2019届湖南省永州市高三下学期第二次模拟考试物理试题（解析版）

2019届湖南省永州市高三下学期第二次模拟考试物理试题（解析版）

一、选择题

1.如图所示，人站立在体重计上，下列说法正确的是

A. 人所受的重力和人对体重计的压力是一对平衡力

B. 人所受的重力和人对体重计的压力是一对作用力和反作用力

C. 人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对平衡力

D. 人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对作用力和反作用力

【答案】D

【解析】

【详解】AB．人所受重力和人对体重计的压力大小相等，方向相同，即不是一对作用力与反作用力，也不是一对平衡力，故AB错误；

CD．由牛顿第三定律可知，人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对作用力和反作用力，故C错误，D正确。

2.铀原子核发生衰变时衰变方程为，其中、、X的质量分别为m1、m2、m3，光在真空中的传播速度为c，则

A. X是质子

B. m1＝m2＋m3

C. 衰变时释放能量为（m2＋m3－m1）c2

D. 若提高温度，的半衰期不变

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据电荷数守恒、质量数守恒知，X原子核中的电荷数为2，质量数为4，是氦核，故A错误；

B．依据质量亏损，则m1＞m2+m3，故B错误；

C．根据爱因斯坦质能方程得，释放的能量，故C错误；

D．衰期的大小与温度无关，故D正确。

3.某小轿车驾驶员看到绿灯开始闪时，经短暂思考后开始刹车，小轿车在黄灯刚亮时恰停在停车线上，此过程小轿车运动的v－t图像如图所示。若绿灯开始闪烁时小轿车距停车线距离为9m，则从绿灯开始闪烁到黄灯刚亮的时间为　　

A. 1 s B. 2.5 s

C. 3 s D. 3.5 s

【答案】B

【解析】

【详解】根据速度--时间图象中图象与坐标轴围成的面积表示位移知：，解得：，故B正确。

4.在1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中，牛顿设想，在高山上将物体水平抛出，抛出速度很大时，物体就不会落回地面，已知地球半径为R，月球绕地球公转的轨道半径为n2R，周期为T，不计空气阻力，为实现牛顿设想，抛出的速度至少为

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】根据万有引力提供向心力，即，，在地球表面附近，万有引力等于重力得：，解得：，故C正确。

5.如图所示，在直角坐标系xOy中的x轴上有一正点电荷Q，A、B、C是坐标轴上的三点，OA＝OB＝BC＝a，其中O点和C点的电势相等，静电力常量为k，则下列说法正确的是

A. 点电荷Q位于B、C两点之间

B. O点电势比A点电势高

C. A点的电场强度大小为

D. 将某一正试探电荷从A点沿直线移动到C点过程中，电势能先减小后增大

【答案】B

【解析】

【详解】A．点电荷的等势面为以点电荷为球心的同心球面，在纸面内的等势线为同心圆；连接OC即为弦，所以B点为圆心，即点电荷位置，A错误；

B．O点离正点电荷近，所以电势高，故B正确；

C．由几何关系可知，A点距点电荷距离为，则由点电荷场强公式可知，A点的电场强度为：，故C错误；

D．正的试探电荷从A沿直线到C，与点电荷的距离先变小后变大，则电场力做功先负后正，电势能先变大后变小，故D错误。

6.如图所示为用绞车拖物块的示意图。拴接物块的细钢绳被缠绕在轮轴上，轮轴逆时针转动从而拖动物块。已知轮轴的半径R＝1m，细钢绳始终保持水平。被拖动物块质量m＝1×103kg，与地面间的动摩擦因数μ＝0.5，轮轴的角速度随时间变化的关系是ω＝2t rad/s，取g＝10 m/s2。下列判断正确的是

A. 物块做匀速直线运动

B. 物块做匀加速直线运动，加速度大小是2m/s2

C. 钢绳对物块的拉力是5×103N

D. 钢绳对物块的拉力是8×103N

【答案】B

【解析】

【详解】AB．由题意知，物块的速度，又，故解得：，故A错误，B正确；

CD．由牛顿第二定律可得：物块所受合外力，由动力学可得：，地面摩擦阻力，所以物块受力绳子拉力，故CD错误。

7.如图所示，梯形abdc位于某匀强电场所在平面内，两底角分别为60°、30°，cd＝2ab＝4 cm。已知a、b两点的电势分别为4 V、0，将电荷量q＝1.6×10－3 C的正电荷由a点移动到c点，克服电场力做功6.4×10－3 J。下列关于电场强度的说法正确的是　

A. 方向垂直bd斜向上，大小为400 V/m

B. 方向垂直bd斜向上，大小为200 V/m

C. 方向垂直bc斜向下，大小为V/m

D. 方向垂直bc斜向下，大小为V/m

【答案】A

【解析】

【详解】从a到c点：，因为，所以，又，可得：，即bd为等势面，所以场强的方向垂直bd斜向上，由电势差与场强的关系得，故A正确。

8.随着人民生活水平的提高，环境保护越来越受到重视，永州市环保局对我市污水排放进行了监测。如图所示为污水监测仪的核心部分，两块宽度为b的矩形金属极板平行正对置于排液口的上下表面，排液口上下表面高度为d，有一垂直于侧面向里的磁感应强度为B的匀强磁场。已知污水中含有大量的带电荷量为q的正离子（重力不计），当污水的速度为v时，在导体的上下表面间用电压表测得的电压为U，则下列判断正确的是

A. 液体内离子只受洛伦兹力作用

B. 用电压表测U时，电压表的“＋”接线柱接上表面

C. 宽度b越大，U越大

D. 根据两极板间的电压值可以测出污水的流速

【答案】BD

【解析】

【详解】A．定向移动的离子受到洛伦兹力作用发生偏转，在上下表面间形成电势差，最终离子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，故A错误；

B．由题图可知，磁场方向向里，电流方向右，根据左手定则，离子向上表面偏转，则上表面得到离子带正电，那么下表面带负电，所以电压表的“正”接线柱接上表面，故B正确；

C．根据电场力与洛伦兹力平衡，则有：，解得：，则厚度越大，电压越大，故C错误；

D．根据，以及、已知，如果测得，就可以得知，污水的流速，故D正确。

9.如图甲所示的按正弦规律变化的电压u加在图乙中的理想变压器原线图ab两端，电流表A、电压表V1和V2都是理想电表，当闭合开关S后，下列说法正确的是

A. 电压u的表达式

B. 电阻R1的功率变小

C. 电压表V1的示数不变，电流表A的示数变大

D. 电压表V2的示数变大，灯泡变亮，变压器的输入功率不变

【答案】ABC

【解析】

根据甲图可知，原线圈电压的最大值为，，则电压u的表达式，选项A正确；由于原、副线圈匝数比不变，原、副线圈两端电压也不变，所以电压表V1的示数不变，由于合上开关，总电阻变小，使得副线圈上电流增大，原线圈电流变大，电流表A的示数变大，电阻R1的功率变大，选项BC正确；R1上电压增大，灯泡两端电压变小，灯泡变暗，由P=UI得变压器输入功率变大，选项D错误。故选ABC.

点睛：本题考查变压器原理，要注意掌握住理想变压器的电压、电流之间的关系，最大值和有效值之间的关系即可解决本题，变压器的动态分析问题，往往是先从初级电压分析到次级电压，然后分析次级电流，再分析初级电流．

10.如图(a)所示，半径为r的带缺口刚性金属圆环固定在水平面内，缺口两端引出两根导线，与电阻R构成闭合回路。若圆环内加一垂直于纸面变化的磁场，变化规律如图(b)所示。规定磁场方向垂直纸面向里为正，不计金属圆环的电阻。以下说法正确的是　

A. 0～1 s内，流过电阻R的电流方向为b→R→a

B. 2～3 s内，穿过金属圆环的磁通量在减小

C. t＝2 s时，流过电阻R的电流方向发生改变

D. t＝2 s时，Uab＝πr2B0

【答案】AD

【解析】

【详解】A．规定磁场方向垂直纸面向里为正，依据楞次定律，在0-1s内，穿过线圈向里的磁通量增大，则线圈中产生逆时针方向感应电流，那么流过电阻R的电流方向为，故A正确；

B．由图乙可知，在2-3s内，穿过金属圆环的磁通量在增大，故B错误；

C．磁通量减小，由楞次定律可知，产生的电流方向为，磁通量增大，且磁场方向相反，由楞次定律可知，产生的电流方向为，故C错误；

D．当t=2s时，根据法拉第电磁感应定律，因不计金属圆环的电阻，因此，故D正确。

11.如图所示，水平桌面上的轻质弹簧一端固定，另一端与小物块相连，弹簧处于自然长度时物块位于O点(图中未标出)。物块的质量为m，AB＝a，物块与桌面间的动摩擦因数为μ，现用水平向右的力将物块从O点拉至A点，拉力做的功为W。撤去拉力后物块由静止向左运动，经O点到达B点时速度为零，重力加速度为g。则上述过程中

A. 物块在O点时动能最大

B. 物块在A点时弹簧的弹性势能一定大于在B点时的弹性势能

C. 物块在B点时，弹簧的弹性势能小于W－μmga

D. 经O点时，物块的动能大于W－μmga

【答案】BC

【解析】

【详解】A．物块在受力平衡位置处动能最大，即向左运动过程中在弹簧拉力与摩擦力相等的位置，一定在O点的右侧，动能最大，故A错误；

B．根据能量的转化与守恒，从A到B减少的弹性势能转化为内能，故在A点时弹簧的弹性势能一定大于在B点时弹性势能，故B正确；

C．由A分析得物块从开始运动到最终停在B点，路程大于，故整个过程物体克服阻力做功大于，故物块在B点时，弹簧的弹性势能小于，故C正确；

D．从O点开始到再次到达O点，物体路程大于a，故由动能定理得，物块的动能小于，故D错误。

二、实验题

12.某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验装置如图所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳。根据实验数据在白纸上所作图如图乙所示，已知实验过程中操作正确。

（1）如图所示，力__________ (填“F” 或“F′”)不是由弹簧测力计直接测得。

（2）实验中要求先后两次力的作用效果相同，指的是__________ (填正确选项前字母)。

A．两个弹簧测力计拉力F1和F2的大小之和等于一个弹簧测力计拉力的大小

B．橡皮条沿同一方向伸长

C．橡皮条伸长到同一长度

D．橡皮条沿同一方向伸长同一长度

（3）如图是测量中某一弹簧测力计的示数，读出该力大小为__________N。

【答案】    (1). F    (2). D    (3). 9.0(8.8～9.2之间均可)

【解析】

(1)F在以F1与F2为邻边的平行四边形的对角线上，不是由弹簧测力计直接测出的。该实验采用了“等效替代”法，即合力与分力的关系是等效的，前后两次要求橡皮条沿同一方向伸长同一长度，故ABC错误，D正确.

(2)根据丙图读出力的值为9.0 N.

13.同学们打算测量一未知电阻R的阻值(阻值约10 kΩ)，现在实验桌上有下列器材：

A．滑动变阻器R1(0～100Ω)

B．电阻箱R0(99 999.9 Ω)

C．灵敏电流计G(300 μA，内阻不可忽略)

D．直流电源E(3 V，内阻不计)

E．开关、导线若干

（1）甲同学用图(a)所示的电路进行实验。

①先将滑动变阻器的滑动头移到__________ (填“左”或“右”)端，再接通开关S；保持S2断开，闭合S1，调节R1使电流计指针偏转至某一位置，并记下电流I1；

②断开S1，保持R1不变，闭合S2，调节R0使得电流计读数为__________时，R0的读数即为待测电阻的阻值。

（2）乙同学查得电流计的内阻为Rg，采用图(b)进行实验，改变电阻箱的电阻，读出电流计相应的示数I，由测得的数据作出－R0图像如图(c)所示，图线纵轴截距为b，斜率为k，则待测电阻R的阻值为__________。

【答案】    (1). 左    (2). I1    (3). －Rg

【解析】

【详解】(1)①为了保护用电器，实验前触头在最左端；

②等效替代法测电阻，闭合S2，调节R0的值，使电流表读数为I1时．R0为电阻的阻值；

(2) 据欧姆定律：整理得：可见图线的斜率为，截距表示，联立解得：。

三、计算题

14.如图所示，光滑的轻质定滑轮上绕有轻质细线，线的一端系一质量为4m的重物，另一端系一质量为m的金属杆。在竖直平面内有足够长且电阻不计的平行金属导轨PQ、EF，其间距为L。在Q、F之间连接阻值为R的电阻，金属杆接入电路部分的电阻为R，其余电阻不计。一匀强磁场与导轨平面垂直，磁感应强度为B0，开始时金属杆置于导轨下端QF处，将重物由静止释放，当重物下降一段距离时恰好达到稳定速度而后匀速下降。运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好，不计一切摩擦，重力加速度为g。求：

（1）重物匀速下降时金属杆受到的安培力F的大小；

（2）重物匀速下降时速度v的大小。

【答案】(1) F＝3mg (2) v＝

【解析】

【详解】(1) 对重物：T＝4mg

对金属杆：T＝mg＋F

解得：F＝3mg

(2)对金属杆：E＝B0Lv

F＝B0IL

对闭合电路：I＝

。

15.如图所示的平面直角坐标系xOy，在第Ⅰ象限内沿y轴正方向的匀强电场，在第Ⅳ象限内有垂直于纸面向里的匀强磁场。一质量为m，电荷量为q的带负电粒子，从y轴上的M(0，d)点，以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场，通过电场后从x轴的N (2d，0)点进入第Ⅳ象限内，又经过磁场垂直y轴进入第Ⅲ象限，不计粒子的重力。求：

（1）匀强电场的电场强度E的大小；

（2）匀强磁场的磁感应强度B的大小。

【答案】(1) E＝  (2) B＝

【解析】

【详解】(1)第Ⅰ象限内，粒子做类平抛运动，则有：

水平方向：2d＝v0t1

竖直方向：

qE＝ma

E＝

(2)离开电场时：vy＝at1

设粒子离开电场时与x轴正向的夹角为，则

tan θ

v1＝                                           

解得：θ＝，＝v0

在第Ⅳ象限内：qv1B＝m

B＝。

16.如图所示，在倾角为30°的光滑斜面上放置一质量为m的物块B，B的下端连接一轻质弹簧，弹簧下端与挡板相连接，B平衡时，弹簧的压缩量为x0，O点为弹簧的原长位置。在斜面顶端另有一质量也为m的物块A，距物块B为3x0，现让A从静止开始沿斜面下滑，A与B相碰后立即一起沿斜面向下运动，但不粘连，它们到达最低点后又一起向上运动，并恰好回到O点(A、B均视为质点)，重力加速度为g。求：

（1）A、B相碰后瞬间共同速度的大小；

（2）A、B相碰前弹簧具有的弹性势能；

（3）若在斜面顶端再连接一光滑的半径R＝x0的半圆轨道PQ，圆弧轨道与斜面相切

于最高点P，现让物块A以初速度v从P点沿斜面下滑，与B碰后返回到P点还具有向上的速度，则v至少为多大时物块A能沿圆弧轨道运动到Q点。（计算结果可用根式表示）

【答案】

【解析】

试题分析：（1）A与B球碰撞前后，A球的速度分别是v1和v2，因A球滑下过程中，机械能守恒，有：

mg（3x0）sin30°=mv12

解得：…①

又因A与B球碰撞过程中，动量守恒，有：mv1=2mv2…②

联立①②得：

（2）碰后，A、B和弹簧组成的系统在运动过程中，机械能守恒．

则有：EP+•2mv22＝0+2mg•x0sin30°

解得：EP＝2mg•x0sin30°−•2mv22=mgx0−mgx0＝mgx0…③

（3）设物块在最高点C的速度是vC，

物块A恰能通过圆弧轨道的最高点C点时，重力提供向心力，得：

所以：④

C点相对于O点的高度：

h=2x0sin30°+R+Rcos30°=x0…⑤

物块从O到C的过程中机械能守恒，得：mvo2＝mgh+mvc2…⑥

联立④⑤⑥得：…⑦

设A与B碰撞后共同的速度为vB，碰撞前A的速度为vA，滑块从P到B的过程中机械能守恒，得：mv2+mg（3x0sin30°）＝mvA2…⑧

A与B碰撞的过程中动量守恒．得：mvA=2mvB…⑨

A与B碰撞结束后从B到O的过程中机械能守恒，得：•2mvB2+EP＝•2mvo2+2mg•x0sin30°…⑩

由于A与B不粘连，到达O点时，滑块B开始受到弹簧拉力，A与B分离．

联立⑦⑧⑨⑩解得：

考点：动量守恒定律；能量守恒定律

【名师点睛】分析清楚物体运动过程、抓住碰撞时弹簧的压缩量与A、B到达P点时弹簧的伸长量相等，弹簧势能相等是关键，应用机械能守恒定律、动量守恒定律即可正确解题。

四、选考题

17.下列说法正确的是________

A. 一定质量的理想气体，温度不变，分子的平均动能不变

B. 布朗运动是由悬浮在液体中的微粒之间的相互碰撞引起的

C. 当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大

D. 晶体一定具有各向异性，非晶体一定具有各向同性

E. 外界对物体做功，物体的内能可能减小

【答案】ACE

【解析】

【详解】A．温度是分子平均动能的标志，所以温度不变，分子的平均动能不变，故A正确；

B．布朗运动形成的原因是由于液体分子对悬浮微粒无规则撞击引起的，所以布朗运动反应了液体分子的无规则运动，故B错误；

C．当分子力表现为引力时，距离增大时，分子力做负功，故分子势能增大，故C正确；

D．单晶体一定具有各向异性，多晶体与非晶体一定具有各向同性，故D错误；

E．根据热力学第一定律 知道内能的变化不仅与热传递有关还与做功有关，外界对物体做功，如果物体释放许多热量，那么物体的内能可能减小，故E正确。

18.一定质量的理想气体被一厚度可忽略的活塞封闭在导热性能良好的汽缸内。活塞的质量m＝20 kg，横截面积S＝100 cm2，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动但不漏气，开始使汽缸水平放置(如图甲)，活塞与汽缸底的距离L1＝12 cm，离汽缸口的距离L0＝4 cm。外界气温为27 ℃，大气压强为1.0×105 Pa，将汽缸缓慢地转到开口向上的竖直位置(如图乙)，待稳定后对缸内气体逐渐加热，使活塞上表面刚好与汽缸口相平(如图丙)。g取10 m/s2，求：

(i)此时(如图丙) 缸内气体的温度；

(ii)在对缸内气体加热的过程中，气体膨胀对外做功，若缸内气体增加的内能ΔU＝318 J，则气体吸收的热量Q多大。

【答案】①②

【解析】

①当气缸水平放置时（如图甲），

，，   

当汽缸口向上，活塞到达气缸口时（如图丙），

，     

由理想气体状态方程得   

则 

②当汽缸口向上，未加热稳定时（如图乙）：

，，

由玻意耳定律   

则   

加热后，气体做等压变化，外界对气体做功为   

根据热力学第一定律

得  

19.一列简谐横波在某均匀介质中沿x轴传播，从x＝3 m处的质点a开始振动时计时，图甲为t0时刻的波形图且质点a正沿y轴正方向运动，图乙为质点a的振动图像，则下列说法正确的是________

A. 该波的频率为2.5 Hz

B. 该波是沿x轴负方向传播的

C. 该波的传播速度为200 m/s

D. 从t0时刻起，a、b、c三质点中b最先回到平衡位置

E. 从t0时刻起，经0.015 s质点a回到平衡位置

【答案】BDE

【解析】

A、由图可知该波的周期为0.04s，波的频率为，故A错误；

B、该波的传播速率，故B正确；

C、由图，a点在t0时刻速度方向向上，故波向x轴正方向传播，故C错误；

D、从t0时刻起，质点a、b、c中，质点a沿y轴正方向运动，质点b沿y轴正方向运动，质点C沿y轴负方向运动，故质点b最先回到平衡位置，故D正确；

E、从t0时刻起，质点a回到平衡位置时间为，故E正确；

故选BDE。

20.物理实验室新进了一批由某种透明材料做成的棱镜，其横截面由一直角三角形和一半径为R的圆组成，如图所示。已知三角形BC边的长度为R，∠BAC＝30°，现让一单色细激光束从AB边上距A点为R的D点沿与AB边成α＝45°角斜向右上方入射，激光束经AC反射后刚好能垂直BC边进入圆柱区域，光在真空中的速度为c，求：

(i)透明材料的折射率；

(ii)单色细激光束在棱镜中传播的时间。

【答案】（1）450（2）

【解析】

（i）细激光束在棱镜和圆柱中的光路图如图所示，由几何关系可知

根据折射定律，由几何关系得FH=GB=

故在△GEB中，由几何关系得∠GEB=30°，又因，故，

（ii）由几何关系可知

故激光束在棱镜中传播的路程为

传播速度，单色细激光束在棱镜中传播的时间为

【点睛】解决光学问题的关键要掌握全反射的条件、折射定律、临界角公式、光速公式，运用几何知识结合解决这类问题．