安徽肥东县高级中学2020届高三物理4月调研试卷（有答案Word版）

肥东县高级中学 2020 届高三 4 月调研考试 理综物理试卷 二、选择题，本题共 8 小题，每小题 6 分，共 48 分。每小题给出的 4 个选项中，第 14-17 题 只有一项是符合题意要求的，第 18-21 题有多项是符合题意要求的。全部选对的 6 分，选对 但不全对的得 3 分，有选错的得 0 分。 14.日本福岛核事故是世界上最大的核事故之一，2019 年 2 月 13 日日本宣布福岛 核电站核残渣首次被“触及”，其中部分残留的放射性物质半衰期可长达 1570 万年， 下列有关说法正确的是 A. 衰变成 的核反应方程为 B. 的比结合能大于 的比结合能 C. 天然放射现象中产生的 α 射线的速度与光速相当，穿透能力很强 D. 将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，不会改变放射性元素的半衰期 15.在光滑水平面上有一质点处于静止状态，现施加一水平力 F，力 F 随时间 t 按 如图所示的余弦函数变化，则下列说法正确的是 A. 在 0〜4s 内，力 F 做功为零 B. 第 2s 末，质点的加速度最大 C. 第 4s 末，质点的速度最大 D. 在 2s〜4s 内，质点做加速运 动 16.如图所示是某粒子速度选择器截面的示意图，在一半径为 R＝10 cm 的圆柱形桶 内有 B＝10－4T 的匀强磁场，方向平行于轴线，在圆柱桶某一截面直径的两端开有 小孔，作为入射孔和出射孔．粒子束以不同角度入射，最后有不同速度的粒子束 射出．现有一粒子源发射比荷为 的正粒子，粒子束中速度分布连 续．当角 θ＝45°时，出射粒子速度 v 的大小是 A. ×106m/s B. 2 ×106m/s C. 2 ×108m/s D. 4 ×106m/s 17.某空间区域有竖直方向的电场（图中只画出了一条电场线）。一个质量为 m、电 112 10 C / kgq m = × 2 2 2 2 荷量为 q 的带正电的小球，在电场中从 A 点由静止开始沿电场线竖直向下运动。 不计一切阻力，运动过程中小球的机械能 E 与小球位移 x 的关系图象如图所示， 由此可以判断 A. 小球所处的电场为非匀强电场，且场强不断减小，场强方向向上 B. 小球所处的电场为匀强电场，场强方向向下 C. 小球可能先做加速运动，后做匀速运动 D. 小球一定先做加速运动，达到最大速度后做减速运动，最后静止 18.如图所示为小型交流发电机的示意图，线圈绕垂直于磁场方向的水平轴 OO’沿 逆时针方向以角速度 匀速转动。线圈的匝敬为 n、电阻为 r，外接电阻为 R，A 为交流电流表。线圈从图示位置（线圈平面平行于磁场方向）开始转过 时的感 应电流为 I。下列说法中正确的是 A. 电流表的读数为 B. 转动过程中穿过线圈磁通量的最大值为 C. 线圈转动一周的过程中，电阻 R 产生的热量为 D. 从图示位置开始转过 的过程中，通过电阻 R 的电荷量为 19.某宇宙飞船在赤道所在平面内绕地球做匀速圆周运动，假设地球赤道平面与其 公转平面共面，地球半径为 R。日落后 3 小时时，站在地球赤道上的小明，刚好观 察到头顶正上方的宇宙飞船正要进入地球阴影区，则 ω 60° 2I 2 ( )I r R nω + 22 I Rπ ω 90° 4I ω A. 宇宙飞船距地面高度为 R B. 在宇宙飞船中的宇航员观测地球，其张角为 90° C. 宇航员绕地球一周经历的“夜晚”时间为 6 小时 D. 若宇宙飞船的周期为 T，则宇航员绕地球一周经历的“夜晚”时间为 T/4 20.如图所示，正方形导线框 ABCD、abcd 的边长均为 L，电阻均为 R，质量分别 为 2m 和 m，它们分别系在一跨过两个定滑轮的轻绳两端，且正方形导线框与定滑 轮处于同一竖直平面内．在两导线框之间有一宽度为 2L、磁感应强度大小为 B、 方向垂直纸面向里的匀强磁场．开始时导线框 ABCD 的下边与匀强磁场的上边界 重合，导线框 abcd 的上边到匀强磁场的下边界的距离为 L．现将系统由静止释放， 当导线框 ABCD 刚好全部进入磁场时，系统开始做匀速运动，不计摩擦的空气阻 力，则 A. 两线框刚开始做匀速运动时轻绳上的张力 FT=mg B. 系统匀速运动的速度大小 C. 两线框从开始运动至等高的过程中所产生的总焦耳热 D. 导线框 abcd 的 ab 边通过磁场的时间 21.水平面上有质量为 ma 的物体 a 和质量为 mb 的物体 b，分别在水平推力 Fa 和 Fb 作用下开始运动，运动一段时间后都撤去推力，两个物体都将再运动一段时间后 停下。两物体运动的 v–t 图线如图所示，图中线段 AC∥BD。则以下说法正确的是 A. 若 ma > mb，则 Fa < Fb，且物体 a 克服摩擦力做功小于物体 b 克服摩擦力做功 B. 若 ma > mb，则 Fa> Fb，且物体 a 克服摩擦力做功大于物体 b 克服摩擦力做功 C. 若 ma < mb，则可能 Fa < Fb，且物体 a 所受摩擦力的冲量大于物体 b 所受摩擦力 的冲量 D. 若 ma < mb，则可能 Fa > Fb，且物体 a 所受摩擦力的冲量小于物体 b 所受摩擦 力的冲量 三、非选择题：共 174 分。包括必考题和选考题两部分。 （一）必考题：共 129 分。 22. （6 分）一组同学研究“运动物体所受空气阻力与其运动速度关系”，他们利用 一些“小纸杯”作为研究对象，用频闪照相机等仪器测量“小纸杯”在空中竖直下落距 离、速度随时间变化的规律。过程如下： A．如图甲所示，同学们首先测量单只“小纸杯”在空中下落过程中不同时间的下落 距离，将数据填入下表中。 B．在相同的实验条件下，将不同数量的“小纸杯”叠放在一起从空中下落，分别测 出它们的 v 一 t 图线，如图乙中图线 1、2、3、4 所示。 C．同学们对实验数据进行分析、归纳后，得出阻力大小与速度平方成正比的关系， 即 。 其中 k 为常数。回答下列问题： (1)图乙中各条图线具有共同特点：“小纸杯”先做加速度大小______的加速运动（选 填“不变”、“增大”或“减小”），最后达到匀速运动。 (2)根据表格和图乙中的信息可知表中 X 处的理论值为____m。 (3)根据上述实验结论，可知 4 个“小纸杯”叠在一起下落时，其最终的下落速率为 ____m/s。 23. （9 分）电动自行车是一种环保，便利的交通工具，越来越受大众的青睐，为 了测定电动车电池组的电动势和内电阻，某同学设计了如图 1 所示的实验电路， 所用实验器材有： A．电池组(电动势约为 12 V，内阻未知) B．电流表(量程为 300 mA，内阻忽略不计) C．电阻箱 R(0～999.9 Ω) D．定值电阻 R0(阻值为 10 Ω) E．导线和开关 该同学部分操作步骤如下 (1)当闭合开关后，无论怎样调节电阻箱，电流表都没有示数，反复检查确认电路 连接完好，该同学利用多用电表，又进行了如下操作：断开电源开关 S.将多用电 表选择开关置于“×1Ω”挡，调零后，将红、黑表笔分别接在 R0 两端，读数为 10Ω. 将多用电表选择开关置于“×10 Ω”挡，调零后，将红，黑表笔分别接电阻箱两接线 柱，指针位置如图 2 所示，则所测电阻箱的阻值为________ Ω.用多用电表分别对 电源和开关进行检测，发现电源，开关均完好．由以上操作可知，发生故障的元 件是________． (2)在更换规格相同的元件后重新连接好电路． (3)改变电阻箱 R 的阻值，分别测出电路中相应的电流 I.为了保证实验顺利进行且 使测量结果更准确些，电阻箱 R 的取值范围应为________． A．100Ω～300Ω B．40Ω～100Ω C．15Ω～40Ω (4)根据实验数据描点，绘出的 －R 图象如图 3 所示．若直线的斜率为 k，在 坐 标轴上的截距为 b，则该电池组的电动势 E＝________，内阻 r＝________(用 k，b 和 R0 表示)． 24.（12 分）如图，一带电荷量 q=+0.05C、质量 M=lkg 的绝缘平板置于光滑的水 平面上，板上靠右端放一可视为质点、质量 m=lkg 的不带电小物块，平板与物块 间的动摩擦因数 μ=0.75．距平板左端 L=0.8m 处有一固定弹性挡板，挡板与平板等 高，平板撞上挡板后会原速率反弹。整个空间存在电场强度 E=100N/C 的水平向左 的匀强电场。现将物块与平板一起由静止释放，已知重力加速度 g=10m/s2，平板 所带电荷量保持不变，整个过程中物块未离开平板。求： （1）平板第二次与挡板即将碰撞时的速率； （2）平板的最小长度； （3）从释放平板到两者最终停止运动，挡板对平板的总冲量。 25.（20 分）如图，间距为 L 的光滑金属导轨，半径为 r 的 圆弧部分竖直放置、 直的部分固定于水平地面，MNQP 范围内有磁感应强度大小为 B、方向竖直向下 的匀强磁场。金属棒 ab 和 cd 垂直导轨放置且接触良好，cd 静止在磁场中，ab 从 圆弧导轨的顶端由静止释放，进入磁场后与 cd 在运动中始终不接触。已知两根导 体棒的质量均为 m、电阻均为 R．金属导轨电阻不计，重力加速度为 g。求 1 I 1 I 1 4 （1）ab 棒到达圆弧底端时对轨道压力的大小： （2）当 ab 棒速度为 时，cd 棒加速度的大小（此时两棒均未离开磁场） （3）若 cd 棒以 离开磁场，已知从 cd 棒开始运动到其离开磁场一段时间后， 通过 cd 棒的电荷量为 q。求此过程系统产生的焦耳热是多少。（此过程 ab 棒始终 在磁场中运动） 33. [物理---选修 3-3]（15 分） (1)(5 分) 下列说法中正确的是________(填正确答案标号，选对一个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分。每选错一个扣 3 分，最低得分为 0 分) A. 悬浮在液体中的颗粒越小，布朗运动越明显 B. 热量不可能从低温物体传到高温物体 C. 有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体 D. 生产半导体器件时需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，这可以在高温条 件下利用分子的扩散来完成 E. 理想气体等压膨胀的过程一定放热 （2）（10 分）如图为某高压锅结构示意图，锅盖上有两个气孔，气孔 1 使锅内与 外界连通，此时锅内气体与外界大气压强相等。当锅内温度达到 40℃时，气孔 1 会封闭，将锅内外隔离。若锅内温度继续升高，锅内气体压强增大，当压强增大 到设计的最大值时，气体会顶起气孔 2 上的限压阀。已知限压阀的质量为 20g，气 孔 2 的横截面积为 8mm2，锅的容积为 0.04m3。现在锅内放入 20℃、极少量的水， 然后盖好锅盖加热，很快水完全汽化后气孔 1 封闭。求:（气体可视为理想气体， 大气压强 p0=1.0×105Pa） 3 24 gr 1 24 gr (1)气孔 2 上的限压阀被顶起时，锅内气体的温度是多少？ (2)从气孔 1 封闭到温度升到 120℃，漏出的气体与气孔 1 封闭时锅内气体的质量比. 34. [物理---选修 3-4]（15 分） (1) (5 分)如图所示，有一列简谐横波的波源在 O 处，某时刻沿 x 轴正方向传播的 振动形式传到 10cm 处，此时 x 轴上 5cm 处的质点已振动 0.02s，P 点离 O 处 40cm，取该时刻为 t=0 时刻，下列说法中正确的是________(填正确答案标号，选 对一个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分。每选错一个扣 3 分，最低得 分为 0 分) A.P 处质点起振时的速度方向沿 y 轴正方向 B.波的传播速度为 2.5m/s C.经过 0.12s，P 处质点第一次到达波峰 D.0~0.01s 时间内，x=5cm 处的质点振动的速度逐渐减小 E.x=20cm 处的质点从开始起振到 P 处质点开始起振的时间内通过的路程为 32cm （2）（10 分）如图所示，有一个用折射率为 n＝ 的透明材料做成的正方体， 其底面 ABCD 为边长等于 2R 的正方形，在该正方形 ABCD 的中心处放置一点光源 S，已知真空中光速为 c，不考虑光线在界面上多次反射，求： 2 3 3 （1）光自光源 S 出发到从正方体的四个侧面（不包括顶面 A′B′C′D′）射出所能经 历的最长时间. （2）光能从正方体四个侧面上射出部分的总面积。 物理参考答案 14.D 15.A 16.B 17.A 18.AB 19.BD 20.BC 21.BD 22.减小 1.750 2.0 23.70 电流表 B 24.（1）平板第二次与挡板即将碰撞时的速率为 1.0m/s;（2）平板的最小长度为 0.53m;（3）从释放平板到两者最终停止运动，挡板对平板的总冲量为 8.0N•s 【解析】（1）两者相对静止，在电场力作用下一起向左加速， 有 a= =2.5m/s2＜μg 故平板 M 与物块 m 一起匀加速，根据动能定理可得：qEL= （M+m）v 解得 v=2.0m/s 平板反弹后，物块加速度大小 a1= =7.5m/s2，向左做匀减速运动 平板加速度大小 a2= =12.5m/s2， 平板向右做匀减速运动，设经历时间 t1 木板与木块达到共同速度 v1′，向右为正方 向。 -v1+a1t1=v1-a2t1 解得 t1=0.2s，v =0.5m/s，方向向左。 此时平板左端距挡板的距离：x=v1t1 =0.15m 此后两者一起向左匀加速，设第二次碰撞时速度为 v，则由动能定理 （M+m）v （M+m） =qEx1 解得 v2=1.0m/s （2）最后平板、小物块静止（左端与挡板接触），此时小物块恰好滑到平板最左 端，这时的平板长度最短。 设平板长为 l，全程根据能量守恒可得：qEL=μmgl 解得：l= =0.53m （3）设平板第 n-1 次与第 n 次碰撞反弹速度分别为 vn-1，和 vn；平板第 n-1 次反弹 1 k 0 b Rk − qE m 1 2 2 1 mg m µ qE mg m µ+ 1 ' 2 2 1 1 2 a t− 1 2 2 2 1 2 − 2 1'v 8 15 后：设经历时间 tn-1，平板与物块达到共同速度 vn-1′ 平板 vn-1′=vn-1-a2tn-1 位移大小 物块 vn-1′=-vn-1+a1tn-1 由以上三式解得： ， ， 此后两者一起向左匀加速，由动能定理 qExn-1= 解得： 从开始运动到平板和物块恰停止，挡板对平板的总冲量： I=2Mv1+2Mv2+2Mv3+2Mv4+…… 解得：I=8.0N•s 25.（1）3mg。（2） 。（3）BLq - mgr- 。 【解析】（1）ab 下滑过程机械能守恒，由机械能守恒定律得：mgr= ， 解得：v0= ， ab 运动到底端时，由牛顿第二定律得：F-mg=m ， 解得：F=3mg， 由牛顿第三定律知：ab 对轨道压力大小：F′=F=3mg； （2）两棒组成的系统动量守恒，以向右为正方向， 由动量守恒定律：mv0=mvab+mv′， 解得：v′= ， ab 棒产生的电动势：Eab=BLvab， cd 棒产生的感应电动势：Ecd=BLv′， 2 1 1 1 2 1 1 2n n n nx v t a t− − − −= − 1 1 ' 4 n n vv − − = − 1 1 10 n n vt − − = 2 1 1 3 80 n n vx − − = ( ) ( )2 2 1 1 1 ( ')2 2n nM m v M m v −+ − + 1 1 2 n n v v − = 2 2 2 4 B L gr mR 2gr 1 16 2 2 2 2 B L q m 1 6( ) ( ) 62 2 2 n mn m +∴ ⋅ + ⋅ − = 2gr 2 0v r 1 24 gr 回路中电流：I= ， 解得：I= ， 此时 cd 棒所受安培力：F=BIL， 此时 cd 棒加速度：a= ， 解得：a= ； （3）由题意可知，cd 棒以 离开磁场后向右匀速运动， 且从 cd 棒开始运动到通过其电荷量为 q 的时间内，通过 ab 棒电荷量也为 q。 对 ab 棒，由动量定理可知：-B Lt=mvab-mv0， 其中：q= t， 解得：vab= - ， 此过程，由能量守恒定律得：mgr= +Q， 解得：Q=BLq - mgr- ； 33. （1）ACD 【解析】悬浮在液体中的小颗粒越小，液体温度越高，布朗运动越明显，选项 A 正确；根据热力学第二定律，热量也可能从低温物体传到高温物体，但要引起其 他的变化，选项 B 错误；晶体和非晶体区别在于内部分子排列，有些通过外界干 预可以相互转化，如把晶体硫加热熔化（温度超过 300℃）再倒进冷水中，会变成 柔软的非晶硫，再过一段时间又会转化为晶体硫，故 C 正确。生产半导体器件时 需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，这可以在高温条件下利用分子的扩散 来完成，选项 D 正确；根据 pV/T＝C，可知 p 不变 V 增大，则 T 增大，气体对外做 功，内能增加，则需要吸热，故 E 错误；故选 ACD. （2）（i）118.25°C（ii）0.45% 【解析】(1)气体在气孔 1 封闭到气孔 2 上的限压阀被顶起的过程中，据查理定律： 2 ab cdE E R − 2 4 BL gr R F m 2 2 2 4 B L gr mR 1 24 gr I I 2gr BLq m 2 21 1 2 2ab cdmv mv+ 2gr 1 16 2 2 2 2 B L q m 1 2 1 2 p p T T = 限压阀：p2s0=p0s0+mg T1=273+40=313K 解得：T2=391.25K ,即 t2=118.25°C (2)密封的气体在限压阀顶起至升温到 120°C 进行等压变化， 据盖.吕萨克定律 漏出气体： 漏出气体的质量占气孔 1 封闭后锅内气体的总质量的百分比 解得： 34.（1）BDE 【解析】从图象可以直接读出振幅和波长，根据 x 轴上 5cm 处的质点已振动 0.02s 求出周期，根据公式 v=λ/T 可得知波速，每个质点的起振方向均相同，故质点 P 的起振方向与质点 A 的起振方向相同，由图读出 x=2.5cm 到 P 点间的距离，即可 求出由 x=2.5cm 传播到 P 的时间，根据在一个周期内，质点振动走过的路程为 4 个振幅求出 x=20cm 处的质点振动的路程． 根据图象可知，A 点起振方向向下，沿 y 轴负方向，各个质点的起振方向均相同， 故质点 P 的起振方向与质点 A 的起振方向相同，为沿 y 轴负方向，故 A 错误；根 据图象可知，波长 λ=10cm=0.1m，此时 x 轴上 5cm 处的质点已振动 0.02s，则周期 T=0.04s，则波速 ，故 B 正确；当 x=2.5cm 处的波动传到 P 点时， P 点第一次到达波峰，时间 ，故 C 错误；从 0～0.01s 时间内， x=5cm 处的质点从平衡位置向波峰位置振动，速度逐渐减小，到达波峰处速度为 零，故 D 正确；x=20cm 处的质点从开始起振到 P 点开始起振的时间 ，则 x=20cm 处的质点振动的路程 s=8A=32cm，故 E 正确。 故选 BDE。 1 2 2 3 V V T T = 2 1V V V∆ = − 2 m V m V ∆ ∆= 0.45%m m ∆ = （2）（1）光自光源 S 出发到从正方体的四个侧面（不包括顶面 A′B′C′D′） 射出所能经历的最长时间为 ；（2）光能从正方体四个侧面上射出部分的总 面积为＝（6π﹣4 ﹣12α）R2。 【解析】（1）光从光源 S 发出到从四个侧面射出经历的最长时间为恰好在侧面发 生全反射的情形， 设此时入射角为 θ，则有：sinθ＝1/n① 把 n＝ 代入①解得：sinθ＝ ，即：θ＝60° ② 则经历最长时间的光在透明材料内经过的路径长度：L＝2R， 设经历最长时间的光在介质中的传播时间为 t，则：L＝vt， 其中：v＝c/n 解得： t＝ ； （2）考虑光到达任意一个侧面并恰好发生全反射的情况，分析可知，在此侧面上 射出光线部分的区域为半个圆面（其圆心为光源 S 点在此侧面上的投影点 S′，半 径为 R）与侧面的公共部分，即图中的阴影部分，可算得各相关边长如图所示， 由几何知识，可表达一个面上的出射面积为： ， 四个侧面总的出射面积为：S 总＝4S，解得：S 总＝（6π﹣4 ﹣12α）R2，其中：tanα ＝ 4 3 3 R c 2 2 3 3 3 2 4 3 3 R c 3 2 21 1 1( 3 ) ( 3 ) 2 22 2 2S R R R Rπ α = − × ⋅ − × ⋅ ×   2 2