河北省2020届高三物理下学期第三次质量检测试题（解析版）

2020 届高三下学期第三次阶段质量检测 理科综合 第Ⅰ卷 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，有选错或不答的得 0 分。 1.某同学设计了一个烟雾探测器，如图所示，S 为光源，当有烟雾进入探测器时，S 发出的光 被烟雾散射进入光电管 C。光射到光电管中的钠表面产生光电子，当光电流大于或等于 I 时， 探测器触发报警系统报警。已知真空中光速为 c，钠的极限频率为 υ0，电子的电荷量为 e，下 列说法正确的是（　　） A. 要使该探测器正常工作，光源 S 发出的光波长应大于 B. 若用极限频率更高的材料取代钠，则该探测器一定不能正常工作 C. 若射向光电管 C 的光子中能激发出光电子的光子数占比为 η，报警时，t 时间内射向光电管 钠表面的光子数至少是 D. 以上说法都不对 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据 可知，光源 S 发出的光波波长 即要使该探测器正常工作，光源 S 发出的光波波长小于 ，故 A 错误； B．根据光电效应方程可知，用极限频率更高 材料取代钠，只要频率小于光源 S 发出的光的的 0 c v It eη c λν= 0 cλ ν= 0 c ν频率，则该探测器也能正常工作，故 B 错误； C．光电流等于 I 时，t 秒产生的光电子的个数 t 秒射向光电管钠表面的光子最少数目 故 C 正确； D．由以上分析，D 项错误。 故选 C。 2.一个物体沿直线运动，t=0 时刻物体的速度为 1m/s，加速度为 1m/s2，物体的加速度随时间 变化规律如图所示，则下列判断正确的是（　　） A. 物体做匀变速直线运动 B. 物体的速度与时间成正比 C. t＝5s 时刻物体的速度为 6.25m/s D. t＝8s 时刻物体的速度为 12.2m/s 【答案】D 【解析】 【详解】A．物体的加速度在增大，做变加速直线运动，故 A 错误。 B.由图像知质点的加速度随时间增大，根据 v=v0+at 可知，物体的速度与时间一定不成正比， 故 B 错误。 C.由图知 a=0.1t+1（m/s2），当 t=5s 时，a=1.5 m/s2，速度的变化量 知 t=5s 时的速度为 v=v0+△v=1m/s+6.25m/s=7.25m/s 故 C 错误。 D.a-t 图线与时间轴围成的面积表示速度的变化量，则 0-8s 内，a=0.1t+1（m/s2），当 t=8s 时， Itn e= n ItN eη η= = 1 1.5Δ 5m/s=6.25m/s2v += ×a=1.8 m/s2，速度的变化量 知 t=8s 时的速度为 v=v0+△v=1m/s+11.2m/s=12.2m/s 故 D 正确。 故选 D。 3.如图所示，橡皮筋 一端固定在 O 点，另一端拴一个可以看做质点的物体，O 点的正下方 A 处有一垂直于纸面的光滑细杆。已知橡皮筋的弹力与伸长量成正比，现用水平拉力 F 使物体 在粗糙的水平面上从 B 点沿水平方向匀速向右运动至 C 点，已知运动过程中橡皮筋处于弹性 限度内且物体对水平地面有压力，下列说法正确的是（　　） A. 如果橡皮筋的自然长度等于 OA，物体所受地面的摩擦力变大 B. 如果橡皮筋的自然长度等于 OA，物体所受地面的支持力变小 C. 如果橡皮筋的自然长度小于 OA，物体所受地面的摩擦力变大 D. 如果橡皮筋的自然长度小于 OA，物体所受地面的支持力变小 【答案】C 【解析】 【详解】AB．设开始时 A 离地面的高度为 L，设某一时刻橡皮筋与竖直方向的夹角为 θ，则 橡皮筋的弹力为 其向上分力 物体对地面的压力为 保持不变，因 f=μN，故摩擦力也保持不变，故 AB 错误； 的 1 1.8Δ 8m/s=11.2m/s2v += × cos kLT θ= cosyF T kLθ= = N mg kL= −CD．设开始时 A 离地面的高度为 L，橡皮筋的自然长度比 OA 小 x，设某一时刻橡皮筋与竖直 方向的夹角为 θ，则橡皮筋的弹力为 其向上分力 物体对地面的压力为 由于 变大，则物体对地面的压力变大，因 f=μN，故摩擦力变大，故 C 正确，D 错误。 故选 C。 4.某实验小组模拟远距离输电的原理图如图所示，A、B 为理想变压器，R 为输电线路的电阻， 灯泡 L1、L2 规格相同，保持变压器 A 的输入电压不变，开关 S 断开时，灯泡 L1 正常发光，则 (　　) A. 仅将滑片 P 上移，A 的输入功率不变 B. 仅将滑片 P 上移，L1 变暗 C. 仅闭合 S，L1、L2 均正常发光 D. 仅闭合 S，A 的输入功率不变 【答案】B 【解析】 【详解】AB．仅将滑片 P 上移，则升压变压器的副线圈匝数变小，所以输出电压变小，相应 的 B 变压器的输入电压降低，输出电压也降低，所以 L1 两端电压变小。输出功率变小，则 A 变压器的输入功率也变小，故 A 错误，B 正确； CD．仅闭合 S，则 B 变压器的负载电阻变小，输出总电流变大，输出功率变大，则升压变压 器 A 的输入功率也变大。相应的输电线上的电流变大，输电线上损失的电压变大，B 变压器的 输入电压变小，输出电压也变小，即灯泡两端的电压变小，灯泡不能正常发光，故 CD 错误。 故选 B。 5.如图所示，纸面为竖直面，MN 为竖直线段，MN 之间的距离为 h，空间存在平行于纸面的 足够宽的匀强电场，其大小和方向未知，图中未画出，一带正电的小球从 M 点在纸面内以 v0= 的速度水平向左开始运动，以后恰好以大小为 v = v0 的速度通过 N 点。已知重力加 ' ( )cos LT k x θ= + ' 'cos cosyF T kx kLθ θ= = + ' cosN mg kL kx θ= − − θ 2gh 2速度 g，不计空气阻力。则下列说法正确的的是（　　） A. 可以判断出电场强度的方向水平向左 B. 从 M 点到 N 点的过程中小球的机械能先增大后减小 C. 从 M 到 N 的运动过程中小球的速度最小为 D. 从 M 到 N 的运动过程中小球的速度最小为 【答案】D 【解析】 【详解】A．小球运动的过程中重力与电场力做功，设电场力做的功为 W，则有 代入 解得 说明 MN 为电场的等势面，可知电场的方向水平向右，故 A 错误； B．水平方向小球受向右的电场力，所以小球先向左减速后向右加速，电场力先负功后正功， 机械能先减小后增加，故 B 错误； CD．设经过时间 t1 小球的速度最小，则竖直方向 水平方向 合速度 0 2 v 0 5 5 v 2 2 0 1 1 2 2W mgh mv mv+ = − 02v v= 0W = 1yv gt= 0 0 1 1 1 22 2 2 2x vv v at gh t gh gt h g = − = − = − ( ) ( )222 2 2 2 1 1 1 12 2 5 4 2 2x yv v v gt gh gt g t g gh t gh= + = + − = − ⋅ +由数学知识可知，v 的最小值为 故 C 错误，D 正确。 故选 D。 6.2019 年北京时间 4 月 10 日 21 时，人类历史上首张黑洞照片被正式披露，引起世界轰 动．黑洞是一类特殊 天体，质量极大，引力极强，在它附近（黑洞视界）范围内，连光也 不能逃逸，并伴随很多新奇的物理现象．传统上认为，黑洞“有进无出”，任何东西都不能从黑 洞视界里逃逸出来．但霍金、贝肯斯坦等人经过理论分析，认为黑洞也在向外发出热辐射， 此即著名的“霍金辐射”，因此可以定义一个“黑洞温度”T： ，其中 h 为普朗克常 量，c 为真空中的光速，G 为万有引力常量，M 为黑洞质量，k 是一个有重要物理意义的常量， 叫做“玻尔兹曼常量”．以下能用来表示“玻尔兹曼常量”单位的是（ ） A. B. C. D. 【答案】BCD 【解析】 【详解】根据 得 h 的单位为 J•s=Nms=kg•m2/s，c 的单位是 m/s，G 的单位是 N•m2/kg2=kg•m3/s2，M 的单位是 kg，T 的单位是 K，代入上式可得 k 的单位是 ，不等于 。 A． ，与结论不相符，选项 A 错误； B． ，与结论相符，选项 B 正确； C． ，与结论相符，选项 C 正确； 的 0 min 52 5 5 vghv = = 3 8 hcT kGMπ= kg m K s ⋅ ⋅ 2 2 kg m K s ⋅ ⋅ 1J K−⋅ W s K ⋅ 3 8 hcT kGMπ= 3 8 hck TGMπ= 2 1 2 kg m W sJ kK s K −⋅ ⋅= ⋅ =⋅ kg m K s ⋅ ⋅ kg m K s ⋅ ⋅ 2 2 kg m K s ⋅ ⋅ 1J K−⋅D． ，与结论相符，选项 D 正确； 7.最近几十年，人们对探测火星十分感兴趣，先后发射过许多探测器。称为“火星探路者”的 火星探测器曾于 1997 年登上火星。在探测器“奔向”火星的过程中，用 h 表示探测器与火星 表面的距离，a 表示探测器所受的火星引力产生的加速度，a 随 h 变化的图像如图所示，图像 中 a1、a2、h0 以及万有引力常量 G 己知。下列判断正确的是（　　） A. 火星的半径为 B. 火星表面的重力加速度大小为 C. 火星的第一宇宙速度大小为 D. 火星的质量大小为 【答案】BD 【解析】 【详解】AD．分析图象可知，万有引力提供向心力 当 时 联立解得，火星的半径 火星的质量 W s K ⋅ 2 0 2 1 a h a a+ 1a 1 0 2 1 2 a h a a a+ 1 2 2 1 2 2 0( )a a Ga a h − 12 GMm maR = 0h h= ( ) 22 0 GMm ma R h = + 2 0 1 2 aR h a a = −A 错误 D 正确； B．当 h=0 时，探测器绕火星表面运行，火星表面的重力加速度大小为 a1，B 正确； C．在火星表面，根据重力提供向心力得 解得火星的第一宇宙速度 C 错误。 故选 BD 8.如图甲所示为足够长、倾斜放置的平行光滑导轨，处在垂直斜面向上的匀强磁场中，导轨上 端接有一定值电阻，导轨平面的倾角为 ，金属棒垂直导轨放置，用一平行于斜面向上的拉 力 F 拉着金属棒由静止向上运动，金属棒的质量为 0.2kg，其速度大小随加速度大小的变化关 系如图乙所示，且金属棒由静止加速到最大速度的时间为 1s，金属棒和导轨的电阻不计，sin =0.6，cos =0.8，g 取 10m/s2，则（　　） A. F 为恒力 B. F 的最大功率为 0.56W C. 回路中的最大电功率等于 0.56W D. 金属棒由静止加速到最大速度这段时间内定值电阻上产生的焦耳热是 0.26J 【答案】ACD 【解析】 【详解】AB．对棒受力分析有 。 1 2 2 1 2 2 0( )a aM Ga a h= − 2 1 vma m R = 1 0 2 1 1 2 a h av a R a a = = − 37° 37° 37°变形得 结合图乙可知 联立解得 且由 可知，F 的最大功率为 故 A 正确，B 错误； C．当棒的速度为 1m/s 时，回路中的电流最大，回路中的电功率最大为 故 C 正确； D．金属棒由静止加速到最大速度由动量定理得 即 解得 金属棒由静止加速到最大速度，由动能定理得 解得 2 2 sin37B L vF mg maR °− − = 2 2 2 2 sin37( )mR F mgv a RB L B L °−= − + 2 2 1.0 2.8 mR B L = 2 2 sin37( ) 1F mg RB L °− = 2 2 251.76N, 14 RF B L = = P Fv= 1.76WP = 2 2 2 2 max 0.56WB L vP I R R = = = 2 2 sin37B L vtFt mg t mvR °− − = 2 2 sin37B L xFt mg t mvR °− − = 0.72mx = 21sin37 2AFx mg x W mv°− ⋅ + =由功能关系可知 故 D 正确。 故选 ACD。 第Ⅱ卷 三、非选择题：共 174 分，本卷包括必考题和选考题两部分。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.小华同学欲测量小物块与斜面间的动摩擦因数，其实验装置如图 1 所示，光电门 1、2 可沿 斜面移动，物块上固定有宽度为 d 的挡光窄片。物块在斜面上滑动时，光电门可以显示出挡 光片的挡光时间。（以下计算的 结果均请保留两位有效数字） (1)用游标卡尺测量挡光片的宽度，其示数如图 2 所示，则挡光片的宽度 d=______ mm。 (2)在 P 处用力推动物块，物块沿斜面下滑，依次经过光电门 1、2，显示的时间分别为 40ms、 20ms，则物块 经过光电门 1 处时的速度大小为____________m/s，经过光电门 2 处时的速度 大小为____________m/s。比较物块经过光电门 1、2 处的速度大小可知，应_______（选填“增 大”或“减小”）斜面的倾角，直至两光电门的示数相等； (3)正确调整斜面的倾角后，用刻度尺测得斜面顶端与底端的高度差 h=60.00cm、斜面的长度 L=100.00cm，g 取 9.80m/s2，则物块与斜面间的动摩擦因数的值µ =（ ）。 【答案】 (1). 5.2 (2). 0.13 (3). 0.26 (4). 减小 (5). 0.75 【解析】 【详解】(1)[1]挡光片的宽度为 ； (2)[2][3]d=5.2mm=5.2×10-3m，t1=40ms=40×10-3s，t2=20ms=20×10-3s，用平均速度来求解瞬时速 度： 0.26JAW = − 0.26JAQ W= − = 0.5cm 2 0.1mm 5mm 2 0.1mm 5.2mmd = + × = + × =[4]由于 v2μmgcosθ 故应减小斜面的倾角，直到 mgsinθ=μmgcosθ 此时物块匀速运动，两光电门的示数相等 (3)[5]h=60.00cm=0.6m，L=100.00cm=1m，物块匀速运动时 mgsinθ=μmgcosθ 即 tanθ=μ 又 解得 μ=0.75 10.某同学要将一满偏电流为 3mA 的毫安表 G 改装为量程为 30mA 的电流表。他先测量出毫安 表 G 的电阻，然后对表进行改装，最后再利用一标准毫安表，对改装后的电流表进行检测 具体实验步骤如下： ①按电路原理图 a 连接线路 ②将 R1 的阻值调到最大，闭合开关 S1 后调节 R1 的阻值，使毫安表 G 的指针偏转到满刻度 ③闭合 S2，保持 R1 不变，调节 R2 的阻值，使毫安表 G 的指针偏转到满刻度的三分之一的位 置 ④记下 R2 的阻值 3 1 3 1 5.2 10 m/s 0.13m/s40 10 dv t − ×= = =× 3 2 3 2 5.2 10 m/s 0.26m/s20 10 dv t − − ×= = =× 2 2 tan h L h θ = −回答下列问题： （1）如果按正确操作步骤测得 R2 的阻值为 90Ω，则毫安表 G 内阻的测量值 Rg=___Ω，与毫 安表内阻的真实值 相比，Rg____ （填“>”、“＝”或“