湖北省龙泉、潜江中学两校2020届高三物理12月联考试卷（附解析Word版）

龙泉中学 潜江中学 2020 届高三年级 12 月联考 理科综合能力测试 一、选择题 1.如图所示，用细绳 AO 和 OB 将重为 G 的重物悬挂在水平天花板和竖直墙壁之间并处于静止 状态，细绳 AO 水平，细绳 OB 与竖直方向的夹角为 θ，下列移动中 O 点的位置始终不变，判 断正确的是 A. 将 AO 绳的作用点 A 缓慢向上移动，AO 绳的拉力 T1 一直增大 B. 将 AO 绳的作用点 A 缓慢向上移动，AO 绳的拉力 T1 先增大后减小 C. 将 BO 绳的作用点 B 缓慢向左移动，AO 绳的拉力 T1 一直减小 D. 将 BO 绳的作用点 B 缓慢向左移动，OB 绳的拉力 T2 先减小后增大 【答案】C 【解析】 【详解】AB．对 O 点受力分析，作出 A 点上移的示意图如图，由图可知，将 AO 绳的作用点 A 缓慢向上移动，T1 先减小后增大，故 AB 错误； CD．由几何关系可得 将 BO 绳的作用点 B 缓慢向左移动， 角减小，所以 AO 绳的拉力 T1 一直减小，OB 绳的拉力 T2 减小，故 C 正确，D 错误。 1 2tan , cos GT G Tθ θ= = θ 2.如图所示，在沿水平方向的匀强电场中，有 a、b 两点，已知 a、b 两点在同一竖直面，但 在不同的电场线上。一个带电微粒由 a 点运动到点 b，在运动过程中，下面的判断中正确的是 A. 带电微粒的动能一定减小 B. 带电微粒运动轨迹一定是直线 C. 带电微粒的电势能一定增加 D. 带电微粒一定是做匀变速运动 【答案】D 【解析】 【详解】AB．小球的电性和初速度都是未知的，所以又很多的不确定性，因此不能判定小球 的运动的轨迹和速度的变化，所以动能不一定减小，故 AB 错误； C．由于带电微粒在电场力方向由 a 运动到 b，所以电场力做正功，所电势能一定减小，故 C 错误； D．小球受到的电场力与重力都不变，根据牛顿第二定律，小球的加速度不变，所以小球一定 做匀变速运动，故 D 正确。 3.2018 年 12 月 8 日，嫦娥四号探测器在西昌卫星发射中心由长征三号乙运载火箭成功发射。 这标志着我国载人航天进入应用发展新阶段，对于我国空间站的建造具有重大意义。嫦娥 4 号在绕地球运动的一段时间内，它的轨道可视为距离地面 h 的圆周轨道。已知地球表面的重 力加速度 g、地球半径 R。根据题目所给出的信息，可计算出“嫦娥 4 号探测器”在轨运行的 A. 线速度的大小 B. 重力势能 C. 所受向心力的大小 D. 动能 【答案】A 【解析】 【详解】A．由万有引力提供向心力有 联立解得 故 A 正确； BCD．由于不知道“嫦娥 4 号探测器”的质量，所以无法求出其重力势能，向心力，动能，故 BCD 错误。 4.一负电荷从电场中 A 点由静止释放，只受电场力作用，沿电场线运动到 B 点，它运动的速 度--时间图像如图所示．则 A、B 两点所在区域的电场线是下图中的 A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】由 v-t 图象可知，粒子做加速度逐渐增大的加速运动，因此从 A 到 B 该电荷所受电 场力越来越大，电场强度越来越大，电场线密的地方电场强度大，且负电荷受力与电场方向 相反，故 ABC 错误，D 正确． 5.如图是一检验酒精浓度的电路示意图。其中 R3 为检验酒精浓度的传感器，这种传感器的电 阻随酒精浓度的升高而减小。检测人员观察到的显示器为电路中的电流表，电源两端接有报 2 2( ) ( ) Mm vG mR h R h =+ + 2 MmG mgR = 2gRv R h = + 警器。当饮过酒的人对感器 R3 吹气时，显示器的电流 I、报警器两端的电压 U 的变化情况是 A. I 变小，U 变大 B. I 变大，U 变小 C I 变小，U 变小 D I 变大，U 变大 【答案】B 【解析】 【详解】当饮过酒的人对感器 R3 吹气时，R3 的阻值变小，电路总电阻变小，由闭合欧姆定律 可知，电路中的总电流变大即电流表的示数变大，由公式 可知，路端电压变小， 即电压表示数变小，故 B 正确。 故选 B。 6.如图所示，在点电荷-Q 所激发的电场中，有与-Q 共面的 A、B、C 三点，且 B、C 处于以-Q 为圆心的同一圆周上。设 A、B、C 三点的电场强度大小 分别为 EA、EB、EC，电势分别为 φA、 φB、φC，则下列判断中正确的是 A. EA> EC, φB=φC B. EA> EB, φA>φB C. EA> EB, φAφC 【答案】AC 【解析】 【详解】由点电荷场强公式 可知，由于 B、C 离点电荷的距离相同，都比 A 离点电荷 . . U E Ir= − 2 QE k r = 的距离大，所以有 根据沿电场线方向电势降低，负点电荷电场线指向负电荷，所以有 故 AC 正确，BD 错误。 故选 AC。 7.如图所示，质量相同的铁块甲、乙，乙用轻弹簧连接，将它们置于光滑的水平面上，开始 时乙铁块静止且弹簧处于原长状态。甲铁块以水平速度 v0 向乙运动。则从甲开始接触弹簧至 第一次弹簧被压缩到最短的过程中 A. 甲铁块受到的冲量等于乙铁块受到的冲量 B. 甲铁块减少的动量等于乙铁块增加的动量 C. 甲铁块减少的动能等于乙铁块增加的动能 D. 甲铁块减少的动能大于乙铁块增加的动能 【答案】BD 【解析】 【详解】A．在压缩弹簧过程中，甲、乙所受的合力都为弹簧的弹力，但两力方向相反，所以 两铁块的冲量大小相等，方向相反，故 A 错误； B．由于两铁块的弹簧组成的系统合力为零，所以系统动量守恒，故甲铁块减少的动量等于乙 铁块增加的动量，故 B 正确； CD．由能量守恒可知，甲铁块减小 动能等于乙铁块增加的动能和增加的弹性势能，故 C 错 误，D 正确。 故选 BD。 8.两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连的电路如 图所示，接通电源后，下列判断正确的是 的 A B CE E E> = C B A ϕ ϕ ϕ= > A. 闭合开关 S，增大两极板间的距离，则极板上电荷量增大 B. 闭合开关 S，减小两极板间的距离，极板间电场强度变大 C. 断开开关 S，减小两极板间的距离，极板间电场强度不变 D. 断开开关 S，在两极板间插入介质，两极板间电势差不变 【答案】BC 【解析】 【详解】A．闭合开关 S，两板间电压不变，增大两极板间的距离，由公式 可知， 电容减小，由公式 可知，极板上电荷量减小，故 A 错误； B．闭合开关 S，两板间电压不变，减小两极板间的距离，由公式 可知，极板间电场强 度变大，故 B 正确； C．断开开关 S，电荷量不变，由公式 ， 和 得 所以极板间电场强度不变，故 C 正确； D．断开开关 S，电荷量不变，在两极板间插入介质，由公式 可知，电容变大，由 公式 可知，两极板间电势差变小，故 D 错误。 故选 BC。 二、非选择题 9.在用电压表和电流表测电源的电动势和内电阻的实验中，采用如图所示的电路，闭合开关 后，当滑动变阻器 R 的滑动触头处于某一位置时，电流表和电压表的读数分别为 I1 和 U1；改 变滑动变阻器的滑动触头位置后，电流表和电压表的读数分别为 I2 和 U2。 （1）若忽略电流表和电压表的电阻对实验的影响，则由测量得到的数据可以得到电源的电动 势 E 的表达式为 E＝____，电源内电阻 r 的表达式为 r＝_____。 （2）若考虑到电流表和电压表自身电阻对测量结果的影响，所得到的电源内阻 r 的测量值与 真实值相比较，是_________________（选填“偏大”或“偏小”）；其原因是_________________。 4π SC kd ε= = QC U =UE d 4π SC kd ε= = QC U =UE d 4πkQE Sε= 4π SC kd ε= = QC U 【答案】 (1). (2). (3). 偏小 (4). 电流表测量值小于 通过电源的电流 【解析】 【详解】(1)[1][2]根据闭合电路欧姆定律应有 联立解得 ， (2)[2]可用“等效电源法”分析误差大小：可以把电源与电压表看做一等效电源，则电动势 测量值等于外电路断开时“等效电源”两极间的电压，由于电压表不是理想电表，所以有电 流通过“电源”，因而路端电压要小于电动势，所以电动势测量值小于真实值即偏小；同理， 此电路测得的内电阻是“等效电源”的内阻，即电压表与电池内阻的并联电阻，所以测得的 内阻也小于真实值； [4]由实验原理和电路图可知，电压表测的是路端电压，而由于电压表的分流作用，电流表测 的电流小于流过电源的电流。 10.用如图 1 所示实验装置探究加速度与力、质量的关系。小车的质量为 M，吊盘和砝码的质 量为 m。 （1）使用该装置做探究实验，为了方便需要平衡小车受到的阻力，小车拖动纸带运动，纸带 上打出一系列_________的点，就表示平衡阻力了。 （2）在探究小车加速度与力的关系过程中，需要控制__________不变；在探究小车加速度与 质量的关系过程中，需要控制____________不变。 （3）在该探究实验中，除了图 1 中实验装置外，还需要的测量工具有________、________。 1 2 2 1 1 2 I U I U I I − − 2 1 1 2 U U I I − − 1 1 1E U I r= + 2 2 2E U I r= + 1 2 2 1 1 2 I U I UE I I −= − 2 1 1 2 U Ur I I −= − （4）在做该探究实验过程中，小车运动的加速度，需要利用打点计时器打出的纸袋上的点进 行计算。如图 2 是某次实验打出的计数点，相邻两个计数点之间的时间为 T，由此纸带上的记 录的点计算小车加速度的表达式为 a=_________________。 （5）保持小车所受拉力不变，改变小车的质量 M，分别测得不同质量时小车加速度 a 的数据 如表所示。请在图 3 的坐标纸上做出 a- 图像。 （ ） 试验记录，小车受到的拉力不变。 次数 1 2 3 4 5 6 7 8 质量 M/kg 0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 1.67 加速度 a/ （m·s-2） 0.618 0.557 0.482 0.403 0.317 0.235 0.152 0.086 质量倒数 /kg-1 4.00 3.45 3.03 2.50 2.00 1.41 1.00 0.60 1 m − 1 m （6）根据 a-- 图 3 像可以到的结论是_______________。 【答案】 (1). 间隔距离相等 (2). 小车质量， (3). 吊盘对小车的拉力 (4). 天 平 (5). 刻 度 尺 (6). (7). (8). 保持小车所受拉力不变， 小车加速度 a 跟小车的质量 M 成反比 【解析】 【详解】(1)[1]为了方便需要平衡小车受到的阻力，小车拖动纸带运动，纸带上打出一系列 间距相等的一系列的点，则说明小车做匀速直线运动，就表示平衡阻力了； (2)[2][3]根据 F=ma 可知，根据控制变量法可知，为探究小车加速度与力的关系，应保持小 1 m 4 3 2 1 24 s s s sa T + − −= 车的质量不变；为探究小车加速度与质量的关系，应保持吊盘对小车的拉力； (3)[4][5]由实验原可知，要探究小车加速度与力、质量的关系，应测量小车的质量，所以应 用天平测质量，通过纸带计算加速度时需要测量距离，所以应用刻度尺； (4)[6]由逐差法可得加速度为 (5)[7]根据表格中的加速度与质量倒数的数据描点如图 (6)[8]由图像可知，加速度与质量倒数的图像为过原点的倾斜直线，说明保持小车所受拉力 不变，小车加速度 a 跟小车的质量 M 成反比。 11.2022 年世界冬奥会将在北京举行，如图所示，是高山滑雪运动示意图。滑雪运动员与滑雪 板总质量 m=75kg，以 2m/s 的初速度从 A 点开始沿滑道滑下，在 5s 时间内滑下的路程为 60m 到达 B 点，然后由 C 点水平飞出，最后落在斜坡上的 D 点。已知 AB、CD 连线与水平方向夹角 θ 都等于 ，B 点和 C 点都平滑连接，C、D 两点间的距离 s=75m，（g 取 10m/s2，sin =0.6，cos =0.8）求： （1）运动员在斜坡 AB 上滑行过程中斜坡受到的压力大小； （2）运动员从 A 滑到 B 的过程中受到的摩擦力大小； （3）运动员由 C 点水平飞出时的速度大小； （4）运动员由 A 点滑到 C 点克服阻力所做的功。 4 3 2 1 24 s s s sa T + − −= 37° 37° 37° 【答案】（1）600N（2）150N（3）20m/s（4）12150J 【解析】 【详解】(1)设斜坡 AB 受到的支持力为 N，则 N=mgcosθ=750N×0.8=600N 设 AB 斜坡受到的压力大小为 F 压，根据那顿第三定律， F 压=600N (2)设运动员从 A 滑到 B 的过程中受到的摩擦力大小为 Ff，加速度为 a，则 x=v0t+ at2，a= 解得 a=4.0m/s2 根据牛顿第二定律 mgsinθ-Ff=ma 解得 Ff=150N (3)设运动员由 C 点水平飞出时的速度大小为 vc，从 C 点落到 D 的竖直高度为 h，水平距离为 x 则 h=ssin =45m，xscos =60m 由 h= gt2 和 vc= 解得 vc=20m/s (4)设水平滑道 BC 处为重力势能零点，运动员由 A 点滑到 C 点克服阻力所做的功为 Wf，根据 功能关系有： 1 2 0 2 2 x v t t −（ ） 37° 37° 1 2 x t mghA+ mvA2=Wf+ mvc2 解得 Wf=12150J 12.如图所示，图甲 AB 是对电子加速极板，UAB=U，电子从 A 极板从静止开始，沿垂直于极板 方向运动，电子飞出 B 极板小孔后，从 M、N 极板中间进入图乙偏转电场，UMN=U0；图丙是乙 图中 MN 两极板间电压随时间变化的图像，电压变化周期为 T。已知电子的质量为 m，电荷量 为 e，不计电子所受重力。 （1）求电子飞出 B 板小孔时的速度大小； （2）若电子从 t=0 时刻进入 M、N 板间，在半个周期内恰好能从极板 上边缘飞出，求电子 飞出时速度大小； （3）若电子在 t=0 时刻进入 M、N 板间，能从右边水平飞出，求 M、N 极板的最小长度； （4）若电子能从 M、N 两极板中央沿虚线水平飞出，求电子从那一时刻进入板间，两极板间 距至少为多大？ 【答案】（1）v= （2）v1= （3）l=T （4）d ≥ 【解析】 【详解】(1)设电子飞出 B 板小孔时的速度大小为 v，根据动能定理，则 Ue = mv2 解得 v= (2)设在半个周期内电子恰好能从极板的上边缘飞出时的速度大小为 v1，根据动能定理，则 的 1 2 1 2 2Ue m ( )02e U U m − 2Ue m 0 2 2 eUT m 1 2 2Ue m U0e= mv12- mv2 带入解得 (3)电子能水平从右边飞出，经过的时间应满足 t=nT，又因为在水平方向上做匀速直线运动， 所以板长为 l=vt=vnT 当 n=1 时，板长最短，则 l=T (4)设板间距离最小为 d，要求电子沿虚线水平飞出，电子进入 M、N 板时刻应满足 t= +n = T（n=0，1，2，3……） 在半个周期内，竖直位移为 y= a（ ）2×2= 电子不与极板相碰，必须满足的条件是 y 解得 d 13.在标准状态下，有体积为 V 的水和体积为 V 的可认为理想气体的水蒸气，已知水的密度为 ρ，阿伏伽德罗常数为 N，水的摩尔质量为 M，在标准状态下水蒸气的摩尔体积为 Vm。则 V 体 积水内有_________个水分子，V 体积水蒸气内有________个水分子；水蒸气内相邻两个水分 子之间的平均距离是水内相邻两个水分子之间的平均距离的________倍。 【答案】 (1). (2). (3). 【解析】 【详解】(1)[1]体积为 V 的水，质量为 1 2 1 2 1 2 0 1 (2 )e U Uv m −= 2Ue m 4 T 2 T 2 1 4 n +（ ） 1 2 2 T 2 0 4 eU T md 2 d≤ ≥ 0 2 2 eUT m V NM ρ m V NV 3 6 πm M Vρ m Vρ= 分子个数为 (2)[2]对体积为 V 的水蒸气，分子个数为 (3)[3]设相邻的两个水分子之间的平均距离为 d，将水分子视为球形，每个水分子的体积为 解得 设相邻的水蒸气中两个水分子之间距离的 d′，将水分子点的空间视为正方体 解得 所以 14.如图所示，一个圆柱形容器，内壁光滑，上端连接一个开口细管，可用作抽气孔。容器下 部被活塞封闭一定质量的气体（可视为理想气体），气体温度为 17℃。开始时，将活塞上方的 气体缓慢抽出，当活塞上方的压强达到 p0 时，活塞下方气体体积为 V1，活塞上方容器内容积 为 2.6V1，活塞因重力产生的压强为 0.5p0。继续将活塞上方抽成真空并密封，且整个抽气过 程中容器内气体温度始终保持不变，最后将密封的气体缓慢加热。（按 T=t+273K 关系计算） 求： （1）活塞刚碰到容器顶部时气体的温度； （2）当气体温度达到 249℃时，气体的压强。 Vn NM ρ= ' m Vn NV = 3 0 1 π6 VV dn = = 3 6 π Md Nρ= ' '3 0 ' VV dn = = ' 3 mVd N = ' 3 6 πm d M d Vρ= 【答案】（1）75℃（2）0.75p0 【解析】 【详解】(1)活塞上方气体 压强为p0 时，设活塞下方气体的体积为 V1，抽气过程为等温过程， 活塞上方抽成真空时，下方气体的压强为 0.5p0，由波·马定律得 （p0+0.5p0）V1=0.5p0V 式中 V 是抽成真空后活塞下方气体的体积，此后，气体等压膨胀，设未抽气时，活塞下方气 体的温度为 T1，活塞刚碰到容器顶部时气体的温度为 T2，由盖·吕萨克定律得 T2V=T1（2.6V1+V1） 解得 T2=1.2T1 根据 T=t +273K，可知活塞刚碰到容器顶部时气体的温度为 75℃ (2)活塞碰到顶部后加热的过程是等容过程，设当气体温度达到 249℃时，气体的压强为 p3， 由查理定律得 = T1=17+273K=290K，T3=249+273K=522K 代入数值，解得 p3=0.75p0 15.一列沿 x 轴正向传播的横波在某时刻的波形图如图甲所示，a、b、c、d 为介质中沿波的传 播方向上的四个质点，图乙的振动图象描述的是介质中某质点的振动图像。下列说法正确的 是 的 3 2 T T 3 00.5 p p A. 在 t=0 时刻，振动图像表示质点 b 的振动情况 B. 在 t=0 时刻，质点 b 的速率小于质点 c 的速率 C. 在 t=0 时刻，质点 c 的加速度方向沿 y 轴正方向 D. 在 t=0 时刻，振动图像表示质点 c 的振动情况 E. 在 t= 时刻，质点 c 速率为零，加速度的值最大 【答案】ACE 【解析】 【详解】A．由甲图可知，根据“上下坡”法可知，质点b 沿 y 轴正方向振动，结合乙图可知， 在 t=0 时刻，振动图像表示质点 b 的振动情况，故 A 正确； B．在 t=0 时刻，质点 b 位于平衡位置，质点 c 振幅处，所以质点 b 的速率大于于质点 c 的速 率，故 B 错误； C．由甲图可知，在 t=0 时刻，质点 c 位于波谷位置，所以质点 c 的加速度方向沿 y 轴正方向， 故 C 正确； D．在 t=0 时刻，质点 c 位于波谷位置，故 D 错误； E．由甲图可知，经过 t= 质点 c 位于波峰处，速率为 0，加速度最大，故 E 正确。 故选 ACE。 16.在开展深度学习的过程中，某课题研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量 液体折射率的仪器，它的示意图如图 2 所示。在一圆盘上，过圆心 O 做两条互相垂直的直径 BC、EF，在半径 OA 上，垂直盘面插下两枚大头针 P1、P2，并保持 P1、P2 不变。每次测量时让 圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径 BC 相平，EF 作为界面的法线，而后 在图中右上方区域观察大头针 P1、P2 的像，并在圆周上插上大头针 P3，使 P3 正好挡住大头针 P1、P2 的像。同学们根据计算，预先在圆周 EC 部分刻好了折射率的值，这样只要根据 P3 所插 的位置，就可以直接读出液体折射率的值。 （1）若∠AOF= ，OP3 与 OC 的夹角为 ，求 P3 所对应的折射率的值； 2 T 2 T 30° 30° （2）简要说明 P3、P4 哪处的折射率较大； （3）做 AO 的延长线交圆周于 K，求 K 处所对应的液体折射率。 【答案】（1） （2）P4 处的折射率大（3）1 【解析】 【详解】(1)若∠AOF= ，OP3 与 OC 的夹角为 ，则折射角为 ，设此时液体的折射率为 n3= = (2)由图可知，OP3 与 OC 的夹角大于 OP4 与 OC 的夹角，故 OP3 与法线 OE 的夹角小于 OP4 与法线 OE 的夹角，即 OP3 的折射角小于 OP3 的折射角，根据折射率 n= 可知，P3 处的折射率小于 P4 哪处的折射率。 (3)因为 AO 的延长线交圆周于 K，所以 OK 的折射角等于 AO 的入射角，根据折射率 n= 可 知，K 的折射率等于 1。 3 30° 30° 60° sin60 sin30 ° ° 3 sin sin r i sin sin r i