2020届福建福州市高三理综物理试题 带答案及评分细则

2020 届福州市 4 月份高三理科综合物理试题 二、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 14～18 题只 有一项符合题目要求，第 19～21 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。） 14. 下列说法中正确的是 A．卢瑟福根据 α 粒子散射实验判断出原子核是由质子和中子构成的 B．根据波尔理论，氢原子从高能级向低能级跃迁时，电子的动能将减少 C．某频率紫外线照射到锌板表面时能够发生光电效应，若增大该紫外线的照射强度，逸出的 光电子的最大初动能也随之增大 D．铀核（ ）衰变为铅核（ ）的过程中共发生了 8 次 α 衰变和 6 次 β 衰变。 15．天琴一号卫星，于 2019 年 12 月 20 日 11 时 22 分在山西太原升空，并于 2020 年 1 月 18 日成 功完成了无拖曳控制技术的在轨验证。它是我国“天琴”计划的首颗技术验证卫星。已知天琴一号 卫星和地球同步卫星的周期之比约为 。则可以判断 A．天琴一号卫星的角速度和同步卫星的角速度之比约为 B．天琴一号卫星的线速度和同步卫星的线速度之比约为 C．天琴一号卫星的轨道半径和同步卫星的轨道半径之比约为 1∶6 D．天琴一号卫星的向心加速度和同步卫星的向心加速度之比约为 16. 将一小球以初速度 v0 水平抛出，不计空 气阻力，小球轨迹如图 a 所示，按此轨迹制作 一条光滑轨道，并将轨道固定在竖直面，如 图 所示。现把质量为 m 的小球套在轨道 上，从轨道顶点 O 由静止开始下滑，已知当 地重力加速度为 g，则沿该轨道下滑的小球 A．做平抛运动 B．机械能不守恒 C．下滑高度 时，重力瞬时功率为 D．与图 a 中的小球相比，下行相同高度时，耗时较长 238 92 U 206 82 Pb 66:1 66:1 1:66 1:66 b h ghmg 2 x y O ( b ) G v0 O x y ( a )17．如图所示，匀强电场内有一矩形 ABCD 区域，某带电量大小为 e 粒子从 B 点沿 BD 方向以 6eV 的动能射入该区域，恰好从 A 点射出该区域，已知矩形区域的边 长 AB=8cm，BC=6cm， A、B、C 三点的电势分别为 6V、12V、 18V，不计粒子重力，下列判断正确的是 A．粒子带负电 B．电场强度的大小为 100V/m C．粒子到达 A 点时的动能为 12eV D．仅改变粒子在 B 点初速度的方向，该粒子可能经过 C 点 18．如图所示，在直角坐标系xOy的第1、4象限内存在方向垂直 于纸面向外的匀强磁场Ⅰ和Ⅱ，两磁场以OP直线为界，OP直线 与+x 轴夹角为30°，其磁感应强度分别为B和2B。一质量为m、电 荷量为q的粒子从y轴上的N点沿平行于+x轴的方向射入磁场Ⅰ； 一段时间后，该粒子在OP边界上某点以垂直于OP的方向射入磁 场Ⅱ，最后粒子射出磁场。则粒子在磁场中运动的时间为 A. B . C． D． 19．如图所示，两个带电小球 A、B 穿在同一根光滑绝缘的细绳上，细绳两端固定在天花板的 O 点， 当整个系统保持平衡时，两小球连线恰好水平，且两小球与悬点 O 恰好构成一个正三角形，则下列判断正确的是 A．两小球质量一定相同 B．两小球带电量一定相同 C．细绳张力与两小球之间库仑力之比为 2∶3 D．A 球在缓慢漏电过程，细绳张力始终保持不变 20．如图(a)所示，一质量为 1kg 的小物块以一定的初速度滑上 一固定斜面，其机械能 E 总等于动能 Ek 和重力势能 Ep 之和，取 斜面底端为重力势能零点，该小物块的 E 总和 Ep 随它离斜面底 端的距离 x 的变化如图（b）所示。重力加速度 g 取 10 m/s2。由 图中数据可得 A．x = 0 时，小物块的速率为 5m/s qB m 6 7π qB m 6 5π qB m 3 2π qB mπ A B D C v0 v x 0 a A B O E/J x/m0 40 4 5 20 21 3 10 30 50 E 总 Ep bB．小物块与斜面间的动摩擦因数为 0.5 C．x = 3 m 时，小物块的动能 Ek=20 J D．从斜面底端至 x = 5 m，小物块的动能减少 30 J 21．如图所示，水平地面上放置一根轻弹簧，弹簧的左端固定在墙上，右端靠着物体（物体和弹簧 不粘连），现用力向左推动物体挤压弹簧，静止在 O 处；撤去外力后，物体向右运动，在离 O 点 xo 距离的位置 A 时恰好离开弹簧，然后运动了 2xo 距离停在 B 点。已知物体的质量为 m，物体与水平面间动摩擦因数 为 μ，重力加速度为 g。则物体从 O 点运动到 B 点过程 A．经过 A 点位置时速度最大 B．经过 AB 中点位置时，速度大小等于 C．最大加速度为 6μg D．最大动能为 三、非选择题：共 174 分。第 22～32 题为必考题，每个试题考生都必须作答。第 33～38 题为选考 题，考生根据要求作答。 （一）必考题（共 129 分） 22．（5 分） 某同学用光电门和力传感器来研究单摆运动时小球在最低点时细线拉力与小球速度的关系。如 图甲所示，用光电门测量小球经过最低点 A 时的挡光时间 t，同时用传感器测量细线对小球的拉力 大小 F。 （1）用螺旋测微器测量钢球的直径 d，如图乙所示，则 d = _______mm；通过公式 就可以测出小球通过最低点的速度。 （2）实验时，要采用控制变量法，保持小球质量 m 和__ _不变，通 过改变单摆最大摆角 θ，来改变小球到达最低点的速度，这样就能 得到一组数据，从而完成实验研究。某实验小组同学用测量的数据， 02 gxµ 12 25 0mgxµ t dv = 图甲 O BA 左 右 力传感器 图乙 5 45 0 0 5 图丙 0在 坐标中画出如图丙所示图像，得到了第一个结论：小球在最低点受到细线拉力随速度的增 大而__ __ 增大（填“线性”或“非线性”）；为了进一步探究拉力和速度的定量关系，该小组做 了以下几种图像，能直接从图像中得到定量关系的是图____ 。 23.（10 分）几位同学对一个阻值大约为 590Ω 的未知电阻 Rx 进行测量，要求较精确地测量电阻的 阻值。有下列器材供选用： A．待测电阻 Rx B．电压表 V（量程 6V，内阻约 3kΩ） C．电流表 A1（量程 20mA，内阻约 5Ω） D．电流表 A2（量程 10mA，内阻约 10Ω） E．滑动变阻器 R1（0～20Ω，额定电流 2A） F．滑动变阻器 R2（0～2000Ω，额定电流 0.5A） G．直流电源 E（6V，内阻约 1Ω） H．多用表 I．开关、导线若干 t dF − 图 A 图 B 图 C 0 0 0（1）甲同学用多用表直接测量待测电阻的阻值如图甲所示。若选用欧姆表“×100”档位，则多 用表的读数为__ _ Ω （2）乙同学根据以上器材设计如图乙所示的测量电阻的电路，则滑动变阻器应选择　 　（选填 “R1”或“R2”）；电阻测量值偏大的主要原因是__ __造成的。（选填“电流表内阻”或 “电压表内阻”） （3）丙同学经过反复思考，利用所给器材设计出了如图丙所示的测量电路，具体操作如下： ①按图丙连接好实验电路，调节滑动变阻器 R1、R2 的滑片至适当位置； ②开关 S2 处于断开状态，闭合开关 S1，调节滑动变阻器 R1、R2 的滑片，使电流表 A2 的示 数恰好为电流表 A1 的示数的一半，读出此时电压表 V 的示数 U1 和电流表 A2 的示数 I1。 ③保持开关 S1 闭合，再闭合开关 S2，保持滑动变阻器 R2 的滑片位置不变，适当调节滑动 变阻器 R1 的位置，读出此时电压表 V 的示数 U2 和电流表 A2 的示数 I2。 可测得待测电阻的阻值为　 　，同时可测出电流表 A1 的内阻为　 　（用 U1、U2、 I1、I2 表示）。 （4）比较甲、乙、丙三位同学测量电阻 Rx 的方法中，_ __ 同学的方案最有利于减小系统误差。 24．(12 分) 如图所示，ABCD 是光滑轨道，其中竖直圆轨道的半径为 R＝0.2m，最低点 B 处入、出口不重 合，C 点是最高点，BD 部分水平，D 点与其右侧的水平传送带平滑连接，传送带以速率 v＝1m/s 逆时针匀速转动，水平部分长度 L＝1m。质量为 m ＝1kg 的小物块从轨道上高 H = 0.6m 处的 P 位置由 静止释放，在竖直圆轨道内通过最高点 C 后经 B 点 进入水平轨道， 小物块与传送带间的动摩擦因数 μ ＝0.4， 重力加速 g 取 10m/s2。 （1）小物块经过最高点 C 处时所受轨道的压力 N 的大小； （2）小物块在传送带上运动的时间 t 及小物块与传送带之间摩擦产生的热量 Q。25．(20 分) 如图所示，M N 和 M′N′是两根互相平行、竖直 固定、足够长的光滑金属导轨，两根导体棒 AB 和 CD 质量分别为 m1 = 0.3kg 和 m2 = 0.1kg，均与导轨垂 直接触。开始 AB 棒放在绝缘平台 P 上，t = 0 时 CD 棒开始受到竖直向上的恒力 F = 4N，从静止开始 向上运动，t = 2s 时 CD 棒的速度为 v0 = 2m/s，此时 快速撤离绝缘平台 P。已知 AB 棒的电阻为 R1 = 0.5Ω，CD 棒的电阻为 R2 =1.5Ω，导轨间距为 L= 0.5m。整个装置处在磁感应强度为 B = 2T 的匀强磁场中，磁场方向与导轨所在平面垂直。两导体 棒始终与导轨接触良好，导轨电阻不计，重力加速 g 取 10m/s2。求： （1）撤去绝缘平台前瞬间，CD 棒哪端电势高，两端电压 U； （2）0~2s 时间内，CD 棒这段时间内上升的距离 h； （3）撤离绝缘平台后，AB 棒和 CD 棒分别达到的最大速度大小 v1 和 v2。 （二）选考题：共 45 分。请考生从 2 道物理题、2 道化学题、2 道生物题中每科任选一题作答。如 果多做，则每学科按所做的第一题计分。 33．[物理一选修 3-3]（15 分） （1）（5 分）以下说法正确的是 。（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．露珠呈球状是由于液体表面张力的作用 B．温度升高，每个分子的动能都增大 C．扩散现象表明，液体分子在永不停息地运动 D．容器中气体的温度、压强都变大，则气体的密度一定变大 E．气体压强是由气体分子撞击器壁产生的，与气体温度和单位体 积分子数有关 （2）（10 分）某温度计的结构示意图如图所示，储有一定质量理想气 体的玻璃测温泡 A 通过细玻璃管 B 和水银压强计左 C 管相连，压强计 右管 D 与大气相通，移动右管 D 可调节 C 管水银面的高度，从而保证 泡内气体体积不变。温度计的定标方法是，在 1 个标准大气压下，将 测温泡 A 浸在冰水混合物中，移动右管 D，使压强计 C、D 两管的水银 F 绝缘平台 B M N N′ M′ A B C D m2=0.1kg m1=0.3kgP面等高，恰好位于竖直放置刻度尺的零刻度处，将此处标记为 0℃；改变水温，移动右管 D，使 C 管中水银面回到零刻度处，此时 C、D 管水银面的高度差 h，通过高度差 h 即可确定测温泡 A 处的 温度 t，并标刻在刻度尺上。已知 1 标准大气压 p0=76cmHg。求： （i）刻度尺 7.6cm 处对应的温度 t1； （ii）通过计算说明这种温度计的刻度是否均匀。 34．[物理一选修 3-4]（15 分） （1）（5 分）一列简谐横波沿 x 轴正向传播，振幅为 4cm，周期为 T = 4s。已知在 t = 0 时刻，质 点 a 坐标为(5，-2)，振动方向沿 y 轴正向，质点 b 坐标为(15，2)，振动方向沿 y 轴负向，如图所示。 下列说法正确的是__ __。(填正确答案标号。选对 1 个给 2 分，选对 2 个给 4 分，选对 3 个给 5 分。每选错 1 个扣 3 分，最低得分为 0 分) A．波的波长可能为 4cm B．波的波速可能为 5cm/s C．在 t = 5s 时刻，质点 b 一定沿 y 轴正向运动 D．当质点 b 在波谷位置时，质点 a 一定在波峰位置 E．在 t = 0 到 t = 0.5s 时间内，质点 a 通过的位移为 2cm （2）（10 分）如图为某玻璃三棱镜 的横截面， 边长为 ， ， 。一束激光 I 从 的中点 O 处与 成 45°角 入射三棱镜，从 边射出的光线与 边界也成 45°角。真空中光速 为 。 （i）求该玻璃三棱镜的折射率 n； （ii）若将入射激光绕 O 点逆时针转过 90°角，如图中 II 方向射入 三棱镜，求光第一次射出三棱镜的位置和时间。 ABC BC a 90C∠ = ° 60B∠ = ° BC BC AB AB c O C B A 45° 45° I II P福州市理综物理参考答案 14．D 15．C 16．D 17．C 18．B 19．AC 20．BC 21．BD 22．（5 分） （1）6.985（2 分，6.983~6.987 均给 2 分） （2）细线长度（或摆长），非线性，A（3 分，每空 1 分） 23．（10 分） （1）600（2 分） （2）R1，电流表内阻（2 分，每空 1 分） （3） （2 分）， （2 分） （4）丙（2 分） 24．（12 分） 解：（1）设：小物块滑到 C 的速度为 vC， 从 A→C 过程：由机械能守恒定律得： ①（2 分） 小物块在 C 处：由牛顿第二定律得： ②（2 分） 由①②式解得： ③（1 分） （2）设：小物块进入传送带 的速度为 v0，加速度大小为 a， 在传送带上运动的时间为 t， 到达传送带右端速度为 vt； 从 P →B 过程，由机械能守 恒定律： ④（1 分） 从 P→E 过程，由动能定理： ⑤（1 分） 由牛顿第二定律：μmg = ma，a = μg =4 m/s2 ⑥（1 分） 由运动学公式： ⑦（1 分） 这段时间内，传送带向左运动的位移 s2 = vt2 = 0.37m ⑧（1 分） 2 2 I U 2 2 1 1 22 I U I U − 2 2 12 CmvRmgmgH += R vmNmg C 2 =+ N10)52( =−= mgR HN 2 02 1 mvmgH = 02 1 2 −=− tmvmgLmgH µ s37.0s2 1-30 1 ≈=− −= a vvt t mg N摩擦产生的热：Q = μmg(L+s2)= 5.48J ⑨（2 分） 25．（20 分） 解：（1）撤去平台前，AB 棒静止， CD 切割磁感线产生电动势 E1， 在 t = 2s 时，由法拉第电磁感应定律：D 点电势高，E1=BLv0 ①（2 分） 由闭合电路欧姆定律： ②（1 分） U=(E1-I1R2) ③（1 分） 由①、②、③式解得：U = 0.5 V ④（1 分） （2）在 0~2s 内，对 CD 棒 由动量定理：F t-m2g t – IA= m2v0-0 ⑤ （2 分） 由安培力公式：FA = BIL ⑥（1 分） 由闭合电路欧姆定律： ⑦ 由法拉第电磁感应定律： ⑧（1 分） 由冲量公式： ⑨（1 分） 另解： （1 分） （1 分） 联立求得： （1 分） 其中 h 为 CD 棒在该时间内上升的高度 由⑤⑨得： h = 11.6 m ⑩（1 分） （3）撤去平台后，AB 棒做加速度减小的加速下落，CD 棒继续加速度减小的加速上升。 由牛顿第二定律得： 对 AB 棒：m1g-BIL= m1a1 ⑪（1 分） 对 CD 棒：F-m2g-BIL=m2a2 ⑫（1 分） 由⑪⑫得：F- m1g -m2g = m2a2-m1a1 21 1 1 RR EI += 21 RR EI += t hBL tE ∆ ∆=∆ ∆Φ= ∑ +=∆⋅= 21 22 RR hLBtFI AA BLqI A = 2121 RR BLh RRtIq +=+ ∆Φ== 21 22 RR hLBI A +=由于 ， 所以： m2a2-m1a1= 0 ⑬ 所以：当 a2=0 时，a1=0，也就是两棒最终同时开始做匀速运动 ⑭（1 分） 对 AB 棒和 CD 棒组成的系统，由于合外力为零，系统动量守恒 取向上方向为正方向：m2v0+0=m2v2+m1(-v1) ⑮（2 分） 由法拉第电磁感应定律得： E= BL（v1+v2） ⑯（2 分） 由⑦⑪⑭⑮⑯解得：v1=1m/s v2=5m/s ⑰（2 分） 33．[物理——选修 3-3]（15 分） （1）ACE (5 分。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） （2）（10 分） 解：（i）以测温泡 A 中气体为研究对象 开始状态：p0=76cmHg ， T0 = 273K ① （1 分） 末了状态： p1=76+7.6cmHg = 83.6 cmHg，T1=273+t1 K ②（1 分） 由查理定律得: ③（2 分） 由①②③解得：t1 = 27.3℃ ④（1 分） （ii）设：C、D 两管水银面高度差为 h， 则 A 泡中气体压强为 p = 76+h cmHg T=273+t K ⑤（1 分） 由查理定律可得 ⑥（1 分） 由①⑤⑥可得： ⑦ （2 分） 说明这种温度计的刻度是均匀的 ⑧（1 分） 34．[物理——选修 3-4]（15 分） （1）ABD （5 分。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）） （2）（10 分） 解：（i）设：激光进入玻璃砖 BC 面时入射角为 i1，折射角为 r1， 由已知得：i1 = 90°－45°= 45° ① 由折射定律：sin i1 = n sin r1 ②（1 分） 1 2F m g m g= + 1 0 1 0 T T p p = 00 T T p p = ht 76 273=设：激光射出玻璃砖 BC 面时入射角为 i2，折射角为 r2 由已知得：r2 = 90°－45°= 45° ③ 则由图得：i2 = ∠B－r1 ④（1 分） 由折射定律：n sin i2 = sin r2 ⑤（1 分） 由①②③④⑤解得：r1 = i2 = 30° ⑥（2 分） （ii）设：光的临界角为 C 由折射定律得：n sin C = sin 90° C = 45° ⑦（1 分） 由图可得，光线射到 AC 面的入射角为 i3 = 60° ＞ C 发生全反射 ⑧（1 分） 光线反射后射到 AB 面 ，设其入射角为 i4 由图可得：i4 = 30° ＜ C 所以光线从 AB 面的 P1 点射出 由图可得 ⑨（1 分） 光在玻璃砖内的传播速度 ⑩（1 分） 从 O 到 P1 的时间为 ⑪（1 分） 2=n aPBOOPBPPBP 5.1111 =+=+= 2 c cv n = = c a c aa v POOOt 2 23 2/ 5.0111 =+=+= i1 O C B A 45° 45° I II O1 P1 Pi2 i3 i4 r1 r2