山东省济宁市兖州区2020届高三下学期网络模拟考试物理试题

兖州区高三网络模拟考试

物理试题  2020．3

第I卷（选择题  共40分）

一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1.2018年中国散裂中子源将迎来验收，目前已建设的3台谱仪也将启动首批实验．有关中子的研究，下列说法正确的是（   ）

A. Th核发生一次衰变，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4

B. 一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子是裂变反应

C. 卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子

D. 中子和其他微观粒子，都具有波粒二象性

【答案】D

【解析】

【详解】A：α衰变的本质是发生衰变的核中减小的2个质子和2个中子形成氦核，所以一次α衰变，新核与原来的核相比，中子数减小了2．故A项错误．

B：一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子是聚变反应，故B项错误．

C：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型；卢瑟福通过α粒子轰击氮原子核产生氧17和质子的实验发现了质子；查德威克通过α粒子轰击铍核获得碳核的实验发现了中子．故C项错误．

D：中子和其他微观粒子，都具有波粒二象性．故D项正确．

【点睛】α衰变，新核比旧核的质量数少4，电荷数少2；新核中质子数、中子数比旧核均少2；α衰变的本质是发生衰变的核中减小的2个质子和2个中子形成氦核．

β衰变，新核与旧核的质量数相等，电荷数多1，新核中质子数比旧核多1，中子数比旧核少1；β衰变的本质是原子核中一个中子变成质子的同时立即从核中放出一个电子．

2.如图所示，竖直平面内固定的半圆弧轨道两端点M、N连线水平，将一轻质小环套在轨道上，一细线穿过轻环，一端系在M点，另一端系一质量为m的小球，不计所有摩擦，重力加速度为g，小球恰好静止在图示位置，下列说法疋确的是（  ）

A. 轨道对轻环的支持力大小为mg

B. 细线对M点的拉力大小为

C. 细线对轻环的作用力大小为

D. N点和轻环的连线与竖直方向的夹角为30°

【答案】D

【解析】

【详解】对圆环受力分析；因圆环两边绳子的拉力相等，可知两边绳子拉力与圆弧对圆环的支持力的夹角相等，设为θ，由几何关系可知，

∠OMA=∠MAO=θ，

则3θ=90°，θ=30°；

则轨道对轻环的支持力大小为

，

选项A错误；

细线对M点的拉力大小为T=mg，选项B错误；

细线对轻环的作用力大小为

，

选项C错误；

由几何关系可知，N点和轻环的连线与竖直方向的夹角为30°，选项D正确．

3.如图所示，在光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光a照射光电管阴极k，电流计G的指针发生偏转，而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，那么(  )

A. 用a光照射光电管阴极K时，通过电流计G的电流方向由d到c

B. 增加b光的强度可以使电流计G的指针发生偏转

C. 用同一装置做双缝干涉实验，a光的相邻亮纹间距大于b光的相邻亮纹间距

D. 两束光以相同的入射角从水中斜射入空气，若出射光线只有一束，则一定是b光

【答案】D

【解析】

【详解】A、电流的方向与负电荷定向移动的方向相反，用光照射光电管阴极时通过电流计的电流是由到，故选项A错误；

B、增加光的强度，仍然不能发生光电效应，电流计指针不偏转，故选项B错误；

C、根据题意可知光频率一定大于光的频率，则有光的波长小于光，根据公式可知光的相邻亮纹间距小于光的相邻亮纹间距，故选项C错误；

D、光的频率大，折射率大，根据可知光的临界角小，两束光从水中以相同的入射角射向空气，随着入射角的增大光先消失，所以若出射光线只有一束，则一定是光，故选项D正确．

4.如图，一定质量的理想气体，由a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态c．设气体在状态b和状态c的温度分别为Tb和Tc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac．则     ．

A. Tb＞Tc，Qab＞Qac B. Tb＞Tc，Qab＜Qac

C. Tb=Tc，Qab＞Qac D. Tb=Tc，Qab＜Qac

【答案】C

【解析】

试题分析：设气体在a状态时的温度为Ta，由图可知：VC=Va=V0、Vb=2V0=2Va，

①从a到b是等压变化：解得：Tb=2Ta

从a到c是等容变化：，由于Pc=2P0=2Pa解得：Tc=2Ta，所以：Tb=Tc

②因为从a到c是等容变化过程，体积不变，气体不做功，故a→c过程增加的内能等于a→c过程吸收的热量；而a→b过程体积增大，气体对外做正功，由热力学第一定律可知a→b过程增加的内能大于a→b过程吸收的热量，Qac＜Qab．

故选C

考点：理想气体的状态变化曲线

【名师点睛】该题考查了气体的状态方程和热力学第一定律的应用，利用气体状态方程解决问题时，首先要确定气体状态和各状态下的状态参量，选择相应的气体变化规律解答；在利用热力学第一定律解决问题时，要注意气体的做功情况，区分对内做功和对外做功，同时要注意区分吸热还是放热．

5.已知一足够长的传送带与水平面的倾角为θ，以一定的速度匀速运动，某时刻在传送带适当的位置放上具有一定初速度的物块（如图甲所示），以此时为t=0记录了小物块之后在传送带上运动速度随时间的变化关系（如图乙所示），图中取沿斜面向上的运动方向为正方向，已知传送带的速度保持不变，则

A. 物块在0~t1内运动的位移比在t1~t2内运动的位移小

B. 0~t2内，重力对物块做正功

C. 若物块与传送带间的动摩擦因数为μ，那么

D. 0~t2内，传送带对物块做功为W=

【答案】BC

【解析】

【详解】A．由图示图象可知，0～t1内图象与坐标轴所形成的三角形面积大于图象在t1～t2内与坐标轴所围成的三角形面积，由此可知，物块在0～t1内运动的位移比在t1～t2内运动的位移大，故A错误；

C．在t1～t2内，物块向上运动，则有

 μmgcosθ＞mgsinθ

解得

μ＞tanθ

故C正确．

BD．0～t2内，由图“面积”等于位移可知，物块的总位移沿斜面向下，高度下降，重力对物块做正功，设为WG，根据动能定理得

W+WG=mv22-mv12

则传送带对物块做功

W≠mv22-mv12

故B正确，D错误．

故选BC.

【点睛】本题由速度图象要能分析物块的运动情况，再判断其受力情况，得到动摩擦因数的范围，根据动能定理求解功是常用的方法.

6.用频率为v0的单色光照射某金属表面时，产生的光电子的最大初动能为Ekm，已知普朗克常量为h，光速为c，要使此金属发生光电效应，所用入射光的波长应不大于（　　）

A  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】用频率为v的光照射某种金属时会发生光电效应，且光电子最大初动能为E，根据光电效应方程：

Ekm=hv－W

而W=hv0，则该金属发生光电效应的极限频率为：

v0=v－

那么所用入射光的极限波长为：

λ0=

因此所用入射光的波长应不大于，故A正确，BCD错误。

故选A。

7.一列简谐横波以的速度沿x轴负方向传播，下图是时刻的波形图，下列描述某质点振动的图象正确的是（  ）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】由波动图象可知，该波的波长λ=4m，则周期

T==2s

A．因振动图象的周期与波动周期相等，而A中的周期为4s，故A错误；

B．由波动图可知，2质点0时刻处于平衡位置且向上运动，故振动图象应从0点向上去，故B错误；

C．4质点此时处于平衡位置向下运动，故C正确；

D．振动图象的周期为4s，故D错误。

故选C。

8.如图甲是回旋加速器的原理示意图，其核心部分是两个D形金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中(磁感应强度大小恒定)，并分别与高频电源相连，加速时某带电粒子的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示，若忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断正确的是

A. 高频电源的变化周期应该等于tn－tn－1

B. Ek－t图像中t4－t3＝t3－t2＝t2－t1

C. 粒子加速次数越多，粒子获得的最大动能一定越大

D. 不同粒子获得的最大动能都相同

【答案】B

【解析】

【分析】

回旋加速器工作条件是交流电源的周期必须和粒子在磁场中圆周运动的周期一致，由公式和进行分析判断．

【详解】A．交流电源的周期必须和粒子在磁场中运动的周期一致，故电源的变化周期应该等于，故A错误；

B．根据

可知粒子回旋周期不变，在图中应有，故B正确；

C．根据公式：

解得，故最大动能：

则知粒子获得的最大动能与D形盒的半径有关，D形盒的半径越大，粒子获得的最大动能越大，与加速的次数无关．故C错误；

D．最大动能：

动能与粒子比荷以及和有关，不同粒子获得的最大动能不同，D错误．

【点睛】本题考查了回旋加速器的原理，要能够准确的推导出粒子最大动能与粒子比荷、D形盒半径的关系．

二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不选得0分。

9.一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头。下列说法正确的是

A. 副线圈输出电压的频率为50Hz B. 副线圈输出电压的有效值为31V

C. P向右移动时，副线圈两端电压变小 D. P向右移动时，变压器的输出功率增加

【答案】AD

【解析】

【详解】A．由图像可知，交流电的周期为0.02s，所以交流电的频率为50Hz，故A正确；

B．根据电压与匝数成正比可知，原线圈的电压的最大值为310V，所以副线圈的电压的最大值为31V，所以电压的有效值为

故B错误；

C．由变压器原理可知，副线圈两端电压由原线圈两端电压和匝数比决定，所以P向右移动时，副线圈两端电压不变，故C错误；

D．P右移，R变小，原副线的电流都变大。而电压不变，故功率增大，故D正确。

故选AD。

10.质量为m的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P，且行驶过程中受到的阻力大小一定，汽车速度能够达到的最大值为v，关于汽车此运动过程中正确是（　　）

A. 汽车受到的阻力为

B. 汽车受到的阻力为

C. 汽车的速度为时，加速度为

D. 汽车的速度为时，加速度为

【答案】BCD

【解析】

【详解】AB．当牵引力都等于阻力时，速度最大，此时

选项A错误，B正确；

CD．根据

且

，

可得

则当时

当时

则CD正确。

故选BCD。

11.若宇航员到达某一星球后，做了如下实验:(1)让小球从距离地面高h处由静止开始下落，测得小球下落到地面所需时间为t;(2)将该小球用轻质细绳固定在传感器上的O点，如图甲所示．给小球一个初速度后，小球在竖直平面内绕O点做完整的圆周运动，传感器显示出绳子拉力大小随时间变化的图象所示(图中F1、F2为已知)．已知该星球近地卫星的周期为T，万有引力常量为G，该星球可视为均质球体．下列说法正确的是

A. 该星球的平均密度为 B. 小球质量为

C. 该星球半径为 D. 环绕该星球表面运行的卫星的速率为

【答案】ABD

【解析】

【详解】A.对近地卫星有，星球密度，体积，解得，故A正确．

B.小球通过最低点时拉力最大，此时有

最高点拉力最小，此时有

最高点到最低点，据动能定理可得

可得，小球做自由落体运动时，有

可得，，故B正确．

C.根据 及 可得：星球平均密度可表示为

可得，故C错误．

D.环绕该星球表面运行的卫星的速率可表示为

故D正确．

12.两个等量同种点电荷固定于光滑绝缘水平面上,其连线中垂线上有A、B、C三点,如图甲所示.一个电荷量为2×10-3C、质量为0.1kg的小物块(可视为质点)从C点静止释放,其在水平面内运动的图像如图乙所示,其中B点处为整条图线切线斜率最大的位置(图中标出了该切线).则下列说法正确的是（    ）

A. 由C到A的过程中物块的电势能逐渐减小

B. B、A两点间的电势差

C. 由C点到A点电势逐渐降低

D. B点为中垂线上电场强度最大的点,场强

【答案】ACD

【解析】

从速度时间图象可知，由C到A的过程中，物块的速度一直增大，电场力对物块做正功，电势能一直减小，故A正确；从速度时间图象可知，A、B两点的速度分别为 vA=6m/s，vB=4m/s，再根据动能定理得  qUAB=mvB2-mvA2=×0.1×（42-62）J=-1J，解得：UAB=-500V，故B错误．据两个等量同种正电荷其连线中垂线上电场强度方向由O点沿中垂线指向外侧，故由C点到A点的过程中电势逐渐减小，故C正确；带电粒子在B点的加速度最大，为 am==2m/s2，所受的电场力最大为 Fm=mam=0.1×2N=0.2N，则场强最大值为，故D正确； 故选ACD.

点睛：明确等量同种电荷电场的特点是解本题的关键，要知道v-t图切线的斜率表示加速度，由动能定理求电势差是常用的方法．

第II卷（非选择题，共60分）

三、实验题：本题共2小题，共14分。

13.如图所示，在实验室用两端带有竖直挡板C和D的气垫导轨和有固定挡板的质量都是M的滑块A和B做“探究碰撞中的守恒量”的实验，实验步骤如下：

Ⅰ.把两滑块A和B紧贴在一起，在A上放质量为m的砝码，置于导轨上，用电动卡销卡住A和B，在A和B的固定挡板间放入一轻弹簧，使弹簧处于水平方向上的压缩状态；

Ⅱ.按下电钮使电动卡销放开，同时启动两个记录两滑块运动时间的电子计时器，当A和B与固定挡板C和D碰撞同时，电子计时器自动停表，记下A至C的运动时间t1，B至D的运动时间t2；

Ⅲ.重复几次，取t1和t2的平均值．

(1)在调整气垫导轨时应注意________；

(2)应测量的数据还有________；（写出相应物理量的名称和对应字母）

(3)只要关系式________成立，即可得出碰撞中守恒的量是mv的矢量和．

【答案】    (1). 使气垫导轨水平    (2). 滑块A的左端到挡板C的距离x1和滑块B的右端到挡板D的距离x2    (3).

【解析】

【详解】(1)[1]．在调整气垫导轨时应注意使气垫导轨水平；

(2)[2]．要验证关系式是

（m+M）v1=Mv2

其中

则关系式为：

故应测量的数据还有滑块A的左端到挡板C的距离x1和滑块B的右端到挡板D的距离x2  ；

 (3)[3]．由（2）可知只要关系式成立，即可得出碰撞中守恒的量是mv的矢量和．

14.一根细长均匀、内芯为绝缘材料的金属管线样品，横截面外缘为正方形，如题图甲所示．此金属管线样品长约30 cm、电阻约10 Ω，已知这种金属的电阻率为ρ，因管芯绝缘材料截面形状不规则，无法直接测量其横截面积．请你设计一个测量管芯截面积S的电学实验方案，现有如下器材可选

A．毫米刻度尺

B．螺旋测微器

C．电流表A1（量程600 mA，内阻约为1.0 Ω）

D．电流表A2（量程3 A，内阻约为0.1 Ω）

E．电压表V（量程3 V，内阻约为6 kΩ）

F．滑动变阻器R1（2 kΩ，允许通过的最大电流0.5 A）

G．滑动变阻器R2（10 Ω，允许通过的最大电流2 A）

H．蓄电池E（电动势为6 V，内阻约为0.05 Ω）

I．开关一个，带夹子的导线若干．

①上述器材中，应该选用的电流表是_____，滑动变阻器是_____；（填写选项前字母代号）

②若某次用螺旋测微器测得样品截面外缘正方形边长如图乙所示，则其值为____mm；

③要求尽可能测出多组数据，你认为在图的甲、乙、丙、丁中选择哪个电路图____；

④若样品截面外缘正方形边长为a、样品长为L、电流表示数为I、电压表示数为U，则计算内芯截面积的表达式为S=_______

【答案】    (1). C    (2). G    (3). 0.730    (4). 甲    (5).

【解析】

【详解】①③由题意可知，电源电动势为6V，电压表采用0～3V，而由于待测电阻约为10Ω，则电路中电流最大为， 故不能选用最大量程为3A电流表，故电流表只能选用，即电流表应该选选项C；而由题意可知，电路应采用分压接法，故滑动变阻器应选用较小的电阻，故滑动变阻器选用，即滑动变阻器选选项G；由电压表内阻远大于金属管线的电阻，电流表应采用外接法，为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法，故选择甲电路图；

②由图乙所示螺旋测微器可知，固定刻度示数为0.5mm，可动刻度所示为23.0×0.01mm=0.230mm，螺旋测微器的示数为；

④根据欧姆定律，有，根据电阻定律，有，故截面积为，故金属管线内部空间截面积的表达式为．

四、计算题：本题共4小题，共46分，解答时要写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分，有数值计算的题答案中必须明确写出数值和单位。

15.如图所示，横截面为圆周的柱状玻璃棱镜，有一束单色光垂直于截面OA射入棱镜，经棱镜反射和折射后有一束光线从OC面射出棱镜，已知这条光线和射入棱镜的光线夹角为150°，．（只考虑光在棱镜的每一个面上发生一次反射和折射的情形），求玻璃棱镜的折射率．

【答案】

【解析】

【详解】作出光路图如图所示

由折射定律可得

①

由几何关系得

②

由题意知

③

因OQ与MN平行，则

④

由反射定律

⑤

⑥

联立①④⑥可得

16.如图所示空间存在有界匀强磁场，磁感应强度B=5T，方向垂直纸面向里，上下宽度为d=0.35m.现将一边长L=0.2m的正方形导线框自磁场上边缘由静止释放经过一段时间，导线框到达磁场下边界，之后恰好匀速离开磁场区域.已知导线框的质量m=0.1kg，电阻.（g取10m/s2)求:

（1）导线框匀速穿出磁场的速度；

（2）导线框进入磁场过程中产生的焦耳热；

（3）若在导线框进入磁场过程对其施加合适的外力F则可以使其匀加速地进入磁场区域，且之后的运动同没施加外力F时完全相同．请写出F随时间t变化的函数表达式.

【答案】(1)2m/s  (2)0.15J   (3)F=0.75-1.25t (0<t<0.4s)

【解析】

【详解】（1）导线框匀速穿出磁场过程中，感应电动势：

感应电流：,

线框受到的安培力：

线框匀速穿出磁场，由平衡条件得：

解得：v=2m/s

（2）自导线框刚要进入磁场至刚要离开磁场的过程中，仅进人磁场过程中有焦耳热产生，由能量守恒得：

得：Q=0.15J

（3）导线框刚好完全进入磁场至刚好要离开磁场的过程

得：导线框刚好完全进入磁场的速度v0=1m/s

导线框进入磁场的过程由

得：a=2.5m/s2

得：t0=0.4s

取向下为正方向有：

得：F=0.75-1.25t  (0<t<0.4s)

17.如图所示，质量M=5kg的小车静止在光滑水平地面上，小车左侧AB部分水平，右侧BC部分为半径R=0.5m的竖直光滑圆弧面，AB与BC恰好在B点相切，CD为竖直侧壁。质量m=1kg的小滑块以v0=6m/s的初速度从小车左端的A点滑上小车，运动到B点时与小车相对静止一起向前运动，之后小车与右侧竖直墙壁发生碰撞，碰撞前后无能量损失。已知滑块与小车AB段间的动摩擦因数μ=0.5，重力加速度g=10m/s2，求： 

（1）小车与墙壁碰撞前的速度大小；

（2）小车AB段的长度；

（3）试通过计算说明：小车与墙壁碰撞后，滑块能否从C点滑出。

【答案】（1）1m/s；（2）3m；（3）不能。

【解析】

【详解】（1）取滑块和小车为研究对象，向右为正方向，则由动量守恒可得

解得：

即小车刚与墙壁碰撞时的速度大小为1m/s

（2）从滑块刚滑上小车，到相对静止的过程中，由功能关系可知 

解得：

L=3m

（3）小车与墙壁碰撞后，取向左为正方向，由滑块和小车组成的系统水平方向动量守恒，可得 

解得：

再由碰后滑块上升过程中，滑块与小车组成的系统机械能守恒可得

解得

故不能从C点飞出。

18.如图所示xoy坐标系中，在y＞0区域内存在垂直坐标平面向里的匀强磁场；在-l≤x≤0的第III象限内存在沿y轴负方向的匀强电场；在x>0的第IV象限内有一个带负电的固定点电荷(图中未标出)．一质量为m，带电量为q的带正电粒子，以初速度v0沿x轴正方向从x轴上的M(-l，0)点射入电场区域，粒子重力可忽略．粒子经过N(0，)点后，以恒定速率经P(，0)点进入磁场区域并回到M点．求

(1)匀强电场的电场强度E；

(2)匀强磁场的磁感应强度B；

(3)粒子从N点到M点所用的时间t．(结果可保留根式)

【答案】（1）（2）

【解析】

（1）粒子射入电场区域，做类平抛运动：

v0t0=l

qE=ma

解得：；

（2）

即N点时粒子速度v与y轴负方向成30°角，

v=2v0

分析可知，粒子在磁场中圆周运动的圆心O2如图所示：

解得：B=  

（3）粒子在第IV象限内以固定的负点电荷为圆心做匀速圆周运动，分析如图：

解得：t=t1+t2=