 然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里， 气球逐 渐膨胀起来，如图。 实验次数 1 2 3 4 5 R/Ω 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 I/A 0.83 0.50 0.36 0.26 0.22 I 1 /A－1 1.2 2.0 2.8 3.7 4.5 第 11 题图乙 第 11 题图丙 (1)在气球膨胀过程中，下列说法正确的是 ▲ A．该密闭气体分子间的作用力增大 B．该密闭气体组成的系统熵增加 C．该密闭气体的压强是由于气体重力而产生的 D．该密闭气体的体积是所有气体分子的体积之和 (2)若某时刻该密闭气体的体积为 V，密度为 ρ，平均摩尔质量为 M，阿伏加德罗常 数为 NA，则该密闭气体的分子个数为 ▲ ； (3) 若将该密闭气体视为理想气体，气球逐渐膨胀起来的过程中，气体对外做了 0.6J 的功，同时吸收了 0.9J 的热量，则该气体内能变化了 ▲ J；若气球在膨胀过程 中迅速脱离瓶颈，则该气球内气体的温度 ▲ (填 “升高 ”或 “降低 ”)。 B．(选修模块 3—4)(12 分) （ 1）下列说法中正确的是 ▲ A．照相机、摄影机镜头表面涂有增透膜，利用了光的干涉原理 B．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光变为红光，则条纹间距变窄 C．太阳光是偏振光 D．相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关 （ 2）某同学用插针法测半圆形玻璃砖的折射率， 部分实验步骤如下： A．将玻璃砖放置在固定于水平木板的白纸上， 用 铅笔记录玻璃砖直径的两个端点 EF； B．先取走玻璃砖，连接 EF，作 EF的中垂线 MN 交 EF于 O 点，取直线 OQ，在 OQ上竖直地插上大头针 P1、P2； C．再将玻璃砖放回原位置，在图中 EF的下方透过玻璃砖观察 P1、P2 ； D．为确定出射光线 OR，至少还须插 1 枚大头针 P3 ，在插入第三个大头针 P3 时， 要使它 ▲ ． 如图是某次实验时在白纸 x/m y/cm 5 -5 0 0.5 1.0 1.5 2.0 v 上留下的痕迹，根据该图可算得玻璃的折射率 n= ▲ ． (计算结果保留两位有效数 字 ) （ 3）如图所示是一列沿 x 轴正方向传播的简谐横波在 t = 0 时刻的波形图，已知波 的传播速度 v = 2m/s． ① 写出 x = 0.5 m 处的质点做简谐运动的表达式： ② 求出 x = 0.5m 处的质点在 0～5.5s 内通过的路程。 C．(选修模块 3—5)(12 分) （ 1）下列说法中正确的是 ▲ A．光电效应进一步证实了光的波动特性 B．为了解释黑体辐射规律，普朗克提出电磁辐射的能量是量子化的 C．经典物理学不能解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征 D．天然放射性元素衰变的快慢与化学、物理状态有关 （ 2）一同学利用水平气垫导轨做《探究碰撞中的不变量》的实验时，测出一个质 量为 0.8kg 的滑块甲以 0.4m/s 的速度与另一个质量为 0.6kg、速度为 0.2m/s 的滑块乙迎 面相撞，碰撞后滑块乙的速度大 小变为 0.3m/s，此时滑块甲的速 度大小为 ▲ m/s，方向与它原 来的速度方向 ▲ （选填 “相 同”或 “相反 ”）． (3) 如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的 变化图线。由图求出： ① 这种金属发生光电效应的极限频率； ② 普朗克常量。 四、计算题：本题共 3 小题，满分 47 分．解答时请写出必要的文字说明、方程式和重 要的演算步骤， 只写出最后答案的不能得分。 有数值计算的题， 答案中必须明确写出数 值和单位。 13．（15 分）如图所示的木板由倾斜部分和水平部分组成，两部分之间由一段圆弧 面相连接。在木板的中间有位于竖直面内的光滑圆槽轨道，斜面的倾角为 θ．现有 10 个质量均为 m 、半径均为 r 的均匀刚性球， 在施加于 1 号 球的水平外力 F 的作用下均静 止，力 F与圆槽在同一竖直面 内，此时 1 号球球心距它在水 平槽运动时的球心高度差为 h．现撤去力 F使小球开始运动，直到所有小球均运动到水 平槽内．重力加速度为 g。求： ⑴ 水平外力 F 的大小； ⑵ 1 号球刚运动到水平槽时的速度大小； ⑶ 整个运动过程中， 2 号球对 1 号球所做的功。 14．（ 16 分）如图甲所示，表面绝缘、倾角 θ＝ 30°的足够长的斜面固定在水平地 面上，斜面所在空间有一宽度 D＝0.40 m 的匀强磁场区域，其边界与斜面底边平行， 磁场方向垂直斜面向上．一个质量 m＝0.10 kg、总电阻 R＝0.25Ω的单匝矩形闭合金属 框 abcd 放在斜面的底端，其中 ab 边与斜面底边重合， ab 边长 L＝0.50 m．从 t＝0 时刻 开始，线框在垂直 cd 边沿斜面向上大小恒定的拉力作用下，从静止开始运动，当线框 的 ab 边离开磁场区域时撤去拉力，让线框自由滑动，线框运动速度与时间的关系如图 乙所示．已知线框在整个运动过程中始终未脱离斜面，且保持 ab 边与斜面底边平行， 线框与斜面之间的动摩擦因数 μ＝ 3/3，重力加速度 g 取 10 m/s2 。求： (1) 线框受到的拉力 F的大小； (2) 匀强磁场的磁感应强度 B 的大小； (3) 线框在斜面上运动的过程中克服摩擦所做的功和回路产生的电热。 15．(16 分)如图所示，在长度足够长、宽度 d=5cm 的区域 MNPQ 内，有垂直纸面 向里的水平匀强磁场，磁感应强度 B=0.33T．水平边界 MN 上方存在范围足够大的竖直 向上的匀强电场， 电场强度 E=200N/C．现有大量质量 m=6.6×10﹣27kg、电荷量 q=3.2×10 ﹣19C的带负电的粒子，同时从边界 PQ 上的 O 点沿纸面向各个方向射入磁场，射入时的 速度大小均为 v=1.6×106m/s，不计粒子的重力和粒子间的相互作用．求： （1）求带电粒子在磁场中运动的半径 r； （2）求与 x 轴负方向成 60°角射入的粒子在电场中运动的时间 t； （3）当从 MN 边界上最左边射出的粒子离开磁场时，求仍在磁场中的粒子的初速度方 向与 x 轴正方向的夹角范围，并写出此时这些粒子所在位置构成的图形的曲线方程． 江苏省扬州中学高三模拟考试物理试题参考答案及评分标准 一、单项选择题： 1． B 2．A 3． B 4．D 5．C 二、多项选择题： 6． BC 7．AD 8．ACD 9． BD 三、简答题： 10．（8 分） ⑴5.670（2 分）； ⑵①小托盘和砝码（ 2 分） 间距相等（ 2 分） ② 1.54～1.56（2 分） 11．（10 分） ⑴如图（ 2 分） (2) 如图 (3 分) (如果横坐标物理量不写 1 I ，但图画正确扣 1 分，如果画成 RI 图则不给分 ) 6.0(5.8 ～6.3 都给分 )(3 分) （ 3）偏小 (2 分) 12A (12 分) ⑴ B； ⑵ AN M V ；⑶0.3 降低 12B (12 分) ⑴AD ⑵挡住 P1、P2 的像； 1.7（1.5~1.9 都算对） ⑶① y＝5cos2πt cm 110cm 12C (12 分) ⑴BC ⑵0.025 相同 ⑶4.23×1014Hz～4.29×1014Hz h=6.0×10-34 Js～ h=6.9×10-34 Js 四、计算题： 13.（15 分） ⑴以 10 个小球整体为研究对象，由力的平衡条件可得 mg F 10 tan 得 10 tanF mg ⑵ 以 1 号球为研究对象，根据机械能守恒定律可得 2 2 1 mvmgh 解得 ghv 2 ⑶ 撤去水平外力 F 后，以 10 个小球整体为研究对象，利用机械能守恒定律可得 218 110 ( sin ) 10 2 2 rmg h m v 得 2 ( 9 sin )v g h r 以 1 号球为研究对象，由动能定理得 21 2 mgh W mv 得 9 sinW mgr 14．（ 16 分）解： (1) 由 vt 图象可知，在 0～4 s 时间内线框做匀加速直线运动， 进入磁场时的速度为 v1＝2.0 m/s，所以在此过程中的加速度 a1＝ ＝5.0 m/s 2 由牛顿第二定律得 F－ mgsinθ－μmgcosθ＝ma1 解得 F＝1.5 N (2) 由 vt 图象可知，线框进入磁场区域后以速度 v1＝ 2.0 m/s 做匀速直线运动， 产生的感应电动势 E＝ BLv1 线框所受安培力 F 安 ＝BIL＝ B2L2v1 R 对于线框匀速运动的过程，由力的平衡条件，有 F＝mgsinθ＋μmgcosθ＋ B2L2v1 R 解得 B＝0.50 T (3) 由 vt 图象可知，线框进入磁场区域后做匀速直线运动，并以速度 v1匀速穿出磁 场，说明线框的宽度等于磁场的宽度 D＝ 0.40 m S1＝ 2×0.4 2 ＋ 2D＝1.2 m 离开磁场后， 离开磁场上滑的距离 S2＝ v2 1 2a2 ＝ 0.2 m 根据 μmgcosθ＝ mgsinθ可知，线框运动到最高点不再下滑，线框在斜面上运动的 过程中克服摩擦所做的功 W＝μmgcosθ(S1＋S2)＝ 0.7 J 穿过磁场区域的时间 t＝ 2D v1 ＝0.4 s 线框向上运动通过磁场区域产生的焦耳热 Q1＝I 2Rt＝ 2B2L2Dv1 R ＝0.40 J 15. （16 分） 解：（1）洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律有 解得 r=0.1m （2）粒子的运动轨迹如图甲所示， 由几何关系知， 在磁场中运动的圆心角为 30°， 粒子平行于场强方向进入电场 粒子在电场中运动的加速度 粒子在电场中运动的时间 解得 t=3.3×10﹣4s （3）如图乙所示， 由几何关系可知， 从 MN 边界上最左边射出的粒子在磁场中运 动的圆心角为 60°，圆心角小于 60°的粒子已经从磁场中射出， 此时刻仍在磁场中 的粒子运动轨迹的圆心角均为 60°． 则仍在磁场中的粒子的初速度方向与 x 轴正方向的夹角范围为 30°～60° 所有粒子此时分布在以 O 点为圆心，弦长 0.1m 为半径的圆周上 曲线方程为 x2 +y2 =R2 （R=0.1m， ≤x≤0.1m）