2020届山西省高三下学期开学“旗开得胜”高考模拟理综物理试题（解析版）

高三开学“旗开得胜”高考模拟摸底考试 理科综合（物理部分） 二、选择题：本题共 8 小题，每小题 6 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。 1.在医疗上，常用钴 60 产生的 射线对患有恶性肿瘤的病人进行治疗。钴 60 的衰变方程为号 ，半衰期为 5.27 年。下列说法正确的是（　　） A. 环境温度升高时，钴 60 的半衰期变小 B. X 粒子是质子 C. X 粒子是钴 60 原子核中的一个质子转化为一个中子时释放出来的 D. 0.1g 钴 60 经过 5.27 年后，还有 0.05g 没有衰变 【答案】D 【解析】 【详解】A.外界环境不影响放射性元素的半衰期，故 A 错误； BC.由质量守恒可知，X 粒子为 ，此时发生的是 衰变，原子核中一个中子转化成一个电子和一个质子， 故 BC 错误； D.由半衰期公式可知，未衰变的质量为 故 D 正确。 故选 D。 2.汽车碰撞测试对于促进汽车厂商提高车辆的安全性功不可没。某次汽车碰撞测试中，一质量为 m 的汽车 启动达到测试速度后，匀速直线行驶时间 后与固定障碍物发生正面碰撞（未反弹），从汽车与障碍物接触 到停下经历的时间为 t2。若汽车在时间 t1 内通过的距离为 x，则碰撞过程中障碍物对汽车的平均作用力大小 为（　　） A. B. γ 60 28Co Ni+X→ 1 1H 0 -1e β 0 1 0.05g2m m= = 1t 1 2 mxt t 2 1 mxt tC. D. 【答案】C 【解析】 【详解】ABCD.由题可知，汽车匀速运动的速度为 设碰撞过程中障碍物对汽车的平均作用力大小为 F，初速度方向为正方向，由动量定理有 解得 故 C 正确 ABD 错误。 故选 C。 3.如图所示，在两个等量异种点电荷的电场中，两点电荷连线的竖直中垂面上有一以连线中点 O 为圆心的 圆，A、B 为圆上对称的两点，C 点在两点电荷连线的延长线上。下列说法正确的是（　　） A. A、B 两点的电场强度相同 B. 在中垂线 AB 上，O 点的电势最高 C. 电子在 C 点的电势能小于在 A 点的电势能 D. 质子仅在该两点电荷的作用下，可能做圆周运动 【答案】A 【解析】 1 2 mx t t 1 22 mx t t 1 xv t = 2 0Ft mv− = − 1 2 mxF t t =【详解】AB．由等量异种电荷周围的电场线分布可知，A、B 两点的电场强度相同，在中垂线 AB 上电势均 相等，故 A 正确，B 错误； C．由等量异种电荷周围的电场线分布可知，C 点的电势比 A 点的电势低，电子在 C 点的电势能大于在 A 点的电势能，故 C 错误； D．由等量异种电荷周围的电场线分布可知，质子仅在该两点电荷的作用下，不可能做圆周运动，故 D 错 误。 故选 A。 4.2019 年 11 月 23 日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭以一箭双星方式成功发射第 50、51 颗北斗导航卫星。若其中一颗卫星发射升空后绕地球做匀速圆周运动的周期为 T，地球表面的重力加速度大 小为 g，地球的半径为 R，不考虑地球自转的影响，则该卫星的线速度大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】ABCD.由向心力公式 结合黄金代换公式 解得 故 A 正确 BCD 错误。 故选 A。 5.如图所示，劲度系数为 k 的轻弹簧下端与静止在水平地面上的重物 A 相连，上端与不可伸长的轻绳相连， 2 3 2 gR T π 3 2 gR T π 2 3 2 2 gR T π 2 R T π 2 2 2 2 4πmM vG m m rr r T = = 2GM gR= 2 3 2 gRv T π=轻绳绕过轻质光滑定滑轮，另一端连一轻质挂钩。开始时滑轮两侧的轻绳均处于伸直状态，A 上方的弹簧 和轻绳均沿竖直方向。现在挂钩上挂一物块 B 并由静止释放，它恰好能使 A 与地面接触但无压力。A、B 的质量之比为（　　） A. 1：1 B. 2：1 C. 1：2 D. 3：1 【答案】B 【解析】 【详解】ABCD.设 B 由静止释放到最低点的下落距离为 x，A、B 的质量分别为 、 ，此时弹簧伸长量 也为 x，此过程由能量守恒可知 对 A 受力分析可知 联立解得 故 B 正确 ACD 错误。 故选 B。 6.远距离输电的示意图如图所示，交流发电机的输出电压 U1、输电线的电阻 r 和理想变压器的匝数均不变。 当用户消耗的功率变大时，下列说法正确的是（　　） 1m 2m 2 2 1 2m gx E kx= =弹 1m g kx= 1 2 2 1 m m =A. 通过用户电器的电流频率变大 B. 输电线中通过的电流变大 C. 输电线上的电压损失变大 D. 用户电器两端的电压变大 【答案】BC 【解析】 【详解】A. 通过用户电器的电流频率不发生改变，故 A 错误； BC. 当用户消耗的功率变大时，则降压变压器的输出电流增大，可知输电线上的电流也增大，由 可 知输电线上的电压损失变大，故 BC 正确； D. 交流发电机的输出电压和匝数不变，因输电线上损失电压变大，则降压变压器的电压减小，用户电器两 端电压变小，故 D 错误。 故选 BC。 7.质量为 2kg 的物体做匀变速直线运动，从运动开始计时，在时间 t 内的平均速度满足 =1+t（各物理量均 为国际单位）。下列说法正确的是（　　） A. 物体的初速度大小为 1m/s B. 物体的加速度大小为 1m/s2 C. 第 3s 末，物体的动能为 49J D. 第 3s 末，物体所受合力做功的功率为 14W 【答案】AC 【解析】 【详解】AB. 根据匀变速直线运动的规律可知 左右两侧同除以 t 变形为 U Ir= v 2 0 1+ 2x v t at= 0 1+ 2 x v att =即 根据题中条件，由数学知识可知 故 A 正确 B 错误； C.由匀变速运动公式，可知物体第 3s 末时的速度为 则此时动能为 故 C 正确； D.由牛顿第二定律可知合外力为 第 3s 末，物体所受合力做功的功率为 故 D 错误。 故选 AC。 8.如图甲所示，空间存在竖直向下的匀强磁场（图中未画出），足够长的两根光滑平行导轨水平固定，垂直 导轨水平放置一根匀质金属棒。从 t=0 时刻起，棒上通有如图乙所示的交变电流（图甲中 I 所示方向为电流 的正方向）。若安培力 F、加速度 a、速度 v 均以水平向右为正方向，x0 为金属棒在 0~T 时间内的位移大小， Ek 为金属棒的动能，则下列四幅图中，可能正确的是（　　） A. 0 1+ 2v v at= 0 1m/sv = 22m/sa = 0 + 1+2 3m/s 7m/sv v at= = × = 2 k 1 49J2E mv= = 2 2N 4NF ma= = × = 4 7W 28WP Fv= = × =B. C. D. 【答案】BD 【解析】 【详解】A.由安培力公式 可知，因电流大小不变，则安培力大小不发生变化，故 A 错误； B.由 A 项可知安培力大小不变，则导体棒加速度大小不变，方向周期性改变，由安培定则可知，初始时安 培力水平向右，即为正方向，则加速度先为正，故 B 正确； C.物体在 时间内先向右匀加速，在 时间内以相同加速度又向右减速，速度最大时位移为 ， 之后重复此过程。但由运动学公式 可得 v-x 不是一次函数，故 C 错误； D. 由运动学公式 可得 则物体动能为 为一次函数。物体在 时间内先向右匀加速， 为增函数；在 时间内以相同加速度 又向右减速， 为减函数；故 D 正确。 故选 BD。 三、非选择题：包括必考题和选考题两部分。第 22~32 题为必考题，每道试题考生都必须作 答。第 33~38 题为选考题，考生根据要求作答。 9.某实验小组利用图示装置探究小车的加速度与力、质量的关系。 F BIL= 0 2 T− 2 T T− 0 2 x 2 2v ax= 2v ax= 2 2v ax= 2v ax= 2 k 1 2E mv ma x= = ⋅ kE x− 0 2 T− kE x− 2 T T− kE x−(1)关于本实验，平衡摩擦力时，下列说法正确的是___________； A 平衡摩擦力时，应取下系在小车上的细绳和小车后面的纸带 B.平衡摩擦力时，应取下系在小车上的细绳，但小车后面的纸带必须连接 C.每次改变小车的质量时，需要重新平衡摩擦力 (2)某次实验中，小组同学采用正确的实验步骤后，根据得到的一条纸带算出小车的加速度大小为 a，若钩 码的质量为 m，重力加速度大小为 g，认为钩码受到的重力即为小车受到的合力，则小车的质量 M=____________；该结果____________（选填“大于”“小于”或“等于”）小车的实际质量。 【答案】 (1). B (2). (3). 大于 【解析】 【详解】（1）[1]ABC.因纸带与打点计时器之间有摩擦，故平衡摩擦力时应取下系在小车上的细绳，但小车 后面的纸带必须连接，且每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力。故 B 正确 AC 错误。 故选 B。 （2）[2]认为钩码受到的重力即为小车受到的合力，由牛顿第二定律可知 解得 [3]实际绳子拉力 T 应小于 mg，由牛顿第二定律，物体实际质量应为 因 ，则 ，即测量结果大于实际值。 10.某物理兴趣小组欲描绘标有“2.8V，1.5W”字样的小灯泡的伏安特性曲线，实验室可供选用的器材如下： A.电压表（量程为 3V，内阻约为 3kΩ）； B.电压表（量程为 15V，内阻约为 15kΩ）； C.电流表（量程为 100mA，内阻约为 2.5Ω）； D.电流表（量程为 0.6A，内阻约为 0.2Ω）； E.滑动变阻器（5Ω，3A）； mg a mg Ma= mgM a = TM a ′ = T mg< M M ′>F.蓄电池（电动势为 4V，内阻不计）； G.开关 S、导线若干。 为了减小测量误差，要求灯泡两端电压从零逐渐增大到额定电压，请回答下列问题： (1)电压表应选用_____（选填“A”或“B”），电流表应选用___（选填“C”或“D”）； (2)请补充完成图甲中实物间的连线_______； (3)小组同学在器材选择正确的情况下，按正确操作进行实验，调节滑动变阻器，通过测量得到该灯泡的伏 安特性曲线如图乙所示，根据该图线可知，灯泡的电阻随灯泡两端电压的增大而____（选填“增大”、“减 小”或“不变”）； (4)若将此灯泡与电动势为 6V、内阻为 12Ω 的电池相连，则此灯泡消耗的电功率为___W（结果保留两位有 效数字）。 【答案】 (1). A (2). D (3). (4). 增大 (5). 0.48（0.46～0.50 均可 给分） 【解析】 【详解】(1)[1]因灯泡额定电压为 2.8V，故电压表选 A； [2]通过灯泡的最大电流为 故电流表选 D； (2)[3]实物图连接如图 1.5 A 0.54A2.8 PI U = = =(3)[4]由 图可知，图上各点与原点连续的斜率为电阻的倒数，从图上可得，随着电压的增大，各点与 原点连线的斜率逐渐减小，则电阻逐渐增大； (4)[5] 将此灯泡与电动势为 6V、内阻为 12Ω 的电池相连，设此时小灯泡两端电压为 U，电路中电流为 I， 由闭合电路的欧姆定律 即 由数学知识在乙图中作出此图像 两图像交点即为小灯泡接入电路的情况，由图可知， ， ，此时灯泡功率为 11.如图所示，质量 M=2kg（含挡板）的长木板静止在足够大的光滑水平面上，其右端挡板固定一劲度系数 k=225N/m 的水平轻质弹簧，弹簧自然伸长时，其左端到木板左端的距离 L=1.6m，小物块（视为质点）以 大小 v0=10m/s 的初速度从木板的左端向右滑上长木板，已知物块的质量 m=0.5kg，弹簧的弹性势能 Ep= kx2 （其中 x 为弹簧长度的形变量），弹簧始终在弹性限度内，取 g=10m/s2。 (1)若木板上表面光滑，求弹簧被物块压缩后的最大弹性势能 Epm； (2)若木板上表面粗糙，物块与木板间的动摩擦因数 μ=0.2，请判断物块是否会压缩弹簧，若物块不会压缩弹 簧，求最终物块到木板左端的距离 s；若物块会压缩弹簧，求弹簧的最大形变量 xm。 I U− U E Ir= − 1 1 1+ +12 2 EI U Ur r = − ⋅ = − 1.20VU = 0.41AI = 1.20 0.41W 0.49WP UI= = × = 1 2【答案】（1）20J；（2）压缩弹簧，最大形变量 0.4m 【解析】 【详解】（1）经分析可知，弹簧的弹性势能最大时，物块和木板具有共同速度，设为 v，有: 解得: v=2m/s 根据能量守恒定律有: 解得: （2）假设物块不会压缩弹簧，且物块在木板上通过的距离为 s1，有: 解得: 由于 s1＞L，故物块会压缩弹簧，由能量守恒定律有 解得: 12.如图所示，直角坐标系 xOy 平面的第Ⅰ象限内存在沿 y 轴负方向的匀强电场；M 是 r 轴上的一点，在第 IV 象限内过 M 点的虚线平行于 y 轴，在虚线右方区域存在方向垂直于坐标平面的矩形有界匀强磁场（图中未 画出），其他区域既无电场也无磁场。现有一质量为 m、电荷量为 q 的带正电粒子从 y 轴上坐标为（0，L） 的 P 点，以平行于 x 轴方向的初速度 v0 射人电场，并恰好从 M 点离开电场进人磁场区域，粒子从磁场区域 射出后，恰好通过 y 轴上坐标为（0，－3L）的 Q 点，且粒子通过 Q 点时的速度方向与 y 轴负方向间的夹角 θ=30°，粒子射出磁场区域时的位置也在第Ⅳ象限的虚线上。粒子重力不计。求； (1)匀强电场的电场强度大小 E 以及 M 点到坐标原点 O 的距离 x； (2)匀强磁场的磁感应强度大小 B 和方向； 为 ( )0 +mv m M v= 2 2 0 1 1 ( )2 2pmE mv m M v= − + 20JpmE = 2 2 1 0 1 1 ( )2 2mgs mv m M vµ = − + 1 20ms = 2 2 2 0 1 1 1( ) ( )2 2 2m mmv m M v mg x L kxµ= + + + + 0.4mmx =(3)矩形磁场区城的最小面积 Smin。 【答案】（1） ， ；（2） ，方向垂直于坐标平面向外；（3） 【解析】 【详解】（1）粒子的运动轨迹如图所示，由几何关系可知，粒子通过 M 点时的速度 v 与 MN 的夹角为 θ 粒子离开电场时，沿电场方向的速度大小为: 粒子在电场中运动的加速度大小为: 粒子沿电场方向做匀变速直线运动，有: 解得: 粒子在电场中运动 时间为:的 2 03= 2 mvE qL 2 3 3x L= 02mvB qL = 2 min 2- 3 2S L= 0 tany vv θ= qEa m = 2 2yv aL= 2 03= 2 mvE qL yvt a =又: 解得: （2）由左手定则可知，匀强磁场的方向垂直于坐标平面向外 由几何关系，带电粒子在匀强磁场区域做匀速圆周运动的半径为: r=MN 又: 解得: r=L 由（1）可得: 洛伦兹力提供粒子在匀强磁场区域内做圆周运动所需的向心力，有: 解得: （3）由几何关系可知，最小矩形对应的长和宽分别为: 又: 解得: 13.下列说法正确的是（　　） 0x v t= 2 3 3x L= tan OMOQ MN θ= + 02v v= 2mvqvB r = 02mvB qL = 1l L= 2 (1 cos )l r θ= − min 1 2S l l= 2 min 2- 3 2S L=A. 做功和热传递对改变物体的内能是等效的 B. 布朗运动本身不是分子的运动，但能反映分子的无规则运动 C. 已知气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，可求得气体分子的大小 D. 热量只能从高温物体传给低温物体，不能从低温物体传给高温物体 E. 液体的表面层里的分子距离比液体内部的要大些，分子力表现为引力 【答案】ABE 【解析】 【详解】A. 做功和热传递对改变物体 内能是等效的，故 A 正确； B. 布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动，布朗运动间接反应了液体分子的无规则运动，故 B 正确； C. 已知气体的摩尔体积和阿伏伽德罗常数能求出气体分子所占的体积，但不是气体分子的体积，故 C 错误； D. 热量能够自发地从高温物体传到低温物体，但不能自发的从低温物体传到高温物体，在外界影响下，热 量也可以从低温物体传到高温物体，如空调制热过程就是热量从低温物体传到高温物体，故 D 错误； E. 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 r0，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 E 正确。 故选 ABE。 14.如图甲所示，一导热性能良好、内壁光滑的汽缸水平放置，横截面积 S=1×10－3m2、质量 m=2kg、厚度不 计的活塞与汽缸底部之间封闭了一定质量的理想气体，此时活塞与汽缸底部之间的距离 x0=24cm，在活塞的 右侧 x1=12cm 处有一对与汽缸固定连接的卡环，气体的温度 T0=300K，大气压强 p0=1.0×105Pa。现将汽缸竖 直放置，如图乙所示，取 g=10m/s2。 (i)求汽缸竖直放置稳定后，活塞与汽缸底部之间 距离 x； (ii)若汽缸竖直放置稳定后，对封闭气体缓慢加热至 T′=720K，求此时封闭气体的压强 p′。 【答案】（i）20cm；（ii）1.6×105Pa 【解析】 【详解】（i）汽缸竖直放置稳定后，气体的压强为: 的 的汽缸由水平放置变为竖直放置的过程中，由玻意耳定律有: 解得: x=20cm （ii）设活塞到达卡环处且与卡环恰好没有作用力时，体的热力学温度为 T，由盖一吕萨克定律有: 解得: T=540K 由查理定律有: 解得: p′=1.6×105Pa 15.如图所示，两光线 a、b 从水下射向水面上的 A 点，光线经折射后合成一束光 c。水对 a 光的折射率 ____________（选填“大于”“小于”或“等于”）水对b 光的折射率；从水中射向空气时，a 光发生全反 射的临界角____________ （选填“大于”“小于”或“等于”）b 光发生全反射的临界角。 【答案】 (1). 小于 (2). 大于 【解析】 【详解】[1] 由图知，a 光的偏折程度小于 b 光的偏折程度，所以根据折射定律得知，a 光的折射率小于 b 光的折射率； [2] 根据全反射临界角公式 ，当折射率大时临界角变小，故 a 光发生全反射的临界角大于 b 光发 生全反射的临界角。 16.如图所示，实线是一列简谐横波在 t1=0 时刻的波形，虚线是这列波在 t2=1s 时刻的波形。 (i)若这列波的周期 T 满足 T