陕西省山阳中学2020届高三上学期12月模拟考试物理试题

陕西省山阳中学2020 届高三12月模拟考试卷
物 理 试 卷
一、选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）
1.在国际单位制（SI）中，力学和电学的基本单位（单位符号）有米（（rn）、千克（kg）、秒（s）、安培（A）。电场的定义式E＝中E的单位用上述基本单位可表示为
A. kg·m·A－3·s－1 B. kg·m·A－2·s－2
C. kg·m·A－1·s－3 D. kg·m2·A－2·s－2
【答案】C
【解析】
【详解】根据电场强度的定义式，则E的单位为

A．kg·m·A－3·s－1，与结论不相符，选项A错误；
B．kg·m·A－2·s－2，与结论不相符，选项B错误；
C．kg·m·A－1·s－3，与结论相符，选项C正确；
D．kg·m2·A－2·s－2，与结论不相符，选项D错误；
故选C.
2.下列关于物理学研究方法的叙述中正确的是
A. 在探究力的合成规律过程中主要运用了等效法
B. 在验证牛顿第二定律实验时平衡摩擦力本质上是运用了理想模型法
C. 当△t→0时，，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了微元法
D. 在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，再把各小段位移相加，这里主要运用了极限思维法
【答案】A
【解析】
【详解】A．在探究力的合成规律过程中主要运用了等效法，选项A正确；
B．在验证牛顿第二定律实验时平衡摩擦力本质上是运用了等效法，选项B错误；
C．当△t→0时，，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了极限法，选项C错误；
D．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，再把各小段位移相加，这里主要运用了微元思维法，选项D错误；
故选A.
3.如图所示，自动卸货车静止在水平地面上，在液压机的作用下，车厢与水平方向的夹角缓慢增大，在货物没有滑动之前的过程中，下列说法正确的是

A. 货车受到的支持力变大
B. 地面对货车有水平向右的摩擦力
C. 车加对货物的作用力不变
D. 货物受到支持力对货物不做功
【答案】C
【解析】
【详解】A．货车受到的支持力为mgcosθ，则随着θ变大，支持力减小，选项A错误；
B．对货车和货物的整体，水平方向受力为零，则地面对货车没有摩擦力的作用，选项B错误；
C．货车对货物作用力与货物的重力等大反向，则货车对货物的作用力不变，选项C正确；
D．货物受到的支持力对货物做正功，选项D错误；
故选C.
4.有一种大型游戏器械，它是一个圆筒大容器，筒壁竖直，游客进入容器后紧靠筒壁站立，当圆筒开始转动后，转速加快到一定程度时，突然地板塌落，然而游客却发现自己没有因为重力而掉落下去，这是因为
A. 游客处于超重状态
B. 游客处于失重状态
C. 筒壁对游客的支持力等于重力
D. 游客受到的摩擦力等于重力
【答案】D
【解析】
【详解】AB．因为游客的加速度位于水平方向，不存在超重或失重现象，故AB错误。
C．筒壁对游客的支持力等于游客做圆周运动的向心力，不一定等于重力，选项C错误；
D．因为游客在竖直方向上受重力和静摩擦力处于平衡，则知摩擦力等于重力，故D正确。故选D．
5.如图在竖直白板上有一个吸在上面的白板擦保持静止现给白板擦一个水平向左的恒定推力使其运动（白板擦与白板接触面之间的动摩擦因数恒定），下列可能发生的是

A. 白板擦沿水平向左作匀速直线运动
B. 白板擦沿左下方作匀速直线运动
C. 白板擦沿左下方作匀加速直线运动
D. 白板擦作曲线运动
【答案】BC
【解析】
【详解】白板擦受到磁力与支持力平衡，由于重力和推力的合力沿左下方，所以物体向左下方运动，在运动过程中受到与运动方向相反的摩擦力，如果重力、推力、摩擦力的合力恰好平衡，则物体朝左下方做匀速直线运动，若重力与推力的合力大于摩擦力则会朝左下方做匀加速运动直线运动，
A. 白板擦沿水平向左作匀速直线运动，与结论不相符，故A不符合题意
B. 白板擦沿左下方作匀速直线运动，与结论相符，故B符合题意
C. 白板擦沿左下方作匀加速直线运动，与结论相符，故C符合题意
D. 白板擦作曲线运动，与结论不相符，故D不符合题意
6.嫦娥四号中继星位于地月拉格朗日点，距地球约46万公里。中继星绕地球转动的周期与月球绕地球转动的周期相等。己知地月距离为38万公里，则中继星绕地运行时
A. 角速度小于月球绕地运行的角速度
B. 线速度小于月球绕地运行的线速度
C. 所受引力大于月球绕地运行时月球所受引力
D. 向心加速度大于月球绕地运行的向心加速度
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据题意知中继星绕地球转动的周期与月球绕地球转动的周期相同，根据 知中继星绕地球转动的角速度与月球绕地球角速度相等，故A错误；
B．中继星的轨道半径比月球绕地球的轨道半径大，根据v=ωr知中继星绕地球转动的线速度比月球绕地球线速度大，故B错误；
C．地球和月球以及中继星的质量关系不确定，可知不能确定中继星绕地运行时所受引力大小与月球绕地运行时月球所受引力大小关系，选项C错误；
D．中继星的轨道半径比月球绕地球的轨道半径大，根据a＝ω2r知中继星绕地球转动的向心加速度比月球绕地球转动的向心加速度大，故D正确；
故选D。
7.电动汽车由于节能环保的重要优势，越来越被大家认可，电动汽车储能部件是是由多个蓄电池串联叠置组成的电池组，如图所示．某品牌电动小轿车蓄电池的数据如下表所示．下列说法正确的是( )


A. 将电池组的两极直接接在交流电上进行充电
B. 电池容量的单位Ah就是能量单位
C. 该电池组充电时的功率为4.4kW
D. 该电池组充满电所储存的能量为1.4×108J
【答案】D
【解析】
由表中数据可知，充电电压为420V，所以不能直接接在交流电上进行充电，故A错误；电池容量的单位Ah符合q=It的计算规律，故单位为电量的单位，故B错误；由P=UI可知，充电时的功率P=420×20=8.4kW，故C错误；放电时的总电压U=100×3.3=330V，该电池组充满电所储存的能量为W=UIt=Uq=330×120×3600=1.4×108J；故D正确．故选D．
8.如图，倾角为θ的可移动式皮带输送机，适用于散状物料或成件物品的短途运输和装卸工作。输送带与物体间的动摩擦因数为µ，且满足tanθ<µ。在顺时针匀速转动的输送带上端无初速度放一货物，货物从上端运动到下端的过程中，其机械能E（选择放入点为参考平面）与位移x的关系图像可能正确的是

A.
B.
C.
D.
【答案】C
【解析】
【详解】A．若货物放上后一直加速，设货物初始时机械能为E0．根据功能原理可知：E=E0+μmgcosθ•x，图线的斜率大小等于μmgcosθ，则知货物机械能一直增大，由数学知识知，E-x图象是不过原点的向上倾斜的直线，故A错误；
BCD．若物块在到达底端之前，速度已经与传送带速度相等，之后物块的机械能不断减小。设物块与传送带速度相同时机械能为E0′，位移为x0．对于速度相同后的过程，可得：E=E0′-mgsinθ（x-x0），图线的斜率大小等于mgsinθ．速度相同时，因 mgsinθ≤μmgcosθ，则知C图是可能的，BD两图不可能，故C正确，BD错误。
故选C。
9.如图所示，空间分布着竖直向上的匀强电场E，现在电场区域内某点O处放置一负点电荷Q，并在以O点为球心的球面上选取a、b、c、d、e、f六点，其中ac连线为球的水平大圆直径，bd连线与电场方向平行。不计空气阻力，则下列说法中正确的是

A. b、d两点的电势相等
B. a、c两点的电场强度相同
C. 将点电荷＋q从球面上b点移到f点，电势能减小
D. 若从a点抛出一带正电小球，小球可能沿a、e、c、f所在圆周作匀速圆周运动
【答案】D
【解析】
【详解】A．因为负点电荷Q在 b、d两点形成的电势相等，而匀强电场在b、d两点的电势不相等，则叠加后b、d两点的电势不相等，选项A错误；
B．由对称性可知，a、c两点的电场强度大小相同，但是方向不同，选项B错误；
C．将点电荷＋q从球面上b点移到f点，负点电荷Q对点电荷+q不做功，但是匀强电场对点电荷+q做负功，则电势能增加，选项C错误；
D．若从a点抛出一带正电小球，若满足mg=qE，则带正电的小球在负点电荷Q的库仑吸引力的作用下能沿a、e、c、f所在圆周作匀速圆周运动，选项D正确；
故选D.
10.如图所示为安培力演示仪，两磁极间可视为匀强磁场磁感应强度为B，一质量为m的金属框ABCD处于磁场中，可绕CD白由旋转，其中AB＝L1，CB＝L2，当线框ABCD中通以恒定电流时，线框向右摆开的最大角度为θ，则下列说法正确的是

A. 线框AB边通过的电流方向为B到A
B. 线框ABCD中通以电流I时，线框AB边受到的安培力大小为BIL2
C. 线框中通入电流大小为
D. 线框中通入的电流大小为
【答案】C
【解析】
【详解】A．线框AB边所处位置的磁场方向竖直向下，AB边受到水平向右的安培力，根据左手定则可知，电流方向从A到B，故A错误；
B．安培力大小为BIL1，故B错误；
CD．根据动能定理可知
-mgL2（1-cosθ）+BIL1L2sinθ=0
解得

故C正确，D错误。
故选C。
二、选择题II（本题共5小题，每小题4分，共20分，每小题给出四个备选项中至少有一个是正确的，全部选对得4分，选对但不全得2分，有选错得0分）
11.关于如下现象的表述正确的是（ ）

A. 甲图中魔术师制造的大肥皂泡在阳光下呈现彩色是光的干涉现象
B. 乙图中铁路、民航等安检口使用“X射线”对行李箱内物品进行检查
C. 丙图中光纤通讯利用了光的全反射原理
D. 丁图中Wifi无线路由器将信号绕过障碍物传递到接收终端，利用了波的反射原理
【答案】ABC
【解析】
【详解】A.甲图中魔术师制造的大肥皂泡在阳光下呈现彩色是光的干涉现象，选项A正确；
B.乙图中铁路、民航等安检口使用“X射线”对行李箱内物品进行检查，选项B正确；
C.丙图中光纤通讯利用了光的全反射原理，选项C正确；
D.无线网络信号绕过障碍物传递到接收终端，利用了波的衍射原理，故D错误；
故选ABC.
12.如图甲所示，电阻不计的N匝矩形闭合导线框abcd处于磁感应强度大小为0.2T的水平匀强磁场中，导线框面积为0.5m2。导线框绕垂直于磁场的轴匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，原副线圈的匝数比为10：1，副线圈接有一滑动变阻器R1副线圈两端的电压随时间的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是

A. 闭合导线框中产生的交变电压的表达式为u＝100sin100t(V)
B. 线框abcd的匝数N＝10匝
C. 若滑动变阻器的滑片P向上移动，电流表的示数将减小
D. 若导线框的转速加倍，变压器的输出功率将加倍
【答案】BC
【解析】
【详解】A．由乙图可知，变压器输出电压的最大值Um2=10V，则根据变压器匝数关系可知，输入电压最大值为Um1=100V；周期为2π×10-2s，角速度

则闭合导线框中产生的交变电压的表达式为：
u=100sin100t(V)
故A错误；
B．发电机输出的最大电压值Um1=NBSω=100V；解得

故B正确；
C．将导线框的滑片P向上移动时，滑动变阻器接入电阻增大，输出电流减小，由电流之比等于匝数的反比可知，电流表的示数减减小；故C正确；
D．若转速度加倍，则最大值加倍，有效值加倍；输出端的有效值也会加倍，则由可知，输出功率将变成原来的4倍；故D错误；
故选BC。
13.如图所示，在xOy坐标系的x轴上x＝0和x＝16cm两点有频率都为2.5Hz的两个波源产生的两列简谐横波在同一介质中分别朝着x轴正、负方向传播，在t＝0时刻，两列波刚好传播到x＝4cm和x＝12m两点，M、N、P分别为x轴上坐标为x＝3.5cm、x＝7cm、x＝8cm的三个质点，关于这两列波，下列说法正确的是

A. P点是振动加强点，其位移始终为20cm
B. N点开始振动的方向朝着y轴负方向
C. 在t＝0.8s时，两列波都刚好传播到P点
D. 在0～0.05s时间内，质点M朝着y轴负方向振动，振动的加速度在增大
【答案】BD
【解析】
【详解】A．P点到两波源的路程差△x=0，则P点是振动加强点，其振幅为20cm，其位移随时间作周期性变化，位移最大值为20cm。故A错误。
B．左侧的波先传到N点，根据波形平移法知，质点N开始振动时的方向朝着y轴负方向，故B正确。
C．两波的波长均为λ=4m，波速为 v=λf=4×2.5=10m/s，波在0.4s内传播的距离为 x=vt=4m，则知在t=0.4s时，两列波都刚好传播到P点，故C错误。
D．在t=0时刻，质点M朝着y轴负方向振动，位移在增大，则知其振动的加速度在增大，故D正确。
故选BD.
14.如图甲为产生光电效应的电路图，所有元件均完好，图乙为氢原子的能级图。己知氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级时，辐射出的A光恰能使图甲中的光电管产生光电效应，则以下判断正确的是

A. 若某次实验中灵敏电流计没有电流通过，经检查电路连接没有问题，一定是光照时间太短
B. 氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射的光也能打出光电子，且具有更大的最大初动能
C. 氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射的光在同一种介质中的传播速度比A光大
D. 一群处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光中有3种光能使图甲中光电管产生光电效应
【答案】CD
【解析】
【详解】A．能否发生光电效应，与光照时间长短无关，选项A错误；
B．因为n=2与n=1的能级差大于n=2与n=3的能级差，而氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级时，辐射出的A光恰能使光电管产生光电效应，则氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射的光不能发生光电效应，不能打出光电子，选项B错误；
C．氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射的光的频率小于A光的频率，因频率越小则在介质中的折射率小，根据可知，在该光在同一种介质中的传播速度比A光大，选项C正确；
D．一群处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多能辐射出6种不同频率的光子，其中2→1，3→1，4→1，辐射出的光的能量大于或等于A光的能量，则有3种光能使图甲中光电管产生光电效应，选项D正确；
故选CD.
15.下列说法正确的是
A. 卢瑟福的α粒子散射实验证明了原子核是由质子和中子组成的
B. 铋的半衰期为5天，20g铋经过20天后还剩1.25g铋
C. 质子、中子、电子等微观粒子都具有波粒二象性
D. 原子核结合能越大，原子核越稳定
【答案】BC
【解析】
【详解】A．卢瑟福的α粒子散射实验得到了原子的核式结构理论，没有证明原子核是由质子和中子组成的，选项A错误；
B．铋的半衰期为5天，20g铋经过20天后还剩铋，选项B正确；
C．任何微观粒子都有波粒二象性，质子、中子、电子等微观粒子都具有波粒二象性，选项C正确；
D．原子核比结合能越大，原子核越稳定，选项D错误；
故选BC.
三、非选择题（本题共5题，共50分）
16.（1）如图1在实验“探究小车速度随时间的变化规律”、“探究加速度与力、质量关系”、“用自由落体运动验证机械能守恒”中都用到的实验器材___（填字母）

（2）小明同学用如图2所示实验装置研究小车在拉力作用下的运动，t表示小车运动的时间，x表示相应时间内小车的位移，小明根据数据己经在图像中描出几个计数点所对应的坐标点如图3，请同学们根据图像判断_____
A.小车做匀速直线运动 B.小车0时刻的初速度是16m/s
C.小车运动的加速度a＝2.5m/s2 D.小车运动的加速度a＝5m/s2

（3）小明对图4纸带的研究分析，认为其是____打出的。（填字母）

A.“探究小车速度随时间的变化规律实验”
B.“探究橡皮筋做功与速度变化的关系实验”
C.“用自由落体运动验证机械能守恒实验”
【答案】 (1). BC (2). D (3). B
【解析】
【详解】（1）[1]秒表是三个实验都不需要用的，时间是用打点计时器来记录的，而天平可以用来测质量，在探究加速度与力、质量的关系的实验中要用到，三个实验均要测速度（或加速度），所以均必须要有打点计时器和刻度尺，故选BC。
（2）[2]画出图像如图：

由图像可知，小车做匀加速直线运动，选项A错误；根据，则小车0时刻的初速度是16cm/s，选项B错误；根据，小车运动的加速度

则小车运动的加速度a＝5m/s2，选项C错误，D正确；故选D.
（3）[3]由纸带上的点迹分布规律可知，纸带上点迹间距先增大后不变，可知是“探究橡皮筋做功与速度变化的关系实验”中得到的纸带，故选B.
17.小明要测量两节干电池组的电动势和内电阻，他设计了如图的实验电路图，其中R为电阻箱，R0＝5Ω的保护电阻

（1）断开开关S，调节电阻箱的阻值，再闭合开关S，读取并记录电压表的示数U和电阻箱所对应的阻值R，多次实验，得到多组U和R值，描点画图，如图2所示，由图像可求得电池组的电动势E＝________V和内电阻r＝________Ω。（结果均保留两位有效数字）

（2）如果改用如图的实验装置测该干电池组的电动势和内电阻，实验中选择的滑动变阻器最合理的阻值变化范围是_____

A.0～5Ω B.0～30Ω C.0～60Ω D.0～100Ω
【答案】 (1). (2). (3). B
【解析】
【详解】（1）[1][2]．根据图所示电路图可知，电源电动势：

整理得：

则图象的斜率：

截距：

解得：
E≈2.9V
r≈1.3Ω；
（2）[3]．电源电动势约为2.9V，实验中电路中最小电流约为0.1A，此时，则为测多组实验数据且方便实验操作，滑动变阻器变化范围应选择B；
18.游乐场中有各种各样的玩具车如图1，其中有一种玩具车的运动情况可以简化为如下模型：如图2所示，轨道ABCD位于竖直平面内，水平轨道AB与过山圆弧轨道相切于B点；C与圆心O等高；质量m＝50kg的小车（可视为质点）静止在水平轨道上的点A；己知A点与B点相距L＝40m，竖直圆轨道的半径R＝10m，圆弧光滑；小车在水平轨道AB间运动时受到的阻力恒为其重力的0.3倍。其它摩擦与空气阻力均忽略不计，重力加速度为g＝10m/s2。若小车用自带的电动机提供动力，电动机输出功率恒为P0＝5kW。试求：
（1）若小车刚好能到达C点，求小车经过最低点B时对轨道的压力；
（2）若小车在某一时刻关闭发动机，要使小车都不脱离轨道，则发动机工作时间的取值范围如何。

【答案】（1）1500N，方向竖直向下；3000N，方向竖直向下（2）t1≤2.2s；t2≥3.7s
【解析】
【详解】（1）情形1：小车没有通过C点，根据全过程动能定理可得，小车发动机工作时间满足：


解得

情形1：小车通过D点，根据全过程动能定理可得，小车发动机工作时间满足：



解得

（2）由于情形1：小车发动机工作时间取最大值时，小车刚好到达C点返回，到达B点速度大小满足：

解得

小车到达B点圆形轨道支持力满足：

解得：

根据牛顿第三定律可得小车对圆形轨道的压力为1500N，方向竖直向下；
对情形2：小车发动机工作时间取最小值时，到达B点速度大小满足：

解得

小车到达B点圆形轨道支持力满足：

解得：

根据牛顿第三定律可得小车对圆形轨道的压力为3000N，方向竖直向下；
19.如图所示，绝缘水平面上固定平行长直金属导轨，导轨间距为L，一端接有阻值为R的电阻，整个导轨平面处于与之垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。一根金属杆的质量为m，置于导轨上，与导轨垂直并接触良好，金属杆在导轨上的初速度大小为v0，方向平行于导轨。忽略金属杆与导轨的电阻，不计摩擦。金属杆在做切割磁感线运动时，将产生一个电动势，因而在电路中有电流通过。
（1）因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势，产生动生电动势的非静电力是什么力?
（2）R上能产生多少焦耳热?
（3）当金属杆运动到总路程的k倍（0≤k≤1）时，求此时的安培力的瞬时功率。

【答案】（1）洛伦兹力（2）mv02（3） v02(1-k)2
【解析】
【详解】（1）动生电动势的非静电力是洛伦兹力；
（2）由能量守恒定律可得R上产生的焦耳热
Q=mv02
（3）设金属杆开始运动为计时起点，t时刻（为停下）当金属杆的速度为v时产生的电动势：
E=BLv
安培力：

设向右为正，由动量定理：

金属棒的总位移为x，末速度为0，经过一段时间的累加：

当金属杆运动到总路程的k倍时：

得到

此时安培力的瞬时功率：

20.如图所示，在直角坐标系xOy中，有一沿半径方向的加速电场区域，AB、CD为加速电场的两个同心半圆弧边界，圆心为O，外圆弧面AB电势为φ1，内圆弧面CD电势为φ2。在x轴上方有一与x轴相切的半径为R的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向里（未画出），圆心在y轴上O1处。在圆形磁场右侧的第一象限中存在着宽度为2R的匀强电场，方向沿y轴正方向，电场右边界存在着与y轴平行的足够长的探测板，与x轴相交于P点。假设质量为m，电荷量为q的带负电的粒子能均匀地吸附在AB圆弧上，并被加速电场从静止开始加速聚焦于原点O并进入圆形磁场，发现所有带电粒子出磁场时均平行于x轴正方向，后进入匀强电场并最终打在探测板上，并且从y轴正方向射入圆形磁场的粒子正好打在探测板的P点上。求：
（1）粒子被加速电场加速后的速度大小和圆形匀强磁场B的大小；
（2）匀强电场E的大小；
（3）粒子打在探测板上的范围。

【答案】（1）；（2）（3）-
【解析】
【详解】设在加速电场中加速后到达O点的速度为v0，由动能定理：

解得

由于出圆形磁场后的粒子速度方向均平行于x轴正方向，因此带电粒子在磁场中的轨迹圆半径等于磁场半径


解得

（1）从y轴负方向进入O点的粒子在y=R处离开磁场做匀速直线运动，到达电场后做类平抛运动到达P点：



解得

（2）带电粒子进入匀强电场后做类平抛运动，之后做匀速直线运动，知y=2R出射的粒子打在探测板上y=R处，y


联立可得

将H对L求导，并令其等于0，得极值点


因此粒子打在探测板上的范围