【物理】湖北省武汉市武昌区2020届高三六月调研考试（三）

【物理】湖北省武汉市武昌区2020届高三六月调研考试（三）

湖北省武汉市武昌区2020届高三六月 调研考试（三）‎ 二、选择题：本大题共8小题，每小题6分。在每小题给出的四个选项中，第14～18题只有一项符合题目要求，第19～21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。‎ ‎14．一般烟雾报警器工作原理如图所示，半衰期为432年的放射性元素镅衰变所释放的射线可使空气分子电离成正、负离子，正、负离子分别向两极板运动，从而产生电流。当烟雾进入探测腔内时，烟雾会吸收部分射线，导致电流减少，外电路探测到两个电极之间电压电流的变化，从而触发警报。根据以上信息，下列说法正确的是 A．若图中电流表中电流方向从左向右，则正离子向右极板运动 B．镅放出的射线只有 γ 射线 C．1 kg的镅经1296年将有125 g发生衰变 D．根据欧姆定律，理想电流表中的电流与两极板间电压成正比、与两极板之间的电阻成反比 ‎15．竖直上抛一小球，经过2 s到达最高点，设小球通过第1 s内位移的前 所用时间为 t1，通过第1 s内位移的后 所用时间为 t2 ，则 等于 A．－1 B． C．2 D．4‎ ‎16．如图所示，绝缘水平面上一绝缘轻弹簧一端固定在竖直墙壁上，另一端栓接一带负电小物块，整个装置处在水平向右的匀强电场中。现保持匀强电场的场强大小不变，仅将其方向改为指向左偏下方向，物块始终保持静止，桌面摩擦不可忽略，则下列说法正确的是 ‎ A．弹簧一定处于拉伸状态 B．相比于电场变化前，变化后的摩擦力的大小一定减小 C．变化后的摩擦力不可能为零 D．相比于电场变化前，变化后弹簧的弹力和摩擦力的合力大小一定变小 ‎17．我国首个探月探测器“嫦娥四号”于2019年1月3日，成功降落在月球背面的艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑内，震惊了世界。着陆前，探测器先在很接近月面、距月面高度仅为 h处悬停，之后关闭推进器，经过时间 t 自由下落到月球表面。已知引力常量为G和月球半径为R。则下列说法正确的是 A．月球表面重力加速度大小为 ‎ B．探测器落地时的速度大小为 ‎ C．月球的平均密度为 D．探测器自由下落过程处于超重状态 ‎18．空间存在范围足够大、竖直向下的、磁感应强度为B的匀强磁场，在其间竖直固定两个相同的、彼此正对的金属细圆环a、b，圆环a在前、圆环b在后。圆环直径为d，两环间距为L、用导线与阻值为R的外电阻相连，如图所示。一根细金属棒保持水平、沿两圆环内侧做角速度为ω的逆时针匀速圆周运动（如图），金属棒电阻为r。棒与两圆环始终接触良好，圆环电阻不计。则下列说法正确的是 A．金属棒在最低点时回路电流最小 B．金属棒在圆环的上半部分运动时（不包括最左和最右点），a环电势低于b环 C．从最高点开始计时，回路电流的瞬时值为i = D．电阻R两端电压的有效值为 U = ‎19．如图甲所示，在公元1267 ~ 1273年闻名于世的“襄阳炮”其实是一种大型抛石机。将石块放在长臂一端的石袋中，在短臂端挂上重物。发射前将长臂端往下拉至地面，然后突然松开，石袋中的石块过最高点时就被抛出。现将其简化为图乙所示。将一质量m = 80 kg的可视为质点的石块装在长 L = m的长臂末端的石袋中，初始时长臂与水平面成α = 30°。松开后，长臂转至竖直位置时，石块被水平抛出，落在水平地面上。石块落地点与O点的水平距离 s = 100 m。忽略长臂、短臂和石袋的质量，不计空气阻力和所有摩擦，g = 10‎ ‎ m/s2，下列说法正确的是 A．石块水平抛出时的初速度为 25 m/s B．重物重力势能的减少量等于石块机械能的增加量 C．石块从A到最高点的过程中，石袋对石块做功1.16×105 J D．石块圆周运动至最高点时，石袋对石块的作用力大小为 1.42×104 N ‎20．如图甲所示，将一质量为m、长度为L的金属棒ab垂直放置在同一水平面上的两根光滑、平行、间距为L的导轨上，导轨电阻不计且足够长。导轨左端连接阻值为R的定值电阻，整个装置处于竖直向上的、磁感应强度为B的匀强磁场中。t = 0时刻金属棒处于静止状态，现用始终垂直于ab的水平向右的外力F作用在金属棒上，F大小随金属棒位移x变化的图象如图乙所示。t = t0 时刻，金属棒向右运动位移为x0，此时外力为F0 ，随后金属棒开始匀速运动。金属棒电阻不计且始终与导轨接触良好，则下列说法正确的是 A．若仅将磁场反向，则金属棒所受安培力反向 ‎ B．t = 0到t = t0时间内，电阻R产生的焦耳热为 F0x0 - C．金属棒匀速运动时，ab两端电势差大小为U = D．金属棒匀速运动时，电阻R的热功率为 ‎ ‎21．如图所示，绝缘底座上固定一电荷量为8×10-6 C的带正电小球A，其正上方O点处用轻细弹簧悬挂一质量为m = 0.06 kg、电荷量大小为 2×10-6 C的小球B，弹簧的劲度系数为 k = 5 N/m，原长为 L0 = 0.3 m。现小球B恰能以A球为圆心在水平面内做顺时针方向（从上往下看）的匀速圆周运动，此时弹簧与竖直方向的夹角为θ = 53°。已知静电力常量k = 9.0×109 N·m2/C2， sin53°= 0.8，cos53°= 0.6，g = 10 m/s2，两小球都视为点电荷。则下列说法正确的是 A．小球B一定带负电 B．圆周运动时，弹簧的长度为 0.5 m C．B球圆周运动的速度大小为 m/s D．若突然加上竖直向上的匀强磁场，θ 角将增大 三、本卷包括必考题和选考题两部分。第22题～第25题为必考题，每个试题考生都应作答。第33题～第34题为选考题，考生根据要求作答。须用黑色签字笔在答题卡上规定的区域书写作答，在试题卷上作答无效。‎ ‎（一）必考题 ‎22．（5分）某同学做“测定木块与木板间动摩擦因数”的实验，测滑动摩擦力时，他设计了两种实验方案：‎ 方案一：木板固定在水平面上，用弹簧测力计水平匀速拉动木块，如图甲所示。‎ 方案二：用弹簧测力计水平地钩住木块，用力使木板在水平面上运动，如图乙所示。‎ 除了实验必须的弹簧测力计、木块、木板、细线外，该同学还准备了若干重均为2.00 N的砝码。‎ ‎（1）上述两种方案中，更便于操作和读数的方案是 （填“甲”或“乙”）。‎ ‎（2）该同学在木块上加砝码，改变木块对木板的压力，记录了5组实验数据，并根据数据正确地在坐标纸上作出木块受到的滑动摩擦力f 和砝码对木块的压力F的关系图象如图丙。由图象可知，木块重为 N，木块与木板间的动摩擦因数为 。‎ ‎23．（10分）‎ 如图甲所示是一多用电表的简化电路图。其表头满偏电流Ig = 500 μA、内阻Rg = 50 Ω。该多用电表有两个电流挡，量程分别为0 ~ 10 mA和0 ~ 1 mA。已知R2 = 45 Ω，R3 = 2475 Ω。‎ ‎（1）转换开关S接入 （填“1”“2”“3”“4”“5”或“6”）端时，为较小量程的电流挡，正确测量时电流应从A表笔流 （填“出”或“入”）多用电表。‎ ‎（2）当转换开关S接入“3”端时，多用电表可以用来测电阻。测量之前，先进行欧姆调零，使指针偏转到刻度盘最 （填“左”或“右”）侧。某次测量电阻时使用的倍率为“×1”，指针如图乙，则待测电阻的阻值为 Ω。‎ ‎（3）当转换开关S接入“5”端时，多用电表的功能是测 （填“电流”“电压”或“电阻”），其量程为 。‎ ‎24．（14分）‎ 用电动机带动倾斜传送带运送货物到顶端，A、B为传送带上表面平直部分的两端点，如图所示。AB长为L = 32 m，传送带与水平面的夹角为θ，保持速度v = 8 m/s顺时针转动。将某种货物轻放底端A，正常情况下，经t0 = 6 s时间货物到达B端。某次运送同种货物时，货物从传送带A端无初速向上运动Δt = 5.2 s时，电动机突然停电，传送带立刻停止转动，但最终该货物恰好到B端。取g = 10 m/s2，求：‎ ‎（1）货物在传送带上向上加速运动时的加速度大小a1 ；‎ ‎（2）sinθ 的值。‎ ‎25．（18分）‎ 如图所示，光滑绝缘水平面内有直角坐标系xoy，虚线MN和OD均过O点且都与x轴成60°角。在距x轴为d处平行x轴固定放置一细杆PQ，杆上套有一可以左右滑动的滑块。劲度系数为k、原长为 d 的轻细弹簧垂直于细杆固定在滑块上，另一端放置一质量为 m的绝缘小球甲，小球甲与弹簧不栓接。同时在x轴上、沿着弹簧方向放置一质量为3m、带电量为 – q（q > 0）的小球乙。压缩弹簧将小球甲从OD上某点释放，此后，甲球与乙球发生弹性正碰，小球乙随后进入位于MN左侧的有矩形边界的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，矩形的一条边与MN重合。改变滑块位置，保证每次小球甲的释放点都在OD上、且滑块与两球在同一条平行于y轴的直线上，并知两球每次都能发生弹性正碰，且碰撞后小球乙的带电量不变，结果发现每次小球乙进入磁场后再离开磁场时的位置是同一点。弹簧始终在弹性限度以内，弹性势能的计算公式是EP = k·ΔL2，ΔL是弹簧的伸长或缩短量，滑块和小球甲、乙都可视为质点。求：‎ ‎（1）当滑块的横坐标为 d 时，小球甲与乙碰前的速度大小； ‎ ‎（2）匀强磁场的磁感应强度B的大小；‎ ‎（3）若弹簧的最大压缩量为 d，求矩形磁场区域的最小面积。‎ ‎（二）选考题 ‎33．【物理——选修3－3】（15分）‎ ‎（1）（5分）下列说法正确的是_________（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）‎ A．布朗运动的无规则性，间接地反映了液体分子运动的无规则性 B．从微观角度看，气体压强的大小跟气体分子的平均动能和气体分子的密集程度有关 C．电冰箱的工作过程表明，热量可以自发地从低温物体向高温物体传递 D．温度高的物体内能一定大，分子平均动能一定大 E．在两分子间距不超过10r0的前提下（r0为两分子引力和斥力平衡时的距离），两分子之间的引力和斥力，都会随两分子间距离的增大而减小 ‎（2）（10分）如图所示，质量为M、内部高为H的绝热气缸内部带有加热装置，用绝热活塞封闭一定质量的理想气体。气缸顶部有挡板，用绳将活塞悬挂在天花板上。气缸底面积为S，活塞质量为m。开始时缸内理想气体温度为300 K，活塞到气缸底部的距离为0.5 H。用电流强度为I的电流通过图中阻值为R的电阻丝缓慢加热时间t后，气缸内气体的温度升高到700 K。已知大气压强恒为p0，重力加速度为g。忽略活塞和气缸壁的厚度，不计一切摩擦。求：当温度从300 K升高到700 K的过程中，缸内气体内能的增加量。‎ ‎34．【物理——选修3－4】（15分）‎ ‎（1）（5分）下列说法正确的是_________。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）‎ A．空气中传播的超声波和电磁波均能产生偏振现象 B．不管系统的固有频率如何，它做受迫振动的频率总等于周期性驱动力的频率，与系统的固有频率无关 C．电磁波在真空中传播时，它的电场强度与磁感应强度互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直 D．在简谐运动中，介质中的质点在 周期内的路程一定是一个振幅 E．波长为0.7 d、0.5 d、0.3 d 的三种水波，分别通过宽度为d 的狭缝，对比观察发现，随着波长的减小，衍射现象变得不明显 ‎（2）（10分）如图是半径为R的玻璃半球体，O点为球心，下表面水平，其正下方的水平地面上放置一厚度不计的平面镜。一条与过球心的竖直线OC平行且间距为 R 的光线从半球面射入，玻璃半球体对该光的折射率为。已知该光线穿出半球下表面经平面镜反射后再次进入半球，从半球面射出时方向恰好竖直向上（不考虑多次反射）。求半球下表面与水平地面的距离H。‎ ‎ ‎ ‎【参考答案】‎ 二、选择题（48分）‎ 题号 ‎14‎ ‎15‎ ‎16‎ ‎17‎ ‎18‎ ‎19‎ ‎20‎ ‎21‎ 答案 A B D C D CD BC ABD ‎22. 乙(1分) 6.00（2分）（6.0和6都给分）；0.25（2分）‎ ‎23.（1）2（2分）；入（2分） （2）右（1分）；19.0（2分）‎ ‎（3）电压（1分）；2.5 V（0 ~ 2.5 V）（2分） ‎ ‎24. （14分）‎ 解：（1）第一次：若一直加速：x = t0 = 24 m < L 所以，应该是先加速后匀速。‎ 加速阶段：x1 = （1分）‎ t1 = （1分）‎ 匀速阶段：t2 = t0 – t1 （1分）‎ x2 = vt2 （1分）‎ 又有：L = x1 + x2 （1分）‎ 联立得：L = + v (t0 – ) 代入数据解得：a1 = 2 m/s2 （1分）‎ ‎（2）因为Δt > t1 ，所以，5.2 s内物体先加速后匀速。‎ 加速阶段：时间仍为t1 = 4 s，位移为x1 = 16 m 匀速阶段：时间为 t2′= Δt - t1 = 1.2 s （1分）‎ 位移为 x2′= vt2′= 9.6 m （1分）‎ 皮带停止后：x3 = L– x1– x2′= 6.4 m 设皮带停止后，货物加速度大小为a2 ‎ a2 = = 5 m/s2 （1分）‎ 由牛顿第二定律得：‎ μmgcosθ – mgsinθ = ma1 （2分）‎ μmgcosθ + mgsinθ = ma2 （2分）‎ 两式相减得： sinθ = 0.15 （1分）‎ ‎25. （18分）‎ 解：（1）如图，弹簧的压缩量ΔL与释放点横坐标x之间存在关系式：‎ ΔL = x （1分）‎ 当横坐标为 d时，ΔL0 = · d 释放弹簧后，弹性势能转化为小球甲的动能：‎ k·ΔL02 = mv12 （2分）‎ 整理得：v1 = d （1分）‎ ‎（2）当粒子释放点坐标为 x 时，有： ‎ k·( x)2 = mv02 （1分）‎ 小球甲与小球乙发生弹性正碰过程 mv0 = mvm + 3mv （2分）‎ ‎ mv02 = mvm2 + ·3m v2 （2分）‎ 化简得到： v = v0 乙在磁场中运动时：qvB=3m （2分）‎ 联立得： r = x ∝x 当x→0时，r→0时，可见，小球乙离开磁场的位置为O点，如图所示，由几何知识得： r = 2 x （2分）‎ ‎∴ = 2‎ 整理得： B = （1分）‎ ‎（3）当弹簧最大压缩量为ΔLm = d 时，R = ΔLm = d （1分）‎ ‎ 最小矩形磁场如图所示，矩形的长为： a = 2 R （1分）‎ 矩形的宽为： b = R + R （1分）‎ 矩形面积为： S = ab = ( 2 + ) d 2 （1分）‎ ‎33．【物理——选修3－3】（15分）‎ ‎（1）ABE （5分）‎ ‎（2）（10分）解：在活塞碰到挡板之前，气体做等压变化，‎ 当T1 = 300K时，体积为0.5HS；当T2 = 700K时，设气体高度为h；‎ = ①（2分）‎ 得：h = H >H 说明活塞已经碰到挡板，气体先做等压变化，后做等容变化（1分） ‎ 在等压变化过程中，气体压强为p = p0 – ②（2分）‎ 气体对外做功为： W = pS×0.5H ③（2分）‎ 全过程由能量守恒：I2 R t = W + ΔU ④（2分）‎ ‎∴ΔU = I2 R t – 0.5 H（p0 S – M g） ⑤（1分）‎ ‎34．【物理——选修3－4】（15分）‎ ‎（1）BCE （5分）‎ ‎（2）（10分）解：由光路可逆判断，因“从半球面射出时方向恰好竖直向上”，到达平面镜上的光线入射点一定在O点正下方（图中的E点）。‎ 设在半球面上入射角为α，折射角为β ‎ sinα = = ∴ α = 60° ①（2分）‎ 由折射定律： = n ②（1分）‎ ‎∴ β = 30° ③（1分）‎ ‎△OAD中，∠ODA = ∠DOA =30°‎ ‎∴ OA = = ④（1分）‎ 在半球底面的入射角 ∠GAD = 120°－ 90°= 30°‎ 在半球底面上的折射时 = ⑤（2分）‎ ‎∠EAF = 60° ⑥‎ ‎△AEF中， EF = AF = H ⑦（1分）‎ 且 OA = EF ⑧（1分）‎ 即 H = R （1分）‎