安徽省安庆市桐城市2020高三物理试卷

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物理试卷 一、单选题（本大题共5小题，共30.0分）‎ 1. ‎1905年，爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广，成功地解释了光电效应现象，提出了光子说。在给出的与光电效应有关的四个图象中，下列说法正确的是‎(    )‎ A. 此图中，当紫外线照射锌板时，发现验电器指针发生了偏转，说明锌板带正电，验电器带负电 B. 此图中，从光电流与电压的关系图象中可以看出，电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电压和光的强度有关 C. 此图中，若电子电荷量用e表示，v‎1‎、v‎2‎、U‎1‎已知，由Uc‎-v图象可求得普朗克常量的表达式为h=‎U‎1‎e(v‎1‎-v‎2‎)‎ D. 此图中，由光电子最大初动能Ek与入射光频率v的关系图象可知，该金属的逸出功为E或hv‎0‎ 2. 我国建立在北纬‎43°‎ 的内蒙古赤峰草原天文观测站在金鸽牧场揭牌并投入使用，该天文观测站应用了先进的天文望远镜．现有一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星，一位观测员在对该卫星的天文观测时发现：每天晚上相同时刻总能出现在天空正上方同一位置，则卫星的轨道必须满足下列哪些条件‎(‎已知地球质量为M，地球自转的周期为T，地球半径为R，引力常量为G ‎‎)(    )‎ A. 该卫星一定在同步卫星轨道上 B. 卫星轨道平面与地球北纬‎43°‎线所确定的平面共面 C. 满足轨道半径r=3GMT‎2‎‎4‎π‎2‎n‎2‎(n=1‎、2、‎3…)‎的部分轨道 D. 满足轨道半径r=3GMT‎2‎‎4‎π‎2‎n‎2‎(n=1‎、2、‎3…)‎的全部轨道 ‎ ‎ 1. 如图所示，一直角三角形acd在竖直平面内，同一竖直面内的a、b两点关于水平边cd对称，点电荷Q‎1‎、Q‎2‎固定在c、d两点上。一质量为m、带负电的小球P在a点处于静止状态，取重力加速度为g，下列说法正确的是‎(    )‎ A. Q‎2‎对P的静电力大小为‎3‎‎2‎mg B. Q‎1‎、Q‎2‎的电荷量之比为‎3‎‎3‎ C. 将P从a点移到b点，电场力做正功 D. 将P从a点沿直线移到b点，电势能先增大后减小 ‎ 2. 如图甲所示，一倾角θ=30°‎的斜面体固定在水平地面上，一个物块与一轻弹簧相连，静止在斜面上。现用大小为F=kt(k为常量，F、t的单位均为国际标准单位‎)‎的拉力沿斜面向，上拉轻弹簧的上端，物块受到的摩擦力Ff随时间变化的关系图象如图乙所示，物块与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/‎s‎2‎，则下列判断正确的是‎(    )‎ A. 物块的质量为‎1.5kg B. k的值为‎2.5N/s C. 物块与斜面间的动摩擦因数为‎3‎‎3‎ D. t=6s时，物块的速度大小为‎2.2m/s 3. 如图所示，在以R‎0‎为半径，O为圆心的圆形区域内存在磁场，直径MN左侧区域存在一匀强磁场，方向垂直于纸面向外，磁感应强度大小为B‎1‎；MN右侧区域也存在一匀强磁场，方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B‎2‎，有一质量为m，电荷量为‎+q的带电粒子‎(‎不计重力‎)‎沿垂直于MN的方向从P点射入磁场，通过磁场区域后自Q点离开磁场，离开磁场时其运动方向仍垂直于MN.‎已知OP与MN的夹角为θ‎1‎，OQ与MN的夹角为θ‎2‎，粒子在左侧区域磁场中的运动时间为t‎1‎，粒子在右侧区域磁场中的运动时间为t‎2‎，则下列说法正确的是‎(    )‎ A. B‎2‎B‎1‎‎=‎cosθ‎1‎cosθ‎2‎ B. B‎2‎B‎1‎‎=‎sinθ‎2‎sinθ‎1‎ C. t‎1‎t‎2‎‎=‎sinθ‎2‎sinθ‎1‎ D. ‎t‎1‎t‎2‎‎=‎sinθ‎1‎sinθ‎2‎ 二、多选题（本大题共5小题，共27.0分）‎ 1. ‎2018年世界排球锦标赛上，中国女排姑娘们的顽强拼搏精神与完美配合给人留下了深刻的印象。某次比赛中，球员甲接队友的一个传球，在网前L=3.60m处起跳，在离地面高H=3.20m处将球以v‎0‎‎=12m/s的速度正对球网水平击出，对方球员乙刚好在进攻路线的网前，她可利用身体任何部位进行拦网阻击。假设球员乙的直立和起跳拦网高度分别为h‎1‎‎=2.50m和h‎2‎‎=2.95m，g取‎10m/s‎2‎.‎下列情景中，球员乙可能拦网成功的是‎(    )‎ A. 乙在网前直立不动 B. 乙在甲击球时同时起跳离地 C. 乙在甲击球后‎0.18s起跳离地 D. 乙在甲击球前‎0.3s起跳离地 2. 如图甲所示，两平行金属板A、B放在真空中，间距为d，P点在A、B板间，A板接地，B板的电势φ随时间t的变化情况如图乙所示，t=0‎时，在P点由静止释放一质量为m、电荷量为e的电子，当t=2T时，电子回到P点。电子运动过程中未与极板相碰，不计重力，则下列说法正确的是‎(    )‎ A. φ‎1‎：φ‎2‎‎=1‎：2 B. φ‎1‎：φ‎2‎‎=1‎：3 C. 在‎0～2T时间内，当t=T时电子的动能最大 D. 在‎0～2T 时间内，电子的动能能增大了‎2‎e‎2‎T‎2‎φ‎1‎‎2‎md‎2‎ 3. 如图，两根平行金属导轨所在的平面与水平面的夹角为‎30°‎，导轨间距为‎0.5m。导体棒a、b垂直导轨放置，用一不可伸长的细线绕过光滑的滑轮将b棒与物体c相连，滑轮与b棒之间的细线平行于导轨。整个装置处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为‎0.2T.‎物体c的质量为‎0.06kg，a、b棒的质量均为‎0.1kg，电阻均为‎0.1Ω，与导轨间的动摩擦因数均为‎3‎‎10‎‎.‎将a、b棒和物体c同时由静止释放，运动过程中物体c不触及滑轮，a、b棒始终与两导轨接触良好。导轨电阻不计且足够长，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取‎10m/s‎2‎.‎则‎(    )‎ A. b棒刚要开始运动时，a棒的加速度大小为‎3.5m/‎s‎2‎ B. b棒刚要开始运动时，a棒的速度大小为‎5.0m/s C. 足够长时间后a棒的加速度大小为‎5‎‎13‎m/‎s‎2‎ D. 足够长时间后a棒的速度大小为‎7.0m/s 4. 以下说法正确的是‎(    )‎ A. 某物质的密度为ρ，其分子的体积为V‎0‎，分子的质量为m，则ρ=‎mV‎0‎ B. 空气中水蒸气的压强与同温度下水的饱和汽压的比值越大，空气的相对湿度越大 C. 在装满水的玻璃杯内，可以不断地轻轻投放一定数量的大头针，水也不会流出，这是由于大头针填充了水分子间的空隙 D. 内能不同的物体，物体内部分子热运动的平均动能可能相同 E. 玻璃管裂口放在火上烧熔，它的尖锐处就变圆滑，是因为熔化的玻璃在表面张力的作用下，表面积要收缩到最小的缘故 1. 波源O在t=0‎时刻开始做简谐运动，形成沿x轴正向传播的简谐横波，当t=3s时波刚好传到x=27m处的质点，波形图如图所示，质点P、Q的横坐标分别为‎4.5m、18m，下列说法正确的是‎(    )‎ A. 质点P的起振方向沿y轴正方向 B. 波速为‎6m/s C. ‎0～3s时间内，P点运动的路程为5cm D. t=3.6s时刻开始的一段极短时间内，Q点加速度变大 E. t=6s时P点恰好位于波谷 三、实验题（本大题共2小题，共15.0分）‎ 2. 某同学用如图甲所示装置测当地的重力加速度，光电门A.B与光电计时器相连，可记录小球经过光电门A和光电门B所用的时间。 ‎(1)‎实验前用游标卡尺测量小球的直径，示数如图乙所示，则小球的直径d=‎______mm。 ‎(2)‎让小球紧靠固定挡板，由静止释放，光电计时器记录小球经过光电门A和光电门B所用的时间t‎1‎，t‎2‎，测出两光电门间的高度差h，则测得的重力加速度______‎(‎用测得的物理量的符号表示‎)‎。 ‎(3)‎将光电计时器记录小球通过光电门的时间改为记录小球从光电门A运动到光电门B所用的时间，保持光电门B的位置不变，多次改变光电门A的位置，每次均让小球从紧靠固定挡板由静止释放，记录每次两光电门间的高度差h及小球从光电门A运动到光电门B所用的时间，求出每次的ht，作出ht‎-t图象如图丙所示，若图象斜率的绝对值为k，则图象与纵轴的截距意义为______，当地的重力加速度为______。‎ 3. 在练习使用多用电表的实验中。请完成下列问题： ‎(1)‎用多用表测量某元件的电阻，选用“‎‎×100‎ ‎”倍率的电阻挡测量，发现多用表指针偏转角度过小，因此需选择______‎(‎填“‎×10‎”或“‎×1k”‎)‎倍率的电阻挡，并需______‎(‎填操作过程‎)‎后，再次进行测量，多用表的指针如图甲所示，测量结果为______Ω。 ‎(2)‎某同学设计出了一个“欧姆表”，用来测量电阻，其内部结构可简化成图乙电路，其中电源内阻r=1.0Ω，电流表G的量程为Ig，故能通过读取流过电流表G的电流值而得到被测电阻的阻值。该“欧姆表”的调零方式和普通欧姆表不同。该同学想用一个电阻箱Rx来测出电路中电源的电动势E和表头的量程Ig，进行如下操作步骤： A.先使两表笔间不接入任何电阻，断开状态下闭合开关，调滑动电阻器使表头满偏； B.将该“欧姆表”与电阻箱Rx连成闭合回路，改变电阻箱阻值；记下电阻箱示数Rx和与之对应的电流表G的示数I； C.将记录的各组Rx，I的数据转换成‎1‎I、‎1‎Rx后并描点得到‎1‎I‎-‎‎1‎Rx图线，如图丙所示； D.根据图丙中的‎1‎I‎-‎‎1‎Rx图线，求出电源的电动势E和表头的量程Ig。 由图丙可知电源的电动势为______，电流表G的量程是______。 ‎(3)‎在‎(2)‎中，某次实验发现电流表G的指针半偏，则电阻箱接入电路中的电阻Rx‎=‎______‎(‎保留2位有效数字‎)‎ 四、计算题（本大题共3小题，共32.0分）‎ 1. 如图甲所示，足够长的木板A静止在水平面上，其右端叠放着小物块B，左端恰好在O点。水平面以O点为界，左侧光滑、右侧粗糙。物块C(‎可以看成质点‎)‎和D间夹着一根被压缩的轻弹簧，并用细线锁住，两者以共同速度v‎0‎‎=6m/s向右运动某时刻细线突然断开，C和弹簧分离后撤去D，C与A碰撞‎(‎碰撞时间极短‎)‎并与A粘连，此后1s时间内，A、C及B的速度‎-‎时间图象如图乙所示。已知A、B、C、D的质量均为m=1kg，A、C与粗糙水平面间的动摩擦因数相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取‎10m/s‎2‎.‎求： ‎(1)‎木板A与粗糙水平面间的动摩擦因数及B与A间的动摩擦因数； ‎(2)‎细线断开之前弹簧的弹性势能。‎ 2. 如图，上端开口的竖直汽缸由大、小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞，两活塞用刚性轻杆连接，两活塞间充有氧气，小活塞下方充有氮气．已知：大活塞的质量为2m，横截面积为2S，小活塞的质量为m，横截面积为S；两活塞间距为L；大活塞导热性能良好，汽缸及小活塞绝热；初始时氮气和汽缸外大气的压强均为p‎0‎，大活塞与大圆筒底部相距L‎2‎，两活塞与气缸壁之间的摩擦不计，重力加速度为g.‎现通过电阻丝缓慢加热氮气，求当小活塞缓慢上升至上表面与大圆筒底部平齐时，氮气的压强．‎ 3. 现有由同一种材料制成的一个透明工艺品，其切面形状图如图所示。其中，顶部A为矩形形状，高CM=L，边长CD=d，底部B 为等边三角形。现让一束单色光线从B部分MH边的中点O‎1‎表面处沿竖直方向射入，光线进入B后发现折射光线恰好与B部分的HM'‎平行且经过MM'‎，最后从A部分的CD边上某点O处射出，光在真空中的传播速度为c。求： ‎①‎光在工艺品中传播的速度； ‎②‎光在工艺品中传播的时间。‎ 五、简答题（本大题共1小题，共20.0分）‎ 1. 如图所示，在直角坐标系xoy的第一象限中有两个全等的直角三角形区域Ⅰ和Ⅱ，充满了方向均垂直纸面向里的匀强磁场，区域Ⅰ的磁感应强度大小为B‎0‎，区域Ⅱ的磁感应强度大小可调，C点坐标为‎(4L,3L)‎，M点为OC的中点。质量为m带电量为‎-q的粒子从C点以平行于y轴方向射入磁场Ⅱ中，速度大小为qB‎0‎L‎2m，不计粒子所受重力，粒子运动轨迹与磁场区域相切时认为粒子能再次进入磁场。 ‎(1)‎若粒子无法进入区域Ⅰ中，求区域Ⅱ磁感应强度大小范围； ‎(2)‎若粒子恰好不能从AC边射出，求区域Ⅱ磁感应强度大小； ‎(3)‎若粒子能到达M点，且粒子是由区域Ⅱ到达M点的，求区域Ⅱ磁场的磁感应强度大小的所有可能值。‎ 高三物理试卷答案 一、单选题（本大题共5小题，共30.0分）‎ DCBBD 二、多选题（本大题共5小题，共27.0分）‎ BC BD BC BDE ACE 三、实验题（本大题共2小题，共15.0分）‎ ‎11【答案】‎11.4‎  d‎2‎‎2h‎(‎1‎t‎2‎‎2‎-‎1‎t‎1‎‎2‎)‎   小球经过光电门B时的速度   2k ‎12【答案】‎×1k  欧姆调零  6000  ‎1.5V  ‎0.25A  ‎‎0.83Ω 四、计算题（本大题共3小题，共32.0分）‎ ‎13【答案】解：‎(1)‎设A与地面间的动摩擦因数为μ，B与A上表面间的动摩擦因数为μ'‎。 根据v-t图象的斜率表示加速度，由图乙可知，A、C整体做匀减速运动的加速度大小aA1‎‎=3.5m/‎s‎2‎ B做匀加速运动的加速度aB1‎‎=1m/‎s‎2‎ 对A、C整体，由牛顿第二定律有： ‎-3μmg-μ'mg=-2maA1‎ ‎对B有：μ'mg=maB1‎ 解得μ'=0.1‎，μ=0.2‎。 ‎(2)C与A碰撞过程，取向右为正方向，由动量守恒定律有： mvC=2mvA ‎其中 vA‎=4.5m/s 解得：vC‎=9m/s 弹簧弹开过程中，C、D系统动量守恒，由动量守恒定律有： ‎2mv‎0‎=mvc+mvD ‎解得：vD‎=3m/s 弹簧弹开过程中，C、D及弹簧组成的系统的机械能守恒，则有： ‎1‎‎2‎‎×2mv‎0‎‎2‎+Ep=‎1‎‎2‎mvC‎2‎+‎1‎‎2‎mvD‎2‎ ‎解得：EP‎=9J 答：‎(1)‎木板A与粗糙水平面间的动摩擦因数及B与A间的动摩擦因数分别为‎0.2‎和‎0.1‎。 ‎(2)‎烧断细线之前弹簧的弹性势能是9J。‎ ‎14【答案】解：以两活塞整体为研究对象，设初始时氧气压强为p‎1‎，根据平衡条件有： p‎0‎S+3mg=p‎1‎S   初始时氧气体积：V‎1‎‎=2S(L-L‎2‎)+S⋅L‎2‎=‎‎3SL‎2‎ 当小活塞缓慢上升至上表面与大圆筒底部平齐时，氧气体积：V‎2‎‎=2SL 设此时氧气压强为p‎2‎，氮气压强为p，根据平衡条件有：p‎0‎‎⋅2S+3mg=p‎2‎S+pS 由于大活塞导热，小活塞缓慢上升可认为氧气温度不变，由玻意耳定律，得：p‎2‎V‎2‎‎=‎p‎1‎V‎1‎ 解得：p=‎5‎‎4‎p‎0‎+‎‎3mg‎4S 答：当小活塞缓慢上升至上表面与大圆筒底部平齐时，氮气的压强为‎5‎‎4‎p‎0‎‎+‎‎3mg‎4S．‎ ‎15【答案】解：‎①‎光路图如图所示。根据题图知，光进入介质B的入射角为α=60°‎，折射角为β=30°‎ 则工艺品的折射率为n=sinαsinβ=sin60°‎sin‎30‎‎∘‎=‎‎3‎ 光在工艺品中传播的速度为：v=‎cn 代入数据可得：v=‎3‎×‎10‎‎8‎m/s ‎②‎由几何关系得光在工艺品中传播的路程s=Lcos‎30‎‎∘‎+‎d‎2‎ 光在工艺品中传播的速度v=‎cn 则光在工艺品中传播的时间t=‎sv。 联立解得t=‎‎4d+‎3‎L‎2c。 答：‎①‎光在工艺品中传播的速度是‎3‎‎×‎10‎‎8‎m/s ‎ ‎②‎光在工艺品中传播的时间是‎4d+‎3‎L‎2c。‎ 五、简答题（本大题共1小题，共20.0分）‎ ‎16【答案】解：‎(1)‎粒子速度越大，半径越大，当运动轨迹恰好与x轴相切时，恰好不能进入I区域，粒子不能进入I区时，粒子运动半径：r‎0‎‎>3L，粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得： qBv‎0‎=mv‎0‎‎2‎r‎0‎， 已知：v‎0‎‎=‎qBL‎2m， 解得：B<‎B‎0‎‎6‎； ‎(2)‎粒子在区域I中的运动半径为：r=mv‎0‎qB=‎L‎2‎， 若粒子在区域II中的运动半径R较小，则粒子会从AC边射出磁场，恰好不从AC边射出时满足‎∠O‎2‎O‎1‎Q=2θ，sin2θ=2sinθcosθ=‎‎24‎‎25‎， 又sin2θ=‎rR-r， 解得：R=‎49‎‎24‎r=‎49‎‎48‎L， 粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：qv‎0‎B=mv‎0‎‎2‎R， 解得：B=‎‎24‎B‎0‎‎49‎； ‎(3)①‎若粒子由区域I达到M点，每次前进：CP‎2‎=2(R-r)cosθ=‎8‎‎5‎(R-r)‎， 由周期性：CM=nCP‎2‎(N=0.1.2.3…)‎，即：‎5‎‎2‎L=‎8‎‎5‎n(R-r)‎， 解得：R=r+‎25‎‎16n≥‎49‎‎48‎L， 解得：n≤3‎， n=1‎时，R=‎33‎‎16‎L，B=‎‎8‎‎33‎B‎0‎； n=2‎时R=‎41‎‎32‎L，B=‎‎16‎‎41‎B‎0‎； n=3‎时R=‎49‎‎48‎L，B=‎‎24‎‎49‎B‎0‎ ‎②‎若粒子由区域II达到M点：由周期性：CM=CP‎1‎+nCP‎2‎(N=0.1.2.3…)‎， 即：‎5‎‎2‎L=‎8‎‎5‎R+‎8‎‎5‎n(R-r)‎， 解得：R=‎5‎‎2‎‎+‎4‎‎5‎n‎8‎‎5‎‎(1+n)‎≥‎49‎‎48‎L， 解得：n≤‎‎26‎‎25‎， 当n=0‎时，R=‎25‎‎16‎L，B=‎‎8‎‎25‎B‎0‎； n=1‎时：R=‎33‎‎32‎L，B=‎‎16‎‎33‎B‎0‎。 答：‎(1)‎若粒子无法进入区域I中，区域II磁感应强度大小范围是：B<‎B‎0‎‎6‎； ‎(2)‎若粒子恰好不能从AC 边射出，区域II磁感应强度大小为‎24‎B‎0‎‎49‎； ‎(3)‎若粒子能到达M点，区域II磁场的磁感应强度大小的所有可能值为：‎8‎‎33‎B‎0‎、‎16‎‎41‎B‎0‎、‎24‎‎49‎B‎0‎、‎8‎‎25‎B‎0‎、‎16‎‎33‎B‎0‎。‎