【物理】湖北省十堰市2020届高三上学期1月调研考试（解析版）

【物理】湖北省十堰市2020届高三上学期1月调研考试（解析版）

湖北省十堰市2020届高三上学期1月调研考试 一、选择题 ‎1.质量为1 kg的物块在轻绳的拉动下，沿倾角为30°、足够长的固定斜面由静止开始向上做匀加速直线运动，轻绳与斜面平行。在0～5 s内，物块运动了20 m，已知物块与斜面间的动摩擦因数为，重力加速度取10 m/s2。则轻绳对物块的拉力大小为 A. l0 B. 11.6 N C. 12.5 N D. 14.1 N ‎【答案】B ‎【详解】物体的加速度 对物块：‎ 解得F=11.6N A．10N，与结论不相符，选项A错误；‎ B．11.6 N，与结论相符，选项B正确；‎ C．12.5 N，与结论不相符，选项C错误；‎ D．14.1 N，与结论不相符，选项D错误；‎ 故选B。‎ ‎2.2019年10月5日，我国成功将“高分十号”卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道。“高分十号”卫星是高分辨率微波遥感卫星，地面像元分辨率最高可达亚米级。已知“高分十号”卫星的运行周期为T，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，不考虑地球的自转。下列分析正确的是 A. 地球的第一宇宙速度大小为gR B. “高分十号”卫星距离地面的高度为 C. “高分十号”卫星绕地球做匀速圆周运动的向心加速度大小为 D. “高分十号”卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度大小为 ‎【答案】C ‎【详解】A．根据 可知地球的第一宇宙速度大小为 选项A错误； ‎ B．根据 且 ‎ ‎ 可知“高分十号”卫星距离地面的高度为 ‎ ‎ 选项B错误；‎ C．“高分十号”卫星绕地球做匀速圆周运动的向心加速度大小为 ‎ ‎ 选项C正确；‎ D．“高分十号”卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度大小为 选项D错误；‎ 故选C。‎ ‎3.如图所示，在足够长的竖直虚线MN、PQ区域内有垂直纸面的宽为d的匀强磁场区域．一质量为m、电荷量为q的带正电粒子，从A点以大小为v0的速度与竖直方向成60°夹角进入匀强磁场．粒子重力不计，若要带电粒子从NM飞出磁场，则磁感应强度的最小值为 A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ 粒子速度方向与PQ相切时，如图：‎ 由几何知识可得：r+rcos60°=d，解得：，‎ 粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，‎ 由牛顿第二定律：，解得，故A正确．‎ 点晴：解决本题关键是找到粒子从NM飞出磁场的临界条件即当粒子在磁场中运动的圆轨迹与右边界相切时，半径最大，磁感应强度最小，根据几何关系找出半径即可求解．‎ ‎4.如图所示，一带负电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹。M和N是轨迹上的两点，其中M点是轨迹的最右点，不计粒子受到的重力，下列说法正确的是 A. 粒子在电场中的加速度先增大后减小 ‎ B. 粒子所受电场力的方向沿轨道方向 C. 粒子在M点的速率最大 ‎ D. 粒子在电场中的电势能先增大后减小 ‎【答案】D ‎【详解】A．粒子在匀强电场中所受的电场力不变，则加速度不变，选项A错误；‎ B．带负电的粒子所受电场力的方向水平向左，选项B错误；‎ C．从N到M电场力做负功，则粒子在M点的速率最小，选项C错误；‎ D．粒子从N到M电场力做负功，电势能增加；然后从M向左下方运动，电场力做正功，电势能减小，则粒子在电场中电势能先增大后减小，选项D正确；‎ 故选D.‎ ‎5.一质量为0.5 kg的物块静止在水平地面上，物块与水平地面间的动摩擦因数为0.2。现给物块一水平方向的外力F，F随时间t变化的图线如图所示，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度为10m/s2，则 A. t=l s时物块的动量大小为2 kg·m/s ‎ B. t=l.5 s时物块的动量大小为2 kg·m/s C. t=6-2s时物块的速度大小为0.5 m/s ‎ D. 在3 s～4 s的时间内，物块受到的摩擦力逐渐减小 ‎【答案】D ‎【详解】A．根据动量定理可得，t=l s时物块的动量大小为 选项Ａ错误； ‎ B．根据动量定理可得，t=l.5 s时物块的动量大小为 选项B错误； ‎ C ．设t时刻物块的速度为零，由动量定理得：‎ IF-μmgt=0-0‎ 图象在2-4s内方程为：‎ F=0.5t-2（N）‎ 根据F-t图象与t轴所围的面积表示冲量，可得：‎ 联立解得：‎ t=（6-2）s 故C错误。 D．因为t=（6-2）s在2-3s内，所以在3s～4s的时间内，物块静止，随着F的减小，物块受到的摩擦力逐渐减小，故D正确。‎ 故选D。‎ ‎6.跳伞运动已成为年轻人时髦的极限运动之一，跳伞时人像翱翔的雄鹰一样，从几千米，甚至上万米高空俯冲下来。某人跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程，将人和伞看成一个系统，在这两个过程中，下列说法正确的是 A. 在加速下降的过程中，系统的机械能增大 ‎ B. 在减速下降的过程中，系统受到的合力向上 C. 系统的重力势能一直减小 ‎ D. 任意相等的时间内重力做的功相等 ‎【答案】BC ‎【详解】A．向下运动的过程中，阻力的方向与运动方向相反，则阻力对系统做负功，系统机械能减小，故A错误；‎ B．在减速下降的过程中，加速度向上，则系统受到的合力向上，选项B正确；‎ C．无论以什么运动状态运动，系统的重力势能都是一直减小，选项C正确； ‎ D．任意相等的时间内下落的高度不相同，则重力做的功不相等，选项D错误；故选BC。‎ ‎7.如图甲所示，abcd为由金属导体做成的框架，其平面与水平面所成角度为θ，质量为m的导体棒PQ与ab、cd接触良好，回路的总电阻为R，整个装置放在垂直于框架平面的变化的磁场中，磁场的磁感应强度变化情况如图乙所示（取磁场方向垂直框架平面向上为正），PQ 始终静止。关于PQ与ab、cd间摩擦力f在0到tl内变化情况的说法中，有可能正确的是 A. f一直增大 B. f一直减小 C. f先增大，后减小 D. f先减小，后增大 ‎【答案】AD ‎【详解】根据法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律可得感应电流 ，其中磁感应强度的变化率为定值，所以在线圈中产生恒定的感应电流，根据楞次定律可知电流方向逆时针，根据左手定则可知开始导体棒PQ受到沿导轨向上的安培力，若开始安培力小于导体棒重力沿导轨向下的分力mgsinθ，则摩擦力为：f=mgsinθ-F安，随着安培力的减小，摩擦力f逐渐增大，当安培力为零时，摩擦力达到最大； 若开始安培力大于mgsinθ，则摩擦力为：f=F安-mgsinθ，由于安培力逐渐减小，摩擦力逐渐减小，当F安=mgsinθ时，摩擦力为零并开始反向变为：f=mgsinθ-F安，f随着安培力的减小将逐渐增大； A．f一直增大，与结论相符，选项A正确；‎ B．f一直减小，与结论不相符，选项B错误；‎ C． f先增大，后减小，与结论不相符，选项C错误；‎ D．f先减小，后增大，与结论相符，选项D正确；‎ 故选AD。‎ ‎8.如图所示，两种情况下变压器灯泡L2、L3的功率均为P，且L1、L2、L3为相同的灯泡，匝数比为n1 ︰n2＝3︰1，则图甲中L1的功率和图乙中L1的功率分别为 (　　)‎ A. P、P B. 9P、 C. 、9P D. 、P ‎【答案】B ‎【解析】分析：根据变压器的电压与匝数成正比，电流与匝数成反比可知，变压器的输入电压和电流的关系，由功率的公式P=和P=I2R可以求得灯泡L1的功率的大小．‎ 解答：解：由题意可知，两种情况下变压器输入功率为均为2P．设灯泡L2、L3的电压为U，电流为I，电阻为R，则有P=．根据电压与匝数成正比可知，两种情况下变压器的输入电压均为3U，根据输入功率和输出功率相等可知，变压器输入电流为I．所以图（a）中L1的功率为Pa==9P；图（b）中L1的功率为Pb=()2R=P；选项B正确．‎ 故选B．‎ 点评：图（a）中的电压与输入的电压相同，图（b）中的电流与输入的电流相同，根据不同的特点采用不同的公式来求解灯泡L1的功率的大小．‎ 二、非选择题 ‎9.某同学利用图甲所示的实验装置探究物块速度随时间的变化。把物块放在桌面上，细绳的一端与物块相连，另一端跨过定滑轮挂上钩码。打点计时器固定在桌面左端，纸带穿过打点计时器连接在物块上。启动打点计时器，释放物块，物块在钩码的作用下拖着纸带运动。打点计时器打出的纸带如图乙所示（图中相邻两点间有3个计时点未画出）。在打点计时器打出 B点时，物块的速度大小为0. 70 m/s。‎ 根据实验数据分析，该同学认为物块的运动为匀加速运动。回答下列问题：‎ ‎(l)所用交流电源频率为____Hz。（结果保留两位有效数字）‎ ‎(2)物块的加速度大小为____m/s2。（结果保留两位有效数字）‎ ‎【答案】 (1). 50 (2). 3.1‎ ‎【详解】（1）[1]．设打点频率为f，则相邻两个计时点间的时间为 ‎ 对B点的速度：‎ 解得 f=50Hz ‎（2）[2]．根据可得 ‎10.某探究小组计划测量某金属丝的电阻率。‎ ‎(1)小组成员取了一段长l=l m的粗细均匀的金属丝，用螺旋测微器测量其直径如图甲所示，由图甲可知该金属丝的直径d=_____mm。‎ ‎(2)小组成员先用多用电表粗测该段金属丝的阻值，将选择开关调在电阻挡的“×10”倍率，并进行欧姆调零，再将被测金属丝的两端接在两个表笔间，指针指示如图乙所示，则被测金属丝的阻值Rx____Ω。‎ ‎(3)为了精确测量这段金属丝的电阻，实验室给出了以下实验器材：‎ 电池组E：电动势为3V，内阻约为0.5 Ω；‎ 电压表V1：量程0～3 V，内阻约为40 kΩ；‎ 电压表V2：量程0～15 V，内阻约为200 kΩ；‎ 电流表A1：量程0～20 mA，内阻约为10 Ω；‎ 电流表A2：量程0～3 A，内阻约为1 Ω；‎ 定值电阻：R0=l00 Ω；‎ 滑动变阻器R：阻值范围0～10Ω，额定电流为1 A；‎ 开关S、导线若干。‎ 为了尽可能减小实验测量的误差，电压表应选____，电流表应选____。根据选用的器材，在图丙方框中补充完整实验电路图（标出实验器材的代号，金属丝电阻用Rx表示）。‎ ‎(4)根据电路图连接好电路，闭合开关，调节滑动变阻器，若某次测量中电压表的示数为U，电流表的示数为I，则该金属丝电阻率的表达式为ρ=_____用相应的字母符号表示）。由于电阻测量存在系统误差，使得电阻率的测量值比真实值____（选填“大” 或“小”）。‎ ‎【答案】(1). 5.500 (2). 80 (3). V1 A1 ‎ ‎(4). 小 ‎【详解】（1）[1]．金属丝的直径d=5.5mm+0.01mm×0.0=5.500mm ‎（2）[2]．被测金属丝的阻值Rx=8×10=80Ω。‎ ‎（3）[3][4][5]．电源电动势为3V，则电压表选择V1；电流表A2量程过大，电流表A1量程过小，但可以用定值电阻R0与待测电阻串联，然后可以用电流表A1测电流即可；电压表内阻远大于待测电阻，可用电流表外接；滑动变阻器用分压电路；电路如图；‎ ‎（4）[6]．根据 解得 ‎（5）[7]．因电压表的分流作用使得电阻的测量值偏小，则电阻率的测量值偏小。‎ ‎11.如图所示，水平地面上有两个静止的物块A和B，A、B的质量分别为m1＝2kg，m2＝1kg，它们与地面间的动摩擦因数均为μ＝0.5．现对物块A施加一大小I＝40N·s，水平向右的瞬时冲量，使物块A获得一个初速度，t＝1s后与物块B发生弹性碰撞，且碰撞时间很短，A、B两物块均可视为质点，重力加速度g＝10m/s2．‎ ‎(1)求A与B碰撞前瞬间，A的速度大小；‎ ‎(2)若物块B的正前方20m处有一危险区域，请通过计算判断碰撞后A、B是否会到达危验区域．‎ ‎【答案】(1) 15m/s (2) 物块A不会到达危险区域，物块B会到达危险区域 ‎【详解】（1）设物块A获得的初速度为v0，则 I=m1v0‎ A与B碰撞前的运动过程有:‎ v1=v0-at 其中 a=μg 解得：A与B碰撞前瞬间，A的速度大小 v1=15m/s ‎（2）A与B碰撞过程机械能守恒、动量守恒，则有 m1v1=m1v1′+m2v2‎ ‎=+‎ 解得:v1′=5 m/s，v2=20 m/s 由运动学公式可知：‎ xA==2.5 m xB== 40m 即物块A不会到达危险区域，物块B会到达危险区域．‎ ‎12.如图所示，真空中竖直平面内的xOy坐标系的第Ⅱ象限中，有一个紧靠y轴且下极板与x轴重合的平行板电容器，两极板间距离d=0.3m，电容器上极板带正电、下极板带负电；在y轴的右侧有一以（0.2m，0）为圆心的圆形匀强磁场区域，该区域的半径R=0.2m，磁场的磁感应强度大小B=1T、方向垂直于纸面向里；在y=R的虚线上方足够大的范围内，有电场强度大小E=6×106N/C、方向水平向左的匀强电场.一带正电粒子（重力不计）从电容器左侧两极板正中间平行x轴方向射入，结果恰好从坐标原点O沿与x轴正方向斜向下成30°角方向射入磁场，经过一段时间后由P点穿出磁场，最后由M点（P点和M点没有在图中标出）穿过y轴.已知粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径也为R，粒子的比荷.求：‎ ‎（1）电容器的极板长度L；‎ ‎（2）P点和M点的坐标；‎ ‎（3）粒子由O点运动到M点所用的时间t.‎ ‎【答案】(1) (2) ,（0，0.4m） (3) ‎ ‎【详解】粒子运动轨迹分为在平行板电容器中的偏转、在磁场中的匀速圆周运动、在磁场和电场之间的匀速直线运动以及在电场中的类平抛运动四个阶段，如图所示. ‎ ‎（1）设粒子射入电容器的速度大小为，在电容器中运动的加速度大小为a、时间为，到达坐标原点O时沿竖直方向的分速度大小为vy，有：‎ 由几何关系有：‎ 解得：‎ ‎.‎ ‎（2）设粒子在磁场中做圆周运动的速度大小为v，有：‎ 解得：‎ 由几何关系知，粒子在磁场中转过120°后，沿y轴正方向先从P点离开磁场，竖直向上匀速运动一段距离后，沿垂直电场方向进入电场.‎ 由几何关系可知，P点到y轴和x轴的距离分别为：‎ 故P点的坐标为 设粒子在电场中做类平抛运动的时间为，有：‎ qE=ma'‎ 解得：‎ M点的纵坐标为：‎ 故M点的坐标为（0，0.4m）.‎ ‎（3）粒子在磁场中做圆周运动的时间为：‎ 粒子在磁场和电场之间做匀速直线运动的时间为：‎ 故粒子由O点运动到M点所用时间为：‎ ‎13.图示描述了一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ab的延长线过原点，则下列说法正确的是____。‎ A. 气体从状态a到b的过程，气体体积不变 B. 气体从状态b到c过程，一定从外界吸收热量 C. 气体从状态c到d的过程，外界对气体做功 D. 气体从状态d到a的过程，气体的内能减小 E. 气体从状态d到a的过程，气体对外界做功 ‎【答案】ABD ‎【详解】A．从状态a到b，气体发生的是等容变化，气体的体积不变，故A正确； B．从状态b到c，温度升高，气压不变，根据理想气体状态方程，体积增加，体积增加说明对外做功，温度升高说明内能增加，根据热力学第一定律公式△U=W+Q ‎，气体吸收热量，故B正确； C．从状态c到d，各点与原点连线的斜率变小，体积变大，体积变大说明气体对外做功，故C错误； DE．从状态d到a，各点与原点连线的斜率变大，体积变小，外界对气体做功，温度降低，内能减小，故D正确，E错误； 故选ABD。‎ ‎14.如图所示，由U形管和细管连接的玻璃泡A、B和C浸泡在温度均为273K的水槽中，B的容积是A的4倍.阀门S将A和B两部分隔开，A内为真空，B和C内都充有气体.U形管内左边水银柱比右边的低.打开阀门S，整个系统稳定后，U形管内左右水银柱的高度相等.假设U形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积.‎ ‎（ⅰ）求玻璃泡C中气体的压强；（以mmHg为单位）‎ ‎（ⅱ）将右侧水槽的水从273K开始缓慢加热至327.6K，求此时U形管内左右水银柱的高度差.‎ ‎【答案】（ⅰ） （ⅱ） ‎ ‎【详解】（ⅰ）在打开阀门S前，设玻璃泡B中气体的压强为p1，体积为VB，玻璃泡C中气体的压强为，有：‎ 其中 打开阀门S，整个系统稳定后，设玻璃泡B中气体的压强为pB，有：‎ 玻璃泡A和B中气体的总体积为：‎ 其中 根据玻意耳定律有：‎ 解得：‎ ‎.‎ ‎（ⅱ）当玻璃泡C中气体的温度为T=327.6K时，‎ 根据查理定律有：‎ 解得：‎ 即 ‎.‎ ‎15.已知波沿x轴正方向传播，波源的频率为5Hz，t=0时的波形图如图中实线所示，则下列说法正确的是 。‎ A. 该波的周期为0. 125 s B. 该波的波速为40 m/s C. t=0时刻，平衡位置在x=3 m处的质点正在沿x轴正方向运动 D. 平衡位置在x=8 m的质点在1 s的时间内通过的路程为2m E. 图中虚线可能是t=0. 85 s时的波形图 ‎【答案】BDE ‎【详解】A．该波的频率为5 Hz，则周期为T=1/f=0. 2 s，选项A错误；‎ B．该波的波长为λ=8m，则波速为 选项B正确； ‎ C．根据“逆向爬坡法”可知t=0时刻，平衡位置在x=3 m处的质点正在沿y轴正方向运动，而不能随波移动，选项C错误；‎ D．因为1s=5T，则平衡位置在x=8 m的质点在1 s的时间内通过的路程为 ‎5×4A=5×4×0.1m=2m，‎ 选项D正确；‎ E．t=0. 85 s时波向前前进的距离 x=vt=34m=4λ，‎ 则图中虚线可能是t=0. 85 s时的波形图，选项E正确；‎ 故选BDE。‎ ‎16.如图所示，横截面为矩形的玻璃砖ABCD长L=12 cm，当细单色光束从AD边的中点F以α =60°角射入玻璃砖时，CD边恰好没有光线射出。已知真空中光速c=3×l08 m/s。求：‎ ‎（1）玻璃砖对该光的折射率n；‎ ‎（2）光束通过玻璃砖的时间t。‎ ‎【答案】（1） （2）‎ ‎【详解】（1）如图甲，由折射定律：‎ ‎ ‎ 光束在CD边恰好发生全反射有 解得 ‎ ‎ ‎（2）如图乙，光束在AB边上也恰好发生全反射，光束在玻璃砖中通过的路程 ‎ ‎ 光在玻璃中的传播速度 ‎ ‎ 传播时间