山东省济宁市嘉祥一中2020届高三下学期第一次质量检测物理试题
展开嘉祥一中高三下学期第一次质量检测
物理试题
一、单项选择题
1.一个单摆在海平面上的振动周期是T0，把它拿到海拔高度很高的山顶上，该单摆的振动周期变为T，关于T与T0的大小关系，下列说法中正确的是（ ）
A. TT0 B. TT0
C. TT0 D. 无法比较T与T0的大小关系
【答案】B
【解析】
【详解】单摆周期公式，其放在高度很高的山顶上，重力加速度变小，其振动周期一定大，即
故ACD错误，B正确。
故选B。
2.1934年，约里奥-居里夫妇用α粒子轰击铝核，产生了第一个人工放射性核素X：．X的原子序数和质量数分别为
A. 15和28
B. 15和30
C. 16和30
D. 17和31
【答案】B
【解析】
【详解】根据核反应遵循的质量数守恒和电荷数守恒可知，X的电荷数为2+13=15，质量数为4+27-1=30，根据原子核的电荷数等于原子序数，可知X的原子序数为15，质量数为30，故B正确；ACD错误．
3.家庭装修中释放的甲醛和射线是白血病的重要诱因。家庭装修中的射线来源往往是不合格的瓷砖、洁具等，瓷砖、洁具释放的氡气()具有放射性，氡222衰变为钋218()的半衰期为3.8天，则氡222衰变释放出的粒子和密闭房间中氡气浓度减小87．5%需要的时间分别为
A. 电子，11.4天 B. 质子，7.6天 C. 中子，19天 D. α粒子，11.4天
【答案】D
【解析】
【详解】氡222衰变为钋218的过程，质量数减少4，质子数减少2，可判断发生了α衰变，放出的粒子为α粒子；根据半衰期公式方程
氡气浓度减小87.5%时有
解得：
t=3T=11.4天
故ABC错误，D正确。
故选D。
4.2019年8月11日超强台风“利奇马”登陆青岛，导致部分高层建筑顶部的广告牌损毁。台风“利奇马”登陆时的最大风力为11级，最大风速为30m/s。某高层建筑顶部广告牌的尺寸为：高5m、宽20m，空气密度=1.2kg/m3，空气吹到广告牌上后速度瞬间减为0，则该广告牌受到的最大风力约为
A. 3.9×103N B. 1.2×105N C. 1.0×104N D. 9.0×l04N
【答案】B
【解析】
【详解】广告牌的面积
S=5×20m2=100m2
设t时间内吹到广告牌上的空气质量为m，则有：
m=ρSvt
根据动量定理有：
－Ft=0－mv=0－ρSv2t
得：
F=ρSv2
代入数据解得
F≈1.2×105N
故B正确，ACD错误。
故选B。
5.水平地面上的物体由静止开始竖直向上运动，在运动过程中，物体的动能Ek与位移x的关系图像如图所示，则满足机械能守恒的阶段是（ ）
A. 0～h B. h～2h C. 2h～3h D. 3h～5h
【答案】C
【解析】
【详解】0-h阶段，动能增加量为2mgh，重力势能的增加量为mgh，所以机械能增加了3mgh；h-2h阶段，动能不变，重力势能增加mgh，所以机械能不守恒；2h-3h阶段，重力势能增加mgh，动能减小mgh，所以机械能守恒；3h-5h阶段，重力势能增加2mgh，动能减小mgh，机械能增加，ABD错误，不符合题意；C正确，符合题意。
故选C。
6.如图所示，两根互相平行的长直导线垂直于平面S，垂足分别为M、N，导线中通有大小相等、方向相反的电流。O为MN的中点，PQ为M、N的中垂线，以O为圆心的圆与 MN、PQ分别相交于a、b、c、d四点。则下列说法中正确的是（ ）
A. O点处的磁感应强度为零
B. a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反
C. a、c两点处的磁感应强度方向不同
D. c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据右手螺旋定则，M处导线在O点产生的磁场方向竖直向下，N处导线在O点产生的磁场方向竖直向下，合成后磁感应强度不等于0，故A错误；
B．M在a处产生的磁场方向竖直向下，在b处产生的磁场方向竖直向下，N在a处产生的磁场方向竖直向下，b处产生的磁场方向竖直向下，根据场强的叠加知，a、b两点处磁感应强度大小相等，方向相同，故B错误；
C．M在a处产生的磁场方向竖直向下，N在a处产生的磁场方向竖直向下，则a处的合磁场方向竖直向下，M在c处产生的磁场方向垂直于cM偏下，N在c处产生的磁场方向垂直于cN偏下，且大小相等，由平行四边形定则可知，c处的合磁场方向竖直向下，故C错误；
D．M在c处产生的磁场方向垂直于cM偏下，N在c处产生的磁场方向垂直于cN偏下，且大小相等，由平行四边形定则可知，c处的合磁场方向竖直向下，同理可知，d处的合磁场方向竖直向下，由于c到M、N的距离与d到M、N的距离相等，则c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，故D正确。
故选D。
7.在如图所示的变压器电路中，a、b端输入有效值为U的正弦式交变电压，原线圈电路中接有一个阻值为R0的定值电阻，副线圈电路中接有电阻箱R，变压器原副线圈的匝数比为1：3.若要使变压器的输出功率最大，则电阻箱的阻值为（ ）
A. 9R0 B. C. 3R0 D.
【答案】A
【解析】
【详解】理想变压器原线圈接有电阻，可运用等效电阻法把副线圈的电阻箱搬到原线圈上，则
得
而等效的全电路要使外电阻R效的功率最大，需要
满足可变电阻的功率能取最大值，解得
故A正确，BCD错误。
故选A。
8.在地球同步轨道上等间距布置三颗地球同步通讯卫星，就可以让地球赤道上任意两位置间实现无线电通讯，现在地球同步卫星的轨道半径为地球半径的6．6倍。假设将来地球的自转周期变小，但仍要仅用三颗地球同步卫星实现上述目的，则地球自转的最小周期约为
A. 5小时 B. 4小时 C. 6小时 D. 3小时
【答案】B
【解析】
【详解】设地球的半径为R，则地球同步卫星的轨道半径为r=6.6R，已知地球的自转周期T=24h，
地球同步卫星的转动周期与地球的自转周期一致，若地球的自转周期变小，则同步卫星的转动周期变小。由
公式可知，做圆周运动的半径越小，则运动周期越小。由于需要三颗卫星使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯，所以由几何关系可知三颗同步卫星的连线构成等边三角形并且三边与地球相切，如图。由几何关系可知地球同步卫星的轨道半径为
r′=2R
由开普勒第三定律得
故B正确，ACD错误。
故选B。
二、多项选择题
9.如图（a）所示，在粗糙的水平地面上有两个大小相同但材质不同的甲、乙物块。t=0时刻，甲物块以速度v04m/s向右运动，经一段时间后与静止的乙物块发生正碰，碰撞前后两物块运动的v—t图像如图（b）中实线所示，其中甲物块碰撞前后的图线平行，已知甲物块质量为5kg，乙物块质量为4kg，则（ ）
A. 此碰撞过程为弹性碰撞
B. 碰后瞬间乙物块速度为2.5m/s
C. 碰后乙物块移动的距离为3.75m
D. 碰后甲、乙两物块所受摩擦力之比为6：5
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．由图知，碰前瞬间甲物块的速度为
碰后瞬间甲物块的速度为
设乙物块碰后瞬间的速度为v2，取碰前甲物块的速度方向为正方向，根据动量守恒定律得
解得
碰撞前后系统动能之差为
解得
所以此碰撞过程为非弹性碰撞，故A错误，B正确；
C．设碰后乙物块经过ts时间停止运动。根据三角形相似法知
解得
碰后乙物块移动的距离为
故C正确；
D．对碰后乙物块滑行过程，根据动量定理得
解得
甲物块滑行加速度大小为
甲物块所受摩擦力大小为
则有
故D错误。
故选BC。
10.如图所示，在一电场强度为E的匀强电场中放一金属空心导体，图中a、b分别为金属导体内部与空腔中的两点，当达到静电平衡状态后，则有（ ）
A. a、b两点的电场强度都为零 B. a点电场强度为零，b点不为零
C. a、b点的电势相等 D. a点电势比b点电势高
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．金属空心导体放在匀强电场中，出现静电感应现象，最终处于静电平衡状态，导体内部的场强处处为零，所以a、b两点的电场强度都为零，A正确，B错误；
CD．处于静电平衡的导体上，以及导体的内部的电势处处相等，即为等势体，则a点电势等于b点电势，C正确，D错误；
故选AC。
11.如图所示，光滑水平面上放置A、B两物体相互接触但并不黏合，两物体的质量分别为mAkg，mB3kg。从t0开始，作用力FA和作用力FB分别作用在A、B两物体上，FA、FB随时间的变化规律分别为FA=82tN，FB22tN。则（ ）
A. A、B两物体一直以2m/s2的加速度做匀加速运动
B. 当FAFB时，A、B两物体分离
C. t=1s时A物体的运动速度为2m/s
D. 物体B在t=5s时的加速度为4m/s2
【答案】CD
【解析】
【详解】AB．FA、FB的大小都随时间而变化，但合力
不变，故开始一段时间内A、B以相同的加速度做匀加速运动，A、B分离前，对整体有
①
设A、B间的弹力为FAB，对B有
②
由于加速度a恒定，则随着t的增大，FB增大，弹力FAB逐渐减小，当A、B恰好分离时，A、B间的弹力为零，即
③
将
代入①解得
联立②③得，t=2s，此时
所以在2s内，A、B两物体一直以2m/s2的加速度做匀加速运动，t=2s后A、B两物体分离，故AB错误；
C．t=1s时A物体运动速度为
故C正确；
D．物体B在t=5s时的加速度为
故D正确。
故选CD。
12.如图，MN和PQ是两根互相平行、竖直放置的光滑金属导轨，导轨足够长，电阻不计，匀强磁场垂直导轨平面向里。金属杆ab垂直导轨放置，与导轨始终良好接触，金属杆具有一定的质量和电阻。开始时，将开关S断开，让金属杆ab由静止开始自由下落，经过一段时间，再将开关S闭合，从闭合开关S开始计时，取竖直向下为正方向，则金属杆运动的动能EK、加速度a、所受到的安培力，及电流表的示数，随时间t变化的图象可能是
A. B. C. D.
【答案】BC
【解析】
【详解】闭合开关时，金属棒受到向下的重力以及向上的安培力，若重力与安培力相等，即
mg=BIL=
金属杆做匀速直线运动。速度不变，则动能、安培力、感应电流都不变，加速度为零。若安培力小于重力，则加速度的方向向下，做加速运动，加速运动的过程中，安培力增大，则加速度减小，做加速度逐渐减小的加速运动，当重力与安培力相等时，做匀速直线运动，则a－t图象是斜率逐渐减小的曲线，因为
所以Ek－t图象是一条斜率减小的曲线。安培力为
F－t图线先是一条斜率逐渐减小的曲线，之后恒定不变，因为
所以I－t图象先是一条斜率逐渐减小的的曲线，当金属杆匀速时，电流恒定不变，但t=0时金属杆有速度，所以t=0时电流不等于零。若安培力大于重力，则加速度的方向向上，做减速运动，减速运动的过程中，安培力减小，做加速度逐渐减小的减速运动，当重力与安培力相等时，做匀速直线运动。安培力为
所以F－t图象是斜率逐渐减小的曲线，当匀速运动时，安培力不再减小，此时安培力等于重力，故AD错误，BC正确。
故选BC。
三、实验题
13.某同学利用图甲所示的装置设计一个“用阻力补偿法探究加速度与力、质量的关系”的实验。如图中AB是水平桌面，CD是一端带有定滑轮的长木板，在其表面不同位置固定两个光电门，小车上固定着一挡光片。为了补偿小车受到的阻力，将长木板C端适当垫高，使小车在不受牵引时沿木板匀速运动。用一根细绳一端拴住小车，另一端绕过定滑轮挂一托盘，托盘中有一砝码调节定滑轮的高度，使细绳的拉力方向与长木板的上表面平行，将小车靠近长木板的C端某位置由静止释放，进行实验。刚开始时小车的总质量远大于托盘和砝码的总质量。
(1)用游标卡尺测量挡光片的宽度d，如图乙所示，其读数为_____cm；
(2)某次实验，小车先后经过光电门1和光电门2时，连接光电门的计时器显示挡光片的挡光时间分别为t1和t2，此过程中托盘未接触地面。已知两个光电门中心之问的间距为L，则小车的加速度表达式a（ ）（结果用字母d、t1、t2、L表示）；
(3)某同学在实验中保持小车总质量不变，增加托盘中砝码的个数，并将托盘和砝码的总重力当做小车所受的合力F，通过多次测量作出aF图线，如图丙中实线所示。试分析上部明显偏离直线的原因是_____。
【答案】 (1). 0.170 (2). (3). 托盘和砝码的总质量过大，小车所受合力与托盘和砝码的总重力相差越来越大
【解析】
【详解】(1)[1]游标卡尺的主尺读数为：1mm，游标尺的刻度第14个刻度与上边的刻度对齐，所以读数为：0.05×14=0.70mm，所以d=1mm+0.70mm=1.70mm=0.170cm；
(2)[2]小车做匀变速直线运动，根据匀变速直线运动速度位移公式
得
(3)[3]实验时，小车的合外力认为就是托盘和砝码的总重力mg，只有在Mm时，才有
图线才接近直线，一旦不满足Mm，描出的点的横坐标就会向右偏离较多，造成图线向右弯曲，所以图线上部明显偏离直线的原因是托盘和砝码的总质量过大，小车所受合力与托盘和砝码的总重力相差越来越大。
14.在学校社团活动中，某实验小组先将一只量程为300μA的微安表头G改装为量程为0.3A的电流表，然后用改装的电流表测量未知电阻的阻值。可供选择的实验器材有：
微安表头G(量程300，内阻约为几百欧姆)
滑动变阻器R1(0～10)
滑动变阻器R2(0～50)
电阻箱R(0~9999)
电源E1(电动势约为1.5V)
电源E2(电动势约为9V)
开关、导线若干
(1)实验小组先用如图(a)所示电路测量表头G的内阻Rg，实验方法是：
A．按图(a)连接好电路，将滑动变阻器的滑片调至图中最右端；
B．断开S2，闭合S1，调节滑动变阻器的滑片位置，使G满偏；
C．闭合S2，并保持滑动变阻器的滑片位置不变，调节电阻箱的阻值，使表头G的示数为200，记录此时电阻箱的阻值R0，
①实验中电源应选用________，滑动变阻器应选用_____(选填仪器字母代号)；
②测得表头G的内阻Rg=_____，表头内阻的测量值较其真实值___(选填“偏大”或“偏小”)；
(2)实验测得G的内阻Rg=500，要将表头G改装成量程为0.3A的电流表，应选用阻值为______的电阻与表头G并联；
(3)实验小组利用改装后的电流表A，用图(b)所示电路测量未知电阻Rx的阻值。测量时电压表V的示数为1.20V，表头G的指针指在原电流刻度的250处，则Rx=______。
【答案】 (1). E2 (2). R2 (3). R0 (4). 偏小 (5). 0.5 (6). 4.3
【解析】
【详解】(1)[1][2]闭合S2开关时认为电路电流不变，实际上闭合开关S2时电路总电阻变小，电路电流增大，电源电动势越大、滑动变阻器阻值越大，闭合开关S2时微安表两端电压变化越小，实验误差越小，为减小实验误差，电源应选择E2，滑动变阻器应选择R2；
[3][4]闭合开关S2时认为电路电流不变，流过微安表电流为满偏电流的，则流过电阻箱的电流为满偏电流的，微安表与电阻箱并联，流过并联电路的电流与阻值成反比，则：
闭合开关S2时整个电路电阻变小，电路电流变大，大于300μA，当表头G示数为200μA时，流过电阻箱的电流大于100μA，电阻箱阻值小于表头G电阻的一半，实验认为电流表内阻等于电阻箱阻值的一半，因此表头G内阻测量值偏小；
(2)[5]把微安表改装成0.3A的电流表需要并联分流电阻，并联电阻阻值为：
(3)[6]改装后电流表内阻为：
微安表量程为300μA，改装后电流表量程为0.3A，量程扩大了1000倍，微安表示数为250μA时，流过电流表电流为：
250×10-6×1000A=0.25A
由图乙所示电路图可知，待测电阻阻值为
四、计算题
15.如图，长，粗细均匀的玻璃管一端封闭。水平放置时，的空气被水银柱封住，水银柱长。将玻璃管缓慢地转到开口向下的竖直位置，然后竖直插入水银槽，插入后有的水银柱进入玻璃管。设整个过程中温度始终保持不变，大气压强。求插入水银槽后管内气体的压强。
【答案】52.0cmHg
【解析】
【详解】设玻璃管截面积为s，水平放置时，气体压强为P1，体积为V1，假设当转到竖直放置时，水银恰好未流出，气体压强为P2，体积为V2，则
P1=P0=75cmHg，
V1=L0s，
P2=？，
V2=（L-h）s，
由玻意耳定律：P1V1=P2V2
代入数据解得：
P2=50cmHg，
由于，所以水银必有流出。
设剩余水银柱长度为x，气体的压强P3，体积V3，则
P3=（P0-x）cmHg，
V3=（L-x）s，
由玻意耳定律：P1V1=P3V3
代入数据解得：
x≈30.7cm，
插入水银柱后，设气体压强为P4，体积V4=（L-x-h0）s
由玻意耳定律：P1V1=P4V4
代入数据解得：
P4≈52.0cmHg；
16.如图所示，为折射率的扇形玻璃砖截面，一束单色光照射到面上的点，在点折射后的光线平行于。已知点是的中点，点是延长线上一点，°。
①求入射光在点的入射角；
②通过计算判断光射到弧能否从弧射出。
【答案】①60°； ②光射到AB弧能从AB弧射出。
【解析】
【详解】①光在介质中传播的光路图如图所示：
设入射光在C点的入射角为i，折射角为r，由于在C点折射后的光线平行于OB，所以∠OCP=∠AOD=60°，r=30°，
根据折射定律有：
代入数据解得：
i=60°；
②在C点折射后的光线射到AB弧上P点，连接O、P，OP是法线，过O点做CP的垂线交CP于Q，则折射光线在AB弧的入射角为i1，玻璃砖临界角为C，扇形半径为L，则：
，
根据几何知识有∠COQ=30°，LOQ＝LOC•cos∠COQ=
根据
可得：
，
则：
i1＜C，
所以光射到AB弧能从AB弧射出。
17.如图，物流转运中心的水平地面上有一辆质量M=4kg、长L=1.4m的平板小车，在平板车的右端放有质量m=1kg的快件(可视为质点)，快件与平板车间的动摩擦因。物流中心的工作人员要将快件卸到地面上，他采用了用水平力F拉小车的方式，重力加速度g=10m/s2，不计小车与地面间的摩擦阻力，求：
(1)要让快件能相对平板车滑动，需要施加的最小水平力F0；
(2)若用F=28N的水平恒力拉小车，要将快件卸到地面上，拉力F作用的最短时间t为多少。
【答案】(1)20N(2)1s
【解析】
【详解】(1)当快件刚要相对小车滑动时，拉力F最小，有对快件：
对快件及小车整体：
解得：
(2)当撤去拉力F后快件刚好能到达小车左端时，拉力F作用时间最短，设F的最短作用时间为tm，F作用时间内，快件在小车上滑动距离为L1，撤去拉力F时，快件的速度v1，小车的速度为v2，有对快件：
对小车：
另有
撤去F后，有
解得：
s
18.如图直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限内存在场强为E，沿x轴负方向的匀强电场，第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限内存在垂直坐标平面向里的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q（q>0）的带电粒子，从P（l，l）处由静止开始运动，第1次通过x轴时沿y轴负方向。不计粒子重力。求：
（1）匀强磁场的磁感应强度大小；
（2）粒子第3次经过y轴时纵坐标；
（3）通过计算说明粒子离开P点后能否再次经过P点。
【答案】（1）；（2）；（3）以后粒子的轨迹逐渐向上不会再次经过P点，证明见解析。
【解析】
【详解】（1）设粒子经第Ⅰ象限的电场加速后，到达y轴时的速度为，根据动能定理
①
由左手定则可以判断，粒子向－y方向偏转，如图所示：
由几何关系知，粒子在磁场中运动的半径为②
由牛顿第二定律得：
③
由①②③得：④
（2）粒子第2次经过x轴时，速度沿+y方向，位置坐标为⑤
粒子在电场中做类平抛运动，经历的时间，第3次经过y轴时，轨迹如图
⑥
⑦
⑧
由①⑤⑥⑦⑧得
（3）粒子第2 次离开电场时，根据动能定理有：
解得，θ=45°
粒子第2次进入磁场时做圆周运动的半径R2，根据半径公式可得：
第三次进入电场是从坐标原点O处沿与x轴正向45°角斜向上方向。由类平抛对称性可知，粒子运动的横坐标为l时，纵坐标的值为2l，可知本次不会经过P点。
粒子将从y=4l处第3次离开电场， 第3次通过磁场后从y=2l处与+x方向成45°角斜向上第4次过电场，不会经过P点。 以后粒子的轨迹逐渐向上不会再次经过P点。
