2020届河南省三市（许昌、济源、平顶山）高三下学期第二次联考物理试题 （含答案）

1 许昌济源平顶山 2020 年高三第二次质量检测 理科综合 物理部分 注意事项： 1 答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置上。 2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改 动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时将答案写在答题卡上，写在本 试卷上无效。 3.考试结束后，将答题卡交回。 二、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 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。 14.在自然界稳定的原子核中，中子数(N)和质子数(Z)之间的关系如图所示。根据图中所提供 的信息及原子核的有关知识，对于在自然界中的稳定原子核，下列说法正确的是 A.较轻的原子核，质子数和中子数大致相等 B.较重的原子核，质子数大于中子数 C.越重的原子核，质子数和中子数差值越小 D.在很大的原子核中，可以有质子数和中子数相等的情况 15.如图所示，一轻质弹簧上端固定在 O 点下端悬挂一个质量为 m 的小球。将小球从某一位2 置由静止释放，在某一时刻，小球的速度大小为 v，方向竖直向下。再经过一段时间，小球 的速度大小又为 v，方向变为竖直向上。忽略空气阻力，重力加速度大小为 g。则在该运动 时间 t 内，下列说法正确的是 A.小球的机械能增量为 0 B.弹簧弹力对小球做的功为 0 C.弹簧弹力对小球的冲量大小为 2mv+mgt D.弹簧弹力对小球做功的功率为 16.由三颗星体构成的系统，忽略其它星体对它们的作用，其中有一种运动形式：三颗星体在 相互之间的万有引力作用下，分别位于一等边三角形的三个顶点上，绕某一共同的圆心 O 在 等边三角形所在的平面内做角速度相同的圆周运动，如图所示。已知 A 星体质量为 2m，B、C 两星体的质量均为 m，AD 为 BC 边的中垂线。下列说法正确的是 A.圆心 O 在中垂线 AD 的中点处 B.A 星体的轨道半径最大 C.A 星体的线速度最大 D.A 星体的加速度最大 17.如图所示，甲图中滑动变阻器的输入端 ab 之间接一电压为 U1 的直流电源，变阻器的输出 端 cd 之间接一额定电压为 220V、额定功率为 40W 的灯泡。乙图中理想变压器的输入端 ef 之间接一电压为 U2 的正弦式交变电源，理想变压器的输出端 gh 之间也接一额定电压为 220V、 额定功率为 40W 的灯泡。已知滑动变阻器的滑动端在变阻器的中点，理想变压器的滑动端在 线圈的中点，此时两个灯泡都正常发光。下列说法正确的是 2 2 mv t3 A.U1 和 U2 均为 110V B.U1 为 110V，U2 为 220V C.U1 为 220V，U2 为 110V D.U1 大于 220V，U2 为 110V 18.如图所示，竖直平面内有一个圆，Pc 是圆的一条直径，O 为圆心。Pa、Pb、Pd、Pe 为圆 的四条弦，在这四条弦和一条直径中，相邻之间的夹角均为 30°，该圆处于匀强电场中，电 场的方向与圆所在的平面平行，且电场的方向沿 Pa 方向由 P 指向 a。任 P 点将一带正电电荷 的粒子(不计重力)以某速度沿该圆所在的平面射出，粒子射出的方向不同，该粒子会经过圆 周上的不同点。则下列说法正确的是 A.在 a、b、c、d、e 五点中，粒子在 a 点的速度最大 B.在 a、b、c、d、e 五点中，粒子在 b 点的动能最大 C.在 a、b、c、d、e 五点中，粒子在 c 点的电势能最大 D.在 a、b、c、d、e 五点中，粒子在 d 点的机械能最大 19.如图所示，在水平面内有一正方形 ABCD，在 ABCD 内的适当区域中有垂直正方形 ABCD 所在平面向里的匀强磁场。一电子以某一速度沿正方形 ABCD 所在平面、且垂直于 AB 边射 入该正方形区域。已知该电子从 AB 边上的任意点入射，都只能从 c 点沿正方形 ABCD 所在 平面射出磁场。不计电子重力。则关于该区域的磁场范围，下列说法正确的是4 A.磁场可能存在于整个正方形 ABCD 区域 B.磁场可能存在于一个以 B 点为圆心、正方形的边长为半径的四分之一圆内 C.磁场可能存在于一个以 D 点为圆心、正方形的边长为半径的四分之一圆内 D.磁场可能存在于一个以 B 点为圆心、正方形的边长为半径的四分之一圆和以 D 点为圆心、 正方形的边长为半径的四分之一圆的公共范围内 20.如图所示是某工厂所采用的小型生产流水线示意图，机器生产出的产品源源不断地从出口 处以水平速度 v0 滑向一水平传送带，最后从传送带上平抛落下装箱打包。假设传送带静止不 动时，产品滑到传送带右端的速度为 v，最后产品平抛落在 P 处的箱包中。已知传送带各处 粗糙程度相同。下列说法正确的是 A.若传送带随皮带轮顺时针方向匀速转动起来，且传送带速度大于 v0，产品仍落在 P 点 B.若传送带随皮带轮顺时针方向匀速转动起来，且传送带速度大于 v，产品仍落在 P 点 C.若传送带随皮带轮顺时针方向匀速转动起来，且传送带速度小于 v，产品仍落在 P 点 D.若由于操作不慎，传送带随皮带轮逆时针方向匀速转动起来，产品仍落在 P 点 21.如图所示，两块完全相同的金属板平行正对、且竖直固定放置。一粗细均匀、电阻不计的 金属杆水平放置在两块金属板之间，且金属杆和两金属板始终良好接触。整个空间存在一个 水平向里的匀强磁场，磁场方向垂直于金属杆，且和金属板平行。不计金属杆和金属板之间 的摩擦，设两金属板上下足够长。在 t=0 时刻，金属杆由静止开始释放，金属杆在两金属板 之间竖直向下的运动过程中，关于其 a－t、x－t、v－t 和 v2－x 图象，下列正确的是5 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。 22.(5 分)用如图 a 所示的装置可以监测圆盘转动的快慢，并且还可以测定其转动的周期。原 理为：一水平放置的圆盘绕竖直固定轴转动，在圆盘上沿半径方向开有一条宽度为 d=2mm 的均匀狭缝。将激光器与传感器上下对准，使二者间连线与转轴平行，分别置于圆盘的上下 两侧，且可以同步地沿圆盘半径方向由某一位置向边缘方向匀速移动，激光器连续竖直向下 发射激光束。在圆盘匀速转动过程中，当狭缝经过激光器与传感器之间时，传感器接收到一 个激光信号，并将其输入计算机，经处理后画出相应图线。图 b 为所接收的激光信号随时间 变化的图线，横坐标表示时间，纵坐标表示接收到的激光信号强度。已知传感器接收到第 1 个激光束信号时，激光束距圆盘中心的距离为 r1=0.25m；传感器接收到第 2 个激光束信号时， 激光束距圆盘中心的距离为 r2=0.40m。图中第 1 个激光束信号的宽度为△t1=1.0×10－3s。 (1)根据题中的数据，圆盘转动的周期 T 为 s； (2)激光器和传感器一起沿半径方向运动的速度为 m/s。 23.(10 分)某探究小组要测量某一电流表 A 的内阻。给定的器材有：待测电流表 A(量程 10mA，内阻约 10Ω)；电压表 V(量程 3V，内阻约为 4kΩ)；直流电源 E(电动势约 3V，内阻 约 0.1Ω)；固定电阻 3 个：R 1=300Ω)，R 2=900Ω，R 3=1500Ω；滑动变阻器 R(最大阻值约6 20Ω)；开关 S 及导线若干。实验要求：①方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组 数据；②测量时两电表指针偏转均能够超过其满量程的一半。 (1)试从 3 个固定电阻中选用 1 个，你选择的固定电阻是 。(选填字母标号) (2)把你选择的固定电阻与其它器材一起组成测量电路，并在下方图甲的虚线框内画出测量电 路的原理图。(要求电路中各器材用题中给定的符号标出) (3)根据你所画出的测量电路原理图。在下方图乙所给的实物图上连线。 (4)闭合开关 S，电路接通后，把滑动变阻器的滑动端滑动到某一位置，若此时电压表读数为 U，电流表读数为 I，则待测电流表的内阻 RA= 。 24.(14 分)工厂某些产品出厂要进行碰撞实验。如图所示为一个理想的碰撞实验装置：一长薄 板置于光滑水平地面上，薄板右端放置一物体，在薄板右方有一光滑通道，通道上方固定一 个竖直障碍物，如图甲所示。从某一时刻开始，物体与薄板一起以共同速度向右运动，在另 一时刻，物体与竖直障碍物发生碰撞(碰撞时间极短)，而薄板可以沿通道运动。碰撞前后物 体速度大小不变，方向相反。运动过程中物体始终未离开薄板。已知薄板运动的 v－t 图线如 图乙所示，物体与薄板间的动摩擦因数为 µ=0.4，物体的质量是薄板质量的 15 倍，重力加速 度大小取 g=10m/s2。求： (1)物体相对薄板滑行的距离和图乙中速度 v 的大小； (2)图乙中 t2 与 t1 的差值和两个三角形 A、B 的面积之差。7 25.(18 分)如图所示，一个方向竖直向下的有界匀强电场，电场强度大小为 E。匀强电场左右 宽度和上下宽度均为 L。一个带正电荷的粒子(不计重力)从电场的左上方 O1 点以某一速度水 平向右进入电场，该粒子刚好从电场的右下方 A 点离开电场；另一个质量为 m、带电荷量为－ q(q>0)的粒子(不计重力)从电场左下方 O2 点水平向右进入电场，进入电场时的初动能为 Ek0。已 知图中 O1、O2、A 在同一竖直面内，设 O1 点为坐标原点，水平向右为 x 轴正方向，竖直向 下为 y 轴正方向，建立坐标系。 (1)求带正电荷的粒子的运动轨迹方程； (2)求带负电荷的粒子运动到“带正电荷粒子的运动轨迹”处的动能； (3)当带负电荷的粒子进入电场的初动能为多大时，它运动到“带正电荷粒子运动轨迹”处时 的动能最小?动能的最小值为多少? (二)选考题：共 45 分。请考生从给出的 2 道物理题、2 道化学题、2 道生物题中每科任选一 道作答。如果多做，则每科按所做的第一题计分。 33.[物理——选修 3－3](15 分) (1)(5 分)某同学用如图甲所示的实验装置做了两次“探究气体等温变化规律”的实验，操作 规程完全正确，根据实验数据在 P－ 图上画出了两条不同的直线，如图乙中的图线 1、2 所示，造成这种情况的可能原因是 (填正确答案标号。选对 1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分；每选错 1 个扣 3 分，最低得分为 0 分) 1 V8 A.两次实验中空气质量不相同 B.两次实验中空气温度不相同 C.两次实验中保持空气质量、温度相同，但所取的气体压强数据不同 D.两次实验中保持空气质量、温度相同，但所取的气体体积数据不同 E.两次实验中空气质量、温度都不相同 (2)(10 分)如图所示，一个竖直固定放置、且导热良好的圆筒型气缸内部盛有理想气体。气缸 内部横截面积为 S=100cm2，深度为 L=120cm。气缸上面被一厚度不计的活塞盖住，活塞通 过劲度系数为 k=200N/m 的弹簧与气缸底部相连接。当系统处于静止状态时，活塞到缸底的 距离为 L1=100cm。现在在活塞中央轻轻放置一个重力为 G=300N 的物块，活塞下降到距缸 底的距离为 L2=80cm 时刚好静止不动。在不去掉物块的情况下，在活塞上的中点加一个竖直 向上的拉力，使活塞缓慢移动到气缸口处。已知气缸周围外界环境温度保持不变，外界大气 压强 P0=1.0×105Pa，不计摩擦及活塞和弹簧的质量，并假定在整个过程中，气缸不漏气，弹 簧遵从胡克定律。试求： ①活塞到气缸口处时，拉力的大小； ②弹簧的原长。 34.[物理——选修 3－4](15 分) (1)(5 分)如图所示是一细束太阳光通过玻璃三棱镜后，在光屏上产生光谱的示意图——光的9 色散现象。光谱中红光在最上端，紫光在最下端，中间从上到下依次是橙、黄、绿、蓝、靛 等色光。下表是测得的该玻璃棱镜材料对各种色光的折射率。 根据光的色散现象、表格中的有关数据以及光学知识，下列说法正确的是 (填正确 答案标号。选对 1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分；每选错 1 个扣 3 分，最低 得分为 0 分) A.各种色光通过棱镜后的偏折角度不同，红光的偏折角度最小，紫光的偏折角度最大 B.该棱镜材料对不同色光的折射率不同，对红光的折射率小，对紫光的折射率大 C.各种色光在三棱镜中的传播速度不同，红光在该玻璃三楼镜中的传播速度比紫光大 D.同一色光在不同介质中传播时波长相同 E.同一色光在不同介质中传播时频率不同 (2)(10 分)如图所示，一质量为 mB=2kg 的物体 B 放在水平地面上，一劲度系数为 k=500N/m 的轻质弹簧，下端与物体 B 相连，上端与一质量为 mC=1.5kg 的物体 C 相连，在 C 的上方放 一物体 D。弹簧呈竖直状态且整体静止不动。现在突然去掉物体 D 后，物体 C 就沿竖直方向 上下做简谐运动，且当物体 C 竖直向上运动到最高点时，物体 B 对地面压力刚好为零。 g=10m/s2。试求：10 ①C 沿竖直方向上下做简谐运动的振幅； ②物体 D 的质量。 2020 许昌济源平顶山高三第二次模拟考试 理科综合物理试题参考答案及评分标准 二、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 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。 14．A 15．C 16．A 17．D 18．B 19．CD 20．CD 21．AC 三、非选择题：共 62 分。 22．（5 分）（1）圆盘的转动周期 T＝ =0.25πs≈0.79s≈0.8s（3 分）； 说明：周期 T 写成 0.25πs、 s、0.79s、0.8s 均给分。 （2）v= = ≈0.19m/s≈0.2m/s（2 分）。 说明：速度 v 写成 m/s、0.19m/s、0.2m/s 均给分。 23．（10 分）（1）R1 （2 分）。（2）电路原理图如图甲所示 （2 分）。（3）实物连线图如 图乙所示 （3 分）。（4） -R1（或 -300Ω）（分析：根据题意，固定电阻应先和待测电流 表串联，I=E/R 总，I＞5mA，R 总＜600Ω，固定电阻应选 R1） （3 分）。 d tr 112 ∆π 4 π T rr 12 − π5 3 π5 3 I U I U11 24．（14 分）解：根据图像可以判定：碰撞前物体与薄板共同速度为 v0=40m/s，碰撞 后物体速度水平向左，大小也是 v0=40m/s，薄板速度大小方向不变。根据图像又知物体与 薄板最后又共速，速度大小为 v， 方向向左 （1 分） （1）设薄板的质量为 m，物体的质量为 M，物体相对木板滑行的距离为 L， 对物体和薄板组成的系统：从和竖直障碍物碰后到二者共速，取向左的方向为正方向， 有： 由动量守恒定律得：Mv0-mv0=（M+m）v ①（2 分） 由能量守恒定律得：μMg L= （M+m）v02- （M+m）v2 ②（2 分） 解得：v=35m/s，L=50m （2 分） （2）图乙中时间差（t2 - t1），是物体在薄板上相对薄板滑动的时间； 图乙中的两个三 角形 A、B 的面积之差，是薄板在时间差（t2 - t1）内对地的位移大小。 （1 分） 设在图乙中的时间差（t2 - t1）内，薄板对地的位移大小为 x，设 t2 - t1=t， 对物体在薄板上相对木板滑动的过程中： ①对物体：取向左的方向为正方向，由动量定理得： -μMg t=Mv–Mv0 ③（2 分） 解得：t=1.25s （1 分） 【说明：求 t2 - t1=t：也可取薄板：取向左的方向为正方向，由动量定理得： μMg t=mv–(-mv0) （也给 2 分） 解得：t=1.25s （也给 1 分）】 ②对薄板：由动能定理得： -μMgx= mv2 - mv02 ④（2 分） 解得：x=3.125m （1 分） 说明：其它解法，只要合理、正确，均给分。 25．（18 分）解：取 O1 点为坐标原点，水平向右为 x 轴， 1 2 1 2 1 2 1 212 竖直向下为 y 轴，建立平面直角坐标系，如图所示。 （1）对从 O1 点进入电场的粒子，设该粒子的加速度为 a1，初速度为 v1，设经过时间 t，位 置坐标为（x，y），有： 水平方向：x=v1t ①……（1 分） 竖直方向：y=a1t2/2 ②……（1 分） ①②消去时间参数 t 得：y=a1x2/2v12 ③……（1 分） 因为离开电场的 A 点坐标（L，L）在该抛物线上，所以坐标（L，L）满足抛物线方程 y=a1x2/2v12，把坐标（L，L）代入抛物线方程 y=a1x2/2v12 得 v1= ④……（1 分） 所以把 v1= 代入抛物线方程 y=a1x2/2v12 可得其轨迹方程： y= ⑤……（1 分）（轨迹方程也可 以这样表示：x2=Ly） （2）对从 O2 点进入电场的粒子，设质量为 m、初速度为 v0，加速度为 a2，设经过时间 t， 位移坐标为（x，y），有： 水平方向：x=v0t ⑥……（1 分） 竖直方向：qE=ma2 ⑦……（1 分） L-y= a2t2 ⑧……（1 分） ⑥⑦消去时间参数 t 得： y=L- qEx2/2mv02 ⑨……（1 分） 由题意知：Ek0=mv02 （10）……（1 分） 方程⑤⑧联合求解得交点 P（x,y)坐标为： x=2L （可以不解出来） y= （11）……（1 分） 从 O2 到 P，对负粒子，根据动能定理：qE（L-y）=Ek- Ek0（12）……（1 分） 解得：Ek=qEL+ Ek0- = Ek0+ （13）……（1 分） （3）把 Ek= Ek0+ 变为 4Ek02+(qEL-4Ek) Ek0+qEL(qEL-Ek)=0 所以 Ek0= 判别式（qEL-4Ek）2-16qEL（qEL-Ek）≥0 qELE qEL k +0 2 4 )（ qELE qEL k +0 2 4 )（ 8 )(16)4(4 2 kkk EqELqELEqELqELE −−−±−13 即：16Ek2+8qELEk-15（qE L）2≥0 （14）……（1 分） Ek= 解得：Ek= （负值舍去） 所以 Ek≥ （15）……（1 分） （说明：根据不等式的特点，范围应该取大于大的根，小于小的根） 所以 Ek 的最小值为 Emin= （16）……（1 分） 把 Ekmin= 代入 Ek0= 解得：Ek0= （17）……（1 分） 所以当带负电荷的粒子进入电场的动能为 Ek0= 时，它运动到“带正电荷粒子运动 轨迹”处时的动能最小，动能的最小值为 Ekmin= 。（18）……（1 分） 说明：其它解法，只要合理、正确，均给分。 33．[物理——选修 3-3]（15 分） （1）（5 分）ABE （2）（10 分）解：取气体为研究对象，设不放物块时，为状态 1，气体压强为 P1，体积 为 V1；放上物块静止时，为状态 2，气体压强为 P2，体积为 V2；活塞在气缸口处时为状态 3，气体压强为 P3，体积为 V3。 ①在状态 1，设弹簧处于伸长状态，伸长量为 x1（解出为负值为压缩状态）， 有：V1=L1S，根据活塞的受力（如图 1 所示）有：P1S=P0S+kx1，所以有： 32 )(15164)8(8 22 qELqELqEL ××+±− 4 3qEL 4 3qEL 4 3qEL 4 3qEL 8 )(16)4(4 2 kkk EqELqELEqELqELE −−−±− 4 qEL 4 qEL 4 3qEL14 P1=P0+ ①（1 分） ②在状态 2，设弹簧处于伸长状态，伸长量为 x2（解出为负值为压缩状态）， 有：V2=L2S，根据活塞的受力（如图 2 所示）有：P2S=P0S+kx2+G，所以有： P2=P0+ ②（1 分） ③在状态 3，设弹簧处于伸长状态，伸长量为 x3（解出为负值为压缩状态）， 有：V3=LS，根据活塞的受力（如图 3 所示）有：P3S+F=P0S+kx3+G，所以有： P3=P0+ ③（1 分） （1）从状态 1 到状态 2 的过程 由理想气体状态方程得：（P0+ ）L1S =（P0+ ）L2S④（1 分） （2）从状态 1 到状态 3 的过程 由理想气体状态方程得：（P0+ ）L1S =（P0+ ）LS⑤（1 分） 由题意知：x1=x2+（L1-L2）⑥（1 分） x3=x1+（L-L1）⑦（1 分） 设弹簧原长为 L0，有：x1=L1-L0⑧（1 分） 解得：x1=0.2m，x2=0，x3=0.4m，L0=0.8m， F= N≈513.3N（2 分） 34．[物理——选修 3-4]（15 分） （1）（5 分） ABC （2）（10 分）解：设物体 D 的质量为 mD。 （1）物体 D 放上之前：设弹簧的压缩量为 x1， 对物体 C，有：mCg=kx1 ①（2 分） 解得：x1=0.03m （1 分） （2）物体 D 放上之后：设弹簧又压缩了 x2， 对物体 C 和 D 整体，有：(mC+mD)g=kx1+ kx2 ② （2 分） （3）当物体 C 运动到最高点时，设弹簧的伸长量为 x3， 对物体 B，有：mBg=kx3 ③ （1 分） 解得：x3=0.04m （1 分） 设物体 C 在竖直方向做简谐运动的振幅 A， 由简谐运动规律知：A= x1+ x3=0.03+0.04=0.07m （1 分） x2 = A=0.07m （1 分） 把 x2 代入②得：mD=3.5kg （1 分） S Gkx +2 S FGkx −+3 S Gkx +2 S FGkx −+3 3 154015