【物理】山东省济南市2020届高三下学期5月高三高考模拟（二模）试题（解析版） 20页

山东省济南市 2020 届高三下学期 5 月 高三高考模拟（二模）试题 一、单项选择题：本题共 8 小题，每小题 3 分，共 24 分。在每小题给出的四个选项中，只 有一项是符合题目要求的。 1.下列说法中正确的是（ ） A. 伽利略在研究自由落体运动时，采用了科学实验和逻辑推理相结合的方法 B. 卡文迪许在使用扭秤测定万有引力常量时，采用了控制变量的方法 C. 库仑在研究电荷间相互作用的规律时，采用了等效替代的方法 D. 法拉第提出用电场线来描述电场，采用了类比的方法 【答案】A 【解析】 【详解】A．伽利略认为自由落体运动就是物体在倾角为 90 的斜面上的运动，再根据铜球 在斜面上的运动规律得出自由落体的运动规律，这是采用了实验和逻辑推理相结合的方法， 故 A 正确； B．卡文迪许在测量万有引力常量时用了放大法，故 B 错误； C．库仑在研究电荷间相互作用的规律时，采用了控制变量法，故 C 错误； D．法拉第提出用电场线来描述电场，采用了等效替代法，故 D 错误。 故选 A。 2.如图所示为某电场中的一条电场线，线上有 A、B、C 三点，B 点是 A、C 的中点。电子在 A 点的电势能为 4eV，在 C 点的电势能为 10eV，下列说法正确的是（ ） A. B 点电场强度的方向一定由 C 指向 A B. B 点电场强度的方向一定由 A 指向 C C. B 点的电势一定小于—7V D. B 点的电势一定大于—7V 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】AB．根据题意可知，电子在 A 点的电势能更低，则说明 A 点的电势更高，所以电 场线由 A 指向 C，则 B 点电场强度的方向一定由 A 指向 C，故 A 错误，B 正确； CD．如果为匀强电场，则有 B A C B      得 7VB  由题无法确定该电场是什么电场，故无法确定 B 点的电势，故 CD 错误。 故选 B。 3.如图所示是投掷飞镖游戏的示意图，O 点距水平地面的高度为 h，竖直靶板与 O 点的距离 为 x，不计空气阻力。当投掷者从 O 点以某一速度向右水平掷出飞镖时，飞镖打在靶上距地 面 2 h 的 C 点。现将竖直靶板向右移动 2 x ，仍以相同速度从 O 点掷出飞镖，飞镖打在靶上的 位置应该是（ ） A. 打在 C 点 B. 打在地面与 C 点之间 C. 恰好打在靶板与地面的交点处 D. 不能打在靶板上 【答案】D 【解析】 【详解】飞镖打在靶上距地面 2 h 的 C 点时有 2 1 1 2 2 h gt 得 1 ht g  初速度为 0 1 x gv xt h   现将竖直靶板向右移动 2 x ，飞镖在空中运动的时间为 2ht g  此过程中水平方向的位移为 ' 0 2 32 2 g hx v t x x xh g      则飞镖不能打在靶板上，故 D 正确，ABC 错误。 故选 D。 4.一挡板把两根完全相同的圆木挡在倾角为30 斜坡上，截面图如图所示。在挡板从竖直位 置绕下端 O 点逆时针缓慢转过 45 角的过程中，若不计摩擦，下列判断正确的是（ ） A. a 对 b 的弹力一直减小 B. a 对 b 的弹力先减小后增大 C. 斜坡对 a 的弹力一直减小 D. 斜坡对 a 的弹力先减小后增大 【答案】C 【解析】 【详解】AB．对 b 受力分析且由平衡可得 sin30 2ab GN G   即 a 对 b 的弹力一直不变，故 AB 错误； CD．对 a 受力分析如图，由图可知，斜坡对 a 的弹力一直减小，故 C 正确，D 错误。 故选 C。 5.如图所示，图甲是 5st= 时刻一简谐横波沿 x 轴正方向传播的波形图，图乙为这列波上某质 点的振动图象，则（ ） A. 该列波的波速为 4m/s B. 图乙可能是质点 b 的振动图象 C. 质点 c 的振动方程为 π6sin π cm2y t     D. 10st  时， a 点的振动方向向上 【答案】C 【解析】 【详解】A．由甲图可得λ=8m，由乙图中可得 T=4s，所以该简谐横波的传播速度为 8 m/s 2m/s4v T    故 A 错误； B．由图甲可知， 5st= 时质点 b 位于平衡位置且向上振动，由图乙可知，5s 时质点处于波峰 位置，故 B 错误； C．由图甲可知，质点 c 的振动方程为 π6sin π cm2y t     故 C 正确； D． 5st= 时质点 a 处于波峰处，经过 5s，即为四分之五周期，质点 a 运动到平衡位置且向下 振动，故 D 错误。故选 C。 6.光刻机是生产大规模集成电路的核心设备，光刻机的曝光波长越短，分辨率越高。“浸没 式光刻”是一种通过在光刻胶和投影物镜之间加入浸没液体，从而减小曝光波长、提高分辨 率的技术。如图所示，若浸没液体的折射率为 1.44，当不加液体时光刻胶的曝光波长为 193nm，则加上液体时光刻胶的曝光波长变为（ ） A. 161 nm B. 134 nm C. 93nm D. 65nm 【答案】B 【解析】 【详解】加上液体时光刻胶的曝光波 v f   ，光在液体中的传播速度为 cv n  ，不加液体时 0c λ f 联立得 0 0 193 nm 134nm1.44 v c f n c n         故 B 正确，ACD 错误。故选 B。 7.1687 年牛顿在总结了前人研究成果的基础上提出了万有引力定律，并通过月—地检验证明 了地球对地面物体的引力与行星对卫星的引力具有相同的性质。当时牛顿掌握的信息有：地 球表面的重力加速度 g，月球轨道半径为地球半径的 60 倍，月球的公转周期约为 27.3 天。 下列关于月一地检验的说法中正确的是（ ） A. 牛顿计算出了地球对月球的万有引力的数值，从而完成了月—地检验 B. 牛顿计算出了月球对月球表面物体的万有引力的数值，从而完成了月—地检验 C. 牛顿计算出了月球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的 1 6 ，从而完成了月—地 检验 D. 牛顿计算出了月球绕地球做圆周运动的加速度约为地球表面重力加速度的 1 3600 ，从而 完成了月—地检验 【答案】D 【解析】 【详解】AB．牛顿当时还没有测量出万有引力常量，后来卡文迪许测出的万有引力常量， 所以牛顿并没有计算出地球对月球的万有引力的数值和月球对月球表面物体的万有引力的 数值，故 AB 错误； C．对任一物体在星球表面受到的重力等于星球对物体的万有引力，即 2 GmM mgR  根据题意无法知道地球质量与月球的质量关系以及地球半径与月球的半径关系，故无法求出 月球表面的重力加速度与地球表面的重力加速度的大小关系，故 C 错误； D．设物体质量为 m，地球质量为 M，地球半径为 R，月球轨道半径 r=60R，物体在月球轨 道上运动时的加速度为 a，由牛顿第二定律 2(60 ) MmG maR  地球表面物体重力等于万有引力 2 GmM mgR  联立解得 2 1 60 a g = 故 D 正确。 故选 D。 8.如图所示，两平行金属板水平放置，板长和板间距均为 L，两板间接有直流电源，极板间 有垂直纸面向外的匀强磁场。一带电微粒从板左端中央位置以速度 0v gL 垂直磁场方向 水平进入极板，微粒恰好做匀速直线运动。若保持 a 板不动，让b 板向下移动 0.5L，微粒从 原位置以相同速度进入，恰好做匀速圆周运动，则该微粒在极板间做匀速圆周运动的时间为 （ ） A π 3 gL g B. π 2 gL g C. π gL g D. 2π gL g 【答案】A 【解析】 【详解】微粒恰好做匀速直线运动时有 0 Eq qv B mgL   恰好做匀速圆周运动 3 2 Eq mg L  联立解得 02 mg qv B 即 0 2 mgv qB  由题意可知 0v gL ，则有 2 mg gLqB  由公式 2 0 0 vqv B m R  得 0mvR qB  联立解得 2R L 微粒运动轨迹如图所示，由几何关系可得 30MON   所以微粒在磁场中运动的时间为 π30 2π 2 360 3 gLLt ggL      故 A 正确，BCD 错误。 故选 A。 二、多项选择题：本题共 4 小题，每小题 4 分，共 16 分。在每小题给出的四个选项中，有 多项符合题目要求。全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分。 9.一辆质量为 m、额定功率为 P 的汽车在水平路面上从静止开始做匀加速直线运动，经过时 间 t 达到额定功率，此时的速度为 v，汽车行驶过程中阻力保持不变。下列说法正确的是 （ ） A. 汽车受到的阻力大小为 P v B. 汽车受到的阻力大小为 P mv v t  C. 在 0 2 t 时间内汽车牵引力的平均功率 4 P D. 在 0 2 t 时间内汽车牵引力的平均功率 P 2 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．汽车达到额定功率时的牵引力为 PF v  匀加速过程的加速度为 va t  由牛顿第二定律有 F f ma  即 P vf mv t   则汽车受到的阻力大小为 P mvf v t   故 A 错误，B 正确； CD．t 时刻有 P Fv 由于汽车做匀加速直线运动，则 2 t 时刻的速度为 2 2t vv  此过程中汽车牵引力的平均功率 2 2 4 4 tv Fv PP F    故 C 正确，D 错误。 故选 BC。 10.雨雪天气时路面湿滑，汽车在紧急刹车时的刹车距离会明显增加。如图所示为驾驶员驾 驶同一辆汽车在两种路面紧急刹车时的 v t 图象，驾驶员的反应时间为 1s。下列说法正确 的是（ ） A. 从 0t  到停下，汽车在湿滑路面的平均速度大于在干燥路面的平均速度 B. 从 1t  s 到停下，汽车在湿滑路面的平均速度大于在干燥路面的平均速度 C. 从 0t  到停下，汽车在湿滑路面的行驶距离比在干燥路面的行驶距离多 15m D. 从 1st  到停下，汽车在湿滑路面的加速度是在干燥路面的加速度的 0.75 倍 【答案】CD 【解析】 【详解】AC．从 0t  到停下，汽车在湿滑路面的位移为 1 4 3030 1m m 90m2x     平均速度为 1 90 m/s 18m/s5v   从 0t  到停下，汽车在干燥路面的位移为 2 3 3030 1m m 75m2x     平均速度为 2 75 m/s 18.75m/s4v   则从 0t  到停下，汽车在湿滑路面的行驶距离比在干燥路面的行驶距离多 15m，故 A 错误， C 正确； B．从 1t  s 到停下，汽车在湿滑路面的平均速度 ' 1 30 m/s 15m/s2v   从 1t  s 到停下，汽车在干燥路面的平均速度 ' 2 30 m/s 15m/s2v   故 B 错误； D．从 1st  到停下，汽车在湿滑路面的加速度大小 2 2 1 30 m/s 7.5m/s4a   从 1st  到停下，汽车在干燥路面的加速度大小 2 2 2 30 m/s 10m/s3a   则从 1st  到停下，汽车在湿滑路面的加速度是在干燥路面的加速度的 0.75 倍，故 D 正确。 故选 CD。 11.如图所示为一台小型发电机结构示意图，线圈绕垂直匀强磁场方向的轴匀速转动，通过 电刷接有一盏小灯泡。已知线圈匝数为 N，内阻为 r，转动的周期为 T，小灯泡的电阻为 9r， 电压表的示数为 U。从图示位置开始计时，下列说法中正确的是（ ） A. 从开始到 4 Tt  过程中，通过灯泡的电量为 36 UT r B. 从开始到 2 Tt  过程中，灯泡消耗的电能为 2 18 U T r C. 线圈产生的电动势瞬时值表达式为 22 cose U tT  D. 线圈转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为 5 2 9 UT N 【答案】BD 【解析】 【详解】A．由题意可知 9 9 rU Er r   得 10 9E U 最大感应电动势为 max 10 2 2π 9E U NBS NBS T     得 10 2 5 2 2 9π 9π UT UTNBS   从开始到 4 Tt  过程中，通过灯泡的电量为 5 2 2 10 10 9π 10 18π N NBS UT UTq r r r r     故 A 错误； B．电路中的电流为 9 UI r  则从开始到 2 Tt  过程中，灯泡消耗的电能为 2 2 2 29 92 81 2 18 T U T U TE I r rr r        故 B 正确； C．线圈产生的电动势瞬时值表达式为 max 10 2 2πcos cos9e E t U tT   故 C 错误； D．线圈转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为 max 5 2 9 π UTBS N    故 D 正确。 故选 BD。 12.如图甲所示，长为 L 的长木板水半放置，可绕左端的转轴 O 转动，左端崮定一原长为 2 L 的弹簧，一质量为 m 的小滑块压缩弹簧到图甲中的 a 点（物体与弹簧不连接）， Oa 间距离 为 4 L 。将小滑块由静止释放后，木板不动，小滑块恰能到达木板最右端。将木板绕 O 点逆 时针转动 37°后固定，如图乙所示，仍将物体由 a 点静止释放，物体最多运动到离 O 点 3 4 L 的 b 点。已知弹簧的弹性势能 21 2pE k x  ，其中 k 为弹性系数， x 为弹簧的形变量。取 sin37 0.6, 37cos 0.8   。下列说法正确的是（ ） A. 物体与木板间的动摩擦因数为 6 7 B. 物体在 a 点时，弹簧的弹性势能为 1 2 mgL C. 长木板水平放置时，物体运动过程中的最大动能为 13 28 mgL D. 长木板水平放置时，物体运动过程中的最大动能为 25 56 mgL 【答案】AD 【解析】 【详解】A．木板水平时有 pmax 3 4E mg L  木板绕 O 点逆时针转动37 后固定有 pmax 1cos37 sin372E mg L mg L      联立解得 6 7   故 A 正确； B．物体在 a 点时，弹簧的弹性势能为 pmax 3 3 6 9 4 4 7 14E mgL mgL mgL    故 B 错误； CD．当弹簧弹力与摩擦力大小相等时，速度最大，则有 1mg kx  得 1 6 7 mg mgx k k   此时弹簧的弹性势能为 2 p 1 1 2E kx ，由能量守恒有 pmax p kmax 1( )4 LE E E mg x     联立解得 kmax 25 56E mgL 故 C 错误，D 正确。 故选 AD。 三、非选择题：本题共 6 小题，共 60 分。 13.如图甲所示为双缝干涉实验的装置示意图，现要利用这套装置来测量某种单色光的波长。 (1)装置示意图中有三个电学元件的名称空缺，关于它们的说法正确的是_____。 A．①是双缝，③是滤光片 B．②是双缝，③是单缝 C．②是单缝，③是双缝 (2)用 20 分度的游标卡尺测量双缝间距如图乙所示，双缝间距 d=_____mm。 (3)图丙为实验得到的干涉条纹，用测量头测出了第 1 条和第 6 条亮纹中心间的距离为 x ， 已知双缝到光屏的距离为 l，则所测单色光波长的计算式为  _____（用题中所给的字母表 示）。 【答案】(1). C (2). 2.05 (3). 5 d x l   【解析】 【详解】(1)[1]为获取单色线光源，光源后面要有滤光片、单缝、双缝，则①是滤光片，② 是单缝，③是双缝，故 AB 错误，C 正确。故选 C (2)[2]游标卡尺读数 0.2cm 1 0.05mm 2mm 0.05mm 2.05mmd       (3)[3]相邻两亮条纹间距为 5 x ，由干涉条纹与波长间的关系可知 5 x l d   得 5 d x l   14.某同学要测定某型号小电珠的伏安特性曲线。可供选择的实验器材如下： A．待测某型号小电珠 L：额定电压 5V，额定功率约为 1.25W； B．电流表 A1：量程 0.3A，内阻约为 0.5Ω ； C．电流表 A2：量程 1.0A，内阻约为1.0Ω ； D．电压表 V1：量程 3V，内阻为 V1 500ΩR  ； E．电压表 V2：量程 15V，内阻为 V2 1.5kΩR  ； F．滑动变阻器 R1：最大阻值为10Ω ； G．滑动变阻器 R2：最大阻值为1kΩ ； H．电源 E：电动势 6 V，内阻很小； I．定值电阻 R3：阻值 500Ω ； J．开关一个，导线若干。 (1)实验中电压表应选择_____（填“V1”或“V2”）。 (2)电压表的示数为_____V 时，小电珠达到额定功率。 (3)在答题纸上的方框中画出实验电路图，并标明所用器材的符号_____。 (4)若电压表和电流表的读数分别为 U 和 I，则小电珠此时的电阻值 xR  _____。（用 U 和 I 表示，其他所需物理量代入题中所给数值） 【答案】 (1). V1 (2). 2.5V (3). (4). 1000 500 U I U 【解析】 【详解】(1)[1]由于小电珠 L 额定电压 5V，则电压表应选 V1 (3)[3]由于电压表 V1 量程不够，则应将电压表 V1 与 R3 串联扩大量程，小电珠 L 额定电流为 1.25 A 0.25A5 PI U    则电流表应选 A1，由于电压表 V1 内阻已知，则电流表应外接，描绘小电珠 L 的伏安特性曲 线时，滑动变阻器应用分压式，则滑动变阻器应选 R1，电路图如图 (2)[2]由原理图可知，当小电珠两端电压为 5V 时，小电珠达到额定功率，由于电压表 V1 的 内阻与 R3 的阻值相等，则当电压表 V1 的示数为 2.5V 时小电珠达到额定功率 (4)[4]由实验原理可得 V1 2 1000 500x U UR U I UI R    15.一定质量的理想气体从状态 a 开始，经历三个过程 ab bc ca、 、 回到原状态，其 P—V 图 象如图所示。已知气体在状态 a 的压强为 0p 、体积为 0V 、温度为 0T ，气体在状态 b 的温度 01.5bT T ，气体在状态 c 的温度 0cT T ，求 (1)气体在状态 b 时的体积； (2)分析说明气体由状态 c 到状态 a 是吸热还是放热，并求出吸收或放出的热量。 【答案】(1) 01.5bV V ；(2)放热， 0 0 5 12Q p V 【解析】 【详解】(1)a 到 b 是等压变化则有 a b a b V V T T  解得 01.5bV V (2)由于 a cT T ，c 到 a 过程， 0U  ，由热力学第一定律 U Q W   可知，气体体积减 小，外界对气体做功即 0W  ，则需要放热，b 到 c 有 b c b c p p T T  得 0 2 3cp p c 到 a 过程外界对气体做功 0 0 1 5( )( )2 12a c c aW p p V V p V    则 0 0 5 12Q W p V  16.图甲为利用光电管研究光电效应的电路图，其中光电管阴极 K 的材料是钾，钾的逸出功 为 19 0 3.6 10 JW   。图乙为实验中用某一频率的光照射光电管时，测量得到的光电管伏安 特性曲线，当 2.5VU   时，光电流刚好截止。已知 34 196.6 10 J s 1.6 10 Ch e     ， 。 求 (1)本次实验入射光的频率是多少？ (2)当 2.5VU  时，光电子到达阳极 A 的最大动能是多少？ 【答案】(1) 151.2 10 Hz   ；(2) 198.0 10 J 【解析】 【详解】(1)由图像可知反向遏止电压为 2.5VcU  ，根据爱因斯坦光电效应方程 k max 0E h W  且 2 max 1 2ceU mv 联立解得 151.2 10 Hz   (2)光电子由 K 运动到 A 过程，由动能定理有 ' ' 2 max 1 2kmeU E mv  解得 ' 192 8.0 10 Jkm cE eU    17.如图所示，足够长的光滑平行金属导轨 MN、PQ 倾斜放置，两导轨间距 d=0.5m，导轨平 面与水平面的夹角为 30  ，导轨 N、Q 两端连接阻值 10ΩR  的电阻。导轨平面内分布 着有界匀强磁场区域 I 和Ⅱ，磁场方向均垂直于导轨平面向上，区域 I 的上边界距导轨 M、 P 端 1 0.9mx  上、下边界之间的距离 2 0.35mx  ，下边界与区域Ⅱ的上边界之间的距离 3 1.2mx  ，区域 I 的磁感应强度大小 1 10TB  ，区域 II 的磁感应强度大小 2 5TB  。质量 0.5kgm  的金属棒垂直导轨放置，与两导轨接触良好。将金属棒从 M、P 端由静止释放， 进入区域Ⅱ时恰好做匀速运动，取 g=10m/s2，不计金属棒及导轨的电阻。求 (1)金属棒进入磁场区域Ⅱ时的速度； (2)金属棒经过磁场区域 I 所用的时间。 【答案】(1)4m/s；(2)0.15s 【解析】 【详解】(1)金属棒进入区域 II 时，感应电动势 2E B dv ，电路中的电流 EI R  ，金属棒所 受安培力 2F B Id ，因金属棒匀速运动，有 sin30F mg  得 4m/sv  (2)金属棒在磁场外滑动时有 sin30mg ma  在 1x 范围内下滑过程 2 1 12v ax ，在 3x 范围内下滑过程 2 2 2 32v v ax  ，金属棒滑过区域 I 过程，平均感应电动势 1 2B dxE t t   平均电流 EI R  ，平均安培力 1F IdB ，由动量定理 2 1( sin30 )mg F t mv mv    联立解得 0.15st  18.如图所示，厚度均匀的长木板 C 静止在光滑水平面上，木板上距左端 L 处放有小物块 B．某 时刻小物块 A 以某一初速度从左端滑上木板向右运动，已知 A、B 均可视为质点，A、B 与 C 间的动摩擦因数均为  ，A、B、C 三者的质量相等，重力加速度为 g。求： (1)A 刚滑上木板时，A、B 的加速度大小； (2)要使 A、B 不发生碰撞，A 的初速度应满足的条件； (3)若已知 A 的初速度为 ' 0v ，且 A、B 之间发生弹性碰撞，碰撞前后 A、B 均沿同一直线运 动。要保证 A、B 均不会从木板上掉下，木板的最小长度是多少。 【答案】(1) Aa g ， B 2 ga  ；(2) 1 3v gL ；(3) '2 0 3 vL g总 【解析】 【详解】(1)对 A 有 Amg ma  得 Aa g 对 BC 有 B2mg ma  解得 B 2 ga  (2)若 A、B 刚好不发生碰撞，则三都正好达到共同速，由动量守恒有 1 3mv mv 共 且有 2 2 1 1 1 32 2mgL mv mv    共 解得 1 3v gL (3)由于弹性碰撞，A、B 碰后交换速度，等同于 A 与 C 相对静止一起向前加速，B 继续减 速，刚好不滑下木板时，三者达到共同速度，由动量守恒有 ' ' 0 3mv mv 共 且有 '2 '2 0 1 1 32 2mgL mv mv   总 共 联立解得 '2 0 3 vL g总