山东省青岛市黄岛区2020届高三物理3月模拟试题（Word版附解析）

2020 届山东省青岛市西海岸新区(黄岛区)高三（下）3 月模 拟物理试题 一、单项选择题：本题共 8 小题。 1.下列关于核力、原子核的结合能、比结合能的说法正确的是 A. 维系原子核稳定的力是核力，核力就是表现为相邻核子间的相互吸引力 B. 核力是强相互作用的一种表现，原子核尺度内，核力比库仑力小 C. 比结合能小的原子核分解成比结合能大的原子核时会释放核能 D. 自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能 【答案】C 【解析】 【分析】 核力与万有引力性质不同．核力只存在于相邻的核子之间；比结合能：原子核结合能对其中 所有核子的平均值，亦即若把原子核全部拆成自由核子，平均对每个核子所要添加的能量．用 于表示原子核结合松紧程度； 结合能：两个或几个自由状态的粒子结合在一起时释放的能量．自由原子结合为分子时放出 的能量叫做化学结合能，分散的核子组成原子核时放出的能量叫做原子核结合能． 【详解】A 项：维系原子核稳定的力是核力，核力可以是核子间的相互吸引力，也可以是排斥 力，故 A 错误； B 项：核力是强相互作用的一种表现，原子核尺度内，核力比库仑力大的多，故 B 错误； C 项：比结合能小的原子核分解成比结合能大的原子核时会亏损质量，放出核能，故 C 正确； D 项：自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等该原子核的结合能，故 D 错误． 故选 C． 【点睛】本题考查对核力的理解．核力是自然界四种基本作用力之一，与万有引力性质、特 点不同，同时考查了结合能和比结合能的区别，注意两个概念的联系和应用，同时掌握质量 亏损与质能方程． 2.生活中常见的手机支架，其表面采用了纳米微吸材料，用手触碰无粘感，接触到平整光滑的 硬性物体时，会牢牢吸附在物体上。如图是一款放置在高铁水平桌面上的手机支架，支架能 够吸附手机，小明有一次搭乘高铁时将手机放在该支架上看电影，若手机受到的重力为 ， 手机所在平面与水平面间的夹角为 ，则下列说法正确的是（　　） G θA. 当高铁未启动时，支架对手机的作用力大小等于 B. 当高铁未启动时，支架受到桌面的摩擦力方向与高铁前进方向相反 C. 高铁匀速行驶时，手机可能受到 5 个力作用 D. 高铁减速行驶时，手机可能受到 3 个力作用 【答案】D 【解析】 【详解】A．高铁未启动时，手机处于静止状态，受重力和支架对手机的作用力，根据平衡条 件可知，支架对手机的作用力与重力大小相等、方向相反，A 错误； B．高铁未启动时，以手机和支架整体为研究对象，受重力和桌面的支持力二力平衡，不受桌 面摩擦力，B 错误； C．高铁匀速行驶时，手机受重力、纳米材料的吸引力、支架的支持力和摩擦力，共 4 个力作 用，C 错误； D．高铁减速行驶时，手机具有与高铁前进方向相反的加速度，可能只受重力、纳米材料的吸 引力和支架的支持力共 3 个力作用，D 正确。 故选 D。 3.如图所示为一体积不变的绝热容器，现打开排气孔的阀门，使容器中充满与外界大气压强相 等的理想气体，然后关闭阀门。开始时容器中气体的温度为 。现通过加热丝（未 画出）对封闭气体进行加热，使封闭气体的温度升高到 ，温度升高到 后保 持不变，打开阀门使容器中的气体缓慢漏出，当容器中气体的压强再次与外界大气压强相等 时，容器中剩余气体的质量与原来气体质量之比为（　　） cos G θ 0 300KT = 1 350KT = 1 350KT =A. 3：4 B. 5：6 C. 6：7 D. 7：8 【答案】C 【解析】 【详解】由题意可知气体的加热过程为等容变化，由查理定律得 ，则 打开阀门使容器中的气体缓慢漏出，设容器的体积为 ，膨胀后气体的总体积为 V，由玻意 耳定律得 ，解得 设剩余气体的质量与原来气体质量的比值为 k，则 故 C 正确，ABD 错误。 故选 C。 4.如图所示，将直径为 d，电阻为 R 的闭合金属环从匀强磁场 B 中拉出，这一过程中通过金属 环某一截面的电荷量为（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】金属环的面积： 0 1 0 1 p p T T = 1 0 7 6p p= 0V 1 0 0pV p V= 0 7 6V V= 0 0 6 7 V Vk V V ρ ρ= = = 2 4 B d R π 2 Bd R π 2Bd R 2Bd Rπ由法拉第电磁感应定律得： 由欧姆定律得，感应电流： 感应电荷量： q=I△t， 解得： 故 A 正确，BCD 错误； 故选 A． 【点睛】本题考查了求磁通量的变化量、感应电荷量等问题，应用磁通量的定义式、法拉第 电磁感应定律、欧姆定律、电流定义式即可正确解题，求感应电荷量时，也可以直接用公式 计算． 5.场是物理学中的重要概念。物体之间的万有引力是通过引力场发生的，地球附近的引力场又 叫重力场。若某点与地心相距 x，类比电场强度的定义，该点的重力场强度用 E 表示。已知质 量均分布均匀的球壳对壳内任一物体的万有引力为零，地球半径为 R。则能正确反应 E 与 x 关 系的图像是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 2 2 2 4 d dS ππ= =（ ） BSE t t Φ= =   EI R = 2 4 B dq R R  πΦ= = q R ∆Φ=【解析】 【详解】电场中 F=Eq，类比电场强度定义，当 x＞R 时 E 引= =g= 即在球外 E 引与 x2 成反比；当 x＜R 时，由于质量均分布均匀的球壳对壳内任一物体的万有引 力为零，距地心 r 处的引力场强是有半径为 x 的“地球”产生的。设半径为 x 的“地球”质量为 Mx，则 Mx= 则 E 引= 故 C 正确 故选 C。 6.已知氢原子能级公式为 ，其中 n=1，2，…称为量子数，A 为已知常量；要想使氢 原子量子数为 n 的激发态的电子脱离原子核的束缚变为白由电子所需的能量大于由量子数为 n 的激发态向 澈发态跃迁时放出的能量，则 n 的最小值为（　　） A. 2 B. 3 C. 4 D. 5 【答案】C 【解析】 【详解】电子由 激发态脱离原子核的束博变为自由电子所需的能量为 氢原子由量子数为 的激发态向 激发态跃迁时放出的能量为 根据题意有 。 2 F x 万 2 GM x 3 3 3 3 4 π4 3πR3 M xx MR × = 2 3 xGM GM xr R = 2m AE n = − 1n − n 2 AE n ∆ = n 1n − 2 2( 1) A AE n n ∆ ′ = −−解得 即的最小值为 4，故 C 正确，A、B、D 错误； 故选 C。 7.如图所示，abcd 为边长为 L 的正方形，在四分之一圆 abd 区域内有垂直正方形平面向外的匀 强磁场，磁场的磁感应强度为 B．一个质量为 m、电荷量为 q 的带电粒子从 b 点沿 ba 方向射 入磁场，结果粒子恰好能通过 c 点，不计粒子的重力，则粒子的速度大小为 A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】粒子沿半径方向射入磁场，则出射速度的反向延长线一定经过圆心，由于粒子能经 过 C 点，因此粒子出磁场时一定沿 ac 方向，轨迹如图： 由几何关系可知，粒子做圆周运动的半径为 2 2 2)1( A A A n n n > −− 2 2n > + qBL m 2qBL m ( 2 1)qBL m − ( 2 1)qBL m + 根据牛顿第二定律得： 解得： ，故 C 正确． 故选 C． 8.如图所示，某中学航天兴趣小组的同学将静置在地面上的质量为 （含水）的自制“水火 箭”释放升空，在极短的时间内，质量为 的水以相对地面为 的速度竖直向下喷出。已知 重力加速度为 ，空气阻力不计，下列说法正确的是（　　） A. 火箭的推力来源于火箭外的空气对它的反作用力 B. 水喷出的过程中，火箭和水机械能守恒 C. 火箭获得的最大速度为 D. 火箭上升的最大高度为 【答案】D 【解析】 【详解】A．火箭的推力来源于向下喷出的水对它的反作用力，A 错误； B．水喷出的过程中，瓶内气体做功，火箭及水的机械能不守恒，B 错误； C．在水喷出后的瞬间，火箭获得的速度最大，由动量守恒定律有 解得 2 ( 2 1)r L L L= − = − 2 0 0 vqv B m r = 0 ( 2 1)qBLv m −= M m 0v g 0Mv M m− 2 2 0 22 ( ) m v g M m− 0( ) 0M m v mv− − =C 错误； D．水喷出后，火箭做竖直上抛运动，有 解得 D 正确。 故选 D。 二、多项选择题：本题共 4 小题。 9.下列说法中正确的是（　　） A. 光 偏振现象说明光具有波动性，但并非所有的波都能发生偏振现象 B. 火车过桥要慢行，目的是使驱动力频率远小于桥梁的固有频率，以免发生共振损坏桥梁 C. 在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变窄 D. 某人在速度为 0.5c 的飞船上打开一光源，则这束光相对于地面的速度应为 1.5c 【答案】ABC 【解析】 【详解】A．光的偏振现象说明光是横波，则光具有波动性，但纵波并不能发生偏振现象，故 A 正确； B．发生共振的条件是驱动力的频率等于物体的固有振动频率，火车过桥慢行可以减小驱动力 频率，故 B 正确； C．光的双缝干涉实验中，若将入射光从红光改为绿光，由于波长变短，则干涉条纹间距变窄， 故 C 正确； D．在速度为 0.5c 的飞船上打开一光源，根据光速不变原理，则这束光相对于地面的速度应为 c，故 D 错误。 故选 ABC。 10.如图所示为远距离输电的原理图，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输 出电压恒定、输电线上的电阻不变，假设用户所用用电器都是纯电阻用电器，若发现发电厂 发电机输出的电流增大了，则可以判定 的 0mvv M m = − 2 2v gh= 2 2 0 22 ( ) m v g Mh m−=A. 通过用户的电流减小了 B. 用户接入电路的总电阻减小了 C. 用户消耗的电功率减小了 D. 加在用户两端的电压变小了 【答案】BD 【解析】 【详解】A 项：如果发电机输出电流增大，根据变流比可知，输送电流增大，通过用户的电流 增大，故 A 错误； B 项：由 可知，输送电流增大，是由于 减小引起的，故 B 正确； C 项：当用户电阻减小时，用户消耗的功率增大，故 C 错误； D 项：发电机输出电流增大，则输电线上的电压降增大，因此降压变压器的输入、输出电压均 减小，即因在用户两端电压变小了，故 D 正确． 故选 BD． 11.如图甲所示，圆形的刚性金属线圈与一平行板电容器连接，线圈内存在垂直于线圈平面的 匀强磁场，取垂直于纸面向里为磁感应强度 B 的正方向，B 随时间 t 的变化关系如图乙所 示．t=0 时刻，在平行板电容器间，由静止释放一带正电的粒子（重力可忽略不计），假设粒 子运动未碰到极板，不计线圈内部磁场变化对外部空间的影响，下列关于板间电场强度、粒 子在板间运动的位移、速度和加速度与时间的关系图象中（以向上为正方向）可能正确的是 （　　） 2 24 1 2 2 3 ( )nI U I R Rn = + 用户 R用户A. B. C. D. 【答案】CD 【解析】 A、根据法拉第电磁感应定律 ， 感应电动势大小不变，方向逆时针， 感应电动势大小不变，方向顺时针方向，方向与 相反； 感应电动势大小不变沿逆时针方向，方向与 相同，故 A 错误； BCD、 内情况：由楞次定律可知，金属板上极板带负电，金属板下极板带正电；粒子带 正电，则粒子所受电场力方向竖直向上而向上做匀加速运动． 内情况：由楞次定律可 知，金属板上极板带正电，金属板下极板带负电；因粒子带正电，则粒子所受电场力方向竖 直向下而向上做匀减速运动，直到速度为零， ，内情况：由楞次定律可知，金属板 上极板带正电，金属板下极板带负电，带正电粒子向下匀加速，同理， ，内情况：由 楞次定律可知，金属板上极板带负电，金属板下极板带正电；因粒子带正电，则粒子所受电 场力方向竖直向上，而向下做匀减速运动，直到速度为零；由上分析可知， 末速度减小为 零，位移最大，当 T 末，粒子回到了原来位置，故 B 错误，CD 正确． 点睛：本题属于综合性题目，注意将产生感应电流的部分看作电源，则可知电容器两端的电 压等于线圈两端的电压，这样即可还原为我们常见题型． 12.如图所示，小球 A、B、C 通过铰链与两根长为 L 的轻杆相连，ABC 位于竖直面内且成正 三角形，其中 A、C 置于水平面上。现将球 B 由静止释放，球 A、C 在杆的作用下向两侧滑动， 三小球的运动始终在同一竖直平面内。已知 ，不计摩擦，重力加速度 为 g。则球 B 由静止释放至落地的过程中，下列说法正确的是（　　） BE St t ∆Φ ∆= = ⋅∆ ∆ 0 4 T～ 3 4 4 T T～ 0 4 T～ 3 4T T～ 0 4 T～ 0 4 T～ 4 2 T T～ 3 2 4 T T～ 3 4 T T～ 2 T A B C 1 1 2 2m m m m= = =A. 球 B 的机械能先减小后增大 B. 球 B 落地的速度大小为 C. 球 A 对地面 压力一直大于 mg D. 球 B 落地地点位于初始位置正下方 【答案】AB 【解析】 【详解】A．B 下落时，A、C 开始运动，当 B 落地后，A、C 停止运动，因 A、B、C 三球组 成系统机械能守恒，故球 B 的机械能先减小后增大，故 A 正确； B．对整个系统分析，有： 解得 故 B 正确； C．在 B 落地前的一段时间，A、C 做减速运动，轻杆对球有向上力作用，故球 A 对地面的压 力可能小于 mg，故 C 错误； D．因为 A、C 两球质量不相同，故球 B 落地点不可能位于初始位置正下方，故 D 错误。 故选 AB。 三、非选择题：本题共 6 小题。 13.某兴趣小组在实验室用圆锥摆演示仪来测定当地的重力加速度。图甲是演示仪的简化示意 图，细线下面悬挂一个小钢球（直径忽略不计），细线上端固定在电动机转盘上，利用电动机 带动钢球做圆锥摆运动。用转速测定仪测定电动机的转速 ，调节刻度板的位置，使刻度板水 平且恰好与小钢球接触，但无相互作用力，用竖直放置的刻度尺测定细线悬点到刻度板的竖 的 3gL 2 B 3 1 2 2mg L mv= B 3v gL= n直距离 ，不计悬点到转轴间的距离。 (1)开动转轴上 电动机，让摆球转动起来形成圆锥摆。调节转速 ，当 越大时， 越 __________（选填“大”或“小”）。 (2)图乙为某次实验中 的测量结果，其示数为__________cm。 (3)用直接测量 物理量的符号表示重力加速度 ，其表达式为 __________。 【答案】 (1). 小 (2). 18.50 (3). 【解析】 【详解】(1)[1] 越大，细线与竖直方向夹角越大，则 h 越小。 (2)[2]悬点处的刻度为 ，水平标尺的刻度为 ，则示数为 所以示数为 。 (3)[3]假设细线与竖直方向夹角为 ，由牛顿第二定律得 又 解得 14.某同学设计了如图甲所示的电路测电源的电动势和内阻． 的 的 h n n h h g g = 2 24 n hπ n 1.00cm 19.50cm ( )19.50 1.00 cm 18.50cmh = − = 18.50cm θ 2tanmg m rθ ω= tan r h θ = 2 nω π= 2 24g n hπ=(1)闭合电键 S1，将单刀双掷开关合向 a，调节滑动变阻器，测得多组电压和电流的值，在 U-I 坐标平面内描点作图再将单刀双掷开关合向 b，调节滑动变阻器，测得多组电压和电流的值， 在 U-I 坐标平面内描点作图两次作出的图象如图乙所示，则将单刀双掷开关合向 a 时测出的数 据描点作出的图象应是___________(填“A”或“B”)．将电键合向___________(填“a”或“b”)时， 测得的电源电动势没有系统误差． (2)根据两次测得的数据分析可知，根据图线___________(填“A”或“B”)求得的电动势更准确， 其电动势的值为 E=___________V． (3)若该同学通过实验测出电流表的内阻为 RA=1Ω，则利用图线___________(填“A”或“B”)测得 的电源的内阻更准确，由此求得电源的内阻为 r=___________Ω． 【答案】 (1). A (2). b (3). B (4). 1.5 (5). B (6). 4 【解析】 【详解】(1)单刀双掷开关合向 a 时，由于电压表的分流，使测得的电源电动势和内阻都比真 实值小，单刀双掷开关合向 b 时，由于电流表的分压，测得的电源电动势等于真实值，测得 的内阻比真实值大，因此单刀双掷开关合向 a 时测出的数据描点作出的图象是 A； (2)图线 B 测得的电动势没有系统误差，更准确，其值为 1.5V，由于图线 B 测得的内阻值实际 为电源内阻与电流表的内阻之和，因此误差较大，因此由图线 A 求得的电源内阻值更准确； (3)若测出电流表的内阻 ，则利用图 B 测得的内阻更准确，由此求得电源的内阻为 ． 15.半径为 R 的玻璃半圆柱体，横截面如图所示，圆心为 O，两条平行单色红光沿截面射向圆 柱面，方向与底面垂直，光线 1 的入射点 A 为圆柱面的顶点，光线 2 的入射点为 B， ∠AOB=60°，已知该玻璃对红光的折射率为 n= ． 1AR = Ω 1.5 1 40.3 = Ω − Ω = Ωr 3①求红光在玻璃中的传播速度为多大？ ②求两条光线经圆柱面和底面折射后的交点与 O 点的距离 d; 【答案】①1.73×108m/s② 【解析】 ①由 得 v= ×108m/s=1.73×108m/s ②如图所示，光线 1 不偏折．光线 2 入射角 i＝60°. 由光折射公式可得： ， 由几何关系可得 i=300 由光折射公式可得： 由正弦定理，得 则 16.如图所示，质量均为 m 的木块 A、B，静止于光滑水平面上。A 上固定一竖直轻杆，轻杆 上端的 O 点系一长为 L 的细线，细线另一端系一质量也为 m 的球 C，现将球 C 拉起使细线水 平伸直，并由静止释放。当球 C 第一次到达最低点时，木块 A 与 B 发生弹性碰撞。求： (1)球 C 静止释放时 A、B 木块间的距离； (2)球 C 向左运动的最大高度； (3)当球 C 第二次经过最低点时，木块 A 的速度。 1 3 R cn v = 3 0sinsin , 30i n γ γ= ＝ 0sin sin , 60n iγ γ′ ′= ′⇒ ＝ 3 3OC R= 0 1tan30 3d OC R= ⋅ =【答案】(1) (2) (3) ，方向水平向左 【解析】 【详解】(1)若 C 到最低点过程中，A、C 的水平位移为 xA、xC，A、C 水平动量守恒，有： mxC=mxA xA+xC=L 联立可解得 xA= 即球 C 静止释放时 A、B 木块间的距离为 (2)若 C 到最低点过程中，A、C 的速度大小为 vA、vC，对 A、C 水平动量守恒和机械能守恒， 有： mvC=mvA 解得 vA=vC= 因为 A 和 B 质量相等，弹性碰撞过程二者交换速度，则碰撞后 ，vB= 当 C 第一次向左运动到最高点时，设 A 和 C 的共同速度为 vAC，对 A、C 有： 1 2 L 1 4 L gL 1 2 L 1 2 L 2 2 A c 1 1 2 2mgL mv mv−= gL ' 0Av = gL联立可解得 h= (3)C 第一次到最低点至第二次到最低点的过程中，对 A、C，由水平动量守恒和机械能守恒， 因为 A 和 C 质量相等，二者交换速度，则木块 A 的速度为 方向水平向左 17.CD、EF 是水平放置的电阻可忽略的光滑平行金属导轨，两导轨距离水平地面高度为 H， 导轨间距为 L，在水平导轨区域存在方向垂直导轨平面向上的有界匀强磁场（磁场区域为 CPQE），磁感强度大小为 B，如图所示.导轨左端与一弯曲的光滑轨道平滑连接，弯曲的光滑 轨道的上端接有一电阻 R。将一阻值也为 R 的导体棒从弯曲轨道上距离水平金属导轨高度 h 处 由静止释放，导体棒最终通过磁场区域落在水平地面上距离水平导轨最右端水平距离 x 处。已 知导体棒质量为 m，导体棒与导轨始终接触良好，重力加速度为 g。求： (1)导体棒两端的最大电压 U； (2)整个电路中产生的焦耳热； (3)磁场区域的长度 d。 【答案】(1) (2) (3) 【解析】 【详解】(1)由题意可知，导体棒刚进入磁场的瞬间速度最大，产生的感应电动势最大，感应 电流最大，由机械能守恒定律有 C AC0 ( )mv m m v+ = + 2 2 C AC 1 10 ( )2 2mgh mv m m v−= + + 1 4 L '' Av gL= 2 2 BL ghU = 2 4 mgxQ mgh H = − 2 2 2 ( 2 )2 mR gd gh xB L H = −解得 由法拉第电磁感应定律得 ，得： (2)由平抛运动规律 解得 由能量守恒定律可知个电路中产生的焦耳热为 (3)导体棒通过磁场区域时在安培力作用下做变速运动。由牛顿第二定律 联立解得 18.如图所示，在 xOy 平面内,紧挨着的三个“柳叶”形有界区域①②③内（含边界上）有磁感应 强度为 B 的匀强磁场，它们的边界都是半径为 a 的 圆，每个 圆的端点处的切线要么与 x 轴 平行，要么与 y 轴平行．①区域的下端恰在 O 点,①②区域在 A 点平滑连接,②③区域在 C 点 平滑连接．大量质量均为 m、电荷量均为 q 的带正电的粒子依次从坐标原点 O 以相同的速率、 各种不同的方向射入第一象限内（含沿 x 轴、y 轴方向），它们只要在磁场中运动,轨道半径就 2 1 1 2mgh mv= 1 2v gh= 1E BLv= 2 2 2 BL ghEU = = 2 21 2 x v t H gt = = 2 2 gv x H = 2 2 2 1 2 1 1 2 2 4 mgxQ m mv mgh H = − = − 2 1BILt mv mv− = − 2 BLvI R = d vt= 2 2 2 ( 2 )2 mR gd gh xB L H = −都为 a．在 y≤－a 的区域，存在场强为 E 的沿－x 方向的匀强电场．整个装置在真空中，不计 粒子重力和粒子之间的相互作用．求： （1）粒子从 O 点出射时的速率 v0； （2）这群粒子中，从 O 点射出至运动到 x 轴上的最长时间； （3）这群粒子到达 y 轴上的区域范围． 【答案】（1） ；（2） ；（3） 【解析】 【详解】(1)由牛顿第二定律 可得 (2)这些粒子中，从 O 沿+y 轴方向射入磁场的粒子，从 O 到 C 耗时最长 由 0 qBav m = m qB π 6 4aq aqa Ba y a BamE mE − − ≤ ≤ − − 2 0 0 vqBv m R = 0 qBav m =得 (3)这些粒子经过①区域偏转后方向都变成与 +x 轴平行；接着匀速直线进入②区域，经过②区 域偏转又都通过 C 点；从 C 点进入③区域，经过③区域偏转，离开③区域时，所有粒子都变 成与－y 轴平行（即垂直进入电场） 对于从 x = 2a 进入电场的粒子，在－x 方向的分运动有 解得 则该粒子运动到 y 轴上的坐标为 对于从 x = 3a 进入电场的粒子，在－x 方向的分运动有 解得 则该粒子运动到 y 轴上的坐标为 这群粒子运动到 y 轴上的区间为 0 st v = max 0 a mt v qB π π= = 2 1 12 2 qEa tm = × × 4amt qE = 1 0 1 4aqy a v t a Ba mE = − − = − − 2 2 13 2 qEa tm = × × 2 6amt qE = 2 0 2 6aqy a v t a Ba mE = − − = − − 6 4aq aqa Ba y a BamE mE − − ≤ ≤ − −