湖北省部分省重点中学2020-2021高二3月联考物理试题（Word版附答案）

1 湖北省部分重点中学高二年级 3 月联合考试 物理试题 考试时间：75 分钟 一、选择题（1-7 为单选，8-9 为多选，每题 4 分，共 36 分） 1．下列是课本中四幅插图，关于这四幅插图下列说法正确的是（ ） A．甲图中，赛车的质量不是很大，却安装着强劲的发动机，可以获得很大的惯性 B．图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈自身产生大量热量，从而冶炼金属 C．图丙是李辉用多用电表的欧姆挡测量变压器线圈电阻，刘伟手握线圈裸露的两端协助测量，李 辉把表笔与线圈断开瞬间，刘伟觉得有电击说明欧姆挡内电池电动势很高 D．丁图中，无论小锤用多大的力去打击弹性金属片， A B、 两球总是同时落地 2．如图所示，4 个完全相同的水球紧挨在一起水平排列，子弹（可视为质点）在水球中沿水平方向做 匀变速直线运动，恰好穿出第 4 个水球，则以下说法正确的是（ ） A．子弹穿过每个水球所用的时间相同 B．子弹穿过每个水球的速度变化量相同 C．子弹穿过每个水球的动能变化量相同 D．子弹穿出第 2 个水球的瞬时速度与全程的平均速度相等 3．下图是嫦娥五号进入月球轨道的示意图。嫦娥五号沿 椭圆轨道运行到近心点，运行速度约为 v1=2km/s； 在此位置保持切向将运行速度瞬间降低到 v2=1.7km/s，嫦娥五号的运行轨道就调整为在月球表 面附近绕月球做匀速圆周运动的正圆轨道（轨道半 径可视为月球半径 r）。已知引力常量为 G，请根据 以上信息，判断下列说法不正确的是（ ） 1 2 3 4 2 A．嫦娥五号分别沿椭圆轨道和正圆轨道运行时，半长轴的三次方与周期的平方的比值不相等 B．在近心点由椭圆轨道进入正圆轨道时，嫦娥五号的机械能减小 C．月球的质量可表示为 G rvM 2 1 D．月球表面附近的重力加速度为 r vg 2 1月 4．空间存在平行于 x 轴方向的静电场，其电势φ随 x 的分布如图所示。一质量为 m、电荷量为 q 的带电 粒子从坐标原点 O 由静止开始，仅在电场力作用下沿 x 轴正方向运动。则下列说法正确的是（ ） A．该粒子带负电荷 B．该粒子从原点 O 运动到 x0 过程运作匀变速运动 C．该粒子从原点 O 运动到 x0 过程中电场力做负功 D．空间存在的静电场场强 E 是沿 x 轴正方向均匀减小的 5．如图所示，图中所有电表均为理想电表，电源内阻不可忽略。已知平 行板电容器中的带电质点 P 处于静止状态，定值电阻 1R 的阻值比电源内阻大，当滑动变阻器 2R 的 滑片向 a 端移动时（ ） A．电压表示数减小，电流表示数减小 B．电源的输出功率逐渐增大 C．电压表示数变化量 U 与电流表示数变化量 I 比值不变 D．质点 P 将向下运动 6．如图甲，一个 100 匝的矩形闭合铜线框在匀强磁场中绕与磁感线方向垂直的转轴匀速转动，线框中 产生的交变电流的图象如图乙所示。已知线框的总电阻为 5Ω，则（ ） A． 0.4st  时穿过线框的磁通量为零 B．穿过线框的磁通量最大变化率为 2 Wb/s5 C．线框的热功率为 160W D．0~0.8s 内线框克服安培力做的功为 56 J 3 7．在冰壶比赛中，球员手持毛刷擦刷冰面，可以改变 冰壶滑行时受到的阻力。如图 a 所示，蓝壶静止 在圆形区域内，运动员用等质量的红壶撞击蓝壶， 两壶发生正碰。若碰撞前、后两壶的 v—t 图象如图 b 所示。关于冰壶的运动，下列正确的是（ ） A．碰撞后过程中，蓝壶受到的阻力比红壶大 B．碰撞后，蓝壶的运动的时间为 6s C．碰撞后两壶相距的最远距离为 1.1mD．两壶碰撞是弹性碰撞 8．如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与物块 A 拴接，物块 A、B、C、D 紧挨在一起放在光滑水平 面上，在水平向左的外力 F 的作用下整个装置处于静止状态。已知弹簧的劲度系数为 k，弹簧始终 处于弹性限度内，物块 A、B、C、D 的质量分别为 m、2m、3m、4m，突然撤去外力 F 瞬间，下列 说法正确的是（ ） A．弹簧的压缩量为 10 F k B．A 的加速度大小为 10 F m C．B 对 A 的作用力大小为 9 10 F D．B 对 C 的作用力大小为 2 F 9．如图甲所示，在真空中，两个带电荷量均为 31 10 Cq   的负点电荷 P、Q 固定于光滑绝缘水平面 上，将该平面上一质量 10gm  、电荷量为 31 10 C 的带正电小球（视为质点）从 a 点由静止释 放，小球沿两电荷连线的中垂线运动到两电荷连线的中点 O，其从 a 点运动到 O 点的 v t 图像如 图乙中实线所示，其经过 b 点时对应的图线切线斜率最大，如图中虚线所示，则下列分析正确的是 （ ） A．在两电荷的连线上，O 点的电场强度最小，电势最高 B．b 点的电场强度大小为10V / m C．a、b 两点间的电势差为 45V D．在从 a 点运动到 O 点的过程中，小球受到电荷 P 的作用力先增大后减小 4 二、实验题（共 18 分） 10（6 分）某同学用如图甲所示装置验证动能定理或动量定理：铁架台下端固定一个光电门，小球从光 电门上方某处由静止下落，穿过光电门时，与光电门相连的计时器测量挡光时间为 t 。测量小球释放 时球心距光电门的距离为 h，小球从开始下落到光电门开始挡光的时间为 t，重力加速度为 g，回答下列 问题： (1)首先用螺旋测微器测量小球的直径，如图乙所示，小球的直径为 d  ___________mm。 (2)验证动能定理的表达式为___________验证动量定理的表达式为___________。 11（12 分）某同学想要描绘标有“3.8 V 0.3 A”字样的小灯泡 L 的伏安特性曲线，要求实验尽量准确。 可供选择的器材除小灯泡、开关、导线外，还有： 电压表 V，量程 0~5 V，内阻约 5 kΩ 电流表 A1，量程 0~500 mA，内阻约 0.5 Ω 电流表 A2，量程 0~100 mA，内阻约 4 Ω 滑动变阻器 R1，最大阻值 10 Ω，额定电流 2.0 A 滑动变阻器 R2，最大阻值 100 Ω，额定电流 1.0 A 直流电源 E，电动势约 6 V，内阻可忽略不计 (1)上述器材中，电流表应选______，滑动变阻器应选______（填写器材的字母符号）。 (2)该同学正确选择仪器后连接了图甲所示的电路，为保证实验顺利进行，并使误差尽量小，请你检查 该电路，指出电路在接线上存在的两项问题（只指出问题，不用修改）：①___________________； ②____________________。 5 (3)该同学校正电路后，经过正确的实验操作和数据记录，描绘出了小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示， 由此推断小灯泡的电阻值随工作电压的增大而___________（选填“增大”或“减小”或“不变”） (4)该同学完成实验后又进行了以下探究：把两只这样的小灯泡并联，直接接在电动势为 4 V、内阻为 8 Ω的电源上组成闭合回路。请你根据上述信息估算此时一只小灯泡的功率约为___________ W（结果保 留 2 位有效数字）。 三、解答题（共 32 分） 12（10 分）如图所示，质量为 m 的小车静置于光滑水平面上，小车右端带有光滑圆弧轨道，一质量也 为 m 的小球以水平速度 v0 从左端冲上小车，到达某一高度后又能回到小车左端，重力加速度为 g，不 计一切摩擦，求： (1)小球上升的最大高度； (2)小球回到小车左端时速度。 13（11 分）如图所示，间距为 L、足够长的光滑平行金属导轨倾斜固定放置，导轨平面倾角 30   ， 导轨上端连接一个电压表（可看成理想电压表），下端连接一个阻值为 R 的定值电阻，整个导轨处在垂 直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为 B，金属棒 ab 垂直放置在导轨上，金属棒 由静止沿导轨下滑的过程中与导轨接触良好且始终与导轨垂直。金属棒接入电路的电阻为 1 2 R 。金属棒 向下运动过程中，电压表的最大示数为 U。重力加速度为 g，不计导轨电阻。 (1)求金属棒向下运动的最大速度； (2)求金属棒的质量； (3)若电压表的示数从 0 变为 U 的过程中通过金属棒截面的电荷量为 q，求 此过程中电阻 R 上产生的焦耳热为多少。 6 14（11 分）如图所示，在平面直角坐标系 xOy 的第一象限内有沿 y 轴负方向的匀强电场，场强大小为 E，在第三、四象限内有垂直于坐标平面向外的匀强磁场，在 y 轴上 P （0，L）点沿 x 轴正方向以一定 初速度射出一个质量为 m、电荷量为 q 的带正电的粒子，粒子经电场偏转刚好从 x 轴上Q （2L，0）点 进入磁场，粒子经磁场偏转后出磁场，刚好能到 P 点，不计粒子重力。 (1)求粒子从 P 点射出时的初速度大小； (2)求匀强磁场的磁感应强度大小； (3)改变粒子在 P 点沿 x 轴正方向射出的速度大小，粒子经电场偏转后进入磁场，刚好从 O 点出磁场， 求粒子第 5 次经过 x 轴的位置离 O 点的距离。 四、选做题（第 15，16 两题请从选修 3-3 或选修 3-5 中选做） 【选修 3-3】（共 14 分） 15（多选 4 分）下列说法中正确的是（ ） A．温度和质量都相同的水、冰和水蒸气，它们的内能相等 B．只要是具有确定的熔点的固体就必定是晶体 C．理想气体等压膨胀过程一定吸热 D．浸润液体在毛细管里下降，不浸润液体在毛细管里上升 16（10 分）如图，一水平放置的汽缸左端开孔，汽缸内壁的长度为 2L，一活塞只能在气缸内运动，其 右边密闭有一定质量的理想气体，不计活塞厚度和所有摩擦，活塞和汽缸均绝热。开始时活塞离气缸右 端的距离为 L，外界大气压为 1.0 105Pa，温度为 27℃，现用电热丝对密闭气体缓慢加热，求： (1)当加热到 227℃时，活塞离气缸右端的距离； (2)当加热到 527℃时，气缸内密闭气体的压强。 7 【选修 3-5】（共 14 分） 15（多选题 4 分）一群处于 4n  能级的氢原子，向低能级跃迁发出多种光，分别用这些光照射图甲电 路的阴极 K，能得到 3 条电流随电压变化的图线，如图乙所示。已知氢原子能级如图丙，部分金属的截 止频率和逸出功如下表，则下列说法正确的是（ ） 几种金属的逸出功和极限频率 金属 钨 钙 钠 钾 铷 14/10 Hzv 10.95 7.73 5.53 5.44 5.15 0W /eV 4.54 3.20 2.29 2.25 2.13 A．图乙中，a 光是氢原子从 4n  能级向 1n  能级跃迁产生的 B．阴极材料可能为金属钠 C．a 光的波长小于 b 光的波长 D．a 光光子的动量小于 b 光光子的动量 8 16（10 分）两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核，已知氘核质量 mD＝2.0136u，氦核质量 mHe＝3.0150u， 中子质量 mn＝1.0087u，1u=931.5MeV。 (1)写出核反应方程，并计算释放出的结合能； (2)若反应前两氘核的动能均为 Ek0＝0.35MeV，它们正撞发生聚变，且反应后释放的核能全部转变为动 能，则反应产生的氦核和中子的动能各为多少 MeV? 9 参考答案 一、选择题（每题 4 分，选不全得 2 分） 1．D2．C3．A4．B5．C 6．B 7．C 8．BC 9．AC 二、实验题（每空 2 分，共 18 分） 10．3.200 （两式子不消去质量 m 也得分） 11．A1R1 电流表应采用外接法 滑动变阻器应采用分压接法 增大 0.19（0.17~0.21） (4)设灯泡电压为 U，电流为 I，当两灯泡并联接在电源两端， 由闭合电路欧姆定律可得 U=E-2Ir 代入数据可得 U=4-16I 在原伏安特性曲线图像中作函数 U=4-16I 的图线，交点代表每个灯泡两端的电压和流过每个灯泡的电流，如图： 则由图可知，灯泡两端的电压为 1.00 V，通过的电流为 0.19 A，则灯泡的功率 P=UI=1.00×0.19 W=0.19 W 三，计算题 12．(1) 0；(2) （每问 5 分） (1)设小球回到小车左端时时速度为 v1，小车的速度为 v2，选取水平向右为正方向，整个过 程中系统的水平动量守恒，得 由机械能守恒得 解得 ， (2)当小球与小车的速度相等时，小球弧形槽上升到最大高度，设最大高度为 h，则 解得 13．(1) ；(2) ；(3) （三问分别为 3 分，4 分，4 分） (1)设金属棒的最大速度为 ，则最大电动势 由题意可知 解得 (2)当金属棒匀速运动时，电压表的示数最大，对金属棒进行受力分析，则 解得 (3)设电压表的示数从 0 变为 U 的过程中，金属棒沿导轨运动的距离为 x，根据法拉第电磁感 应定律有 根据欧姆定律有 通过金属棒截面的电荷量 解得 设定值电阻中产生的焦耳热为 Q，则金属棒中产生的焦耳热为 ，根据能量守恒定律有 解得 14．(1) ；(2) ；(3) （三问分别为 3 分，4 分，4 分） (1)设粒子从 P 点射出时的初速度大小为 ，粒子在电场中做类平拋运动，则 根据牛顿第二定律有 解得 (2)设粒子进磁场时速度大小为 v，根据动能定理有 10 解得 设粒子进磁场时速度与 x 轴正方向的夹角为 ，则 解得 粒子的运动轨迹如图所示: 粒子出磁场时速度与 x 轴正方向的夹角也为 ，由于粒子会再次回到 P 点，由几何关系可知， 粒子出磁场时的位置坐标为 ，则粒子在磁场中做圆周运动的半径 根据牛顿第二定律有 解得 (3)改变粒子进电场时的初速度后，设粒子进磁场时速度为 ，速度与 x 轴正方向的夹角为 ， 则 粒子在磁场中做圆周运动的半径为 根据牛顿第二定律有 解得 设粒子第一次和第二次经过 x 轴的点间的距离为 s，则 根据对称性和周期性可知，粒子第 5 次经过 x 轴时的位置离 O 点的距离 【选修 3-3】 15．AC 4 分 16.(1) ；(2) （两问各 5 分） (1)对密闭气体加热，活塞向左运动的过程中，气体做等压变化。设气缸横截面积为 S，活塞 恰运动到气缸左端时气体温度为 t℃，则 ， ； ， 由盖一吕萨克定律得 解得 故当加热到 227℃时，活塞没有运动到气缸左端处，设此时活塞离气缸右端距离为 x，则密闭 气体的温度 ，体积 由盖一吕萨克定律得 解得 (2)当加热到 527℃时，活塞已运动到气缸左端处，设此时密闭气体的压强为 ，则 ， 有 解得 （或 ） 【选修 3-5】 15． AC 4 分 16．(1)3.26MeV；(2)EkHe＝0.99MeV，Ekn＝2.97MeV（两问各 5 分） 【详解】(1)核反应方程为 12H＋12H→01n＋13He 设反应质量亏损Δm＝2mD－mHe－mn＝0.0035u 由质能方程得释放核能ΔE＝Δm×931.5MeV＝0.0035×931.5MeV＝3.26MeV (2)将两氘核作为一个系统，由动量守恒有 0＝mHevHe＋mnvn 由能量守恒有 mHevHe2＋ mnvn2＝ΔE＋2Ek0 代入数据可得 EkHe＝0.99MeVEkn＝2.97MeV