2020届湖北省武汉市部分学校高三（下）5月在线学习摸底检测理综物理试题（解析版）

2020 年武汉市部分学校高三在线学习摸底检测 理科综合试卷 武汉市教育科学研究院命制 二、选择题：本题共 8 小题，每小题 6 分，共 48 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.中国新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号 M”建设顺利，按计划将在今年投入运行实验。聚变与 裂变相比有很多优点，下列说法不正确的是（　　） A. 地球上聚变燃料的储量丰富，足以满足聚变的需要 B. 轻核聚变更为安全、清洁 C. 相同质量的核燃料，轻核聚变反应中产生的能量更多 D. 环流器是利用聚变物质 惯性进行约束，即用激光从各个方向照射反应的物质，使它们“挤”在一起发 生反应 【答案】D 【解析】 【详解】A．地球上聚变燃料的储量十分丰富，从海水中可以提炼出大量核聚变所需的氘核，选项 A 正确； B．与裂变相比轻核聚变辐射极少，更为安全、清洁，选项 B 正确； C．对于相同质量的核燃料，轻核聚变产生的核能比重核裂变产生的核能多，选项 C 正确； D．环流器是目前性能最好的一种磁约束装置，是利用磁场来约束参与反应的物质，选项 D 错误。 本题选不正确的，故选 D。 2.将条形磁铁系在轻绳下端，在其正下方放置一金属环，如图所示。当 t=0 时，将条形磁铁由图中位置自静 止释放而来回摆动，短时间内，若条形磁铁的摆动可视为周期性运动，其周期为 T。规定图中箭头所示方向 为环中电流的正方向，下列描述环中电流 i 随时间 t 变化关系的图像可能正确的是（　　） 的A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】AB．条形磁铁由图中位置自静止释放，在一个周期之内，穿过线圈的磁通量先增大，后减小，再 增大，最后又减小，穿过线圈磁场方向不变，磁通量变化趋势改变，感应电流方向发生改变，因此在一个 周期内，感应电流方向改变 4 次，选项 AB 错误； CD．条形磁铁自静止释放到左侧最高点，磁通量先增大，后减小，感应电流方向先为正方向后为负方向； 从左侧最高点到右侧最高点磁通量先增大，后减小，感应电流方向先为正方向后为负方向。选项 D 正确，C 错误。 故选 D。 3.如图所示，某同学练习投篮时，将篮球从同一位置斜向上投出，第一次篮球斜向击中篮板，第二次篮球垂 直投在篮板上。不考虑空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. 第一次投球，篮球竖直方向的分速度较小 B. 第一次投球，篮球的初动能一定较大 C. 第二次投球，篮球运动的时间较短 D. 假设篮球与篮板作用后，水平速度大小不变，方向反向，第二次投球，篮球受到的水平作用力的冲量较 小 【答案】C 【解析】 【详解】AC．第一次投球比第二次投球上升的最大高度大，因此篮球第一次运动时间长，竖直方向的分速 度较大，选项 A 错误，C 正确； B．两次投球水平方向的位移相等，篮球第一次运动时间长，则第一次水平速度小，而竖直方向的分速度较大，无法比较抛出时的速度大小，选项 B 错误； D．假设篮球与篮板作用后，水平速度大小不变，方向反向，第二次投球水平速度大，则篮球受到的水平作 用力的冲量较大，选项 D 错误。 故选 C。 4.在刘慈欣的科幻小说《带上她的眼睛》里演绎了这样一个故事：“落日六号”地层飞船深入地球内部进行 探险，在航行中失事后下沉到地心。已知地球可视为半径为 R、质量分布均匀的球体，且均匀球壳对壳内质 点的引力为零。若地球表面的重力加速度为 g，当“落日六号”位于地面以下深 0.5R 处时，该处的重力加 速度大小为（　　） A. g B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】根据万有引力提供向心力得： 地球表面处 地面以下深 0.5R 处 且有 解得 选项 B 正确，ACD 错误。 故选 B。 5.如图（a）所示，用卡车运输质量为 m 的匀质圆柱形水泥管，底层水泥管固定在车厢内，上层水泥管堆放 在底层上，如图（b）所示。已知水泥管之间的动摩擦因数为 ，重力加速度为 g，下列说法正确的是（　　） 2 g 4 g 8 g 2 MmG mgR = ( )20.5 M mG mg R R ′ ′ − = 3 3 4 83 4 1( )3 2 RM RM ρ π ρ π ⋅ ′ ⋅ = = 1 2g g′ = µA. 当卡车沿平直公路匀速行驶时，水泥管 A、B 之间的弹力大小为 mg B. 当卡车沿平直公路匀速行驶时，水泥管 A、C 之间的弹力大小为 mg C. 当卡车刹车时，水泥管 A、B 之间的摩擦力大小为 D. 当卡车刹车时，水泥管 A、C 之间的摩擦力大小为 【答案】B 【解析】 【详解】A．卡车沿平直公路匀速行驶时，A、B 受力平衡，撤去 A 或 B 不影响其他水泥管的平衡，可得水 泥管 A、B 之间的弹力大小为 0，选项 A 错误； B．当卡车沿平直公路匀速行驶时，由 A 在竖直方向上合外力为零可得 A、C 管之间的弹力大小为 选项 B 正确； C．当卡车刹车时，由于水泥管 A、B 之间的弹力大小为 0，则 A、B 之间摩擦力大小为 0，选项 C 错误； D．当卡车刹车时，由于不知刹车的加速度，因此无法求出水泥管 A、C 之间的摩擦力大小，选项 D 错误。 故选 B。 6.如图所示，在圆形区域中有一垂直纸面向里的匀强磁场（未画出）。质量、电荷量大小均相等的带电粒子 1、2、3，不同的速率从 A 点沿半径 AO 的方向射入磁场，图中实线是它们的轨迹。已知∠AOC=60°， ∠AOD=120°，∠AOE=30°，不计粒子重力且忽略粒子间的相互作用。下列说法正确的是（　　） A. 粒子 1 带负电，粒子 2、3 带正电 B. 射入磁场时，粒子 1、2 的半径之比为 1:2 C. 射入磁场时，粒子 1、2 动量之比为 1:3 D. 粒子 1、2、3 在磁场中运动的时间之比为 4:2:5 【答案】CD 【解析】 的 1 2 3 3 3 3 mgµ mgµ AC 1 32 sin 60 3 mg F mg= =°【详解】A．由图可知，1 向左偏，2、3 向右偏，根据左手定则知粒子 1 带正电，粒子 2、3 带负电，选项 A 错误； B．粒子在磁场中做匀速圆周运动时，如图 由图中几何关系可知 所以粒子 1、2 的半径之比为 1:3，选项 B 错误； C．由洛伦兹力提供向心力有 解得 可知，射入磁场时，粒子 1、2 的动量之比为 1:3，选项 C 正确； D.粒子在磁场中做圆周运动的周期 粒子在磁场中的运动时间 由于 q、m 相同，则粒子在磁场中的运动时间之比等于圆心角之比，由图中几何关系可知粒子 1、2、3 在磁 场中运动的时间之比为 选项 D 正确。 故选 CD。 7.如图所示，在水平面上有一质量为 M、倾角为 θ 的斜面，其上有一质量为 m 的物块，当对斜面施加水平 1 tan30r R= ° 2 tan 60r R= ° 2vqvB m r = mv Pr qB qB = = 2πmT qB = 2π mt T qB θ θ= = 120:60:150 4: 2:5=力 F 后，物块恰好作自由落体运动。不计一切摩擦，下列说法正确的是（　　） A. 物块与斜面之间的弹力大小为 mgcosθ B. 水平面对 M 的支持力大小为 C. 斜面的加速度大小为 D. 水平力的大小为 【答案】CD 【解析】 【详解】A．物块恰好作自由落体运动，则物块仅受重力作用，物块与斜面之间的弹力为 0，选项 A 错误； B．物块与斜面之间的弹力为 0，则斜面仅受重力 Mg、拉力 F 和水平面对 M 的支持力作用，水平面对 M 的 支持力与斜面重力相等，大小为 Mg，选项 B 错误； C．斜面的加速度与拉力 F 方向相同，水平向左，将其分解如图： 所以加速度大小为 选项 C 正确； D．根据牛顿第二定律知水平力的大小 选项 D 正确。 故选 CD。 8.一匀强电场的方向平行于 xOy 平面，以原点 O 为圆心、半径 r=10cm 的圆周上任意一点 P 的电势 ， 为 OP 与 x 轴正方向所夹的角，A、B 为圆周与 x 轴的两个交点，如图所示。 下列说法正确的是（　　） ( )M m g+ tan g θ tan Mg θ tan ga θ= tan MgF Ma θ= = π40sin( ) 20(V)6 ϕ θ= − + θA. 电场强度的方向斜向右上，与 x 轴正方向成 30°角 B. 电场强度的大小为 400V/m C. 从 A 点在 xOy 平面内发射动能为 200eV 的 α 粒子，经过圆周上的 B 点的动能最大 D. 从 A 点在 xOy 平面内发射动能为 200eV 的 α 粒子，经过圆周时的最大动能为 320eV 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．半径 r=10cm 的圆周上任意一点 P 的电势 ，当 θ= 和 θ= 的电 势相等都等于 20V。 当 时电势 则知电场强度的方向斜向右下，与 y 轴负方向成 30°角； 匀强电场的电场强度 选项 A 错误，B 正确； C．α 粒子带正电，由动能定理知 α 粒子到达图中 Q 点时的动能最大，选项 C 错误； D．根据动能定理得 得 π40sin( ) 20(V)6 ϕ θ= − + 6 π 7π 6 0θ = 0(V)B ϕ = 20 0 V/m 400V/m1 0.12 E −= = × k k 32 2 A reE E E⋅ = −选项 D 正确。 故选 BD。 三、非选择题：共 174 分。第 22~32 题为必考题，每个试题考生都必须作答。第 33~38 题为 选考题，考生根据要求作答。 9.研究表明：人从高处下落，脚触地瞬间受到的冲击力是人体自身重力的数倍。为探究这个问题，某同学用 重物从高处自由下落冲击地面来模拟人体落地的情形。下表为实验过程中测得的相关数据。 (1)为测量地面对重物的平均作用力 F 与重物重力 mg 的比值，上表中的__________不需要测量（填物理量 的符号）；若不考虑重物与地面的形变，由上表可知 =____________（结果保留 2 位有效数字）； (2)通过上述实验，如果人从一定的高度由静止竖直跳下，为减小脚触地瞬间受到的冲击力，可采取什么措 施？________________________________________。 【答案】 (1). 、 (2). 6.1 (3). 穿上运动鞋或屈腿弯曲，增加脚与地面的接触时间 【解析】 【详解】(1)[1]重物在空中运动过程中，由机械能守恒有 所以重物与地面接触前瞬时的速度大小 重物离开地面瞬时的速度大小 重物与地面接触过程，设竖直向上为正方向，由动量定理有 k k 3 32 2 400 0.1V 200eV 320eV2 2A rE eE E e= ⋅ + = × × × + = F mg m mF 21 2mgh mv= 1 2v gH= 2 2v gh= 2 1F mg t mv mv− = +( )解得 所以地面对重物的平均作用力 F 与重物重力 mg 的比值 因此上表中的不需要测量的是 和 。 [2]代入数据解得 (2)[3]由 可以看出人从一定的高度由静止竖直跳下，可以通过穿上运动鞋或屈 腿弯曲，增加脚与地面的接触时间来减小人受到地面的冲击力。 10.指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器。 (1)如图所示为多用电表的简化电路图，单刀三掷开关 S 调到位置 1、2、3，可以实现多用电表测量不同物 理量的功能。当 S 调到位置 1 时，多用电表处于_______________挡；当 S 调到位置 2 时，多用电表处于 _______________挡（选填“直流电流”、“直流电压”、“欧姆”）； (2)用多用电表测量定值电阻，若所选挡位为电阻 10 挡，指针位置如图所示，读数为______________Ω； (3)该同学发现欧姆表 表盘刻度线不均匀，描绘出了在同一个挡位下通过待测电阻的电流 I 和它的阻值 Rx 的关系图像，可能正确的是_______________（选填选项下面的字母）。 A. 的 2 2gh gHF m mgt += + 2 2 1F h H mg gt += + m mF 2 0.2000 2 0.4500 1 6.1 9.8 0.100 F mg × + ×= + ≈ × 2 2gh gHF m mgt += + ×B. C. D. 【答案】 (1). 直流电流 (2). 欧姆 (3). (4). AC 【解析】 【详解】(1)[1]由图示电路图可知，当 S 接触点 1 时，表头与分流电阻并联，此时多用电表处于测量直流电 流的挡位。 [2]由图示电路图可知，当 S 接触点 2 时，表头与内部电源相连，此时多用电表处于测量电阻的挡位，即欧 姆挡。 (2)[3]若所选挡位为电阻×10Ω 挡，由图所示可知，示数为 (3)[4]CD．设欧姆表内电池电动势为 E，内阻为 r，电流表内阻与调零电阻 和为 Rg，则有 则 I-Rx 图象是双曲线的一条，随着 Rx 的增大，I 减小，选项 C 正确，D 错误； AB．上式的倒数为 可知 是线性函数，Rx=0 时， 且有最小值， 随着 Rx 增大而增大，选项 A 正确，B 错误。 故选 AC。 11.如图所示，质量 M=0.3kg、带有弹射器的小车静止在水平面上，弹射器中装有两个质量均为 m=0.1kg 的 小球，弹射器先后将小球向左水平弹出，小球被弹出时，相对小车的速率为 v0=8m/s，两次弹射都在小车静 止后进行。已知小车与地面之间的动摩擦因数 μ＝0.2，小球的弹射时间极短，重力加速度 g=10m/s2，求小 的 的 21.90 10× 2 Ω19 10 1. 0Ω 90 1× = × g x EI R r R = + + 1 g xR r R I E + += 1 xRI − 1 0I > 1 I车向右运动的位移 x。 【答案】 【解析】 【详解】第一次弹射，选取两个小球和小车为研究对象，以向右为正方向，由动量守恒定律，有 小车向右滑行 ，由动能定理有 第二次弹射，选取一个小球和小车为研究对象，以向右为正方向，由动量守恒定律，有 小车向右滑行 ，由动能定理有 小车向右运动的位移 联立解得 12.将质量为 m 的小球从地面以速度 v0 斜向上抛出，小球到达最高点时，动能与势能之比为 1:3。现在空间 加一个平行于小球运动平面的水平方向的匀强电场，令小球带上正电荷 q，仍以相同的速度斜向上抛出，小 球到达最高点时，动能与抛出时的动能相同。已知重力加速度大小为 g，不计空气阻力，以地面为参考平面， 求： (1)小球上升到最高点的时间； (2)外加电场强度 E 的大小以及加电场后最高点到抛出点的水平距离 x。 【答案】(1) ；(2) ， ； ， 【解析】 【详解】(1)小球抛出时，设水平速度为 ，竖直速度为 ，有 1.64mx = ( )1 1 00 ( )M m v m v v= + + − 1x 2 1 1 1( ) 0 ( )2M m gx M m vµ− + = − + ( )2 2 00 Mv m v v= + − 2x 2 2 2 10 2Mgx Mvµ− = − 1 2x x x= + 1.64mx = 03 2 vt g = 1 3 3 mgE q = 2 0 1 3 3 8 vx g = 2 3mgE q = 2 0 2 3 8 vx g = xv yv小球在竖直方向上做竖直上抛运动，有 无电场时，在最高点小球的动能和势能之比是 1∶3，即 由竖直上抛运动规律有 联立解得 (2)由题意，小球到达最高点时的速度为 ，由 可得 (ⅰ)若 的方向与小球初速度的水平分量方向相同，由动量定理有 解得 由运动学公式有 解得 (ⅱ)若 的方向与小球初速度的水平分量方向相反，由动量定理有 2 2 2 0 x yv v v= + 2 2yv gh= 21 : 1: 32 xmv mgh = y gt=v 03 2 vt g = 0v 2 2 2 0 x yv v v= + 0 2x vv = E 1 0 0 1 2qE t mv m v= − ⋅ 1 3 3 mgE q = 2 2 01 1 02 2 vqE x vm  = −   2 0 1 3 3 8 vx g = E 2 0 0 1 2qE t mv m v− = − − ⋅解得 由运动学公式有 解得 13.关于物态和物态变化，下列说法正确的是（　　） A. 在各种晶体中，原子（或分子、离子）都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性 B. 非晶体的微观结构跟液体非常相似，所以严格说来，只有晶体才能叫做真正的固体 C. 一种液体是否浸润某种固体，只与液体的性质有关系 D. 液体的蒸发在任何温度下都能发生，沸腾只在一定的温度下才会发生 E. 物质的汽化热与温度有关，与外界压强无关 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．各种晶体中，原子（或分子、离子）都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性，选项 A 正确； B．实际上非晶体的微观结构跟液体非常相似，所以严格说来，只有晶体才能叫做真正的固体，选项 B 正确； C．浸润与不浸润与两种接触物质的性质有关；水可以浸润玻璃，但是不能浸润石蜡，这个现象表明一种液 体是否浸润某种固体与这两种物质的性质都有关系，选项 C 错误； D．液体的蒸发在任何温度下都能发生，沸腾只在一定的温度（沸点）下才会发生，选项 D 正确； E．物质的汽化热与汽化时的温度和压强有关，选项 E 错误。 故选 ABD。 14.如图（a）所示，一竖直放置的柱形容器上端开口：面积为 2S 的活塞下方密封有一定质量的气体和足够 深的水，水面上漂浮着一只开口向下、面积为 S 的烧杯（杯的厚度不计），杯内也密封着一部分气体。当活 塞与容器中杯外水面距离为 H 时，杯底部距离杯外水面的高度为 h，杯内水面距离杯底部的高度为 2h，杯 内气体的压强与 2h 高的水柱产生的压强相等。现将活塞向下移动，使得杯底部恰好与杯外水面相平，且杯 内、外水面高度差不变，即杯内水面距离杯底部的高度变为 h，如图（b）所示。求活塞向下移动的距离 x （已知外界温度不变，容器、烧杯、活塞导热良好，气体均可视为理想气体）。 2 3mgE q = 2 2 02 2 02 2 vqE x vm  = −   2 0 2 3 8 vx g =【答案】 【解析】 【详解】设水的密度为 ，研究杯内气体，初态 压强 体积 末态压强 ，体积 根据玻意耳定律有 即 解得 研究容器内的气体，初态 压强 体积 末态压强 4 6 H hx += ρ 1 2p ghρ= 1 2V hS= 2p 2V hS= 1 1 2 2pV p V= 22 2gh hS p hSρ ⋅ = 2 4p ghρ= 3 1p p gh ghρ ρ= − = 3 2V HS hS= − 4 2 3p p gh ghρ ρ= − =体积 根据玻意耳定律有 即 解得 15.一列简谐横波沿 x 轴传播，t=1s 时与 t=1.25s 时在 x 轴上-3m~3m 区间内的波形如图所示，则该波的最小 传播速度为_______m/s；在 t=2s 时，原点处的质点偏离平衡位置的位移为___________cm。 【答案】 (1). 16 (2). -10 【解析】 【详解】[1]由图可知波长 t=1s 时与 t=1.25s 时图象重合说明两波形在 0.25s 内恰好是周期的整数倍，故有 则周期 当 n=1 时该波的周期最大，为 T=0.25s 所以最小波速 [2]在 t=2s 时，即从 t=1.25s 再经过 0.75s，此时的波形图不变，故原点处的质点偏离平衡位置的位移为 -10cm。 4 2 ( )V S H x= − 3 3 4 4p V p V= (2 ) 3 2 ( )gh HS hS gh S H xρ ρ⋅ − = ⋅ − 4 6 H hx += 4mλ = 0.25s 1 2 3( )nT n= = , , 0.25 sT n = 4 m/s 16m/s0.25v T λ= = =16.如图所示，折射率 n= 的玻璃半球的半径为 R，O 点为球心，右侧面镀有反射膜，点光源 S 在其水平 对称轴上，已知 。求： (1)点光源发出的一束光线与对称轴的夹角 α 为多大时，该光线能原路返回？ (2)光线进入玻璃后，镀银面被照亮的面积有多大？（不考虑光在玻璃半球上反射后，照亮镀银面的部分） 【答案】(1) (或者 )；(2) 【解析】 【详解】(1)若光能沿原光路返回，光线 应垂直于镜面，如图所示： 由折射定律有 在 中，由正弦定理有 又 解得 由几何关系得 3 3SO R= π 6 α = 30°=α 23 π8S R= PQ 1 2 sin = 3sinn θ θ= OSP∆ ( )1 2sin π sin SO SP θ θ=− 3SO R= SP R=(或者 ) (2)当 发射的光线与半球面玻璃相切时，折射光线会到达镜面最远处，如图所示： 由折射定律有 由几何关系知 在 中，由正弦定理有 能照亮的镜面面积为 解得 π 6 α = 30°=α S sin90 sinn C ° = 6sin 3 β = π 2 γ β= − OMN∆ sin(π ) sin OM ON C Cγ =− − 2 πS ON= 23 π8S R=