2020届湖北省七市州教科研协作体高三（下）5月联合考试理综物理试题（解析版）

2020 年 5 月湖北省七市（州）教科研协作体高三联合考试理科综合能 力测试 二、选择题 1.在探究光电效应现象时，某小组的同学使用频率为 的单色光照射某金属时，逸出的光电子最大初动能为 Ek，已知普朗克常量用 h 表示，则（　　） A. 用频率为 的单色光照射该金属时有可能发生光电效应 B. 用频率为 2 的单色光照射该金属时逸出的光电子最大初动能等于 2Ek C. 该金属的逸出功为 D. 若增加该光的强度，则逸出的光电子最大初动能增大 【答案】A 【解析】 【详解】A．因为使用频率为 的单色光照射某金属时能发生光电效应，则用频率为 的单色光照射该金 属时有可能发生光电效应，选项 A 正确； B．根据光电效应方程，用频率为 的单色光照射时 用频率为 2 的单色光照射该金属时 可知用频率为 2 的单色光照射该金属时，逸出的光电子最大初动能不等于 2Ek，选项 B 错误； C．根据 可知，该金属的逸出功小于 ，选项 C 错误； D．逸出光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与光强无关，选项 D 错误。 故选 A。 2.为检测某新能源动力车的刹车性能，现在平直公路上做刹车实验，如图所示是某动力车在刹车过程中位移 和时间的比值 与 t 之间的关系图像，下列说法正确的是（　　） A. 动力车的初速度为 20 m/s B. 刹车过程中加速度大小为 5 m/s2 ν 2 ν ν hν ν 2 ν ν kE h Wν= − 逸出功 ν ' k 2E h Wν= − 逸出功 ν kE h Wν= − 逸出功 hν x tC. 刹车过程持续的时间为 12 s D. 从开始刹车时计时，经过 8s，该车的位移大小为 60 m 【答案】B 【解析】 【详解】AB．由图可得 根据匀变速直线运动的位移时间公式 x=v0t+ at2，得 对比可得 v0=30m/s a=-5m/s2 即刚刹车时动力车的速度大小为 30m/s，刹车过程动力车的加速度大小为 5m/s2。故 A 错误，B 正确； C．刹车过程持续的时间为 故 C 错误； D．整个刹车过程动力车经过 6s，则 8s 内的位移为 故 D 错误。 故选 B。 3.如图甲所示，A、B 两个物体靠在一起，静止在光滑的水平面上，它们的质量分别为 mA=1 kg、mB=3 kg， 现用水平力 FA 推 A，用水平力 FB 拉 B，FA 和 FB 随时间 t 变化关系如图乙所示，则（　　） A. A、B 脱离之前，A 球所受的合外力逐渐减小 B. t=3 s 时，A、B 脱离 C. A、B 脱离前，它们一起运动的位移为 6m D. A、B 脱离后，A 做减速运动，B 做加速运动 2.5 30(m/s)tx t = − + 1 2 0 1 2 x at vt = + 00 30 s=6s5 vt a − −= = − 0 30 6m=90m2 2 vx t= = ×【答案】C 【解析】 【详解】A．由乙图可得 FA=9-3t（N） FB=3+3t（N） 在未脱离的过程中，整体受力向右，且大小不变，恒定为 FA+FB=12N，匀加速运动的加速度 则 A、B 脱离之前，它们一直做匀加速运动，A 球所受的合外力不变。故 A 错误； B．脱离时满足 A、B 加速度相同，且弹力为零，故 解得 t=2s 故 B 错误； C．A、B 脱离前，它们一起运动位移为 故 C 正确； D．脱离后的 1s 内 A 仍然受到向右的推力，所以 A 仍然做加速运动，在 t=3s 后 A 不受推力后 A 将做匀速 直线运动；物体 B 一直受到向右的拉力而做加速运动，故 D 错误。 故选 C。 4.如图，一弯成“L”形的硬质轻杆可在竖直面内绕 O 点自由转动，已知两段轻杆的长度均为 l，轻杆端点 分别固定质量为 m，2m 的小球 A、B（均可视为质点），现 OA 竖直，OB 水平，静止释放，下列说法错误 的是（　　） A. B 球运动到最低点时 A 球的速度为 B. A 球某时刻速度可能为零 2 2A B A B 12 m/s 3m/s1 3 F Fa m m += = =+ + 2A A 3m/sF m = 2 21 3 2 m 6m2 1 2x at= = × × = 2glC. B 球从释放至运动至最低点的过程中，轻杆对 B 球一直做正功 D. B 球不可能运动至 A 球最初所在的位置 【答案】C 【解析】 【详解】A．B 球由释放运动到最低点时，由机械能守恒定律可知 解得 选项 A 正确，不符合题意； B．根据机械能守恒定律，当整个系统的重心回到原来的高度时，两球的总动能为零，此时两球的速度为零， 选项 B 正确，不符合题意； C．B 球从释放至运动至最低点的过程中，根据动能定理 解得 W=0 可知 B 球从释放至运动至最低点的过程中，轻杆对 B 球做的功为 0，选项 C 错误，符合题意； D．若 B 球恰能运动至 A 球最初所在 位置，则整个系统的重力势能增加，即机械能增加，则不可能，选 项 D 正确，不符合题意。 故选 C。 5.如图所示，一粒子发射源 P 能够在纸面内向各个方向发射速率为 v、比荷为 k 的带正电粒子，空间存在垂 直纸面向里的匀强磁场（图中未画出），不考虑粒子间的相互作用和粒子重力，已知粒子做圆周运动的半径 大小为 d，纸面内另一点 A 距 P 的距离恰为 d，则（　　） A. 磁感应强度的大小为 B. 粒子在磁场中均沿顺时针方向做圆周运动 C. 粒子从 P 出发至少经过时间 到达 A 点 的 2 21 12 22 2mgl mgl mv mv+ = + × 2v gl= 212 22mgl W mv+ = × d kv 6 πd vD. 同一时刻发射出的带电粒子到达 A 点的时间差为 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据 则 选项 A 错误； B．由左手定则可知，粒子在磁场中均沿逆时针方向做圆周运动，选项 B 错误； C．能经过 A 点且用时间最短的粒子在磁场中转过的角度为 60°，则用时间 选项 C 错误； D．能经过 A 点且用时间最长的粒子在磁场中转过的角度为 300°，则用时间 则同一时刻发射出的带电粒子到达 A 点的时间差为 选项 D 正确。 故选 D。 6.2019 年 12 月 27 日晚，我国的长征五号遥三运载火箭在海南文昌一飞冲天，并将目前我国研制的最重地 球同步轨道卫星——实践二十号成功送入太空预定轨道，一扫两年多前遥二火箭发射失利的阴霾，展现出 “王者归来”的英雄气概。作为重型运载火箭，其肩负着发射大型航天器、实施月球采样返回、开展火星 探测等一系列后续重要航天任务，已知地球的质量为 M，平均半径为 R，自转角速度为 ω，引力常量为 G， 下列说法正确的是（　　） A. 在发射火星的卫星时，发射速度大于第一宇宙速度即可成功 B. 实践二十号的预定轨道离地高度为 h= 4 3 d v π 2vqvB m r = mv vB qr kd = = 60 1 2π π 360 6 3 d dt T v v = = × =  ' 300 5 2π 5π 360 6 3 d dt T v v = = × =  ' 4π 3 dt t t v ∆ = − = 3 2ω −GM RC. 实践二十号 发射速度大小介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间 D. 实践二十号由于质量较大，其在轨道运行时速率小于质量较小的同步卫星 【答案】BC 【解析】 【详解】A．卫星发射速度大于第二宇宙速度时，就脱离地球束缚，则在发射火星的卫星时发射速度应大于 第二宇宙速度，选项 A 错误； B．实践二十号是地球同步轨道卫星，则角速度等于地球自转的角速度，则 解得 选项 B 正确； C．实践二十号是绕地球运转的卫星，则实践二十号的发射速度大小介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间， 选项 C 正确； D．所有地球同步卫星都具有相同的速率，与卫星的质量无关，选项 D 错误。 故选 BC。 7.如图甲为旋转电枢式交流发电机的原理图，多匝矩形线圈在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕垂直于磁场方 向的固定轴 OO'匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与可变电阻 R 连接，与 R 并联的交流电压表为理想 电表，当 R= 10 Ω 时电压表示数是 10 V。已知线圈的内阻为 r=5Ω，图乙是矩形线圈磁通量 Φ 随时间 t 变化 的图像，则（　　） A. 可变电阻 R 消耗的电功率为 10 W B. 穿过线圈磁通量的最大值为 C. R 两端的电压 u 随时间 t 变化的规律是 的 2 2 ( )( ) MmG m R hR h ω= ++ 3 2 GMh Rω= − 3 2 Wb20π 14.1sin100π (V)u t=D. 调节可变电阻 R 的大小，其消耗的最大电功率可以达到 11.25W 【答案】AD 【解析】 【详解】A．可变电阻 R 消耗的电功率为 选项 A 正确； B．电动势有效值为 电动势最大值 根据 可得 选项 B 错误； C．因 t=0 时磁通量为零，此时感应电动势最大，则 R 两端的电压 u 随时间 t 变化的规律是 选项 C 错误； D．调节可变电阻 R 大小，当 R=r 时滑动变阻器消耗的功率最大，则其消耗的最大电功率为 选项 D 正确。 故选 AD。 8.如图所示，相距 L 的光滑金属导轨，半径为 R 的 圆弧部分竖直放置，平直部分固定于水平地面上，MNQP 范围内有方向竖直向下、磁感应强度为 B 的匀强磁场。金属棒 ab 和 cd 垂直导轨且接触良好，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 没有接触，cd 离开磁场时的速度是此刻 ab 速度 的 2 210 W=10W10R UP R = = 10( ) (10 5)V=15V10 UE R rR = + = + m 2 15 2VE E= = 2π 100πrad/sT ω = = m mE nB S nω ω= = Φ m m 15 2 3 2Wb Wb100π 20π E n n nωΦ = = =× m cos 14.1cos100π (V)u U t tω= = 2 2 m 15 W=11.25W4 4 5 EP r = = × 1 4的一半，已知 ab 的质量为 m、电阻为 r，cd 的质量为 2m、电阻为 2r。金属导轨电阻不计，重力加速度为 g。下列说法正确的有（　　） A. cd 在磁场中运动时电流的方向为 c→d B. cd 在磁场中做加速度减小的加速运动 C. cd 在磁场中运动的过程中流过的电量为 D. 至 cd 刚离开磁场时，cd 上产生的焦耳热为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．cd 在磁场中运动时，回路中磁通量减小，根据楞次定律可知，cd 电流的方向为 d→c，选项 A 错误； B．当 ab 进入磁场后回路中产生感应电流，则 ab 受到向左的安培力而做减速运动，cd 受到向右的安培力而 做加速运动，由于两者的速度差逐渐减小，可知感应电流逐渐减小，安培力逐渐减小，可知 cd 向右做加速 度减小的加速运动，选项 B 正确； C．ab 从释放到刚进入磁场过程，由动能定理得 对 ab 和 cd 系统，合外力为零，则由动量守恒 解得 对 cd 由动量定理 其中 2m gR BL 5 12 mgR 2 0 1 2mgR mv= 0 2 2cd cdmv m v m v= ⋅ + ⋅ 0 1 1 24 4cdv v gR= = 2 cdBIL t m v⋅∆ = ⋅ q I t= ⋅∆解得 选项 C 错误； D．从 ab 从圆弧导轨的顶端由静止释放，至 cd 刚离开磁场时由能量关系 其中 解得 选项 D 正确。 故选 BD。 三、非选择题 9.某同学用弹簧 OC 和弹簧测力计 a、b 做“探究求合力的方法”实验。在保持弹簧伸长量及方向不变的条 件下： (1)若弹簧测力计 a、b 间夹角为 90°，弹簧测力计 a 的读数是____N；（图乙中所示） (2)若弹簧测力计 a、b 间夹角小于 90°，保持弹簧测力计 a 与弹簧 OC 的夹角不变，增大弹簧测力计 b 与弹 簧 OC 的夹角，则弹簧测力计 a 的读数___ 、弹簧测力计 b 的读数 ____填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 (1). 3.50（3.48-3.52） (2). 变小 (3). 变大 【解析】 【详解】(1)[1]由图乙所示弹簧测力计可知，其分度值为 0.1N，弹簧测力计 a 的读数是 3.50N； 2 2 m gRq BL = 2 21 1(2 ) 22 2cd cdmgR m v mv Q= + × + 2 3cdQ Q= 5 12cdQ mgR=(2)[2][3]若弹簧秤 a、b 间夹角小于 90°，保持弹簧秤 a 与弹簧 OC 的夹角不变，减小弹簧秤 b 与弹簧 OC 的夹角，如图所示，则可知弹簧秤 a 的示数变小，b 的示数变大。 10.某电压表 V 量程为 0～3V，内阻约为 2kΩ，为了测定其内阻的准确值，实验室提供的器材如下： A．标准电压表 V1（量程 0～15 V，内阻约为 7.0kΩ）； B．标准电压表 V2（量程 0～3 V，内阻约为 3kΩ）； C．定值电阻 R1=8 kΩ； D．滑动变阻器 R2（最大阻值为 100 Ω，额定电流为 1.5 A）； E．电源 E（电动势为 6V，内阻为 0.5 Ω）； F．开关 S，导线若干。 (1)为减小电压表读数误差，完成该实验需选用标准电压表____；（选填 V1 或 V2） (2)若 V 表表盘读数准确，现要测定其内阻的准确值，请在虚线框中画出实验所需要的电路图；并标明所选 实验器材的代号； （ ） (3)如果测得电压表 V 的读数为 U，标准电压表的读数为 U1，则被测电压表 V 内阻的计算式为 RV= _____。 【答案】 (1). V1 (2). (3). 【解析】 【详解】(1)(2)[1][2]实验中需测量电流，根据题意可知，已知条件中没有电流表，故要借助定值电阻；实验 中要用定值电阻 R1=8 kΩ 与待测电压表（内阻 2kΩ）串联，则需要量程为 15V 的标准电压表 V1 测量电压； 1 1 UR U U−因滑动变阻器 R2 最大阻值为 100 Ω，则采用分压电路，如图； (3)[3]由电路图可知 11.如图所示，光滑绝缘水平桌面上固定有一半径为 R、关于 OB 所在直线对称的圆弧形光滑绝缘轨道 ABC， 在桌面内加一沿 OB 方向、场强大小为 E 的水平匀强电场，现将一质量为 m、带电量为+q 的绝缘小球从轨 道左侧某位置以垂直 OB 所在直线的初速度 v0 推出，小球在电场的作用下恰好从 A 点沿圆弧轨道切线方向 进入圆弧轨道（已知 OA 与垂直 OB 的直径之间的夹角为 θ），并最终从 C 点离开圆弧轨道，试求： (1)小球推出点距 O 点沿电场方向的距离； (2)小球经过 B 点时对轨道的压力大小。 【答案】(1) ；(2) 【解析】 【详解】(1)设小球从推出点到 A 点所用时间为 t，从推出到 A 的过程中，沿电场方向匀加速直线运动位移 在 A 点时，由速度方向关系有 联立解得 1 V 1 1 1 URU UR U UI U U R = = =− − 2 0 2 sin2 tan mvL RqE θθ= + ( )2 0 N 2 3 2sinsin mvF qER θθ′ = + + 21 2 qEx tm = 0 tanqEv tm θ= ⋅ 2 0 22 tan mvx qE θ=推出点到 O 点沿电场方向的距离 (2)小球过 A 点时，有 从 A 到 B，由动能定理，有 在 B 点，对小球，有 则由牛顿第三定律，有小球对轨道的压力为 联立解得 12.如图甲所示，在光滑水平面上有一小车，其质量 M=2kg，车上放置有质量 mA=2kg 木板 A，木板上有可 视为质点的物体 B，其质量 mB=4kg。已知木板 A 与小车间的动摩擦因数 μ0=0.3。A、B 紧靠车厢前壁，A 的左端与小车后壁间的距离为 x=2m。现对小车施加水平向有的恒力 F，使小车从静止开始做匀加速直线运 动，经过 1s 木板 A 与车厢后壁发生碰撞，该过程中 A 的速度一时间图像如图乙所示，已知重力加速度大小 g=10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。 (1)求 A、B 间的动摩擦因数 μ； (2)求恒力 F 的大小； (3)若木板 A 与小车后壁碰撞后粘在一起（碰撞时间极短），碰后立即撤去恒力 F，若要使物体 B 不与小车 后壁发生碰撞，则小车车厢前、后壁间距 L 至少为多少？ 【答案】(1) 0.25；(2)34N；(3) 【解析】 2 0 2 sin2 tan mvL RqE θθ= + 0sinAv vθ = ( ) 2 21 11 sin 2 2B AqER mv mvθ+ = − 2 N BvF qE m R − = N NF F′ = ( )2 0 N 2 3 2sinsin mvF qER θθ′ = + + 3.975m【详解】(1)若 A、B 间不发生相对滑动，则 A、B 整体的加速度 由乙图可知，A 的加速度 即 A、B 间发生相对滑动，对 A 可得 (2)对车在该过程中知 且 可得 F=34N (3)知当 A 与小车碰撞时 该过程中 B 相对于 A 滑动距离为 对 A 与小车在碰撞中动量守恒，可知 可得 v=6m/s 对 A 小车与 B 在碰撞后，滑动过程中知 2 0 m/s3a gµ′ = = 2 A /s4mva t ∆= =∆ ( )0 A B B A Am m g m g m aµ µ+ − = 0.25µ = ( )0 A BF m m g Maµ− + = 2 2 A 1 1 2 2x at a t= − 28m/sa = A 4m/sv = B 2.5m/sv gtµ= = 8m/sv at= =车 2 2 1 A B 1 1 0.75m2 2L a t a t= − = ( )A A AMv m v M m v+ = +车且 可得 L2=1.225m 故前、后壁间距 13.一定质量的理想气体从状态 A 经过状态 B 变化到状态 C，其 V-t 图像如图所示，下列说法正确的有：（ ） A. A→B 的过程中，气体对外做功 B. A→B 的过程中，气体放出热量 C. B→C 的过程中，气体压强变大 D. B→C 过程中，气体内能变大 E. B→C 的过程中，单位体积内的分子数目增加 【答案】ACE 【解析】 【详解】AB．A→B 的过程中，气体体积变大，则气体对外做功，温度不变，内能不变，则气体吸收热量， 选项 A 正确，B 错误； CDE．根据 则 在 B→C 的过程中，图线上的点与横轴上-273℃点连线的斜率减小，则气体压强变大；气体的温度降低，内 的 ( ) ( )A B B A BM m v m v M m m v+ + = + + 共 ( ) ( )2 2 2 A B B A B B 2 1 1 1 2 2 2M m v m v M m m v m gLµ+ + − + + =共 1 2 3.975mL x L L≥ + + = pV CT = CV Tp =能减小；气体体积减小，则单位体积内的分子数目增加，选项 CE 正确，D 错误。 故选 ACE。 14.如图导热气缸 A、B 固定在同一水平面上，A 的横截面积为 S，B 的横截面积为 A 的 2 倍，用两不计质 量的活塞密封了等高的理想气体气柱，起初连接两活塞的轻绳均处于伸直状态，但绳中无张力，现向 A 气 缸的活塞上方缓慢加入细沙，直至 A 气缸中气体体积减小为原来的一半。已知大气压强为 p0，求此时： (1)B 气缸中气体的压强； (2)加入细沙的质量。 【答案】(1) ；(2) 【解析】 【详解】(1)设开始时气缸 B 内气体为 VB，后来体积 ，由题可知 =1.5VB 对气缸 B 的气体 解得 (2)对气缸 A 的气体 即 pA=2p0 对气缸 B 活塞进行受力分析，由受力平衡 对气缸 A 活塞进行受力分析，由受力平衡 mg+p0S=T+pAS 解得加入细沙的质量 B 0 2 3p p= 05 3 p Sm g = BV ′ BV ′ B0 B Bp V p V= ′ B 0 2 3p p= A 0 A A 2 Vp V p= ⋅ ( ) ( )0 B2 2p S p S T= +15.如图所示，一束由两种色光混合的复色光沿 PO 方向射向一上、下表面平行的厚玻璃平面镜的上表面， 得到三束光线 I、II、III，若平面镜的上下表面足够宽，不考虑光线由玻璃砖内射向上表面时的反射．下列 说法正确的是_________． A. 光束 I 仍为复色光，光束 II、III 为单色光 B. 玻璃对光束 II 的折射率小于对光束 III 的折射率，当 角减小为某一值时，光束 II 先消失了，光束 III 还存在 C. 改变 角，光线 I、II、III 仍保持平行 D. 通过相同的双缝干涉装置，光束 II 产生的条纹宽度要大于光束 III 的 E. 在玻璃中，光束 II 的速度要小于光束 III 的速度 【答案】ACE 【解析】 【详解】所有色光都能反射，反射角相同，则由图可知光束 I 是复色光；而光束Ⅱ、Ⅲ由于折射率的不同导 致偏折分离，因为厚玻璃平面镜的上下表面是平行的．根据光的可逆性，知两光速仍然平行射出，且光束 Ⅱ、Ⅲ是单色光，故 A 正确；作出三束光线的完整光路图，如图 由图知：光束Ⅱ的偏折程度大于比光束Ⅲ，根据折射定律可知光束Ⅱ的折射率大于光束Ⅲ，根据全反射临 界角 ，可知光束 II 的全反射临界角小于光束 III 的全反射临界角，当 角减小为某一值时，光束 II 先消失，光束 III 存在，故 B 错误；一束由两种色光混合的复色光沿 PO 方向射出，经过反射、再折射 后，光线仍是平行，因为光的反射时入射角与反射角相等．所以由光路可逆可得出射光线平行．改变 角， 光线Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ仍保持平行．故 C 正确；光束Ⅱ的折射率大于光束Ⅲ，则光束Ⅱ的频率大于光束Ⅲ，光束Ⅱ 的波长小于光束Ⅲ的波长，而双缝干涉条纹间距与波长成正比，则双缝干涉实验中光Ⅱ产生的条纹间距比 05 3 p Sm g = α α 1sinC n = α α光Ⅲ的小．故 D 错误；光在玻璃中的传播速度为 ，光束Ⅱ的折射率大于光束Ⅲ，故光束Ⅱ在玻璃中 传播速度小于光束Ⅲ的，故 E 正确；故选 ACE． 【点睛】光束 I 是反射光线，而光束Ⅱ、Ⅲ是由于两种色光的折射率不同，导致出现光线偏折分离．但根据 光路可逆可知出射光线仍与入射光线平行．由光束Ⅱ、Ⅲ的位置可确定其折射率的不同，从而判定光的波 长大小，可确定双缝干涉条纹间距的大小．根据 分析光束在玻璃中传播速度的大小． 16.在某均匀介质中，一列横波在 x 轴上传播，某时刻的波形如图所示，其中 P、Q 两质点（图中未标明） 的平衡位置坐标分别为 xP=0.4m，xQ=0.7m，以图示时刻作为计时起点： (1)若质点 P 连续两次出现在该位置的时间间隔为 ，求该波的传播速度； (2)若 t=0.1s 时质点 Q 出现在波谷位置，求该波的周期。 【答案】(1)1m/s；(2) 或 （n=0、1、2、3……） 【解析】 【详解】(1)由题意可知，波的周期 波长为 =0.8m，根据波速公式 代入数据可得 v=lm/s (2)若波沿 x 轴正方向传播，则在 t 时间内，波的传播距离为 （n=0、1、2、3……） 波的传播速度为 （n=0、1、2、3……） 周期为 （n=0、1、2、3……） 若波沿 x 轴负方向传播，则在 t 时间内，波 传播距离为的 cv n = cv n = 0.4st∆ = 4 s40 5n + 4 s40 35n + 2 0.8sT t= ∆ = λ v T λ= 1 0.1x nλ∆ = + 1 1 8 1m/sxv nt ∆= = + 1 1 4 s40 5T v n λ= = +（n=0、1、2、3……） 波的传播速度为 （n=0、1、2、3……） 周期为 （n=0、1、2、3……） 2 0.7x nλ∆ = + 2 2 8 7m/sxv nt ∆= = + 2 2 4 s40 35T v n λ= = +