湘赣皖十五校2020届高三物理下学期第一次联考模拟试题（Word版附答案）

2020 届湘赣皖·十五校高三联考第一次考试 物 理 模 拟 试 卷 时量：90 分钟　　总分：110 分 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 第Ⅰ卷（选择题 共 48 分） 一、选择题：本部分共 12 小题，每小题 4 分。在每小题列出的四个选项中，第 1～8 题只有 一项符合题目要求，第 9～12 题有多项符合题目要求，全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错的或不选的得 0 分。 1．在物理学建立与发展的过程中，有许多科学家做出了理论与实验贡献。关于这些贡献，下 列说法正确的是 A．牛顿发现了万有引力定律，并通过扭秤实验测量了引力常量 B．安培提出了分子电流假说，研究了安培力的大小与方向 C．法拉第发现了磁生电的现象，提出了法拉第电磁感应定律 D．爱因斯坦在物理学中最早引入能量子，破除了“能量连续变化”的传统观念 2．为了做好疫情防控工作，小区物业利用红外测温仪对出入人员进行体温检测。红外测温仪 的原理是：被测物体辐射的光线只有红外线可被捕捉，并转变成电信号。图为氢原子能级 示意图，已知红外线单个光子能量的最大值为 1.62 eV，要使 氢原子辐射出的光子可被红外测温仪捕捉，最少应给处于 n ＝2 激发态的氢原子提供的能量为 A．10.20 eV B．2.89 eV C．2.55 eV D．1.89 eV 3．小球从某一高度处自由下落着地后反弹，然后又落下，每次与地面碰后动能变为碰撞前的 。以刚开始下落时为计时起点，小球的 v﹣t 图像如图所示，不 计空气阻力，下列说法正确的是 A．图像中选取竖直向下为正方向 B．每个阶段的图线并不相互平行 C．每次与地面相碰后能够上升的最大高度是前一次下落高度的一 半 D．每次与地面相碰后上升到最大高度所需的时间是前一次下落时间的一半 1 44．光滑绝缘水平面上固定一半径为 R、带正电的球体 A（可认为电荷量全部在球心），另一带 正电的小球 B 以一定的初速度冲向球体 A，用 r 表示两球心间的距离，F 表示 B 小球受到 的库仑斥力，在 r＞R 的区域内，下列描述 F 随 r 变化关系的图象中可能正确的是 5．如图所示，从高 h＝1.8 m 的 A 点将弹力球水平向右抛出，弹力球与水平地面碰撞两次后与 竖直墙壁碰撞，之后恰能返回 A 点。已知弹力球与接触面发生弹性碰撞，碰撞过程中，平 行于接触面方向的速度不变，垂直于接触面方向的速度反向但大小不变，A 点与竖直墙壁 间的距离为 4.8 m，重力加速度 g＝10 m/s2，则弹力球的初速度大小为 A．1.5 m/s B．2 m/s C．3.5 m/s D．4 m/s 6．如图所示，三根完全相同的通电直导线 a、b、c 平行固定，三根导线截面的连线构成一等 边三角形，O 点为三角形的中心，整个空间有磁感应强度大小为 B、方向平行于等边三角 形所在平面且垂直 bc 边指向 a 的匀强磁场。现在三根导线中通以方向均向里的电流，其中 Ib＝Ic＝I。已知通电长直导线在某点产生的磁感应强度的大小跟电流成正比，导线 b 在 O 点产生的磁感应强度大小为 B。则下列说法正确的是 A．若 O 点的磁感应强度平行 ac 边，则 Ia＝（1＋ ）I B．若 O 点的磁感应强度平行 ab 边，则 Ia＝（1＋ ）I C．若 O 点的磁感应强度垂直 ac 边，则 Ia＝（ －1）I D．若 O 点的磁感应强度垂直 ab 边，则 Ia＝（ －1）I 7．一平行板电容器的电容为 C，A 极板材料发生光电效应的极限波长 为 ，整个装置处于真空中，如图所示。现用一波长为 （ ＜ ） 的 单 色光持续照射电容器的 A 极板，B 极板接地。若产生的光电子均不 会 飞 出两极板间，则下列说法正确的是（已知真空中的光速为 c，普朗克 常 量 为 h，光电子的电量为 e） A．光电子的最大初动能为 B．光电子的最大初动能为 3 3 3 3 3 3 0 λ λ λ 0 λ 0 hc λ λ− ( )0 0 h c λ λ λ λ −C．平行板电容器可带的电荷量最多为 D．平行板电容器可带的电荷量最多为 8．如图甲所示为历史上著名的襄阳炮，因在公元 1267－1273 年的宋元襄阳之战中使用而得 名，其实质就是一种大型抛石机。它采用杠杆式原理，由一根横杆和支架构成，横杆的一 端固定重物，另一端放置石袋，发射时用绞车将放置石袋的一端用力往下拽，而后突然松 开，因为重物的牵缀，长臂会猛然翘起，石袋里的巨石就被抛出。将其工作原理简化为图 乙所示，横杆的质量不计，将一质量 m＝10 kg，可视为质点的石块，装在横杆长臂与转轴 O 点相距 L＝5 m 的末端口袋中，在转轴短臂右端固定一重物 M，发射之前先利用外力使石块 静止在地面上的 A 点，静止时长臂与水平面的夹角 ＝37°，解除外力后石块被发射，当 长臂转到竖直位置时立即停止运动，石块被水平抛出，落在水平地面上，石块落地位置与 O 点的水平距离 s＝20 m，空气阻力不计，g 取 10m/s2。则 A．石块水平抛出时的初速度为 10 m/s B．石块水平抛出时的初速度为 20 m/s C．从 A 点到最高点的过程中，长臂对石块做的功为 2050 J D．从 A 点到最高点的过程中，长臂对石块做的功为 2500 J 9．两汽车甲、乙分别挂上拖车，两汽车与两拖车的质量均相同，且阻力与质量成正比。开始 两车以相同的速度 v0 做匀速直线运动，t＝0 时刻两拖车同时脱离汽车，已知汽车甲的牵引 力不变，汽车乙的功率不变，经过相同的时间 t0，汽车甲、乙的速度大小分别为 2v0、1.5 v0。则下列说法正确的是 A．t0 时间内，甲、乙两汽车的位移之比为 4：3 B．t0 时刻，甲、乙两汽车的加速度大小之比为 3：1 C．t0 时刻汽车甲的功率为拖车脱离前功率的 4 倍 D．t0 时间内，甲、乙两汽车牵引力做功之比为 3：2 10．如图所示，质量为 m 的飞行器绕中心在 O 点、质量为 M 的地球做半径为 R 的圆周运动， 现在近地轨道 1 上的 P 点开启动力装置，使其变轨到椭圆轨道 3 上，然后在椭圆轨道上远地点 Q 再变轨到圆轨道 2 上，完成发射 任务。已知圆轨道 2 的半径为 3R，地球的半径为 R，引力常量为 G，飞行器在地球周围的引力势能表达式为 Ep＝－G ，其中 r 为飞行器到 O 点的距离。飞行器在轨道上的任意位置时，r 和飞 行器速率的乘积不变。则下列说法正确的是 ( )0 0 hc C e λ λ λ λ − ( )0 0 h C ce λ λ λ λ − α 5 Mm rA．可求出飞行器在轨道 1 上做圆周运动时的机械能是 B．可求出飞行器在椭圆轨道 3 上运行时的机械能是－ C．可求出飞行器在轨道 3 上经过 P 点的速度大小 vP 和经过 Q 点的速度大小 vQ 分别是 、 D．飞行器要从轨道 1 转移到轨道 3 上，在 P 点开启动力装置至少需要获取的动能是 11．有一台理想变压器及所接负载如下图所示．在原线圈 c、d 两端加上交变电流。已知 b 是 原线圈中心抽头，电压表和电流表均为理想交流电表，电容器的耐压值足够大。下列说 法正确的是 A．开关 S1 始终接 a，当滑片 P 向下滑动时电压表 V1 示数不变，电压表 V2 示数变大，电 流表 A2 示数变小 B．开关 S1 始终接 b，当滑片 P 向上滑动时 R1 的电功率增大，V2 示数的变化量与 A2 示数 的变化量之比不变 C．保持滑片 P 的位置不变，将开关 S1 由 b 改接 a，变压器输人功率变大 D．保持滑片 P 的位置不变，将开关 S1 由 a 改接 b，电容器所带电荷量的最大值将增大 12．如图所示，匀强磁场垂直铜环所在的平面向里，磁感应强度大小为 B。导体棒 A 的一端固 定在铜环的圆心 O 处，可绕 O 匀速转动，与半径分别为 r1、r2 的铜环有良好接触。通过 电刷把大小铜环与两竖直平行正对金属板 P、Q 连接成电路。R1、R2 是定值电阻，R1 ＝R0，R2＝2R0，质量为 m、电荷量为 Q 的 带正电小球通过绝缘细线挂在 P、Q 两板 间，细线能承受的最大拉力为 2 mg，已知 导体棒与铜环电阻不计，P、Q 两板间距为 d，重力加速度大小为 g。现闭合开关，则 A．当小球向右偏时，导体棒 A 沿逆时针方向转动 B．当细线与竖直方向夹角为 45°时，平行板电容器两端电压为 C．当细线与竖直方向夹角为 45°时，电路消耗的电功率为 D．当细线恰好断裂时（此时小球的加速度为零），导体棒 A 转动的角速度为 GMm R 4 GMm R 3 2 GM R 6 GM R 2 GMm R mgQ d 2 2 2 0 3 4 m g d Q R ( )2 2 1 2 3 3mgd QB r r−第Ⅱ卷（非选择题 共 62 分） 二、实验题：本题共 2 小题，其中 13 题 5 分，14 题 7 分，共 12 分。 13．（5 分）很多人都认为“力越小速度就越小”，为了检验这个观点是否正确，某兴趣小组的 同学设计了这样的实验方案：在水平桌面上放一木块，木块后端与穿过打点计时器的纸 带相连，前端通过定滑轮与不可伸长的细线相连接，细线上不等间距地挂了五个钩码， 其中第四个钩码与第五个钩码之间的距离最大。起初木块停在靠近打点计时器的位置， 第五个钩码到地面的距离小于木块到定滑轮的距离，如图甲所示。接通打点计时器，木 块在钩码的牵引下，由静止开始运动，所有钩码落地后，木块会继续运动一段距离。打 点计时器使用的交流电频率为 50 Hz。图乙是实验得到的第一个钩码落地后的一段纸带， 纸带运动方向如箭头所示。（当地重力加速度大小 g 取 9.8 m/s2） （1）根据纸带上提供的数据，可以判断第五个钩码落地时可能出现在纸带中的 　　　　　　段（用 D1，D2，…，D15 字母区间表示）；第四个钩码落地后至第五个 钩码落地前木块在做　　　　　　运动。 （2）根据纸带上提供的数据，还可以计算出第五个钩码落地后木块运动的加速度大小为 　　　　　　m/s2；木块与桌面间的动摩擦因数为 ＝　　　　　　。（计算结果保 留两位有效数字） （3）根据纸带上提供的数据，分析可知“力越小速度就越小”的观点是　　　的。（填 “正确”或“错误”） 14．（7 分）温度传感器的核心部分是一个热敏电阻。某课外活动小组的同学在学习了伏安法 测电阻之后，利用所学知识来测量由某种金属制成的热敏电阻的阻值。可供选择的实验 器材如下： A．直流电源，电动势 E＝6 V，内阻不计； B．毫安表 A1，量程为 600 mA，内阻约为 0.5 ； C．毫安表 A2，量程为 10 mA，内阻 RA＝100 ； D．定值电阻 R0＝400 ； E．滑动变阻器 R＝5 ； F．被测热敏电阻 Rt，开关、导线若干。 µ Ω Ω Ω Ω（1）实验要求能够在 0～5 V 范围内，比较准确地对热敏电阻的阻值 Rt 进行测量，请在图 甲的方框中设计实验电路。 （2）某次测量中，闭合开关 S，记下毫安表 A1 的示数 I1 和毫安表 A2 的示数 I2，则计算热 敏电阻阻值的表达式为 Rt＝　　　　　　（用题给的物理量符号表示）。 （3）该小组的同学利用图甲电路，按照正确的实验操作步骤，作出的 I2－I1 图象如图乙所 示，由图可知，该热敏电阻的阻值随毫安表 A2 的示数的增大而　　　　（填“增大” “减小”或“不变”）。 （4）该小组的同学通过查阅资料得知该热敏电阻的阻值随温度的变化关系如图丙所示。 将该热敏电阻接入如图丁所示电路，电路中电源电压恒为 9 V，内阻不计，理想电流 表示数为 0.7 A，定值电阻 R1＝30 ，则由以上信息可求出定值电阻 R2 的阻值为　　　　　　 ，此时该金属热敏电阻的温度为　　　　　　℃。 三、计算题：本题共 3 小题，共计 38 分。解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演 算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的，答案中必须明确写出数值和单位。 15．（10 分）如图所示，Ⅰ、Ⅲ区域（足够大）存在着垂直纸面向外的匀强磁场，虚线 MN、 PQ 分别为磁场区域边界，在Ⅱ区域内存在着垂直纸面向里的半径为 R 的圆形匀强磁场区 域，磁场边界恰好与边界 MN、PQ 相切，S、T 为切点，A、C 为虚线 MN 上的两点，且 AS ＝CS＝ R，有一带正电的粒子以速度 v 沿与边界成 30°角的方向从 C 点垂直磁场进入 Ⅰ区域，随后从 A 点进入Ⅱ区域，一段时间后粒子能回到出发点，并最终做周期性运动， 已知Ⅱ区域内磁场的磁感应强度 B2 为Ⅰ区域内磁场的磁感应强度 B1 的 6 倍，Ⅲ区域与Ⅰ 区域磁场的磁感应强度相等，不计粒子的重力。求： （1）粒子第一次进入Ⅱ区域后在Ⅱ区域中转过的圆心角； （2）粒子从开始运动到第一次回到出发点所经历的总时间。 Ω Ω 316．（12 分）如图所示，可视为质点的质量为 m＝0.2 kg 的小滑块静止在水平轨道上的 A 点， 在水平向右的恒定拉力 F＝4 N 的作用下，从 A 点开始做匀加速直线运动，当其滑行到 AB 的中点时撤去拉力，滑块继续运动到 B 点后进入半径为 R＝0.3 m 且内壁光滑的竖直固定 圆轨道，在圆轨道上运行一周后从 B 处的出口（未画出，且入口和出口稍稍错开）出来 后向 C 点滑动，C 点的右边是一个“陷阱”，D 点是平台边缘上的点，C、D 两点的高度 差为 h＝0.2 m，水平距离为 x＝0.6 m。已知滑块运动到圆轨道的最高点时对轨道的压力 大小刚好为滑块重力的 3 倍，水平轨道 BC 的长度为 l2＝2.0 m，小滑块与水平轨道 AB、BC 间的动摩擦因数均为 ＝0．5，重力加速度 g＝10 m/s2。 （1）求水平轨道 AB 的长度 l1； （2）试通过计算判断小滑块能否到达“陷阱”右侧的 D 点； （3）若在 AB 段水平拉力 F 作用的范围可变，要达到小滑块在运动过程中，既不脱离竖直 圆轨道，又不落入 C、D 间的“陷阱”的目的，试求水平拉力 F 作用的距离范围。 µ17．（16 分）如图所示，在直角坐标系 xOy 内，x 轴下方区域Ⅰ存在场强大小为 E、方向沿 y 轴正方向的匀强电场，x 轴上方区域Ⅱ存在方向沿 x 轴正方向的匀强电场。已知图中点 D 的坐标为（－ L，－L），虚线 GD⊥x 轴。两固定平行绝缘挡板 AB、OC 间距为 3 L，OC 在 x 轴上，AB、OC 板平面垂直纸面，点 B 在 y 轴上。一质量为 m、电荷量为 q 的带电粒 子（不计重力）从 D 点由静止开始向上运动，通过 x 轴后不与 AB 碰撞，恰好到达 B 点， 已知 AB＝14 L，OC＝13 L。 （1）求区域Ⅱ的场强大小 E'以及粒子从 D 点运动到 B 点所用的时间 t0； （2）改变该粒子的初位置，从 GD 上某点 M 由静止开始向上运动，使它通过 x 轴后第一 次与 AB 相碰前瞬间动能恰好最大。 ①求此最大动能 Ekm 以及 M 点与 x 轴间的距离 y1； ②若粒子与 AB、OC 碰撞前后均无动能损失（碰后水平方向速度不变，竖直方向速 度大小不变，方向相反），求粒子通过 y 轴时的位置与 O 点的距离 y2。 27 2四、选考题：共 12 分，请考生任选一题作答，如果多做，则按所做的第一题计分。 18．（12 分）【选修 3－3】 （1）（4 分）如图所示，a、b、c、d 表示一定质量的理想气体状态变化中的四个状态，图 中 ad 与 T 轴平行，cd 与 p 轴平行，ab 的延长线过原 点，则下列说法中正确的是　　　　。（填正确答案标 号。选对 1 个得 1 分，选对 2 个得 3 分，选对 3 个得 4 分。每选错 1 个扣 2 分，最低得分为 0 分） A．气体在状态 a 时的体积大于在状态 b 时的体积 B．从状态 b 到状态 a 的过程，气体吸收的热量一定等于其增加的内能 C．从状态 c 到状态 d 的过程，气体分子的平均动能不变，但分子的密集程度增加 D．从状态 a 到状态 d 的过程，气体对外做功，内能不变 E．从状态 b 到状态 c 的过程，气体从外界吸收的热量一定大于其对外做的功 （2）（8 分）如图所示，在竖直圆柱形绝热气缸内，可移动的绝热活塞 a、b 密封着质量相 同的 A、B 两部分同种气体，且处于平衡状态。已知活塞 a、b 的横截面积之比为 Sa： Sb＝2：1，密封气体的长度之比为 hA：hB＝1：3，活塞厚度、质量和摩擦均不计。 ①求 A、B 两部分气体的热力学温度 TA、TB 的比值； ②若对 B 部分气体缓慢加热，同时在活塞 a 上逐渐增 加细砂使活塞 b 的位置不变，当 B 部分气体的温度 为 TB 时，活塞 a、b 间的距离 hA'与 hA 之比为 k：1， 求此时 A 部分气体的绝热温度 TA'与 TA 的比值。 6 519．（12 分）【选修 3－4】 （1）（4 分）如图所示，一束红光从空气射向折射率 n＝ 的某种玻璃的表面，其中 i 为 入射角，则下列说法正确的是　　　　。（填正确答案标 号。选对 1 个得 1 分，选对 2 个得 3 分，选对 3 个得 4 分。 每选错 1 个扣 2 分，最低得分为 0 分） A．当 i＝45°时会发生全反射现象 B．无论入射角 i 为多大，折射角 r 都不会超过 45° C．当入射角的正切值 tan i＝ 时，反射光线与折射光线恰好相互垂直 D．光从空气射入玻璃，速度减小 E．若将入射光换成紫光，则在同样入射角 i 的情况下，折射角 r 将变大 （2）（8 分）如图所示，两列简谐横波 a、b 在同一介质中分别沿 x 轴正、负方向传播，波 速均为 v＝2.5 m/s。已知在 t＝0 时刻两列波的波峰正好在 x＝2.5 m 处重合。 ①求 t＝0 时，介质中处于波峰且为振动加强点的所有质点的 x 坐标。 ②从 t＝0 时刻开始，至少要经过多长时间才会使 x＝1.0 m 处的质点到达波峰且为振 动加强点？ 命题人：长郡中学高三物理组 审题人：长郡中学高三物理组 2 2