山西省寿阳县第一中学2020届高三上学期模拟考试物理试题

普通高等学校招生全国统一考试原创模拟物理试卷

一、选择题

1.很多科学发现是在“对称性思维”启发激励下取得的。下列观点或陈述不受“对称性思维”启发的有（       ）

A. 奥斯特发现电生磁现象后，启发法拉第等科学家进一步研究发现磁生电现象。

B. 麦克斯韦提出了“变化的磁场产生电场”的观点，而后又启发他提出“变化的电场产生磁场”设想。

C. 正、负电荷可以分隔开，于是启发不少科学家寻找把磁极分隔开来的所谓磁单极。

D. 属于电磁波的光不仅具有波动性也具有粒子性，于是德布罗意提出：由微观粒子组成的物质不仅具有粒子性还具有波动性。

【答案】C

【解析】

【详解】A．电磁感应现象是法拉第受到奥斯特电生磁实验的启发，根据对称性思维的激励下提出磁生电设想，于是历经十多年的努力最终发现了电磁感应现象；故A不符合题意。

B．著名科学家麦克斯韦是电磁学研究的集大成者，提出“变化的磁场产生电场”后，进一步提出“变化的电场产生磁场”，进而提出了电磁波概念，最终由赫兹证实了电磁波的存在；故B不符合题意。

C．电场和磁场在很多方面具有类似性质，于是启发科学家寻找如同正、负电荷一样的可以分隔开来的磁单极，这是一种类比思维方法。故C符合题意。

D．“年轻”的德布罗意认为，爱因斯坦提出光具有粒子性之前的科学家犯了错误：光具有显著的波动性特征而否定了其具有粒子性；在对称性思维的启发下，年轻的德布罗意指出，所有科学家是否因实物粒子具有显著的粒子性特征而否定了其具有波动性呢？于是提出实物粒子也具有波动性设想，后来也经多位科学家的实验所证实。故D不符合题意。

2.一个内侧光滑的四分之三圆弧如图竖直固定放置，一静止小球与圆弧上缺口水平等高，当小球自由释放后，刚好从下缺口内侧进入圆弧。下列说法正确的是（    ）

A. 小球刚进入圆弧时，不受弹力作用

B. 小球在最低点所受弹力大小等于重力的5倍

C. 小球能够运动到圆弧最高点

D. 小球将抛出圆弧外

【答案】B

【解析】

【详解】A．小球进入圆弧即做圆周运动，刚进入瞬间，弹力提供水平方向向心力，故A错误；

B．根据机械能守恒，滑到最低点过程有

在最低点有

联立可得：

FN=5mg

即小球在最低点所受弹力大小等于重力的5倍。故B正确；

C．小球从与圆弧上缺口水平等高位置释放，若小球能到达最高点，则到达最高点的速度为0，这显然是不可能的！故C错误；

D．由于小球不能到达圆轨道的最高点，则不能抛出圆弧外。故D错误。

3.如图所示，物体甲叠放在物体乙上，恒定拉力作用在物体乙上，使得两物体一起向右匀加速直线运动，下列说法正确的是（     ）

A. 物体甲受到的摩擦力与拉力大小无关

B. 物体甲受到的摩擦力与物体乙的质量无关

C. 物体乙受到地面施加的摩擦力与拉力大小无关

D. 物体乙受到地面施加的摩擦力与物体甲的质量无关

【答案】C

【解析】

【详解】AB．对整体有：

对物体甲有

于是有

故AB错误。

CD．物体乙受到地面的滑动摩擦力作用，其大小

故C正确D错误

4.如图所示，一台有两个副线圈的变压器，原线圈匝数n1=1100，接入电压U1=220V的电路中，在两组副线圈上分别得到电压U2=6V，U3=110V。若在两副线圈上分别接上0.09Ω、30.25Ω电阻，设此时原线圈电流为，两副线圈电流分别为和。下列关系中错误的有（     ）

A. 副线圈上匝数分别为n2=30，n3=550

B. 、

C. 、

D.

【答案】B

【解析】

【详解】A．变压器电压比等于匝数比

代入数据得到有

n2=30，n3=550

故A正确不符合题意。

BCD．有多个副线圈时，要根据能量守恒推导电流关系：

根据欧姆定律可以计算

、

根据

可计算

故CD正确不符合题意B错误符合题意。

5.一物体在均匀粗糙斜面上以一定的初速度向上做直线运动。若已知物体在第1 s内位移为8.0 m，在第3 s内位移为0.5 m。则下列说法正确的是(　　)

A. 物体运动时加速度大小为3.75m/s

B. 物体运动时的加速度大小不变

C. 物体在第0.5 s末速度一定为8.0 m/s

D. 物体在第2.5 s末速度一定为0.5 m/s

【答案】C

【解析】

【详解】对物体受力分析，可能存在两种情况，当（为斜面倾角，物体与斜面之间的动摩擦因数）时，不难分析得到物体在斜面上做匀减速直线运动并最终静止于斜面上。设物体初速度为，运动时加速度大小为，则依题在国际单位制下有：

……………………………………  ①

假设物体在第3秒内静止了，则有：

……………………②

由①②式得到：

、；、

就第二组解，代入得到，即在第2秒内已经静止了，不合题意，应舍去。假设物体在第3秒后静止，则有：

…… ③

由①③式得到：

、

代入得到

即第3秒内已经静止了，与假设不合，应舍去。

因此，物体在第3秒内静止，不能运用“匀变速直线运动某过程的平均速度等于该过程的中间时刻的瞬时速度”结论。

当时，物体向上以

减速运动到速度为零；再向下以

做加速直线运动，整个过程加速度改变。且在第3秒内不能运用“匀变速直线运动某过程的平均速度等于该过程的中间时刻的瞬时速度”结论

综上物体的初速度和加速度分别为、；

因此物体0.5s末的速度为

物体2.5s末的速度为

A． 物体运动时的加速度大小为3.75m/s与分析不符，故A错误。

B． 物体运动时的加速度大小不变与分析不符，故B错误。

C． 物体在第0.5 s末速度一定为8.0 m/s与分析相符，故C正确。

D． 物体在第2.5 s末速度一定为0.5 m/s与分析不符，故D错误。

6.有一方向竖直向下的匀强磁场垂直光滑绝缘平面，如图所示（俯视图）。在A处静止放置一个不带电的金属球a，另一来自原点的运动金属球b恰好沿y轴正方向撞向a球。碰撞后，两球的运动情景图可能正确的有（      ）

A.  B.  C.  D.

【答案】AD

【解析】

【详解】依题，带电金属球b带正电，受到水平方向的洛伦兹力作用做逆时针方向的圆周运动。与a球碰撞后，两球都带上了正电，继续做逆时针方向的圆周运动。碰撞后，两球速度可能同向，运动轨迹内切；两球速度可能反向，运动轨迹外切。

A． 图像与分析相符，故A正确。

B． 图像与分析不符，故B错误。

C． 图像与分析不符，故C错误。

D． 图像与分析相符，故D正确。

7.假设太阳的质量为M，某质量为m的行星距离太阳中心的距离为r，设距离太阳无穷远处的太阳引力势能为0，理论证明行星的引力势能为。已知某彗星绕太阳做椭圆轨道运动，远日点和近日点的距离分别r1和r2。另外，已知地球绕太阳做圆周运动轨道半径为。如果你还知道万有引力常数和地球公转周期，结合已知数据，你可以推算下列哪些物理量（     ）

A. 彗星质量 B. 太阳质量 C. 地球质量 D. 彗星远日点速度

【答案】BD

【解析】

【详解】设彗星远日点和近日点速度分别为和，根据开普勒第二定律有

设彗星质量为m，根据机械能守恒定律有：

设地球质量为m0，已知地球公转周期为T和万有引力常数G，太阳的引力提供向心力，有

由三式可推导太阳质量、彗星远日点速度。

A． 彗星质量与分析不符，故A错误。

B． 太阳质量与分析相符，故B正确。

C． 地球质量与分析不符，故C错误。

D． 彗星远日点速度与分析相符，故D正确。

8.两点电荷连线上部分电势分布图如图所示，图上给出数据为已知数据。根据图象可推断的有（    ）

A. 两点电荷带电性质 B. 两点电荷电量大小

C. 两点电荷具体位置 D. 两电荷的电量比值

【答案】ACD

【解析】

【详解】AC．点电荷所在位置电势为无穷极值，据此可知两点电荷位置为原点和处，正点电荷附近电势为正，负电荷电势附近为负，故原点处电荷为正，处电荷为负，AC正确不符合题意。

BD．如图可知，处合场强为零，则有

即

D正确不符合题意，B错误符合题意。

二、主观题

9.在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中：

（1）接通打点计时器电源和让纸带开始运动，这两个操作之间的时间顺序关系是____

A．先接通电源，后让纸带运动   B．先让纸带运动，再接通电源

C．让纸带运动的同时接通电源   D．先让纸带运动或先接通电源都可以

（2）用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上依次确定出A、B、C、D、E五个计数点。其相邻点间的距离如图所示，每两个相邻的计数点之间还有5个计时点未标出。已知电源频率为50Hz,各点到A距离分别为2.88cm、7.21cm、12.96cm、20.17cm。试根据纸带上数据，计算出打下D点时小车的瞬时速度大小是_______________m/s（保留两位有效数字）；物体运动加速度大小是______________m/s2。（保留三位有效数字）

（3）有同学认为实验方案误差较大，为了使加速度的测量更精确，在小车上安装了宽度为L的挡光片，在重物牵引下，先后通过两个光电门，配套的数字计时器记录了通过第一个光电门的时间t1，通过第二个光电门的时间t2，测得两光电门间距为x，则滑块的加速度为_________．

【答案】    (1). A    (2). 0.54    (3). 1.00    (4).

【解析】

【详解】（1）[1]开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后释放纸带让纸带（随物体）开始运动，如果先放开纸带开始运动，再接通打点计时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差；先接通打点计时器再释放纸带，可以使打点稳定，提高纸带利用率，可以使纸带上打满点，故BCD错误，A正确．

（2）[2][3] 打点计时器每隔0.02s打一个点，每两个计数点间有六个时间间隔，故两计数点的时间间隔是0.12s；B点小车的瞬时速度

vB=m/s=0.30m/s

D点小车的瞬时速度

物体运动加速度

（3）[4] 滑块通过光电门1的速度为：

滑块通过光电门2的速度为：

根据速度位移公式有：

解得：

10.测量一节干电池的电动势和内电阻，所用的实验器材除待测电池、开关、导线外，还有灵敏电流计G（满偏电流Ig=200μA、内阻rg=2000.0Ω），电流表A (0～0.6A，内阻约为1Ω)，电阻箱R1 (最大电阻9999.9Ω) ，滑动变阻器R2 (0～20Ω)。

（1）若要改装一个量程为2V的电压表，应将灵敏电流计与电阻箱串联，电阻箱的阻值应调到R1=________ Ω。

（2）根据提供的器材，在图甲的虚线框内画出电路图_____。

（3）实验中读出灵敏电流计的示数I1和电流表的示数I2，移动滑动变阻器，得到多组数据，做出图乙所示的I1-I2图象，已知图线与纵轴的截距为b，图线的斜率大小为k。则电池的电动势E=________，r=________（用灵敏电流计的内阻rg、电阻箱连入电路的阻值R1、图线的斜率k和截距b表示）

【答案】    (1). 8000Ω    (2).     (3). E=    (4). r=

【解析】

【详解】（1）[1]改装电压表，将灵敏电流计与一电阻串联，根据公式，Um=Ig(rg+R1)，可计算出电阻箱的阻值需要调到8000Ω。

（2）[2]根据提供的器材，电压表用电流计和电阻箱代替.

（3）[3][4]列出闭合电路的欧姆定律方程

E= I1（rg+R1）+ I2r

整理出关于I1与I2函数，即

I1=- I2

根据图像可知，斜率

k=

截距

b=

整理可得出电动势

E=

内阻

r=

11.用原长为l0的橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上，开始时系统处于平衡状态（如图甲所示）。现使小车从静止开始向左加速，加速度大小为a（稳定时如图乙）。当小球与小车保持相对静止时（橡皮筋仍在弹性限度内,重力加速度为g）。

求：
(1) 橡皮筋与竖直方向夹角的正切值；

(2)小球的高度变化了多少？

【答案】(1)    (2)

【解析】

【详解】(1) 设平衡时橡皮筋的伸长量为x0，由平衡条件得

kx0=mg①

向左加速时，若橡皮筋的伸长量为x，此时橡皮筋与竖直方向的夹角为θ，受力分析，小球竖直方向有

kxcosθ=mg②

水平方向有

kxsinθ=ma③

联立得

(2)根据以上分析可知

由①②可得

xcosθ=x0

设小球的高度变化△h，则

△h=l0+x0-（l0+x）cosθ

可得

12.12. 如甲图所示，xOy平面位于竖直面内，匀强磁场垂直于xOy平面向里，磁感应强度大小为B。一质量为m，带电量为q（q＞0）的微粒从坐标原点O处垂直磁场射入，微粒的运动轨迹由初速度的大小和方向决定。

(1)若微粒的运动轨迹为直线，那么微粒的初速度大小是多少，方向又如何？

(2)若微粒的重力很小可忽略，微粒做周期性运动，其运动周期是多少？

(3)若微粒的重力不可忽略，且射入速度不同于第（1）题，那么其运动轨迹为如图乙所示的周期性曲线（画出不同初速度条件下的多条运动轨迹）。从运动的合成与分解角度而言，一个复杂的曲线运动可以分解为正交两个方向的直线运动，即化曲为直的方法；也可以分解为一个直线运动和一个圆周运动，即化曲为直与化曲为圆结合方法。试着运用运动的合成与分解求解下列问题。

a.粒子在一个时间周期内，沿x轴方向前进的空间周期S；

b.以初速度v0沿x轴方向射入时，其y-t图象如图乙所示，写出y-t的函数表达式。

【答案】（1），沿x轴正方向；（2）；（3）（a）,（b）。

【解析】

【详解】（1）微粒的运动轨迹是直线时，微粒做匀速直线运动，洛伦兹力与重力是一对平衡力，即有

所以，初速度大小为

方向沿x轴正方向。

（2）微粒的重力很小可忽略时，微粒做匀速圆周运动，即有

于是解得：时间周期

。

（3）在坐标原点O处对带电粒子进行受力分析，受到沿y轴负方向的重力

和y轴正方向的洛伦兹力

当时，带电粒子做周期性曲线运动。为了把曲线运动分解为匀速圆周运动和匀速直线运动两种最简单的运动形式，构造一对平衡洛伦兹力，它们分别沿y轴正、负方向，大小等于

其中。重新组合，沿y轴正方向的与G重新构成一对平衡力，沿y轴负方向的与f0构成合洛伦兹力

其中

那么，曲线运动分解为以速度v1向右的匀速直线运动和由洛伦兹力提供向心力的匀速圆周运动。这两个分运动之间相互独立，互不影响，但是具有同时性。

（a）综上处理与分析，由运动合成与分解原理可知，周期性曲线运动的时间周期T由匀速圆周运动这一分运动决定， x轴方向上的空间周期与匀速直线运动有关，即空间周期

（b）坐标y随时间的关系由匀速圆周分运动决定，其角速度

t时刻转过的角度为

圆周运动半径

由几何关系知

即：

三.【物理—选修3-3】

13.水的饱和汽压与温度的关系如图所示。下列说法正确的有________。

A. 同种物质出现液态分子和气态分子划界共存现象亦证明了分子做无规则运动；

B. 水的蒸汽达到饱和状态后，液态水分子不会变成气态水分子，气态水分子也不会变成液态水分子；

C. 温度越高，水的饱和汽压越大，且饱和汽压与容器体积大小无关；

D. 水的饱和汽压大小不仅与温度有关，还与容器体积有关；

E. 在一定温度下，饱和汽的分子数密度是一定的。

【答案】ACE

【解析】

【详解】AB．由于分子的无规则运动，有些液态水分子从液面飞出变成气态水分子（水蒸气），气态水分子也会撞到液面回到液体中成为液态水分子，当两者在单位时间内的数量相同时，达到平衡，这是一种动态平衡。故A正确B错误。

CDE．达到动态平衡的蒸汽叫做饱和汽，在一定温度下，饱和汽的分子数密度是一定的，与容器体积无关，因而饱和汽的压强也是一定的，这个压强叫做饱和汽压。一般地，温度越高，饱和汽压越大。故D错误CE正确。

14.如图所示，气缸的横截面积为10cm2，a、b两个质量忽略不计的活塞将内部气体分A、B两部分，A部分气柱的长度为30cm，B部分气柱的长度是A部分气柱长度的一半，气缸和活塞b是绝热的，活塞a是导热的，与活塞b相连的轻弹簧劲度系数为100N/m．初始状态A、B两部分气体的温度均为27℃，活塞a刚好与气缸口平齐，弹簧为原长．若在活塞a上放上一个质量为2kg的重物，则活塞a下降一段距离后静止（已知外界大气压强p0＝1.0×105Pa，重力加速度大小g＝10m/s2）．求：

（1）此时A部分气柱的长度；

（2）此后对B部分气体进行缓慢加热，使活塞a上升到再次与气缸口平齐，此时B部分气体的温度．

【答案】（1）25cm    （2）227ºC

【解析】

（1）对于A部分气体，初状态．

末状态，

由玻意耳定律得

解得

即A部分气柱长度变为25cm．

（2）活塞a返回原处，A部分气柱长不变．

此时B部分气柱长为，弹簧伸长．

B部分气体的压强为，

解得，

对于B部分气体，初状态：，

末状态：，

根据理想气体状态方程，

解得=227ºC

四.[物理——选修3-4]

15.在x=5cm处有一质点做简谐运动，产生一列沿x轴负方向传播的简谐横波，波长为λ=4cm，经过一段时间x=1cm处的质点C刚开始振动，振动方向沿y轴正方向，将该时刻作为计时起点t=0，经0.3s时x=3cm处的质点B第一次处在波峰，则下列正确说法正确的是_______（填正确答案标号.选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分.每选错1个扣3分，最低得分为0分）

A. 该简谐波的波速大小为0.1m/s

B. t=0时质点B振动方向沿y轴正方向

C. 在t=0.3时x=4cm处的质点A位于平衡位置且运动方向沿y轴正方

D. 在t=0.4s时x=4cm处的质点A的加速度最大且沿y轴正方向

E. 在t=0.5s时位于x=-3cm处的质点D第一次处在波峰

【答案】ADE

【解析】

【详解】B、该简谐波向左传播，t=0时质点C沿y轴正方向，则由振动和波动的关系可知，x=3cm处的质点B振动方向沿y轴负方向，B错误；A、当质点B第一次出现在波峰时，则满足，解得T=0.4s，因此波速，A正确；C、t=0.3s为，此时刻质点A位于平衡位置且运动方向沿y轴负方向，C错误；D、在t=0.4s时x=4cm处的质点A位于波谷，位移为负方向最大，此时的加速度沿y轴正方向最大，D正确；E、由题意可知t=0时，x=2cm处的质点位于波峰，当该振动形式第一次传到x=-3cm处的质点D时，所需的时间为，则该点在0.5s时第一次出现在波峰，E正确.故选ADE.

【点睛】简谐波一个基本特点是介质中各质点的起振方向都与波源的起振方向相同．波源与接收器的距离增大时，接收器接收到的波的频率将变小；波源与接收器的距离减小时，接收器接收到的波的频率将变大．

16.如图为一三棱镜的截面图，其中、，一细光束由点垂直于边射入棱镜，细光束刚好在边发生全反射。求：

(i)该棱镜对色光的折射率的大小为多少？

(ii)如果忽略二次反射，求经边第一次反射后由边射出时的折射角为多大？

【答案】（i）(ii)

【解析】

【详解】（i）根据题中的条件作出光路图，如图所示，

由于光线在点刚好发生全反射，则临界角的大小为，由折射定律可知，所以

(ii)光线经边第一次反射后到边点，由几何关系可知

由折射定律可知

则

所以