高中物理高考 第05周 第3练（解析版）

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2020年高考全真模拟理科综合之物理精准模拟试卷
第5周第3练
二、选择题：本题共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。
14．场是物理学中的重要概念。物体之间的万有引力是通过引力场发生的，地球附近的引力场又叫重力场。若某点与地心相距x，类比电场强度的定义，该点的重力场强度用E表示。已知质量均分布均匀的球壳对壳内任一物体的万有引力为零，地球半径为R。则能正确反应E与x关系的图像是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】 C
【解析】
电场中F=Eq，类比电场强度定义，当x＞R时
E引==g=
即在球外E引与x2成反比；当x＜R时，由于质量均分布均匀的球壳对壳内任一物体的万有引力为零，距地心r处的引力场强是有半径为x的地球产生的。设半径为x的地球质量为Mx，则
Mx=
则
E引=
故C正确。
故选C。
15．某质点做匀加速直线运动，经过时间t速度由v0 变为kv0(k>1)位移大小为x。则在随后的4t内，质点的位移大小为（ ）
A． B． C． D．
【答案】 A
【解析】
质点做匀加速直线运动，加速度为

t时刻内位移为

联立可得

则在随后的4t内，质点的位移大小为

将代入得

故A正确，BCD错误。
故选A。
16．如图所示，直线和直线是处于匀强电场中的两组平行线，M、N、P、Q是它们的交点，四点处的电势分别为。一质子由点分别运动到点和点的过程中，电场力所做的负功相等。下列说法正确的是（　　）

A．直线位于某一等势面内，
B．直线位于某一等势面内，
C．若质子由点运动到点，电场力做正功
D．若质子由点运动到点，电场力做负功
【答案】 A
【解析】
AB．质子带正电荷，质子由点分别运动到点和点的过程中，电场力所做的负功相等，有

而

，
所以有

即

匀强电场中等势线为平行的直线，所以和分别是两条等势线，有

故A正确、B错误；
CD．质子由点运动到点的过程中

质子由点运动到点的过程中

故CD错误。
故选A。
17．如图所示，为了减少输电线路中的电能损耗，电厂发出的交流电经变电所升为 的高压后再远距离输电，后经过匝数比为100：1的理想变压器将电压降压后供居民用电，若输电线的电阻=10Ω，则（　　）

A．降压变压器输出电压为220V
B．降压变压器输出电压的频率低于50Hz
C．降压变压器原线圈的导线比副线圈的要粗
D．降压变压器输出电流为输入电流的100倍
【答案】 D
【解析】
A．电厂发出的交流电经变电所升为 ，故有效值为22000V，若不考虑输电线电阻，则降压器的输入电压为22000V，输出电压为22000×=220V，是输电线由电阻，故输出电压小于220V，A不符合题意；
B．电厂发出的交变电流的f==50Hz，变压器不改变交变电流的频率，降压变压器输出电压的频率等于50Hz，故B不符合题意；
C．降压变压器中副线圈的电流大于原线圈的电流，则副线圈导线比原线圈导线粗。故C不符合题意。
D．根据理想变压器可知，降压变压器输出电流为输入电流的100倍，故D符合题意。
故选：D。
18．如图所示，图甲为水平传送带，图乙为倾斜传送带，两者长度相同，均沿顺时针方向转动，转动速度大小相等，将两个完全相同的物块分别轻放在图甲、乙传送带上的A端，两物块均由静止开始做匀加速运动，到B端时均恰好与传送带速度相同，则下列说法正确的是（ ）

A．图甲中物块运动时间小于图乙中物块运动时间
B．图甲、乙中传送带和物块间因摩擦产生的热量相等
C．图甲、乙中传送带对物块做的功都等于物块动能的增加量
D．图甲、乙中传送带对物块做的功都等于物块机械能的增加量
【答案】 D
【解析】
设传送带长度为L，速度为v．根据，知，相等，所以时间t相等，故A错误；物体与传送带间的相对位移，可知相对位移大小相等．由，知加速度大小相等．根据牛顿第二定律得：甲图中有，乙图中有，可得，摩擦生热，所以乙中传送带和物块间因摩擦产生的热量较大，故B错误；图甲中只有摩擦力对物体做功，由动能定理知，传送带对物块做的功等于物块动能的增加量，乙中传送带重力都对物块做的功，且重力做负功，由动能定理知，乙中传送带对物块做的功大于物块动能的增加量，故C错误；根据功能原理可知，图甲、乙传送带对物块做的功都等于物块机械能的增加量，故D正确．
19．如图为氢原子能级图，氢原子中的电子从n=5能级跃迁到n=2能级可产生a光；从n=4能级跃迁到n=2能级可产生b光。a光和b光的波长分別为和，照射到逸出功为2.29eV的金属钠表面均可产生光电效应，遏止电压分别为和，则:

A．
B．
C．a光的光子能量为2.86eV
D．b光产生的光电子最大初动能Ek=0.26eV
【答案】 CD
【解析】
AC、氢原子中的电子从n=5跃迁到n=2产生的a光，,氢原子中的电子从n=4跃迁到n=2产生的b光, ,能量越高频率越大，波长越小，则，选项C正确，A错误；
BD、由光电效应方程有频率越高的越大，即，,则B错误、D正确
20．如图所示，空间存在一水平方向的匀强电场和匀强磁场，磁感应强度大小为B，电场强度大小为，且电场方向与磁场方向垂直．在电磁场的空间中有一足够长的固定粗糙绝缘杆，与电场正方向成60º夹角且处于竖直平面内．一质量为m，带电量为＋q的小球套在绝缘杆上．若给小球一沿杆向下的初速度v0，小球恰好做匀速运动．已知小球电量保持不变，重力加速度为g，则以下说法正确的是（ ）

A．小球的初速度为
B．若小球的初速度为，小球将做加速度不断增大的减速运动，最后停止
C．若小球的初速度为，小球将做加速度不断增大的减速运动，最后停止
D．若小球的初速度为，则运动中克服摩擦力做功为
【答案】 ACD
【解析】
A.对小球进行受力分析如图，

电场力的大小： ，由于重力的方向竖直向下．电场力的方向水平向右，二者垂直，合力： ，由几何关系可知，重力与电场力的合力与杆的方向垂直，所以重力与电场力的合力不会对小球做功，而洛伦兹力的方向与速度的方向垂直，所以也不会对小球做功．所以，当小球做匀速直线运动时，不可能存在摩擦力，没有摩擦力，说明小球与杆之间就没有支持力的作用，则洛伦兹力大小与重力、电场力的合力相等，方向相反．所以qv0B=2mg．所以 ．故A正确；
B.若小球的初速度为 ，则洛伦兹力：f=qv0B=3mg＞FG+F，则在垂直于杆的方向上，小球还受到杆的垂直于杆向下的支持力，则摩擦力：f=μFN．小球将做减速运动；随速度的减小，洛伦兹力减小，则支持力逐渐减小，摩擦力减小，小球做加速度不断减小的减速运动，最后当速度减小到时，小球开始做匀速直线运动．故B错误．
C.若小球的初速度为，则洛伦兹力：f=qv0B=mg＜FG+F，则在垂直于杆的方向上，小球还受到杆的垂直于杆向上的支持力，而摩擦力：f=μFN．小球将做减速运动；随速度的减小，洛伦兹力减小，则支持力逐渐增大，摩擦力逐渐增大，小球的加速度增大，所以小球将做加速度不断增大的减速运动，最后停止．故C正确；
D.若小球的初速度为，球将做加速度不断增大的减速运动，最后停止，运动中克服摩擦力做功等于小球的动能，所以 ．故D错误．
故选ACD.
21．如图所示，在倾角的光滑足够长斜面上有两个用轻质弹簧连接的物体A和B，质量分别为，，弹簧劲度系数为，C为固定挡板，当A在受到沿斜面向下，的力作用下处于静止，且弹簧弹性势能（x为形变量），当撤去外力后，物体上升至最高处时，B恰好脱离挡板C，g取，以下说法正确的是（ ）

A．物体A上升位移为0.12m
B．物体A运动中最大速度时弹簧处于原长
C．弹簧处于原长时，物体A动能为0.8J
D．物体A向上运动过程中，先超重后失重
【答案】 CD
【解析】
A．当作用于A静止时，对A物体：
，
弹簧压缩量，当B恰要脱离挡板C时，对B物体，
，
弹簧压缩量，物体A上升位移
，
故A错误，
B．物体A运动速度最大时，处于平衡位置：
，
弹簧仍处于压缩，故B错误；
C．当物体A运动至弹簧处于原长时，由能量守恒：
，
∴，
故C正确；
D．物体A上升中先加速再减速，故先重后失重，故D正确。

22. （6分）
某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度（圈数）的关系．实验装置如图所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，P0指向0刻度．设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x0；挂有质量为0.100 kg的砝码时，各指针的位置记为x．测量结果及部分计算结果如下表所示（n为弹簧的圈数，重力加速度取9.80 m/s2）．已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88 cm．

（1）将表中数据补充完整：①________；②________．


P1

P2

P3

P4

P5

P6

x0（cm）

2.04

4.06

6.06

8.05

10.03

12.01

x（cm）

2.64

5.26

7.81

10.30

12.93

15.41

n

10

20

30

40

50

60

k（N/m）

163

①

56.0

43.6

33.8

28.8

（m/N）

0.0061

②

0.0179

0.0229

0.0296

0.0347


（2）以n为横坐标，为纵坐标，在答题卷给出的坐标纸上画出1/k－n图像．
（3）题（2）图中画出的直线可近似认为通过原点．若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k＝_____N/m；该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0（单位为m）的关系的表达式为k＝_____N/m．
【答案】 （1）①81.7 ②0.0122（2）如图所示（3）（1.67—1.83）×103/n、（3.31—3.62）/l0

【解析】
（1）①中；
②
（2）图线如图：

（3）③由图线可知直线的斜率为，故直线方程满足，即（N/m）（在之间均可）
④由于60匝弹簧的总长度为11.88cm；则n匝弹簧的原长满足，代入可得：．（在之间均可）

23. （9分）
某同学研究小灯泡的伏安特性．所使用的器材有：小灯泡L(额定电压3.8 V，额定电流0.32 A)；电压表(量程 3 V，内阻 3 kΩ)；电流表 (量程0.5 A，内阻 0.5 Ω)；固定电阻R0(阻值1 000 Ω)；滑动变阻器R(阻值0～9.0 Ω)；电源E(电动势5 V，内阻不计)；开关S；导线若干．
(1)实验要求能够实现在0～3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图_____．
(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示．

图(a)　　　　　　　　　　　图(b)
由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻　________(填增大、不变或减小)，灯丝的电阻率　________(填增大、不变或减小)．
(3)用另一电源E0(电动势4 V，内阻1.00 Ω)和题给器材连接成图(b)所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率．闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为　________W，最大功率为　________W(结果均保留2位小数)
【答案】 实验电路原理如图所示． 增大 增大 0.39 1.17
【解析】
(1)小灯泡的电压要求从0开始调节，滑动变阻器采用分压式接法，小灯泡的额定电压超出电压表的量程，需与R0串联后接入电路．电路图如图所示：

(2)I-U图象中随着电流的增大，图线的斜率变小，小灯泡的电阻增大．根据电阻定律：，得灯丝的电阻率增大．
(3)当R＝0时，电源路端电压与电流的关系图象如图线甲所示．此时小灯泡功率有最大值；当R＝9 Ω时，将R看作电源内阻，则等效电源内阻为10 Ω，其路端电压与电流的关系图象如图线乙所示：

此时小灯泡功率有最小值．取图线甲与小灯泡伏安特性曲线交点：U1＝3.66 V，I1＝0.319 A，小灯泡的最大功率：
P1＝U1I1≈1.17 W；
取图线乙与小灯泡伏安特性曲线交点：U2＝1.77 V，I2＝0.222 A，
小灯泡的最小功率：
P2＝U2I2≈0.39W。

24．（14分）
如图所示，P1Q1P2Q2和M1N1M2N2为水平放置的两足够长的平行导轨，整个装置处在竖直向上、磁感应强度大小B＝0.4 T的匀强磁场中，P1Q1与M1N1间的距离为L1＝1.0 m，P2Q2与M2N2间的距离为L2＝0.5 m，两导轨电阻可忽略不计．质量均为m＝0.2 kg的两金属棒ab、cd放在导轨上，运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，并与导轨形成闭合回路．已知两金属棒位于两导轨间部分的电阻均为R＝1.0 Ω；金属棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.2，且与导轨间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力．取重力加速度大小g＝10 m/s2.

(1)在t＝0时刻，用垂直于金属棒的水平外力F向右拉金属棒cd，使其从静止开始沿导轨以a＝5.0 m/s2的加速度做匀加速直线运动，金属棒cd运动多长时间金属棒ab开始运动？
(2)若用一个适当的水平外力F0(未知)向右拉金属棒cd，使其速度达到v2＝20 m/s后沿导轨匀速运动，此时金属棒ab也恰好以恒定速度沿导轨运动，求金属棒ab沿导轨运动的速度大小和金属棒cd匀速运动时水平外力F0的功率；
(3)当金属棒ab运动到导轨Q1N1位置时刚好碰到障碍物而停止运动，并将作用在金属棒cd上的水平外力改为F1＝0.4 N，此时金属棒cd的速度变为v0＝30 m/s，经过一段时间金属棒cd停止运动，求金属棒ab停止运动后金属棒cd运动的距离．
【答案】 (1)2 s (2)v1＝5 m/s 12 W (3)225 m
【解析】
(1)设金属棒cd运动t时间金属棒ab开始运动，根据运动学公式可知，此时金属棒cd的速度v＝at
金属棒cd产生的电动势E2＝BL2v
则通过整个回路的电流
金属棒ab所受安培力
金属棒ab刚要开始运动的临界条件为FA1＝μmg
联立解得
(2)设金属棒cd以速度v2＝20 m/s沿导轨匀速运动时，金属棒ab沿导轨匀速运动的速度大小为v1，根据法拉第电磁感应定律可得E＝BL2v2－BL1v1
此时通过回路的电流
金属棒ab所受安培力
解得v1＝5 m/s
以金属棒cd为研究对象，则有
水平外力F0的功率为P0＝F0v2＝12 W
(3)对于金属棒cd根据动量定理得
设金属棒ab停止运动后金属棒cd运动的距离为x，根据法拉第电磁感应定律得
根据闭合电路欧姆定律
联立解得：

25．（18分）
如图所示，光滑水平面上有一小车B，右端固定一沙箱，沙箱上连接一水平的轻质弹簧，小车与沙箱的总质量为M=2kg。车上在沙箱左侧距离s=1m的位置上放有一质量为m=1kg小物块A，物块A与小车的动摩擦因数为。仅在沙面上空间存在水平向右的匀强电场，场强E=2.0×103V/m。当物块A随小车以速度向右做匀速直线运动时，距沙面H=5m高处有一质量为的带正电的小球C，以的初速度水平向左抛出，最终落入沙箱中。已知小球与沙箱的相互作用时间极短，且忽略弹簧最短时的长度，并取g=10m/s2。求：
(1)小球落入沙箱前的速度和开始下落时与小车右端的水平距离；
(2)小车在前进过程中，弹簧具有的最大值弹性势能；
(3)设小车左端与沙箱左侧的距离为L。请讨论分析物块A相对小车向左运动的整个过程中，其与小车摩擦产生的热量Q与L的关系式。
。
【答案】 (1)10m/s，方向竖直向下，15m (2)9J (3)①若时， ②若时，。
【解析】
(1)小球C下落到沙箱的时间为，则竖直方向上：
代入数据解得：
t=1s
小球在水平方向左匀减速运动：
根据速度公式有：
代入数据解得：
，
所以小球落入沙箱瞬间的速度：
，方向竖直向下
小球开始下落时与小车右端的水平距离：

(2)设向右为正，在小球落快速落入沙箱过程中，小车（不含物块A）和小球的系统在水平方向动量守恒，设小球球入沙箱瞬间，车与球的共同速度为，则有：

可得：

由于小车速度减小，随后物块A相对小车向右运动并将弹簧压缩，在此过程中，A与小车（含小球）系统动量守恒，当弹簧压缩至最短时，整个系统有一共同速度，则有：

解得：

根据能的转化和守恒定律，弹簧的最大势能为：

代入数据解得：

（3）随后弹簧向左弹开物块A，假设A运动至车的左端时恰好与车相对静止。此过程中系统动量仍然守恒，所以系统具有的速度仍为：
根据功能关系有：
解得小车左端与沙箱左侧的距离为：
分情况讨论如下：
①若时，物块A停在距离沙箱左侧处与小车一起运动，因此摩擦产生的热量为：
②若时，物块A最终会从小车的左端滑下，因此摩擦产生热量为：

（二）选考题：共15分。请考生从2道物理题中任选一题作答。如果多做，则按所做的第一题计分。
33．【选修3-3】（15分）
（1）（5分）
在用油膜法估测分子大小的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为，且滴溶液体积为。现取1滴溶液滴入撒有痱子粉的浅水盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上描绘出油酸膜的轮廓形状，再把玻璃板放在边长为的坐标纸上，算出油膜的面积。关于本实验，下列说法正确的是 。（填正确答案标号，选对1个给2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分0分）
A．不用痱子粉，直接将1滴溶液滴入浅水盘也可以完成实验
B．水面上形成的油酸薄膜的体积为
C．估测油酸分子的直径为
D．在坐标纸上数油膜轮廓内格子数以计算油膜的面积采用的是近似法
E.用配制的油酸酒精溶液的原因是因为易于形成油酸的单分子油膜
【答案】 BDE
【解析】
A．由于油酸薄膜在水面上不易观察，撒痱子粉是为了便于确定油酸薄膜的轮廓，A错误；
B．1滴溶液中油酸酒精溶液的体积为，1滴溶液中油酸的体积为，即水面上形成的油酸薄膜的体积为，B正确；
C．将油酸分子看作球体且一个一个的单层排列，忽略空隙，估测油酸分子的直径为

C错误；
D．在坐标纸上数油膜轮廓内格子数时，大于或等于半格时算一格，小于半格的不计，用总格子数乘以作为油膜的面积，采用的是近似法，D正确；
E．因为纯油酸粘滞力较大，很难形成单分子油膜，油酸酒精溶液滴在水面上，酒精易挥发，易形成油酸的单分子油膜，E正确。
故选BDE。

（2）（10分）
如图所示，一个高L=18cm、内壁光滑的绝热汽缸，汽缸内部横截面积S=30cm2，缸口上部有卡环，一绝热轻质活塞封闭一定质量的气体，活塞与汽缸底部距离L1=9cm。开始时缸内气体温度为27℃，现通过汽缸底部电阻丝给气体缓慢加热。已知大气压强p=1×105Pa，活塞厚度不计，活塞与汽缸壁封闭良好且无摩擦。
①封闭气体温度从27℃升高到127℃的过程中，气体吸收热量18J，求此过程封闭气体内能的改变量；
②当封闭气体温度达到387℃时，求此时封闭气体的压强。

【答案】 ①9J；②
【解析】
①活塞上升过程中封闭气体做等压变化，根据盖一吕萨克定律有

解得气体温度为127℃时，活塞与汽缸底部距离

此过程气体对外做的功

根据热力学第一定律可知气体内能的增加量

②设活塞刚好到达汽缸口卡环位置时，封闭气体的温度为，根据盖一吕萨克定律有

解得

所以封闭气体温度达到

活塞已到达汽缸口卡环位置，根据查理定律有

解得


34．【选修3-4】（15分）
（1）（5分）
如图所示，有一列沿轴正向传播的简谐横波，在时刻振源从点开始振动。当时，波刚好传到处的质点。下列对该简谐横波的分析中正确的是 。（填正确答案标号，选对1个给2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分0分）

A．该简谐横波的周期是，波速是
B．频率为的简谐横波与该波相遇时一定能够发生干涉现象
C．该简谐横波遇到尺寸小于的障碍物时能够发生明显的衍射现象
D．当时，该简谐横波上的点向右移动了
E.若站在振源右侧的接收者以速度匀速向振源靠近，那么接收者接收到的频率一定大于
【答案】 ACE
【解析】
A.由图可知该波的波长为，当时，波刚好传到处的质点，所以该波的周期为，该波的频率为，故波速
，
故A正确；
B.两列波相遇时能够发生干涉的现象的条件是：两列波的频率相同，相位差恒定，故B错误；
C.能够发生明显衍射现象的条件是：障碍物或小孔的尺寸比波长小或差不多，故C正确；
D.简谐横波上的质点都在平衡位置上下振动，不会沿波的传播方向移动，故D错误；
E.由多普勒效应可知接收者和波源相向运动时，接收者接收到的频率增大，故E正确。
故选：ACE。

（2）（10分）
图示为一由直角三角形和矩形组成的玻璃砖截面图。，，为的中点，。与平行的细束单色光从点入射，折射后恰好到达点。已知光在真空中速度大小为。求：
①玻璃的折射率；
②光从射入玻璃砖到第一次射出所用的时间。

【答案】①；②
【解析】
①在玻璃砖中的光路如图所示：

由几何关系知

由折射定律

得

②设玻璃的临界角为，则

由几何关系知

由于

光在面发生全反射，由几何关系知

由于

光从射入玻璃砖到第一次从点射出，由几何关系知
，
光从射入玻璃砖到第一次射出所用的时间

结合

解得