河北省衡水市枣强中学2020届高三下学期4月第一次模拟物理试题

枣强中学高三年级理科综合试题

二、选择题：本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第14～17题只有一项符合题目要求，第18～21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

1.国际单位制（缩写SI）定义了米（m）、秒（s）等7个基本单位，其他单位均可由物理关系导出．例如，由m和s可以导出速度单位m·s–1．历史上，曾用“米原器”定义米，用平均太阳日定义秒．但是，以实物或其运动来定义基本单位会受到环境和测量方式等因素的影响，而采用物理常量来定义则可避免这种困扰．1967年用铯–133原子基态的两个超精细能级间跃迁辐射的频率∆ν=9 192 631 770 Hz定义s；1983年用真空中的光速c=299 792 458 m·s–1定义m．2018年第26届国际计量大会决定，7个基本单位全部用基本物理常量来定义（对应关系如图，例如，s对应∆ν，m对应c）．新SI自2019年5月20日（国际计量日）正式实施，这将对科学和技术发展产生深远影响．下列选项不正确的是

A. 7个基本单位全部用物理常量定义，保证了基本单位的稳定性

B. 用真空中的光速c（m·s–1）定义m，因为长度l与速度v存在l=vt，而s已定义

C. 用基本电荷e（C）定义安培（A），因为电荷量与电流I存在I=q/t，而s已定义

D. 因为普朗克常量h（J·s）的单位中没有kg，所以无法用它来定义质量单位

【答案】D

【解析】

【详解】本题属于信息题，由题所给信息结合和的物理意义解答．

由题意可知，如果以实物或其运动来定义基本单位会受到环境和测量方式等因素的影响，所以7个基本单位全部用物理常量定义，保证了基本单位的稳定性，故A正确；

用真空中的光速定义m，即光在真空中传播299792458分之一秒的距离，且s早已定义，故B正确；

由公式可知，安培即为1s时间内通过的电荷量，故C正确；

由题意可知，h对应的单位为，而能量的单位中包含质量，故可以对Kg进行定义，故D错误．

2.甲、乙两车在平直公路上行驶，其v-t图象如图所示．t=0时，两车间距为；时刻，甲、乙两车相遇．时间内甲车发生的位移为s，下列说法正确的是(      )

A. 时间内甲车在前，时间内乙车在前

B. 时间内甲车平均速度的大小是乙车平均速度大小的2倍

C. 时刻甲、乙两车相距

D.

【答案】D

【解析】

【详解】A．由图知在0～t0时间内甲车速度大于乙车的速度，故是甲车在追赶乙车，所以A错误；

B．0～2t0时间内甲车平均速度的大小，乙车平均速度，所以B错误；

D．由题意知，图中阴影部分面积即为位移s0，根据几何关系知，三角形ABC的面积对应位移s0∕3，所以可求三角形OCD的面积对应位移s0∕6，所以0—to时间内甲车发生的位移为

s=s0+ s0∕6

得

s0=s

故D正确；

C．2t0时刻甲、乙两车间的距离即为三角形ABC的面积即s0∕3，所以C错误．

故选D。

3.我国自主研制的绞吸挖泥船“天鲲号”达到世界先进水平．若某段工作时间内，“天鲲号”的泥泵输出功率恒为，排泥量为，排泥管的横截面积为，则泥泵对排泥管内泥浆的推力为（    ）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】设排泥的流量为Q，t时间内排泥的长度为：

输出的功：

排泥的功：

输出的功都用于排泥，则解得：

故A正确，BCD错误．

4.云室能显示射线的径迹，把云室放在磁场中，从带电粒子运动轨迹的弯曲方向和半径大小就能判断粒子的属性，放射性元素A的原子核静止放在磁感应强度B=2.5T的匀强磁场中发生衰变，放射出粒子并变成新原子核B，放射出的粒子与新核运动轨迹如图所示，测得两圆的半径之比R1：R2=42：1，且R1=0.2m，已知粒子质量mα=6.64×10-27kg，β粒子质量mβ=9.1×10－31kg，普朗克常量取h=6.6×10－34Js，下列说法不正确的是（　　）

A. 新原子核B的核电荷数为84

B. 放射性元素A原子核发生的是β衰变

C. 衰变放射出的粒子的速度大小约为2.4×107m/s

D. 如果A原子核衰变时释放出一种频率为1.2×1015Hz的光子，那么这种光子能使逸出功为4.54eV的金属钨发生光电效应

【答案】B

【解析】

【详解】A．由动量守恒得

粒子做圆周运动向心力等于洛伦兹力

得

动量大小相同，r与q成反比，新核的电荷量比α粒子的电荷量大，所以新核做圆周运动的比较比α粒子做圆周运动的比较小，即R1为α粒子的运动半径，R2为新核的运动半径，又

由以上关系得

新原子核B的核电荷量，故A正确；

B．衰变过程中动量守恒，因初动量为零，故衰变后两粒子动量大小相等，方向相反。粒子轨迹为外切圆，说明两粒子所受的洛伦兹力方向相反，均带正电，所以放射性元素A原子核发生的是α衰变，故B错误；

C．因

得

故C正确；

D．A原子核衰变时释放出一种频率为1.2×1015Hz的光子，依据

因此能使金属钨发生光电效应，故D正确。

由于本题选不正确的，故选B。

5.如图所示，空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，一带电液滴从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点是运动的最低点，不计摩擦阻力，则以下说法中正确的是　　

A. 液滴一定带正电

B. 液滴在C点时的动能最大

C. 从A到C过程液滴的电势能增大

D. 从C到B过程液滴的机械能增大

【答案】BCD

【解析】

【分析】

带电液滴由静止开始，在电场力和重力的作用下会向下运动，在运动过程中，带电粒子会受到洛伦兹力，所以粒子会沿逆时针方向偏转，到达C点时，洛伦兹力方向向上，此时粒子具有最大速度，在之后的运动中，粒子的电势能会增加速度越来越小，到达B点时速度为零．除重力以外的力做的功等于机械能的变化量．

【详解】A、从图中可以看出，带电粒子由静止开始向下运动，说明重力和电场力合力向下，洛伦兹力指向弧内，根据左手定则可知，液滴带负电．故A错误．

B、从A到C的过程中，重力正功，而电场力做负功，洛伦兹力不做功，但合力仍做正功，导致动能仍增大，从C到B的过程中，重力做负功，电场力做正功，洛伦兹力不做功，但合力却做负功，导致动能减小，所以滴在C点动能最大．故B正确．

C、从A到C过程液滴克服电场力做功，故电势能增加，故C正确．

D、除重力以外的力做的功等于机械能的变化量，从C到B的过程中，电场力做正功，洛伦兹力不做功，机械能增大，故D正确．

故选BCD．

【点睛】带电粒子在复合场中运动问题的分析思路：

正确的受力分析

　　除重力、弹力和摩擦力外，要特别注意电场力和磁场力的分析．

正确分析物体的运动状态

　　找出物体的速度、位置及其变化特点，分析运动过程．如果出现临界状态，要分析临界条件．

　带电粒子在复合场中做什么运动，取决于带电粒子的受力情况．

　　当粒子在复合场内所受合力为零时，做匀速直线运动如速度选择器．

　　当带电粒子所受的重力与电场力等值反向，洛伦兹力提供向心力时，带电粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动．

　　当带电粒子所受的合力是变力，且与初速度方向不在一条直线上时，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子的运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线，由于带电粒子可能连续通过几个情况不同的复合场区，因此粒子的运动情况也发生相应的变化，其运动过程也可能由几种不同的运动阶段所组成．

6.如图所示，在电阻不计的边长为L的正方形金属框abcd的cd边上接  两个相同的电阻，平行金属板e和f通过导线与金属框相连，金属框内两虚线之间有垂直于纸面向里的磁场，同一时刻各点的磁感应强度B大小相等，B随时间t均匀增加，已知 ，磁场区域面积是金属框面积的二分之一，金属板长为L，板间距离为L．质量为m，电荷量为q的粒子从两板中间沿中线方向以某一初速度射入，刚好从f 板右边缘射出．不计粒子重力，忽略边缘效应．则

A. 金属框中感应电流方向为abcda

B. 粒子带正电

C. 粒子初速度为

D. 粒子在e、f间运动增加的动能为

【答案】AC

【解析】

【详解】A．因为磁场垂直纸面向里均匀增大，故根据楞次定律可得金属框中感应电流方向为abcda，e板带负电，f板带正电，A正确；

B．因为粒子刚好从f板右边缘射出，所以粒子受到向下的电场力，而电场方向向上，所以粒子带负电，B错误；

C．粒子在电场中做类平抛运动，在水平方向上有

在竖直方向上有

而电容器两极板间的电压等于R两端的电压，故

联立解得

C正确；

D．根据动能定理可得粒子增加的动能为

D错误．

故选AC。

7.在一颗半径为地球半径0.8倍的行星表面，将一个物体竖直向上抛出，不计空气阻力．从抛出开始计时，物体运动的位移随时间关系如图（可能用到的数据：地球的半径为6400km，地球的第一宇宙速度取8 km/s，地球表面的重力加速度10m/s2，则

A. 该行星表面的重力加速度为8m/s2

B. 该行星的质量比地球的质量大

C. 该行星的第一宇宙速度为6.4km/s

D. 该物体落到行星表面时的速率为30m/s

【答案】AC

【解析】

【详解】A．由图读出，物体上升的最大高度为：h=64m，上升的时间为： t=4s。对于上升过程，由 可得

选项A正确；

B．根据 可得

则该行星的质量比地球的质量小，选项B错误；

C．根据 可得

则

则该行星的第一宇宙速度为

选项C正确；

D．该物体落到行星表面时的速率为

故D错误；

故选AC。

8.如图，在光滑水平面上放着质量分别为2m和m的A、B两个物块，弹簧与A、B栓连，现用外力缓慢向左推B使弹簧压缩，此过程中推力做功W。然后撤去外力，则（　　）

A. 从撤去外力到A离开墙面的过程中，墙面对A的冲量大小为2

B. 当A离开墙面时，B的动量大小为

C. A离开墙面后，A的最大速度为

D. A离开墙面后，弹簧最大弹性势能为

【答案】BCD

【解析】

【详解】A．设当A离开墙面时，B的速度大小为vB．根据功能关系知

得

从撤去外力到A离开墙面的过程中，对A、B及弹簧组成的系统，由动量定理得：墙面对A的冲量大小

故A错误；

B．当A离开墙面时，B的动量大小

故B正确；
C．当弹簧再次恢复原长时，A的速度最大，从A离开墙壁到AB共速的过程，系统动量和机械能均守恒，取向右为正方向，由动量守恒有

mvB=2mvA+mv′B ①

由机械能守恒有

②

由①②解得：A的最大速度为

故C正确；

D．B撤去F后，A离开竖直墙后，当两物体速度相同时，弹簧伸长最长或压缩最短，弹性势能最大。设两物体相同速度为v，A离开墙时，B的速度为v0．根据动量守恒和机械能守恒得

mvB=3mv

联立解得：弹簧的弹性势能最大值为

故D正确。
故选BCD。

9.某同学在研究性学习中用如图装置来验证机械能守恒定律，轻绳两端系着质量相等的物体A、B，物体B上放一金属片C，铁架台上固定一金属圆环，圆环处在物体B的正下方，系统静止时，金属片C与圆环间的高度差为h，由静止释放后，系统开始运动，当物体B穿过圆环时，金属片C被搁置在圆环上，两光电门固定在铁架台P1、P2处，通过数字计时器可测出物体B通过P1、P2这段距离的时间．

（1）若测得P1、P2之间的距离为d，物体B通过这段距离的时间为t，则物体B刚穿过圆环后的速度v=______．

（2）若物体A、B的质量均用M表示，金属片C的质量用m表示，该实验中验证下面__________（填正确选项的序号）等式成立，即可验证牛顿第二定律．

A.     B.

C.     D.

（3）本实验中的测量仪器除了刻度尺、数字计时器外，还需要___________．

（4）若M>>m，改变金属片C的质量m，使物体B由同一高度落下穿过圆环，记录各次的金属片C的质量m，以及物体B通过P1、P2这段距离的时间t，以mg为横轴，以__________（选填“”或“”）为纵轴，通过描点作出的图线是一条过原点的直线．

【答案】    (1).     (2). C    (3). 天平    (4).

【解析】

【详解】（1）[1]B通过圆环后将匀速通过光电门，则B刚穿过圆环后的速度为：．

（2）[2]选C．设绳子拉力大小为F，对A由牛顿第二定律得：

对B与C整体下落h的过程，由牛顿第二定律得：

再由运动学公式应有：，联立以上各式可得：

所以C正确．

（3）[3]根据上面的表达式可知需要已知金属片C的质量，所以还需要的器材是天平．

（4）[4]在释放至金属片C被搁置在圆环上的过程中，分别对A和B、C由牛顿第二定律可得：对A有

对B和C有

再由匀变速直线运动公式应有

，

联立解得：

因为M>>m，则

所以，以mg为横轴，以为纵轴的图线是一条过原点的直线．

10.举世瞩目的嫦娥四号，其能源供给方式实现了新的科技突破：它采用同位素温差发电与热电综合利用技术结合的方式供能，也就是用航天器两面太阳翼收集的太阳能和月球车上的同位素热源两种能源供给探测器．图甲中探测器两侧张开的是光伏发电板，光伏发电板在外太空将光能转化为电能．

某同学利用图乙所示电路探究某光伏电池路端电压U与电流I的关系，图中定值电阻R0=5Ω，设相同光照强度下光伏电池的电动势不变，电压表、电流表均可视为理想电表．

（1）实验一：用一定强度的光照射该电池，闭合电键S，调节滑动变阻器R的阻值，通过测量得到该电池的U﹣I曲线a（如图丁）．由此可知，该电源内阻是否为常数_______（填“是”或“否”），某时刻电压表示数如图丙所示，读数为________V，由图像可知，此时电源内阻为_______Ω．

实验二：减小实验一光照的强度，重复实验，测得U-I曲线b（如图丁）．

（2）在实验一中当滑动变阻器的电阻为某值时路端电压为2.5V，则在实验二中滑动变阻器仍为该值时，滑动变阻器消耗的电功率为________W（计算结果保留两位有效数字）．

【答案】    (1). 否    (2). 1.50    (3). 5.6    (4). 7.2×10-2（7.0×10-2-7.4×10-2均算正确）

【解析】

【详解】（1）由U-I图像可知，因图像的斜率等于电源的内阻，可知电源内阻不是常数；电压表的量程为3.0V，则读数为1.50V；由图中读出，此时电路中的电流为250mA，因电源的电动势为E=2.9V，可得此时电源的内阻；

（2）在实验一中当滑动变阻器的电阻为某值时路端电压为2.5V，可得此时的电流为100mA，则滑动变阻器的阻值为：；则在实验二中滑动变阻器仍为该值时，此时外电路电阻为R外=R+R0=25Ω，将此电阻的U-I线画在此电源的U-I图像中，如图；

直线与b的交点为电路的工作点，此时I=60mA，则滑动变阻器消耗的电功率为.

11.如图所示，足够长的斜面倾角为300，初始时，质量均为m的滑块A、B均位于斜面上，且AB间的距离为L＝1m．现同时将两个滑块由静止释放，己知滑块A、B与轨道间的动摩擦因数分别为和，重力加速度g＝10m/s2，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，滑块之间发生的碰撞为弹性碰撞，滑块可视为质点．求：

(1)经过多长时间，滑块之问发生第一次碰撞?

(2)再经过多长时间，滑块之间发生第二次碰撞?

【答案】（1）1s（2）

【解析】

【详解】(1)将两滑块由静止释放后，对滑块A进行受力分析，由牛顿第二定律得:

解得:

对滑块B进行受力分析，有:

所以B静止在斜面上

设A、B两滑块经过时间t第一次发生碰撞，则:

解得: t=ls

(2)设发生第一次碰撞前的瞬间滑块A的速度是v0，则:

m/s

碰撞后滑块A的速度是v1，滑块B的速度是v2，由弹性碰撞得:

解得: v1=0， v2=2m/s

滑块B开始沿斜面向下运动，由牛顿第二定律得:

解得:

设滑块B沿斜面下滑时间to后停止运动，则:

s

在这段时间内，A沿斜面下滑的距离为:

m

B沿斜面下滑的距离为:

m

由于L1<L2，故当滑块B停止运动时，二者仍未发生第二次碰撞

即从第一次碰撞结束到发生第二次碰撞，滑块A沿斜面下滑的距离为L2,设经历时间为t1

则:

解得: s

12.如图甲所示，两根与水平面成θ=30°角的足够长光滑金属导轨平行放置，导轨间距为L，导轨的电阻忽略不计．整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面斜向上．现将质量均为m、电阴均为R的金属棒a、b垂直于导轨放置，一不可伸长的绝缘细线的P端系在金属杆b的中点，另一端N通过滑轮与质量为M的物体相连，细绳与导轨平面平行．导轨与金属棒接触良好，不计一切摩擦，运动过程中物体始终末与地面接触，重力加速度g取10m/s2．

(1)若金属棒a固定，M=m，由静止释放b，求释放瞬间金属棒b的加速度大小．

(2)若金属棒a固定，L=1m，B=1T，m=0.2kg，R=1Ω，改变物体的质量M，使金属棒b沿斜面向上运动，请写出金属棒b获得的最大速度v与物体质量M的关系式，并在乙图中画出v-M图像

(3)若撤去物体，改在绳的N端施加一大小为F=mg，方向竖直向下的恒力，将金属棒a、b同时由静止释放．从静止释放到a刚开始匀速运动的过程中，a产生的焦耳热为Q，求这个过程流过金属棒a的电量．

【答案】(1) (2)   (3)

【解析】

【详解】（1）设释放金属棒b瞬间的加速度为a：

对物体M：           

对金属棒b：           

解得：          

（2）当金属棒b速度达到最大时，对物块M有：           

对金属棒b有：

对电路分析有：           

.             

解得：              

v-M图像如图所示：

（3）对两棒受力分析可知，在任一时刻：

对a棒：

对b棒：

解得：

即在任一时刻两棒的速度、加速度、位移总是大小相等方向相反，同时达到匀速运动状态，此时的速度最大．

设a棒的最大速度为v1，此过程通过的位移为S，则

电路中的总电动势：   

电路中的总电流：.           

对a棒：

由能量守恒定律得：.

从静止释放到a刚开始匀速运动的过程中，流过a棒的电量有：

.

其中：.

.

.

解得：        

13.如图甲所示，在平静的水面下深h处有一个点光源s，它发出的两种不同颜色的a光和b光在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域，该区域的中间为由ab两种单色光所构成的复色光圆形区域周围为环状区域，且为a光的颜色(见图乙)设b光的折射率为n，则下列说法正确的是（   ）

A. 在水中，a光波长比b光小

B. 水对a光的折射率比b光小

C. 在水中，a光的传播速度比b光大

D. 复色光圆形区域的面积为S=

E. 在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，a光的干涉条纹比b光窄

【答案】BCD

【解析】

【详解】ABC．a光在水面上形成圆形亮斑面积较大，知a光的临界角较大，根据sinC=1/n，知a光的折射率较小，频率也小，再由v=c/n=λf，可知，在水中，a光的传播速度比b光大，a光的波长比b光大，故BC正确，A错误；

D．依据sinC=1/n，结合几何关系，可知，，而复色光圆形区域的面积为S=πr2=，故D正确；

E．a光的折射率小，波长长，根据双缝干涉条纹与波长成正比，可知相同条件下，a光干涉条纹比b光宽，故E错误；

14.如图a所示，一简谐横波沿A、B两点的连线向右传播，A、B两点相距5m，其振动图像如图b所示，实线为A点的振动图像，虚线为B点的振动图像。求：

(1)该波的波长；

(2)该波的最大传播速度。

【答案】(1)（n=0，1，2，3，……）； (2)（或5.45m/s）

【解析】

【详解】(1)从题图b中可知振动周期为T=1.0s，则

rad/s

相应质点B的振动方程为

其中，当t=0时，将图b中的数据信息代入得

解得

则根据题意可得A、B两点之间的距离为

（n=0，1，2，3，……）

则

（n=0，1，2，3，……）

(2)根据

（n=0，1，2，3，……）

可知当n=0时，波长最大，得机械波的最大速度为