2020届湖南省永州市高考研究团队高三培优理综物理试题（解析版）

永州市 2020 届高三物理培优试卷（一） 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。 1.1905 年爱因斯坦把普朗克 量子化概念进一步推广，成功地解释了光电效应现象，提出了光子说。下列 给出的与光电效应有关的四个图像中，下列说法正确的是（　　） A. 图甲中，当紫外线照射锌板时，发现验电器指针发生了偏转，说明锌板带正电，验电器带负电 B. 图乙中，从光电流与电压的关系图像中可以得到：电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电压 和光的强度有关 C. 图丙中，若电子电荷量用 表示， 已知，由 图像可求得普朗克常量的表达式为 D. 图丁中，由光电子最大初动能 与入射光频率 的关系图像可知，该金属的逸出功为 或 【答案】D 【解析】 【详解】A．图甲中，当紫外线照射锌板时，发现验电器指针发生了偏转，说明锌板带正电，验电器也带正 电，选项 A 错误； B．图乙中，从光电流与电压的关系图像中可以得到：电压相同时，光照越强，饱和光电流越大，但是遏止 电压和光的强度无关，选项 B 错误； C．根据 ，则由 图像可得 解得 的 e 1 2 1v v U、 、 cU v− 1 2 1 eUh v v = − kE v E 0hv CU e h Wν= − 逸出功 cU v− 1 1 2 Uhk e ν ν= = +选项 C 错误； D．图丁中，根据 ，由光电子最大初动能 与入射光频率 的关系图像可知，该金属的逸 出功为 或 ，选项 D 正确。 故选 D。 2.我国建立在北纬 43°的内蒙古赤峰草原天文观测站在金鸽牧场揭牌并投入使用，该天文观测站应用了先进 的天文望远镜．现有一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星，一位观测员在对该卫星的天文观测时发现：每天 晚上相同时刻总能出现在天空正上方同一位置，则卫星的轨道必须满足下列哪些条件（已知地球质量为 M， 地球自转的周期为 T，地球半径为 R，引力常量为 G ）（　　） A. 该卫星一定在同步卫星轨道上 B. 卫星轨道平面与地球北纬 43°线所确定的平面共面 C. 满足轨道半径 r= （n=1、2、3…）的全部轨道都可以 D. 满足轨道半径 r= （n=1、2、3…）的部分轨道 【答案】D 【解析】 该卫星一定不是同步卫星，因为同步地球卫星只能定点于赤道的正上方，故 A 错误．卫星的轨道平面必须 过地心，不可能与地球北纬 43°线所确定的平面共面，故 B 错误．卫星的周期可能为：T′= ，n=1、2、 3…，根据 解得： （n=1、2、3…），满足这个表达式的部分轨道即可，故 C 错误，D 正确．故选 D． 点睛：解决该题关键要掌握卫星受到 万有引力提供圆周运动向心力，知道卫星的运行轨道必过地心，知 道同步卫星的特点． 3.如图所示，一直角三角形 acd 在竖直平面内，同一竖直面内的 a、b 两点关于水平边 cd 对称，点电荷 Q1、 Q2 固定在 c、d 两点上。一质量为 m、带负电的小球 P 在 a 点处于静止状态，取重力加速度为 g，下列说法 正确的是（　　） 的 1 2 1 eUh v v = + kE h Wν= − 逸出功 kE v E 0hv 2 3 2 24 GMT nπ 2 3 2 24 GMT nπ T n 2 2 2 4MmG m rr T π= ′ 2 3 2 24 GMTr nπ=A. Q2 对 P 的静电力大小为 B. Q1、Q2 的电荷量之比为 C. 将 P 从 a 点移到 b 点，电场力做正功 D. 将 P 从 a 点沿直线移到 b 点，电势能先增大后减小 【答案】B 【解析】 【详解】A．由于 P 处于平衡状态，可知 Q2 对 P 的静电力大小为 选项 A 错误； B．同理可知 Q1 对 P 的静电力大小为 设 ac=L，则 由库仑定律 联立解得 Q1、Q2 的电荷量之比为 选项 B 正确； CD．将 P 从 a 点移到 b 点，电场力先做正功，后做负功，电势能先减小后增加，选项 CD 错误； 故选 B。 4.如图甲所示，一倾角 θ=30°的斜面体固定在水平地面上，一个物块与一轻弹簧相连，静止在斜面上。现用 3 2 mg 3 3 2 1cos60 2F mg mg= = 1 3cos30 2F mg mg= = 3ad L= 1 1 2 Q qF k L = 2 2 23 Q qF k L = 1 2 3 3 Q Q =大小为 F=kt(k 为常量，F、t 的单位均为国际标准单位)的拉力沿斜面向，上拉轻弹簧的上端，物块受到的摩 擦力 随时间变化的关系图象如图乙所示，物块与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度 g=10m/s2，则下列判断正确的是（ ） A. 物块的质量为 1.5kg B. k 的值为 2.5N/s C. 物块与斜面间的动摩擦因数为 D. t=6s 时，物块的速度大小为 2.2m/s 【答案】B 【解析】 【详解】A．t=0 时，弹簧拉力为零，物块所受摩擦力等于其所受重力沿斜面的下滑分力，则 故 ， yA 错误； B．当 t=2s 时，弹簧拉力 ，由题图乙知，此时物块所受摩擦力为零，则 解得 ，故 B 正确； C．拉力增大到一定程度，物块向上滑动，由题图乙知，物块与斜面之间的滑动摩擦力大小 ，则 解得 故 C 错误； D．由题图乙可知物块在 t1=4.4s 时开始运动，此时 fF 3 3 sin 5Nmg θ = 1kgm = 2F k= 2 sink mg θ= 2.5N/sk = 6NfF = cos 6Nmgµ θ = 2 35 µ = 1 11NF kt= =在 t=6s 时 在 4.4s~6s 内，物块受弹簧拉力的冲量 摩擦力和重力下滑分力的冲量 而 解得 故 D 错误。 故选 B。 5.如图所示，在以 R0 为半径，O 为圆心的圆形区域内存在磁场，直径 MN 左侧区域存在一匀强磁场，方向 垂直于纸面向外，磁感应强度大小为 B1；MN 右侧区域也存在一匀强磁场，方向垂直于纸面向里，磁感应 强度大小为 B2，有一质量为 m，电荷量为+q 的带电粒子（不计重力）沿垂直于 MN 的方向从 P 点射入磁场， 通过磁场区域后自 Q 点离开磁场，离开磁场时其运动方向仍垂直于 MN。已知 OP 与 MN 的夹角为 θ1，OQ 与 MN 的夹角为 θ2，粒子在左侧区域磁场中的运动时间为 t1，粒子在右侧区域磁场中的运动时间为 t2，则下 列说法正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】AB．粒子运动轨迹如图所示： 15NF kt= = 11 15 (6 4.4) N s2FI += × − ⋅ (5 6) (6 4.4) N sI = + × − ⋅阻 = =FI I I mv− 阻合 3.2m/sv = 2 1 1 2 cos cos B B θ θ= 2 2 1 1 sin sin B B θ θ= 1 2 2 1 sin sin t t θ θ= 1 1 2 2 sin sin t t θ θ=由几何知识可知，粒子在两个磁场中的轨迹半径分别为 粒子在磁场中做匀速圆周运动洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得 解得 则 故 AB 错误； CD．粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为 粒子在磁场中转过的圆心角 θ 相等，粒子在磁场中的运动时间为 则有 0 1 1 sin cos Rr θ α= 0 2 2 sin cos Rr θ α= 2vqvB m r = mvB qr = 2 1 1 1 2 2 sin sin B r B r θ θ= = 2 mT qB π= 2 mt T qB θ θ π= = 1 2 1 2 1 2 sin sin t B t B θ θ= =故 C 错误，D 正确。 故选 D。 6.2018 年世界排球锦标赛上，中国女排姑娘们的顽强拼搏精神与完美配合给人留下了深刻的印象。某次比 赛中，球员甲接队友的一个传球，在网前 L＝3.60 m 处起跳，在离地面高 H＝3.20 m 处将球以 v0＝12 m/s 的 速度正对球网水平击出，对方球员乙刚好在进攻路线的网前，她可利用身体任何部位进行拦网阻击。假设 球员乙的直立和起跳拦网高度分别为 h1＝2.50 m 和 h2＝2.95 m，g 取 10 m/s2.下列情景中，球员乙可能拦网 成功的是（　　） A. 乙在网前直立不动 B. 乙在甲击球时同时起跳离地 C. 乙在甲击球后 0.18 s 起跳离地 D. 乙在甲击球前 0.3 s 起跳离地 【答案】BC 【解析】 【详解】A．若乙在网前直立不动，则排球到达乙的位置的时间 排球下落的高度为 则不能拦网成功，选项 A 错误； B．因为乙在空中上升的时间为 乙在甲击球时同时起跳离地，在球到达乙位置时，运动员乙刚好到达最高点，因 2.95m>3.2m-0.45m=2.75m， 则可以拦住，故 B 正确； C．结合选项 B 的分析，乙在甲击球后 0.18s 起跳离地，初速度为 v=gt1=10×0.3=3m/s 上升时间 t′=0.12s 时球到达乙位置，上升的高度为 0 3.60 0.312 Lt s sv = = = 2 21 1 10 0.3 m=0.45m 2 0 0 vqBv m r = 0 0 = 2 qB Lv m 0 6 BB < 0 2 mv Lr qB = = 24sin2 2sin cos 25 θ θ θ= = sin2 r R r θ = −解得 代入 可得： （3）①若粒子由区域Ⅰ达到 M 点 每次前进 由周期性： 即 ，解得 n=1 时 ， n=2 时 ， n=3 时 ， ②若粒子由区域Ⅱ达到 M 点 由周期性： 即 ，解得 ，解得 n=0 时 ， n=1 时 ， 点睛：本题考查了带电粒子在磁场中的运动情况，做诸如此类问题时要注意正确画出运动轨迹图，并结合 几何关系求出运动的半径，并分析运动的可能性，由于运动的多解性，所以要求我们做此类题目时要细心 再细心． （二）选考题：共 15 分。请考生从给出的 2 道物理题中任选一题做答，并用 2B 铅笔在答题 卡上把所选题目的题号后的方框涂黑。注意所做题目的题号必须与所涂题目的题号一致，在 答题卡选答区域指定位置答题。如果多做，则每学科按所做的第一题计分。 13.以下说法正确的是________。 A. 某物质的密度为 ρ，其分子的体积为 ，分子的质量为 m，则 B. 空气中水蒸气的压强与同温度下水的饱和汽压的比值越大，空气的相对湿度越大 49 49 24 48R r L= = 0 0 = 2 qB Lv m 024= 49 BB ( ) ( )2 82 cos 5CP R r R rθ= − = − ( )2 1.2.3...CM nCP n= = ( )5 8 2 5L n R r= − 25 49 16 48R r L Ln = + ≥ 3n ≤ 33 16R L= 0 8 33B B= 41 32R L= 0 16 41B B= 49 48R L= 0 24 49B B= ( )1 2 0.1.2.3...CM CP nCP n= + = ( )5 8 8 2 5 5L R n R r= + − ( ) 5 4 492 5 8 4815 n R L L n + = ≥ + 26 25n ≤ 25 16R L= 0 8 25B B= 33 32R L= 0 16 33B B= 0V 0 m V ρ =C. 在装满水的玻璃杯内，可以不断地轻轻投放一定数量的大头针，水也不会流出，这是由于大头针填充了 水分子间的空隙 D. 内能不同的物体，物体内部分子热运动的平均动能可能相同 E. 玻璃管裂口放在火上烧熔，它的尖锐处就变圆滑，是因为熔化的玻璃在表面张力的作用下，表面积要收 缩到最小的缘故 【答案】BDE 【解析】 【详解】A．密度是宏观的物理量，分子的质量与体积是微观的物理量，则 ，故 A 错误； B．根据相对湿度的定义式可知，空气中水蒸气的压强与同温度时水的饱和汽压的比值越大，空气的相对湿 度越大，故 B 正确； C．在装满水的玻璃杯内，可以不断地轻轻投放一定数量的大头针，水也不会流出的原因是液体的表面张力 作用，液体表面层分子的分布要比内部稀疏些，分子之间的吸引力和排斥力都减弱了，其中斥力减弱更多， 所以表面层分子之间有相互吸引力，这种力叫表面张力，由于表面张力的作用，使水面形成一层弹性薄膜， 所以水不会流出，故 C 错误； D．物体的内能由温度、体积和物质的量决定，内能不同的物体，温度可能相同，温度是分子平均动能的标 志，温度相同，分子的平均动能相同，故 D 正确； E．玻璃管道裂口放在火上烧熔，熔化的玻璃在表面张力的作用下收缩到最小，从而变得圆滑，故 E 正确。 故选 BDE。 14.如图，上端开口的竖直汽缸由大、小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞，两活塞用刚性轻杆连 接，两活塞间充有氧气，小活塞下方充有氮气．已知：大活塞的质量为 2m，横截面积为 2S，小活塞的质量 为 m，横截面积为 S；两活塞间距为 L；大活塞导热性能良好，汽缸及小活塞绝热；初始时氮气和汽缸外大 气的压强均为 p0，大活塞与大圆筒底部相距 ，两活塞与气缸壁之间的摩擦不计，重力加速度为 g．现通 过电阻丝缓慢加热氮气，求当小活塞缓慢上升至上表面与大圆筒底部平齐时，氮气的压强． 【答案】 0 m V ρ ≠ 2 L 0 5 3 4 4 mgp p S = +【解析】 【分析】 以两活塞整体为研究对象，根据平衡条件求出初始时氧气压强为 p1 和体积 V1；再求出当小活塞缓慢上升至 上表面与大圆筒底部平齐时氧气的体积 V2；再由玻意耳定律，求出此时氧气的压强 p2，最后利用平衡条件 求出氮气压强为 p；根据平衡条件求出压强，在根据理想气体状态方程求出温度． 【详解】①以两活塞整体为研究对象，设初始时氧气压强为 p1，根据平衡条件有 p0S＋3mg＝p1S 化简得： 初始时氧气体积： 当小活塞缓慢上升至上表面与大圆筒底部平齐时，氧气体积 V2＝2SL 由于大活塞导热，小活塞缓慢上升可认为氧气温度不变，设此时氧气压强为 p2， 由玻意耳定律得 p2V2＝p1V1 联立解得氧气的压强： ②设此时氮气压强为 p，温度为 T，根据平衡条件有 p0·2S＋3mg＝p2S＋pS 得： 15.波源 O 在 t=0 时刻开始做简谐运动，形成沿 x 轴正向传播的简谐横波，当 t=3s 时波刚好传到 x=27m 处的 质点，波形图如图所示，质点 P、Q 的横坐标分别为 4.5m、18m，下列说法正确的是（ ） A. 质点 P 起振方向沿 y 轴正方向的 1 0 3+ mgp p S = 1 32 2 2 2 L L SLV S L S = − + =   2 0 3 9 4 4 mgp p S = + 0 5 3 4 4 mgp p S = +B. 波速为 6m/s C. 0~3s 时间内，P 点运动的路程为 5cm D. t=3.6s 时刻开始的一段极短时间内，Q 点加速度变大 E. t=6s 时 P 点恰好位于波谷 【答案】ACE 【解析】 【详解】A．根据波动与振动方向间的关系可知，波源 O 的起振方向与图中 x=27m 处质点的振动方向相同， 沿 y 轴正方向，则质点 P 的起振方向也是沿 y 轴正方向，故 A 正确。 B．该波 3s 内传播的距离为 27m，则波速 选项 B 错误； C．波的周期 则 0~3s 时间内，P 点振动的时间为 运动的路程为 5A=5cm，选项 C 正确； D．t=3.6s 时刻质点 Q 振动的时间 ，则此时质点 Q 正在从最低点向上振动，则在开始的 一段极短时间内，Q 点加速度变小，选项 D 错误； E． t=6s 时 P 点已经振动了 ，此时 P 点恰好位于波谷，选项 E 正确。故选 ACE。 16.现有由同一种材料制成的一个透明工艺品，其切面形状图如图所示。其中顶部 A 为矩形形状，高 CM=L， 边长 CD＝d，底部 B 为等边三角形。现让一束单色光线从 B 部分 MH 边的中点 O1 表面处沿竖直方向射入， 光线进入 B 后发现折射光线恰好与 B 部分的 HM'平行且经过 MM'，最后从 A 部分的 CD 边上某点 O 处射出， 光在真空中的传播速度为 c。求： （i）光在工艺品中传播的速度； （ii）光在工艺品中传播的时间。 27 9m/s3 xv t = = = 18 s=2s9T v λ= = 4.5 13 2.5s=1 T9 4t = − = ' 183.6 1.6s9t = − = 4.5 36 5.5s=2 T9 4s s− =【答案】（i） ；（ii） 【解析】 【详解】（i）光路图如图所示。 根据题图知，光进入介质 B 的入射角为 α=60°，折射角为 β=30° 则工艺品的折射率为 在介质中的光速： （ii）由几何关系得光在工艺品中传播的路程 · 光在工艺品中传播的速度 则光在工艺品中传播的时间 · 联立解得 3 3 c 4 3 2 L dt c += sin sin60 3sin sin30n α β °= = =° 3 3 cv cn = = sin602 cos30 dL s + ° = ° cv n = st v = 4 3 2 L dt c +=