【物理】河南省三市（许昌、济源、平顶山）2020届高三下学期第二次联考试题

【物理】河南省三市（许昌、济源、平顶山）2020届高三下学期第二次联考试题

河南省三市（许昌、济源、平顶山）2020届 高三下学期第二次联考试题 二、选择题：本题共8小题，每小题6分，共48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.在自然界稳定的原子核中，中子数(N)和质子数(Z)之间的关系如图所示。根据图中所提供的信息及原子核的有关知识，对于在自然界中的稳定原子核，下列说法正确的是 A.较轻的原子核，质子数和中子数大致相等 B.较重的原子核，质子数大于中子数 C.越重的原子核，质子数和中子数差值越小 D.在很大的原子核中，可以有质子数和中子数相等的情况 ‎15.如图所示，一轻质弹簧上端固定在O点下端悬挂一个质量为m的小球。将小球从某一位置由静止释放，在某一时刻，小球的速度大小为v，方向竖直向下。再经过一段时间，小球的速度大小又为v，方向变为竖直向上。忽略空气阻力，重力加速度大小为g。则在该运动时间t内，下列说法正确的是 A.小球的机械能增量为0 ‎ B.弹簧弹力对小球做的功为0‎ C.弹簧弹力对小球的冲量大小为2mv+mgt ‎ D.弹簧弹力对小球做功的功率为 ‎16.由三颗星体构成的系统，忽略其它星体对它们的作用，其中有一种运动形式：三颗星体在相互之间的万有引力作用下，分别位于一等边三角形的三个顶点上，绕某一共同的圆心O在等边三角形所在的平面内做角速度相同的圆周运动，如图所示。已知A星体质量为2m，B、C两星体的质量均为m，AD为BC边的中垂线。下列说法正确的是 A.圆心O在中垂线AD的中点处 ‎ B.A星体的轨道半径最大 C.A星体的线速度最大 ‎ D.A星体的加速度最大 ‎17.如图所示，甲图中滑动变阻器的输入端ab之间接一电压为U1的直流电源，变阻器的输出端cd之间接一额定电压为220V、额定功率为40W的灯泡。乙图中理想变压器的输入端ef之间接一电压为U2的正弦式交变电源，理想变压器的输出端gh之间也接一额定电压为220V、额定功率为40W的灯泡。已知滑动变阻器的滑动端在变阻器的中点，理想变压器的滑动端在线圈的中点，此时两个灯泡都正常发光。下列说法正确的是 A.U1和U2均为110V ‎ B.U1为110V，U2为220V C.U1为220V，U2为110V ‎ D.U1大于220V，U2为110V ‎18.如图所示，竖直平面内有一个圆，Pc是圆的一条直径，O为圆心。Pa、Pb、Pd、Pe为圆的四条弦，在这四条弦和一条直径中，相邻之间的夹角均为30°，该圆处于匀强电场中，电场的方向与圆所在的平面平行，且电场的方向沿Pa方向由P指向a。任P点将一带正电电荷的粒子(不计重力)以某速度沿该圆所在的平面射出，粒子射出的方向不同，该粒子会经过圆周上的不同点。则下列说法正确的是 A.在a、b、c、d、e五点中，粒子在a点的速度最大 B.在a、b、c、d、e五点中，粒子在b点的动能最大 C.在a、b、c、d、e五点中，粒子在c点的电势能最大 D.在a、b、c、d、e五点中，粒子在d点的机械能最大 ‎19.如图所示，在水平面内有一正方形ABCD，在ABCD内的适当区域中有垂直正方形ABCD所在平面向里的匀强磁场。一电子以某一速度沿正方形ABCD所在平面、且垂直于AB边射入该正方形区域。已知该电子从AB边上的任意点入射，都只能从c点沿正方形ABCD所在平面射出磁场。不计电子重力。则关于该区域的磁场范围，下列说法正确的是 A.磁场可能存在于整个正方形ABCD区域 B.磁场可能存在于一个以B点为圆心、正方形的边长为半径的四分之一圆内 C.磁场可能存在于一个以D点为圆心、正方形的边长为半径的四分之一圆内 D.磁场可能存在于一个以B点为圆心、正方形的边长为半径的四分之一圆和以D点为圆心、正方形的边长为半径的四分之一圆的公共范围内 ‎20.如图所示是某工厂所采用的小型生产流水线示意图，机器生产出的产品源源不断地从出口处以水平速度v0滑向一水平传送带，最后从传送带上平抛落下装箱打包。假设传送带静止不动时，产品滑到传送带右端的速度为v，最后产品平抛落在P处的箱包中。已知传送带各处粗糙程度相同。下列说法正确的是 A.若传送带随皮带轮顺时针方向匀速转动起来，且传送带速度大于v0，产品仍落在P点 B.若传送带随皮带轮顺时针方向匀速转动起来，且传送带速度大于v，产品仍落在P点 C.若传送带随皮带轮顺时针方向匀速转动起来，且传送带速度小于v，产品仍落在P点 D.若由于操作不慎，传送带随皮带轮逆时针方向匀速转动起来，产品仍落在P点 ‎21.如图所示，两块完全相同的金属板平行正对、且竖直固定放置。一粗细均匀、电阻不计的金属杆水平放置在两块金属板之间，且金属杆和两金属板始终良好接触。整个空间存在一个水平向里的匀强磁场，磁场方向垂直于金属杆，且和金属板平行。不计金属杆和金属板之间的摩擦，设两金属板上下足够长。在t=0时刻，金属杆由静止开始释放，金属杆在两金属板之间竖直向下的运动过程中，关于其a－t、x－t、v－t和v2－x图象，下列正确的是 三、非选择题：第22～25题为必考题，每个试题考生都必须作答。第33～34题为选考题，考生根据要求作答。‎ ‎(一)必考题： ‎ ‎22.(5分)用如图a所示的装置可以监测圆盘转动的快慢，并且还可以测定其转动的周期。原理为：一水平放置的圆盘绕竖直固定轴转动，在圆盘上沿半径方向开有一条宽度为d=2mm的均匀狭缝。将激光器与传感器上下对准，使二者间连线与转轴平行，分别置于圆盘的上下两侧，且可以同步地沿圆盘半径方向由某一位置向边缘方向匀速移动，激光器连续竖直向下发射激光束。在圆盘匀速转动过程中，当狭缝经过激光器与传感器之间时，传感器接收到一个激光信号，并将其输入计算机，经处理后画出相应图线。图b为所接收的激光信号随时间变化的图线，横坐标表示时间，纵坐标表示接收到的激光信号强度。已知传感器接收到第1个激光束信号时，激光束距圆盘中心的距离为r1=0.25m；传感器接收到第2个激光束信号时，激光束距圆盘中心的距离为r2=0.40m。图中第1个激光束信号的宽度为△t1=1.0×10－3s。‎ ‎(1)根据题中的数据，圆盘转动的周期T为 s；‎ ‎(2)激光器和传感器一起沿半径方向运动的速度为 m/s。‎ ‎23.(10分)某探究小组要测量某一电流表A的内阻。给定的器材有：待测电流表A(量程10mA，内阻约10Ω)；电压表V(量程3V，内阻约为4kΩ)；直流电源E(电动势约3V，内阻约0.1Ω)；固定电阻3个：R1=300Ω)，R2=900Ω，R3=1500Ω；滑动变阻器R(最大阻值约20Ω)；开关S及导线若干。实验要求：①方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据；②测量时两电表指针偏转均能够超过其满量程的一半。‎ ‎(1)试从3个固定电阻中选用1个，你选择的固定电阻是 。(选填字母标号)‎ ‎(2)把你选择的固定电阻与其它器材一起组成测量电路，并在下方图甲的虚线框内画出测量电路的原理图。(要求电路中各器材用题中给定的符号标出)‎ ‎(3)根据你所画出的测量电路原理图。在下方图乙所给的实物图上连线。‎ ‎(4)闭合开关S，电路接通后，把滑动变阻器的滑动端滑动到某一位置，若此时电压表读数为U，电流表读数为I，则待测电流表的内阻RA= 。‎ ‎24.(14分)工厂某些产品出厂要进行碰撞实验。如图所示为一个理想的碰撞实验装置：一长薄板置于光滑水平地面上，薄板右端放置一物体，在薄板右方有一光滑通道，通道上方固定一个竖直障碍物，如图甲所示。从某一时刻开始，物体与薄板一起以共同速度向右运动，在另一时刻，物体与竖直障碍物发生碰撞(碰撞时间极短)，而薄板可以沿通道运动。碰撞前后物体速度大小不变，方向相反。运动过程中物体始终未离开薄板。已知薄板运动的v－t图线如图乙所示，物体与薄板间的动摩擦因数为µ=0.4，物体的质量是薄板质量的15倍，重力加速度大小取g=10m/s2。求：‎ ‎(1)物体相对薄板滑行的距离和图乙中速度v的大小；‎ ‎(2)图乙中t2与t1的差值和两个三角形A、B的面积之差。‎ ‎25.(18分)如图所示，一个方向竖直向下的有界匀强电场，电场强度大小为E。匀强电场左右宽度和上下宽度均为L。一个带正电荷的粒子(不计重力)从电场的左上方O1点以某一速度水平向右进入电场，该粒子刚好从电场的右下方A点离开电场；另一个质量为m、带电荷量为－q(q>0)的粒子(不计重力)从电场左下方O2点水平向右进入电场，进入电场时的初动能为Ek0。已知图中O1、O2、A在同一竖直面内，设O1点为坐标原点，水平向右为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向，建立坐标系。‎ ‎(1)求带正电荷的粒子的运动轨迹方程；‎ ‎(2)求带负电荷的粒子运动到“带正电荷粒子的运动轨迹”处的动能；‎ ‎(3)当带负电荷的粒子进入电场的初动能为多大时，它运动到“带正电荷粒子运动轨迹”处时的动能最小?动能的最小值为多少?‎ ‎(二)选考题33.[物理——选修3－3](15分)‎ ‎(1)(5分)某同学用如图甲所示的实验装置做了两次“探究气体等温变化规律”的实验，操作规程完全正确，根据实验数据在P－图上画出了两条不同的直线，如图乙中的图线1、2所示，造成这种情况的可能原因是 (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.两次实验中空气质量不相同 B.两次实验中空气温度不相同 C.两次实验中保持空气质量、温度相同，但所取的气体压强数据不同 D.两次实验中保持空气质量、温度相同，但所取的气体体积数据不同 E.两次实验中空气质量、温度都不相同 ‎(2)(10分)如图所示，一个竖直固定放置、且导热良好的圆筒型气缸内部盛有理想气体。气缸内部横截面积为S=100cm2，深度为L=120cm。气缸上面被一厚度不计的活塞盖住，活塞通过劲度系数为k=200N/m的弹簧与气缸底部相连接。当系统处于静止状态时，活塞到缸底的距离为L1=100cm。现在在活塞中央轻轻放置一个重力为G=300N的物块，活塞下降到距缸底的距离为L2=80cm时刚好静止不动。在不去掉物块的情况下，在活塞上的中点加一个竖直向上的拉力，使活塞缓慢移动到气缸口处。已知气缸周围外界环境温度保持不变，外界大气压强P0=1.0×105Pa，不计摩擦及活塞和弹簧的质量，并假定在整个过程中，气缸不漏气，弹簧遵从胡克定律。试求：‎ ‎①活塞到气缸口处时，拉力的大小；‎ ‎②弹簧的原长。‎ ‎34.[物理——选修3－4](15分)‎ ‎(1)(5分)如图所示是一细束太阳光通过玻璃三棱镜后，在光屏上产生光谱的示意图——光的色散现象。光谱中红光在最上端，紫光在最下端，中间从上到下依次是橙、黄、绿、蓝、靛等色光。下表是测得的该玻璃棱镜材料对各种色光的折射率。‎ 根据光的色散现象、表格中的有关数据以及光学知识，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.各种色光通过棱镜后的偏折角度不同，红光的偏折角度最小，紫光的偏折角度最大 B.该棱镜材料对不同色光的折射率不同，对红光的折射率小，对紫光的折射率大 C.各种色光在三棱镜中的传播速度不同，红光在该玻璃三楼镜中的传播速度比紫光大 D.同一色光在不同介质中传播时波长相同 E.同一色光在不同介质中传播时频率不同 ‎(2)(10分)如图所示，一质量为mB=2kg的物体B放在水平地面上，一劲度系数为k=500N/m的轻质弹簧，下端与物体B相连，上端与一质量为mC=1.5kg的物体C相连，在C的上方放一物体D。弹簧呈竖直状态且整体静止不动。现在突然去掉物体D后，物体C就沿竖直方向上下做简谐运动，且当物体C竖直向上运动到最高点时，物体B对地面压力刚好为零。g=10m/s2。试求：‎ ‎①C沿竖直方向上下做简谐运动的振幅；‎ ‎②物体D的质量。‎ ‎【参考答案】‎ ‎14．A 15．C 16．A 17．D 18．B 19．CD 20．CD 21．AC 三、非选择题：共62分。‎ ‎22．（5分）（1）圆盘的转动周期T＝=0.25πs≈0.79s≈0.8s（3分）；‎ 说明：周期T写成0.25πs、s、0.79s、0.8s均给分。‎ ‎（2）v==≈0.19m/s≈0.2m/s（2分）。‎ 说明：速度v写成m/s、0.19m/s、0.2m/s均给分。‎ ‎23．（10分）（1）R1 （2分）。（2）电路原理图如图甲所示 （2分）。（3）实物连线图如图乙所示 （3分）。（4）-R1（或-300Ω）（分析：根据题意，固定电阻应先和待测电流表串联，I=E/R总，I＞5mA，R总＜600Ω，固定电阻应选R1） （3分）。‎ ‎24．（14分）解：根据图像可以判定：碰撞前物体与薄板共同速度为v0=40m/s，碰撞后物体速度水平向左，大小也是v0=40m/s，薄板速度大小方向不变。根据图像又知物体与薄板最后又共速，速度大小为v， 方向向左 （1分） ‎ ‎（1）设薄板的质量为m，物体的质量为M，物体相对木板滑行的距离为L，‎ 对物体和薄板组成的系统：从和竖直障碍物碰后到二者共速，取向左的方向为正方向，有：‎ 由动量守恒定律得：Mv0-mv0=（M+m）v ①（2分）‎ 由能量守恒定律得：μMg L=（M+m）v02-（M+m）v2 ②（2分）‎ 解得：v=35m/s，L=50m （2分）‎ ‎（2）图乙中时间差（t2 - t1），是物体在薄板上相对薄板滑动的时间； 图乙中的两个三角形A、B的面积之差，是薄板在时间差（t2 - t1）内对地的位移大小。 （1分） ‎ 设在图乙中的时间差（t2 - t1）内，薄板对地的位移大小为x，设t2 - t1=t，‎ 对物体在薄板上相对木板滑动的过程中：‎ ‎①对物体：取向左的方向为正方向，由动量定理得：‎ ‎-μMg t=Mv–Mv0 ③（2分）‎ 解得：t=1.25s （1分）‎ ‎【说明：求t2 - t1=t：也可取薄板：取向左的方向为正方向，由动量定理得：‎ μMg t=mv–(-mv0) （也给2分）‎ 解得：t=1.25s （也给1分）】‎ ‎②对薄板：由动能定理得：‎ ‎-μMgx=mv2 -mv02 ④（2分）‎ 解得：x=3.125m （1分）‎ 说明：其它解法，只要合理、正确，均给分。‎ ‎25．（18分）解：取O1点为坐标原点，水平向右为x轴，竖直向下为y轴，建立平面直角坐标系，如图所示。‎ ‎（1）对从O1点进入电场的粒子，设该粒子的加速度为a1，初速度为v1，设经过时间t，位置坐标为（x，y），有：‎ 水平方向：x=v1t ①……（1分）‎ 竖直方向：y=a1t2/2 ②……（1分）‎ ‎①②消去时间参数t得：y=a1x2/2v12 ③……（1分）‎ 因为离开电场的A点坐标（L，L）在该抛物线上，所以坐标（L，L）满足抛物线方程y=a1x2/2v12，把坐标（L，L）代入抛物线方程y=a1x2/2v12得v1= ④……（1分）‎ 所以把v1=代入抛物线方程y=a1x2/2v12可得其轨迹方程：‎ y= ⑤……（1分）（轨迹方程也可以这样表示：x2=Ly）‎ ‎（2）对从O2点进入电场的粒子，设质量为m、初速度为v0，加速度为a2，设经过时间t，位移坐标为（x，y），有：‎ 水平方向：x=v0t ⑥……（1分）‎ 竖直方向：qE=ma2 ⑦……（1分）‎ L-y=a2t2 ⑧……（1分）‎ ‎⑥⑦消去时间参数t得：‎ y=L- qEx2/2mv02 ⑨……（1分）‎ 由题意知：Ek0=mv02 （10）……（1分）‎ 方程⑤⑧联合求解得交点P（x,y)坐标为： ‎ ‎ x=2L （可以不解出来）‎ y= （11）……（1分）‎ 从O2到P，对负粒子，根据动能定理：qE（L-y）=Ek- Ek0（12）……（1分）‎ 解得：Ek=qEL+ Ek0-= Ek0+（13）……（1分）‎ ‎（3）把Ek= Ek0+ 变为 ‎4Ek02+(qEL-4Ek) Ek0+qEL(qEL-Ek)=0‎ 所以Ek0=‎ 判别式（qEL-4Ek）2-16qEL（qEL-Ek）≥0‎ 即：16Ek2+8qELEk-15（qE L）2≥0 （14）……（1分）‎ Ek=‎ 解得：Ek= （负值舍去）‎ ‎ 所以Ek≥ （15）……（1分）‎ ‎（说明：根据不等式的特点，范围应该取大于大的根，小于小的根）‎ 所以Ek的最小值为Emin= （16）……（1分）‎ 把Ekmin= 代入Ek0=‎ 解得：Ek0= （17）……（1分）‎ 所以当带负电荷的粒子进入电场的动能为Ek0=时，它运动到“带正电荷粒子运动轨迹”处时的动能最小，动能的最小值为Ekmin=。（18）……（1分）‎ 说明：其它解法，只要合理、正确，均给分。‎ ‎33．[物理——选修3-3]（15分）‎ ‎（1）（5分）ABE ‎（2）（10分）解：取气体为研究对象，设不放物块时，为状态1，气体压强为P1，体积为V1；放上物块静止时，为状态2，气体压强为P2，体积为V2；活塞在气缸口处时为状态3，气体压强为P3，体积为V3。‎ ‎①在状态1，设弹簧处于伸长状态，伸长量为x1（解出为负值为压缩状态），‎ 有：V1=L1S，根据活塞的受力（如图1所示）有：P1S=P0S+kx1，所以有：‎ P1=P0+ ①（1分）‎ ‎②在状态2，设弹簧处于伸长状态，伸长量为x2（解出为负值为压缩状态），‎ 有：V2=L2S，根据活塞的受力（如图2所示）有：P2S=P0S+kx2+G，所以有：‎ P2=P0+ ②（1分）‎ ‎③在状态3，设弹簧处于伸长状态，伸长量为x3（解出为负值为压缩状态），‎ 有：V3=LS，根据活塞的受力（如图3所示）有：P3S+F=P0S+kx3+G，所以有：‎ ‎ P3=P0+ ③（1分）‎ ‎（1）从状态1到状态2的过程 由理想气体状态方程得：（P0+）L1S =（P0+）L2S④（1分）‎ ‎（2）从状态1到状态3的过程 由理想气体状态方程得：（P0+）L1S =（P0+）LS⑤（1分） ‎ 由题意知：x1=x2+（L1-L2）⑥（1分）‎ x3=x1+（L-L1）⑦（1分）‎ 设弹簧原长为L0，有：x1=L1-L0⑧（1分）‎ 解得：x1=0.2m，x2=0，x3=0.4m，L0=0.8m， F=N≈513.3N（2分）‎ ‎34．[物理——选修3-4]（15分）‎ ‎（1）（5分） ABC ‎（2）（10分）解：设物体D的质量为mD。‎ ‎（1）物体D放上之前：设弹簧的压缩量为x1，‎ 对物体C，有：mCg=kx1 ①（2分）‎ 解得：x1=0.03m （1分）‎ ‎（2）物体D放上之后：设弹簧又压缩了x2，‎ 对物体C和D整体，有：(mC+mD)g=kx1+ kx2 ② （2分） ‎ ‎（3）当物体C运动到最高点时，设弹簧的伸长量为x3，‎ 对物体B，有：mBg=kx3 ③ （1分）‎ 解得：x3=0.04m （1分）‎ 设物体C在竖直方向做简谐运动的振幅A，‎ 由简谐运动规律知：A= x1+ x3=0.03+0.04=0.07m （1分）‎ x2 = A=0.07m （1分）‎ 把x2代入②得：mD=3.5kg （1分）‎