山东省德州市2020届高三物理第一次模拟试题（Word版附解析）

高三物理试题 一、单项选择题 1.物理学家通过大量的实验总结出很多物理学定律，有些定律有适用条件；有些定律在任何情 况下都适用。经典物理学中，以下定律在任何情况下都适用的是（　　） A. 牛顿第三定律 B. 机械能守恒定律 C. 库仑定律 D. 玻意耳定 律 【答案】A 【解析】 【详解】A．经典物理学中，牛顿第三定律在任何情况下都适用，故 A 正确； B．只有重力或系统内的弹力做功时，系统机械能守恒，故 B 错误； C．库仑定律适用于真空中的点电荷间的相互作用，故 C 错误； D．玻意耳定律适用于理想气体，故 D 错误。 故选 A。 2.随着高层建筑的增多，高空坠物的危害性也越来越大。假设一个 50g 的鸡蛋自距地面 45m 高的窗外由静止开始自由下落，鸡蛋刚接触地面到速度减为零的时间间隔为 0.002s。不计空气 阻力，重力加速度为 10m/s2，则该鸡蛋对地面的撞击力相当于质量为多大的物体的重力？（ ） A. 5.005kg B. 7.505kg C. 50.05kg D. 75.05kg 【答案】D 【解析】 【详解】鸡蛋接触地面时的速度为 取竖直向下为正方向，鸡蛋刚接触地面到速度减为零过程中由动量定理有 得 则有 得 2 2 10 45m/s 30m/sv gh= = × × = ( ) 0mg F t mv− ∆ = − 0.05 30(0.05 10 )N=750.5N0.002 mvF mg t ×= + = × +∆ =F Mg故 ABC 错误，D 正确。 故选 D 3.2019 年 1 月 3 日，“玉兔二号”月球车与“嫦娥四号”着陆器分离，实现月球背面着陆。“玉 兔二号”搭载了一块核电池，利用 衰变为 释放能量，可在月夜期间提供一定的电 能。已知 的质量为 mPu， 的质量为 mU，真空中的光速为 c，下列说法正确的是（　　） A. 发生 β 衰变后产生的新核为 B. 衰变为 ，中子数减少 2 C. 温度升高时， 的衰变会加快 D. 衰变为 释放的能量为(mPu－mU)c2 【答案】B 【解析】 【详解】AB． 衰变为 ，根据质量数守恒与电荷数守恒可知衰变方程为 则发生的是 衰变，其质量数减少 4，核电荷数减少 2，故中子数减少 2，故 A 错误，B 正确； C．半衰期与外界因素无关，即温度升高时， 的衰变快慢不变，故 C 错误； D．核反应过程中的质量亏损为 核反应的过程中释放的能量 故 D 错误。 故选 B。 4.如图所示，小球 A、B 的质量都为 m，它们用三段轻绳分别连结在竖直墙壁上的 M 点和天花 板上的 N 点，稳定时 MA 段水平，BN 段与水平天花板的夹角为 45°，已知重力加速度为 g， 则轻绳 AB 段的张力大小为（ ） 。 750.5= kg 75.05kg10 FM g = = 238 94 Pu 234 92 U 238 94 Pu 234 92 U 238 94 Pu 234 92 U 238 94 Pu 234 92 U 238 94 Pu 238 94 Pu 234 92 U 238 94 Pu 234 92 U 238 234 4 94 92 2Pu U He→ + α 238 94 Pu Pu U αm m m m∆ = − − 2 Pu U α )E m m m c= − −(A. B. C. 2mg D. 【答案】B 【解析】 【详解】设 AM 的拉力为 FAM，BN 的拉力为 FBN，轻绳 AB 段的张力大小为 T；以 AB 组成的 整体为研究对象，受力如图 1，则由平衡条件可得 设 AB 与水平方向的夹角为 θ，如图 2 所示，则有 故 ACD 错误，B 正确。 故选 B。 5.如图所示，内壁光滑的固定气缸水平放置，其右端由于有挡板，厚度不计的活塞不能离开气 缸，气缸内封闭着一定质量的理想气体，活塞距气缸右端的距离为 0.2m。现对封闭气体加热， 活塞缓慢移动，一段时间后停止加热，此时封闭气体的压强变为 2×105Pa。已知活塞的横截 面积为 0.04m2，外部大气压强为 1×105Pa，加热过程中封闭气体吸收的热量为 2000J，则封闭 气体的内能变化量为（ ） A. 400J B. 1200J C. 2000J D. 2800J 2 2mg 5mg 2mg AM 2 tan45 2F mg mg°= = 2 2 2 2+( ) (2 ) ( ) 5AMT F mg mg mg mg= = + =【答案】B 【解析】 【详解】由题意可知，气体先等压变化，到活塞运动到挡板处再发生等容变化，等压变化过 程气体对外做功，做功为 由热力学第一定律可知，封闭气体的内能变化量为 故 ACD 错误，B 正确。 故选 B。 6.如图所示，三棱镜 ABC 的横截面为等腰直角三角形，底边 AB 水平，右侧的光屏 MN 竖直。 一条单色光线自 AC 边上的 D 点水平射向三棱镜，此光线进入三棱镜后首先到达底边 AB，棱 镜材料对该光线的折射率为 。光线进入三棱镜后，仅考虑在各界面上的第一次反射或折射， 对此以下说法正确的是（　　） A. 光线到达 AB 边时会有部分能量射出三棱镜 B. 光线到达 BC 边时发生全反射 C. 光线自 BC 面射出三棱镜后水平射向光屏 MN D. 光线白 BC 面射出三棱镜后斜向上射向光屏 MN 【答案】C 【解析】 【详解】A．画出光路图如图所示，由题意可知，光从 AC 边射入三棱镜的入射角为 ，由 公式 则折射角为 ，由几可关系得 5 0 1 10 0.04 0.2J 800JW p Sx= − = − × × × = − ( 800 2000)J 1200JU W Q∆ = + = − + = 2 45° sin 45 = 2sinn HDI ° = ∠ 30° = +DHA HDI DIH∠ ∠ ∠得 则光在 AB 边上的入射角为 ，由于 即临界角为 ，所以光线到达 AB 边时发生全反射，故 A 错误； B．由几可关系得，光线在 BC 边的入射角为 小于临界角为 ，光线到达 BC 边时不会发 生全反射，故 B 错误； CD．光线在 BC 边的入射角为 ，由折射定律可得 得 即光线自 BC 面射出三棱镜的折射角为 ，则光线自 BC 面射出三棱镜后水平射向光屏 MN， 故 C 正确，D 错误。 故选 C。 7.用图甲所示的装置可以测量物体做匀加速直线运动的加速度，用装有墨水的小漏斗和细线做 成单摆，水平纸带中央的虚线在单摆平衡位置的正下方。物体带动纸带一起向左运动时，让 单摆小幅度前后摆动，于是在纸带上留下如图所示的径迹。图乙为某次实验中获得的纸带的 俯视图，径迹与中央虚线的交点分别为 A、B、C、D，用刻度尺测出 A、B 间的距离为 x1；C、 D 间的距离为 x2。已知单摆的摆长为 L，重力加速度为 g，则此次实验中测得的物体的加速度 为（ ） =15DIH °∠ 75° 1 2sin 2C n = = 45° 30° 45° 30° sin 2sin30n θ °= = =45θ ° 45°A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】由题意可知，AB 段，BC 段，CD 段的时间相等且都等于单摆的半周期，由匀变速直 线运动规律得 其中 T 单摆周期，则 ，联立解得 故 ACD 错误，B 正确。 故选 B。 8.图甲所示为研究平行板电容器的放电电流随时间变化关系的电路，将单刀双掷开关自接线柱 1 移至 2 后，计算机显示的电流 I 随时间 t 变化的图像如图乙所示。已知该电容器的电容为 7×10－4F，则放电前电容器两极板间的电势差约为（ ） A. 0.75V B. 1.5V C. 3.0V D. 7.0V 【答案】C 【解析】 【详解】根据图象的含义，因 Q=It，所以图线与坐标所围成的面积表示电容器的放电量；根 据横轴与纵轴的数据可知，由大于半格算一个，小于半格舍去，因此图象所包含的格子个数 为 2 1 2 ( )x x g Lπ − 2 1 2 ( ) 2 x x g Lπ − 2 1 2 ( ) 4 x x g Lπ − 2 1 2 ( ) 8 x x g Lπ − 2 2 1 2 ( )2 Tx x a− = 2π LT g = 2 1 2 ( ) 2π x x ga L −=为 21，所以释放的电荷量是 根据电容公式 ，则极板间的电势差 故 ABD 错误，C 正确。 故选 C 二、多项选择题 9.如图所示，磁极 N、S 间的磁场看做匀强磁场，磁感应强度为 B0，矩形线圈 ABCD 的面积为 S，共 n 匝，内阻为 r，线圈通过滑环与理想电压表 V 和阻值为 R 的定值电阻相连，AB 边与滑 环 E 相连；CD 边与滑环 F 相连。若线圈正在绕垂直于磁感线的轴 OO＇以角速度 ω 逆时针匀 速转动，图示位置恰好与磁感线垂直。以下说法正确的是（ ） A. 线圈在图示位置时，电阻 R 中的电流方向为自 M 到 N B. 线圈自图示位置开始转过 的过程中，通过电阻 R 的电量为 C. 线圈转动一周的过程中克服安培力做的功为 D. 线圈在图示位置时电压表的示数为 0 【答案】BC 【解析】 【详解】A．线圈在图示位置时，穿过线圈磁通量最大，此时电流为 0，故 A 错误； B．线圈自图示位置开始转过 的过程中，通过电阻 R 的电量为 故 B 正确； 。 3 30.1 10 21C 2.1 10 CQ − −= × × = × = QC U = 3VQU C = 180° 02nB S R r+ 2 2 2 0π n B S R r ω + 180° 02 ( ) nB SE nq I t t tR r t R r R r ∆Φ= ∆ = ∆ = ∆ =+ ∆ + +C．由功能关系可知，线圈转动一周的过程中克服安培力做的功等于回路中产生的热量即为 故 C 正确； D．电压表的示数为交变电流的有效值为 故 D 错误。 故选 BC。 10.已知地球的半径为 R，表面的重力加速度为 g，月球球心离地球球心的距离为 r1，地球同步 卫星离地球球心的距离为 r2，r1＞r2，将月球和地球同步卫星的运动都看做匀速圆周运动，以 下说法正确的是（　　） A. 月球的线速度比同步卫星的线速度小 B. 地球赤道上的物体随地球自转的线速度比同步卫星的线速度大 C. 月球绕地球转动的向心加速度为 D. 月球表面的重力加速度为 【答案】AC 【解析】 【详解】A．由公式 得 由于 r1＞r2，则月球的线速度比同步卫星的线速度小，故 A 正确； B．地球赤道上的物体随地球自转角速度与同步卫星的角速度相等，由 可知，地球赤 道上的物体随地球自转的线速度比同步卫星的线速度小，故 B 错误； C．在地球表面有 2 2 2 2 2 2 0 0π2π 2π( ) ( ) ( ) 2( ) 2( ) mE nB S n B SQ I R r T R r R r R rR r R r ω ω ω ω    = + = + = + =    ++ +    0 2( ) nB SU IR R R r ω= = + 2 2 1 R gr 2 2 1 R gr 2 2 Mm vG mr r = GMv r = v rω=对月球绕地球做圆周运动有 联立得 故 C 正确； D．由于不知道月球的质量和半径，则无法得到月球表面的重力加速度，故 D 错误。 故选 AC。 11.如图所示，轻绳一端固定在 O 点，另一端拉着立方体小盒子在竖直平面内做顺时针方向的 圆周运动，小盒子里装了一质量为 m 的光滑小球，小球的大小略小于盒子，A、C 两点分别为 水平直径的左端和右端；B、D 两点分别为竖直直径的下端和上端。当小盒子运动至 D 点时， 小球与小盒子的四个壁间恰好无相互作用力。已知当地重力加速度为 g，不计空气阻力，则以 下说法正确的是（　　） A. 小球运动至 A 点时，对小盒子下壁的压力为零 B. 小球运动至 C 点时，对小盒子右壁的压力为 2mg C. 小球运动至 C 点时，对小盒子下壁的压力为 mg D. 小球运动至 B 点时，对小盒子下壁的压力为 6mg 【答案】AD 【解析】 【详解】AC．由题意可知，小球与小盒子一起运动，将小球与小盒子作为整体可知，在 A 点、 C 点时整体竖直方向的加速度为重力加速度，由小球在 A 点、C 点时竖直方向的加速度也应为 重力加速度，则小球运动至 A、C 点时，对小盒子下壁的压力为零，故 A 正确，C 错误； B．小盒子运动至 D 点时，小球与小盒子的四个壁间恰好无相互作用力，则有 0 02 MmG m gR = 2 MmG mar = 2 2 gRa r =小球从 D 到 C 过程中有 小球在 C 点有 联立解得 故 B 错误； D．小球从 D 到 B 过程中有 小球在 B 点有 联立解得 故 D 正确。 故选 AD。 12.如图所示，空间存在平行纸面的匀强电场（未画出）和垂直纸面向里的匀强磁场，A、B、C 是边长为 30cm 的等边三角形的三个顶点，M 为 BC 边的中点，N 为 MC 的中点，P 为 AC 边 的中点。已知 A 点的电势为 2V，B 点的电势为 8V，C 点的电势为－4V，磁场的磁感应强度 大小为 8T。对于某带负电粒子（不计重力）在图示空间中的运动，以下说法正确的是（　　） 2 Dvmg m R = 2 21 1 2 2C DmgR mv mv= − 2 = C C vN m R 3CN mg= 2 21 12 2 2B Dmg R mv mv⋅ = − 2 = B B vN mg m R − 6BN mg=A. 若不施加其它力，速度大小合适，此带电粒子可以做匀速圆周运动 B. 若不施加其它力，此带电粒子可以自 B 向 P 做直线运动 C. 若不施加其它力，此带电粒子可以以 5m/s 的速度自 N 向 P 做匀速直线运动 D. 若此粒子的带电量为 10－3C，使其自 M 点运动至 P 点，该过程中电势能增加 3×10－3J 【答案】CD 【解析】 【详解】由匀强电场与电势差的关系可知， ， ，则 A 点与 M 点电势相等， 连接 AM 即为匀强电场的等势线，所以电场强度方向水平向右，如图所示，则电场强度为 A．粒子受到恒定的电场力，方向水平向左，则带电粒子不可能做匀速圆周运动，故 A 错误； B．粒子受到水平向左的电场力，若粒子自 B 向 P 做直线运动，洛伦兹力垂直 BP 斜向下，且 洛伦兹力与电场力的合力与 BP 在一直线上，则粒子做减速运动，粒子速度减小，洛伦兹力减 小，粒子的合力不可能与 BP 在一直线上，则粒子不可能自 B 向 P 做直线运动，故 B 错误； C．粒子从 N 向 P 运动时洛伦兹力水平向右，电场力水平向左，当两力大小相等时，粒子做匀 速直线运动，则有 解得 故 C 正确； D．自 M 点运动至 P 点，该过程中电势能增加量为 故 D 正确。 故选 CD。 三、非选择题 2VM ϕ = 1VP ϕ = − 2 6 V/m=40V/m15 10 BM BM UE d −= = × qE qvB= 5m/sv = 33 1= ( 0 J)p Mp ME E E q ϕ ϕ ×∆ = − − =电 电 － 电13.用注射器和压力表来探究一定质量的气体发生等温变化时遵循的规律，实验装置如图甲所 示，用活塞和注射器外筒封闭一定质量的气体，其压强可由左侧的压力表测得： (1)实验时通过推拉活塞改变封闭气体的体积 V 和压强 p，可得到多组关于 V 和 p 的数据。根 据实验所测数据，若猜想在温度不变时 V 和 p 成反比，为了验证猜想是否正确可描点画图像， 若图像的纵轴为 p，则横轴应为_______； (2)据(1)所做图像的形状若为图乙中实线所示，则造成图线形状这样弯曲的原因可能是 _________（填“活塞推拉过快”或“封闭气体有泄漏”）。 【答案】 (1). (2). 封闭气体有泄漏 【解析】 【详解】(1)[1]由等温变化可得 整理得 则若图像的纵轴为 p，则横轴应为 (2)[2]由方程 可得 由图像可知，图线斜率变小，则说明封闭气体有泄漏 14.某研究小组要精确测量一个只有刻度、没有刻度值的电流表的内阻： (1)首先用欧姆表测量电流表的内阻，测量时红色表笔应该接电流表的________（填：“正接 1 V pV C= 1p CV = 1 V pV nRT= 1p nRTV =线柱”或“负接线柱”）；用“×10”档测量时指针指示如图甲所示，则应该换______档再次 测量； (2)研究小组又设计了更精确的测量方案，所用电路如图乙所示。将开关 S 闭合，调节 R1、R2 使电流表、电压表指针都在合适位置，然后在保持_______不变的前提下，多次改变 R1、R2， 记录 R1 和电流表偏转的格数 N，再根据记录数据作出 图像，若作出的图像如图丙所示， 则电流表的内阻等于________。 【答案】 (1). 负接线柱 (2). ×1 (3). 电压表的示数 (4). b 【解析】 【详解】(1)[1]根据欧姆表中电流为红进黑出，则用欧姆表测量电流表的内阻时，红色表笔应 该接电流表的负接线柱； [2]由图乙可知，用“×10”档测量时指针偏角过大，说明电阻较小，为了较准确测量，应选用 ×1 挡； (2)[3]由实验原理可知，将开关 S 闭合，调节 R1、R2 使电流表、电压表指针都在合适位置，然 后在保持电压表示数不变； [4]由欧姆定律有 设电流表每一格电流为 ，则有 整理得 由图线可知，电流表内阻 15.一列振幅 A=20cm 的简谐横波沿 x 轴正方向传播，t=0 时刻恰好传播到平衡位置为 x=6.0cm 的质点，波形如图所示。t=2.25s 时，平衡位置为 x=6.0cm 的质点离开平衡位置的位移第一次 为 y=20cm。求： (1)该简谐横波的传播速度大小； (2)自 t=0 至 t=3.25s，平衡位置为 x=8.0cm 的质点经过的路程。 1 1R N − A 1( )U I R R= + 0I 0 A 1( )U NI R R= + 1 A 0 1UR RI N = ⋅ − A =R b【答案】(1) ；(2)60cm 【解析】 【详解】(1)由题意可知 =2.25s 得该简谐波的周期 T=3s 由图可知，该简谐波的波长 λ=6.0cm，则波速 (2)波自 x=6.0cm 传播到 x=8.0cm 所需的时间 自 t=0 至 t=3.25s，平衡位置为 x=8.0cm 的质点振动的时间间隔 经过的路程为 L=3A=60cm 16.如图甲所示，两根足够长的平行金属导轨固定在水平面上，宽度 L=1m；导轨的上表面光滑， 且左端封闭；导轨所在平面有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度 B 随时间 t 的变化关系如图乙 所示；垂直导轨放置的导体棒 MN 质量 m=2kg、电阻 R=2Ω，其它电阻不计。0 到 t0=2s 时间 内使导体棒静止，此阶段导体棒距导轨左端的距离也为 L=1m；自 t0=2s 时刻起，释放导体棒， 同时对导体棒施加一水平向右的恒力 F，F=2N，导体棒达到最大速度后，其电流与 0 到 t0=2s 时间内的电流相同。已知自 0 时刻开始至导体棒刚达到最大速度的过程中，回路中产生的焦 耳热 Q=4.75J。求： (1)导体棒达到最大速度后回路中的电流； (2)自 t0=2s 时刻开始至导体棒刚达到最大速度的过程中，导体棒运动的位移。 2cm/s 3 4T 2cm/sv T λ= = 1sxt v ∆∆ = = 3(3.25 1)s 2.25s 4t T∆ = − = =＇【答案】(1) ；(2)1.5m 【解析】 【详解】(1)导体棒达到最大速度后，电流与 0 到 t0 时间内的电流相同，电动势也与 0 到 t0 时 间内的电动势相同 导体棒达到最大速度后 F=ILB0 由以上三式得导体棒达最大速度时回路中的电流 (2)0 到 t0 时间内回路中产生的焦耳热 Q1=I2Rt0=2J 自 t0=2s 时刻开始至导体棒刚达到最大速度的过程中，导体棒克服安培力做的功 W 安=Q－Q1 由动能定理 得导体棒经过的位移 x=1.5m 17.如图所示，xOy 平面内的第二、三象限存在着沿 y 轴负方向的匀强电场；第一、四象限内 有以坐标原点 O 为圆心、半径为 L 的半圆形区域，区域内存在着垂直坐标平面向里的匀强磁 2 A2 2 0 0 0 m B L B Lvt = 0 mB LvI R = 2 A2I = 21 02 mFx W mv− = −安场。一质量为 m、带电量为 q 的带电粒子自坐标为（ ）的 M 点射出，射出时的速 度大小为 v0，方向沿 x 轴正方向，经过一段时间恰好在坐标原点 O 进入 y 轴右侧的匀强磁场， 再经过一段时间后又与 x 轴平行沿 x 轴正方向离开匀强磁场，不计带电粒子重力。求： (1)此带电粒子到达坐标原点 O 时的速度大小； (2)此带电粒子自 M 点射出至离开磁场时的时间间隔； (3)要使此粒子进入磁场后，不再自圆弧边界离开磁场，可以仅通过改变磁场的磁感应强度大 小来实现，计算改变后的磁感应强度大小需满足的条件。 【答案】(1) ；(2) ；(3) 【解析】 【详解】(1)粒子自 M 点到坐标原点 O，沿 x 轴方向 L=v0t1 沿 y 轴方向 到达 O 点时 vy=at1，得 vy= 粒子在 O 点的速度大小 (2)粒子运动轨迹如图所示 3, 2L L− − 02v 0 06 L L v v π+ 04mvB qL ＞ 2 1 3 1 2 2L at= 03v 2 2 0 02yv v v v= + =由 得在 O 点时速度与 y 轴负方向成 α= 角，由几何知识知，粒子在磁场中运动 半径也为 L， 粒子在磁场中的运动时间 自 M 点射出至离开磁场时的时间间隔 (3)要使此粒子进入磁场后，不再自圆弧边界离开磁场，粒子做圆周运动的半径 r＜ 又 得 18.如图所示，足够长 传送带与水平面的夹角 θ= ，传送带顺时针匀速转动的速度大小 的 的 0 3tan 3y v v α = = 30° 2 0 2π π 6 6 L Lt v v = = 1 2 0 0 π 6 L Lt t t v v = + = + 2 L 2mvqvB r = 04mvB qL > 30°v0=2m/s，物块 A 的质量 m1=1kg，与传送带间的动摩擦因数 ；物块 B 的质量 m2=3kg， 与传送带间的动摩擦因数 。将两物块由静止开始同时在传送带上释放，经过一段时 间两物块发生碰撞，并且粘在一起，开始释放时两物块间的距离 L=13m。已知重力加速度 g=10m/s2，A、B 始终未脱离传送带，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求： (1)两物块刚释放后各自加速度的大小； (2)两物块释放后经多长时间发生碰撞； (3)两物块碰撞后 10s 内在传送带上划过的痕迹长度。 【答案】(1) 2m/s2，1m/s2；(2)3s；(3)8m 【解析】 【详解】(1)A 沿斜面向下运动时 得 a1=2 B 沿斜面向上加速过程 得 a2=1 (2)由速度公式 v0=a2t0 得 t0=2s 因 1 3 5 µ = 2 2 3 5 µ = 1 1 1 1 1sin cosm g m g m aθ µ θ− = 2m/s 2 2 2 2 2cos sinm g m g m aµ θ θ− = 2m/s 2 2 1 0 2 0 1 1 6m2 2a t a t L+ =