山西省芮城市2020届高三3月月考物理 试卷

高三物理试卷

一：选择题（1～8为单选，8～12有多项符合题目要求，选全得四分，少选得2分，错选得0分,共48分。）

1. 下列说法正确的是(      )

A.链式反应在任何条件下都能发生

B.放射性元素的半衰期随环境温度的升高而缩短

C.中等核的比结合能最小，因此这些核是最稳定的

D.根据E=mc2可知，物体所具有的能量和它的质量之间存在着简单的正比关系

2. 一个物体沿直线运动， t = 0 时刻物体的速度为 2m/s ，加速度为1m/s2 。物体加速度随时间变化的规律如图所示，则下列判断正确的是（   ）                        

A. 物体做匀加速直线运动
B. 物体的加速度与时间成正比增大
C.  t = 5s 时刻物体的速度为6.25 m/s
D.  t = 8s 时刻物体的速度为13.2 m/s

3. 某静电场中有一条电场线与x轴重合,纵轴 ϕ 表示该条电场线上对应各点的电势,ϕ 随x的变化规律如图曲线所示..x轴上坐标为x1=−x0点的电势和电场强度大小分别为ϕ1和E1,坐标x2=x0点的电势和电场强度大小分别为ϕ2和E2,下列有关判断正确的是(    )

A. ϕ1>ϕ2,E1>E2            B. ϕ1<ϕ2,E1>E2             C. ϕ1>ϕ2,E1<E2          D. ϕ1<ϕ2,E1<E2

4. 如图所示,将小砝码置于桌面上的薄纸板上,用水平向右的拉力将纸板迅速抽出,砝码的移动很小,几乎观察不到,这就是大家熟悉的惯性演示实验。若砝码和纸板的质量分别为2m和m,各接触面间的动摩擦因数均为μ.重力加速度为g。要使纸板相对砝码运动,所需拉力的大小至少应为(         )

A. 3μmg        B. 4μmg  

C. 5μmg        D. 6μmg

5. 如图所示,水平地面上固定有两根平行的直导线,两导线正中间固定一金属圆环,导线和圆环均与地面绝缘,左边导线中通有图示方向的恒定电流,右边导线通有从零开始均匀增大、方向与左边导线中电流方向相反的电流。金属圆环中产生感应电流,两边直导线中的电流都对金属圆环有安培力作用,则(     )

A. 两安培力的合力一定向左
B. 两安培力的合力一定向右
C. 两安培力的合力先向左后向右
D. 两安培力的合力先向右后向左

6. 冥王星与其附近的另一星体卡戎可视为双星系统。质量比约为7:1,同时绕它们连线上某点O做匀速圆周运动。由此可知,冥王星绕O点运动的（       ）
A. 轨道半径约为卡戎的1/7                   B. 角速度大小约为卡戎的1/7

C. 线速度大小约为卡戎的7倍                D. 向心力大小约为卡戎的7倍

7.将一只皮球竖直向上抛出，皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比.下列描绘皮球在上升过程中加速度大小a与时间t关系的图象，可能正确的是（　　）
A.
B.
C.                        D.

8. 如图甲，一圆形闭合铜环由高处从静止开始下落，穿过一根竖直悬挂的条形磁铁，铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴线始终保持重合。若取磁铁中心O为坐标原点，建立竖直向下为正方向的x轴，则图乙中最能正确反映环中感应电流i随环心位置坐标x变化的关系图象是（    ）

9. 如图所示,一质量为m、长为L的金属杆ab ,,以一定的初速度v0从一光滑平行金属轨道的底端向上滑行,轨道平面与水平面成θ角,轨道平面处于磁感应强度为B. 方向垂直轨道平面向上的磁场中,两导轨上端用一阻值为R的电阻相连,轨道与金属杆ab的电阻均不计,金属杆向上滑行到某一高度后又返回到底端,则金属杆(     )

A. 在上滑过程中的平均速度小于
B. 在上滑过程中克服安培力做的功大于下滑过程中克服安培力做的功
C. 在上滑过程中电阻R上产生的焦耳热等于减少的动能
D. 在上滑过程中通过电阻R的电荷量大于下滑过程中流过电阻R的电荷量

10. 离子陷阱是一种利用电场或磁场将离子俘获并因禁在一定范围内的装置。如图所示为最常见的“四极离子陷阱”的俯视示意图，四根平行细杆与直流电压和叠加的射频电压相连，相当于四个电极，相对的电极带等量同种电荷，相邻的电极带等量异种电荷。在垂直于四根杆的平面内四根杆的连线是一个正方形abcd，A、C是a、c连线上的两点，B、D是b、d连线上的两点，A、C、B、D到正方形中心O的距离相等。则下列判断正确的是（   ）

A. D点的电场强度为零
B. A、B、C、D四点的电场强度相等
C. A点电势比B点高
D. O点的电场强度为零

11. 如图（a）所示，光滑绝缘水平面上有甲、乙两个点电荷。 t = 0 时，甲静止，乙以

6 m/s的初速度向甲运动。此后，它们仅在静电力的作用下沿同一直线运动（整个运动过程中没有接触），它们运动的v-t图象分别如图（b）中甲、乙两曲线所示。则由图线可知（     ）

A. 两电荷的电性一定相反                           

B. 甲、乙两个点电荷的质量之比为2:1

C. 在0～t2时间内，两电荷的静电力先增大后减小

D.  在0～t3时间内，甲的动能一直增大，乙的动能一直减小

12. 如图甲所示,理想变压器的原、副线圈共接有四个规格完全相同的小灯泡,在原线圈所在电路的A. B端输入的交流电的电压如图乙所示,四个灯泡均正常发光。

下列说法正确的是(     )

A. 原、副线的匝数比3:1              B. 灯泡的额定电压为55V
C. 原线图两端的电压为220V             D. 若灯泡L2的灯丝被烧断,则灯泡L1将变暗

二、实验题（每空2分，共 12 分）

13. 利用如图甲所示装置验证机械能守恒定律，轻绳与轻滑轮间摩擦不计，绳子不可伸长。物体A（含遮光片）和B的质量分别为m和M，物体B由静止释放后向下运动，遮光片经过光电门1和2的时间分别为△t1和△t2．测出两光电门中心的竖直距离为h。

（1）用游标卡尺测出物体A上遮光片的宽度d如图乙所示，则d＝________mm．

（2）若满足关系式________（用以上已知量的符号表示，已知重力加速度为g），则可验证机械能守恒定律。

14.某同学利用如下实验器材测量干电池的电动势E和内电阻r:

A. 待测干电池两节

B. 电流计mA(0∼10mA,内阻为10Ω)

C. 电流表A(0∼0.6A,内阻约为几欧)

D. 定值电阻R(阻值290Ω)

E. 定值电阻R0(阻值2.0Ω)

F. 滑动变阻器R1(0∼20Ω)

G.滑动变阻器R2(0∼200Ω)

H.开关一个，导线若干

(1)为调节方便,且测量结果尽量准确,实验中滑动变阻器应当选择______(填写实验器材前面的序号).

(2)请在图1虚线框中作出实验电路图。

(3)利用上述实验电路，测得多组实验数据，作出U−I图线如图2所示，由图可知，每节干电池的电动势为______V，内阻为______Ω.

三、 计算题（15题8分，16题9分，17题12分,选修 11分）

15. 如图所示,在风洞实验室里,光滑直细杆倾斜放置,一小球穿在细杆上,风对小球的作用力的方向水平向右,作用力的大小与吹到小球表面的风速大小成正比。当细杆与水平面之间的倾角为45◦、风速为v0时，小球与细杆保持相对静止。重力加速度为g

(1)若风速从v0开始以加速度a均匀增大，要保持小球与细杆相对静止，求细杆的倾角θ的正切值随时间t变化的关系式。

(2)若细杆倾角调整为45◦+α, 风以速度v0吹到小球上,小球会沿细杆加速下滑,并在T时间内从静止开始下滑了L的距离,则α应满足怎样的关系式?(不计小球在斜杆上的运动引起空气阻力的变化)

16. 如图所示,坐标平面第Ⅰ象限内存在大小为E=4×105N/C方向水平向左的匀强电场,在第Ⅱ象限内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。质荷比为m/q=4×10−10kg/C的带正电粒子从x轴上的A点以初速度v0=2×107m/s垂直x轴射入电场，OA=0.2m，不计重力。求：

(1)粒子经过y轴时的位置到原点O的距离；

(2)若要求粒子不能进入第三象限,求磁感应强度B的取值范围(不考虑粒子第二次进入电场后的运动情况).

17. 如图所示,在方向竖直向上、大小为E=1×106V/m的匀强电场中,固定一个穿有A. B两个小球(均视为质点)的光滑绝缘圆环 , 圆环在竖直平面内,圆心为O、半径为R=0.2m.A、B用一根绝缘轻杆相连,A带的电荷量为q=+7×10−7C,B不带电,质量分别为mA=0.01kg、mB=0.08kg.将两小球从圆环上的图示位置(A与圆心O等高,B在圆心O的正下方)由静止释放,两小球开始沿逆时针方向转动。重力加速度大小为g=10m/s2.

(1)通过计算判断，小球A能否到达圆环的最高点C?

(2)求小球A的最大速度值。

(3)求小球A从图示位置逆时针转动的过程中，其电势能变化的最大值。

选修题3-3

18. （1）下列说法中正确的是(       )
A. 一定质量的理想气体的内能随着温度升高一定增大
B. 第一类水动机和第二类永动机研制失败的原因是违背了能量守恒定律
C. 当分子间距r>r0时，分子间的引力随着分子间距的增大而增大，分子间的斥力随着分子间距的增大而减小，所以分子力表现为引力
D. 大雾天气学生感觉到教室潮湿，说明教室内的相对湿度较大
E. 一定质量的单晶体在熔化过程中分子势能一定是增大的

（2）如图所示为一下粗上细且上端开口的薄壁玻璃管,管内有一部分水银封住密闭气体,上管足够长,图中大小截面积分别为S1=2cm2、S2=1cm2,粗细管内水银长度分别为h1=h2=2cm,封闭气体长度为L=22cm.大气压强为p0=76cmHg，气体初始温度为57℃。求：

①若缓慢降低气体温度，降低至多少开尔文时，所有水银全部进入粗管内；

②若温度降低至237K，气体的长度为多少。

选修题3-4 

19. （1）一列简谐横波沿x轴正方向传播, t =0时刻的波形如图所示,此时波刚好传播到x=5m处的M点,从此时起经过0.1s,平衡位置在x =1.5m处的质点第一次回到平衡位置。则下列判断正确的是(    )

A. t = 0时刻，x = 1m处的质点P正沿y轴负方向运动
B. 从t = 0时刻开始，经过0.2s质点P传播到x = 2m处
C. 这列波的传播速度大小为5 m/s
D. 质点Q开始振动的方向沿y轴正方向
E. 从0时刻到t = 5s时，质点Q运动的路程为2m

（2） 一透明柱状介质，如图所示，其横截面为扇形AOC，O为圆心，半径为R，圆心角为90∘，AC关于OB对称，一束足够宽平行于OB的单色光由OA和OC面射入介质，介质折射率为，要使ABC面上没有光线射出，至少在O点左侧垂直OB放置多高的遮光板？（不考虑ABC的反射）

选择题1-5 DDBDD  6-8 ACB  9 AB 10 CD 11BC    12ABD 

13解答：

游标卡尺的主尺读数为4mm，游标读数为0.05×10mm＝0.50mm，则d＝4.50mm。
通过两光电门的瞬时速度分别为v1=d△t1，v2=d△t2，则系统动能的增加量△Ek=12(M+m)(v22−v12)=12(M+m)[(d△t2)2−(d△t1)2]，系统重力势能的减小量△Ep＝(M−m)gh，当(M−m)gh=12(M+m)[(d△t2)2−(d△t1)2]，则机械能守恒。

14分析：

（1）为方便实验操作，滑动变阻器应选最大阻值较小的滑动变阻器；
（2）根据伏安法测电源电动势与内阻是实验原理作出实验电路图；
（3）电源U-I图象与纵轴交点坐标值是电源电动势，图象斜率的绝对值是电源内阻．

解答：

(1)两节干电池电动势约为3V,内阻很小,为方便实验操作,滑动变阻器应选F. R1(0∼20Ω).

(2)伏安法测电源电动势与内阻实验，电流表测电路电流，电压表测路端电压，由于干电池内阻很小，为使电压表示数变化明显，可以给电源串联一个定值电阻，电源与定值电阻组成等效电源，由所给实验器材可知，没有电压表，可以用电流计与定值电阻R组装成一个电压表，实验电路图如图所示。

(3)由图丙所示图象可知,电源的U−I图象与纵轴的交点坐标值是3,则每节干电池的电动势E=32=1.5V；

图象斜率k=△U△I=3−0.50.5=5,k=R0+2r=3+2r,则每节干电池的内阻r=5−32=1Ω.

故答案为：(1)F;(2)如图甲所示;(3)如图乙所示;(4)1.5；1.

15分析：

（1）原来小球与细杆保持相对静止，风速增加后仍然相对静止，分别根据平衡条件列式求解即可；
（2）下滑过程为加速运动，根据牛顿第二定律和运动学公式列式求解。

解答：

(1)小球与细杆保持相对静止时,有mgtan45∘=kv0

风速以加速度a均匀增大时,设细杆对球的支持力为FN,有：FNsinθ−kv=0

其中v=v0+at

FNcosθ=mg

解得：tanθ=1+av0t

(2)风速为v0时,设空气阻力与重力的合力为F,有：F=mgcos45∘

当细杆与水平面之间的夹角为45∘+α时,空气阻力与重力的合力大小、方向均不变,仍为F,设物体沿斜面下滑的加速度大小为a′，

有：Fsinα=ma′

物体由静止开始下滑L=12a′T2

解得：sinα=2√LgT2

答：(1)细杆的倾角θ的正切值随时间t变化的关系式是tanθ=1+av0t。

(2)α应满足怎样的关系式是sinα=2√LgT2。

16分析：

（1）粒子在电场中做类平抛运动，x方向上做匀加速运动，y方向做匀速运动，根据平抛运动的基本公式求解粒子经过y轴时的位置到原点O的距离；
（2）设粒子在磁场中做匀速圆周运动，画出运动的轨迹，结合临界条件和向心力公式可求磁场强度．

解答：

 (1)设粒子在电场中运动的时间为t，粒子经过y轴时的位置与原点O的距离为y，

则：SOA=12at2

又：a=Fm

E=Fq

y方向的位移：y=v0t

解得：y=0.40m.

(2)粒子经过y轴时在电场方向的分速度为：vx=at=2×107m/s

粒子经过y轴时的速度大小为;v=v2x+v20−−−−−√=22√×107m/s

与y轴正方向的夹角为θ

θ=arctanvxv0=450

要粒子不进入第三象限,如图所示,此时粒子做圆周运动的轨道半径为R′,则：R/+2√2R/⩽y

由洛伦兹力提供向心力：qvB=mv2R/…

解得：B⩾(22√+2)×10−2T

答：粒子经过y轴时的位置到原点O的距离0.40m;(2)磁感应强度B的取值范围：B⩾(22√+2)×10−2T

17分析：

（1）设A、B在转动过程中，分别对A、B由动能定理列方程求解速度大小，由此判断A能不能到达圆环最高点． 
（2）A、B做圆周运动的半径和角速度均相同，对A、B分别由动能定理列方程联立求解最大速度；
（3）A、B从图示位置逆时针转动过程中，当两球速度为0时，电场力做功最多，电势能减少最多，根据电势能的减少与电场力做功关系求解．

解答：

(1)设A. B在转动过程中,轻杆对A. B做的功分别为WT、W′T,则：WT+W′T=0①

设A. B到达圆环最高点的动能分别为EKA、EKB，

对A由动能定理：qER−mAgR+WT1=EKA②

对B由动能定理：W′T1−mBgR=EKB③

联立解得：EKA+EKB=−0.04J④

上式表明：A在圆环最高点时，系统动能为负值，故A不能到达圆环最高点. ⑤

(2)设B转过α角时,A、B的速度大小分别为vA、vB,因A. B做圆周运动的半径和角速度均相同,故：vA=vB⑥

对A由动能定理：qERsinα−mAgRsinα+WT2=12mAv2A⑦

对B由动能定理：W′T2−mBgR(1−cosα)=12mBv2B⑧

联立解得：v2A=89×(3sinα+4cosα−4)⑨

由上式解得,当tanα=34时,A、B的最大速度均为vmax=22√3m/s

(3)A、B从图示位置逆时针转动过程中，当两球速度为0时，电场力做功最多，电势能减少最多，由⑨式得：3sinα+4cosα−4=0

解得：sinα=2425或sinα=0(舍去)

故A的电势能减少：|△Ep|=qERsinα=84625J=0.1344J.

答：(1)小球A不能到达圆环的最高点C；

(2)小球A的最大速度值为22√3m/s.

(3)小球A从图示位置逆时针转动的过程中，其电势能变化的最大值为0.1344J.

18(1)ADE

(2)分析：

①根据题意求出气体的状态参量，然后应用理想气体状态方程求出气体的温度；
②气体发生等压变化，应用盖吕萨克定律可以求出气体的体积，求出气柱的长度．

解答：

①气体的状态参量：p1=p0+h1+h2=80cmHg,p2=p0+h1+h22=79cmHg，

V1=LS1=22S1,V2=(L−h2S2S1)S1=(22cm−2cm×1cm22cm2)S1=21S1,T1=273+57=330K，

由理想气体状态方程得：p1V1T1=p2V2T2,代入数据解得：T2=311K；

②由于237K小于311K，所以再降温的过程中，气体将做等压变化，

气体状态参量：T3=273K,V3=L3S1,V2=21S1，

由盖吕萨克定律得：V2T2=V3T3,代入数据解得：L3=16cm；

答：①若缓慢降低气体温度，降低至311开尔文时，所有水银全部进入粗管内；

②若温度降低至237K，气体的长度为16cm.

19(1)ACE

(2)分析：

根据折射定律求解光在AO面折射进入介质时的折射角；先根据折射定律求出光线在OA面上的折射角。折射光线射向球面AB，若在D点恰好发生全反射，由临界角公式求出入射角，根据几何知识求出挡板的高度。

解答：

光线在OA面上的C点发生折射，入射角为45∘，折射角为β。
由n=sin45∘sinβ
解得β=30∘
折射光线射向球面AC，在D点恰好发生全反射，入射角为α，有sinα=1n
解得sinα=2√2
在三角形OED中，由正弦定理有 sinαOE=sin(β+90∘)R
所以挡板高度h=OEsin45∘
解得h=3√3R
由对称性可知挡板最小的高度为H=2h=23√3R