2020届高三物理4月统练试题（Word版附解析）

2020 年 4 月 18 日中关村中学物理高三统练 一、单项选择题（共 14 小题，每小题 3 分，共 42 分。） 1.下列核反应方程中，属于重核裂变的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】A. 是发现质子的反应，属于人工核转变，故 A 错误； B. 属于 衰变，故 B 错误； C. 重核裂变，故 C 正确； D.是 轻核聚变，故 D 错误。 故选 C。 2.一定质量的理想气体，在温度升高的过程中（　　） A. 气体的内能一定增加 B. 外界一定对气体做功 C. 气体一定从外界吸收热量 D. 气体分子的平均动能可能不变 【答案】A 【解析】 【详解】AD．理想气体不计分子势能，温度升高，平均动能增大，内能一定增加，选项 A 正 确，D 错误； BC．温度升高，外界可能对气体做功，也可能从外界吸收热量，选项 BC 错误。 故选 A. 3.如图是双缝干涉实验装置的示意图，S 为单缝，S1、S2 为双缝，P 为光屏．用绿光从左边照 射单缝 S 时，可在光屏 P 上观察到干涉条纹．下列说法正确的是(　　)． 14 4 17 1 20 2 s 1N He O H+ → + 238 234 4 92 90 2U Th He→ + 235 1 144 89 1 92 0 56 36 0U n Ba Kr 3 n+ → + + 2 2 4 1 1 2H H He+ → 14 4 17 1 20 2 s 1N He O H+ → + 238 234 4 92 90 2U Th He→ + α 235 1 144 89 1 92 0 56 36 0U n Ba Kr 3 n+ → + + 2 2 4 1 1 2H H He+ →A. 减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离减小 B. 增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离增大 C. 将绿光换为红光，干涉条纹间的距离减小 D. 将绿光换为紫光，干涉条纹间的距离增大 【答案】B 【解析】 试题分析：根据公式 ，减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离变大，A 错误， 根据公式 ，增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离增大，B 正确， 根据公式 ，将绿光换为红光，频率减小，即波长增大，所以干涉条纹间的距离增大， C 错误 根据公式 ，将绿光换为紫光，频率增大，即波长减小，所以干涉条纹间的距离减小， D 错误， 考点：本题考查光波的干涉条纹的间距公式， 点评：应牢记条纹间距的决定因素，不要求定量计算，但要求定性分析． 4.对于一定质量的理想气体，下列叙述中正确的是（　　） A. 当分子间 平均距离变大时，气体压强一定变小 B. 当分子热运动变剧烈时，气体压强一定变大 C. 当分子热运动变剧烈且分子平均距离变小时，气体压强一定变大 D. 当分子热运动变剧烈且分子平均距离变大时，气体压强一定变大 【答案】C 【解析】 【详解】气体压强在微观上与分子的平均动能和分子密集程度有关。当分子热运动变剧烈且 分子平均距离变大时，气体压强可能变大、可能不变、也可能变小；当分子热运动变剧烈且 分子平均距离变小时，气体压强一定变大。 故选 C。 5.一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，光路如图所示。下列说法中正确的是（　　） 的 lx d λ∆ = lx d λ∆ = lx d λ∆ = lx d λ∆ =A. 此介质的折射率等于 1.5 B. 此介质的折射率等于 C. 入射角小于 45°时可能发生全反射现象 D. 入射角大于 45°时可能发生全反射现象 【答案】B 【解析】 【详解】AB．折射率 选项 A 错误，B 正确； CD．全发射必须从光密介质射入光疏介质,真空射向介质不可能发生全反射，选项 CD 错误。 故选 B。 6.如图所示，是一测定风力仪器的结构图，悬挂在 O 点的轻质细金属丝的下端固定一个质量为 m 的金属球 P，在竖直平面内的刻度盘可以读出金属球 P 自由摆动时摆线的摆角。图示风向水 平向左，金属球 P 静止时金属丝与竖直方向的夹角为 ，此时风力 F 的大小是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 2 sin sin 45 2sin sin30 in r = = =  θ sinF mg θ= cosF mg θ= tanF mg θ= cos mgF θ=【详解】如图受力分析： 则风力 故选 C。 7.若已知引力常量 G，则利用下列四组数据可以算出地球质量的是（　　） A. 一颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星的质量和地球的第一宇宙速度 B. 月球绕地球公转 轨道半径和地球自转的周期 C. 地球绕太阳公转的周期和轨道半径 D. 一颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星的运行速率和周期 【答案】D 【解析】 【详解】A.根据万有引力提供向心力 解得 ，卫星质量约掉，仅知道第一宇宙速度，还需地球半径才能求出地球质量， 故 A 错误； B.根据万有引力提供向心力 可知需要月球绕地球公转的轨道半径和周期才能求出地球质量，故 B 错误； C.根据万有引力提供向心力 的 tanF mg θ= 2 2 Mm vG mr r = GMv r = 2 2 2 4πMm rG mr T = 2 2 Mm vG mr r =可知求出的是太阳的质量，故 C 错误； D.根据万有引力提供向心力 以及速度周期关系 可知能求出地球质量，故 D 正确。 故 D 正确。 8.一列简谐横波沿 x 轴传播，图（甲）是 t=0 时刻的波形图，图（乙）是 x=1.0m 处质点的振 动图像，下列说法正确的是（　　） A. 该波 波长为 2.0m B. 该波的周期为 1s C. 该波向 x 轴正方向传播 D. 该波的波速为 2.0m/s 【答案】D 【解析】 【详解】ABD．根据甲、乙图可知，波长 4m，周期 2s，波速 选项 AB 错误，D 正确； C．根据图乙 t=0s 时，质点向下振动，所以甲图 x=1m 坐标向下振动，由同侧法可得波向 x 轴 负方向传播，选项 C 错误。 故选 D。 9.如图甲所示，A、B 是一条电场线上的两点，若在 A 点释放一初速度为零的电子，电子仅受 静电力作用，并沿电场线从 A 运动到 B，其速度随时间变化的规律如图乙所示，设 A、B 两点 的电场强度分别为 ，电势分别为 ，则（　　） 的 2 2 Mm vG mr r = 2πrv T = =2m/sv T λ= A BE E、 A B ϕ ϕ、A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】电子受力向右，因为电子带负电，受力方向与电场线方向相反，所以电场方向由 B 指向 A；根据沿着电场线方向电势逐渐降低， ；图乙电子做匀加速运动，a 不变， F=ma=Eq，所以 。 故选 A。 10.如图所示，一理想变压器，其原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端接一正弦交流电。 为了使变压器输入功率增大，可以（　　） A. 其它条件不变，使负载电阻 R 的阻值减小 B. 其它条件不变，使负载电阻 R 的阻值增大 C. 其它条件不变，使原线圈的匝数 n1 增加 D. 其它条件不变，使副线圈的匝数 n2 减少 【答案】A 【解析】 【详解】AB.根据变压器特点可知变压器输入功率等于输出功率，根据功率公式 可知负载电阻 R 的阻值减小，变压器输入功率增大，故 A 正确，B 错误； A BE E= A B ϕ ϕ< A BE E< A B ϕ ϕ= A BE E> A B ϕ ϕ= A BE E= A B ϕ ϕ> A B ϕ ϕ< A BE E= 2UP R =C.根据变压器线圈匝数和电压关系 原线圈的匝数 n1 增加，副线圈两端电压减小，变压器输入功率减小，故 C 错误； D.根据变压器线圈匝数和电压关系 副线圈的匝数 n2 减少，副线圈两端电压减小，变压器输入功率减小，故 D 错误。 故选 A。 11.如图所示，足够长的两平行金属板正对竖直放置，它们通过导线与电源 E、定值电阻 R、 开关 S 相连。闭合开关后，一个带电的液滴从两板上端的中点处无初速度释放，最终液滴落 在某一金属板上。下列说法中正确的是（　　） A. 液滴在两板间运动的轨迹是一条抛物线 B. 电源电动势越大，液滴在板间运动的加速度越大 C. 电源电动势越大，液滴在板间运动的时间越长 D. 定值电阻的阻值越大，液滴在板间运动的时间越长 【答案】B 【解析】 【详解】A．液滴在磁场中受重力及电场力，电场力沿水平方向，重力沿竖直方向。因液滴由 静止释放，故合力的方向一定与运动方向一致，故液滴做直线运动，故 A 错误； B．两板间的电势差等于电源电压，当电动势变大时，两板上的电压变大，由 可知， 板间的电场强度增大，电场力变大，合力变大，故加速度增大，故 B 正确； C．因粒子最终打在极板上，故运动时间取决于水平方向的加速度，当电动势变大时，其水平 方向受力增大，加速度增大，运动时间减小，故 C 错误； D．定值电阻在此电路中只相当于导线，阻值的变化不会改变两板间的电势差，故带电粒子受 1 1 2 2 U n U n = 1 1 2 2 U n U n = U Ed=力不变，加速度不变，运动时间不变，故 D 错误。 故选 B。 12.下列对图中 甲、乙、丙、丁四个图像叙述正确的是（　　） A. 图甲是流过导体某个横截面的电量随时间变化的图像，则电流在均匀增大 B. 图乙是某物体的位移随时间变化的图像，则该物体受不为零的恒定合力作用 C. 图丙是光电子最大初动能随入射光频率变化的图像，则与虚线对应金属的逸出功比实线的 大 D. 图丁是某物体的速度随时间变化的图像，则该物体所受的合力随时间减小 【答案】D 【解析】 【详解】A.根据电量时间关系 可知图像的斜率是电流，故电流保持不变，故 A 错误； B.根据位移随时间变化关系可知图像的斜率是速度，故速度保持不变，加速度为零，合外力为 零，故 B 错误； C.根据光电效应方程 可知当最大初动能为零时实线的频率更大，故与实线对应金属的逸出功比虚线的大，故 C 错 误； D.根据速度随时间变化关系可知图像得斜率是加速度，随着时间的增大加速度减小，故物体所 受的合力随时间减小，故 D 正确。 故选 D。 13.如图所示的电路，闭合开关 S 后，a、b、c 三盏灯均能发光，电源电动势 E 恒定且内阻 r 不 可忽略．现将变阻器 R 的滑片稍向上滑动一些，三盏灯亮度变化的情况是（ ） 的 q It= 0kE h Wν= −A. a 灯变亮，b 灯和 c 灯变暗 B. a 灯和 c 灯变亮，b 灯变暗 C. a 灯和 c 灯变暗，b 灯变亮 D. a 灯和 b 灯变暗，c 灯变亮 【答案】B 【解析】 【详解】变阻器 R 的滑片稍向上滑动一些，滑动变阻器电阻减小，根据“串反并同”与其串联 的灯泡 C 电流增大，变亮，与其并联的灯泡 b 电流减小，变暗，与其间接串联的灯泡 a 电流 增大，变亮，B 对； 14.有趣的“雅各布天梯”实验装置如图中图甲所示，金属放电杆穿过绝缘板后与高压电源相接。 通电后，高电压在金属杆间将空气击穿，形成弧光。弧光沿着“天梯”向上“爬”，直到上移的弧 光消失，天梯底部将再次产生弧光放电，如此周而复始。图乙是金属放电杆，其中 b、b′是间 距最小处。在弧光周而复始过程中下列说法中正确的是（　　） A. 每次弧光上“爬”的起点位置是 a、a′处 B. 每次弧光上“爬”的起点位置是 b、b'处 C. 弧光消失瞬间，两杆间 b、b'处电压最大 D. 弧光消失瞬间，两杆间 c、c'处场强最大 【答案】B 【解析】 【详解】两根金属放电杆与高压电源相接，在电极最近处场强最大，空气首先被击穿，每次 弧光上“爬”的起点位置是 b、b'处，在 c、c'处距离最远，场强最小，则最终弧光在 c、c'处消失。 弧光消失瞬间，两金属杆之间没有电场了。 故选 B。二、实验题 15.用如图所示的实验器材来探究产生感应电流的条件： (1)图中已经用导线将部分器材连接，请补充完成实物间的连线________。 (2)若连接好实验电路并检查无误后，在闭合开关的瞬间，观察到电流计指针向右偏转，说明 线圈_________（填“A”或“B”）中有了感应电流。要使电流计指针 向左偏转，请写出两项 可行的操作： ①_________；②___________。 【答案】 (1). (2). A (3). 将滑动变阻 器的滑片快速滑动 (4). 将铁芯快速抽出或断开开关的 【解析】 【详解】(1)[1]本实验中线圈 B 与电源相连，通过调节滑动变阻器使线圈 B 中的磁通量发生变 化，从而使线圈 A 产生电磁感应线象，故线圈 A 应与检流计相连,如图所示： (2)[2]闭合开关的瞬间，观察到电流计指针发生偏转，说明线圈 A 中有了感应电流；[3][4]产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化，则可能的操作：①将滑动变阻器的滑片 快速滑动；②将铁芯快速抽出或断开开关的 瞬间。 16.在“用单摆测量重力加速度的大小”的实验中。 (1)安装好实验装置后，先用游标卡尺测量摆球直径 d，测量的示数如图所示，则摆球直径 d=______cm，再测量摆线长 l，则单摆摆长 L=______（用 d、l 表示）； (2)摆球摆动稳定后，当它到达________（填“最低点”或“最高点”）时启动秒表开始计时，并记 录此后摆球再次经过最低点的次数 n（n=1、2、3……），当 n=60 时刚好停表。停止计时的秒 表如图所示，其读数为________s，该单摆的周期为 T=________s（周期要求保留三位有效数 字）； (3)计算重力加速度测量值的表达式为 g=___________（用 T、L 表示），如果测量值小于真实 值，可能原因是___________； A.将摆球经过最低点的次数 n 计少了 B.计时开始时，秒表启动稍晚 C.将摆线长当成了摆长 D.将摆线长和球的直径之和当成了摆长 (4)正确测量不同摆 L 及相应的单摆周期 T，并在坐标纸上画出 T2 与 L 的关系图线，如图所示。 由图线算出重力加速度的大小 g___________m/s2（保留 3 位有效数字，计算时 π2 取 9.86）。【答案】 (1). 184cm (2). (3). 最低点 (4). 67.5s (5). 2.25s (6). (7). A C (8). 9.86m/s2 【解析】 【详解】(1)[1][2]．摆球直径 d=1.8cm+0.1mm×4=1.84cm； 单摆摆长 L= ； (2)[3][4][5]．摆球摆动稳定后，当它到达最低点时启动秒表开始计时，并记录此后摆球再次经 过最低点的次数 n（n=1、2、3……），当 n=60 时刚好停表。停止计时的秒表读数为 67.5s，该 单摆的周期为 ； (3)[6]．根据 可得计算重力加速度测量值的表达式为 A．将摆球经过最低点的次数 n 计少了，则计算周期 T 偏大，则 g 测量值较小，选项 A 正确； B．计时开始时，秒表启动稍晚，则周期测量值偏小，则 g 测量值偏大，选项 B 错误； C．将摆线长当成了摆长，则 L 偏小，则 g 测量值偏小，选项 C 正确； D．将摆线长和球的直径之和当成了摆长,则 L 偏大，则 g 测量值偏大，选项 D 错误； 故选 AC。 (4) [7]．根据 可得 2 d l+ 2 2 4 L T π 2 d l+ 67.5 s=2.25s30 2 tT n = = 2 LT g π= 2 2 4π Lg T = 2 LT g π=由图像可知 解得 g=9.86m/s2 三、计算题，请在 17-20 题中任选一题，在答题卡上注明所选题号，并写出相应 的解答过程 17.如图所示，竖直平面内的光滑形轨道的底端恰好与光滑水平面相切。质量 M=3.0kg 的小物 块 B 静止在水平面上。质量 m=1.0kg 的小物块 A 从距离水平面高 h=0.80m 的 P 点沿轨道从静 止开始下滑，经过弧形轨道的最低点 Q 滑上水平面与 B 相碰，碰后两个物体以共同速度运动。 取重力加速度 g=10m/s²。求： (1)A 经过 Q 点时速度的大小 ； (2)A 与 B 碰后共同速度的大小 ； (3)碰撞过程中，A 与 B 组成的系统所损失的机械能 ΔE。 【答案】(1)A 经过 Q 点时速度的大小是 4m/s；(2)A 与 B 碰后速度的大小是 1m/s；(3)碰撞过 程中 A 与 B 组成的系统损失的机械能△E 是 6J。 【解析】 【详解】(1)A 从 P 到 Q 过程中,由动能定理得: 解得 v0=4m/s (2)A、B 碰撞,AB 系统动量守恒,设向右为正方向,则由动量守恒定律得: 解得 2 2 4T Lg π= 2 4.85 3.25= 41.20 0 4 .80k g π −= =− 0v v 2 0 1 02mgh mv= − 0 ( )mv m M v= +v=1m/s (3)碰撞过程中 A.B 组成的系统损失的机械能为: =6J 18.如图所示，虚线 O1O2 是速度选择器的中线，其间匀强磁场的磁感应强度为 B1，匀强电场的 场强为 E（电场线没有画出）。照相底片与虚线 O1O2 垂直，其右侧偏转磁场的磁感应强度为 B2。 现有一个离子沿着虚线 O1O2 向右做匀速运动，穿过照相底片的小孔后在偏转磁场中做半径为 R 的匀速圆周运动，最后垂直打在照相底片上（不计离子所受重力）。 (1)求该离子沿虚线运动的速度大小 v； (2)求该离子的比荷 ； (3)如果带电量都为 q 的两种同位素离子，沿着虚线 O1O2 射入速度选择器，它们在照相底片的 落点间距大小为 d，求这两种同位素离子的质量差△m。 【答案】(1) ；(2) ；(3) 【解析】 【详解】(1)离子沿虚线做匀速直线运动，合力为 0 Eq=B1qv 解得 (2)在偏转磁场中做半径为 R 的匀速圆周运动，所以 解得 2 2 0 1 1 ( )2 2E mv m M v∆ = − + q m 1 Ev B = 1 2 q E m RB B = 1 2 2 B B qdm E ∆ = 1 Ev B = 2 2 mvB qv R = 1 2 q E m RB B =(3)设质量较小的离子质量为 m1，半径 R1；质量较大的离子质量为 m2，半径为 R2 根据题意 R2=R1+ 它们带电量相同，进入底片时速度都为 v，得 联立得 化简得 19.如图所示，长为 L 的轻质细绳上端固定在 O 点，下端连接一个质量为 m 的可视为质点的带 电小球，小球静止在水平向左的匀强电场中的 A 点，绳与竖直方向的夹角 θ=37°。此匀强电场 的空间足够大，且场强为 E。取 sin37°=0.6，cos37°=0.8，不计空气阻力。 (1)请判断小球的电性，并求出所带电荷量的大小 q； (2)如将小球拉到 O 点正右方 C 点（OC=L）后静止释放，求小球运动到最低点时所受细绳拉 力的大小 F； (3)O 点正下方 B 点固定着锋利刀片，小球运动到最低点时细绳突然断了。求小球从细绳断开 到再次运动到 O 点正下方的过程中重力对小球所做的功 W。 【答案】(1)小球带负电， ；(2) ；(3) 【解析】 【详解】(1)因为电场线水平向左，小球带负电 Eq=mgtan 2 d 2 1 2 1 m vB qv R = 2 2 2 2 m vB qv R = 2 2 1 2 1( )B qm m m R Rv ∆ = − = − 1 2 2 B B qdm E ∆ = 3 4 mgq E = 3 2 mgF = 9 mgL θ化简 (2)由动能定理得 在 B 点受力分析得 联立得 (3)在断开瞬间由上式得 小球水平方向先减速到 0 在方向加速，在水平方向 求小球从细绳断开到再次运动到 O 点正下方的时间 竖直方向自由落体运动 重力对小球所做的功 20.我们可以借鉴研究静电场的方法来研究地球周围空间的引力场，如用“引力场强度”、“引力 势”的概念描述引力场。已知地球质量为 M，半径为 R，万有引力常量为 G，将地球视为均质 球体，且忽略自转。 (1)类比电场强度的定义方法，写出地球引力场的“引力场强度 E”的定义式，并结合万有引力定 律，推导距离地心为 r（r>R）处的引力场强度的表达式 ； (2)设地面处和距离地面高为 h 处的引力场强度分别为 和 ，如果它们满足 3 4 mgq E = 21 02 BmgL EqL mv− = − 2 BmvF mg L − = 3 2 mgF = 2B glv = 3 4 Eq ga m = = 22 9 Bv lt a g = = 21 2h gt= 9 mgLW mgh= = 2=G ME r引 E引 'E引，则该空间就可以近似为匀强场，也就是我们常说的重力场。请估算地球重 力场可视为匀强场的高度 h（取地球半径 R=6400km）； (3)某同学查阅资料知道:地球引力场的“引力势”的表达式为 （以无穷远处引力势为 0）。请你设定物理情景，简要叙述推导该表达式的主要步骤。 【答案】(1)引力场强度定义式 ，推导见解析；(2)h=64976m；(3)推导见解析. 【解析】 【详解】(1)引力场强度定义式 联立得 (2)根据题意 解得 h=64976m (3)定义式引力势 ，式中 为某位置的引力势能 把某物体从无穷远移动到某点引力做的功 即 ' 0.02 E E E − ≤引 引 引 =-G M r ϕ引 FE m =引 FE m =引 2 MmF G r = 2 ME G r =引 2 ME G R =引 ' 2 ME G r =引 ' 0.02 E E E − =引 引 引 0.98 Rh r R R= − = − = pE m ϕ引 pE =0- =-p pW E E引 =-pE W引则当质量为 m 的物体自无穷远处移动到距离地球 r 处时，引力做功为 通过计算得 所以 W引 0MmW G r =引 ＞ =-p MmE G r =- MG r ϕ引