湖南省永州市2020届高三下学期第二次模拟考试理科综物理试题 Word版含解析

湖南省永州市2020届高三下学期第二次模拟考试理科综物理试题 Word版含解析

www.ks5u.com 永州市2020年高考第二次模拟考试试卷 理科综合能力测试 一、选择题：本题共8小题，每小题6分。在每小题给出的四个选项中，第1～5题只有一项符合题目要求，第6～8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。‎ ‎1.2018年11月12日中科院等离子体物理研究所发布消息：全超导托克马克装置EAST在实验中有了新突破，等离子体中心电子温度达到1亿摄氏度；其主要核反应方程为：①②，则下列表述正确的是 A. X是质子 B. Y是氚核 C. X与Y是同位素 D. ①②两个核反应都属于裂变反应 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据质量数守恒、电荷数守恒判断X和和Y的种类，这两个方程都是聚变．‎ ‎【详解】A．根据质量数守恒、电荷数守恒可知X是中子，故A错误；‎ B．对第二个方程，根据质量数守恒、电荷数守恒可知Y是氚核，故B正确；‎ C．X是中子，Y是氚核，X与Y不是同位素，故C错误；‎ D．①②两个核反应都属于聚变反应，故D错误．‎ ‎2.如图所示，倾角为30°的斜面固定在水平地面上，斜面上放有一重力为G的物块A，有一水平轻弹簧一端固定在竖直墙面上，另一端与物块A接触。若物块A静止时受到沿斜面向下的摩擦力大小为，此时弹簧的弹力大小是（　 ）‎ A. ‎ B. ‎ C. G - 20 -‎ D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】对A进行受力分析，利用正交分解法对力进行分解，如图所示：‎ 在沿斜面方向，根据平衡条件：‎ Fcos30°=f+Gsin30°‎ 而 解得：‎ 故B正确ACD错误。‎ 故选B。‎ ‎3.如图所示，空间有一正三棱锥P-ABC，D点是BC边的中点，O点是底面ABC的中心。现在顶点P固定一负点电荷，下列说法正确的是（　）‎ A. 底面ABC为等势面 B. A、B、C三点的电场强度相同 C. 若B、O、C三点的电势为φB、φO、φC，则有φB－φO=φC－φO D. 将一正的试探电荷从B点沿直线BC经过D点移到C点，静电力对该试探电荷先做负功后做正功 - 20 -‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A． O到P点距离比ABC三点到P点距离短，故电势比ABC三点电势低，又O点为底面ABC上的一点，故底面ABC不为等势面，故A错误；‎ B． A、B、C三点到P点距离相同，故三点电场强度大小相等，但方向不同，故A、B、C三点的电场强度不相同，故B错误；‎ C．BC两点到O点距离相等，两点电势相等，则 φB-φO=φC-φO 故C正确；‎ D．BC两点到P点距离相等，两点电势相等，D点到P点距离小于BP、或CP两点距离，故D的电势低于B、C两点电势，故正试探电荷从B点沿直线BC经过D点移到C点，电势能先减小后增加，故静电力对该试探电荷先做正功后做负功，故D错误；‎ 故选C。‎ ‎4.如图所示，固定在水平地面的斜面体，其斜面倾角α=30°、斜面长x=1.6m，底端与长木板B上表面等高，B静止在光滑水平地面上，左端与斜面接触但不粘连，斜面底端与B的上表面接触处平滑连接。一可视为质点的滑块A从斜面顶端处由静止开始下滑，最终A刚好未从B上滑下。已知A、B的质量均为1kg，A与斜面间的动摩擦因数μ1=，A与B上表面间的动摩擦因数μ2=0.5，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（　 　）‎ A. A的最终速度为0‎ B. B的长度为0.4m C. A在B上滑动过程中，A、B系统所产生的内能为1J D. A在B上滑动过程中，A、B系统所产生的内能为2J ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A． 设A、B的质量均为m，A刚滑上B的上表面时的速度大小为v0．滑块A沿斜面下滑的过程，由动能定理得：‎ - 20 -‎ 解得：‎ v0=2m/s 设A刚好滑B右端的时间为t，两者的共同速度为v。滑块A滑上木板B后，木板B向右做匀加速运动，A向右做匀减速运动。根据牛顿第二定律得：对A有 μ2mg=maA 对B有 ‎ μ2mg=maB 则 v=v0-aAt=aBt 联立解得 ‎ t=0.2s，v=1m/s 所以，A的最终速度为1m/s，故A错误；‎ B． 木板B的长度为 故B错误；‎ CD．A在B上滑动过程中，A、B系统所产生的内能为 ‎ Q=μ1mgL=0.5×1×10×0.2J=1J 故C正确，D错误。‎ 故选C。‎ ‎5.一宇航员到达半径为R、密度均匀的某星球表面，做如下实验：如图甲所示，用不可伸长的长为L的轻绳拴一质量为m的小球，轻绳上端固定在O点，在最低点给小球一初速度，使其绕O点在竖直面内做圆周运动，测得绳的拉力大小F随时间t的变化规律如图乙所示。引力常量G及图中F0均为已知量，忽略各种阻力。下列说法正确的是（　　）‎ - 20 -‎ A. 该星球表面的重力加速度为 B. 小球过最高点的速度为 C. 该星球的第一宇宙速度为 D. 该星球的密度为 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．由乙图知，小球做圆周运动在最低点拉力为7F0，在最高点拉力为F0，设最高点速度为，最低点速度为，在最高点 在最低点 由机械能守恒定律得 解得 ‎，‎ 故AB错误。‎ C．在星球表面 该星球的第一宇宙速度 故C错误；‎ D．星球质量 - 20 -‎ 密度 故D正确。‎ 故选D。‎ ‎6.跳伞运动员从高空悬停的直升机内跳下，运动员竖直向下运动，其v-t图像如图所示，下列说法正确的是（　 　）‎ A. 10s末运动员的速度方向改变 B. 从15s末开始运动员匀速下降 C. 运动员在0~10s内的平均速度大小大于20m/s D. 10s~15s内运动员做加速度逐渐增大的减速运动 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．10s末运动员的速度方向仍然为正方向，故A错误；‎ B．15s末，图象的加速度为零，运动员做匀速直线运动，故B正确；‎ C．0～10s内，如果物体做匀加速直线运动，平均速度 而运动员在0～10s内的位移大于做匀加速直线运动的位移，由知，时间相同，位移x越大，平均速度就越大，所以运动员在0～10s的平均速度大于20m/s，故C正确；‎ D．图象的斜率表示加速度，10～15s斜率绝对值逐渐减小，说明10～15s运动员做加速度逐渐减小的减速运动，故D错误。‎ 故选BC。‎ ‎7.如图所示，一充电后与电源断开的平行板电容器的两极板水平放置，板长为L，板间距离为d，距板右端L处有一竖直屏M。一带电荷量为q、质量为m的质点以初速度v0沿中线射入两板间，最后垂直打在M上，已知重力加速度为g，下列结论正确的是（　 　）‎ - 20 -‎ A. 两极板间电场强度大小为 B. 两极板间电压为 C. 整个过程中质点的重力势能增加 D. 若仅增大两极板间距，该质点仍能垂直打在M上 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB． 据题分析可知，小球在平行金属板间轨迹应向上偏转，做类平抛运动，飞出电场后，小球的轨迹向下偏转，才能最后垂直打在M屏上，前后过程质点的运动轨迹有对称性，如图 可见两次偏转的加速度大小相等，根据牛顿第二定律得：‎ qE-mg=mg 得到：‎ 由U=Ed可知板间电压为：‎ 故A错误，B正确；‎ C． 小球在电场中向上偏转的距离为：‎ y＝at2‎ - 20 -‎ 而 a＝＝g，t＝‎ 解得：‎ y＝‎ 故小球打在屏上的位置与P点的距离为：‎ S＝2y＝‎ 重力势能的增加量为：‎ EP＝mgs＝‎ 故C错误。‎ D．仅增大两板间的距离，因两板上电量不变，根据 E＝＝‎ 而C＝，解得：‎ E＝‎ 可知，板间场强不变，小球在电场中受力情况不变，则运动情况不变，故仍垂直打在屏上，故D正确。‎ 故选BD。‎ ‎8.如图所示，边长为L的等边三角形abc为两个匀强磁场的理想边界，三角形内的磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B，三角形外的磁场范围足够大、方向垂直纸面向里，磁感应强度大小也为B。顶点a处的粒子源沿∠a的角平分线发射质量为m、电荷量为q的带负电粒子，其初速度大小v0=，不计粒子重力，下列说法正确的是（　　 ）‎ - 20 -‎ A. 粒子第一次返回a点所用的时间是 B. 粒子第一次返回a点所用的时间是 C. 粒子在两个有界磁场中运动的周期是 D. 粒子在两个有界磁场中运动的周期是 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．若v0＝，带电粒子垂直进入磁场，做匀速圆周运动，则由牛顿第二定律可得：‎ qvB＝m，T＝‎ 将速度代入可得：‎ r＝L 由左手定则可知 粒子在三角形内的区域内偏转的方向向左，从a射出粒子第一次通过圆弧从a点到达c点的运动轨迹如下图所示，可得：‎ tac＝＝‎ 粒子从c到b的时间：‎ - 20 -‎ tcb＝‎ 带电粒子从b点到达a点的时间也是，所以粒子第一次返回a点所用的时间是 t1＝tac+tcb+tba＝＝‎ 故A正确，B错误；‎ CD．粒子第一次到达a点后沿与初速度方向相反的方向向上运动，依次推理，粒子在一个周期内的运动；可知粒子运动一个周期的时间是3个圆周运动的周期的时间，即：‎ 故C错误，D正确；‎ 故选AD。‎ 三、非选择题：包括必考题和选考题两部分。第9题～第12题为必考题，每个试题考生都必须作答。第13题～第16题为选考题，考生根据要求作答。‎ ‎（一）必考题 ‎9.为了探究加速度与力的关系，某同学设计了如图所示的实验装置，带滑轮的长木板水平放置，板上有两个光电门相距为d，滑块通过细线与重物相连，细线拉力大小F等于力传感器的示数。让滑块从光电门1由静止释放，记下滑到光电门2的时间t。改变重物质量，重复以上操作5次，处理数据后得到下表中的5组结果。根据表中数据在坐标纸上画出如图所示的aF图像，已知重力加速度g=10m/s2，根据图像可求出滑块质量m=______kg，滑块和轨道间的动摩擦因数μ=________。‎ - 20 -‎ ‎【答案】 (1). 0.25（0.24～0.26均正确） (2). 0.20（0.19～0.21均正确）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】[1][2]根据 F﹣μmg＝ma 得 a＝﹣μg 所以滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图象斜率等于滑块质量的倒数，由图形得加速度a和所受拉力F的关系图象斜率k＝4，所以滑块质量 m＝0.25kg 由图形得，当F＝0.5N时，滑块就要开始滑动，所以滑块与轨道间的最大静摩擦力等于0.5N，而最大静摩擦力等于滑动摩擦力，即 μmg＝0.5N 解得 μ＝0.20‎ ‎10.实验室有一节干电池，某同学想测量其电动势和内阻。除了一节干电池、开关S，导线还有下列器材供选用：‎ A．灵敏电流计G（0~200μA，内阻RA为10Ω）‎ B．定值电阻R1（9990Ω，额定电流0.3A）‎ C．定值电阻R2（990Ω，额定电流1A）‎ D．电阻箱R（0~99.9Ω，额定电流3A）‎ ‎（1）为了测量电动势，该同学应该选哪个定值电阻______（选填“R1”或“R2”）；‎ ‎（2）在虚线框中画出实验电路图______；‎ ‎（3）按照正确的电路图连接好电路，实验后得到如图所示的－‎ - 20 -‎ 图像，则该同学测得电源的电动势为________V，内阻为________Ω（结果均保留两位有效数字）。‎ ‎【答案】 (1). R1 (2). (3). 1.4 (4). 0.50‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1] 一节干电池电动势约为1．5V，可以把表头改装成2V的电压表，需要串联电阻阻值为：‎ R串＝﹣RA＝﹣10Ω＝9990Ω 选定值电阻R1。‎ ‎(2)[2] 应用电压表与电阻箱测电源电动势与内阻，电压表测路端电压，实验电路图如图所示：‎ ‎(3)[3][4] 电压表内阻为：‎ RV＝RA+R1‎ 由图示电路图可知，电源电动势为：‎ E＝U+I总r＝IRV+（I+）r 整理得：‎ ‎＝•+‎ - 20 -‎ 由图示﹣图象可知，图象的斜率：‎ k＝＝‎ 截距：‎ b＝＝0.7×104‎ 解得电源电动势：‎ E＝1.4V，r＝0.50Ω ‎11.如图所示，在水平地面上固定一倾角为θ的光滑斜面，一劲度系数为k的轻质弹簧的一端固定在斜面底端，弹簧处于自然状态。一质量为m的滑块从距离弹簧上端s处由静止释放，设滑块与弹簧接触过程中没有能量损失，弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为g。‎ ‎（1）求滑块与弹簧上端接触瞬间速度v0的大小；‎ ‎（2）若滑块在沿斜面向下运动的整个过程中最大速度为vm，求滑块从释放到速度为vm的过程中弹簧的弹力所做的功W。‎ ‎【答案】（1）；（2）－mgsin ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）由 mgsinθ=ma①‎ v02=2as②‎ 由①②式解得：‎ ‎③‎ ‎（2）滑块速度最大时，有 mgsinθ=kx④‎ 滑块从释放到速度达到最大的过程中，有 mgsinθ(s＋x)＋W=⑤‎ - 20 -‎ 由④⑤解得：‎ W=－mgsinθ⑥‎ ‎12.如图所示，两根电阻不计且足够长的平行金属导轨倾斜放置，倾角α=37°，导轨间距L=1m，顶端用电阻R=2Ω的定值电阻相连。虚线上方存在垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小B=1T。质量m1=0.1kg、电阻R1=4Ω的导体棒M在磁场中距虚线的距离d=2m，M与导轨间的动摩擦因数μ1=0.25，质量m2=0.3kg、电阻R2=2Ω的导体棒N在虚线处，N与导轨间的动摩擦因数μ2=0.8。将导体棒M、N同时从导轨上由静止释放，M到达虚线前已经匀速，重力加速度g取10m/s2，运动过程中M、N与导轨始终接触良好，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8。‎ ‎（1）求M、N相碰前，M上产生的焦耳热；‎ ‎（2）求M、N相碰前M运动的时间；‎ ‎（3）M、N相遇发生弹性碰撞，碰后瞬间对M施加一个沿斜面方向的作用力F，使M、N同时匀减速到零，求M棒在减速到零的过程中作用力F的大小随时间变化的表达式。‎ ‎【答案】（1）0.48J；（2）1.5s；（3）F=0.96－0.08t(t≤2.5s)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）M棒匀速时，有 m1gsin37°=μ1m1gcos37°＋BIL①‎ E=BLv0②‎ ‎③‎ ‎④‎ M棒从开始到达虚线位置，有 - 20 -‎ ‎⑤‎ M棒、N棒、电阻R产生焦耳热之比为 QM∶QN∶QR=8∶1∶1⑥‎ QM=⑦‎ 由①~⑦式解得 QM=0.48J ‎（2）对M棒由动量定理有 ‎(m1gsin37－μ1m1gcos37°－BL)t=m1v0⑧‎ q=t=⑨‎ Φ=BLd⑩‎ t=1.5s ‎（3）对M、N棒碰撞过程，有 m1v0=m1v1＋m2v2⑪‎ ‎⑫‎ 碰后对N棒 μ2m2gcos37°－m2gsin37=m2a2⑬‎ v2=a2t0⑭‎ 碰后对M棒 m1gsin37＋μ1m1gcos37°＋BI′L－F=m1a1⑮‎ v1=a1t0⑯‎ ‎⑰‎ t0=2.5s⑱‎ 由⑪～⑱式解得 F=0.96－0.08t(t≤2.5s)‎ ‎【物理—选修3-3】‎ ‎13.如图所示，一定质量的理想气体在状态A时压强为p0，体积为3V0，经历从状态A→B→C→A的过程，则气体在状态B时压强为________；从状态C到状态A - 20 -‎ 的过程中，气体的内能增加为ΔU，则气体吸收的热量为________。‎ ‎【答案】 (1). 3p0 (2). ΔU＋2p0V0‎ ‎【解析】‎ 详解】[1][2] 气体从A→B为等温变化，根据玻意耳定律：‎ p0•3V0＝pBV0‎ 解得：‎ pB＝3p0‎ 气体从C→A等压变化 pA＝pC＝p0‎ 气体对外做功 W＝﹣p0（3V0﹣V0）＝﹣2p0V0‎ 根据热力学第一定律：U＝Q+W得 Q＝U﹣W＝U+2p0V0‎ 气体从外界吸收热量。‎ ‎14.如图所示，容积均为V0的汽缸A、B下端有细管（容积可忽略）连通，阀门K2位于细管的中部，A、B的顶部各有一阀门K1、K3，B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)。初始时，三个阀门均打开，活塞在B的底部；关闭K2、K3，通过K1给汽缸打气，每次可以打进气压为p0、体积为0.3V0的空气。已知室温为27℃，大气压强为p0，汽缸导热良好。‎ ‎（1）要使A缸气体压强增大到7p0，求打气的次数；‎ ‎（2）当A缸的气体压强达到7p0后，关闭K1，打开K2并缓慢加热A、B气缸内气体，使其温度都升高60℃，求稳定时活塞上方气体的体积和压强。‎ - 20 -‎ ‎【答案】（1）20次；（2）0.25V0；4.8P0‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）设共打气n次，由 p0(V0＋0．3nV0)=7p0V0①‎ 由①式解得：‎ n=20次 ‎（2）设温度升高后，上边的气体压强为p，体积为V，对上边气体：‎ ‎=②‎ 对下边气体 ‎=③‎ 由②③式解得：‎ V=0．25V0，p=4．8p0‎ ‎【物理—选修3－4】‎ ‎15.如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图，A为传播介质中的一质点，则该时刻质点A的振动方向是________（选填“沿x轴正方向”、“沿x轴负方向”、“沿y轴正方向”或“沿y轴负方向”），在此后2s内质点A通过的路程为16cm，此列波的传播速度大小为____m/s。‎ ‎【答案】 (1). 沿y轴负方向 (2). 4‎ ‎【解析】‎ 详解】[1][2]沿x轴传播的横波上的质点横坐标不变，只在y方向做简谐运动；根据波向右传播，由“上下坡法”或平移法可得：A向下振动，即图示时刻A的运动方向沿y - 20 -‎ 轴负方向；由图可得：振幅A＝2cm，根据在此后2s内A通过的路程为16cm＝8A可得：在2s内质点A做了2个完整的周期运动，故周期 T＝1s 由图可得：波长λ＝4m，故波速 ‎16.如图所示，一透明玻璃半球竖直放置，OO′为其对称轴，O为球心，球半径为R，球左侧为圆面，右侧为半球面。现有一束平行光从其左侧垂直于圆面射向玻璃半球，玻璃半球的折射率为，设真空中的光速为c，不考虑光在玻璃中的多次反射。‎ ‎（1）求从左侧射入能从右侧射出的入射光束面积占入射面的比例；‎ ‎（2）从距O点正上方的B点入射的光线经玻璃半球偏折后到达对称轴OO′上的D点（图中未画出），求光从B点传播到D点的时间。‎ ‎【答案】（1）；（2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）设从左侧的A点入射，光在右侧半球面刚好发生全反射，由 sin=①‎ OA=Rsin②‎ S′=πOA2③‎ S=πR2④‎ 由①～④式解得 ‎=‎ - 20 -‎ ‎（2）设距O点的光线射到半球面上的点为C点，入射角i=30°，设折射角为r，由：‎ ‎=n⑤‎ 得：‎ r=60°‎ 由图知：‎ BC=R，CD=R⑥‎ 光在玻璃中传播速度 v=⑦‎ t=＋⑧‎ 由⑤～⑧解得：‎ t=‎ - 20 -‎ - 20 -‎