河北省石家庄市2020届高三下学期质量检测（二模）物理试题 Word版含解析

物理部分

二、选择题：本大题共8小题，每小题6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.如图所示，一轻绳跨过光滑的定滑轮，一端与质量为10kg的吊篮相连，向另一端被站在吊篮里质量为50kg的人握住，整个系统悬于空中并处于静止状态。重力加速度g=10m/s2，则该人对吊篮的压力大小为（　　）

A. 150N B. 200N C. 300N D. 350N

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】

设轻绳的拉力为F，对整体进行受力分析，根据平衡条件有

将m=10kg，M=50kg代入解得F=300N

再对人进行受力分析，根据平衡条件有

解得

因力的作用是相互的，可知该人对吊篮的压力大小为200N，故B正确，ACD错误。

故选B。

2.一个氘核和一个氚核结合成一个氦核，同时放出一个中子，其聚变反应方程为。已知氘核、氚核和氦核的结合能分别为E1、E2、E3，光在真空中的传播速度为c。在上述聚变反应方程中质量亏损为（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

分析】

【详解】

反应过程释放的核能为

根据爱因斯坦质能方程有

解得质量亏损为，故B正确，ACD错误。

故选B。

3.如图所示，两个闭合正方形线圈a、b用粗细相同的同种导线绕制而成，匝数相同，线圈a的边长为线圈b边长的3倍，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，下列说法正确的是（　　）

A. a、b线圈中均产生顺时针方向的感应电流

B. a、b线圈中感应电动势之比为3：1

C. a、b线圈中感应电流之比为3：4

D. a、b线圈中电功率之比为27：1

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

A．根据楞次定律可知，原磁场向里增大，则感应电流磁场与原磁场方向相反，因此感应电流为逆时针，故A错误；

B．根据法拉第电磁感应定律可知

由题知，两线圈匝数n相同，也相同，故，故B错误；

C．由题知，两线圈的横截面积S0相同，电阻率也相同，根据电阻定律有

导线长度为

故电阻之比为

根据欧姆定律有

故电流之比为，故C错误；

D．根据电功率

因电动势之比为9：1；电阻之比为3：1；则电功率之比为27：1，故D正确。

故选D。

4.如图所示，边长为L的等边三角形ABC内、外分布着两方向相反的匀强磁场，三角形内磁场方向垂直纸面向外，两磁场的磁感应强度大小均为B。顶点A处有一粒子源，粒子源能沿∠BAC的角平分线发射不同速率的粒子，粒子质量均为m、电荷量均为+q，不计粒子重力及粒子间的相互作用力，则发射速度v0为哪一值时粒子能通过B点（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】粒子带正电，且经过B点，其可能的轨迹如图所示

所有圆弧所对圆心角均为60°，所以粒子运行半径

r=（n=1，2，3，…）

粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得

qvB=m

解得

（n=1，2，3，…）

由此可知，的粒子能通过B点，故ABC不符合题意，D符合题意。

故选D。

5.2019年10月8日，瑞典皇家科学院宣布，将2019年诺贝尔物理学奖的一半授予瑞士天文学家米歇尔·麦耶与迪迪埃·奎洛兹，以表彰他们发现了围绕主序星的首颗太阳系外行星。假设该行星的半径为R，其赤道处的重力加速度为极地处重力加速度的k倍（k<1）。若认为该行星为球体且质量分布均匀，则该行星的同步卫星距离其表面的高度为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】设行星的质量为M，自转角速度为，其极地处的重力加速度为g，对质量为m的物体处于极地时，万有引力等于重力，则有

处于赤道时，则有

设同步卫星的质量为m1，距离地面的高度为h，根据万有引力提供向心力得

联立解得

故A正确，BCD错误。

故选A。

6.如图所示，质量分别为6m和2m的A、B两木板叠放在水平桌面上，木板B与桌面间的动摩擦因数为，木板A与木板B间的动摩擦因数为，木板A和木板B的加速度大小分别用a1、a2表示，木板A与木板B间的摩擦力大小用f1表示，木板B与桌面间的摩擦力大小用f2表示，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知重力加速度为g。当水平力F作用在木板A上时，下列反映a1、a2和f1、f2随拉力F变化的图线可能正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】BC

【解析】

【详解】A与B间的最大静摩擦力为

B与地面间的最大静摩擦力为

当拉力时，A、B两物块静止不动，则

当A与B刚要发生相对滑动时，B与地面间的摩擦力为滑动摩擦力，B产生的最大加速度为

设此时的拉力为F，对A根据牛顿第二定律有

解得

F=24μmg

所以当拉力时，A、B没有发生相对滑动，B与地面间的摩擦力为滑动摩擦力，有

大小不变，对B分析，根据牛顿第二定律可知

解得

逐渐增大；对A、B整体有

当且拉力继续增大时，B做匀加速运动，A做加速度增大的加速度运动，对A根据牛顿第二定律有

此时图线的倾斜程度更大，两个接触面的摩擦力都为滑动摩擦力，保持不变，故BC正确，AD错误。

故选BC。

7.如图所示，倾角为30°的斜面体固定在水平地面上，斜面底端正上方某高度处有一小球以水平速度v0抛出，恰好垂直打在斜面上，已知重力加速度为g，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　）

A. 小球从抛出到落在斜面上的运动时间为

B. 小球从抛出到落在斜面上的运动时间为

C. 小球抛出时距斜面底端的高度为

D. 小球抛出时距斜面底端的高度为

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．设小球打到斜面上的时间为t，恰好垂直打在斜面上，根据几何关系可得

解得，故A正确，B错误；

CD．小球垂直打到斜面上，根据平抛运动规律，则有

，

小球落在斜面上，根据几何关系得

将代入，交联立解得，故C错误，D正确。

故选AD。

8.如图，MN和PQ是固定在水平面上电阻不计的平行金属导轨，其间距为L，导轨弯曲部分光滑，水平部分粗糙，右端接一个阻值为R的定值电阻。水平部分导轨区域存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。质量为m、电阻也为R的金属棒从高为h处由静止释放，在水平导轨上运动距离d时恰好停止。己知金属棒与导轨水平部分间的动摩擦因数为，金属棒与导轨间接触良好，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）

A. 金属棒克服安培力做功等于金属棒产生的焦耳热

B. 金属棒克服安培力做功与克服摩擦力做功的和为mgh

C. 金属棒产生的焦耳热为

D. 金属棒在电场中运动的时间为

【答案】BCD

【解析】

【详解】A．根据功能关系知，金属棒克服安培力做的功等于金属棒以及电阻R上产生的焦耳热之和，故A错误；

B．设金属棒克服安培力所做的功为W，对整个过程，由动能定理得

解得，故B正确；

C．由B项可解得金属棒克服安培力所做的功为

则电路中产生的总的焦耳热

则属棒产生的电热为，故C正确；

D．金属棒在下滑过程中，其机械能守恒，由机械能守恒定律得

得，金属棒经过磁场通过某界面的电量为

根据动量定理

其中

解得

故D正确。

故选BCD。

三、非选择题；共174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.某实验小组“探究小车加速度与所受合外力关系”的实验装置如图甲所示，长木板放置在水平桌面上，拉力传感器固定在小车上。他们多次改变钩码的个数，记录拉力传感器的读数F，并利用纸带数据求出加速度a。

(1)该实验______（选填“需要”或“不需要”）满足钩码总质量远小于小车和传感器的总质量。

(2)如图乙所示为实验中得到的一条纸带，两计数点间还有四个点未画出，已知交流电频率为50Hz，可求出小车的加速度大小为_________m/s2（结果保留三位有效数字）。

(3)以力传感器的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的图象如图丙所示，其中横轴截距为F0，求得图线的斜率为k，若传感器的质量为m0，则小车的质量为_________。

【答案】    (1). 不需要    (2). 2.01    (3).

【解析】

【详解】（1）[1]不需要，因为拉力可以直接用拉力传感器读出来；

（2）[2]两相邻计数点间还有四个点未画出，说明相邻计数点间的时间间隔为T=0.1s，根据逐差法

可得加速度为

代入数据解得

（3）[3]设小车的质量为m，所受滑动摩擦力为f，以传感器和小车为研究对象，根据牛顿第二定律有

变形得

则图线的斜率为

解得小车的质量为

10.某小组做描绘小灯泡伏安特性曲线的实验，可供选用的器材如下：

①小灯泡L（标有“3.8V、2W”）

②电流表A（量程0~0．6A，内阻约为0.5）

③电压表V（量程0~l5V，内阻约为20k）

④滑动变阻器R（阻值范围0~5）

⑤电源E（电动势为4.5V，内阻约为1）

⑥开关S及导线若干

(1)某同学设计了如图甲所示的电路进行测量，请将图乙中的实物图补充完整________。

(2)某同学在实验中发现，由于电压表的量程较大而造成读数误差很大，因而影响了测量结果。于是又从实验室找来一量程、内阻Rg=5000的灵敏电流计，把该灵敏电流计改装成量程为5V的电压表，则需串联一个阻值为____________Ω的电阻。

(3)某同学用改装后的电压表进行实验，得到电流表读数I1和灵敏电流计读数I2，如下表所示。请在图丙中的坐标纸上画出图线_________。

(4)若将该小灯泡接在如图丁所示的电路中，已知电源的电动势，内阻r=1.5，定值电阻R0=2.5，则小灯泡消耗的电功率约为__________W（结果保留两位有效数字）。

【答案】    (1).     (2). （45000）    (3).     (4). 0.57（0.50~0.59均可）

【解析】

【详解】（1）[1]根据实验电路图，进行实物图连接，如图所示

（2）[2]设需要串联的电阻阻值为Rx，则有

Ig（Rg+Rx）=5V

代入数据可得Rx=Ω（45000Ω）

（3）[3]根据表中所给数据，画出图线如图所示

（4）[4]将定值电阻R0看做该电源的内阻的一部分，则内阻4.0Ω，由此可得路端电压

在I1-I2图线所在坐标纸上作出该I-U图象如图中红线所示

可知其交点坐标表示的电流约I1=0.38A，，则电压为

所以该小电珠消耗的功率约为

P=UI=0.38×1.5W=0.57W；（0.50~0.59均可）

11.如图所示，长度为L的绝缘细线将质量为m、电荷量为q的带正电小球悬挂于O点，整个空间存在水平向右、电场强度大小为（其中g为重力加速度）的匀强电场，小球可视为质点。

(1)若将小球在A点由静止释放，求细线摆起的最大角度；

(2)若小球在最低点A获得一水平向右速度，为使小球运动过程中细线不松弛，求该速度大小应满足的条件。

【答案】(1)120°；(2)或

【解析】

【详解】(1)若将小球在A点静止释放，细线摆起的最大角度为，此过程由动能定理得

解得，所以

(2)小球所受重力电场力的合力大小为

与水平方向的夹角为，则有

解得

如果小球获得水平速度v1后刚好能做完整的圆周运动，在速度最小的位置B（如图1）满足

小球从A点运动到B点，由动能定理得

联立解得

如果小球获得水平速度v2后来回摆动，则小球刚好能到达C点或D点（如图2），则小球从A点运动到C点，由动能定理得

或小球从A点运动到D点，由动能定理得

联立解得

综上可得或，细线均不会松弛。

12.如图所示，在光滑的水平地面上，质量为1.75kg的木板右端固定一光滑四分之一圆弧槽，木板长2.5m，圆弧槽半径为0.4m，木板左端静置一个质量为0.25kg的小物块B，小物块与木板之间的动摩擦因数=0.8。在木板的左端正上方，用长为1m的不可伸长的轻绳将质量为1kg的小球A悬于固定点O。现将小球A拉至左上方，轻绳处于伸直状态且与水平方向成=30°角，小球由静止释放，到达O点的正下方时与物块B发生弹性正碰。不计圆弧槽质量及空气阻力，重力加速度g取10m/s2。求：

(1)小球A与物块B碰前瞬间，小球A的速度大小；

(2)物块B上升的最大高度；

(3)物块B与木板摩擦产生的总热量。

【答案】(1)5m/s；(2)0.8m；(3)7J

【解析】

【详解】(1)设轻绳长为L，小球A自由落体L时，轻绳刚好再次伸直，此时速度为v1，根据自由落体运动规律，可得

轻绳伸直后瞬间小球A速度为

轻绳刚好再次伸直后到最低点，由动能定理

联立解得

(2)小球A与物块B弹性碰撞，由动量守恒及机械能守恒得

联立解得，

物块B在最高点时，与木板水平共速，木板速度为v6，设物块B升高最大高度为h，板长为L1，由水平方向动量守恒及能量关系得

联立解得h=0.8m

因0.8>0.4，物块B飞出圆弧槽。

(3)假设物块B最终能停在木板上，物块B与木板速度共同速度仍为v6，物块B在木板上相对木板滑行路程设为x，由能量关系得

解得x=3.5m

因3.5m<5m，故物块B最终能停在木板上，产生总热量为

J

【物理选修3-3】

13.关于物体的内能，下列说法正确的是（　　）

A. 对于一定质量的理想气体，从外界吸收热量，其内能不一定增加

B. 两个相距无穷远的分子在靠近的过程中，分子势能可能先减小后增大

C. 相同质量的两物体，升高相同的温度，内能的增加量一定相同

D. 物体的内能改变时，温度可能不变

E. 内能与物体的温度和体积有关，所以温度不变，体积变大，内能一定变大

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．根据热力学第一定律

一定质量的理想气体从外界吸收热量，若同时对外做功，其内能不一定增大，故A正确；

B．两个相距无穷远的分子，仅在分子力作用下，若由静止开始逐渐接近，直到不能再接近为止，开始分子力表现为引力，分子力做正功，分子势能减小，当分子间的距离小于r0，分子力表现为斥力，距离减小，分子力做负功，分子势能增加，所以分子势能先减小后增大，故B正确；

C．物体的内能与物体的温度、体积、分子数等因素均有关，相同质量的两种物体，体积和分子数不一定相同，升高相同的温度，内能增量不一定相同，故C错误。

D．一个物体内能改变，温度可能不变；比如晶体在熔化过程中，吸热内能增加，但温度不变，故D正确；

E．内能与温度和体积都有关，当温度不变，体积变大，分子间距增大，则分子势能可能减小，故内能不一定变大，故E错误。

故选ABD。

14.如图甲所示，一定质量的理想气体被质量m=2kg的活塞封闭在导热良好的气缸内，气缸横截面积S=0.001m2，内壁光滑。气缸开口向上放在水平地面上，活塞下表面与气缸底部的距离L0=33cm，此时气体的温度为300K。已知外界大气压强p0=l.0×105Pa，并始终保持不变，重力加速度g取10m/s2。

①若气体的温度保持不变，将气缸缓慢地沿顺时针方向转到与水平面夹角=30°靠在墙上，如图乙所示，求此时活塞下表面与气缸底部的距离L；

②气缸保持如图乙位置不变，若将气缸内气体的温度缓慢升高到360K时，为使活塞下表面与气缸底部的距离仍为L，应在活塞上表面放置质量多大的物块。

【答案】①36cm；②4.4kg

【解析】

【详解】①初始时气缸放在水平地面上，根据平衡条件有

解得此时内部气体的压强

当气缸缓慢地沿顺时针方向转到与水平面成30°角靠在墙上时，

根据平衡条件有

解得此时内部气体的压强

由玻意耳定律得

解得L=36cm

②气体发生等容变化，设末态气体的压强为p3，由查理定律得

解得Pa

应在活塞上表面放置质量为的物块，根据平衡条件有

解得4.4kg

【物理选修3-4】

15.甲、乙两列同种简谐横波在某种均匀介质中传播，如图所示为t=0时刻两列波恰好在坐标原点相遇时的波形图。已知甲波的频率为4Hz，沿x轴正方向传播，乙波沿x轴负方向传播，则下列说法正确的是（　　）

A. 乙波的频率为4Hz

B. 乙波的传播速度为8m/s

C. 两列波叠加后，x=0处的质点振幅为10cm

D. 两列波叠加后，x=0.5m处为振动加强点

E. t=0.25s时，x=0处的质点处于平衡位置，且向上运动

【答案】ABE

【解析】

【分析】

【详解】

A．甲、乙两列简谐横波在同种均匀介质中传播，波速相等，由图知，λ甲=2m，λ乙=2m，由

知甲、乙两波的频率之比为1：1，即为f乙=f甲=4Hz，故A正确；

B．乙波的传播速度为

v乙=λ乙f乙=2×4m/s=8m/s

故B正确；

C．两列波叠加后，在x=0处的质点振动加强，振幅为

A0=A甲+A乙=10cm+20cm=30cm

故C错误；

D．因两列波的速度相等，故两列波叠加后，在x=0.5m处是波峰与波谷相遇，属于振动减弱点，故D错误；

E．两波周期为

t=0时刻，x=0处的质点处于平衡位置，且向上运动。因为t=0.25s=T，所以经一个周期后，x=0处的质点仍处于平衡位置，且向上运动，故E正确。

故选ABE。

16.如图所示，ABCDE为一透明材料制成的柱形光学元件的横截面，该种材料的折射率，AE是一半径为R的圆弧，O点为圆弧圆心，OBCD构成长方形，已知，，BF=R，光在真空中的传播速度为c。在O处有一点光源，光线从点光源经圆弧AE射入柱形光学元件。求：

①从F点射出光线的折射角正弦值；

②若不考虑发生折射时的反射光线，求光线在柱形光学元件中传播的最长时间。

【答案】①；②

【解析】

【详解】①设射向F点的光线入射角为，折射角为，如图所示

则有

根据折射定律有

解得

②设光线发生全反射的临界角为C，则有

根据三角函数知识可得

分析可知，当恰好发生全反射时，路程最长，如图所示

设光线在柱形光学元件中的路程为s，速度为v，根据

根据几何关系有

故时间

联立解得