湖北省武汉市武昌区2020届高三物理六月调研试题（三）（Word版附答案）

武汉市武昌区 2020 届高三年级六月调研考试（三） 理综物理 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。 14．一般烟雾报警器工作原理如图所示，半衰期为 432 年的放射性元素镅 衰变所释放 的射线可使空气分子电离成正、负离子，正、负离子分别向两极板运动，从而产生电流。 当烟雾进入探测腔内时，烟雾会吸收部分射线，导致电流减少，外电路探测到两个电极 之间电压电流的变化，从而触发警报。根据以上信息，下列说法正确的是 A．若图中电流表中电流方向从左向右，则正离子向右极板运动 B．镅放出的射线只有 γ 射线 C．1 kg 的镅经 1296 年将有 125 g 发生衰变 D．根据欧姆定律，理想电流表中的电流与两极板间电压成正比、与两极板之间的电阻成 反比 15．竖直上抛一小球，经过 2 s 到达最高点，设小球通过第 1 s 内位移的前 2 3 所用时间为 t1， 通过第 1 s 内位移的后 1 3 所用时间为 t2 ，则 t1 t2等于 A． 2－1 B． 2 C．2 D．4 16．如图所示，绝缘水平面上一绝缘轻弹簧一端固定在竖直墙壁上，另一端栓接一带负电小 物块，整个装置处在水平向右的匀强电场中。现保持匀强电场的场 强大小不变，仅将其方向改为指向左偏下方向，物块始终保持静止， 桌面摩擦不可忽略，则下列说法正确的是 A．弹簧一定处于拉伸状态 B．相比于电场变化前，变化后的摩擦力的大小一定减小 C．变化后的摩擦力不可能为零 D．相比于电场变化前，变化后弹簧的弹力和摩擦力的合力大小一定变小 17．我国首个探月探测器“嫦娥四号”于 2019 年 1 月 3 日，成功降落在月球背面的艾特肯盆 Am241 95 E A地内的冯·卡门撞击坑内，震惊了世界。着陆前，探测器先在很接近月面、距月面高度 仅为 h 处悬停，之后关闭推进器，经过时间 t 自由下落到月球表面。已知引力常量为 G 和月球半径为 R。则下列说法正确的是 A．月球表面重力加速度大小为 h 2t2 B．探测器落地时的速度大小为 h t C．月球的平均密度为 3h 2πGRt2 D．探测器自由下落过程处于超重状态 18．空间存在范围足够大、竖直向下的、磁感应强度为 B 的匀强磁场，在其间竖直固定两个 相同的、彼此正对的金属细圆环 a、b，圆环 a 在前、圆环 b 在后。 圆环直径为 d，两环间距为 L、用导线与阻值为 R 的外电阻相连， 如图所示。一根细金属棒保持水平、沿两圆环内侧做角速度为 ω 的 逆时针匀速圆周运动（如图），金属棒电阻为 r。棒与两圆环始终接 触良好，圆环电阻不计。则下列说法正确的是 A．金属棒在最低点时回路电流最小 B．金属棒在圆环的上半部分运动时（不包括最左和最右点），a 环 电势低于 b 环 C．从最高点开始计时，回路电流的瞬时值为 i = 2BLdω 4(R + r)cosωt D．电阻 R 两端电压的有效值为 U = 2BLdωR 4(R + r) 19．如图甲所示，在公元 1267 ~ 1273 年闻名于世的“襄阳炮”其实是一种大型抛石机。将石 块放在长臂一端的石袋中，在短臂端挂上重物。发射前将长臂端往下拉至地面，然后突 然松开，石袋中的石块过最高点时就被抛出。现将其简化为图乙所示。将一质量 m = 80 kg 的可视为质点的石块装在长 L = 40 3 m 的长臂末端的石袋中，初始时长臂与水平面成 α = 30 °。松开后，长臂转至竖直位置时，石块被水平抛出，落在水平地面上。石块落地点与 O 点的水平距离 s = 100 m。忽略长臂、短臂和石袋的质量，不计空气阻力和所有摩擦，g = 10 m/s2，下列说法正确的是 A．石块水平抛出时的初速度为 25 m/s B．重物重力势能的减少量等于石块机械能的增加量 R B b a ωC．石块从 A 到最高点的过程中，石袋对石块做功 1.16×105 J D．石块圆周运动至最高点时，石袋对石块的作用力大小为 1.42×104 N 20．如图甲所示，将一质量为 m、长度为 L 的金属棒 ab 垂直放置在同一水平面上的两根光滑、 平行、间距为 L 的导轨上，导轨电阻不计且足够长。导轨左端连接阻值为 R 的定值电阻， 整个装置处于竖直向上的、磁感应强度为 B 的 匀强磁场中。t = 0 时刻金属棒处于静止状态， 现用始终垂直于 ab 的水平向右的外力 F 作用在 金属棒上，F 大小随金属棒位移 x 变化的图象如 图乙所示。t = t0 时刻，金属棒向右运动位移为 x0，此时外力为 F0 ，随后金属棒开始匀速运动。金属棒电阻不计且始终与导轨接触良 好，则下列说法正确的是 A．若仅将磁场反向，则金属棒所受安培力反向 B．t = 0 到 t = t0 时间内，电阻 R 产生的焦耳热为 1 2F0x0 - m F02R2 2B4L4 C．金属棒匀速运动时，ab 两端电势差大小为 U = F0R BL D．金属棒匀速运动时，电阻 R 的热功率为 F02Rt0 B2L2 21．如图所示，绝缘底座上固定一电荷量为 8×10-6 C 的带正电小球 A，其正上方 O 点处用轻 细弹簧悬挂一质量为 m = 0.06 kg、电荷量大小为 2×10-6 C 的小球 B，弹簧的劲度系数为 k = 5 N/m，原长为 L0 = 0.3 m。现小球 B 恰能以 A 球为圆心在水平面内做顺时针方向（从 上往下看）的匀速圆周运动，此时弹簧与竖直方向的夹角为 θ = 53°。已知静电力常量 k = 9.0×109 N·m2/C2， sin53°= 0.8，cos53°= 0.6，g = 10 m/s2，两小球都视为点电荷。 则下列说法正确的是 A．小球 B 一定带负电 B．圆周运动时，弹簧的长度为 0.5 m C．B 球圆周运动的速度大小为 6 3 m/s D．若突然加上竖直向上的匀强磁场，θ 角将增大 第Ⅱ卷（共 174 分） 三、本卷包括必考题和选考题两部分。第 22 题～第 32 题为必考题，每个试题考生都应作答。 第 33 题～第 38 题为选考题，考生根据要求作答。须用黑色签字笔在答题卡上规定的区域书 写作答，在试题卷上作答无效。 （一）必考题（共 129 分） a b FR F x x0 F0 甲 乙 B A O22．（5 分） 某同学做“测定木块与木板间动摩擦因数”的实验，测滑动摩擦力时，他设计了两种实验 方案： 方案一：木板固定在水平面上，用弹簧测力计水平匀速拉动木块，如图甲所示。 方案二：用弹簧测力计水平地钩住木块，用力使木板在水平面上运动，如图乙所示。 除了实验必须的弹簧测力计、木块、木板、细线外，该同学还准备 了若干重均为 2.00 N 的砝码。 （1）上述两种方案中，更便于操作和读数的方案是 （填“甲” 或“乙”）。 （2）该同学在木块上加砝码，改变木块对木板的压力，记录了 5 组实验数据，并根据数据正确地在坐标纸上作出木块受到的滑动摩擦 力 f 和砝码对木块的压力 F 的关系图象如图丙。由图象可知，木块重 为 N，木块与木板间的动摩擦因数为 。 23．（10 分） 如图甲所示是一多用电表的简化电路图。其表头满偏电流 Ig = 500 μA、内阻 Rg = 50 Ω。该多用电表有两个电流挡，量程分别为 0 ~ 10 mA 和 0 ~ 1 mA。已知 R2 = 45 Ω，R3 = 2475 Ω。 （1）转换开关 S 接入 （填“1”“2”“3”“4”“5”或“6”）端时，为较小量 程的电流挡，正确测量时电流应从 A 表笔流 （填“出”或“入”）多用电表。 （2）当转换开关 S 接入“3”端时，多用电表可以用来测电阻。测量之前，先进行欧姆 调零，使指针偏转到刻度盘最 （填“左”或“右”）侧。某次测量电阻时使用的倍率为 “×1”，指针如图乙，则待测电阻的阻值为 Ω。 （3）当转换开关 S 接入“5”端时，多用电表的功能是测 （填“电流”“电 压”或“电阻”），其量程为 。 24．（14 分） 用电动机带动倾斜传送带运送货物到顶端，A、B 为传送带上表面平直部分的两端点，如 图所示。AB 长为 L = 32 m，传送带与水平面的夹角为 θ，保持速度 v = 8 m/s 顺时针转动。将 某种货物轻放底端 A，正常情况下，经 t0 = 6 s 时间货物到达 B 端。某次运送同种货物时，货 物从传送带 A 端无初速向上运动 Δt = 5.2 s 时，电动机突然停电，传送带立刻停止转动，但最 终该货物恰好到 B 端。取 g = 10 m/s2，求： 乙甲 S A B E E′R1 1 2 3 4 5 6 R2 G 甲 R3 乙 θ A B v v 5 F/N f /N 3 2 1 4 0 2 4 6 8 10 丙（1）货物在传送带上向上加速运动时的加速度大小 a1 ； （2）sinθ 的值。 25．（18 分） 如图所示，光滑绝缘水平面内有直角坐标系 xoy，虚线 MN 和 OD 均过 O 点且都与 x 轴成 60°角。在距 x 轴为 d 处平行 x 轴固定放置一细杆 PQ，杆上套有一可以左右滑动的滑块。劲度 系数为 k、原长为 d 的轻细弹簧垂直于细杆固定在滑块上，另一端放置一质量为 m 的绝缘小 球甲，小球甲与弹簧不栓接。同时在 x 轴上、沿着弹簧方向放置一质量为 3m、带电量为 – q （q > 0）的小球乙。压缩弹簧将小球甲从 OD 上某点释放，此后，甲 球与乙球发生弹性正碰，小球乙随后进入位于 MN 左侧的有矩形边界的 匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，矩形的一条边与 MN 重合。改 变滑块位置，保证每次小球甲的释放点都在 OD 上、且滑块与两球在 同一条平行于 y 轴的直线上，并知两球每次都能发生弹性正碰，且碰 撞后小球乙的带电量不变，结果发现每次小球乙进入磁场后再离开磁场 时的位置是同一点。弹簧始终在弹性限度以内，弹性势能的计算公式 是 EP = 1 2 k·ΔL2，ΔL 是弹簧的伸长或缩短量，滑块和小球甲、乙都 可视为质点。求： （1）当滑块的横坐标为 1 2 d 时，小球甲与乙碰前的速度大小； （2）匀强磁场的磁感应强度 B 的大小； （3）若弹簧的最大压缩量为 9 10 d，求矩形磁场区域的最小面积。 （二）选考题：（每学科 15 分，共 45 分）请考生从给出的 2 道物理题、2 道化学题、2 道生 物题中每科任选一题作答，并用 2B 铅笔在答题卡上把所选题目的题号涂黑。注意所做题目的 题号必须与所涂题目的题号一致，在答题卡上的选答区域的指定位置答题。如果多做，则每 学科按所做的第一题计分。 33．【物理——选修 3－3】（15 分） （1）（5 分）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．布朗运动的无规则性，间接地反映了液体分子运动的无规则性 B．从微观角度看，气体压强的大小跟气体分子的平均动能和气体分子的密集程度有关 C．电冰箱的工作过程表明，热量可以自发地从低温物体向高温物体传递 D．温度高的物体内能一定大，分子平均动能一定大 E．在两分子间距不超过 10r0 的前提下（r0 为两分子引力和斥力平衡时的距离），两分子之 间的引力和斥力，都会随两分子间距离的增大而减小 O x y P Q M N D 甲 乙（2）（10 分）如图所示，质量为 M、内部高为 H 的绝热气缸内部 带有加热装置，用绝热活塞封闭一定质量的理想气体。气缸顶部有挡 板，用绳将活塞悬挂在天花板上。气缸底面积为 S，活塞质量为 m。开 始时缸内理想气体温度为 300 K，活塞到气缸底部的距离为 0.5 H。用电 流强度为 I 的电流通过图中阻值为 R 的电阻丝缓慢加热时间 t 后，气缸 内气体的温度升高到 700 K。已知大气压强恒为 p0，重力加速度为 g。 忽略活塞和气缸壁的厚度，不计一切摩擦。求：当温度从 300 K 升高 到 700 K 的过程中，缸内气体内能的增加量。 34．【物理——选修 3－4】（15 分） （1）（5 分）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．空气中传播的超声波和电磁波均能产生偏振现象 B．不管系统的固有频率如何，它做受迫振动的频率总等于周期性驱动力的频率，与系统 的固有频率无关 C．电磁波在真空中传播时，它的电场强度与磁感应强度互相垂直，而且二者均与波的传 播方向垂直 D．在简谐运动中，介质中的质点在 1 4 周期内的路程一定是一个振幅 E．波长为 0.7 d、0.5 d、0.3 d 的三种水波，分别通过宽度为 d 的狭缝，对比观察发现， 随着波长的减小，衍射现象变得不明显 （2）（10 分）如图是半径为 R 的玻璃半球体，O 点为球心，下表面水平，其正下方的水 平地面上放置一厚度不计的平面镜。一条与过球心的竖直线 OC 平行且间距为 3 2 R 的光线从 半球面射入，玻璃半球体对该光的折射率为 3。已知该光线穿出半球下表面经平面镜反射后 再次进入半球，从半球面射出时方向恰好竖直向上（不考虑多次反射）。求半球下表面与水平 地面的距离 H。 3 2 R H 平面镜 O C H 0.5H R武昌理综（3）物理部分参考答案及评分标准 二、选择题（48 分） 题号 14 15 16 17 18 19 20 21 答案 A B D C D CD BC ABD 22. 乙(1 分) 6.00（2 分）（6.0 和 6 都给分）；0.25（2 分） 23.（1）2（2 分）；入（2 分） （2）右（1 分）；19.0（2 分） （3）电压（1 分）；2.5 V（0 ~ 2.5 V）（2 分） 24. （14 分） 解：（1）第一次：若一直加速：x = 0 + v 2 t0 = 24 m < L 所以，应该是先加速后匀速。 加速阶段：x1 = v2 2a1 ○1 （1 分） t1 = v a1 ○2 （1 分） 匀速阶段：t2 = t0 – t1 ○3 （1 分） x2 = vt2 ○4 （1 分） 又有：L = x1 + x2 ○5 （1 分） 联立得：L = v2 2a1 + v (t0 – v a1 ) ○6 代入数据解得：a1 = 2 m/s2 ○7 （1 分） （2）因为 Δt > t1 ，所以，5.2 s 内物体先加速后匀速。 加速阶段：时间仍为 t1 = 4 s，位移为 x1 = 16 m ○8 匀速阶段：时间为 t2′= Δt - t1 = 1.2 s ○9 （1 分） 位移为 x2′= vt2′= 9.6 m ○10 （1 分） 皮带停止后：x3 = L– x1– x2′= 6.4 m ○11 设皮带停止后，货物加速度大小为 a2 a2 = 0 - v2 -2x3 = 5 m/s2 ○12 （1 分） 由牛顿第二定律得： μmgcosθ – mgsinθ = ma1 ○13 （2 分） μmgcosθ + mgsinθ = ma2 ○14 （2 分） 两式相减得： sinθ = 0.15 ○15 （1 分）25. （18 分） 解：（1）如图，弹簧的压缩量 ΔL 与释放点横坐标 x 之间存在关系式： ΔL = 3 x ○1 （1 分） 当横坐标为1 2 d 时，ΔL0 = 3·1 2 d ○2 释放弹簧后，弹性势能转化为小球甲的动能： 1 2 k·ΔL02 = 1 2mv12 ○3 （2 分） 整理得：v1 = 1 2 3k m d ○4 （1 分） （2）当粒子释放点坐标为 x 时，有： 1 2 k·( 3 x)2 = 1 2mv02 ○5 （1 分） 小球甲与小球乙发生弹性正碰过程 mv0 = mvm + 3mv ○6 （2 分） 1 2mv02 = 1 2mvm2 + 1 2·3m v2 ○7 （2 分） 化简得到： v = 1 2 v0 ○8 乙在磁场中运动时：qvB=3mv2 r ○9 （2 分） 联立得： r = 3m 2qB 3k m x ∝x ○10 当 x→0 时，r→0 时，可见，小球乙离开磁场的位置为 O 点，如图所示，由几何知识得： r = 2 x ○11 （2 分） ∴ 3m 2qB 3k m = 2 整理得： B = 3 3km 4q ○12 （1 分） （3）当弹簧最大压缩量为 ΔLm = 9 10 d 时，R = 2 3 ΔLm = 3 3 5 d ○13 （1 分） 最小矩形磁场如图所示，矩形的长为： a = 2 R ○14 （1 分） 矩形的宽为： b = R + 3 2 R ○15 （1 分） 矩形面积为： S = ab = 27 25 ( 2 + 3 ) d 2 ○16 （1 分） 33．【物理——选修 3－3】（15 分） （1）ABE （5 分） （2）（10 分）解：在活塞碰到挡板之前，气体做等压变化， 当 T1 = 300K 时，体积为 0.5HS；当 T2 = 700K 时，设气体高度为 h； 0.5HS T1 = hS T1 ①（2 分） O x y P Q M N D 甲 乙 ΔL得：h = 7 6H >H 说明活塞已经碰到挡板，气体先做等压变化，后做等容变化（1 分） 在等压变化过程中，气体压强为 p = p0 – Mg s ②（2 分） 气体对外做功为： W = pS×0.5H ③（2 分） 全过程由能量守恒：I2 R t = W + ΔU ④（2 分） ∴ΔU = I2 R t – 0.5 H（p0 S – M g） ⑤（1 分） 34．【物理——选修 3－4】（15 分） （1）BCE （5 分） （2）（10 分）解：由光路可逆判断，因“从半球面射出时方向恰好竖直向上”，到达平面镜上 的光线入射点一定在 O 点正下方（图中的 E 点）。设在半球面上入射角为 α，折射角为 β sinα = HD OD = 3 2 ∴ α = 60° ①（2 分） 由折射定律：sinα sinβ = n ②（1 分） ∴ β = 30° ③（1 分） △OAD 中，∠ODA = ∠DOA =30° ∴ OA = OD 3 = R 3 ④（1 分） 在半球底面的入射角 ∠GAD = 120°－ 90°= 30° 在半球底面上的折射时 sin∠G AD sin∠EAF = 1 n ⑤（2 分） ∠EAF = 60° ⑥ △AEF 中， EF = 3 AF = 3 H ⑦（1 分） 且 OA = EF ⑧（1 分） 即 H = 1 3 R （1 分） O G D A H α β H 平面镜 C E F