【物理】黑龙江省大庆市2020届高三上学期第二次教学质量检测试题（解析版）

【物理】黑龙江省大庆市2020届高三上学期第二次教学质量检测试题（解析版）

黑龙江省大庆市2020届高三上学期第二次 教学质量检测试题 一、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1-4题只有一项符合题目要求，第5-8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。‎ ‎1.一质量为m的小球在空中由静止释放，若小球运动过程中受到的空气阻力与速度成正比，用v和a分别表示小球下落的速度和加速度的大小，t表示时间。则关于小球下落过程的运动描述，下列图象可能正确的是（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 本题考查牛顿第二定律以及速度时间图像。题中空气阻力与速度成正比，所以物体做变加速直线运动，当阻力和重力相等时做匀速直线运动。‎ ‎【详解】CD．阻力与速度成正比，则 ‎ ，‎ 其中k为常数，对物体列牛顿第二定律 ‎ ，‎ 即 ‎，‎ 随着速度增大，阻力增大，加速度不断减小，最终变为零，所以CD错误；‎ AB．速度时间图像的斜率代表加速度，因为加速度不断减小直至0，所以曲线斜率应该越来越小最后水平，所以A错误，B正确。‎ 故选B。‎ ‎2.如图所示，光滑半圆形轨道MAN固定在竖直平面内，MN为水平直径，一轻质小环A套在轨道上，轻绳一端固定在M点，另一端穿过小环系一质量为m的小球恰好静止在图示位置，不计所有摩擦，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（ ）‎ A. 轻绳对M点拉力的大小为 B. 轻绳对M点拉力的大小为2mg C. 轻绳对小环A作用力的大小为 D. 轻绳对小环A作用力的大小为2mg ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 本题考查共点力的平衡，从重物端开始受力分析，得到绳上的力后对轻环受力分析即可。‎ ‎【详解】AB．因为小球恰好静止，绳上拉力等于小球重力，轻绳上拉力处处相等，轻绳对M点的拉力为mg，所以AB错误；‎ CD．轻环受轻绳的两股力以及轨道的支持力共三个力而平衡，绳上的两股力的合力与环的支持力等大反向，所以绳的合力沿AO方向，又绳上的力相等，所以AO是两股绳夹角的角平分线，所以OAM= ，所以合力 ‎，‎ 所以C正确，D错误。故选C。‎ ‎3.教学用发电机能够产生正弦式交变电流，原理如图所示。矩形线圈abcd面积为S，匝数为N，电阻为r，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴OO＇以角速度ω匀速转动，利用该发电机向定值电阻R供电，电压表和电流表均可视为理想表。下列说法正确的是（ ）‎ A. 线圈平面通过图示位置时电流方向改变 B. 电压表的读数为 C. 当线圈由图示位置转过30˚时，线圈中的电流为 D. 当线圈由图示位置转过30˚过程中，通过线圈磁通量的变化量为 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 本题考查发电机产生交变电流的原理机制。‎ ‎【详解】A．线圈在中性面时磁通量最大，电流为零，电流方向改变，A错误；‎ B．电压表测得是路端电压，电动势最大值为 ‎，‎ 有效值 ‎，‎ 由于线圈有电阻，路端电压要比有效值小，B错误；‎ C．从图示位置开始转动，电动势 ‎，‎ 电流 ‎ ，‎ C错误；‎ D．转过，‎ D正确；‎ 故选D。‎ ‎4.如图所示，一个倾角为θ=30°的光滑斜面固定在水平面上，不可伸长的轻绳一端固定在斜面上的O点，另一端系一个质量为m的小球（可视为质点），绳长为L，在O点沿斜面向下处的P点钉一枚与斜面垂直的钉子。现将小球拉起，使轻绳与斜面平行且在水平方向上伸直，由静止释放，小球绕O点转动90˚时绳与钉子相碰。已知重力加速度大小为g，不计一切摩擦和空气阻力，下列说法中错误的是（ ） ‎ A. 绳碰到钉子前瞬间，小球的线速度为，且碰后瞬间线速度大小不变 B. 绳碰到钉子前瞬间，小球受到的拉力为，且碰后瞬间绳的拉力突然增大 C. 绳碰到钉子后，小球绕P点做圆周运动可恰好到达最高点O点 D. 若将钉钉子的位置P点沿斜面向下移动，OP距离越大，绳碰到钉子后瞬间受到的拉力越大 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 考查圆周运动过程中半径突变的情况，由于斜面光滑，运用机械能守恒定律求出动能，即可对小球进行受力分析，合外力等于向心力。‎ ‎【详解】AB．球从开始运动到碰到钉子前瞬间机械能守恒，‎ 合外力提供向心力 碰后瞬间，速度不变，半径变小，所需向心力增大，绳上拉力变大，所以AB正确；‎ C．碰到钉子后，小球绕P点做圆周运动，O点是轨道的最高点，由于最高点小球所受合外力不可能为零，所以速度不能为零，根据机械能守恒，小球不能运动到O点，C错误；‎ D．OP距离越大，与钉子相碰后新的圆周运动的半径越小，由于速度不变，所以半径越小，所需向心力越大，绳上拉力越大，D正确；‎ 本题选择错误的，故选C。‎ ‎5.用图甲所示的装置研究光电效应，闭合电键S，用频率为ν的光照射光电管时发生了光电效应。图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象，图线与横轴的交点坐标为(a, 0)，与纵轴的交点坐标为(0,－b)。下列说法正确的是（ ）‎ A. 该光电管阴极的极限频率为a B. 普朗克常量为h＝‎ C. 断开开关S后，电流表G的示数一定为零 D. 仅增大入射光的频率，则遏止电压也随之增大 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 本题考查光电效应方程的理解应用。‎ ‎【详解】A．根据光电效应方程 ‎，‎ 当时，对应的 值是极限频率，此时，所以该光电管阴极的极限频率为a，A正确；‎ B．根据光电效应方程 ‎，‎ 图线的斜率即为普朗克常量 ，B错误；‎ C．没有外加电压，只要最大初动能够大，光电子就能到达另一极板，电流表示数可能不为零，C错误；‎ D．仅增大入射光频率，能量增大，最大初动能增大，，遏止电压也随之增大，故D正确。‎ 故选AD ‎6.2018年12月8日2时23分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射嫦娥四号探测器，开启了月球探测的新旅程。嫦娥四号探测器经历地月转移、近月制动、环月飞行，最终于2019年1月3日10时26分实现人类首次月球背面软着陆，开展月球背面就位探测及巡视探测，此过程中探测器的成功变轨至关重要。如图所示，已知月球半径为R，月球表面的重力加速度为g0，探测器在距月球表面高度为3R的轨道Ⅰ上做匀速圆周运动，在轨道Ⅰ上A点点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，在轨道Ⅱ的近月点B再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月球做匀速圆周运动，不考虑其他星球的影响，则( )‎ A. 由于探测器在A点和B点处点火后，动能都减少，故探测器在轨道Ⅲ运动的速率小于在轨道Ⅰ运动的速率 B. 只有万有引力作用情况下，探测器在轨道Ⅱ上通过B点时加速度的大小等于在轨道Ⅲ上通过B点时加速度的大小 C. 探测器在轨道Ⅲ上绕月球运行一周所需的时间为 D. 由题中已知条件可求出探测器在轨道Ⅰ上的运行周期，但不能求出在轨道Ⅱ上的运行周期 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 本题考查卫星变轨问题和在轨运行问题。‎ ‎【详解】A．变轨处的速度不是探测器在轨道上运行的速度，探测器在轨道Ⅰ 运行的半径大于在轨道Ⅲ运行的半径，所以在轨道Ⅰ运行的速率小于在轨道Ⅲ运行的速率，A错误 B．只有万有引力作用，探测器在轨道Ⅱ上通过B点时的力等于在轨道Ⅲ上通过B点时力，同一探测器，所以加速度相同，B正确；‎ C．探测器在轨道Ⅲ上绕月球运行时，‎ ‎，‎ ‎ ‎ C正确 D．根据开普勒行星第三定律，求出探测器在轨道Ⅰ上运行周期后，知道轨道Ⅱ的半长轴，可以求出其上的运行周期，D错误；‎ 故选BC。‎ ‎7.如图所示，边长为L的等边三角形ABC区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场，D为AB边的中点，一个质量为m、电荷量为q的带电粒子平行BC边从D点射入磁场，粒子的速度大小为v0，且刚好垂直BC边射出磁场。不计粒子的重力， 下列说法正确的是( )‎ A. 该粒子带正电 B. 匀强磁场的磁感应强度 C. 若只改变该粒子射入磁场的速度大小，则粒子一定不能从C点射出磁场 D. 若只改变该粒子射入磁场的速度方向，则粒子可以从AC边射出磁场，且在磁场中运动的时间可能是 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【分析】本题考查带电粒子在磁场中的运动，洛伦兹力提供向心力，洛伦兹力与速度垂直可以确定圆心。‎ ‎【详解】A．粒子垂直于BC边射出磁场，所以粒子向下偏转，洛伦兹力方向向下，根据左手定则，粒子带正电，A正确；‎ B．粒子垂直于BC射出磁场，圆心在BC上，同时粒子从D点水平射入，圆心应该在过D点与BC垂直的垂线的垂足处，所以半径为三角形BC边上高的一半，‎ ‎，‎ ‎ ‎ 则 B错误；‎ C．改变初速度的大小，当 ‎ ，‎ 粒子从C点射出，C错误；‎ D．粒子在磁场中做圆周运动的周期 ‎，‎ 粒子从C点与AC相切射出磁场时，偏转，运动时间为 ‎ ‎ D正确；故选AD。‎ ‎8.在倾角为θ=30˚的斜面上固定两根足够长的平行金属导轨MN、EF，间距为L，导轨处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨斜面向下。有两根质量均为m、电阻均为R、长度均为L的金属棒ab、cd垂直导轨放置且与导轨接触良好，光滑的ab棒用平行于导轨的不可伸长的轻绳跨过光滑定滑轮与质量为2m的物块P连接，如图所示。初始时作用在ab棒上一个外力（题中未画出）使ab棒、重物P保持静止，cd棒也静止在导轨上且刚好不下滑。已知重力加速度大小为g，导轨电阻不计，cd棒的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现撤去外力，ab棒和重物P从静止开始运动，到cd棒刚好要向上滑动的过程中，则( )‎ A. 重物P向下做加速度不断减小的加速运动 B. cd棒刚好要向上滑动时，ab棒中的电流大小为 C. cd棒刚好要向上滑动时，重物P的速度大小为 D. 重物P减少的重力势能等于ab棒、重物P增加的动能与ab、cd棒产生的焦耳热之和 ‎【答案】ABC ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 本题考查电磁感应中的楞次定律，通过分析安培力判断物体的运动状态，回路中的电流以及焦耳热。‎ ‎【详解】A．P和ab棒是一个系统，P的重力不变，ab棒重力沿斜面向下的分力不变，而速度在增大，沿斜面向下的安培力随之增大，P棒的合外力变小，加速度变小，A正确；‎ B．cd棒刚开始恰好静止，‎ ‎ ，‎ cd棒刚要上滑时，‎ B正确；‎ C．cd棒刚要上滑时，‎ C正确；‎ D．重物P减少的重力势能等于ab棒、重物P增加的动能、ab棒增加的重力势能与ab、cd棒产生的焦耳热之和，D错误；‎ 故选ABC。‎ 三、非选择题：第9题~第11题为必考题，每个试题考生都必须作答。第12题~第14题为选考题，考生根据要求作答。‎ ‎（一）必考题 ‎ ‎9.某实验小组利用如图所示装置“探究小车加速度与合外力的关系”，图中A为小车，B为打点计时器，C为弹簧测力计，P为钩码，一端带有定滑轮的足够长的木板水平放置，与小车相连的细线和长木板平行，与动滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直，不计绳与滑轮的摩擦及动滑轮质量。实验步骤如下：‎ ‎①把长木板左端垫高，在不挂重物情况下，轻推一下小车，使小车拖着纸带做匀速运动；‎ ‎②挂上钩码，接通电源后，释放小车，打出一条纸带，将点迹清楚的某点记为第零计数点，顺次选取一系列点作为计数点1、2、3，分别测量这些计数点到第零计数点之间的距离x，然后由这些距离求出小车的加速度；‎ ‎③改变钩码数量，重复步骤②，求得小车在不同合力作用下的加速度。‎ ‎（1）本实验中是否必须满足重物P的质量远小于小车A的质量； _______ （填“是”或“否”）‎ ‎（2）由本实验得到的数据作出小车加速度与弹簧测力计示数F的关系图象，与本实验相符合的是________；‎ ‎（3）该实验小组欲利用此装置“探究小车动能变化与合外力对它所做 功的关系”，在步骤②中的纸带上，由各计数点到第零计数点之间的距离x，计算出它们与零计数点的速度平方差，弹簧测力计的示数F，小车A的质量m，然后建立 坐标系，通过描点法得到的图象是一条过原点的直线，如图所示，则这条直线斜率的表达式为__________。（用题中已知条件表示）‎ ‎【答案】(1). 否 (2). A (3). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】本题考查牛顿第二定律验证的实验，根据F=ma，探究F与a的关系。‎ ‎（1）验证牛顿第二定律的实验中，当我们把钩码的重力近似当成绳上的拉力时需要满足钩码质量远小于小车质量，此时有弹簧测力计直接测出绳上拉力，不需要把钩码重力近似为绳上拉力，所以不需要满足钩码质量远小于小车质量。‎ ‎（2）由于已经平衡摩擦力，所以随着F从0开始增大，加速度也从0开始线性增大，所以选A；‎ ‎（3）由动能定理，‎ 得到 所以 ‎10.某物理兴趣小组利用小量程的电流表设计了如图所示多用电表的电路图，电流表G的规格是满偏电流Ig=30 mA，内阻Rg= 45Ω。电路中定值电阻R1的阻值为5Ω，电阻箱R2和R3的最大阻值都为999.9Ω。‎ ‎（1）图中与多用电表A端相连的为_______（填“红”或“黑”）表笔；‎ ‎（2）将选择开关置于1位置，电流表量程为___________A；（结果保留两位有效数字）‎ ‎（3）将选择开关置于2位置， 欧姆调零后，使电流表G指针位于表盘中央刻度时，对应被测电阻的阻值为15Ω，则当电流表G指针位于10mA的位置时，电阻刻度盘上应标上_______Ω，电源的电动势为________V。‎ ‎（4）将选择开关置于3位置，将其改装为量程为150 V的电压表，则电阻箱R3应调整为__________Ω。‎ ‎【答案】 (1). 红 (2). 0.30 (3). 30Ω . 4.5V (4). 495.5Ω ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 本题考查多用电表的原理和使用。‎ ‎【详解】(1) 欧姆表电流从红表笔流进电表，从黑表笔流出电表，A与负极相连，所以A连红表笔；‎ ‎(2) ‎ ‎(3)中值电阻为15Ω，则欧姆表内阻为15Ω，且此时电流表的量程已扩大十倍，干路电流等于扩大十倍，所以电动势 ‎ 当电流表示数为10mA时，电阻刻度盘上应该标的阻值 ‎(4)总电压为150V ‎11.如图所示，倾角θ =37˚的固定斜面处于竖直向下的匀强电场中，电场强度E=104V/m，在足够长的斜面上某点以v0=4m/s的初速度水平抛出一个质量为m =0.1kg、电荷量为q=10-4C的带正电的绝缘小球（可视为质点），已知重力加速度g =10m/s2 ，sin37˚ =0.6 ，cos37˚ =0.8。求：‎ ‎（1）小球经多长时间落到斜面上；‎ ‎（2）小球从水平抛出至落到斜面的过程中，电势能减少了多少？‎ ‎【答案】（1）t =0.3s （2）0.9J ‎【解析】‎ ‎【详解】解：(1)小球做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动。由牛顿第二定律得：‎ ‎（或：）‎ 解得： ‎ 水平方向：‎ 竖直方向：‎ 又因为：‎ 联立解得：‎ t=0.3s ‎(2)电场力做功为：‎ W=F电y (或 W=qEy)‎ W=0.9J；‎ 因为电场力做了多少功，电势能就减少多少。（或电势能的减少量为）即：电势能减少了0.9J ‎12.如图所示，竖直平面内一足够长、倾角θ=30˚的固定光滑倾斜轨道与一水平轨道通过一小段光滑圆弧平滑连接，静止在水平轨道最左端的两个可视为质点的小物块A、B，质量分别为mA=2kg、mB=1kg， 两者之间有一被压缩的微型弹簧，弹簧具有的弹性势能EP=3J，A与地面的动摩擦因数为μA=0.2，B与右侧竖直墙壁的距离L=0.5m。某时刻将压缩的弹簧释放，使A、B瞬间分离，B沿着水平轨道与墙壁垂直的方向向右运动。（若运动过程中涉及到碰撞，均为弹性碰撞且碰撞时间极短，重力加速度g =10m/s2 。）‎ ‎（1）求释放后瞬间A、B速度的大小；‎ ‎（2）若释放后A、B不再发生碰撞且恰好停在同一位置，求B与地面间动摩擦因数μB。‎ ‎【答案】（1）； （2） 或 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)由动量守恒得：‎ 由能量守恒得：‎ 解得： ‎ ‎；‎ ‎(2)不再发生碰撞，A在斜面上往返运动最后停在水平面上某点，设该点为O点，A的位移为xA，由动能定理可得：‎ ‎(或 A在斜面上往返运动，再次运动到水平面的速度大小仍为 ，A在水平面上运动的加速度：‎ 位移 ‎ 则B在水平面上运动的位移 若B不与墙壁碰撞：‎ ‎ （或； ）‎ 得 若B与墙壁碰撞1次后返回：B在水平面上运动的路程：‎ 由 得 ‎ A在斜面上往返运动，由牛顿第二定律得：‎ 得 A在斜面上运动的时间：‎ 由于B被弹开后与墙壁碰撞再运动到斜面底端的最短时间 ‎＞，‎ 故B不能运动到斜面上再返回停在O点 ，也不能与墙壁发生第二次碰撞，故B与地面动摩擦因数或 ‎（二）选考题 ‎【物理——选修3-3】‎ ‎13.下列说法中正确的是_____。‎ A. 一定质量的理想气体吸收热量后温度不一定升高 B. 质量相等的两种气体，温度相同时内能相同 C. 布朗运动是液体分子的无规则运动 D. 当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能都随分子间距离的增大而减小 E. 空气相对湿度越大，空气中水蒸气的实际压强越接近同一温度时水的饱和汽压 ‎【答案】ADE ‎【解析】‎ ‎【详解】A．物体吸收热量的同时若对外做功，内能可能不变，温度可能不变，A正确；‎ B．温度是分子平均动能标志，所以内能不一定相等，B错误 C．布朗运动是固体小颗粒的无规则的运动，C错误；‎ D．当分子力表现为斥力时，分子间距离增大，分子力做正功，分子势能随分子间距增大而减少，D正确；‎ E．空气的相对湿度越大，空气中水蒸气的实际压强越接近同一温度时水的饱和汽压，E正确；‎ 故选ADE。‎ ‎14.如图所示，完全相同的质量均为m=1kg的导热密闭活塞A、B用劲度系数k=1000N/m 的轻弹簧连接，活塞将开口向下竖直悬挂的导热气缸内一定质量的理想气体分成Ⅰ、Ⅱ两部分。初始时刻，温度T1=280K，弹簧恰好处于原长L=8cm状态，活塞B到气缸底部的距离H=8cm，活塞的横截面积均为S=10cm2，外界大气压强P0=1×105Pa。重力加速度g=10m/s2，活塞与气缸内壁间无摩擦且密封性良好。现将环境温度缓慢升高至T2=350K，求此时：‎ ‎（ⅰ）活塞B与气缸底部的距离h；‎ ‎（ⅱ）弹簧的伸长量x。‎ ‎【答案】(ⅰ) h=10cm (ⅱ) 1cm ‎【解析】‎ ‎【详解】(ⅰ) 对于Ⅱ气体，温度升高，压强P2不变 由盖·吕萨克定律知: ‎ 代入数据得得：‎ h=10cm ‎(ⅱ)对于Ⅰ气体初态：体积V1=LS，由活塞A平衡，可列：‎ 解得：‎ 末态：体积 V2=(L+x)S 由活塞A平衡，可列：‎ 解得：‎ 对于Ⅰ气体，由理想气体状态方程知：‎ 代入得：‎ 解得：‎ ‎【物理——选修3-4】‎ ‎15.一列简谐横波沿x轴正方向传播，t=0时刻刚好传到E点，且A点在波峰，B、C、D也是波上质点，波形如图（a）所示；质点C的振动图象如图（b）所示。在x轴正方向E点有一能接收简谐横波信号的接收器（图中未画出）以5 m/s的速度向x轴正方向运动。下列说法正确的是 。‎ A. 波速是10m/s B. t = 0时刻E点起振方向沿y轴负方向 C. t = 0.05 s时，B点在波谷 D. C、D两点振动的相位差是π E. 接收器接收到的波的频率比波源振动频率小 ‎【答案】ADE ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由图a知道波长为4m，由图b知道波速为0.4s，所以波速 A正确；‎ B．波沿x轴正方向传播，所以E点的起振方向向上，B错误；‎ C．从平衡位置到波谷至少要四分之一周期，0.05s是八分之一周期，B不可能在波谷，C错误；‎ D．CD差半个波长，所以相位差π，故D正确；‎ E．接收器沿x轴正方向运动，根据多普勒效应，接收器接收到的波的频率比波源振动小,E正确；故选ADE ‎16.两束平行的细激光束，垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆柱玻璃上，如图甲所示．已知其中一条光线沿直线穿过玻璃，它的入射点是O；另一条光线的入射点为A，穿过玻璃后两条光线交于P点．已知玻璃截面的圆半径为R，OA=，OP =R．求：‎ ‎（1）该种玻璃材料的折射率．‎ ‎（2）若使用该种材料制作成如图乙所示的扇形透明柱状介质AOB，半径为仍R，圆心角．一束平行于OB的单色光由OA面射入介质，要使柱体AB面上没有光线射出，至少要在O点竖直放置多高的遮光板？（不考虑OB面的反射）‎ ‎【答案】（1）n=1.73 （2）R/3‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）作出光路如图所示，‎ 其中一条光线沿直线穿过玻璃，可知O点为圆心； ‎ 另一条光线沿直线进入玻璃，在半圆面上的入射点为B，入射角设为θ1，折射角设为θ2‎ 则得θ1=300 ‎ 因OP=R，由几何关系知BP=R，则折射角θ2=600 ‎ 由折射定律得玻璃的折射率为 n==1.73‎ ‎（2）光线在OA面上的C点发生折射，入射角为60°，折射角为β，‎ n=sin60°/sinβ，‎ 解得β=30°．‎ 折射光线射向球面AB，在D点恰好发生全反射，入射角为α，‎ n=1/sinα，‎ sinα=> sin30°.‎ 在三角形OCD中，由正弦定理，=，‎ 挡板高度H=OCsin30°=R/3．‎