【物理】天津市滨海新区油田实验中学2020届高三调研试题（解析版）

【物理】天津市滨海新区油田实验中学2020届高三调研试题（解析版）

天津市滨海新区油田实验中学2020届高三调研试题 一、选择题（本题共8小题，每题5分，共40分1-5题为单选，6-8题为多选）‎ ‎1.原子的发现和核能的开发利用，给人类发展带来了新的动力。同时，核能发展也伴生着安全风险和挑战。‎2019年9月3日国务院新闻办发表《中国的核安全》白皮书。这是中国发表的首部核安全白皮书。核电站使用的核燃料有一种典型的核反应方程是，则下列说法正确的是（　　）‎ A. 该核反应属于人工转变 B. 方程中X是α粒子，具有很强的电离本领 C. 化合物中的铀235的半衰期比单质的铀235的半衰期短 D. 假设质量为m1，X质量为m2，质量为m3，质量为m4，光速为c，则该核反应释放能量为 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．该反应属于重核裂变，A错误；‎ B．方程中X是中子，B错误；‎ C．半衰期是原子核本身具有的属性，与物质存在的形态无关，C错误；‎ D．根据爱因斯坦质能方程可知核反应释放的能量为 D正确。‎ 故选D。‎ ‎2.‎2019年12月27日举行的国新办新闻发布会上，中国卫星导航系统管理办公室主任、北斗卫星导航系统新闻发言人冉承其宣布∶北斗三号基本系统完成建设，并开始提供全球服务。北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成。如图所示是我国发射卫星中的三颗卫星围绕地球运动的轨道示意图，则卫星（　　）‎ A. 在a轨道运行的卫星是静止轨道卫星 B. 在b轨道运行的卫星加速度始终不变 C. 在c轨道运行时机械能是守恒的 D. 在b轨道运行的速度比第一宇宙速度大 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．与地球相对静止的卫星在赤道上空，轨道上的卫星不在赤道上空，A错误；‎ B．在b轨道运行的卫星加速度大小不变，方向一直改变，B错误；‎ C．在c轨道运行的卫星只有万有引力做功，机械能守恒，C正确；‎ D．第一宇宙速度是卫星贴近地球表明运行的最大运行速度，即 b轨道半径大于地球半径，所以在b轨道运行的速度比第一宇宙速度小，D错误。‎ 故选C。‎ ‎3.一列简谐横波在t1=0时的波形如图甲中实线所示，t2=3.0s时的波形如图甲中虚线所示。图乙是图甲中质点a的振动图像，则（　　）‎ A. 在t1到t2时间内，质点a通过的路程为‎15m B. x=‎1m处的质点在做简谐运动，其振动方程y=5sin0.5πt（cm）‎ C. t=1.5s，a的加速度方向与速度方向相同 D. 若该波与另一列频率为0.25Hz沿x轴负方向传播的简谐横波相遇，能产生稳定的干涉图样 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．在t1到t2时间内，质点经过，路程为 A错误；‎ B．时质点向上振动，根据同侧法可知简谐波沿轴负方向传播，所以处的质点在做简谐运动，时刻沿轴负方向运动，周期，则 则振动方程为 B错误；‎ C．时，质点远离平衡位置向轴负方向最大位移处运动，所以速度与加速度方向相反，C错误；‎ D．简谐波的频率为 所以若该波与另一列频率为0.25Hz沿x轴负方向传播的简谐横波相遇，能产生稳定的干涉图样，D正确。故选D ‎4.如图所示为某稳定电场的电场线分布情况，A、B、C、D为电场中的四个点，B、C点为空心导体表面两点，A、D为电场中两点。下列说法中正确的是（　　）‎ A. D点的电势低于A点的电势 B. A点的电场强度大于B点的电场强 C. 将电子从D点移到C点，电场力做负功 D. 将电子从B点移到C点，电势能增大 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．沿电场线方向电势降低，所以D点的电势高于A点的电势，A错误；‎ B．电场线的疏密程度表示电场强度的弱强，所以A点的电场强度小于B点的电场强，B错误；‎ C．电子带负电，根据电势能可知将电子从D点移到C点，电势降低，电子电势能增大，电场力做负功，C正确；‎ D．处于静电平衡的导体是一个等势体，所以B点电势和C点电势相等，所以电子在B点和C点的电势能相等，D错误。‎ 故选C。‎ ‎5.如图所示，质量为m的半球体和质量为M的正方体放在两竖直墙和水平面间，处于静止状态。半球体的底面与竖直方向夹角为α，重力加速度g，若不计一切摩擦，下列说法正确的是（　　）‎ A. 正方体受3个力的作用 B. 正方体对半球体的弹力大小为 C. 水平面对正方体的弹力大小为（M+m）gcosα D. 左侧墙面对正方体的弹力大小等于 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．正方体的受力如图 受到4个力的作用，A错误；‎ B．对半球受力分析，并合成三角形如图 则正方体对半球的弹力 B错误；‎ C．对正方体和半球整体受力分析如图 水平面对正方体的弹力大小为 C错误；‎ D．右侧墙壁对半球的弹力为 根据整体法可知 D正确。‎ 故选D。‎ ‎6.a、b两束相互平行的单色光，以一定的入射角照射到平行玻璃砖上表面，经平行玻璃砖折射后汇聚成一束复色光c，从平行玻璃砖下表面射出，判断正确的是（　　）‎ ‎ ‎ A. a光在玻璃中的传播速度比b光在玻璃中的传播速度大 B. 玻璃砖对a光的折射率大 C. 双缝干涉时，用a光照射得到条纹间距小 D. 增大入射角，a光在下表面可发生全反射 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．由光路图可知a光偏折的大，所以na＞nb，由知a光在玻璃中的传播速度比b光在玻璃中的传播速度小，故A错误，B正确；‎ C．折射率大，频率大，由知a光波长比b光波长短；双缝干涉时，根据知，用a光照射得到条纹间距小，故C正确；‎ D．根据光路可逆知光线一定能从下表面射出，不会在下表面发生全反射，故D错误。‎ 故选BC。‎ ‎7.下列说法中正确的是（　　）‎ A. 气体放出热量，其分子的平均动能可能增大 B. 布朗运动不是液体分子的运动，但它可以说明分子在永不停息地做无规则运动 C. 当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小 D. 第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第一定律 ‎【答案】AB ‎【解析】‎ ‎【详解】A．气体放出热量，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知气体温度可能升高，所以气体分子的平均动能可能增大，A正确；‎ B．布朗运动是固体小颗粒的运动，不是液体分子的运动，但它可以说明分子在永不停息地做无规则运动，B正确；‎ C．当分子力表现为斥力时，分子间距离减小，分子斥力做负功，分子势能增加，C错误；‎ D．第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，D错误。‎ 故选AB。‎ ‎8.在炎热酷暑的时候，大量的电器高负荷工作，一些没有更新升级输电设备的老旧社区，由于输电线老化，线损提高，入户电压降低，远达不到电器正常工作的需要，因此出现了一种“稳压源”的家用升压设备，其原理就是根据入户电压与电器工作电压，智能调节变压器原副线圈匝数比的机器，现某用户工作情况如图所示。下列说法正确的是（忽略变压器电阻）（　　）‎ A. 现入户电压，若要稳压源输出电压，则需调节 B. 空调制冷启动时，热水器实际功率降低 C. 空调制冷停止时，导线电阻耗能升高 D. 在用电器正常工作时，若入户电压减小，则需要更大的入户电流，从而输电线路损耗更大 ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．变压器有 代入数据有 选项A正确；‎ BC．空调启动时电流增大，导线电阻分压增加，导线电阻耗能升高，热水器电压降低，功率降低，选项B正确、C错误；‎ D．在用电器正常工作时，功率不变，若入户电压U1减小，则需要更大的入户电流，从而输电线路损耗更大，故D正确。故选ABD。‎ 二、填空题（本题共2小题，共12分，每空2分）‎ ‎9.某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动．‎ ‎（1）实验中必要的措施是______．‎ A．细线必须与长木板平行 B．先接通电源再释放小车 C．小车的质量远大于钩码的质量 D．平衡小车与长木板间的摩擦力 ‎（2）他实验时将打点计时器接到频率为50 HZ的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图所示（每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出）．s1=‎3.59 cm，s2=‎4.41 cm，s3=‎5.19 cm，s4=‎5.97 cm，s5=‎6.78 cm，s6=‎7.64 cm．则小车的加速度a=______m/s2（要求充分利用测量的数据），打点计时器在打B点时小车的速度vB=______m/s．（结果均保留两位有效数字）‎ ‎【答案】（1）AB （2）0.80 0.40‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】①为了让小车做匀加速直线运动，应使小车受力恒定，故应将细线与木板保持水平；同时为了打点稳定，应先开电源再放纸带，故AB正确；本实验中只是研究匀变速直线运动，故不需要让小车的质量远大于钩码的质量；只要能让小车做匀加速运动即可，故C错误；由C的分析可知，只要摩擦力恒定即可，不需要平衡摩擦力，故D错误，故选AB．‎ ‎②每两个计数点间有四个点没有画出，故两计数点间的时间间隔为；‎ 根据逐差法可知，物体的加速度；‎ B点的速度等于AC段的平均速度，则有：．‎ ‎【点睛】本题考查匀变速直线运动规律的应用，要注意明确实验原理，知道本实验中只需要 研究匀变速直线运动即可，所以不需要平衡摩擦力，也不需要让小车的质量远大于钩码的质量．‎ ‎10.现测定长金属丝的电阻率，利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量一段金属丝的电阻，这段金属丝的电阻Rx 约为 100 Ω。‎ 电源E（电动势 10 V，内阻约为 10 Ω）；‎ 电流表A1（量程 0~250 mA，内阻 r1=20 Ω）；‎ 电流表A2（量程 0~300 mA，内阻约为 5 Ω）；‎ 滑动变阻器R1（最大阻值 10 Ω，额定电流 ‎2 A）；‎ 滑动变阻器R2（最大阻值 1000 Ω，额定电流 ‎1 A）；‎ 开关 S及导线若干。‎ ‎①某同学根据题意设计了实验方案，滑动变阻器应该选择___________（填“ R‎1”‎或“ R‎2 ”‎）；‎ ‎②请在方框中把实验电路图补充完整，并标明器材代号;‎ ‎③该同学测量得到电流表A1的读数为I1，电流表A2的读数为I2，则这段金属丝电阻的计算式____。‎ ‎【答案】(1). R1 (2). (3). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】①[1]由题意可知，没有电压表，可以用已知内阻的电流表A1测电压,另一个电流表A2测电流，由题意可知，作电压表用的电流表A1最大量程是 U=0.25´20V=5V 而电源的电动势是10V，为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法，滑动变阻器应用小阻值的R1。‎ ‎②[2] 根据伏安法可知，实验中需用一个已知内阻的电流表A1作为电压表测定待测电阻的电压，由于电流表A1内阻已知，所以电流表A2采用外接法。实验电路图如图所示 ‎③[3] 待测金属丝两端的电压为，通过的电流为，所以待测金属丝电阻 三、计算题（本题共3小题，共48分）‎ ‎11.科研人员乘热气球进行科学考察，气球、座舱、压舱物和科研人员的总质量为M=‎200kg．气球在空中以v0=‎0.1m/s的速度匀速下降，距离水平地面高度h=‎186m时科研人员将质量m=‎20kg的压舱物竖直向下抛出，抛出后6s压舱物落地．不计空气阻力，热气球所受浮力不变，重力加速度取g=‎10m/s2，求：‎ ‎（1）压舱物刚被抛出时的速度大小 ‎（2）压舱物落地时热气球距离水平地面的高度 ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】设压舱物抛出时的速度为，热气球的速度为 ‎（1）亚仓位抛出后做竖直下抛运动，由运动学规律有：‎ 代入数据得到：‎ ‎（2）热气球和压舱物组成的系统动量守恒 代入数据得到：‎ 设热气球所受浮力为F．则 压舱物抛出后对热气球进行受力分析，由牛顿第二定律有：‎ 代入数据得到：‎ 热球球上绳的高度为：‎ 代入数据得到：‎ 则 ‎12.如图所示，两平行金属导轨位于水平面上，相距L=‎1m，左端与一阻值R=2Ω的电阻相连。整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B=1T，方向竖直向下。一质量为m=‎1kg、电阻为r=1Ω的导体棒置于导轨上，在水平外力作用下沿导轨匀速向右滑动，滑动过程中始终保持与导轨垂直并接触良好。已知电阻R消耗的功率为P=8W，导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ=0.5，重力加速度g取‎10m/s2，导轨的电阻可忽略。求：‎ ‎(1)导体棒匀速运动的速率v；‎ ‎(2)水平外力F的大小；‎ ‎(3)若撤去水平外力F后，导体棒沿导轨运动s=‎1.5m停下来，则这一过程中电阻R产生的焦耳热是多少？‎ ‎【答案】(1)；(2)；(3)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)根据电阻消耗的功率可知回路中的电流 根据闭合电路欧姆定律可知电动势 导体切割磁感线根据可知导体棒的速率为 ‎(2)导体棒做匀速直线运动，根据平衡条件可知外力 ‎(3)从撤去外力到导体棒停下，根据动能定理 解得回路中产生总焦耳热为 则电阻上产生的焦耳热为 ‎13.如图所示，匀强磁场与匀强电场存在理想边界AB，已知匀强电场的方向与边界成45°角，匀强磁场的方向垂直纸面向里。今在AB上的O点向磁场中射入一个速度大小为v，质量为m，方向与AB成45°角的带正电粒子，此时该粒子在磁场中运动时的轨道半径为R。磁感应强度B与电场强度E均未知但满足关系E=vB，如果把带电粒子从O点出发记为第一次进入磁场。不计粒子的重力，试计算：‎ ‎（1）粒子第一次进入电场以后，最多能克服电场力做的功；‎ ‎（2）粒子第三次进入磁场时到O点的距离和该次进入磁场后运动的轨道半径R1。‎ ‎【答案】（1）；（2），‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】粒子的运动轨迹如图所示。先为一段半径为R的四分之三圆弧到a点，后恰好逆着电场线匀减速运动到b点速度为零，又返回a点速度仍为v，然后在磁场中运动一段四分之一圆弧到c点，之后垂直于电场线方向进入电场做类平抛运动到d点。‎ ‎（1）由分析可知，粒子在第一次进入电场后到速度变为零时克服电场力做功最多，设克服电场力做功为W，根据动能定理可知：‎ 可得 ‎（2）当粒子第三次进入磁场时距离O点的距离为Oa段、ac段与cd段的距离之和，分别记为x1、x2、x3，故有 粒子在电场中做类平抛运动时，其在垂直电场方向的分位移 x=vt 在平行电场方向分位移 又在平行电场中的加速度 因为电场方向与边界成45°角，故有 粒子在匀强磁场中运动时 又有 联立以上公式可解得类平抛运动的位移 因此，O点到d点距离 第三次进入磁场后有 据平抛运动知识可知，进入磁场时速度偏角正切值为位移偏角正切值的2倍。‎ 即 故可知 所以 所以可得粒子第五次进入磁场后的轨迹半径为