湖北省普通高中联考协作体2020届高三上学期期中考试理综物理试题

湖北省重点高中联考协作体期中考试高三理综试卷——物理

1.下列关于近代物理知识的描述中，正确的是

A. 爱因斯坦首次提出能量量子假说，成功解释了黑体辐射

B. 一个处于n=3能级状态的氢原子自发跃迁时，能发出3种频率的光子

C. 按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增大

D. 衰变中产生的射线实际上是原子核外电子挣脱原子核形成的

【答案】C

【解析】

【详解】A.普朗克借助于能量子假说，完美的解释了黑体辐射规律，破除了“能量连续变化”的传统观念，故A错误；

B.一个处于n＝3能级状态的大量氢原子自发跃迁时，最多只能发出2种频率的光，分别为n=3跃迁到n=2，n=2跃迁到n=1，故B错误；

C.根据

得：，轨道半径增大，电子的动能减小，原子能量增大，势能增大；故C正确；

D.β衰变中产生的β射线实际上是原子的核中的一个中子转化为质子同时生成一个电子，故D错误．

2.据悉我国计划于2022年左右建成天宫空间站，它离地面高度为400〜450km的轨道上绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径大约为地球同步卫星轨道半径六分之一，则下列说法正确的是

A. 空间站运行的加速度等于地球同步卫星运行的加速度的6倍

B. 空间站运行的速度约等于地球同步卫星运行速度的倍

C. 空间站运行的周期等于地球的自转周期的1倍

D. 空间站运行的角速度小于地球自转的角速度

【答案】B

【解析】

【详解】ABC.设空间站运行的半径为R1，地球同步卫星半径为R2，由

得：

由于，则有

故AC错误，B正确；

D.由于地球自转的角速度等于地球同步卫星角速度，故可以得到空间站运行的角速度大于地球自转的角速度，故D错误．

3.如图所示，间距为L、电阻不计的足够长平行光滑金属导轨水平放置，导轨左端有一阻值为R的电阻，一质量为m、电阻也为R的金属棒横跨在导轨上，棒与导轨接触良好.整个装置处于竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中，金属棒以初速度沿导轨向右运动，前进距离为s）在金属棒整个运动过程中，下列说法正确的是

A. 金属棒运动平均速度大于

B. 金属棒d克服安培力做的功等于电阻R上产生的焦耳热

C. 通过电阻R电荷量为

D. 电阻R上产生的焦耳热为

【答案】C

【解析】

【详解】A.金属棒在整个运动过程中，受到竖直向下的重力，竖直向上的支持力，这两个力合力为零，受到水平向左的安培力，金属棒受到的合力为安培力：

金属棒受到安培力作用而做减速运动，速度v不断减小，安培力不断减小，加速度不断减小，故金属棒做加速度逐渐减小的变减速运动，所以平均速度小于，故A错误；

B.由能量守恒知金属棒克服安培力做的功等于电阻和金属棒上产生的焦耳热，故B错误；

C. 整个过程中通过导体截面的电荷量

又

联立得：，故C正确；

D. 整个过程中由动能定理可得：

解得克服安培力做功为：

所以产生的总热量为

所以电阻R上产生的焦耳热为

故D错误．

4.最近，不少人喜欢踩着一种独轮车，穿梭街头.这种独轮车全名叫电动平衡独轮车，其中间是一个窄窄的轮子，两侧各有一块踏板.当人站在踏板上向右运动时，可简化为如图甲、乙所示的模型.关于人在运动中踏板对人脚的摩擦力，下列说法正确的是    

A. 考虑空气阻力，当人以如图甲所示的状态向右匀速运动时，脚所受摩擦力向左

B. 考虑空气阻力，当人以如图甲所示的状态向右减速运动时，脚所受摩擦力可能向右

C. 考虑空气阻力，当人以如图乙所示的状态向右匀速运动时，脚所受摩擦力不可能为零

D. 不计空气阻力，当人以如图乙所示的状态向右加速运动时，脚所受摩擦力不可能为零

【答案】B

【解析】

【详解】A.考虑空气阻力，当人处如图甲所示的状态向右匀速运动时，根据平衡条件，则脚所受摩擦力为右，故A错误；

B.考虑空气阻力，当人处如图甲所示的状态向右减速运动时，合力向左，脚所受摩擦力可能向右，故B正确；

C.当考虑空气阻力，当人处如图乙所示的状态向右匀速运动时，根据平衡条件，则重力、支持力与空气阻力处于平衡，则脚所受摩擦力可能为零，故C错误；

D.当不计空气阻力，当人处如图乙所示的状态向右加速运动时，根据牛顿第二定律，脚受到的重力与支持力提供加速度，那么脚所受摩擦力可能为零，故D错误．

5.在轴上O、P两点分别放置电荷量为q1、q2的点电荷，一带负电的试探电荷在两电荷连线上的电势能EP随变化关系如图所示，其中A、两点电势能为零，D段中C点电势能最大，则

A. q1是负电荷，是正电荷且q1 >q2

B. BC间场强方向沿轴负方向

C. C点的电场强度大于A点的电场强度

D. 将一正点电荷从B点移到D点，电场力先做负功后做正功

【答案】A

【解析】

【详解】A.由

知A点的电势为零，越靠近O点电势越低，越靠近P点电势越高，所以O点的电荷带负电，P点电荷带正电，由图知C点场强为零，根据

和电场叠加原理，可以得到q1> q2，故A正确；

B.负点电荷从B到C点，电势能增大，根据

可知电势能减小，由于沿着电场线电势降低，则有BC间场强方向沿x轴正方向，故B错误；

C.图象的斜率为

C点的电场强度小于A点的电场强度，故C错误；

D.因为BC间电场强度方向沿x轴正方向，CD间电场强度方向沿x轴负方向，则将一正点电荷从B点移到D点，电场力先做正功后做负功，故D错误．

6.如图所示是甲、乙两质点从同一地点运动的图象，甲的是OA直线，乙的是OAC曲线，二者相交于A点，曲线OA在A点的切线AB交时间轴于t = 2s处，则下列说法正确的是

A. 甲质点做直线运动，乙质点做曲线运动

B. 乙质点在4s末的速度为2m/s

C. 乙质点前4s内做加速直线运动，且4s后反向减速运动

D. 前4s内甲的平均速度等于乙的平均速度

【答案】BD

【解析】

【详解】A.位移时间图像都描述的是直线运动，故A错误；

B.位移时间图像的斜率表示速度，则4末的速度为

2m/s

故B正确；

C.切线斜率大小表示速度大小，可以得到乙质点在前4s内做加速直线运动，且4s后反向减速运动，故C错误；

D.由平均速度公式

可以得到甲乙平均速度相同，故D正确

7.某单位应急供电系统配有一小型发电机，该发电机内的矩形线圈面积为S = 0. 2m2、电阻为r=5.0，线圈所处的空间是磁感应强度为B=T的匀强磁场，发电机正常供电时线圈的转速为 r/min，如图所示是配电原理示意图，理想变压器原副线圈的匣数比为5 : 2，R1=5.0、R2 = 5.2，电压表、电流表均为理想电表，系统正常运作时电流表的示数为I=10 A，交流电压表的示数为700V，则下列说法中正确的是

A. 线圈匣数为N=100匝

B. 灯泡的工作电压为272V

C. 变压器输出的总功率为2720W

D. 若负载电路的灯泡增多，发电机的输出功率会增大

【答案】ACD

【解析】

【详解】A.根据题意电流表的示数为10A，根据

解得原线圈的电流为4A，则电压表的读数为700V，根据

得E=720V，线圈在磁场中产生电动势有效值为

得N=100匝，故A正确；

BC.原线圈的电压为

V

根据

得副线圈上的电压为，所以副线圈上的功率为

W

此时灯泡上的电压为

V

故B错误；C正确；

D.把发电机外的所有用电器等效为一个电阻为R的电阻，根据题意可知 ，若负载电路的灯泡增多，则等效电阻R减小，根据电源输出功率与电阻之间关系的函数图像可知，此时发电机的输出功率会增大，故D正确．

8.如图所示，一个质量为m = 2.0×10-11kg、电荷量q=+1.0×10-5C的带电微粒（重力忽略不计），从静止开始经U1电压加速后，以=1.0×104m/s水平进入两平行金属板间的偏转电场中，其板长L = 20cm,两板间距d=cm，进入磁场时速度偏离原来方向的角度=30°, 磁场宽度D=cm，则     

A. 加速电场U1 = 100V

B. 两金属板间的电压U2为200V

C. 为使微粒不从磁场右边射出，该匀强磁场的磁感强度B至少为0.2T

D. 若匀强磁场的磁感强度合适，带电微粒可以回到出发点

【答案】AC

【解析】

【详解】A.带电微粒在加速电场加速运动的过程，根据动能定理得：

qU1=mv2

代入数据得：U1 = 100V，故A正确．

B.带电微粒在偏转电场中只受电场力作用，做类平抛运动．在水平方向微粒做匀速直线运动，水平方向有：

L=vt

带电微粒在竖直方向做匀加速直线运动，加速度为a，出电场时竖直方向速度为v2；竖直方向：

vy=at

得：

由速度分解关系得：

联立以上两式解得：U2=100V，故B错误．

C.带电微粒进入磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，设微粒轨迹恰好与磁场右边相切时半径为R，如图所示：

由几何关系知：

R+Rsin30°=D

设微粒进入磁场时的速度为v′，则有：

由洛伦兹力提供向心力得：

代入数据解得：B=0.2T，所以带电粒子不射出磁场右边，磁感应强度B至少为0.2T，故C正确．

D.带电微粒从磁场左边界射出时与磁场边界成斜向下，进入电场后，在竖直方向被加速，水平方向匀速，不可能达到出发点，故D错误．

二、非选择题

9.某同学用图甲所示的装置完成了“验证机械能守恒定律”的实验.

（1）首先利用20分度的游标卡尺测出了小球的直径，其示数如图乙所示，该示数为____cm；

（2）将该小球由光电门1正上方无初速度释放，先后通过光电门1、2,通过电脑显示的时间分别为、，若小球的直径为，该小组的同学测出两光电门之间的距离为，重力加速度大小用g表示，若小球的机械能守恒，则需要验证的关系式为_________.(用题中所给字母表示）

（3）本题“用小球通过光电门的平均速度表示小球球心通过光电门的瞬时速度”，但从严格意义上讲是不准确的，小球通过光电门的平均速度____(选填“〉”或“<”）小球球心通过光电门的瞬时速度.

【答案】    (1). 0.575    (2).     (3). <

【解析】

【详解】（1）[1]小球的直径：

mm+0.05mm×15=5.75mm=0.575cm；

（2）[2]小球通过光电门1的速度为

小球通过光电门2的速度为

所以动能的增加量为

小球通过两光电门过程中重力势能的减小量为

若小球的机械能守恒，则有：

化简得：

（3）[3]小球通过光电门的平均速度等于该过程中间时刻的瞬时速度，因小球做加速运动，在中间时刻时小球球心还没到达光电门位置，所以小球通过光电门的平均速度小于小球球心通过光电门的瞬时速度．

10.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，利用实验得到了8组数据，在图1所示的坐标系中，通过描点连线得到了小灯泡的伏安特性曲线.

（1）根据图线的坐标数值，请在图2中选出该实验正确的实验电路图：____(选填“甲”或“乙”).

（2）根据所选电路图，请在图3中用笔画线代替导线，把实验仪器连接成完整的实验电路.

（        ）

（3）根据图1，可判断出图4中正确的关系图象是（图中P为小灯泡功率"为通过小灯泡的电流）___.

（5）将同种规格的两个这样的小灯泡并联后再与R = 10的定值电阻串联，接在电动势为8V、内阻不计的电源上，如图5所示.闭合开关S后，则电流表的示数为____A，两个小灯泡的总功率为__ W(本小题结果均保留两位有效数字）.

【答案】    (1). 甲    (2).     (3). D    (4). 0.60    (5). 1.2

【解析】

【详解】（1）[1]描绘灯泡伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，所以正确的实验电路图是甲．

（2）[2]根据实验电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示：

（3）[3]由于灯泡电阻随电流增大电阻R增大，由可知，图象斜率增大，故选D．

（4）[4][5]由图5所示电路图可知，两灯泡并联，可以把电源与定值电阻等效为电源，设每只电灯加上的实际电压和实际电流分别为U和I，在这个闭合电路中，则有：

代入数据并整理得：

在图a所示坐标系中作出的图象如图所示

由图象可知，两图象交点坐标值为：U=2V，I=0.3A

此时通过电流表的电流值

0.6A

每只灯泡的实际功率

=2×0.3=0.6W

所以两个小灯泡的总功率为1.2W．

11.如图所示，一对杂技演员（都视为质点）荡秋千(秋千绳处于水平位置(从A点由静止出发绕O点下摆，当摆到最低点B时，女演员在极短时间内将男演员沿水平方向推出，然后自己随秋千刚好能回到高处A.已知男演员质量m1= 80kg，女演员质量m2=50kg，秋千的质量m3 = 10kg，秋千的摆长为R = 1.8m,C点比O点低5R.(g取10m/s2)求:

（1）推开过程中，女演员对男演员做的功；

（2）男演员落地点C与O的水平距离.

【答案】（1）7560J ；（2）18m

【解析】

【详解】(1)女演员从A点下摆到B点的过程中，重力做功，机械能守恒得：

演员相互作用的过程中，水平方向动量守恒

女演员上摆到A点过程中，机械能守恒 ：

根据功能关系可知，女演员推开男演员做功

联立解得W＝7560J

(2)分离后，男演员做平抛运动．

水平方向上

竖直方向上

联立解得x＝18m

12.如图甲所示，在直角坐标系区域内有沿轴正方向的匀强电场，右侧有个以点(3L，0)为圆心，半径为L的圆形区域，圆形区域与轴的交点分别为M、N.现有一质量为 m，带电量为e的电子，从轴上的A点以速度沿轴正方向射入电场，电场强度E =,飞出电场后恰能从M点进入圆形区域，不考虑电子所受的重力.求:

（1）电子进入圆形区域时的速度方向与轴正方向的夹角;

（2）A点坐标;

（3）若在电子刚进人圆形区域时，在圆形区域内加上图乙所示周期性变化的磁场（以垂直于纸 面向外为磁场正方向），最后电子从N点处飞出.速度方向与进入磁场时的速度方向相同.求：磁感应强度大小、磁场变化周期T各应满足的关系表达式.

【答案】（1） ；（2）（0，） ；（3） （n=1，2，3…）

【解析】

【详解】（1）电子电场中作类平抛运动，射出电场时：

水平方向：

竖直方向：

速度方向与x轴正方向的夹角：

可以得到：

（2）电子在电场中运动，竖直方向位移：

电子匀速运动，则有：

总位移：

A点坐标（0，）

（3）电子在在磁场中最简单的情景如图所示：

在磁场变化的前三分之一个周期内，电子的偏转角为60°，设电子运动的轨道半径为r，运动的T0，粒子在x轴方向上的位移恰好等于r；

在磁场变化的后三分之二个周期内，因磁感应强度减半，电子运动周期，故粒子的偏转角度仍为60°，电子运动的轨道半径变为2r，粒子在x轴方向上的位移恰好等于2r，综合上述分析，则电子能到达N点且速度符合要求的空间条件是：

在磁场中，洛伦兹力提供向心力：

解得： （n=1，2，3…）

应满足的时间条件为：

而：，

解得： （n=1，2，3…）

13.下列说法中正确的是    

A. 一定量100°C的水变成100°C的水蒸气，其分子之间的势能增加

B. 当两分子间距离大于平衡位置的间距时，分子间的距离越大，分子势能越小

C. 热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体”

D. .悬浮在水中的花粉颗粒不停地做无规则运动，这反映了水分子运动的无规则性

E. 单位时间内，气体分子对容器壁单位面积上的碰撞次数减少，气体的压强不一定减小

【答案】ADE

【解析】

【详解】A.温度是分子的平均动能的标志，一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，吸收热量而其分子的平均动能不变，分子之间的势能增加．故A正确；

B.当两分子间距离大于平衡位置的间距时，分子力表现为引力，故随分子间的距离增大，分子力做负功，分子势能增大，故B错误；

C.热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他方面的变化”，故C错误；

D.布朗运动是悬浮在水中花粉颗粒的运动，是由于受到水分子的撞击不平衡而发生的，故反映了水分子的永不停息的无规则运动，故D正确；

E.气体的压强与单位时间内气体分子对容器壁单位面积上碰撞次数以及分子对器壁的平均撞击力有关，若温度升高，分子对器壁的平均撞击力增大，单位时间内气体分子对容器壁单位面积上碰撞次数减少，气体的压强不一定减小；故E正确．

14.如图所示，用横截面积为S = 10cm2的活塞将一定质量的理想气体封闭在导热性良好的汽缸内，汽缸平放到光滑的水平面上.轻质弹簧左端与活塞连接，右端固定在竖直墙上.不考虑活塞和汽缸之间的摩擦，系统处于静止状态，此时活塞距离汽缸底部的距离为L0= 18cm，气体的温度为t0=27℃.现用水平力向右缓慢推动汽缸，汽缸向右移动的距离为5cm,当弹簧被压缩x= 2cm后再次静止.已知大气压强为p0=1.0×105Pa.

①求轻质弹簧劲度系数；

②保持推力F不变，升高气体的温度，求汽缸底部到活塞的距离恢复到L0时的温度.

【答案】①1000N/m；②360K

【解析】

【详解】①施加水平力后，活塞距离汽缸底部的距离为：

cm

由玻意尔定律得：

对活塞，根据平衡条件有：

故可以得到k=1000N/m

②保持推力F不变,对气缸而言压强不变，由盖-吕萨克定律有：

故可以得到T1=360K

15.如图所示，一简谐横渡在某区域沿x轴传播，实线a为t =0时刻的波形图线，虚线 b为t = 0.5s时刻的波形图线，虚线b与x轴交点P的坐标为x=1m，下列说法正确的是   

A. t =0时刻P质点的位移为5cm

B. 这列波的传播速度大小可能为32m/s

C. 这列波的波源振动频率可能为2.25Hz

D. t =1.5s时刻P点可能处于波谷位置

E. 若该波遇到宽度为7m的障碍物能发生明显的衍射现象

【答案】CDE

【解析】

【详解】A．P质点的平衡位置坐标为xP=1m，由图可知波长为8m，P质点的位移

故A错误

BC．若波向右传播，则有：

m/s

根据

解得：

Hz

若波向左传播，则有：

m/s

根据

解得：

Hz

当n=1时，Hz或Hz，故B错误，C正确；

D．当n=0时，则T=4s，波向右传播，P质点在t=l.5s时刻处于波谷位置，故D正确；

E．由于波长大于7m，故遇到障碍物能发生明显的衍射现象，故E正确。

故选CDE。

16.单色细光束射到一半径为R的透明球表面，光线在过球心O的平面内.入射角，经折射进人球内后又经内表面反射一次，再经球表面折射后射出.巳知真空中光速为 c，入射光线与出射光线反向延长线之间的夹角 = 30°，如图所示（图上巳画出入射光线和出射光线）.求：

①光从球内射出球体的临界角；

②光在透明球中传播的时间

【答案】①；②

【解析】

【详解】①作出光路图，如图所示：

由几何关系及对称性，有：

r=

解得：r=30°

由折射定律得：

n=

则由临界角条件得：

故得到

②由几何关系得：

AC=BC=2Rcosr=2R•R

光在透明球中传播路程为：

L=2R

光在透明球中传播的速度为：

v=c

光在透明球中传播的时间为：

t=

故得到