2020届高三（下）5月理综物理试题（解析版）

高 2020 级高三下期 5 月月考 理科综合能力测试 一、选择题：本题共 8 小题，每小题 6 分，共 48 分。在每小题给出的四个选项中，第 1～5 题只有一项符合题目要求，第 6~8 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.“滴水穿石”的道理说明做事贵在坚持。一滴水的质量约为 0.05g，从石头正上方 5m 处的屋檐处由静止下 落，水滴和石头的撞击时间为 0.01s，重力加速度 g 取 10m/s2，不计空气阻力。则每次敲打石头的力约为 （　　） A. 5×10-2N B. 5×10-1N C. 5×101N D. 5×102N 【答案】A 【解析】 【详解】水滴落在石头上的速度为 水滴落在石头上时，由动量定理 由于水滴质量很小，忽略重力解得 故 A 正确，B、C、D 错误； 故选 A。 2.单匝闭合矩形线框电阻为 R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量 与时间 t 的关系图像如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 时刻线框平面与中性面垂直 B. 线框的感应电动势的有效值为 2 10m/sυ gh= = ( ) 0mg F t mυ− = − 25 10 NF −≈ × φ 4 T m2 T πΦC. 线框的感应电动势有效值为 D. 从 t=0 到 t= 过程中线框的平均感应电动势为 【答案】B 【解析】 【详解】A． 时刻通过线框的磁通量最大，故线框平面与中性面平行，故 A 错误； BC．由于该线圈只有 1 匝，故感应电动势的最大值为 故有效值为 故 B 正确，C 错误； D．从 t=0 到 t= 过程中线框的平均感应电动为 故 D 错误； 故选 B。 3.如图所示，在真空云室中的矩形 ABCD 区域内存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，静止放置在 O 点的铀 238 原子核 发生衰变，放出射线后变成某种新的原子核，两段曲线是反冲核（新核）和射线的径迹， 曲线 OQ 为 圆弧，x 轴过 O 点且平行于 AB 边。下列说法正确的是（　　） A. 该衰变方程为： B. 曲线 OQ 是射线的径迹曲线 C. 改变磁感应强度的大小，反冲核和射线圆周运动半径的比值随之改变 D. OP 是射线的径迹，曲线 OQ 是反冲核的径迹 【答案】D m T πΦ 4 T m T πΦ 4 T 2 m m m πE BSω ω T = = Φ = Φ 2 2 m mEE T πΦ= = 4 T 4 4 mE T T Φ∆Φ= = 238 92 U 1 4 238 0 238 92 -1 93 PU e+ N→【解析】 【详解】A．根据粒子的偏转方向及左手的定则可知，新原子核和放处的射线均带正电，故原子核发生的是 衰变，衰变方程为 ，故 A 错误； BD．由动量守恒可知，新核和 粒子的动量相等，由 可知，新核的电荷量大故半径小，故 OQ 是 新核的径迹曲线，OP 是射线的径迹，故 B 错误，D 正确； C．新核和 粒子的动量相等，由 可知， 即反冲核和射线圆周运动的半径之比与磁感应强度无关，故 C 错误； 故选 D。 4.“民生在勤”，劳动是幸福的源泉。如图，疫情期间某同学做家务时，使用浸湿的拖把清理地板上的油渍。 假设湿拖把的质量为 2kg，拖把杆与水平方向成 53°角，当对拖把施加一个沿拖把杆向下、大小为 10N 的 力 F1 时，恰好能推动拖把向前匀速运动并将灰尘清理干净。如果想要把地板上的油渍清理干净，需将沿拖 把杆向下的力增大到 F2=25N。设拖把与地板、油渍间的动摩擦因数相等且始终不变（可认为油渍与地板间 的附着力等于拖把与地板间的滑动摩擦力，重力加速度 g 取 10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6），那么油渍 与地板间的附着力约为（　　） A. 7.7N B. 8.6N C. 13.3N D. 20N 【答案】B 【解析】 【详解】施加 时，由平衡条件有 解得 α 238 4 23 92 4 92 0H +e hU T→ α mr qB υ= α mr qB υ= Th α α Th r q r q = 1 10NF = 1 cos53 NF μF= 1 sin53NF mg F= +  3 14 µ =当施加的力为 时，摩擦力为 故 B 正确； 故选 B。 5.一质量为 m 的小物块静置于粗糙水平地面上，在水平外力作用下由静止开始运动，小物块的加速度 a 随 其运动距离 x 的变化规律如图所示。已知小物块与地面间的动摩擦因数为 μ，重力加速度为 g，在小物块 运动 0～3L 的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 小物块在 0～L 内做匀变速直线运动，L～3L 内做匀速运动 B. 小物块运动至 3L 处的速度为 C. 整个过程中水平外力做功 D. 小物块从 L 处运动至 3L 处所用的时间为 【答案】B 【解析】 【详解】A．0～L 小物块加速度减小，故小物块做加速度减小的加速运动，L～3L 内加速度不变，小物块做 匀加速运动，故 A 错误； B．由 可知， 图像围成的面积即为 ，有图像可知，0~3L 过程中图像的面积为 故 3L 处的速度为 故 B 正确； C．整个过程中，由动能定理可得 为 2 25NF = ( )2 sin53 8.6Nf μ mg F= + ≈ 02 2a L ( )03m a g Lµ+ 0 1 2 2 L a 2 2axυ = a x− 2 2 υ ( )2 0 0 0 0 3 2 42 2 a a Lυ a L a L += + = 02 2υ a L=解得 故 C 错误； D．L 处小物块的速度为 故所需的时间为 故 D 错误； 故选 B。 6.如图所示，固定光滑斜面 AC 长为 L，B 为斜面中点．小物块在恒定拉力 F 作用下，从最低点 A 由静止开 始沿斜面向上运动，到 B 点时撤去拉力 F，小物块能继续滑至斜面最高点 C，整个过程运动时间为 t0。下列 四图分别描述该过程中小物块的速度 v 随时间 t、加速度 a 随位移 x、动能 Ek 随时间 t、机械能 E 随位移 x 的变化规律，可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】BD 【解析】 【详解】ABC．前半段加速度大小为 213 2W μmg L mυ− = 03 4W μmgL ma L= + ( )0 0 1 0 32 22 a a Lυ a L += = ( )1 0 0 2 2 2υ υ Lt a a −= = −后半段加速度大小为 前半段有 由题意滑块在 C 点速度不为 0，故后半段有 故 故前半段位移的时间小于后半段，即物体做加速度运动的时间小于 ，故 A、C 错误，B 正确； D．前半段位移由于有恒定外力 F 做正功，由 可知机械能随位移线性增加，撤去外力后机械能守 恒，故 D 正确； 故选 BD。 7.如图所示为某同学利用传感器研究电容器放电过程的实验电路，电源电动势 E=3V。实验时先使开关 S 与 1 端相连，电源向电容器 C 充电，待电路稳定后把开关 S 掷向 2 端，电容器通过电阻 R 放电，传感器将电 流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的 I﹣t 曲线，则（　　） A. 如果仅将 R 阻值调大，则 I﹣t 曲线与两坐标轴围成的面积不变 B. 如果仅将 R 的阻值调大，则电容器放电更快 C. 如果仅将电源电动势 E 调大，则 t=0 时刻的放电电流更大 D. 电容器的电容约为 10μF 【答案】ACD 的 1 sinF mg θa m −= 2 sina g θ= 2 12 2 BυL a = 2 2 22 2 B Cυ υL a −= 1 2a a> 0 2 t E Fx∆ =【解析】 【详解】A．由 可知， 图像围成的面积表示通过 R 的电荷量，通过 R 的电荷量为电容器两极板 上的电荷，由于电压未变，故电容器极板上的电荷量不变，故 图像与两坐标轴围成的面积不变，故 A 正确； B．增大电阻的阻值，电容器放电变慢，故 B 错误； C．仅将电源电动势增大，则电容器两极板间的电压变大，故 0 时刻的放电电流更大，故 C 正确； D．由 图像可知，其其围成的总格数约为 71 格，故电容器极板上的电荷量约为 故电容为 故 D 正确。 故选 ACD。 8.在光滑的水平地面上方，有两个磁感应强度大小均为 B，方向相反的水平匀强磁场，如图所示的 PQ 为两 个磁场的边界，磁场范围足够大。一个半径为 a、质量为 m、电阻为 R 的金属圆环垂直磁场方向，以速度 v 从如图位置向右运动，当圆环运动到直径刚好与边界线 PQ 重合时，圆环的速度为 ，则下列说法正确的 是（　　） A. 此时圆环中的电流为逆时针方向 B. 此时圆环的加速度为 C. 此时圆环中的电功率为 D. 此过程中通过圆环截面的电量为 【答案】AC 【解析】 【详解】A．由右手定则可知，此时感应电流为逆时针方向，故 A 正确； B．左右两边圆环均切割磁感线，故感应电动势的大小为 q It= I t− I t− I t− 3 2 571 0.2 10 0.2 10 C 2.84 10 Cq − − −≈ × × × × = × 9.5μFqC U = ≈ 2 3 v 2 216 3 B a v mR 2 2 264 9 B a v R 22 3 Ba R 2 82 2 3 3E B a υ Baυ= × × =感应电流大小为 故其所受安培力大小为 加速度为 故 B 错误； C．此时圆环的电功率为 故 C 正确； D．此过程中圆环磁通量的变化为 故电荷量为 故 D 错误； 故选 AC。 三、非选择题：共 62 分。第 9～12 题为必考题，每个试题考生都必须作答。第 13～16 题为 选考题，考生根据要求作答。 （一）必考题 9.某兴趣小组的同学用如图甲所示装置验证机械能守恒定律，轻绳一端固定在光滑固定转轴 O 处，另一端 系一小球，已知当地重力加速度为 g。 (1)小明同学在小球运动的最低点和最高点附近分别放置了一组光电门，用螺旋测微器测出了小球的直径， 如图乙所示，则小球的直径 D=______mm。使小球在竖直面内做圆周运动，测出小球经过最高点的挡光时 间为 t1，经过最低点的挡光时间为 t2。 8 3 E BaυI R R = = 2 2322 2 3 B a υF B a I R = × × = 2 232 3 F B a υa m mR = = 2 2 2 2 64 9 B a υP I R R = = 2Bπa∆Φ = 2πBaq R R ∆Φ= = ∆ ∆(2)如果要验证小球从最低点到最高点机械能守恒，小明同学还需要测量的物理量有______（填字母代号）。 A．小球运行一周所需要的时间 T B．小球的质量 m C．轻绳的长度 l (3)根据小明同学的思路，请你写出验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式： ____________________________________（用题中代表物理量的字母表示）。 【答案】 (1). 5.700 (2). C (3). 【解析】 【详解】(1)[1]由图乙可知，游标卡尺读数为 (2)[2]从最低点到最高点，若机械能守恒有 两边质量可以约掉，故只需要测量出绳长即可，故选 C。 (3)[3]由(2)中表达式整理可得，需要验证的表达式为 10.某同学改装和校准电压表 电路图如图所示，图中虚线框内是电压表的改装电路。 （1）已知表头 G 满偏电流为 200μA，表头上标记的内阻值为 800Ω，R1、R2 和 R3 是定值电阻。利用 R1 和 表头构成 1mA 的电流表，然后再将其改装为两个量程的电压表。若使用 a、b 两个接线柱，电压表的量程 为 1V；若使用 a、c 两个接线柱，电压表的量程为 3V，则根据题给条件，定值电阻的阻值应选 =______ ， =_______ 和 =______ 。 的 2 2 2 1 4 ( )2 D D Dg lt t    − = +   ∆ ∆    ( )5 0.5 20.0 0.01 mm 5.700mmD = + + × = 2 2 2 1 1 12 2 2 2 D D Dmg l m mt t     × + = −          2 2 2 1 4 ( )2 D D Dg lt t    − = +   ∆ ∆    1R Ω 2R Ω 3R Ω（2）若由于表头 G 上标记的内阻值不准，造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，则表头 G 内阻的真实值________(填“大于”或“小于”)800Ω。 【答案】 (1). 200 (2). 840 (3). 2000 (4). 大于 【解析】 【详解】（1）[1][2][3]改装成 1mA 电流表时，由 可得 使用 a、b 两个接线柱，电压表的量程为 1V，则 其中 R 为新电流表内阻，其阻值为 解得 使用 a、c 两个接线柱，电压表的量程为 3V，则 解得 （2）[4]改装后读书偏小，说明流过表头的电流偏小，故表头的真是电阻偏大，即大于 800Ω。 11.现有一根长度为 L=15m、质量分布均匀的长方体木板，已知重力加速度为 g=10m/s2，完成下列问题： （1）若将该木板竖直悬挂，如图（甲）所示，由静止释放后，不考虑空气阻力，求木板通过其正下方 处 1 g g g I RI I R = + 1 200ΩR = ( )1 2U I R R= + 1 1 160Ωg g R RR R R = =+ 2 840ΩR = ( )2 2 3U I R R R= + + 3 2000ΩR = 3 L一标记点的时间； （2）若将该木板置于水平面上，如图（乙）所示，水平面上有长为 的一段粗糙区域，其它区域光滑，已 知木板与粗糙区域间的动摩擦因数为 μ=0.25，木板与粗糙区域间正压力与木板在该区域的长度成正比，现 给木板一初速度，求使木板能通过该粗糙区域的最小初速度。 【答案】（1）1s；（2）5m/s 【解析】 【详解】（1）木板下端从释放到标记点 木板上端从释放到标记点 木板通过标记点的时间 （2）以木板从刚开始进入粗糙区域为起点，木板的位移为 x，质量为 m ①当 时，木板与粗糙区域摩擦力 克服摩擦力做功 ②当 时，木板与粗糙区域摩擦力 克服摩擦力做功 3 L 2 1 1 2 3 Lgt = 2 2 1 4 2 3 Lgt = 2 1 2 1s3 Lt t t g ∆ = − = = 0 3 Lx≤ ≤ 1 x mgf L µ= 1 10 13 2 3 18f mg LW mgL µ µ + = ⋅ = 3 L x L≤ ≤ 2 3 mgf µ=③当 时，木板与粗糙区域摩擦力与过程①类似 克服摩擦力做功 全过程由动能定理 解得 =5m/s 12.如图所示，两块平行极板 AB、CD 正对放置，极板 CD 的正中央有一小孔，两极板间距离 AD 为 2h，板 长 AB 为 4h，两极板间电势差为 U，在 ABCD 构成的矩形区域内存在匀强电场，电场方向水平向右。在 ABCD 矩形区域外有垂直于纸面向里的范围足够大的匀强磁场。极板厚度不计，电场、磁场的交界处为理想边界。 将一个质量为 m、电荷量为+q 的带电粒子在极板 AB 的正中央 O 点由静止释放，带电粒子能够垂直电场方 向再次进入匀强电场，带电粒子的重力不计。 （1）求磁场的磁感应强度 B 的大小； （2）求出带电粒子从 O 点开始运动到第二次离开电场区域所经历的总时间； （3）通过分析说明带电粒子最后能否返回最初的出发点 O，若能，请画出粒子运动轨迹的示意图并出带电 粒子从 O 点开始运动到最终返回 O 点所经历的总时间。若不能，请说明理由。 【答案】（1） ；（2） （3）见解析 【解析】 【详解】（1）设带电粒子经过电场加速后，从极板 CD 正中央的小孔射出时的速度大小为 v 2 1 2 2 3 3 9f LW mg mgLµ µ= ⋅ = 4 3 LL x≤ ≤ 3 1 1 18f fW W mgLµ= = 1 2 2 3 0 1( ) 0 2f f fW W W mv− + + = − 0 2 3 gLv µ= 1 2 2 mUB h q = 3 24 2 mt h gU π = +   21 2qU mv=带电粒子第一次从电场中射出后，在磁场中做匀速圆周运动，运动向改变 ，由此可知在场中的运动轨 迹为四分之三圆，圆心位于 D 点，半径为 带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力充当向心力，由牛顿运动定律得 解得 （2）带电粒子由 A 点垂直于电场方向射入电场之后做类平抛运动 若能够射出电场，运动时间 沿电场方向的位移 有 解得 因此带电粒子恰能从 C 点射出。 带电粒子在磁场中匀速圆周运动周期为 设带电粒子在磁场中偏转运动时间为 ，有 带电粒子第一次在电场中加速运动时间也为 ，因此带电粒子从 O 点运动到 C 点的总时间 （3）带电粒子第二次离开电场时的速度为 270° 2r h= 2vqvB m r = 1 2 2 mUB h q = 1 4 22h mt hv qU = = 2 1 1 2s at= 2 qE qUa m hm = = 2s h= 2 22m mT hqB qU π π= = 2t 2 3 3 2 4 2 h mt T qU π= = 1t 1 2 3 22 (4 )2 mt t t h qU π= + = +设粒子离开电场时的偏转角度 ，则 解得 ；由此可知在磁场中的运动轨迹为四分之三圆。 第二次在磁场中做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，得 解得 ； 粒子到达 CD 线上时与 C 点的距离 ，带电粒子恰能从 D 点射入电场。 根据对称性可知，带电粒子第三次离开电场的位置恰好是在 B 点，速度是 v，方向与 BC 连垂直，然后以 C 点为圆心，半径 d 做圆周运动，从 CD 的中点第三次进入电场，最终刚好返回 O 点。粒子运动轨迹的示意 图如图所示： 粒子从 O 点出发返回到 O 的过程中，四次进出电场，三次在磁场中做四分之三的圆周运动。带电粒子运动 的总时间 （二）选考题：共 15 分。请考生从 2 道物理题任选一题作答。如果多做，则每科按所做的第 一题计分。 【物理——选修 3-3】 13.下列说法中正确的是________。 A. 内能不同的物体，它们的分子平均动能可能相同 B. 外界对物体做功，同时物体向外界放出热量，物体的内能一定改变 C. 液晶既有液体的流动性，又具有单晶体的各向异性 '212 2qU mv= θ 2cos 2 v v θ = =′ 45θ = ° 2vBqv m r ′′ = ′ 2r r′ = 2 4d r h′ ′= = 1 2 9 24 3 (8 )2 mt t t h qU π= + = +′D. 能源危机指能量的过度消耗导致自然界的能量不断减少 E. 已知某物质的摩尔质量和分子质量，可以计算出阿伏加德罗常数 【答案】ACE 【解析】 【详解】A．物体的内能是分子动能和分子势能的总和，因此内能不同的物体分子平均动能可能相同，故 A 正确； B．由热力学第一定律 可知，外界对物体做功则 为正，物体放热则 为负，因此无法判定 物体的内能变化情况，故 B 错误； C．液晶是介于液体和晶体之间的物质，其具有液体的流动性和单晶体的各向异性，故 C 正确； D．由能量守恒定律可知，自然界的总能量不会减少，但是已被利用的能量无法再不消耗已有能量的情况下 重复利用，因此要节约能源，故 D 错误； E．已知某物质的摩尔质量 M 和分子质量 m，则阿伏伽德罗常数为 故 E 正确； 故选 ACE 14.如图所示，用导热性能良好的气缸和活塞封闭一定质量的理想气体，活塞厚度及其与气缸缸壁之间的摩 擦力均不计。现将气缸放置在光滑水平面上，活塞与水平轻弹簧连接，弹簧另一端固定在竖直墙壁上。已 知气缸的长度为 2L，活塞的面积为 S，此时封闭气体的压强为 P0，活塞到缸口的距离恰为 L，大气压强恒 为 P0，现用外力向左缓慢移动气缸该过程中气体温度不变，当气缸的位移为 L 时活塞到缸口的距离为 。 （1）求弹簧的劲度系数 k； （2）若在上述条件下保持气缸静止，缓慢降低外界温度，使活塞距离缸口仍为 L，则此时气体温度与原来 温度之比为多大？ 【答案】（1） ；（2） 【解析】 。 ΔU W Q= + W Q AN m M= 2 L 02 3 P Sk L = 1 3【详解】（1）以汽缸内气体为研究对象，气体发生等温变化 气体初、末状态的参量： ， , 由玻意耳定律得 即 解得 此时弹簧的伸长量为 ；对活塞受力分析，由平衡条件有 即 解得 ； （2）活塞到缸口距离为 L 时，弹簧的伸长量为 L 此时气体的压强 气体初状态的状态参量为 ， 由查理定律得 1 0P P= 1V LS= 2 3(2 )2 2 LV L S LS= − = 1 1 2 2PV PV= 0 2 3 2P LS P LS= × 2 0 2 3P P= 2 L 2 0P S kx P S+ = 0 0 2 3 2 LP S k P S+ = 02 3 P Sk L = 0 3 0 3 PKLP P S = − = 1 0P P= 1 0T T=则 【物理——选修 3-4】 15.在以下各种说法中，正确的是_______。 A. 一单摆做简谐运动，摆球相继两次通过一同位置时的速度必相同 B. 机械波和电磁波本质上不相同，但它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象 C. 横波在传播过程中，相邻的波峰通过同一质点所用的时间为一个周期 D. 变化的电场一定产生变化的磁场；变化的磁场一定产生变化的电场 E. 相对论认为：真空中的光速大小在不同惯性参考系中都是相同的 【答案】BCE 【解析】 【详解】A．单摆每次摆到相同位置时，速度大小相同，但是方向不一定相同，故 A 错误； B．机械波的本质是实物粒子的振动，电磁波的本质是电磁场震荡向空间传播，两者都可以发生反射、折射、 干涉和衍射现象，故 B 正确； C．横波在传播过程中，相邻的波峰或波谷通过同一质点的时间为一个周期，故 C 正确； D．变化的磁场一定产生电场，变化的电场一定产生磁场，均匀变化的电场（磁场）产生恒定的磁场（电 场），故 D 错误； E．相对论的基本假设之一是光在不同参考系中的速度都相同，故 E 正确； 故选 BCE。 16.A 和 B 是一列简谐横波上平衡位置相距 3m 的两个质点，某时刻，质点 A 到达平衡位置正向上振动，而 质点 B 刚刚从平衡位置开始起振，且二者之间只有一个波谷，经过时间 t=0.6s 质点 B 第一次到达波峰。 （1）画出 B 刚开始起振时 A、B 两质点间的波形，并在图中标出 B 质点此时的振动方向； （2）求该波的可能波速大小。 【答案】（1）见解析；（2）波速可能为 7.5m/s 或 1.25m/s 【解析】 【详解】（1）B 刚开始起振时，A 由平衡位置正向上振动，故波由 A 传向 B，且二者之间只有一个波谷，那 么，若 AB 间无波峰，则波形如图所示，质点 B 向下振动； 若 AB 间有波峰，则波形如图所示，质点 B 向上振动； 31 1 3 PP T T = 3 3 1 1 1 3 T P T P = =（2）经过时间 质点 B 第一次到达波峰，故若 AB 间无波峰，则波长 ，周期 故波速 若 AB 间有波峰，则波长 ，周期 故波速 波速大小可能 7.5m/s 或 1.25m/s。为 0.6t s= =2 6mxλ = 0 6 0.83 4 sT s= =． 7.5m/sv T λ= = = 3mxλ = 0 6 2.41 4 sT s= =． 1.25m/sv T λ= =