2020届山东省泰安市高三（下）4月多校联考物理试题（解析版）

高三模拟考试物理 一、单项选择题： 1.在人类文明发展史上，有大批物理学家做出了重要贡献，以下叙述符合史实的是 A. 伽利略用斜面实验证明了力是使物体运动的原因 B. 库仑总结出了点电荷间相互作用的规律 C. 楞次发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系 D. 汤姆生根据 α 粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型 【答案】B 【解析】 【详解】A．伽利略用斜面实验证明了力不是维持物体运动的原因，选项 A 错误； B．库仑总结出了点电荷间相互作用的规律，选项 B 正确； C．奥斯特发现了电流的磁效应，楞次总结了电磁感应中产生反应电流的方向判断方法即楞次定律，选项 C 错误； D．卢瑟福根据 粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型，选项 D 错误。 故选 B。 2.原子核的核反应类型通常分为四种，反应过程中都遵守质量数、电荷数守恒规律。以下核反应方程式，书 写正确且属于人工转变的是 A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【分析】 用快速粒子（天然射线或人工加速的粒子）穿入原子核的内部使原子核转变为另一种原子核的过程，这就 是原子核的人工转变。 【详解】A．原子核自发的放出 粒子称为 衰变，此式属于 衰变，选项 A 错误； B．一个重原子的原子核分裂为两个或更多较轻原子核并在分裂时两到三个中子释放巨大能量的过程，此反 应属于裂变反应，选项 B 错误； C．用 He 核轰击 Be 核属于人工转变，选项 C 正确； D．此反应属于氢核聚变，选项 D 错误。 故选 C。 α 234 234 0 90 91 -1Th Pa+ e→ 235 1 144 89 1 92 0 56 36 0U+ n Ba+ Kr+3 n→ 4 9 12 1 2 4 6 0He+ Be C+ n→ 2 3 4 1 1 1 2 0H+ H He+ n→ β β β3.北斗卫星导航系统是继美国全球卫星定位系统（GPS），俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后 第三个成熟的全球卫星导航系统。2020 年 4 月 4 日，第五十五颗北斗导航卫星，即北斗三号最后一颗组网 卫星，如期运抵西昌卫星发射中心，将在西昌卫星发射中心开展测试、总装、加注等工作，计划于 5 月份 发射。该卫星属地球静止轨道卫星。关于正常运行后的该卫星，以下说法正确的是 A. 可以位于北京上空 B. 距地面的高度可根据需要随时调整 C. 运行速度可以大于第一宇宙速度 D. 运行轨道不会经过地球两极 【答案】D 【解析】 【详解】AD．地球静止轨道卫星只能围绕赤道上方运转，也就是只能相对静止在赤道正上方，选项 A 错误， D 正确； B．由于同步卫星 周期与地球一致，所以地球同步通讯卫星到地心的距离都相同，离地面的高度是确定的 值，选项 B 错误； C．第一宇宙速度，也是近地卫星的环绕速度，也是最大的圆周运动的环绕速度。而同步卫星的轨道半径要 大于近地卫星的轨道半径，同步卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度，选项 C 错误。 故选 D。 4.“牛顿环”又称“牛顿圈”，如图甲所示。牛顿环的上表面是半径很大的玻璃球冠的平面，下表面是球冠的凸 面，其工作原理为“薄膜干涉”。可以用来判断透镜表面曲率半径和液体折射率等。把牛顿环与玻璃面接触， 在日光下或用白光照射时，可以看到明暗相间的彩色圆环；若用单色光照射，则会出现一些明暗相间的单 色圆环，如图乙所示。它们是由球面和被检测面上反射的光相互干涉而形成的条纹，这些圆环的分布情况 与球冠半径及被测物品的表面情况有关。以下分析正确的是 A. 圆环 间距大小与球冠半径大小无关 B. 球冠的半径越大，圆环的间距越小 C. 若观察到的是规则圆环，则被检测的面是均匀、对称的 D. 被检测的面必须是平的 【答案】C 的 的【解析】 【详解】AB．设透镜的曲率半径为 R，由暗条纹的条件和几何关系可知第 k 级暗条纹的半径 对上式求导得 为晶环间距 即圆环的间距大小与球冠半径大小有关且半径越大，圆环的间距越大，产生的干涉条纹各环的间距内疏外 密。选项 A、B 错误； CD．牛顿环实验不仅可以测平面还可以测球面。若观察到的是规则圆环，则被检测的面是均匀、对称的， 选项 C 正确，D 错误。 故选 C。 5.以下说法中不正确的是 A. 晶体的都具有各向异性 B. 同温度的氢气和氧气，分子的平均动能相同 C. 空调机制冷时把热量从低温处带到高温处，并不违背热力学第二定律 D. 液体表面层分子距离大于液体内部，故表现 引力 【答案】A 【解析】 【详解】A．单晶体具有各向异性，而多晶体具有各向同性，选项 A 不正确； B．分子平均动能只与温度有关，所以同温度的氢气和氧气，分子的平均动能相同，选项 B 正确，不符合题 意； C．空调机制冷时把热量从低温处带到高温处以消耗电能为代价，并不违背热力学第二定律，选项 C 正确， 不符合题意； D．液体表面层的分子较为稀薄，其分子间距较大，液体分子之间的引力大于斥力，选项 D 正确，不符合 题意。 故选 A。 6.如图，为研究光电效应的装置，金属板 K 所用材料为铝，已知铝的逸出功 4.2eV，以下分析正确的是 为 2 kr kRλ= 2 1kr r R k kλ∆ = ∆ ∆ =， r∆ 1 2 2k R Rr r k λ λ∆ = =A. 只要照射时间长一些，入射光光子能量小于 4.2eV 时，也能发生光电效应 B. 若入射光光子能量大于逸出功，即使光的强度很弱，也能发生光电效应 C. 发生光电效应时，遏止电压与入射光的频率成正比 D. 研究饱和光电流和遏止电压时，电源的极性相同 【答案】B 【解析】 【详解】AB．能否发生光电效应不取决于光的强度，而取决于光的频率，若入射光光子能量大于逸出功则 能发生光电效应，若小于则不能。发生光电效应后，光强的大小影响光电流的大小，选项 A 错误，选项 B 正确； C．由光电效应方程 遏止电压与入射光的频率为一次函数关系，不是成正比，选项 C 错误； D．研究饱和光电流时 A 板为收集电子的板，光电管中的电场方向为 板，研究遏制电压时电场阻碍 电子运动，光电管中的电场方向为 板即研究饱和光电流和遏止电压时，电源的极性相反，选项 D 错误。 故选 B。 7.中国高速铁路系统简称“中国高铁”，完全由我国科技工作者自主研发，是中国呈现给世界的一张靓丽名片， 目前“中国高铁”通车里程达到 3.5 万公里，居世界第一位。为满足高速运行的需要，在高铁列车的前端和尾 端各有一节机车，可以提供大小相等的动力。某高铁列车，机车和车厢共 16 节，假设每节机车和车厢的质 量相等，运行时受到的摩擦和空气阻力相同，每节机车提供大小为 F 的动力。当列车沿平直铁道运行时， 第 10 节（包含机车）对第 11 节的作用力大小和方向为 A. 向后 B. 向前 的 A K→ K A→ 1 4 F 1 4 FC. 向后 D. 向前 【答案】A 【解析】 【详解】假设机车和车厢的质量为 m，摩擦和空气阻力 f，加速度为 a，对于 16 节车厢 第 10 节（包含机车）对第 11 节的作用力大小 则对后六节车厢 解得 第 10 节（包含机车）对第 11 节的作用力大小为 和方向向后，选项 A 正确。 故选 A。 8.如图甲所示，在匀强磁场中，一电阻均匀的正方形单匝导线框 abcd 绕与磁感线垂直的转轴 ab 匀速转动， 线框产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示，若线框电阻为 10Ω，线框面积为 0.1m2，取 ， 。则 A. 该交流电的有效值为 B. 当线框平面与中性面的夹角为 30°时，电动势的瞬时值为 C. 匀强磁场的磁感应强度为 1T D. 从 到 时间内，通过线框某一截面的电荷量为 2.82×10-2C 【答案】D 【解析】 【详解】A．交流电瞬时值 则交流电有效值为 3 4 F 3 4 F 2 16 16F f ma− = 1f 16 6F f f ma− + = 1 1 4f F= − 1 4 F 3.14π = 2 1.41= 31.4 2V 15.7 6V 0t = 0.01st = 31.4 2 sin 31.4 2 sin100mE t tω π= =选项 A 错误； B．当线框平面与中性面的夹角为 30°时 电动势的瞬时值为 选项 B 错误； C．电动势瞬时值表达式 将电动势最大值代入得 选项 C 错误； D．从 到 时间内即半个周期内通过线框某一截面的电荷量为 选项 D 正确。 故选 D。 二、多项选择题： 9.如图所示，A、B 两点有等量同种正点电荷，AB 连线的中垂线上 C、D 两点关于 AB 对称， 时刻，一 带正电的点电荷从 C 点以初速度 v0 沿 CD 方向射入，点电荷只受电场力。则点电荷由 C 到 D 运动的 v-t 图 象，以下可能正确的是 A. B. 31.4V 2 mEE = = 30tω = 。 31.4sin30 =17.4 2VmE °= mE BSω= 2TmEB Sω= = 0t = 0.01st = 22 2.82 10 CBSq R R φ −∆= = = × 0t =C. D. 【答案】BD 【解析】 【详解】由于 AB 是同种电荷，所以连线中点的场强为零，无穷远处场强也为零，其间有一点电场强度最大， 所以粒子从 C 点向中点运动过程中，加速度可能一直减小，也可能先减小后增大，选项 AC 错误，BD 正确。 故选 BD。 10.如图所示为学员驾驶汽车在水平面上绕 O 点做匀速圆周运动的俯视图。已知质量为 60 kg 的学员在 A 点 位置，质量为 70 kg 的教练员在 B 点位置，A 点的转弯半径为 5.0 m，B 点的转弯半径为 4.0 m，则学员和教 练员（均可视为质点）（　　） A. 线速度大小之比为 5∶4 B. 周期之比为 5∶4 C. 向心加速度大小之比为 4∶5 D. 受到的合力大小之比为 15∶14 【答案】AD 【解析】 【详解】A．一起做圆周运动的角速度相等，根据 知半径之比为 5：4，则线速度之比为 5：4，A 正确； B．做圆周运动的角速度相等，根据 周期相等，B 错误； C．做圆周运动的角速度相等，根据 半径之比为 5：4，则向心加速度大小之比为 5：4，C 错误； v rω= 2T π ω= 2a rω=D．根据 向心加速度之比为 5：4，质量之比为 6：7，则合力大小之比为 15：14，D 正确。 故选 AD。 11.不管从环保，还是从能源的层面考虑，电动汽车都是未来的发展趋势。为便于方便、快速充电，在某些 城市设立了一些无线充电点，如图甲所示。图乙为充电原理示意图。充电板连同送电线圈埋在地下，接通 交流电源，送电线圈可产生交变磁场，从而使汽车内的受电线圈产生交变电流，再经整流电路转变成直流 电后对汽车电池充电。设受电线圈的匝数为 n，面积为 S，总电阻（含所接元件）为 R，若在 t1 到 t2 时间内， 磁场垂直于受电线圈平面向上穿过线圈，其磁感应强度由 B1 增加到 B2。下列说法正确的是 A. 在 t1 到 t2 时间内，c 点的电势高于 d 点的电势 B. 在 t1 到 t2 时间内，受电线圈感应电动势的平均值 C. 若增加受电线圈匝数，则受电线圈产生的感应电动势升高 D. 若只增大充电电源的频率，则受电线圈获得的电压会升高 【答案】BC 【解析】 【详解】A．根据楞次定律可知，受电线圈内部产生的感应电流方向俯视为顺时针，受电线圈中感应电流方 向由 c 到 d 所以 c 点电势低于 d 点电势，选项 A 错误； B．根据法拉第电磁感应定律可得受电线圈感应电动势的平均值 选项 B 正确； C．若增加受电线圈匝数，相当于增大变压器副线圈的匝数，受电线圈产生的感应电动势升高，选项 C 正确； D．受电线圈是通过电磁感应获得能量的，所以受电线圈中的电流大小与交流电的频率无关，选项 D 错误。 故选 BC。 12.某质点在 Oxy 平面上运动。t =0 时，质点位于 y 轴上。它 x 方向运动的速度－时间图像如图甲所示，它 在 y 方向的位移－时间图像如图乙所示，则（　　） F ma= ( )2 1 2 1 n B B S t t − − 2 1 2 1 ( - )B n B B SE n n St t t t φ∆ ∆= = =∆ ∆ −A. 质点做匀加速直线运动 B. 1s 末的瞬时速度大小为 11m/s C. 2s 内的位移大小为 2 m D. 质点沿 y 轴正方向做匀速直线运动 【答案】C 【解析】 【详解】A．质点在 x 轴方向做匀变速运动，而在 y 轴方向上为匀速直线运动，故合运动一定为匀变速曲线 运动，A 错误； B．物体在 x 方向的加速度为 物体在 x 方向 1 秒末的速度为 物体在 y 方向做匀速直线运动，在 y 方向的速度为 则 1 秒末瞬时速度大小为 B 错误； C．2 秒末，物体在 x 方向的位移 物体在 y 方向的位移 则 2 秒末位移 C 正确； D．物体的运动方向应该是合速度的方向，不是 y 轴的方向，D 错误。 61 2Δ 2m/sΔ va t = = 0 6m/sxv v at= + = =5m/sxv t ∆= ∆y 2 2 61m/sx yv v v= + = 2 0 1 12m2xx v t at= + = 10myx = 2 61mx yx x x= + =故选 C。 三、非选择题： 13.某实验小组利用光电门、气垫导轨等验证机械能守恒定律，实验装置如图甲。让带遮光片的物块从气垫 导轨上某处由静止滑下，若测得物块通过 A、B 光电门时的速度分别为 v1 和 v2，AB 之间的距离为 L，料面 的倾角为 θ，重力加速度为 g （1）图乙表示示用螺旋测微器测量物块上遮光板的宽度为 d，由此读出 d=__________mm； （2）若实验数据满足关系式_________（用所给物理量表示），则验证了物块下滑过程中机械能守恒； （3）本实验中误差的主要来源是_____________________而造成物块机械能的损失。 【答案】 (1). 0.150 (2). (3). 摩擦阻力和空气阻力做功 【解析】 【详解】(1)[1]螺旋测微器读数 (2)[2]根据动能定理得 即 (3)[3] 实验中存在摩擦阻力和空气阻力做功会造成物块机械能的损失。 14.有一电动势 E 约为 12V，内阻 r 在 20~50Ω 范围内的电源，其允许的最大电流为 100mA。为测定这个电 池的电动势和内阻，某同学利用如图甲所示的电路进行实验，图中电压表的内电阻很大，对电路的影响可 以不计；R 为电阻箱，阻值范围为 0~999Ω；R0 为保护电阻。 （1）实验室备有的定值电阻 R0 有以下几种规格，本实验应选用__________。 ( )2 2 2 1 1sin 2gL v vθ = − 0 15.0 0.01 0.150mmd = + × = 2 2 2 1 1sin 2mgL mv mvθ = − ( )2 2 2 1 1sin 2gL v vθ = −A.400Ω，1.0W B.100 Ω，1.0W C.50Ω，1.0W D.10 Ω，2.5W （2）该同学按照图甲所示的电路图，连接实验电路，接好电路后，闭合开关 S，调整电阻箱的阻值 R，读 出电压表的示数 U，再改变电阻箱阻值，取得多组数据，以 为横坐标，以 纵坐标，代入数据可画 出如图乙所示图像，对应的函数方程式为_________________（用所给物理量的字母表示）。 （3）图像中若用 b 表示图线与纵轴的截距，用 k 表示斜率。则 E=____________，r=____________。 【答案】 (1). B (2). (3). (4). 【解析】 【详解】(1)[1]当滑动变阻器短路时，电路中通过的最大电流为 100mA，则由闭合电路欧姆定律可知，定值 电阻的最大阻值为 应选用 B 规格。 (2)[2] 由闭合欧姆定律得 变形得 (3)[3]可得图像中斜率 截距 即 15.一列横波沿直线由 A 沿传播到 B。如图所示，分别是 A、B 两质点的振动图像。已知 A、B 之间的距离 ，该波长大于 8m。求这列波的波速。 0 1 R R+ 1 U 0 1 1 1 r U E R R E = + ⋅+ 1 b k b 0 min 100ER rI = − = Ω 0 0 EU R RR R r = ++ + （ ） 0 1 1 1 r U E R R E = + ⋅+ rk E = 1b E = 1 kE rb b = =， 21mx∆ =【答案】7m/s 或 3m/s 【解析】 【详解】由振动图像可知，质点的振动周期为 时，质点 A 经平衡位置向下运动，质点 B 处于波谷 设该波波长为 则有 所以，该波波长为 当 时， ，波速 当 时， ， 波速 当 时， ， 故 时不再符合题意。 16.一定质量理想气体的体积 V 与热力学温度 T 的关系如图所示，气体在状态 A 的压强为 pA=1.5p0，温度 TA=1.5T0，线段 AB 与 V 轴平行，BC 的延长线过原点。求： (1)B 点的压强 pB： (2)气体从状态 A 变化到状态 B 的过程中，对外界做的功为 50J，则该过程中吸收的热量 Q； (3)状态 C 的温度 Tc。 。 4T s= 0t = λ 3 0 1 2 34x n nλ λ∆ = + = ……（ 、、、 ） 4 84 m4 3 4 3 x n n λ ∆= =+ + 0n = 1 28mλ = 1 1 7m/sv T λ= = 1n = 2 12mλ = 2 2 3m/sv T λ= = 2n = 2 84 m 8m11 λ = < 2n ≥【答案】(1) ；(2)50J；(3) 【解析】 【详解】(1)由 A 到 B 是等温变化：由玻意耳定律知 解得 (2)由 A 到 B 是等温变化，理想气体内能不变， 则由热力学第一定律知，吸收的热量 (3)由 B 到 C 为等压变化 由盖吕萨克定律 解得 17.如图所示，在直角坐标系 xOy 中， 范围内有垂直于 xOy 平面向里的匀强磁场，磁感应强度为 B， 以 P（r，0）为圆心，以 r 为半径的圆为粒子接收器，A（2r，0），B（r，r）为接收器上两点。现有大量质 量为 m、电荷量为 e 的电子，以相同的速度从 y 轴上沿 x 轴正方向射入磁场，其中，从 y=2r 处射入磁场的 电子，在 A 点被接收器接收，且到达 A 点时速度方向沿 y 轴负方向。求： (1)电子射入磁场的速度； (2)B 点被接收的电子，在 y 轴上发射时的纵坐标； (3)能够被接收器吸收的电子，在 y 轴上发射时的纵坐标范围。 0 3 4 p 0 3 4T A A B BP V P V= 0 3 4BP P= 50JQ = 0 3 4C BP P P= = CB B C VV T T = 0 3 4CT T= 0x ≥【答案】(1) ；(2) ；(3) 【解析】 【详解】(1)由题意知，电子在磁场中做圆周运动的半径 由向心力公式得 得 (2)电子轨迹如图所示，M 为轨迹圆心，N 为发射电子的点，BC 垂直于 y 轴， 由几何关系得 则 则 (3)最上端电子与最下端电子轨迹如图所示 2qBrv m = ( )3 3Ny r= − ( ) ( )2 2 2 2 2 2r y r− − ≤ ≤ + 2R r= 2mvqvB R = 2qBrv m = 2BC r MB r= =， 3cos 2 MC MB α = = 3MC r OC r= =， ( )3 3Ny NC OC r= + = −由几何关系 最上端电子坐标 最下端电子坐标 即 范围内电子被接收器吸收。 18.如图所示，足够长水平光滑轨道连接一半径为 R 的 光滑圆弧轨道，开始时 A 球静止，质量为 m 的球 B 在水平轨道上以某一初速度向右运动，经过半径为 R 的 光滑圆弧轨道射出。调整挡板位置，发现当 B 球 与固定挡板发生垂直撞击时，撞击点与圆心位置等高，且 B 球碰撞挡板时没有机械能损失。在物体 B 碰撞 完成返回圆弧轨道后马上撤去挡板，之后 B 球能与 A 球在水平轨道上发生不止一次弹性碰撞。则 (1)轨道右端与挡板间的距离 x 是多少？ (2)B 球的初速度 v0 为多大？ (3)球 A 的质量 M 应该满足什么条件？ OP r= 1 2 3PO PO r= = 1 2 2 2OO OO r= = ( )1 2 2 2y r= + ( )2 2 2 2y r= − − ( ) ( )2 2 2 2 2 2r y r− − ≤ ≤ + 1 6 1 6【答案】(1) ；(2) ；(3) 【解析】 【详解】(1)水平方向 轨道最右端 解得 (2)在圆轨道最右端 在圆弧轨道运动过程 解得 (3)两球发生弹性碰撞，要发生多次碰撞则 B 球一定反向弹回，设碰撞后球 B 的速度大小为 ，碰撞后球 A 的速度大小为 ， 动量守恒 机械能守恒 3 3x R= 0 7 3v gR= 5 213 2m M m +< ≤ 0x v t= y gt=v 0 cot 60yv v= ° 3 3x R= sin 60 yvv = ° ( ) 2 2 0 1 11 cos60 2 2mgR mv mv− ° + = 0 7 3v gR= 1v 2v ( )0 1 2mv m v Mv= − +B 球不飞出轨道能返回 返回后球 B 能追上球 A，则有 解得 2 2 2 0 1 2 1 1 1 2 2 2mv mv Mv= + ( )2 1 1 1 cos602 mv mgR≤ − ° 1 2v v> 5 213 2m M m +< ≤