河北省鸡泽县第一中学2020届高三物理一模试题（解析版） 16页

理科综合能力测试物理部分 第Ⅰ卷（选择题 共 48 分） 一、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，有选错的得 0 分。） 1.原子核的比结合能如图所示，下面说法正确的是（ ） A. Li 核比 He 核更稳定 B. Ba 核比 Kr 核核子数多，平均结合能大 C. U 核比 Ba 核结合能大，比结核能小 D. 两个 H 核结合成 He 核，需要吸收大量能量 【答案】C 【解析】 【详解】A．比结合能越大，原子核越稳定。如图所示，He 核比 Li 核更稳定，故选项 A 错误； B．平均结合能即比结合能为结合能与核子数之比。由核子数和结合能共同决定，由图所示， Ba 核比 Kr 核核子数多，平均结合能小，故选项 B 错误； C．U 核比 Ba 核核子数多，结合能大，由图所示，比结核能小，故选项 C 正确； D．两个 H 核结合成 He 核，由比结合能小的反应生产比结合能大的，会释放大量能量，故选 项 D 错误。 故选 C。 2.台球是大家比较喜爱的一项运动。在光滑水平面上，小明利用一个白球 A 以初速度 0v 去撞 击 2018 个一字排开的花球来模拟，如图所示，已知球与球之间的碰撞为弹性正碰，白球质量 是花球质星的 2 倍，则编号为 1 的花球的最终速度为（ ） A. 0 4 3 v B. 0 1 3 v C. 0v D. 0 2 3 v 【答案】A 【解析】 【详解】质量为 2m 的白球 A 以初速度 0v 与编号为 2018 的花球发生弹性正碰，满足动量守恒 和机械能守恒，设碰后，白球和编号为 2018 的花球的速度分别为 1 1Av v、 ，以向右为正方向， 则： 0 1 12 2 Amv mv mv  ,    0 1 1 2 2 21 1 12 22 2 2A m v m v mv  . 解得： 1 0 1 3Av v , 1 0 4 3v v . 同理分析，两个质量相同花球碰撞时，根据动量守恒定律和机械能守恒可能，两球速度交换， 此时编号为 2018 的花球与编号为 2017 的花球交换速度，以此类推，最终编号为 1 的花球的 速度为 1 ' 0 4 3v v 故 A 正确，BCD 错误。 故选 A。 3.中国天眼全称为 500 米口径球面射电望远镜，简称 FAST。截止到去年底天眼已经发现了 44 颗新的脉冲星。脉冲星(Pulsar)是能快速自转的中子星。脉冲星半径大约为 10 千米左右，自转 周期大约为 0.0014 秒。若已知某脉冲星星球半径为 R，星球表面赤道与两极重力加速度之差 为 g ，则该脉冲星的自转周期为T 为（ ） A. 2 RT g   B. 2 gT R   C. 2T R g  D. 无法判断 【答案】A 【解析】 【详解】设在星球表面两极上重力加速度为 1g ，赤道上重力加速度为 2g ，则： 在赤道： 2 22 2 4MmG mg m RR T   在两极： 12 MmG mgR  1 2g g g   联立解得： 2 RT g   故选项 A 正确，BCD 错误。 故选 A。 4.如图，垂直电梯有一个“轿厢”和一个“对重”通过钢丝绳（曳引绳）将它们连接起来，钢丝绳 通过驱动装置（曳引机）的曳引带动使电梯“轿厢”和“对重”在电梯内导轨上做上下运动。某次 “轿厢”向上匀减速运动，则（ ） A. “轿厢”处于超重状态 B “对重”处于失重状态 C. “对重”向下匀加速运动 D. 曳引绳受到的拉力大小比“轿厢”重力小 【答案】D 【解析】 【详解】A．当轿厢向上匀减速时，轿厢加速度向下，处于失重状态，故选项 A 错误； D．轿厢失重，所以曳引绳的拉力小于重力，故选项 D 正确； BC．同时，对重向下做匀减速运动，处于超重状态，所以选项 BC 错误。 故选 D。 5.如图所示，AB、CD 是一个圆的两条直径且 AB、CD 夹角为 60°，该圆处于匀强电场中，电 场强度方向平行该圆所在平面.其中φB=φC=φ,UBA=φ,保持该电场的场强大小和方向不变，让电 场以 B 点为轴在其所在平面内逆时针转过 60°.则下列判断中不正确的是 （ ） A. 转动前 UBD=φ B. 转动后 UBD= 2  C. 转动后 3ACU  D. 转动后 3 2BCU  【答案】C 【解析】 【详解】设圆周半径为 R，则 BD=R，BC= 3R .由φB=φC=φ，UBA=φ得电场方向由 B→D，且电 场强度 E R  。 A．转动前 UBD=UBA=φ，故选项 A 正确，A 项不合题意； B．转动后 BD 和电场强度成 60°，所以 UBD=ERcos60°= 2  ， 故选项 B 正确，B 项不合题意； C．转动后 AC 与电场强度成 60°， UAC=ERcos60°= 2  ， 故选项 C 错误，C 项符合题意； D．转动后 BC 与电场强度成 30°，所以 33 cos30 2BCU E R     ， 故选项 D 正确，D 项不合题意。 故选 C。 6.如图所示，一台有两个副线圈的变压器，原线圈匝数 n1=1100，接入电压 U1=220V 的电路中， 在两组副线圈上分别得到电压 U2=6V，U3=110V。若在两副线圈上分别接上 0.09Ω、30.25Ω电 阻，设此时原线圈电流为 1I ，两副线圈电流分别为 2I 和 3I 。下列关系中正确的有（ ） A. 副线圈上匝数分别为 n2=30，n3=550 B. 1 2 2 1 I n I n  、 31 3 1 nI I n  C. 2 200 3I A 、 3 40 11I A D. 1 20 A11I  【答案】AC 【解析】 【详解】A．变压器电压比等于匝数比 31 2 1 2 3 UU U n n n   ， 代入数据得到有 n2=30，n3=550； 故 A 正确； BCD．有多个副线圈时，要根据能量守恒推导电流关系： 1 1 2 2 3 3n I n I n I  ； 根据欧姆定律可以计算 2 200 A3I  、 3 40 A11I  ; 根据 1 1 2 2 3 3n I n I n I  , 可计算 1 40 A11I  。 故 B 错误，C 正确，D 错误。 故选 AC。 7.弹簧在弹性限度内，弹簧弹性势能的表达式为 21 2pE kx (k 为劲度系数，x 为弹簧的伸长量)。 如图，用这样的轻质弹簧一端拴一质量为 m 的小球 P，另一端固定在 O 点，把 P 提到与 O 在 同一水平线上，此时弹簧处于自然长度 L，然后松手，让 P 自由摆下，已知 P 运动到最低点 时弹簧伸长了 x，不计一切摩擦和阻力，重力加速度为 g。则（ ） A. 小球 P 向下摆到最低点的过程中，重力对它做的功为 mgL B. 小球 P 向下摆到最低点的过程中， 它的机械能减小 C. 小球 P 运动至最低点时的速度大小为   kx mg L x m   D. 小球 P 运动至最低点时的速度大小为   22mg L x kx m   【答案】BD 【解析】 【详解】A．由于小球摆下过程中，弹簧变长，故重力做功应大于 mgL，选项 A 错误； B．小球下摆到最低点过程中，弹簧伸长，小球做的不是圆周运动，故弹力与速度成钝角，弹 力对小球做负功，所以小球机械能变小，故选项 B 正确； CD．由功能关系： 2 21 1( ) 2 2mg L x mv kx   ，可得速度大小为 22 ( )mg L x kxv m   ， 故 C 错误，D 正确。 故选 BD。 8.如图甲所示，质量为 m、电阻为 r 的金属棒 ab 垂直放置在光滑水平导轨上，导轨由两根足 够长间距 d 的平行金属杆组成，其电阻不计，在导轨左端接有阻值 R 的电阻，金属棒与导轨 接触良好，整个装置位于磁感应强度 B 的匀强磁场中。从某时刻开始，导体棒在水平外力 F 的作用下向右运动（导体棒始终与导轨垂直），水平外力随着金属棒位移变化如图乙所示，当 金属棒向右运动位移 x 时金属棒恰好匀速运动.则下列说法正确的是 （ ） A. 导体棒 ab 匀速运动的速度为  0 2 2 F R rv B d  B. 从金属棒开始运动到恰好匀速运动，电阻 R 上通过的电量 Bdx R r C. 从金属棒开始运动到恰好匀速运动，电阻 R 上产生的焦耳热  22 0 0 4 4 1 2 2R mF R rQ F x B d   D. 从金属棒开始运动到恰好匀速运动，金属棒克服安培力做功  22 0 0 4 4 1 2 2 mF R rW F x B d  克 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．金属棒在外力 F的作用下从开始运动到恰好匀速运动，在位移为 x 时外力 F0=F 安=BId EI R r   E Bdv 联立可得  0 2 2 F R rv B d  , 所以选项 A 正确； B．此过程中金属棒 R 上通过的电量       Bdxq I t tR r t R r R r            ， 所以选项 B 正确； CD．对金属棒由动能定理可得  22 02 4 4 1 2 2 mF R rW W mv B d  外 克 W Q 总克 R rQ Q Q 总 解得：  22 0 0 4 4 1[ ]2 2R mF R rRQ F xR r B d    22 0 0 4 4 1 2 2 mF R rW F x B d  克 故 D 正确，C 错误。 故选 ABD。 第Ⅱ卷（非选择题 共 62 分） 二、必考题（本题共 4 小题，共 47 分） 9.某实验小组同学利用如图所示装置研究力的合成，在半圆形框架轨道内分别安装一个固定轻 质滑轮 A 和一个可沿轨道任意滑动的轻质滑轮 B ，用细绳穿过两个滑轮分别与两个小桶 P Q、 连接，滑轮 A B、 中间绳上有连接结点O 再与重物连接，然后按如下步骤操作： ①调整绳OA水平，记下O 点位置； ②用天平测出重物的质量 Om ； ③向桶 P Q、 内加入适量的沙子，直到绳子的结点回到位置 O ； ④用天平称出加入沙子后桶 P Q、 的质量分别为 P Qm m、 并记录； ⑤改变滑轮 B 的位置，重复步骤③、④。 实验中OB 绳的拉力方向_________(填“需要”或“不需要”)记录，O 点位置_________(填“必须” 或“不必”)在轨道圆心，满足______说明力的合成符合平行四边形法则。 【答案】 (1). 不需要 (2). 不必 (3). 2 2 2 0Q P m m m  【解析】 【详解】[1][2][3]实验中对结点O 的受力分析，OA方向表示 PF 水平，重物拉力方向竖直向下， 只要 OB 方向即拉力 QF 的方向倾斜，三力平衡时若满足  22 2 0P QF m g F  ， 则 说明 PF 与 0m g 的合力与 QF 等大反向，不需要记录 OB 拉力方向； OB 的方向不需要用圆心角表示，所以O 点也不必在轨道圆心；又 P P QF m g F ， Qm g ， 满足  22 2 0P QF m g F  即是满足 2 2 2 0Q Pm m m  就可以说明力的合成符合平等四边形法则。 10.利用电流表和电压表测一节干电池的电动势 E 和内电阻 r，电路如图甲所示。 （1）本实验中，滑动变阻器 R 应选用_______（填写代号） A.200Ω，1A B .10Ω，0.5A C.10Ω，0.1A （2）为知道电压表大概的内阻阻值，某同学采用电路图甲进行实验，他操作如下： ①闭合开关 k 、S，调节变阻器，当电压表的示数为 1.20V 时，电流表的示数为 99mA； ②保持变阻器滑片位置不变，断开 k，只闭合 S，电流表的读数为 100mA；则电压表的内阻接 近_______（填写代号） A. 12Ω B. 120Ω C. 1200Ω D. 12000Ω （3）为了测得准确的数据，该实验小组分别采用甲、乙两原理图获得多组电压表读数 U 和电 流表读数 I 的数据，并作 U-I 图如图丙所示，则图丙中直线 m 是通过图_____（“甲”或“乙”） 获得的。结合直线 m、n，可得干电池的电动势的真实值______，内阻的真实值_______。 【答案】 (1). B (2). C (3). 乙 (4). 1.50V (5). 3.0Ω 【解析】 【详解】（1）[1]变阻器太大不容易调节，故不选 A，B、C 电阻相等，但 B 的额定电流适合实 验要求，C 的额定电流较小，故选 B； （2）[2]开关 k 断开时电流 100mA，闭合时电流 99mA，说明电压表分流 1mA，故电压表内阻 接近： 1.2V 12001mAvR    ， 故选项 C 正确； （3）[3]m 图像斜率较大，故所测内阻较大，应是内阻与电流表内阻串联的结果，所以是用乙 图测得； [4][5]m 图线与纵轴的交点是真实的电动势，n 图线与横轴的交点是真实的短路电流，可得电 动势为 1.50V，内阻为： 1.5V 3.0500mAr    。 11.小明同学站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为 m=0.3kg 的 小球，甩动手腕，使球在竖直平面内做圆周运动.当球在某次运动到最低点时，绳恰好达到所 能承受的最大拉力 F 而断掉，球飞行水平距离 s 后恰好无碰撞地落在临近的一倾角为α＝53° 的光滑斜面上并沿斜面下滑，已知斜面顶端与平台的高度差 h＝0.8 m．绳长 r=0.3m(g 取 10 m/s2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6)求： (1)绳断时小球的速度大小 v1 和小球在圆周最低点与平台边缘的水平距离 s 是多少. (2)绳能承受的最大拉力 F 的大小. 【答案】（1）3m/s，1.2m （2）12N 【解析】 【详解】(1)由题意可知：小球落到斜面上并沿斜面下滑，说明此时小球速度方向与斜面平行， 否则小球会弹起，所以有 vy=v0 tan53° 又 vy2=2gh，代入数据得： vy=4m/s，v0=3m/s 故绳断时球的小球做平抛运动的水平速度为 3m/s； 由 vy=gt1 得： 1 0.4syvt g   则 s=v0 t1=3×0.4m=1.2m （2）由牛顿第二定律： 2 1mvF mg r   解得： F=12N 12.如图所示，在 xOy 平面内 0L 的区域内有 一方向垂直于 xOy 平面向外的匀强磁场．某时刻，一带正电的粒子从坐标原点，以沿 x 轴正 方向的初速度 0v 进入电场；之后的另一时刻，一带负电粒子以同样的初速度从坐标原点进入 电场．正、负粒子从电场进入磁场时速度方向与电场和磁场边界的夹角分别为 60°和 30°，两 粒子在磁场中分别运动半周后恰好在某点相遇．已知两粒子的重力以及两粒子之间的相互作 用都可忽略不计．求： （1）正、负粒子的比荷之比 1 1 q m ： 2 2 q m ； （2）正、负粒子在磁场中运动的半径大小； （3）两粒子先后进入电场的时间差． 【答案】（1） 1 tan 60 ： 1 tan 30 （2） 1 2 LR  ， 2 3 6R L （3） 0 3 6 Lt v   【解析】 （1）设粒子进磁场方向与边界夹角为θ， 0 tany vv  y qEv tm  0 Lt v  联立可得 2 0 tan vq m EL  所以 1 1 q m ： 2 2 q m = 1 tan 60 ： 1 tan 30 （2）磁场中圆周运动速度 0 sin vv ， 1 0 2 3 3v v ， 2 02v v 2vqvB m R  ， mvR qB  ， 1 2 3 1 R R  2 yvy t 两粒子离开电场位置间的距离 1 2 2 3 3d y y L   根据题意作出运动轨迹，两粒子相遇在 P 点 由几何关系可得 12 sin 60R d  ， 22 sin30R d  1 3 4 2 LR d  ， 2 1 3 4 6R d L  （3）两粒子在磁场中运动时间均为半个周期 1 1 1 0 3 4 R Lt v v    2 2 2 0 3 12 R Lt v v    由于两粒子在电场中时间相同，所以进电场时间差即为磁场中相遇前的时间差 1 2 0 3 6 Lt t t v     三、选考题（下面 2 小题，每小题 15 分，考生可任选 1 题作答，如果多做，则按 所做的第一题计分） 13.下列说法正确的是____________ A. 将一块大晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体 B. 液面表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部 C. 在一定温度下，饱和汽的分子数密度是不变的 D. 对同一部分气体，温度越高，相对湿度越小 E. 干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度 【答案】CDE 【解析】 【详解】A．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒仍是晶体，故选项 A 错误； B．液面表面张力的方向始终与液面相切，选项 B 错误； C．在一定温度下，饱和汽的分子数密度是不变的，选项 C 正确； D．对同一部分气体，温度越高，相对湿度越小，选项 D 正确； E．由于液体蒸发时吸收热量，温度降低，所以湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，选项 E 正确。 故选 CDE。 14.如图所示，一个圆筒形导热汽缸开口向上竖直放置，内有活塞，其横截面积为 S＝1×10－4 m2， 质量为 m＝1 kg，活塞与汽缸之间无摩擦且不漏气，其内密封有一定质量的理想气体，气柱高 度 h＝0.2 m．已知大气压强 p0＝1.0×105 Pa，重力加速度 g＝10 m/s2． (1)如果在活塞上缓慢堆放一定质量的细砂，气柱高度变为原来的 2 3 ，求砂子的质量 m 砂； (2)如果在(1)基础上给汽缸底缓慢加热，使活塞恢复到原高度，此过程中气体吸收热量 5 J，求 气体内能的增量ΔU． 【答案】(1)1kg (2)3J 【解析】 【详解】(1)因为缓慢放置砂子，气体发生等温变化，根据玻意耳定律，有 1 1 2 2pV p V＝ 放置砂子前有： p1＝p0＋ mg S V1＝hS 放置砂子后有： p2＝p0＋ mg m g S  砂 V2＝ 2 3 hS 联立以上各式代入数据解得：m 砂＝1kg (2)由(1)可得 5 2 3 10P Pa  ，使活塞恢复到原高度的过程，气体压强不变，气体对外做功有： 5 4 2 13 10 1 10 0.2J 2J3W p V           ＝ 由热力学第一定律： ΔU＝W＋Q 所以气体内能的增量为ΔU＝3J. 答：(1)砂子的质量 m 砂=1kg； (2)气体内能的增量ΔU＝3J. 15.某时刻一列机械波波形如图所示，A 与 B 两质点相距 1 m，此时 A 点速度方向沿 y 轴向上， 经过 0.02 s，质点 A 第一次到达波峰．此波沿 x 轴_________方向（填“正”、或“负”）传播，波 的传播速度为_________m/s，经过 0.04 s，质点 B 速度沿 y 轴________（填“正”、或“负”）方 向。 【答案】 (1). 负 (2). 25 (3). 正 【解析】 【详解】[1][2][3]由 A 点向上振动，可判定波沿－x 方向传播，又由波动图象看出，波长λ＝2 m， 经 0.02 s 质点 A 第一次到达最大位移处，则 0.02 s＝T/4，T＝0.08 s，所以波速 2 m/s 25m/s0.08v T    经 t＝0.04 s，质点 B 处在平衡位置，速度沿＋y 方向。 16.如图所示，半径为 R 的半圆形玻璃砖，其中 AB⊥OP，OP= 3R ，从 P 点发射出两束不同 的光线 PM 和 PN，经玻璃砖折射后均与 OP 平行射出，已知玻璃砖对 PN 光线的折射率为 4 3 ， 图中 i=60°，α=53°，且 sin 53°=0.8，求： ①玻璃砖对 PM 光线的折射率； ②两条出射光线间的距离； 【答案】① 3 ②1.1R 【解析】 ①如图，在△PMO 中，根据正弦定理得 sin 180 3 sin i R i R   （ ） （ ） 故 30   玻璃砖对 PM 光线的折射率 3 sin 2 = 31sin 2 PM in   ②由折射定律公式 4 sin sin53 3 sin sinPNn       解得 37   两条出射光线间的距离 d=Rsin + Rsin 解得 d= 0.6 1.12 R R R 