【物理】河北省正定中学2020届高三下学期第三次质量检测试卷试题（解析版）

【物理】河北省正定中学2020届高三下学期第三次质量检测试卷试题（解析版）

河北省正定中学2020届高三下学期 第三次质量检测试卷试题 第Ⅰ卷 一、选择题 ‎1.某同学设计了一个烟雾探测器，如图所示，S为光源，当有烟雾进入探测器时，S发出的光被烟雾散射进入光电管C。光射到光电管中的钠表面产生光电子，当光电流大于或等于I时，探测器触发报警系统报警。已知真空中光速为c，钠的极限频率为υ0，电子的电荷量为e，下列说法正确的是（　　）‎ A. 要使该探测器正常工作，光源S发出的光波长应大于 ‎ B. 若用极限频率更高的材料取代钠，则该探测器一定不能正常工作 C. 若射向光电管C的光子中能激发出光电子的光子数占比为η，报警时，t时间内射向光电管钠表面的光子数至少是 D. 以上说法都不对 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．根据可知，光源S发出的光波波长 即要使该探测器正常工作，光源S发出的光波波长小于，故A错误；‎ B．根据光电效应方程可知，用极限频率更高材料取代钠，只要频率小于光源S发出的光的频率，则该探测器也能正常工作，故B错误；‎ C．光电流等于I时，t秒产生的光电子的个数 t秒射向光电管钠表面的光子最少数目 故C正确；‎ D．由以上分析，D项错误。‎ 故选C。‎ ‎2.一个物体沿直线运动，t=0时刻物体的速度为‎1m/s，加速度为‎1m/s2，物体的加速度随时间变化规律如图所示，则下列判断正确的是（　　）‎ A. 物体做匀变速直线运动 B. 物体的速度与时间成正比 C. t＝5s时刻物体的速度为‎6.25m/s D. t＝8s时刻物体的速度为‎12.2m/s ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．物体的加速度在增大，做变加速直线运动，故A错误。 B.由图像知质点的加速度随时间增大，根据v=v0+at可知，物体的速度与时间一定不成正比，故B错误。 C.由图知 a=0.1t+1（m/s2），当t=5s时，a=‎1.5 m/s2，速度的变化量 知t=5s时的速度为 v=v0+△v=‎1m/s+‎6.25m/s=‎7.25m/s 故C错误。 D.a-t图线与时间轴围成的面积表示速度的变化量，则0-8s内，a=0.1t+1（m/s2），当t=8s时，a=‎1.8 m/s2，速度的变化量 ‎ ‎ 知t=8s时的速度为 v=v0+△v=‎1m/s+‎11.2m/s=‎12.2m/s 故D正确。 故选D。‎ ‎3.如图所示，橡皮筋一端固定在O点，另一端拴一个可以看做质点的物体，O点的正下方A处有一垂直于纸面的光滑细杆。已知橡皮筋的弹力与伸长量成正比，现用水平拉力F使物体在粗糙的水平面上从B点沿水平方向匀速向右运动至C点，已知运动过程中橡皮筋处于弹性限度内且物体对水平地面有压力，下列说法正确的是（　　）‎ A. 如果橡皮筋的自然长度等于OA，物体所受地面的摩擦力变大 B. 如果橡皮筋的自然长度等于OA，物体所受地面的支持力变小 C. 如果橡皮筋的自然长度小于OA，物体所受地面的摩擦力变大 D. 如果橡皮筋的自然长度小于OA，物体所受地面的支持力变小 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．设开始时A离地面的高度为L，设某一时刻橡皮筋与竖直方向的夹角为θ，则橡皮筋的弹力为 其向上分力 物体对地面的压力为 保持不变，因f=μN，故摩擦力也保持不变，故AB错误；‎ CD．设开始时A离地面的高度为L，橡皮筋的自然长度比OA小x ‎，设某一时刻橡皮筋与竖直方向的夹角为θ，则橡皮筋的弹力为 其向上分力 物体对地面的压力为 由于变大，则物体对地面的压力变大，因f=μN，故摩擦力变大，故C正确，D错误。‎ 故选C。‎ ‎4.某实验小组模拟远距离输电的原理图如图所示，A、B为理想变压器，R为输电线路的电阻，灯泡L1、L2规格相同，保持变压器A的输入电压不变，开关S断开时，灯泡L1正常发光，则(　　)‎ A. 仅将滑片P上移，A的输入功率不变 B. 仅将滑片P上移，L1变暗 C. 仅闭合S，L1、L2均正常发光 D. 仅闭合S，A的输入功率不变 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．仅将滑片P上移，则升压变压器的副线圈匝数变小，所以输出电压变小，相应的B变压器的输入电压降低，输出电压也降低，所以L1两端电压变小。输出功率变小，则A变压器的输入功率也变小，故A错误，B正确； ‎ CD．仅闭合S，则B变压器的负载电阻变小，输出总电流变大，输出功率变大，则升压变压器A的输入功率也变大。相应的输电线上的电流变大，输电线上损失的电压变大，B变压器的输入电压变小，输出电压也变小，即灯泡两端的电压变小，灯泡不能正常发光，故CD错误。 ‎ 故选B。‎ ‎5.如图所示，纸面为竖直面，MN为竖直线段，MN之间的距离为h，空间存在平行于纸面的足够宽的匀强电场，其大小和方向未知，图中未画出，一带正电的小球从M点在纸面内以v0=的速度水平向左开始运动，以后恰好以大小为v =v0的速度通过N 点。已知重力加速度g，不计空气阻力。则下列说法正确的的是（　　）‎ A. 可以判断出电场强度的方向水平向左 B. 从M点到N点的过程中小球的机械能先增大后减小 C. 从M到N的运动过程中小球的速度最小为 D. 从M到N的运动过程中小球的速度最小为 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．小球运动的过程中重力与电场力做功，设电场力做的功为W，则有 代入解得 说明MN为电场的等势面，可知电场的方向水平向右，故A错误；‎ B．水平方向小球受向右的电场力，所以小球先向左减速后向右加速，电场力先负功后正功，机械能先减小后增加，故B错误；‎ CD．设经过时间t1小球的速度最小，则竖直方向 水平方向 合速度 由数学知识可知，v的最小值为 故C错误，D正确。‎ 故选D。‎ ‎6.2019 年北京时间 ‎4 月 1‎0 日 21 时，人类历史上首张黑洞照片被正式披露，引起世界轰动．黑洞是一类特殊天体，质量极大，引力极强，在它附近（黑洞视界）范围内，连光也不能逃逸，并伴随很多新奇的物理现象．传统上认为，黑洞“有进无出”，任何东西都不能从黑洞视界里逃逸出来．但霍金、贝肯斯坦等人经过理论分析，认为黑洞也在向外发出热辐射，此即著名的“霍金辐射”，因此可以定义一个“黑洞温度”T： ，其中 h 为普朗克常量，c 为真空中的光速，G 为万有引力常量，M 为黑洞质量，k 是一个有重要物理意义的常量，叫做“玻尔兹曼常量”．以下能用来表示“玻尔兹曼常量”单位的是（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】BCD ‎【详解】根据得 ‎ h的单位为J•s=Nms=kg•m2/s，c的单位是m/s，G的单位是N•m2/kg2=kg•m3/s2，M的单位是kg，T的单位是K，代入上式可得k的单位是 ，不等于。‎ A．，与结论不相符，选项A错误；‎ B．，与结论相符，选项B正确；‎ C．，与结论相符，选项C正确；‎ D．，与结论相符，选项D正确；‎ ‎7.最近几十年，人们对探测火星十分感兴趣，先后发射过许多探测器。称为“火星探路者”的火星探测器曾于1997年登上火星。在探测器“奔向”火星的过程中，用h表示探测器与火星表面的距离，a表示探测器所受的火星引力产生的加速度，a随h变化的图像如图所示，图像中a1、a2、h0以及万有引力常量G己知。下列判断正确的是（　　）‎ A. 火星的半径为 B. 火星表面的重力加速度大小为 C. 火星的第一宇宙速度大小为 D. 火星的质量大小为 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】AD．分析图象可知，万有引力提供向心力 当时 联立解得，火星的半径 火星的质量 A错误D正确；‎ B．当h=0时，探测器绕火星表面运行，火星表面的重力加速度大小为a1，B正确；‎ C．在火星表面，根据重力提供向心力得 解得火星的第一宇宙速度 C错误。‎ 故选BD ‎8.如图甲所示为足够长、倾斜放置的平行光滑导轨，处在垂直斜面向上的匀强磁场中，导轨上端接有一定值电阻，导轨平面的倾角为，金属棒垂直导轨放置，用一平行于斜面向上的拉力F拉着金属棒由静止向上运动，金属棒的质量为‎0.2kg，其速度大小随加速度大小的变化关系如图乙所示，且金属棒由静止加速到最大速度的时间为1s，金属棒和导轨的电阻不计，sin=0.6，cos=0.8，g取‎10m/s2，则（　　）‎ A. F为恒力 B. F的最大功率为0.56W C. 回路中的最大电功率等于0.56W D. 金属棒由静止加速到最大速度这段时间内定值电阻上产生的焦耳热是0.26J ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．对棒受力分析有 变形得 结合图乙可知 联立解得 且由可知，F的最大功率为 故A正确，B错误；‎ C．当棒的速度为‎1m/s时，回路中的电流最大，回路中的电功率最大为 故C正确；‎ D．金属棒由静止加速到最大速度由动量定理得 即 解得 金属棒由静止加速到最大速度，由动能定理得 解得 由功能关系可知 故D正确。‎ 故选ACD。‎ 二、非选择题 ‎（一）必考题 ‎9.小华同学欲测量小物块与斜面间的动摩擦因数，其实验装置如图1所示，光电门 1、2可沿斜面移动，物块上固定有宽度为d的挡光窄片。物块在斜面上滑动时，光电门可以显示出挡光片的挡光时间。（以下计算的 结果均请保留两位有效数字）‎ ‎(1)用游标卡尺测量挡光片的宽度，其示数如图2所示，则挡光片的宽度d=______ mm。‎ ‎(2)在P处用力推动物块，物块沿斜面下滑，依次经过光电门1、2，显示的时间分别为40ms、20ms，则物块 经过光电门1处时的速度大小为____________m/s，经过光电门 2 处时的速度大小为____________m/s。比较物块经过光电门1、2处的速度大小可知，应_______（选填“增大”或“减小”）斜面的倾角，直至两光电门的示数相等；‎ ‎(3)正确调整斜面的倾角后，用刻度尺测得斜面顶端与底端的高度差h=‎60.00cm、斜面的长度L=‎100.00cm，g取‎9.80m/s2，则物块与斜面间的动摩擦因数的值m =（ ）。‎ ‎【答案】 (1)5.2 (2) 0.13 0.26 减小 (3) 0.75‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]挡光片的宽度为；‎ ‎(2)[2][3]d=‎5.2mm=5.2×10‎-3m，t1=40ms=40×10-3s，t2=20ms=20×10-3s，用平均速度来求解瞬时速度：‎ ‎[4]由于v2μmgcosθ 故应减小斜面的倾角，直到 mgsinθ=μmgcosθ 此时物块匀速运动，两光电门的示数相等 ‎(3)[5]h=‎60.00cm=‎0.6m，L=‎100.00cm=‎1m，物块匀速运动时 mgsinθ=μmgcosθ 即 tanθ=μ 又 解得 μ=0.75‎ ‎10.某同学要将一满偏电流为3mA的毫安表G改装为量程为30mA的电流表。他先测量出毫安表G的电阻，然后对表进行改装，最后再利用一标准毫安表，对改装后的电流表进行检测 具体实验步骤如下：‎ ‎①按电路原理图a连接线路 ‎②将R1的阻值调到最大，闭合开关S1后调节R1的阻值，使毫安表G的指针偏转到满刻度 ‎③闭合S2，保持R1不变，调节R2的阻值，使毫安表G的指针偏转到满刻度的三分之一的位置 ‎④记下R2的阻值 回答下列问题：‎ ‎（1）如果按正确操作步骤测得R2的阻值为90Ω，则毫安表G内阻的测量值Rg=___Ω，与毫安表内阻的真实值相比，Rg____（填“>”、“＝”或“<”）‎ ‎（2）若忽略实验的误差，将上述毫安表G改装成量程为30mA的电流表，则需要并联一个阻值R=___Ω的电阻 ‎（3）根据图b所示电路对改装后的电表进行检测，当标准毫安表的示数为16.0mA时，改装表的指针位置如图c所示，由此可以推测出改装的电表量程不是预期值，改装电流表的量程是__mA ‎（4）要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可，其中k=____‎ ‎【答案】 (1). 180 < (2). 20 (3)32 (4). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）[1]由于指针指在三分之一的位置，说明R2分得电流为电流计电流的两倍，所以电流计电阻是R2的两倍，为180Ω。闭合S2后，R2与Rg的并联值R并Ig，而此时G的示数为满偏电流的三分之一，所以IR2大于三分之二满偏电流，所以2R2<，即Rg<；‎ ‎（2）[2]由并联电路分流特点，得 Ω=20Ω ‎（3）[3]标准毫安表的示数为16.0mA时，改装后的电表显示为刻度盘的中值刻度，故改装电流表的量程为32mA；‎ ‎（4）[4]把毫安表改装成电流表需要并联分流电阻，并联电阻阻值 当量程为32mA时，则有 当量程为30mA时，则有 联立解得 ‎11.图（甲）所示，弯曲部分AB和CD是两个半径相等的圆弧，中间的BC段是竖直的薄壁细圆管（细圆管内径略大于小球的直径），细圆管分别与上、下圆弧轨道相切连接，BC段的长度L可作伸缩调节．下圆弧轨道与地面相切，其中D、A分别是上、下圆弧轨道的最高点与最低点，整个轨道固定在竖直平面内．一小球多次以某一速度从A点水平进入轨道而从D点水平飞出．今在A、D两点各放一个压力传感器，测试小球对轨道A、D两点的压力，计算出压力差△F．改变BC间距离L，重复上述实验，最后绘得△F-L的图线如图（乙）所示，（不计一切摩擦阻力，g取‎10m/s2），试求：‎ ‎（1）某一次调节后D点离地高度为0．‎8m．小球从D点飞出，落地点与D点水平距离为2．‎4m，小球通过D点时的速度大小 ‎（2）小球的质量和弯曲圆弧轨道的半径大小 ‎【答案】⑴vD＝‎6m/s；⑵m＝‎0.2kg，r＝‎‎0.4m ‎【解析】‎ 试题分析：⑴设小球经过D点时的速度为vD ‎，小球从D点离开后做平抛运动，在竖直方向上为自由落体运动，设运动时间为t，根据自由落体运动规律有：h＝①‎ 在水平方向上为匀速运动，有：x＝vDt ②‎ 由①②式联立解得：vD＝＝‎6m/s ‎⑵设小球的质量为m，圆轨道的半径为r，在D点时，根据牛顿第二定律有：FD＋mg＝③在A点时，根据牛顿第二定律有：FA－mg＝④‎ 小球在整个运动过程中机械能守恒，有：mg(2r＋L)＝－⑤‎ 由③④⑤式联立解得：ΔF＝FA－FD＝2mg＋6mg 即ΔF与L呈一次函数关系，对照ΔF-L图象可知，其纵截距为：b＝6mg＝12N ⑥‎ 其斜率为：k＝＝10N/m ⑦‎ 由⑥⑦式联立解得：m＝‎0.2kg，r＝‎‎0.4m 考点：本题综合考查了平抛运动规律、圆周运动向心力公式、牛顿第二定律、动能定理(或机械能守恒定律)的应用，以及对图象的理解与应用问题，属于中档偏高题．‎ ‎12.如图所示为一种研究高能粒子在不同位置对撞的装置．在关于y轴对称间距为2d的MN、PQ边界之间存在两个有界匀强磁场，其中K（K在x轴上方）下方I区域磁场垂直纸面向外，JK上方Ⅱ区域磁场垂直纸面向里，其磁感应强度均为B．直线加速器1与直线加速器2关于O点轴对称，其中心轴在位于x轴上，且末端刚好与MN、PQ的边界对齐；质量为m、电荷量为e的正、负电子通过直线加速器加速后同时以相同速率垂直MN、PQ边界进入磁场．为实现正、负电子在Ⅱ区域的y轴上实现对心碰撞（速度方向刚好相反），根据入射速度的变化，可调节边界与x轴之间的距离h，不计粒子间的相互作用，不计正、负电子的重力，求：‎ ‎（1）哪个直线加速器加速的是正电子；‎ ‎（2）正、负电子同时以相同速度ν1进入磁场，仅经过边界一次，然后在Ⅱ区域发生对心碰撞，试通过计算求出v1的最小值．‎ ‎（3）正、负电子同时以v2速度进入磁场，求正、负电子在Ⅱ区域y轴上发生对心碰撞的位置离O点的距离．‎ ‎【答案】（1）直线加速器2（2）；（3）△y＝2[]，n＝1，3，5，7…2k﹣1．‎ ‎【详解】（1）正负电子进入磁场后要在Ⅱ区域相遇，因此正负电子出加速器以后都向上偏转，根据左手定则可知直线加速器2加速得为正电子 ‎（2）如图所示：d＝2Rsinθ，R（1﹣cosθ）＝h 或直接得：‎ 整理得：R 即当，即h时，Rmin 根据ev1B＝m，求得：v1‎ ‎（3）当v，则R，距离总是满足：△y＝2h 情况一：h＞R，只有一种情况h＝R，△y 情况二：h＜R，，h＝R，‎ 那么△y＝2[]，n＝1，3，5，7…2k﹣1‎ ‎（二）选考题 ‎13.下列说法正确的是 ‎ A. 用不能被水浸润的塑料瓶做酱油瓶，向外倒酱油时不易外洒 B. 一定量的理想气体，在压强不变时，分子每秒对单位面积器壁的平均碰撞次数随着温度升高而减少 C. 某气体的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏伽德罗常数为NA，则该气体的分子体积为V0＝‎ D. 与固体小颗粒相碰液体分子数越多，布朗运动越明显 E. 自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的 ‎【答案】ABE ‎【解析】‎ ‎【详解】A．从塑料酱油瓶里向外倒酱油时不易外洒，这是因为酱油不浸润塑料，故A正确；‎ B．一定质量的理想气体，在压强不变时，温度升高，则分子对器壁的平均碰撞力增大，所以分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数减少，故B正确；‎ C．气体间距较大，则 得到的是气体分子间的平均距离，故C错误；‎ D．布朗运动是指悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，反映了液体分子的无规则运动，布朗运动的激烈程度与温度和悬浮颗粒的体积有关，温度越高，体积越小，布朗运动越剧烈，若是与固体颗粒相碰的液体分子数越多，说明固体颗粒越大，不平衡性越不明显，故D错误；‎ E．根据热力学第二定律，自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，故E正确。‎ 故选ABE。‎ ‎14.如图所示，开口向上的汽缸C静置于水平桌面上，用一横截面积S=‎50cm2的轻质活塞封闭了一定质量的理想气体，一轻绳一-端系在活塞上，另一端跨过两个定滑轮连着一劲度系数k=1400N/m的竖直轻弹簧A，A下端系有一质量m=‎14kg的物块B。开始时，缸内气体的温度t=‎27°C，活塞到缸底的距离L1=‎120cm，弹簧恰好处于原长状态。已知外界大气压强恒为p=1.0×105 Pa，取重力加速度g=‎10 m/s2 ，不计一切摩擦。现使缸内气体缓慢冷却，求: ‎ ‎(1)当B刚要离开桌面时汽缸内封闭气体的温度 ‎(2)气体的温度冷却到‎-93°C时离桌面的高度H ‎【答案】(1)；(2)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)B刚要离开桌面时弹簧拉力为 解得 由活塞受力平衡得 根据理想气体状态方程有 代入数据解得 ‎(2)当温度降至198K之后，若继续降温，则缸内气体的压强不变，根据盖-吕萨克定律，则有 代入数据解得 ‎15.沿x轴正方向传播的一列横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为‎200m/s，则下列说法正确的是（　　）‎ A. 从图示时刻开始，经0.01s质点a通过的路程为‎40cm，相对平衡位置的位移为零 B. 图中质点b的加速度在增大 C. 若产生明显的衍射现象，该波所遇到障碍物的尺寸为‎20m D. 从图示时刻开始，经0.01s质点b位于平衡位置上方，并沿y轴正方向振动做减速运动 E. 若此波遇到另一列波，并产生稳定的干涉现象，则另一列波的频率为50Hz ‎【答案】BDE ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由图象可知波长为 又波速为 则该列波的周期为 那么经过0.01s，质点a振动了半个周期，质点a通过的路程为‎40cm，应在负向最大位移处，所以A错误；‎ B．根据同侧法可以判断b质点此时正沿y轴负方向振动，也就是远离平衡位置，所以回复力在增大，加速度在增大，所以B正确；‎ C．由图象已知该波的波长是‎4m，要想发生明显的衍射现象，要求障碍物的尺寸与机械波的波长差不多或更小，所以障碍物‎20m不能观察到明显的衍射现象，C错误；‎ D．经过0.01s，质点b振动了半个周期，图示时刻质点b正沿y轴负方向振动，所以可知过半个周期后，该质点b在平衡位置上方且沿y轴正方向振动，速度在减小，所以D正确；‎ E．该波的周期是0.02s，所以频率为 所以若此波遇到另一列波，并产生稳定的干涉现象，那么另一列波的频率也是50Hz，所以E正确。‎ 故选BDE。‎ ‎16.如图所示是一玻璃砖的截面图,一束光沿与面成30°角从边上的点射入玻璃砖中,折射后经玻璃砖的边反射后,从边上的点垂直于边射出．已知,,,．真空中的光速,求:‎ ‎①玻璃砖的折射率;‎ ‎②光在玻璃砖中从传播到所用的时间．‎ ‎【答案】① ②‎ ‎【解析】‎ 本题考查光的折射和全反射．‎ ‎① 光在玻璃砖中传播的光路如图所示，由几何关系可得 光在边发生反射后垂直BC边射出，可得 由折射定律 解得 ‎② 光在玻璃砖中的速度为 由几何关系得 ‎ ‎ 所以