小卷4-【冲刺高考 黄金考点】2021年物理综合练习 (解析版)

1 《冲刺高考 摘金夺银》综合练习(四) 班级__________ 姓名____________ 学号____________ 共 11 小题，总分 50 分。第 1～6 题单选，每小题 3 分，第 7～8 题多选，每小题 2 分，共 22 分；第 9 题实验题 7 分；第 10、11 题计算题(11 分+10 分)。考试时间 40 分钟。 1.距地面高 5 m 的水平直轨道上 A、B 两点相距 2 m，在 B 点用细线悬挂一小球， 离地高度为 h，如图。小车始终以 4 m/s 的速度沿轨道匀速运动，经过 A 点时将随 车携带的小球由轨道高度自由卸下，小车运动至 B 点时细线被轧断，最后两球同 时落地。不计空气阻力，取重力加速度的大小 g＝10 m/s2。可求得 h 等于( ) A.1.25 m B.2.25 m C.3.75 m D.4.75 m 答案 A 解析 小车上的小球落地的时间 t1＝ 2H g ，小车从 A 到 B 的时间 t2＝d v ；B 处小球下落的时间 t3＝ 2h g ； 根据题意可得时间关系为 t1＝t2＋t3，即 2H g ＝d v ＋ 2h g ，解得 h＝1.25 m，选项 A 正确。 2.如图所示，在竖直放置的平行金属板 A、B 之间加有恒定电压 U，A、B 两板的中央留有小孔 O1、O2， 在 B 板的右侧有平行于极板的匀强电场 E，电场范围足够大，感光板 MN 垂直于电场方向固定放置。第一 次从小孔 O1 处由静止释放一个质子，第二次从小孔 Ol 处由静止释 放一个α粒子，关于这两个粒子的运动，下列判断正确的是（ ） A．质子和α粒子在 O2 处的速度大小之比为 1：2 B．质子和α粒子在整个过程中运动的时间相等 C．质子和α粒子打到感光板上时的动能之比为 1：2 D．质子和α粒子打到感光板上的位置不同 答案 C 解析 A．从开始运动到 B 板，质子的速度为 1v ， α 粒子速度为 2v ，根据动能定理 21 02Uq mv  化简得出 2qUv m  由于质子： 1 1 1q m  ； α 粒子： 2 2 1 2 q m  ，则 1 2 2 1 v v  2 故 A 错误； B．设粒子在加速电场中加速时间为t ，加速位移为 s，在偏转电场中时间为t， 1 2O O 与 MN 的竖直高度为 d，有 2 vs t 21 2 Eqd tm   由于质子和 α 粒子的加速位移和偏转位移相同，但 2 1 1 2 1 2q qv v m m  ， 所以 1 2 1 2t t t t  ， 则质子和α粒子在整个过程中运动的时间不相等，故 B 错误； C．从开始运动到打到板上根据动能定理有 K 0Uq Eqd E   则 K1 1 K2 2 1 2 E q E q   故 C 正确； D．带电粒子进入偏转电场后，水平位移为 2 dUx vt E   可知水平位移与比荷无关，则质子和α粒子打到感光板上的位置相同。故 D 错误。故选 C。 3.弹弓是中国非物质文化遗产，《吴越春秋》中就有相关记载：“弩生于弓，弓生于 弹…”。某同学利用一个“Y”形弹弓(如图所示)，将一颗质量约为 20 g 的石头斜向上 射出约 30 m 远，最高点离地约 10 m，空气阻力不计，g 取 10 m/s2。则该同学对弹 弓做功约为( ) A.1 J B.2 J C.3 J D.4 J 答案 C 解析 设石头到达最高点时的速度为 v，从最高点到落地石头做平抛运动，则有 x＝vt，h＝1 2gt2，由石头运 动路径的对称性可得 v＝x g 2h ＝30 2 × 10 2×10 m/s＝15 2 2 m/s，根据功能关系得该同学对弹弓做功为 W ＝mgh＋1 2mv2＝0.02×10×10 J＋1 2 ×0.02× 15 2 2 2 J＝3.125 J≈3 J，C 正确。 4.某同学想利用“电磁弹簧测力计”测量磁感应强度，如图所示。一长为 l 的金属 3 棒 ab 用两个完全相同的、劲度系数均为 k 的弹簧水平悬挂在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里。弹 簧上端固定，下端与金属棒绝缘。金属棒通过开关 S 与一电动势为 E 的电源相连，回路总电阻为 R。开关 S 断开，金属棒处于平衡状态时，弹簧伸长长度为 x0；闭合开关 S，金属棒再处于平衡状态时，弹簧伸长 长度为 x。重力加速度为 g，则关于金属棒质量 m 和磁感应强度的大小 B，下列关系式正确的是( ) A.m＝kx0 g ，B＝Rk（x0－x） El B.m＝kx0 g ，B＝Rk（x0＋x） El C.m＝2kx0 g ，B＝2Rk（x0－x） El D.m＝2kx0 g ，B＝2Rk（x0＋x） El 答案 C 解析 开关断开时 2kx0＝mg，闭合开关后，2kx＋BIl＝mg，其中 I＝E R ，联立上式可得 B＝2kR（x0－x） El ， m＝2kx0 g ，所以选项 C 正确。 5.蹦床可简化为竖直放置的轻弹簧，未形变的床面为弹簧原长点(其弹力满足 F＝kx，弹性势能满足 Ep＝ 1 2kx2，x 为床面受到外力时受力点相对于原长点下沉的距离，k 为常量)。质量为 m 的运动员静止站在蹦床 上时，床面下沉 x0；蹦床比赛中，运动员经过多次蹦跳，逐渐增加上升高度，测得某次运动员离开床面在 空中的最长时间为 t。运动员可视为质点，空气阻力忽略不计，重力加速度为 g。则可求出( ) A.常量 k＝mg 2x0 B.运动员在空中上升的最大高度 h＝1 2gt2 C.床面压缩的最大深度 x＝x0＋ 1 4x0gt2＋x20 D.整个比赛过程中运动员和蹦床总的机械能始终保持守恒 答案 C 解析 当运动员静止在蹦床上时，由平衡条件得，mg＝kx0，解得 k＝mg x0 ，选项 A 错误；由竖直上抛运动 的对称性知，运动员上升和下落的时间均为t 2 ，则运动员上升的最大高度 h＝1 2g t 2 2 ＝1 8gt2，选项 B 错误； 运动员和蹦床组成的系统，在运动员从最高点到床面压缩至最大深度的过程中，只有动能和势能的转化， 系统机械能守恒，由机械能守恒定律得，mg(h＋x)＝1 2kx2，由以上各式解得，x＝x0＋ 1 4x0gt2＋x20，选项 C 正确；运动员经过多次蹦跳，逐渐增加上升高度，系统的机械能增加，故整个比赛过程中运动员和蹦床总 的机械能不守恒，选项 D 错误。 6.跳台滑雪就是运动员脚着特制的滑雪板，沿着跳台的倾斜助滑道下滑，以一定的速度从助滑道水平末端 滑出，使整个身体在空中飞行约 3～5 s 后，落在着陆坡上，经过一段减速运动最终停在终止区。如图所示 是运动员跳台滑雪的模拟过程图，设运动员及装备总质量为 60 kg， 4 由静止从出发点开始自由下滑，并从助滑道末端水平飞出，着陆点与助滑道末端的竖直高度为 h＝60 m， 着陆瞬时速度的方向与水平面的夹角为 60°(设助滑道光滑，不计空气阻力)，则下列各项判断中错误的是 ( ) A.运动员(含装备)着地时的动能为 4.8×104 J B.运动员在空中运动的时间为 2 3 s C.运动员着陆点到助滑道末端的水平距离是 40 3 m D.运动员离开助滑道时距离跳台出发点的竖直高度为 80 m 答案 D 解析 从 A 点水平抛出如图，经平抛落在着陆坡 B 点，已知 B 点速度方 向与水平面成 60°，将速度分解，画出速度三角形，水平方向匀速运动， 竖直方向做自由落体运动，则 v2y＝2gh，vy＝ 2gh，根据速度三角形得 v＝ vy sin 60° ＝ 2gh 3 2 ＝2 2gh 3 ，Ek＝1 2mv2＝4mgh 3 ＝4×60×10×60×1 3 J＝ 4.8×104 J，动能为 4.8×104 J，故 A 正确；空中平抛时间，可以由竖直 分运动求解 h＝1 2gt2，t＝ 2h g ＝ 2×60 10 s＝2 3 s，故 B 正确；如图着陆点到助滑道末端水平距离为 x， 水平方向做匀速直线运动，则 x＝v0t，v0＝ vy tan 60° ，x＝ 2gh 3 · 2h g ＝2h 3 ＝2×60 3 m＝40 3 m，故 C 正确； 如图所示，跳台出发点为 O 点，在助滑道上的运动过程中，只有重力做功，根据动能定理 mgh1＝1 2mv20＝v20 2g ， h1＝v20 2g ＝ 2gh 3 2 2g ＝h 3 ＝20 m，故 D 错误。 本题选错误的选项，故选 D 7.(多选)如图所示，a、b 为两束不同频率的单色光，均以 45°的入射角射到平行玻璃砖的上表面，直线 OO′ 与玻璃砖表面垂直且与其上表面交于 N 点，入射点 A、B 到 N 点的距离相等，经玻璃砖上表面折射后两束 光相交于图中的 P 点。下列说法正确的是( ) A.在玻璃砖中，a 光的传播速度大于 b 光的传播速度 B.若 b 光照射到某金属表面发生了光电效应，则 a 光照射到该金属表面也一定会发 生光电效应 C.同时增大入射角，则 b 光在玻璃砖下表面先发生全反射 D.对同一双缝干涉装置，a 光的相邻两条亮条纹间距比 b 光的相邻两条亮条纹间距大 答案 AD 解析 由光路图可知，a 光在玻璃砖中的折射率小于 b 光在玻璃砖中的折射率，所以 a 光的传播速度大， A 正确；a 光的频率小于 b 光的频率，所以 b 光使某金属发生光电效应，a 光不一定使该金属发生光电效 应，B 错误；因为是平行玻璃砖，因此在其下表面一定不会发生全反射，C 错误；a 光波长较大，因此干 涉条纹间距较大，D 正确。 5 8. (多选)如图甲所示，一根水平张紧的弹性长绳上有等间距的质点 Q′、P′、O、P、Q，相邻两质点间距为 1 m。t＝0 时刻质点 O 从平衡位置开始沿 y 轴正方向振动，并产生分别向左、向右传播的波，质点 O 振动 的图象如图乙所示，当质点 O 第一次到达正方向最大位移时，质点 P 才开始振动，则( ) A.P′、P 两质点之间的距离为半个波长，因此它们的振动步调始终相反 B.当质点 Q′第一次到达负方向最大位移时，质点 O 已 经通过了 25 cm 的路程 C.当波在绳上传播时，波速为 1 m/s D.若质点 O 振动加快，波的传播速度变大 答案 BC 解析 向左、向右传播的两列波关于 y 轴左右对称，P′、P 步调总是相同，A 错误；振动从质点 O 传到质 点 Q′时，质点 O 已经振动了半个周期，质点 Q′起振方向向上，当质点 Q′第一次到达负方向最大位移时， 质点 O 第二次到达正方向最大位移处，共运动了5 4 个周期，通过的路程 s＝5A＝25 cm，B 正确；t＝1 s 时 刻，质点 O 第一次到达正方向最大位移，质点 P 刚开始振动，即波传播了 1 m，故波速 v＝x t ＝1 m/s，C 正确；波速由介质决定，与质点振动频率无关，故质点 O 振动加快，波的传播速度不变，D 错误。 9.(7 分)(1)在练习使用多用电表实验中，下面使用多用 电表测量电阻的操作中正确的是________(黑表笔插在 “－”插孔，红表笔插在“＋”插孔)。 (2)某同学尝试利用多用电表近似测量一节干电池的电 动势。将选择开关旋到________________挡(填“直流 电压 2.5 V”或“交流电压 2.5 V”)，红表笔接电池 ________(填“正极”或“负极”)，直接测量电池路端 电压。如图所示，示数为________ V。 答案 (1)AB (2)直流电压 2.5 V 正极 1.38 解析 (1)测量电阻时要经过机械调零、欧姆调零，欧姆调零时红黑表笔短接，在测量电阻时换挡后都需要 重新欧姆调零。使用多用电表进行测量时手不能接触笔尖金属体，测量电阻时被测电阻应与其他电路元件 分离，多用电表欧姆挡黑表笔端电势高，因此答案选 A、B。 (2)测量干电池电动势时多用电表功能选择直流 2.5 V，电流从红表笔流入多用电表，所以红表笔接正极。 测电压读数为 1.38 V。 10.(11 分)某玩具厂设计出如图所示的玩具，轨道固定在高为 H1＝0.5 m 的水平台面上，通过在 A 处压缩弹 簧把质量 m＝0.01 kg 的小球(可看成质点)从静止弹出，先后 6 经过直线轨道 AC，半径 R1＝0.1 m 的圆形轨道，长为 L1＝0.5 m 的直线轨道 CD，以及两段半径 R2＝1 m 的圆弧 DE、GP，G、E 两点等高且两圆弧对应的圆心角都为 37°，所有轨道都平滑连接；小球从 P 点水平 抛出后打到固定在 Q 点的锣上，P、Q 的水平距离 L2＝1.2 m，锣的半径 r＝0.3 m，圆心 O 离地高 H2＝0.4 m。CD 段的动摩擦因数为 0.2，其余轨道光滑，N 为在 P 点正下方的挡板，在一次测试中测出小球运动到 B 点时对内轨的作用力为 0.064 N。(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g＝10 m/s2) (1)求小球运动到 B 点时的速度大小； (2)小球能否离开轨道，请说明理由； (3)要使小球打到锣上，求小球从 A 处弹出时弹簧对小球所做的功需满足的条件。 答案 (1)0.6 m/s (2)见解析 (3)0.1 J≤W≤0.23 J 解析 (1)由牛顿第二定律得 mg－FN＝mv20 R1 v0＝0.6 m/s。 (2)设小球不能离开轨道，通过直线轨道 CD 后能上升的最大高度为 h0，则 mg(2R1－h0)－μmgL1＝0－1 2mv20 h0＝0.118 m h0