2020届河北省石家庄市高三(下)质量检测(二模)理综物理试题(解析版)
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2020届河北省石家庄市高三(下)质量检测(二模)理综物理试题(解析版)

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资料简介
物理部分 二、选择题:本大题共 8 小题,每小题 6 分。在每小题给出的四个选项中,第 14-18 题只有一 项符合题目要求。第 19-21 题有多项符合题目要求。全部选对的得 6 分,选对但不全的得 3 分, 有选错的得 0 分。 1.如图所示,一轻绳跨过光滑的定滑轮,一端与质量为 10kg 的吊篮相连,向另一端被站在吊篮里质量为 50kg 的人握住,整个系统悬于空中并处于静止状态。重力加速度 g=10m/s2,则该人对吊篮的压力大小为(  ) A. 150N B. 200N C. 300N D. 350N 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 设轻绳的拉力为 F,对整体进行受力分析,根据平衡条件有 将 m=10kg,M=50kg 代入解得 F=300N 再对人进行受力分析,根据平衡条件有 解得 因力的作用是相互的,可知该人对吊篮的压力大小为 200N,故 B 正确,ACD 错误。 故选 B。 2.一个氘核和一个氚核结合成一个氦核,同时放出一个中子,其聚变反应方程为 。已知 氘核、氚核和氦核的结合能分别为 E1、E2、E3,光在真空中的传播速度为 c。在上述聚变反应方程中质量亏 损为(  ) ( )2F m M g= + NF F Mg+ = N 200NF = 2 3 4 1 1 1 2 0H+ H He+ n→A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 分析】 【详解】 反应过程释放的核能为 根据爱因斯坦质能方程有 解得质量亏损为 ,故 B 正确,ACD 错误。 故选 B。 3.如图所示,两个闭合正方形线圈 a、b 用粗细相同的同种导线绕制而成,匝数相同,线圈 a 的边长为线圈 b 边长的 3 倍,图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,且磁感应强度随时间均匀增大,不考虑线圈之间的 相互影响,下列说法正确的是(  ) A. a、b 线圈中均产生顺时针方向的感应电流 B. a、b 线圈中感应电动势之比为 3:1 C. a、b 线圈中感应电流之比为 3:4 D. a、b 线圈中电功率之比为 27:1 【答案】D 【解析】 【分析】 【 ( )1 2 3 2 E E E c + − ( )3 1 2 2 E E E c − + 1 2 3 2 E E E c + + 1 2 3 2 E E E c − − − ( )3 1 2E E E E∆ = − + 2E mc∆ = ∆ ( )3 1 2 2 E E Em c − +∆ =【详解】 A.根据楞次定律可知,原磁场向里增大,则感应电流 磁场与原磁场方向相反,因此感应电流为逆时针, 故 A 错误; B.根据法拉第电磁感应定律可知 由题知,两线圈匝数 n 相同, 也相同,故 ,故 B 错误; C.由题知,两线圈的横截面积 S0 相同,电阻率 也相同,根据电阻定律有 导线长度为 故电阻之比为 根据欧姆定律有 故电流之比为 ,故 C 错误; D.根据电功率 因电动势之比为 9:1;电阻之比为 3:1;则电功率之比为 27:1,故 D 正确。 故选 D。 4.如图所示,边长为 L 的等边三角形 ABC 内、外分布着两方向相反的匀强磁场,三角形内磁场方向垂直纸 面向外,两磁场的磁感应强度大小均为 B。顶点 A 处有一粒子源,粒子源能沿∠BAC 的角平分线发射不同 速率的粒子,粒子质量均为 m、电荷量均为+q,不计粒子重力及粒子间的相互作用力,则发射速度 v0 为哪 一值时粒子能通过 B 点(  ) 的 2B BE n n S n lt t t ∆Φ ∆ ∆= = =∆ ∆ ∆ B t ∆ ∆ : 9:1a bE E = ρ 0 LR S ρ= 4L n l= × : 3:1a bR R = EI R = : 3:1a bI I = 2EP R =A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】粒子带正电,且经过 B 点,其可能的轨迹如图所示 所有圆弧所对圆心角均为 60°,所以粒子运行半径 r= (n=1,2,3,…) 粒子在磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得 qvB=m 解得 (n=1,2,3,…) 由此可知, 的粒子能通过 B 点,故 ABC 不符合题意,D 符合题意。 故选 D。 5.2019 年 10 月 8 日,瑞典皇家科学院宣布,将 2019 年诺贝尔物理学奖的一半授予瑞士天文学家米歇尔·麦 耶与迪迪埃·奎洛兹,以表彰他们发现了围绕主序星的首颗太阳系外行星。假设该行星的半径为 R,其赤道 处的重力加速度为极地处重力加速度的 k 倍(k 112 6F mg maµ− = 1a F− 03v g 03 3 v g 2 05v g 2 05 2 v g 0 0 tan 60 yv gt v v = = 03vt g = 0x v t= 21 2y gt=将 代入,交联立解得 ,故 C 错误,D 正确。 故选 AD。 8.如图,MN 和 PQ 是固定在水平面上电阻不计的平行金属导轨,其间距为 L,导轨弯曲部分光滑,水平部 分粗糙,右端接一个阻值为 R 的定值电阻。水平部分导轨区域存在方向竖直向上、磁感应强度大小为 B 的 匀强磁场。质量为 m、电阻也为 R 的金属棒从高为 h 处由静止释放,在水平导轨上运动距离 d 时恰好停止。 己知金属棒与导轨水平部分间的动摩擦因数为 ,金属棒与导轨间接触良好,重力加速度为 g。下列说法正 确的是(  ) A. 金属棒克服安培力做功等于金属棒产生的焦耳热 B. 金属棒克服安培力做功与克服摩擦力做功的和为 mgh C. 金属棒产生的焦耳热为 D. 金属棒在电场中运动的时间为 【答案】BCD 【解析】 【详解】A.根据功能关系知,金属棒克服安培力做的功等于金属棒以及电阻 R 上产生的焦耳热之和,故 A 错误; B.设金属棒克服安培力所做的功为 W,对整个过程,由动能定理得 解得 ,故 B 正确; C.由 B 项可解得金属棒克服安培力所做的功为 则电路中产生的总的焦耳热 tan30 h y x −° = 03vt g = 2 05 2 vh g = µ ( )1 2 mg h dµ− 2 22 2 gh B L d g R mgµ µ− 0mgh mgd Wµ− − = mgd W mghµ + = ( )W mg h dµ= −则属棒产生的电热为 ,故 C 正确; D.金属棒在下滑过程中,其机械能守恒,由机械能守恒定律得 得 ,金属棒经过磁场通过某界面的电量为 根据动量定理 其中 解得 故 D 正确。 故选 BCD。 三、非选择题;共 174 分。第 22-32 题为必考题,每个试题考生都必须作答。第 33-38 题为选 考题,考生根据要求作答。 (一)必考题:共 129 分。 9.某实验小组“探究小车加速度与所受合外力关系”的实验装置如图甲所示,长木板放置在水平桌面上,拉 力传感器固定在小车上。他们多次改变钩码的个数,记录拉力传感器的读数 F,并利用纸带数据求出加速度 a。 (1)该实验______(选填“需要”或“不需要”)满足钩码总质量远小于小车和传感器的总质量。 (2)如图乙所示为实验中得到的一条纸带,两计数点间还有四个点未画出,已知交流电频率为 50Hz,可求出 ( )Q W mg h dµ= = − ( )1 2 mg h dµ− 2 0 1 2mgh mv= 0 2v gh= 2 2 BLdq R R ∆Φ= = 00BIL t mgd t mvµ− ∆ − ∆ = − q I t= ∆ 2 22 - 2 gh B L dt g R mgµ µ∆ =小车的加速度大小为_________m/s2(结果保留三位有效数字)。 (3)以力传感器的示数 F 为横坐标,加速度 a 为纵坐标,画出的 图象如图丙所示,其中横轴截距为 F0, 求得图线的斜率为 k,若传感器的质量为 m0,则小车的质量为_________。 【答案】 (1). 不需要 (2). 2.01 (3). 【解析】 【详解】(1)[1]不需要,因为拉力可以直接用拉力传感器读出来; (2)[2]两相邻计数点间还有四个点未画出,说明相邻计数点间的时间间隔为 T=0.1s,根据逐差法 可得加速度为 代入数据解得 (3)[3]设小车的质量为 m,所受滑动摩擦力为 f,以传感器和小车为研究对象,根据牛顿第二定律有 变形得 则图线的斜率为 解得小车的质量为 10.某小组做描绘小灯泡伏安特性曲线的实验,可供选用的器材如下: ①小灯泡 L(标有“3.8V、2W”) ②电流表 A(量程 0~0.6A,内阻约为 0.5 ) a F− 0 1 mk − 2x aT∆ = 29 FG EF DE CD BC ABx x x x x xa T + + − − −= 22.01m / sa = ( )0F f m m a− = + 0 0 1 fa Fm m m m = −+ + 0 1k m m = + 0 1m mk = − Ω③电压表 V(量程 0~l5V,内阻约为 20k ) ④滑动变阻器 R(阻值范围 0~5 ) ⑤电源 E(电动势为 4.5V,内阻约为 1 ) ⑥开关 S 及导线若干 (1)某同学设计了如图甲所示的电路进行测量,请将图乙中的实物图补充完整________。 (2)某同学在实验中发现,由于电压表的量程较大而造成读数误差很大,因而影响了测量结果。于是又从实 验室找来一量程 、内阻 Rg=5000 的灵敏电流计,把该灵敏电流计改装成量程为 5V 的电压表, 则需串联一个阻值为____________Ω 的电阻。 (3)某同学用改装后的电压表进行实验,得到电流表读数 I1 和灵敏电流计读数 I2,如下表所示。请在图丙中 的坐标纸上画出 图线_________。 I1(A) 0 0 20 0.31 0.38 0.43 0.46 0.49 0.50 …… I2( A) 0 10 20 30 40 50 60 70 …… (4)若将该小灯泡接在如图丁所示的电路中,已知电源的电动势 ,内阻 r=1.5 ,定值电阻 R0=2.5 ,则小灯泡消耗的电功率约为__________W(结果保留两位有效数字)。 . Ω Ω Ω 100μAgI = Ω 1 2I I− µ 3.0VE′ = Ω Ω【 答 案 】 (1). (2). ( 45000 ) (3). (4). 0.57(0.50~0.59 均可) 【解析】 【详解】(1)[1]根据实验电路图,进行实物图连接,如图所示 (2)[2]设需要串联的电阻阻值为 Rx,则有 Ig(Rg+Rx)=5V 代入数据可得 Rx= Ω(45000Ω) (3)[3]根据表中所给数据,画出 图线如图所示 44.5 10× 44.5 10× 1 2I I−(4)[4]将定值电阻 R0 看做该电源的内阻的一部分,则内阻 4.0Ω,由此可得路端电压 在 I1-I2 图线所在坐标纸上作出该 I-U 图象如图中红线所示 可知其交点坐标表示的电流约 I1=0.38A, ,则电压为 所以该小电珠消耗的功率约为 P=UI=0.38×1.5W=0.57W;(0.50~0.59 均可) 11.如图所示,长度为 L 的绝缘细线将质量为 m、电荷量为 q 的带正电小球悬挂于 O 点,整个空间存在水平 向右、电场强度大小为 (其中 g 为重力加速度)的匀强电场,小球可视为质点。 (1)若将小球在 A 点由静止释放,求细线摆起的最大角度; (2)若小球在最低点 A 获得一水平向右速度,为使小球运动过程中细线不松弛,求该速度大小应满足的条件。 r′ = 3.0 4.0U E Ir I′ ′= − = − 2 30μAI = ( )2 g x 1.5VU I R R= + = 3mg q【答案】(1)120°;(2) 或 【解析】 【详解】(1)若将小球在 A 点静止释放,细线摆起的最大角度为 ,此过程由动能定理得 解得 ,所以 (2)小球所受重力电场力的合力大小为 与水平方向的夹角为 ,则有 解得 如果小球获得水平速度 v1 后刚好能做完整的圆周运动,在速度最小的位置 B(如图 1)满足 小球从 A 点运动到 B 点,由动能定理得 联立解得 2 2v gL≥ 2v gL≤ α sin ( cos ) 0EqL mg L Lα α− − = 1cos 2 α = − 120α = ° 2 2( ) ( ) 2F mg Eq mg= + = θ 3tan 3 mg Eq θ = = 30θ = ° 2 BvF m L = 2 2 1 1 1( sin ) cos 2 2Bmg L L EqL mv mvθ θ− + − = − 1 2 2v gL=如果小球获得水平速度 v2 后来回摆动,则小球刚好能到达 C 点或 D 点(如图 2),则小球从 A 点运动到 C 点,由动能定理得 或小球从 A 点运动到 D 点,由动能定理得 联立解得 综上可得 或 ,细线均不会松弛。 12.如图所示,在光滑的水平地面上,质量为 1.75kg 的木板右端固定一光滑四分之一圆弧槽,木板长 2.5m, 圆弧槽半径为 0.4m,木板左端静置一个质量为 0.25kg 的小物块 B,小物块与木板之间的动摩擦因数 =0.8。 在木板的左端正上方,用长为 1m 的不可伸长的轻绳将质量为 1kg 的小球 A 悬于固定点 O。现将小球 A 拉 至左上方,轻绳处于伸直状态且与水平方向成 =30°角,小球由静止释放,到达 O 点的正下方时与物块 B 发生弹性正碰。不计圆弧槽质量及空气阻力,重力加速度 g 取 10m/s2。求: (1)小球 A 与物块 B 碰前瞬间,小球 A 的速度大小; (2)物块 B 上升的最大高度; (3)物块 B 与木板摩擦产生的总热量。 【答案】(1)5m/s;(2)0.8m;(3)7J 【解析】 【详解】(1)设轻绳长为 L,小球 A 自由落体 L 时,轻绳刚好再次伸直,此时速度为 v1,根据自由落体运动 规律,可得 轻绳伸直后瞬间小球 A 速度为 轻绳刚好再次伸直后到最低点,由动能定理 2 2 1( cos ) sin 0 2mg L L EqL mvθ θ− + + = − 2 2 1( cos ) sin 0 2mg L L EqL mvθ θ− − − = − 2 2v gL= 2 2v gL≥ 2v gL≤ µ θ 2 1 2v gL= 2 1 cos30v v= ° ( ) 2 2 3 2 1 11 sin30 2 2m gL m v m v− ° = −A A A联立解得 (2)小球 A 与物块 B 弹性碰撞,由动量守恒及机械能守恒得 联立解得 , 物块 B 在最高点时,与木板水平共速,木板速度为 v6,设物块 B 升高最大高度为 h,板长为 L1,由水平方 向动量守恒及能量关系得 联立解得 h=0.8m 因 0.8>0.4,物块 B 飞出圆弧槽。 (3)假设物块 B 最终能停在木板上,物块 B 与木板速度共同速度仍为 v6,物块 B 在木板上相对木板滑行路程 设为 x,由能量关系得 解得 x=3.5m 因 3.5m

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