云南省安宁中学2020年高三5月月考理科综合综物理试卷（解析版）

云南省安宁中学 2020 年高三 5 月月考理科综合综物理试卷（解析版） 一、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 14～17 只有一项是符合题目要 求，第 18～21 题有多项符合题目要求，全部选对得 6 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分。 14．三个相同的建筑管材（可看作圆柱体）静止叠放于水平地面上，其截面示意图如图所示，每个管材的 质量均为 m。各管材间接触，设管材间光滑、管材与地面间粗糙。对此下列说法中正确的是(  ) A．管材与地面接触处的压力大小为 3 3 mg B．上下管材接触处的压力大小为 3 3 mg C．管材与地面接触处没有摩擦力 D．下方两管材之间一定有弹力 【答案】B 【解析】由对称性知，上面管材的受力情况左右对称，下面两个管材的受力情况相同。整体分析三个管材 竖直方向受力平衡，有 2F 地＝3mg，则 F 地＝ mg，即管材与地面接触处的压力大小为 mg，选项 A 错误； 隔离上面管材，其受力如图所示，则 ，选项 B 正确；隔离下面左管材，若左右两管材 间不挤压，则下方两管材之间没有弹力，左管材受力如图所示， 地面对其有静摩擦力 Ff；若左右两管材间挤压，则两管之间有弹力，地面对其的静摩擦力 Ff 更大，选项 C、D 错误。 15．质量为 m 的物块放在倾角为 θ 的固定斜面上。在水平恒力 F 的推动下，物块沿斜面以恒定的加速度 a 向上滑动。物块与斜面间的动摩擦因数为 μ，则 F 的大小为(  ) A． B． C． D． 3 2 3 2 / 2 3 cos30 3 mgF mg= =°下 ( sin cos ) cos m a g gθ µ θ θ + + ( sin ) cos sin m a g θ θ µ θ − + ( sin cos ) cos sin m a g gθ µ θ θ µ θ + + + ( sin cos ) cos sin m a g gθ µ θ θ µ θ + + − 【答案】D 【解析】如图所示， 物块匀加速运动受重力 mg、推力 F、滑动摩擦力 Ff 和支持力 FN。正交分解后，沿斜面方向 Fcos θ－Ff－mgsin θ＝ma，垂直于斜面方向平衡 FN＝mgcos θ＋Fsin θ，又有 Ff ＝μFN，解以上三式得 ，故选 D。 16．匀强电场中有一条直线，M、N、P 为该直线上的三点，且 MN＝NP。若 M、N 两点的电势分别为 5 V、 11 V，则下列叙述正确的是(  ) A．电场线方向由 N 指向 M B．P 点的电势不一定为 17 V C．正的检验电荷从 M 点运动到 N 点的过程，其电势能不一定增大 D．将负的检验电荷以初速度为 0 放入该电场中的 M 点，检验电荷将沿直线运动 【答案】D 【解析】在匀强电场中，沿电场线的电势变化，沿其他方向的直线电势也变化，N 点电势高于 M 点电势， 但直线 MN 不一定是电场线，选项 A 错误；匀强电场中沿任意非等势面的直线电势均匀变化，则有 φM－φN ＝φN－φP，解得 φP＝17 V，选项 B 错误；电势有 φM＜φN，正的检验电荷在高电势处电势能大，则在 M 点 的电势能小于在 N 点的电势能，选项 C 错误；匀强电场的电场线是直线，将负的检验电荷以初速度为 0 放 入 M 点，该电荷在恒定电场力的作用下，沿场强的反方向做匀加速直线运动，选项 D 正确。 17．如图所示，竖直直线 MN 的右侧有范围足够大的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里。正方形线框 abcd 的边长为 L，静止于图示位置，其右边与 MN 重合。从 t＝0 时刻起线框受外力拉动，水平向右匀加速运动。 线框粗细均匀，其电阻沿长度分布均匀。在运动过程中，线框 a、b 两点间的电势差随时间变化的特点与下 列图象一致的是(  ) 【答案】C 【解析】线框有两段匀加速直线运动过程：进入磁场的运动过程，在磁场中的运动过程。两过程加速度相 等，设为 a。线框进入磁场的运动过程，由右手定则知感应电流方向由 b 向 a，ba 段为电源，则 a 点电势高 于 b 点电势。电动势大小 E＝BLv，Uab＝3 4E，由运动规律得 v＝at，解以上三式得 Uab＝3 4BLat，图象为过原 ( sin cos ) cos sin m a g gF θ µ θ θ µ θ + += − 点的直线，斜率为 3 4BLa，在 t0 时刻有 Uab＝3 4BLat0，在磁场中的运动过程。由右手定则知 a 点电势高于 b 点 电势。在 t0 时刻有 Uab＝E′＝3 4BLat0，运动过程有 Uab＝E′＝3 4BL(v0＋at)，由运动规律得 v02＝2aL，解以上两 式得 Uab＝ ＋BLat，图象斜率为 BLa，故选 C。 18．a、b 两物体沿同一直线运动，运动的位置一时间(x－t)图象如图所示。分析图象可知(  ) A．t1 时刻两物体的运动方向相同 B．t1～t2 时间内的某时刻两物体的速度相等 C．t1～t2 时间内 a、b 两物体运动的路程不等 D．t2 时刻 b 物体从后面追上 a 物体 【答案】BCD 【解析】图象的切线斜率表示速度，t1 时刻 a 的速度为正、b 的速度为负，运动方向相反，选项 A 错误；如 图所示， t1～t2 时间内有一点 N，在这一点 b 图象的斜率与 a 图象的斜率相等，即二者速度相等（临界点），选项 B 正确；t1 时刻和 t2 时刻，二者位置坐标均相等，则 t1～t2 时间内两物体位移相等。但该过程中，a 始终正向 运动，b 先负向、后正向运动，则二者运动的路程不等，选项 C 正确；t2 时刻两物体在同一位置，之前一段 时间二者速度方向相同，且 b 的速度大于 a 的速度，则 b 从后面追上 a。选项 D 正确。 19．如图所示，甲、乙、丙是绕地球做匀速圆周运动的 3 艘飞船，下列说法正确的是(  ) A．丙开动发动机向后瞬时喷气后，其势能不变 B．丙开动发动机向后瞬时喷气后的一段时间内，可能沿原轨道追上同一轨道上的乙 C．甲受稀薄气体的阻力作用后，其动能增大、势能减小 D．甲受稀薄气体的阻力作用后，阻力做功大小与引力做功大小相等 【答案】AC 【解析】丙向后瞬时喷气后，速度增大，但位置尚未变化，其势能不变，选项 A 正确；综合应用牛顿第二 定律、功和能的推论，丙飞船向后瞬时喷气后速度增大，之后离开原来轨道，轨道半径变大，不可能沿原 轨道追上同一轨道上的乙，选项 B 错误；甲受稀薄气体的阻力作用时，甲轨道半径缓慢减小，做半径减小 2BL aL 的圆周运动，由 v＝ GM r 可知其动能增大、势能减小、机械能减小，由动能定理可知 WG－Wf＝ΔEk，即此 过程中有阻力做功大小小于引力做功大小，选项 C 正确，D 错误。 20．两种单色光 A、B 的波长之比为 4∶3，用 A、B 分别照射锌板逸出的光电子的最大初动能分别为 EkA、 EkB。由此可知(  ) A．A、B 光子的能量之比为 3∶4 B．A、B 光子的能量之比为 4∶3 C．锌板的逸出功为 3EkB－4EkA D．锌板的逸出功为 4EkA－3EkB 【答案】AC 【解析】A、B 两种光子的波长之比为 4∶3，由 及 E＝hv 知，A、B 光子的能量之比为 EA∶EB＝λA∶λB＝ 3∶4，选项 A 正确，B 错误；设金属锌的逸出功为 W，用 A 单色光照射时有 ，用 B 单色光照射 时有 ，解两式得 W＝3EkB－4EkA，选项 C 正确，D 错误。 21．如图所示，在半径为 R 的圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度为 B。P 是磁场边界上的一点， 大量电荷量为 q、质量为 m、相同速率的离子从 P 点沿不同方向同时射入磁场。其中有两个离子先后从磁场 边界上的 Q 点（图中未画出）射出，两离子在磁场边缘的出射方向间的夹角为 60°，P 点与 Q 点的距离等 于 R。则下列说法正确的是(  ) A．离子在磁场中的运动半径为 B．离子的速率为 C．两个离子从 Q 点射出的时间差为 D．各种方向的离子在磁场边缘的出射点与 P 点的最大距离为 【答案】BCD 【解析】从 Q 点能射出两个离子，则离子圆周运动半径 r 小于磁场区域圆半径 R，运动轨迹如图所示， cν λ= kA A hcE Wλ= − kB B hcE Wλ= − 3 6 R 3 3 qBR m 2π 3 m qB 2 3 3 R △PQO 为等边三角形，由几何关系得 PM＝1 2R，又有 PM＝rsin 60°，解两式得 ，选项 A 错误；在磁 场中做圆周运动有 qvB＝mv2 r ，解得 ，选项 B 正确；圆周运动的周期为 T＝2πm qB ，两离子在磁场中 运动的时间分别为 t1＝ ，t1＝ ，则从磁场射出的时间差为 ，选项 C 正确；各种方向的离子 从磁场中的出射点与 P 点的最大距离为 ，选项 D 正确。 二、非选择题(包括必考题和选考题两部分。第 22 题～第 25 题为必考题，每个试题考生都必须作答。第 33 题～第 34 题为选考题，考生根据要求做答) (一)必考题(共 47 分) 22．(5 分)某实验小组在实验室做“探究加速度与力、质量的关系”的实验。 (1)下列是实验室的仪器台上摆放的部分仪器，本实验须从中选用_________。 (2)下列关于实验的一些说明，其中正确的是_________。 A．轻推小车，拖着纸带的小车能够匀速下滑说明摩擦力已被平衡 B．拉小车的细线应与长木板平行 C．相关仪器设置完毕后，应先释放小车再接通电源 D．在实验打出的合理的纸带上，连接小车的一端其打点痕迹较为密集 (3)打点计时器使用的交流电源的频率为 50 Hz。如图为实验中获取的一条纸带的一部分，A、B、C、D、E、F 是各相邻计数点，相邻两计数点间还有 4 个打点（图中未标出）。 根据图中数据计算，打 D 点时小车的速度大小为________m/s，小车运动加速度的大小为_________m/s2。 （均保留 3 位有效数字） 【答案】(1)AC (2)ABD (3)0.205 0.0433（0.0420～0.0450） 【解析】(1)须选用打点计时器打点，选用天平测量质量。不需要弹簧测力计、秒表进行测量，故选 A、C。 (2)轻推小车，拖着纸带的小车能够匀速下滑说明摩擦力已被平衡，则选项 A 符合实验要求；若拉小车的细 线与长木板不平行，则细线拉力沿木板方向的分力为拉动小车的力，且该力随时间变化，选项 B 正确；应 3 3r R= 3 3 qBRv m = 1 3T 2 3T 2π 3 mt qB ∆ = 2 32 3r R= 先将打点计时器接通电源，再释放小车，以保证纸带上有足够多的打点且有运动开始段的打点，选项 C 错 误；纸带做初速度为零的加速运动，打点计时器在纸带连接小车的一端先打点，此时小车速度较小，则点 迹较为密集，选项 D 正,。 (3)打点计时器频率为 50 Hz，则相邻计数点时间间隔 T＝0.1 s。读取纸带数据，有 xAC＝2.40 cm，xAE＝6.50 cm。则 xCE＝xAE－xAC＝4.10 cm，则打 D 点时小车的速度为 vD＝xCE/2T＝0.205 m/s。应用逐差法有 ，读取纸带数据有 xAD＝4.24 cm，xAF＝9.24 cm，则 xDF＝5.00 cm，解 得 a≈0.0433 m/s2。（结果为明确性计算数字，保留 3 位有效数字，0.0420～0.0450 范围内均对） 23．(10 分)某同学做测量金属丝的电阻率的实验。 (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图甲，其直径为_________ 。 (2)测量该金属丝的电阻率，可供选择的仪器有： A．电流表 A，量程有 0～10 mA 和 0～0.6 A 两种，内阻均较小； B．电压表 V，量程有 0～3 V 和 0～15 V 两种，内阻均较大； C．电源电动势为 4.5 V，内阻较小。 实验中按如图乙所示接好电路，闭合 S1 后，把开关 S2 拨至 a 时发现，电压表与电流表的指针偏转都在满偏 的4 5处。再把 S2 拨至 b 时发现，电压表指针几乎还在满偏的4 5处，电流表指针则偏转到满偏的3 4处，由此确定 正确的位置并进行实验。完成下列问题。 所选电压表的量程为_________V，此时电压测量值为_________V。 所选电流表的量程为_________ ，此时电流测量值为_________ 。 【答案】(1)0.470 (2)0～3 2.4 0～10 7.5 【解析】(1)螺旋测微器的固定刻度为 0，经估读后旋转刻度在 47 格处，测量值为 0.470 mm。（结果为值读 数字真读，值读至 0.001 mm，测量值为 0.470 mm） (2)由仪器参数确定器材。电源电动势为 4.5 V，若电压表选用 0～15 V 量程其指针偏转过小，应选用 0～3 V 量程。由电路规律分析原理。电压表读数几乎不变，电流表读数变化明显，说明 Rx 阻值较大，与电压表电 阻相接近，一般为几千欧而电源电动势只有 4.5 V，由欧姆定律计算知电流只有几毫安，故电流表选用 0～10 mA 量程。Rx 阻值较大，则应使电流表内接，即 S2 拨至 b。此时电压表为满偏的4 5，则读数为 U＝4 5×3 V＝ 2.4 V，电流表为满偏的3 4，则读数为 I＝4 5×10 mA＝7.5 mA。 24．(14 分)如图所示，两根平行的导电轨道 M、N 水平放置，相距为 L。其末端放置一个与导轨垂直接触的 质量为 m 的导体棒。导体棒距离地面的高度为 h，且处在竖直方向的匀强磁场中，磁感应强度为 B。当导轨 2 2 ( ) ( ) 2 3 6 DE EF AB BC DE BCx x x x x xa T T − − − −= =× mm mA mA 中突然通以一个强电流脉冲时，导体棒向右抛出。导体棒运动过程中始终与地面水平，其水平射程为 x。求： (1)导体棒抛出时速度的大小； (2)开关闭合瞬间流经电路的电荷量。 【解析】(1)平抛运动的竖直方向有 h＝1 2gt2 水平方向有 x＝vt 解得 。 (2)瞬时加速过程的时间为 Δt，导体棒受安培力 由牛顿第二定律得 由运动规律得 电荷量 解以上各式得 。 25．(18 分)一轻质细绳一端系一质量 m＝0.05 kg 的小球 A，另一端挂在光滑水平轴 O 上，O 到小球的距离 L ＝0.1 m，小球跟水平面接触，但无相互作用，在球的两侧等距离处分别固定一个光滑的斜面和一个挡板， 如图所示，水平距离 s＝2 m，动摩擦因数 μ＝0.25。现有一滑块 B，质量也为 m，从斜面上滑下，与小球发 生弹性正碰，与挡板碰撞时不损失机械能。若不计空气阻力，并将滑块和小球都视为质点，g 取 10 m/s2。 (1)若滑块 B 从斜面某一高度 h 处滑下与小球第一次碰撞后，使小球恰好在竖直平面内做圆周运动，求此高 度 h； (2)若滑块 B 从 h＝5 m 处滑下，求滑块 B 与小球第一次碰后瞬间绳子对小球的拉力； (3)若滑块 B 从 h＝5 m 处下滑与小球碰撞后，小球在竖直平面内做圆周运动，求小球做完整圆周运动的次数。 【解析】(1)小球刚能完成一次完整的圆周运动，它到最高点的速度为 v0，在最高点，仅有重力充当向心力， 则有 在小球从最低点运动到最高点的过程中，机械能守恒，并设小球在最低点速度为 v，则又有 1 2mv12＝mg·2L＋1 2mv02 联立解得：v1＝ m/s 2 gv x h = F BIL= F ma= v a t= ∆ q I t= ∆ 2 mx gq BL h = 2 0vmg m L = 5 滑块从 h 高处运动到将与小球碰撞时速度为 v2，对滑块由能的转化及守恒定律有 mgh＝μmg·1 2s＋1 2mv22 因弹性碰撞后速度交换 v2＝ m/s 解上式有 h＝0.5 m。 (2)若滑块从 h＝5 m 处下滑到将要与小球碰撞时速度为 u，同理有 mgh′＝μmg·1 2s＋1 2mu2 解得 u＝ m/s 滑块与小球碰后的瞬间，同理滑块静止，小球以 u＝ m/s 的速度开始作圆周运动，绳的拉力 T 和重力的 合力充当向心力，则有 解得 T＝48 N。 (3)滑块和小球最后一次碰撞时速度为 v＝ m/s，滑块最后停在水平面上，它通过的路程为 s′，同理有： mgh′＝1 2mv2＋μmgs′ 小球做完整圆周运动的次数为 解得 s′＝19 m n＝10 次。 (二)选考题(共 15 分。请考生从给出的 2 道物理题中任选一题作答，如果多做，则按所做的第一题计分) 33．[选修 3－3](15 分) (1)(5 分)对于实际的气体，下列说法正确的是 。填正确答案标号。选对 1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分。每选错 1 个扣 3 分，最低得分为 0 分） A．气体的内能包括气体分子的重力势能 B．气体的内能包括分子之间相互作用的势能 C．气体的内能包括气体整体运动的动能 D．气体体积变化时，其内能可能不变 E．气体的内能包括气体分子热运动的动能 【答案】BDE 【解析】气体的内能包括，气体所有分子势能和分子动能之和；其中分子势能是由分子间的相对位置和相 互作用决定的能量，与重力势能无关；分子动能是分子运动的动能，与气体的整体运动的动能无关，故 B、E 正确，A、C 错误；由于是非理想气体，气体的体积发生变化，若温度相应变化时，气体的内能可能不变， 故 D 正确。 (2) (10 分)如图，一竖直放置的气缸上端开口，气缸壁内有卡口 a 和 b，a、b 间距为 h，a 距缸底的高度为 5 95 95 2uT mg m L − = 5 / 2 1s sn s ′+= + H；活塞只能在 a、b 间移动，其下方密封有一定质量的理想气体。已知活塞质量为 m，面积为 S，厚度可 忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计他们之间的摩擦。开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为 p0， 温度均为 T0。现用电热丝缓慢加热气缸中的气体，直至活塞刚好到达 b 处。求此时气缸内气体的温度以及 在此过程中气体对外所做的功。重力加速度大小为 g。 【解析】开始时活塞位于 a 处，加热后，汽缸中的气体先等容升温过程，直至活塞开始运动。设此时汽缸 中气体的温度为 T1，压强为 p1，根据查理定律有： ① 根据力的平衡条件有：p1S＝p0S＋mg ② 联立①②式可得： ③ 此后，汽缸中的气体经历等压过程，直至活塞刚好到达 b 处，设此时汽缸中气体的温度为 T2；活塞位于 a 处和 b 处时气体的体积分别为 V1 和 V2。根据盖—吕萨克定律有： ④ 式中 V1＝SH ⑤，V2＝S(H＋h) ⑥ 联立③④⑤⑥式解得： ⑦ 从开始加热到活塞到达 b 处的过程中，汽缸中的气体对外做的功为： W＝(p0S＋mg)h。 ⑧ 34．[选修 3－4](15 分) (1)(6 分)有一弹簧振子在水平方向上的 B、C 两点之间做简谐运动，已知 B、C 两点的距离为 20 cm，振子在 2 s 内完成了 10 次全振动，则振子的周期为_______s。若从振子经过平衡位置时开始计时（t＝0），经过1 4周 期振子有正向最大加度，则振子的振动方程为_______。 【答案】0.2 y＝－0.1sin(10πt) m 【解析】振子在 2 s 内完成了 10 次全振动，则振子的周期 T＝0.2 s，振子的振幅 A＝10c m＝0.1 m， rad/s，若从振子经过平衡位置时开始计时（t＝0），经过1 4周期振子有正向最大加速度，则此时振子到达负向 最大位置，则振动方程为 y＝－0.1sin(10πt) m。 (2)(9 分)如图所示，把一个横截面 QMP 为等边三角形玻璃棱镜的一个侧面放在水平桌面上，直线 SD 与 QP 0 1 0 1 p p T T = 1 0 0 1 mgT Tp S  = +    1 2 1 2 V V T T = 2 0 0 1 1h mgT TH p S   = + +     2π 10T ω = = 共线。在 S 处放一光源，使其发出的直线光束与 SQ 夹 30°角，该光束射向棱镜的 MQ 侧面上的一点。调整 光源 S 的位置，使棱镜另一侧面 MP 出射的光线射在 D 点，且恰有 SQ＝PD。不考虑光线在棱镜中的反射， 求： (i)棱镜玻璃的折射率； (ii)棱镜的出射光线与人射光线间的夹角。 【解析】(i)如图， 由几何关系知 A 点的入射角为 60°，折射角为 30°，有： 解得 n＝ 3。 (ii)出射光线与入射光线间的夹角为 δ＝2×30°＝60°。 sin 60 sin30n °= °