湖南省天壹名校联盟2020届高三12月大联考物理试题

湖南省天壹名校联盟2020届高三12月大联考物理试题

天壹名校联盟˙2020 届高三 12 月大联考 物理 本试卷共 6 页，全卷满分 100 分，考试时间 90 分钟。 一、选择题：本题共 10 小题，每小题 4 分。在每小题给出的四个选项中，第 1-6 题只有一 项符合题目要求，第 7-10 题有多项符合题目要求。全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分。 1.甲、乙两质点做匀加速直线运动的 图象如图所示， 末两质点在途中相遇，则两质 点出发点间的距离是 A.甲在乙之前 B.乙在甲之前 C.乙在甲之前 D.甲在乙之前 2.对于光电效应及其规律，下列说法正确的是 A.光电效应现象说明了光是一种波 B.光电效应实验中打出来的光具有粒子性 C.当照射光的波长小于金属的极限波长时，会发生光电效应 D.照射光的强度越强，发生光电效应需要的时间越短 3.将一小球以一定的初速度水平抛出，设小球抛出后水平方向的位移为 ，竖直方向的位移 为 ，结果小球在空中运动过程中 与 的关系如图所示，重力加速度 ，不 计空气阻力，则小球被抛出的初速度大小为 v t− 3s 2m 2m 4m 4m x y y 2x 210 /g m s= A. B. C. D. 4.如图所示，甲、乙两球在同一光滑水平面上相向运动，速度大小分别为 ，甲、乙的 动能之比为 5：4，碰撞后，甲球的速度为 0，则碰撞后乙球的速度大小为 A. B. C. D. 5.如图所示的变压器电路中，三个定值电阻的阻值相同，理想变压器原、副线圈的匝数比为 2：1，在 端加上电压为 的交流电压，电键 断开时，电流表的示数为 ，则 闭合 后，电流表的示数为 A. B. C. D. 6.如图所示，正方形 为水平放置的长木柱的截面，一根细线一端连接在 点一端连 一个小球，细线的长为 ，开始时细线水平拉直，由静止释放小球，要使小球刚好能垂直 打在 侧面，不计小球的大小，重力加速度为 ，则正方形的边长 的大小为 1 /m s 5 /2 m s 5 /m s 5 /m s 0 02v v、 02v 03v 04v 05v a b、 U S I S 2 5 I 5 2 I 3 5 I 5 3 I ABCD A L CD g d A. B. C. D. 7.如图（a）所示，一只小鸟沿着较粗的树枝从 缓慢移动到 ，将该过程抽象为质点从圆 弧 点移动到 点，如图（b）。以下说法正确的是 A.树枝对小鸟的弹力减小 B.树枝对小鸟的弹力增大 C.树枝对小鸟的摩擦力减小 D.树枝对小鸟的摩擦力增大 8.四个点电荷（其中两个电量为 、另两个电量为 ）分别位于正方形的顶点上，组成 一种如图所示的电四极子。 为正方形对角线的交点， 为正方形四条边的中 点，无穷远处电势为零，则下列说法正确的是 A. 四点的电势均与 点电势相等 B. 两点的电场强度大小相等、方向相反 C.将一个检验电荷从 点移到 点，电场力做功为零 D.将一个检验电荷从 点沿直线移到 点的过程中，电荷的电势能先减小后增大 9.已知一质量为 的物体静止在北极与赤道对地面的压力差为 ，假设地球是质量均匀 的球体，半径为 ，地球两极的重力加速度为 。则 A.地球的自转周期为 B.地球的自转周期为 1 3 L 2 5 L 3 8 L 4 9 L A B A B q+ q− O a b c d、 、 、 a b c d、 、 、 O b d、 a b a c m N∆ R g 2 mRT N π= ∆ 2mRT N π= ∆ C.地球同步卫星的轨道半径为 D.地球同步卫星的轨道半径为 10.如图所示，两个固定的光滑四分之一圆弧轨道 所在的竖直平面平行，且 连线与轨道所在平面垂直，轨道间距为 ，圆弧所在圆的半径为 ，轨道下端 处切 线水平，轨道上端 连接有阻值为 的定值电阻，轨道处在辐向的磁场中，磁场方向垂 直轨道所在圆弧面，圆弧面上磁感应强度大小处处为 ，一根导体棒放在轨道的上端 处并由静止释放，导体棒向下运动过程中与轨道接触良好，且始终与轨道垂直，导体棒的质 量为 ，导体棒和轨道电阻均不计，重力加速度为 。若导体棒从 运动到 过程中， 定值电阻 上产生的热量为 ，则导体棒从静止运动到 的过程中，下列说法正确的是 A.电阻 中的电流方向为从 到 B.当导体棒的速度为 时，电阻 的瞬时功率为 C.通过电阻 的电量为 D.在 位置时，对轨道的压力大小为 二、非选择题：共 60 分。第 11 题-第 15 题为必考题，每个试题考生都必须作答。第 16、17 题为选考题，考生根据要求做答。 （一）必考题（共 45 分） 11.（6 分）在“探究加速度与物体所受合力的关系”的实验中，实验装置如图甲所示，设 带有定滑轮的小车质量为 ，沙和沙桶的总质量为 ，打点计时器所接的交流电的频率为 。 1 3mg RN    ∆  1 3 2 mg RN    ∆  PM QN、 PQ L r M N、 P Q、 R B P Q、 m g PQ MN R E MN R a b v R 2 2 2B L v R R 2 BrL R π MN 3 Emg r − M m 50Hz （1）对于上述实验，下列说法正确的是___________________。 A.需要用天平测出沙和沙桶的总质量 B.调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车（未连细线）能沿长木板向下匀速运动 C.与小车定滑轮相连的轻绳与桌面要平行 D.小车靠近打点计时器，先接通电源后释放小车 （2）若在实验中得到一条纸带如图乙所示， 为五个相邻的读数点，相邻 的两个计数点之间还有四个点未画出。根据纸带数据，可求出小车的加速度 __________ （结果保留 2 位有效数字）。 （3）该实验沙和沙桶的总质量 _________（选填“需要”或“不需要”）远小于小车的质 量 ；在实验过程中小车的加速度_______________（选填“大于”“等于”或“小于”） 沙和沙桶的加速度。 （4）以弹簧测力计的读数 为横坐标，通过纸带计算出的加速度为纵坐标，画出的 图象如图丙所示，则可求出小车的质量 ______________ . 12.（9 分）一同学要测某手机电池的电动势和内阻，设计了如下图所示的电路，电路中 为定值电阻，阻值大小为 。 O A B C D、 、 、 、 a = 2/m s m M F a F− M = kg 0R 3.5Ω （1）请按电路图完成实物图的连接。 （2）闭合电键前，应先将实物图中的滑动变阻器的滑片移到最______________（填“左” 或“右”）端，电路中定值电阻 的作用是______________________。 （3）闭合电键，调节滑动变阻器的滑片，测出多组电流表和电压表的值，作出 图像 如图丙，则电池的电动势为 ___________________ ，电池的内阻为 _____________ 。 （4）本实验由于存在系统误差，使得电动势测量值比真实值_______________（填“大”或 “小”），电池内阻测量值比真实值______________（填“大”或“小”）。 13.（8 分）一个物块从倾角为 37°的斜面底端以大小为 的初速度上滑，上滑到最高点速 度为零后，又沿原路返回，已知物块上滑过程中重力的冲量与下滑过程中重力的冲量之比为 1：2，物块与斜面间的动摩擦因数恒定，重力加速度为 ， ， 。 求： （1）物块与斜面间的动摩擦因数； （2）物块返回到斜面底端时速度的大小。 14.（10 分）如图，光滑轨道 固定在竖直平面内， 倾斜、 水平、 为半径 的半圆弧轨道，三部分平滑连接， 为圆弧轨道的最低点，可视为质点的小球 和 中间压缩一轻质弹簧静止在水平轨道上（弹簧与两小球不拴接且被锁定）。现解除对弹 簧的锁定，小球 脱离弹簧后恰能沿轨道运动到 处，小球 沿圆弧轨道运动。已知 0R U I− E = V r = Ω 0v g 0sin37 0.6= 0cos37 0.8= abcde ab bc ce 2.7R m= c 1m 2m 1m a 2m ， 的 竖 直 高 度 差 ， 在 点 时 小 球 对 轨 道 压 力 的 大 小 为 ，弹簧恢复原长时小球仍处于水平轨道（不计空气阻力， ），已知 。求： （1）小球 的质量； （2）弹簧锁定时的弹性势能。 15.（12 分）如图所示，在直角坐标系 中，虚线 平分第一、三象限，虚线右侧有 垂直于坐标平面的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为 ， 轴上方、虚线 左侧有沿 轴正向的匀强电场，电场强度为 ， 点处有一质量为 、电量为 的带正电的粒子在坐 标平面内、以大小为 的速度沿平行 的方向射入电场，经电场偏转后，恰好经过坐标 原点 且速度沿 轴负方向，不计粒子的重力。求： （1） 点的位置坐标； （2）从 点射出到第五次经过 所用的时间。 （二）选考题：共 15 分。请考生从第 16、17 题中任选一题作答。如果多做，则按所做的第 一题计分。 16.【物理—选修 3-3】（15 分） 1 1.5m kg= ab 1.8H m= c 2m 40F N= 210 /g m s= 2 1m m< 2m xOy MN B x MN x E P m q 0v MN O y P P MN （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.表面张力使液体的表面有拉伸的趋势 B.饱和蒸汽在等温变化的过程中，当体积减小时压强不变 C.将未饱和汽化成饱和汽可以保持体积不变，降低温度 D.当空气中水蒸气压强等于同温度水的饱和汽压，水会停止蒸发 E.空气的相对湿度定义为空气中所含水蒸汽的压强与相同温度时水的饱和汽压之比 （2）（10 分）如图所示，气缸开口向上放在水平地面上，缸内有一固定的导热板和一个可 自由移动的活塞，开始时导热板上、下封闭气体 、 的压强相等、温度均为 ， 气柱 气体的体积为 气柱气体体积为 ，已知大气压强为 ，活塞的质量为 ，活塞的 横截面积为 ，气缸足够长，气缸和活塞都是绝热材料制成，给 气体缓慢加热，当 气体体积相等时，电热丝发出的热量为 ，重力加速度为 。求： （1）当 气体体积相等时， 中气体的压强多大？ （2）当 气体体积相等时， 两段气体增加的总内能是多少？ 17.【物理-选修 3-4】（15 分） （1）（5 分）一列简谐横波沿 轴的正方向传播，振幅为 ，周期为 ，已知在 时刻波上相距 的两质点 的位移都是 ，但运动方向相反，其中质点 沿 轴 负 向 运 动 。 如 图 所 示 ， 则 这 列 波 的 波 长 为 _______________ ， 波 速 为 ________________。 A B 0T A V B、 2V 0p m S B A B、 Q g A B、 B A B、 A B、 x 2cm 0.2T s= 0t = 40cm a、b 1cm a y （2）（10 分）如图所示，半径为 的 圆周透明介质， 为 中点，光线从点 垂直于 界面射入该介质，在 点反射后，在 界面的 点（ 点图中未画出）发生折射， 折射角为 45°角，已知光在真空中的速度为 。求： ①该介质的折射率； ②光线沿 传播时间。 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D C A B D C BC ABC AC BC 1．D 解析：甲、乙两质点 末在途中相遇时，各自的位移为 和 ，因此两质点出发 点间的距离是甲在乙之前 。 R 1 4 C OB C OB D AO E E c CDE 3s 2m 6m 4m 2．C 解析：光电效应现象说明光是一种粒子，A 项错误；光电效应实验中打出的是光电子， 而不是光，B 项错误；当照射光的频率大于等于金属的极限频率时，即照射光的波长小于等 于金属的极限波长时，会发生光电效应，C 项正确；光电效应的发生基本不需要时间，与照 射光的强度无关，D 项错误。 3．A 解析：将小球做的平抛运动进行分解，则有 ，则 ， 结合图像有 ，求得 ，A 项正确。 4 ． B 解 析 ： 由 题 意 可 知 ， ， 求 得 ， 根 据 动 量 守 恒 ，求得 ，B 项正确。 5．D解析：设每个定值电阻的阻值为 R，电键 断开时，根据变流比，副线圈中的电流为 ，副线圈两端的电压为 ，根据变压比，原线圈两端的电压为 ，结合串并联电路 特点有 ；同理，当电键 闭合时，设电流表的示数为 ，副线圈中的 电 流 为 ， 副 线 圈 两 端 的 电 压 为 ， 原 线 圈 两 端 的 电 压 为 ， 则 ，得到 ，D 项正确。 6．C 解析：设小球刚好能垂直打在 侧面时速度大小为 ，由机械能守怛定律有 ，由牛顿第二定律， ，求得 ，C 项正 确。 7.BC 解 析 ： 设 弹 力 与 竖 直 方 向 的 夹 角 为 ， 由 平 衡 条 件 得 ： 小 鸟 所 受 的 弹 力 ， 从 到 的 过 程 中 ， 减 小 ， 则 弹 力 增 大 ， A 错 误 、 B 正 确 ； 小 鸟 所 受 的 摩 擦 力 ， 从 到 的过程中， 减小，则摩擦力减小，故 C 正确，D 错误。 8．ABC 解析：由于等量异种电荷连线的垂直平分线为等势线，且电势为零，因此 、 、 2 0 1, 2x v t y gt= = 2 2 02 gy xv = 2 0 52 g v = 0 1 /v m s= ( ) 2 0 2 0 1 52 1 422 m v m v =甲 乙 5m m=甲 乙 0 02m v m v m v− =甲 乙 乙 03v v= R S 2I 2IR 4IR 4 5U IR IR IR= + = S 1I 12I 1I R 12I R 1 1 12 3U I R I R I R= + = 1 5 3I I= CD v ( ) 212 2mg d L d mv− − =   2 2 vmg m L d = − 3 8d L= θ cosN mg θ= A B θ sinf mg θ= A B θ a b 、 四点和 点的电势均为零，A 项正确；上面两个等量异种电荷在 点产生的电场的电 场强度方向向右，下面两个等量异种电荷在 点产生的电场的电场强度方向向左，由于上面 两个等量异种电荷在 点产生的电场强度大于下面两个等量异种电荷在 点产生的电场的 电场强度，因此 点的合场强方向向右；根据对称性可知， 点的场强与 点的场强大小 相等，方向相反，B 项正确；由于 两点等势，因此将一个检验电荷从 点移到 点， 电场力做功为零，C 项正确；由于 所在的直线为等势线，因此将一个检验电荷从 点 沿直线移到 点的过程中，电荷的电势能保持不变，D 项错误。 9 ． AC 解 析 ： 在 北 极 ， 在 赤 道 ， 根 据 题 意 ， 有 ， 联立计算得出： ，所以 A 正确、B 错误；万有引力提供同步卫星的向心力， 则： ，联立可得： ，又地球表面的重力加速度为 ，则： ， 得： ，C 正确，D 错误。 10.BC 解析：根据右手定则可知，通过电阻 的电流方向为 到 ，A 项错误；由于速度方 向始终与磁场垂直，当导体棒的速度为 时，感应电动势 ，则电阻 的瞬时功率 ，B项正确；通过电阻 的电量 ，C项正确； 根据功能关系，导体棒运动到 位置时， ，在 位置， ，求得 ，D 项错误。 11. 答案： （1 ）BD ；（2 ）1.2 ； （3 ） 不需要 小于 ； （4） 0.2 （最后一空 2 分，其他每空 1 分） c d O b b b b b d b a b、 a b a c、 a c 1 2N MmF G R = 2 22 2 4 N MmG F mRR T π− = 1 2N NF F N− = ∆ 2 mRT N π= ∆ 2 2 2 4Mm rG mr T π′ ′= 3 GMmRr N = ∆ g 2 Mmmg G R = 3 mgr RN = ∆ R b a v E BLv= R 2 2 2 2E B L vP R R = = R 1 2 2 B rL BrLq R R R πφ π×∆= = = MN 21 2 mv mgr E= − MN 2vF mg m r − = 23 EF mg r = − 解析：（1）从甲图可以看出，小车所受的合外力由弹簧秤测出，不必测沙和桶的质量，故 选项 A 错误，但平衡摩擦力的步骤不能省，故选项 B 正确，轻绳与木板要平行，不是与桌 面平行，故选 C 错误，小车靠近打点计时器，先接通电源后释放小车，故选项 D 正确，所 以选 BD。 （2）由运动学公式求加速度， 。 （3）由于拉力可以从弹簧秤读出，所以不需要满足 ，由于沙和桶的位移是小车的 2 倍，则小车的加速度小于沙和桶的加速度。 （ 4 ） 对 小 车 根 据 牛 顿 第 二 定 律 有 ： ， 即 ， 结 合 图 象 的 斜 率 ， 所以 。 12．（1） 见解析(3 分) （2）左 保护电路 (2 分) （3）3.8 0.5(2 分) （4） 小 小(2 分) 解析：（1）实物连接图如图。 （2）闭合电键前，为了使滑动变阻器接入电路的电阻最大，滑动变阻器的滑片应移动最左 端；电路中定值电阻起保护电路的作用。 （ 3 ） 根 据 图 线 可 得 ： 电 动 势 ， 电 池 内 阻 。 （4）由于电压表的分流作用，使得电动势、内阻的测量值都比真实值小。 13. 解析：（1）设上滑的时间为 ，下滑的时间为 ，根据题意知 ( ) 2 2 1.2 / 2 5 0.02 BD OBx xa m s −= = × × m M<< 2F Ma= 2a FM = × 2 4.0 0.4k M = = 0.2M kg= U I− 3.8E V= 3.8 1.4 3.5 0.50.6 Ur RI ∆ −= − = Ω − Ω = Ω∆ 1t 2t 即： 设物块与斜面间的动摩擦因数为 ，根据牛顿第二定律， 上滑过程中加速度大小  （1 分） 下滑过程中加速度大小 （1 分） （1 分） 求得 ， （1 分） （2）设物块返回到斜面底端的速度为 ，则 （1 分） 解得物块滑到斜面底端时的速度大小 （1 分） 14． 解析：（1）对小球 ，由机械能守恒定律得： (2 分) 解得： (1 分) 取水平向左为正，对小球 、 ，由动量守恒定律得： (2 分) 在 点，由牛顿第二定律得： (1 分) 联立以上各式代入数值得： ， （ ， 舍去)(1 分) (2)由能量的转化及守恒得： (2 分) 代入数值得： (1 分) 15． 解析：（1）设 点的位置坐标为 粒子从 点到 点的运动为类平抛运动的逆运动 因此有： ， (1 分) 1 2 1 2 mgt mgt = 1 2 1 2 t t = µ 1 sin cosa g gθ µ θ= + 2 sin cosa g gθ µ θ= − 2 2 1 1 2 2 1 1 2 2a t a t= 1 24a a= 0.45µ = v 2 2 0 1 22 2 v v a a = 0 1 2v v= 1m 2 1 1 1 1 2 m v m gH= 1 6 /v m s= 1m 2m 1 1 2 20 m v m v= − + c 2 2 2 2 m vF m g R − = 2 9 /v m s= 2 1.0m kg= 2 3m kg= 2 3 /v m s= 2 2 1 1 2 2 1 1 2 2PE m v m v= + 67.5PE J= P ( )1 1,x y P O 1 1 1 2 xx v t= 1 1yy v t= (1 分) (1 分) (1 分) 求得 ， ， (1 分) (2)粒子进入磁场时速度大小 (1 分) 粒子两次在磁场中运动的总时间 (1 分) 粒子第二次在电场中运动时间 (1 分) 粒子第三次在电场中运动时做类平抛运动，设运动的时间为 ，则 ， (1 分) 求得 (1 分) 因此粒子从 点射出到第五次经过 ，所用时间 0 2 2x yv v v= = 1xv at= qEa m = 0 1 2 2 mvt qE = 2 0 1 4 mvx qE = 2 0 1 2 mvy qE = 0 2 2yv v v= = 2 2 mt qB π= 0 3 22 yv mvt a qE = = 4t 2 3 4 1 2x at= 3 4yy v t= 0 3 3 tan 45 y x = 0 4 2mvt qE = P MN (1 分) 16．（1）BCE 解析：与气体接触的液体表面分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面 层的分子间同时存在相互作用的引力与斥力，但由于分子间的距离大于分子的平衡距离 ， 分子引力大于分子斥力，分子力表现为引力，即存在表面张力，表面张力使液体表面有收缩 的趋势，故 A 错误；饱和蒸汽压和温度有关，和其体积无关，故 B 正确；保持体积不变， 减小压强，根据理想气体的状态方程： 可知气体的温度一定降低，所以可知未饱 和汽在降低温度时可能转化成饱和汽，故 C 正确；空气中水蒸气压强等于同温度水的饱和汽 压，水蒸发速率等于水蒸气的液化速率，达到一个动态平衡，但水不会停止蒸发，故 D 错误；空气的绝对湿度用空气中所含水蒸汽的压强表示，空气的相对湿度定义为空气中所含 水蒸汽的压强与相同温度时水的饱和汽压之比，选项 E 正确。 （2）解析：①开始时， 中气体的压强 (1 分) 对 气体研究，当气体的体积增大为原来 2 倍，气体发生等压变化 即： (2 分) 得 (1 分) 对 气体研究，气体发生等容变化，则 (1 分) 得 (1 分) ②活塞向上移动过程对外做功为 (2 分) 根据热力学第一定律，两部分气体增加的内能 (2 分) 17．（1） (3 分) (2 分) 解析：由题意可得 解得 0 1 2 3 4 5 2 2 2 mv mt t t t t qE qB π= + + + = + 0r pV CT = A B、 1 0 mgp p S = + A 0 2V V T T = 02T T= B 1 2 0 p p T T = 2 1 02 2 mgp p p S  = = +   1 0 mgW p V p VS  = ∆ = +   0 mgU Q W Q p VS  ∆ = − = − +   ( )1.2 0,1,2,3 1m nn λ = =+  ( )6 / 0,1,2,3 1v m s nn = =+  1 403n cmλ λ+ = ( )1.2 0,1,2,3 1m nn λ = =+  由 可得， （2） 解析：①由几何关系可得：光在 界面的入射角为 30°(1 分) 光在 界面的入射角为 （1 分) 折射角为 45°，由折射定律可得 (2 分) ②由几何关系可得： (1 分) (1 分) 光在介质中的传播速度为 (2 分) 光线沿 传播时间 (2 分) v T λ= ( )6 / 0,1,2,3 1v m s nn = =+  AB AO 030θ = 0 0 sin 45 2sin30n = = 0 3cos30 2CD R R= = 3 3DE R= cv n = CDE 5 6 6 CD DE Rt v c += =