【物理】江苏省苏州市某中学2020届高三第三次模拟考试试卷

【物理】江苏省苏州市某中学2020届高三第三次模拟考试试卷

江苏省苏州市某中学 2020 届高三 第三次模拟考试 一、单项选择题．本题共 5 小题，每小题 3 分，共计 15 分．每小题只有一个选项符合题 意． 1．如图是装备了“全力自动刹车”安全系统的汽车．当车速 v 满足 1m/s≤v≤10m/s、且与前方 行人之间的距离接近安全距离时，如果司机未采取制动措施，系统就会立即启动“全力自动 刹车”，避免与行人相撞．若该车在不同路况下“全力自动刹车”的加速度取值范围是 4~6m/s2，则该系统设置的安全距离约为 A．12.5m B．1.25m C．8.33 m D．0.08m 2．如图，两根平行放置的长直导线 a 和 b 通有大小均为 I、方向相反的电流，此时导线 b 受到的磁场力大小为 F．当新加一个与导线所在平面垂直的匀强磁场后，导线 b 受到的磁场 力大小变为 2F，则此时 a 受到的磁场力大小和新加磁场方向的情况分别是 A．一定为 0，可能垂直纸面向外 B．可能为 2F，一定垂直纸面向外 C．可能为 0，一定垂直纸面向里 D．一定为 2F，可能垂直纸面向里 3．乒乓球是大家喜闻乐见的体育运动，它对场地要求低且容易上手．某同学对着墙壁练习 打乒乓球，球拍每次击球后，球都从同一位置斜向上飞出，其中有两次球在不同高度分别垂 直撞在竖直墙壁上，不计空气阻力，则 A．在空中的时间可能相等 B．撞击墙壁的速度可能相等 C．飞出时初速度的大小可能相等 D．飞出时初速度的竖直分量可能相等 4．科学家麦耶（M. Mayor）和奎洛兹（D. Queloz）因对太阳系外行星的研究而获得 2019 年诺贝尔物理学奖．他们发现恒星“飞马座 51”附近存在一较大的行星，两星在相互引力的 I a b 作用下，围绕两者连线上的某点做匀速圆周运动．已知恒星与行星之间的距离为 L，恒星做 圆周运动的半径为 R、周期为 T，引力常量为 G．据此可得，行星的质量为 A． B． C． D． 5．如图所示，a、b 为平行金属板，静电计的外壳接地，合上开关 S 后，静电计的指针张开 一个较小的角度，能使角度增大的办法是(　　) A．使 a、b 板的距离增大一些 B．使 a、b 板的正对面积减小一些 C．断开 S，使 a、b 板的距离增大一些 D．断开 S，使 a、b 板的正对面积增大一些 二、多项选择题：本题共 4 小题，每小题 4 分，共 16 分，每小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，理想变压器原线圈输入端 a、b 间的交流电压有效值不变，R0 为定值电阻，R 为滑动变阻器．移动滑动变阻器的滑片，观察到电流表 A1 的示数增大了 0.2A，电流表 A2 的示数增大了 0.8A．电表均视为理想电表，下列说法中正确的有 A．变阻器滑片是沿 c →d 方向滑动 B．电压表 V2 示数增大 C．电压表 V3 示数减小 D．该变压器原、副线圈匝数比为 2∶1 7．如图(a)所示，一质量为 1kg 的小物块以一定的初速度滑上一固定斜面，取斜面底端 O 为 重力势能零点，该小物块的机械能 E 总和重力势能 Ep 随它离斜面底端的距离 x 的变化如图 （b）所示．重力加速度 g 取 10 m/s2．由图中数据可得 2 2 2 4π R LGT 2 2 2 4π RLGT 2 2 2 4π ( )L L RGT − 2 2 2 4π ( )R L RGT − A．x = 0 时，小物块的速率为 5m/s B．小物块与斜面间的动摩擦因数为 0.5 C．x = 3 m 时，小物块的动能 Ek=20 J D．小物块从斜面底端至 x = 5 m 的过程中，小物块的动能减少 30 J 8．如图所示，同种材料且粗细相同的 a、b 两圆环处于垂直于纸面向里的匀强磁场中，两环 的接口（接口间隙远小于环半径）刚好位于直线 MN 上，b 环的半径是 a 环的两倍．现让磁 场的磁感应强度大小按 B=B0+kt（k>0 且为常数）规律变化，闭合回路中的感应电流为 I1，t=0 时的磁通量为 Φ1；若将 a 环以 MN 为轴翻转 180˚，闭合回路中的感应电流为 I2，t=0 时的磁 通量为 Φ2．下列说法正确的是 A．Φ1∶Φ2=1∶1 B．I1∶I2 =5∶3 C．两次 b 环中的电流方向不同 D．两次 a 环中的电流方向相同 9．如图所示，足够长的光滑斜面固定在水平面上，轻质弹簧与 A、B 物块相连，A、C 物块 由跨过光滑小滑轮的轻绳连接．初始时刻，C 在外力作用下静止，绳中恰好无拉力，B 放置 在水平面上，A 静止．现撤去外力，物块 C 沿斜面向下运动，当 C 运动到最低点时，B 刚 好离开地面．已知 A、B 的质量均为 m，弹簧始终处于弹性限度内，则上述过程中 A．C 的质量 mC 可能小于 m B．C 的速度最大时，A 的加速度为零 C．C 的速度最大时，弹簧弹性势能最小 D．A、B、C 系统的机械能先变小后变大 三、简答题：本题分必做题（第 10~12 题）和选做题（第 13 题）两部分，共计 42 分．请将 解答填写在答题卡相应的位置． 【必做题】10．(6 分)某同学用一弹簧测力计和一橡皮条做验证平行四边形定则的实验，装 置如图所示．实验步骤如下： ①将贴有白纸的木板竖直固定，将橡皮条上端固定在木板上 O 点； ②将三根细线 Pa、Pb、Pc 结于 P 点．a 端系在橡皮条下端，c 端暂时空置，b 端挂一钩码， 钩码静止后，记录钩码重力 G 的大小和方向； ③以 O 为圆心，以 OP 为半径，画一圆弧； ④用弹簧测力计钩住 c 端，向右上方缓慢拉，调整拉力方向，使结点 P 移到图中所示位置， 记录该位置和弹簧测力计的示数； ⑤在白纸上作出各力的图示，验证平行四边形定则是否成立． (1)第④步中还应记录的是________________________________________________； (2)第⑤步中，若橡皮条拉力与弹簧测力计拉力的合力大小等于 ，方向 ， 则可验证平行四边形定则． 11．（12 分）为测量某金属丝的电阻率，小明同学设计了如图甲、乙所示的两种实验方案， 假设电源的电动势和内阻在实验过程中保持不变． （1）小明先进行了如图甲方案的测量． ① 他首先用米尺测出接入电路中金属丝的长度 l=50.00cm，再利用螺旋测微器测金属丝直 径，示数如图丙所示，则金属丝直径的测量值 d= mm． ② 实验过程中，小明移动滑动变阻器的滑片分别处于不同的位置，并依次记录了两电表的 测量数据如下表所示，其中 5 组数据的对应点他已经标在如图丁所示的坐标纸上，请你标 出余下一组数据的对应点，并画出 U - I 图线． ③ 该方案测得的金属丝的电阻率 ρ= Ω·m（计算结果保留两位有效数字）． ④ 实验过程中，小明同学如果长时间保持电路闭合．这样的操作使电阻率的测量结果 ． （2）小明又进行了如图乙方案的测量，实验中闭合开关 S 后，他可以通过改变接线夹（即 图乙中滑动变阻器符号上的箭头）接触金属丝的位置以控制接入电路中金属丝的长度，并通 过改变电阻箱接入电路中的阻值 R，保持电流表示数不变．记录电阻箱接入电路中的阻值 R 和对应接入电路中金属丝长度 L 值，并在 R-L 坐标系中描点连线，作出 R-L 的图线如图戊 所示．请用金属丝的直径 d、R-L 图线斜率的绝对值 k 和必要的常数，写出该金属丝电阻率 测量值的表达式 ρ= ． （3）电表的内阻可能对实验产生系统误差，请你分别就两种方案说明电表内阻对电阻率测 量结果是否会产生影响； 若产生影响，将导致电阻率的测量结果偏大还是偏小． 12．【选修 3-5】（12 分） （1）图甲为轻核聚变的核反应过程，E1 为氘核和氚核分解成五个核子的能量变化，E2 为五 个核子结合成氦核并放出中子的能量变化．图乙为不同原子核的比结合能随质量数变化的大 致曲线．关于该轻核聚变的核反应过程，下列说法中正确的是(　　) A．核反应前后质量数守恒，故五个核子反应前后的总质量不变 B．21H 原子核比 42He 更稳定 C．E1 表示吸收的能量，E2 表示放出的能量 D．该核反应为吸热反应，吸收的能量为 E1－E2 （2）氢原子的能级如图所示．有一群处于 n=4 能级的氢原子，若原子从 n=4 向 n=2 跃迁时 所发出的光恰好使某种金属产生光电效应，则： ①这群氢原子发出的光中共有＿▲＿种频率的光能使该金属产生光电效应； ②从 n=4 向 n=1 跃迁时发出的光照射该金属，所产生的光电子的最大初动能为＿▲＿eV． （3）冰球运动员甲的质量为 80.0kg，当他以 5.0m/s 的速度向前运动时，与另一质量为 100kg、 速度为 3.0m/s 迎面而来的运动员乙相撞，碰后运动员甲恰好静止，假设碰撞时间为 0.2s．求： 碰撞后运动员乙的速度大小； 碰撞中运动员乙受到的平均撞击力大小． 13．【选做题】本题包括 A、B 两小题，请选定其中一小题，并在相应的答题区域内作答．若 都做，则按 A 小题评分． A．【选修 3-3】（12 分） （1）下列说法中正确的是 A．布朗运动是指液体或气体中悬浮的固体小颗粒的无规则运动，且固体颗粒越小，布朗运 动越明显 B．单晶体的某些物理性质呈现各向异性，是因为组成它们的原子（分子、离子）在空间上 的排列是杂乱无章的 C．一定量 100 ℃的水变成 100 ℃的水蒸气，其分子平均动能增加 D．南方的梅雨季节，湿衣服不容易晾干，是因为相对湿度较大 （2）为了改善轿车夜间行驶时的照明问题，车灯设计成亮度是普通灯亮度 3 倍的氙气灯．灯 头内氙气的体积 V=1.2L，密度 ．已知氙气的摩尔质量 ， 阿 伏 伽 德 罗 常 数 ． 试 估 算 ： ① 灯 头 中 氙 气 分 子 的 总 个 数 N= （结果保留两位有效数字）；②灯头中氙气分子间的平均距离 d= m（结果保留一 位有效数字）． （3）如图所示，内壁光滑、足够长的圆柱形汽缸竖直悬挂在天花板上，内有一质量为 m 的 活塞封闭一定质量的理想气体．已知活塞横截面积为 S，外界大气压强为 p0，缸内气体温度 为 T1．现对汽缸内气体缓慢降温，使气体体积由 V1 减小到 V2，该过程中气体放出的热量为 Q1，保持体积 V2 不变，使其升温到 T1，已知重力加速度为 g，求： ①停止放热时缸内气体的温度； ②升温过程中气体吸收的热量． 36.0kg / mρ = 0.131kg / molM = 23 16 10 molAN −= × B．【选修 3-4】（12 分） （1）图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，a、b 两质点的横坐标分别为 xa=1m 和 xb=3m， 图乙为质点 b 从该时刻开始计时的振动图象．下列说法正确的是（　　） A．该波沿+x 方向传播，波速为 0.5m/s B．质点 a 经 4s 振动的路程为 2m C．此时刻质点 a 的速度沿-y 方向 D．质点 a 在 t=6s 时速度为零 （2）在高速前进的列车车厢的中点处，发出一道闪光，车厢内乘客认为闪光向前、向后传 播的速度均为 c，路边观察者认为闪光向前、向后传播的速度_______（填相等、不等）．车 厢内乘客认为，闪光同时到达列车的前、后壁，路边观察者认为闪光先到达列车的______ （填前、后）壁． （3）如图，三棱镜 ABC 中，∠A＝90°，∠B＝60°，AB 边长为 l．让光线从 AB 边的中点 D 以某一角度射入三棱镜，到达 AC 边时恰好发生全反射．已知三棱镜的折射率 n＝2 3 3 ，不 考虑光在 BC 边的反射，已知真空中的光速为 c．求： ①光从 BC 边出射角的正弦值 sin i； ②光通过三棱镜所用的时间 t. 四、计算题：本题共 3 小题、共计 47 分．解答时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得分．有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位． 14．（15 分）如图所示，一阻值为 R、边长为 l 的匀质正方形导体线框 abcd 位于竖直平面内， 下方存在一系列高度均为 l 的匀强磁场区，磁场方向均与线框平面垂直，各磁场区的上下边 界及线框 cd 边均水平．第 1 磁场区的磁感应强度大小为 B1，线框的 cd 边到第 1 磁场区上 边界的距离为 h0．线框从静止开始下落，在通过每个磁场区时均做匀速运动，且通过每个 磁场区的速度均为通过其上一个磁场区速度的 2 倍．重力加速度大小为 g，不计空气阻 力．求： （1）线框的质量 m； （2）线框穿越第一个磁场区的过程中产生的热量 Q； （3）第 n 和第 n+1 个磁场区磁感应强度的大小 Bn 与 Bn+1 所满足 的关系． 15．（16 分）如图所示，半径为 R 的光滑圆环固定在竖直平面内，环上穿有 A、B 两个小 球，A 球质量为 m，B 球质量为 2m，两球通过长为 R 的轻质细杆连接，已知重力加速度 为 g． （1）若将 A 球固定在环的最高点，求杆上作用力大小 F1； （2）若将 A 球从环最高点由静止释放，求释放瞬间杆上作用力大小 F2； （3）将 A 球从环最高点由静止释放，求 B 球第一次运动到环最低点时环对 B 球作用力的大 小 F． 2 16．（16 分）如图甲所示，偏转电场是由两块长为 L、相距也为 L 平行水平放置的导体板 产生。一束带正电、比荷为 q/m 的粒子流（其重力不计）沿平行板方向以初速度 v0 从两板 正中间射入偏转电场．粒子恰好由下极板边缘 A 点射出，然后进入一个具有理想左边界、 周期性变化、足够大的磁场中，如图乙所示．磁感应强度 B0 已知，磁场方向以垂直于纸面 向里为正，以入射点 A 为坐标原点建立坐标系，并取粒子进入磁场时刻为 t=0． （1）求粒子经过 A 点时速度的大小与方向； （2）求 t=0 时刻进入磁场的粒子经过 x 轴时的坐标值； （3）若有一与 x 轴垂直且足够长的荧光屏由 A 点向右缓慢移动，移动过程中会发现有粒子 到达荧光屏形成亮点，试求亮点移动的范围． 【参考答案】 一、单项选择题：本题共 5 小题，每小题 3 分，共 15 分．每小题只有一个选项符合题 意． 1．A 2．D 3．C 4．B 5．C 二、多项选择题：本题共 4 小题，每小题 4 分，共 16 分，每小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．AC 7．BC 8．BD 9．BC 三、简答题：本题分必做题（第 10~12 题）和选做题（第 13 题）两部分，共计 42 分．请将 解答填写在答题卡相应的位置． 10．（6 分） (1)弹簧测力计拉力(细线 Pc)的方向　（2 分） (2) G（钩码重力）　（2 分） 竖直向上 （2 分） 11. （12 分） （1）① 0.357~0.361 （2 分） ②如图 （2 分） ③0.96×10-6 ~1.0×10-6 （2 分） （2） （2 分） （3）长时间通电，金属丝产生焦耳热、温度升高，导致所测电阻率比其处于环境温度下的 偏大（2 分） （4）图甲方案，由于电压表分流，导致电流表测量值偏大，电阻的测量值偏小，电阻率测 量值偏小；图乙方案中电表内阻对测量结果没有影响．（2 分） 12．【选修 3-5】（12 分） （1）C （4 分） 2π 4 k d （2）①4 （2 分） ②10.2 （2 分） （3）①1.0m/s （2 分） ②2000N（2 分） 13． A．【选修 3-3】（12 分） （1）AD （4 分） （2） （2 分） （2 分） （3）①V2 V1T1　（2 分） ②Q1－(p0－mg S )( V1－V2) （2 分） B．【选修 3-4】（12 分） （1）CD （4 分） （2）相等 （2 分） 后（2 分） （3）①光线在 AC 边恰好发生全反射， n＝ 1 sin C ，C＝60°. 光线从 F 点射出时，入射角为 r，折射角为 i. r＝60°－30°＝30°，n＝sin i sin r ，sin i＝ 3 3 . （2 分） ②由几何关系知 DE＝l，EF＝BD＝l 2 ， 光在三棱镜中传播速度为 v＝c n ， 所以光线在三棱镜传播所用的时间 t＝DE＋EF v ＝ 3l c . （2 分） 四、计算题：本题共 3 小题、共计 47 分．解答时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得分．有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位． 14．（15 分）解：（1）设线框刚进第一个磁场区的速度大小为 v1，由运动学公式得 （1 分） 设线框所受安培力大小为 F1，线框产生的电动势为 E1，电流为 I，由平衡条件得 （1 分） 由安培力的表达式得: （1 分） （1 分） （1 分） 解得： （1 分） 22103× 9-103× 2 1 02gh=v mgF =1 1 1F B Il= 1 1 1E B= lv 1EI R = 2 2 1 02B lm ghgR = （2）根据能量守恒定律 得 （4 分） （3）设线框在第 n 和第 n+1 个磁场区速度大小分别为 vn、vn+1，由平衡条件得 （1 分） （1 分） （2 分） 解得： （1 分） 15．（16 分）解（1） （4 分） （2）两小球切线方向加速度大小相等，杆上作用力为拉力，有 （2 分） （2 分） 解得： （1 分） （3）B 球第一次运动到环最低点时杆上作用力为支撑力，设大小为 F3，有 （1 分） （1 分） 解得 （1 分） 设 B 球第一次运动到环最低点时速度为 v，有 （1 分） 解得 （1 分） 对 B 球有: （1 分） 解得 （1 分） 16．（16 分）解：（1）粒子在偏转电场中做类平抛运动，水平方向 （1 分） 竖直方向 （1 分） 即 （1 分） 粒子经过 A 点时的速度大小 （1 分） ，即速度方向与水平成 45°斜向下． （1 分） 2 3 1 02 22 B l ghQ mgl R = = 2 2 nB lmg R = nv 2 2 1 +1nB lmg R += nv 1 2n n+ =v v 12n nB B += 1 2 2 =2 2F mg mg= × 2 2 2 F ma= 2 22 22mg F ma− = 2 2 23F mg= 3 2 2mg F ma′− = 3 2 22 F ma′= 3 2 23F mg= 212 ( 2 )2mgR mgR m m v+ = + 2v gR= 2 3 22 22 vF mg F m R − − = 20 3F mg= 0L v t= 0 2 2 yv Ly t += = 0yv v= 2 2 02x yv v v v= + = tan 1y x v v θ = = （2）t=0 时刻进入时，粒子经过 x 轴应该在图中的 3 或 4 位置，因为是周期性运动，一个磁 场变化周期中粒子前进的距离 （1 分） 在图中的 4 位置或整数倍周期距离位置：经过 轴时的坐标值 （2 分） 或在图中的 3 位置及增加整数倍周期距离对应位置：经过 轴时的坐标值 （1 分） （2 分） (说明：无周期性的解各给 1 分，k 取值不写的共扣 1 分) （3）粒子在有磁场的时间内做匀速圆周运动， （1 分） 在无磁场时间内做 匀速直线运动，运动轨迹如上图所示，因此在移动过程中荧光屏有 粒子到达形成亮点． 最低点：屏在 1 位置，其坐标值为： （2 分） 最高点：屏在 2 位置，其坐标值为： 0 0 T 0 0 0 π 4π2 2 2 cos452 ( ) v( v ) mmx r B q B q += + = x 0 1 T 0 π 4 0 1 2 3( ) v , , , ,k mx kx kB q += = = ⋅⋅⋅⋅⋅⋅ x 2 T2x r kx= + 0 2 0 π 4 2 0 1 2 3[ ( ) ] v , , , , ,k mx kB q + += = ⋅⋅⋅⋅⋅⋅ 0 0 0 2 vv mmr B q B q = = 02 v 0 0 1 0 0 0 π 2π2 sin45 cos452 2 ( ) vv mmy rB q qB += + =o （1 分） 最终亮点移动的范围在 之间． （1 分） 0 0 0 2 0 0 0 π1 cos45 2 cos45 2 12 2 v( ) v ( )mmy r B q B q π= − + = − + 1 2~y y