山西省大同市2020届高三上学期第一次联合考试物理试题

大同市2020届高三年级第一次联合考试（市直）

物理

注意事项：

1.答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在本试题相应的位置。

2.全部答案在答题卡上完成，答在本试题上无效。

3.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。 如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案用0.5™黑色笔 迹签字笔写在答题卡上。

4.考试结束后，将本试题和答题卡一并交回。

5.本试卷满分100分，考试时间90分钟。

一、选择题：共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1〜6题只 有一项符合题目要求，7〜10题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的 得2分，有选错的得0分。

1.在科学发展的进程中，许多科学家做出了突出贡献，以下对科学家及其所作科学贡献的叙述中，正确的是

A. 胡克发现了弹簧弹力和形变量的关系，并用扭砰测出了万有引力常量

B. 伽利略利用斜而实验和逻辑推理研究出了落体的运动规律

C. 牛顿在研究力与运动时，首先建立了速度、加速度和力的概念

D. 笛卡尔利用理想斜面实验推翻了亚里士多德“运动需要力来维持

【答案】B

【解析】

【详解】A．胡克发现了弹簧弹力和形变量的关系，卡文迪许用扭砰测出了万有引力常量，选项A错误；

B．伽利略利用斜面实验和逻辑推理研究出了落体的运动规律，选项B正确；

C．伽利略在研究力与运动时，首先建立了速度、加速度和力的概念，选项C错误；

D．伽利略利用理想斜面实验推翻了亚里士多德“运动需要力来维持”，选项D错误；

故选B.

2.甲、乙两辆汽车在同一条平直公路上同向行驶，其运动速度-时间图像分别如图中甲、乙两条曲线所示。已知两车在t2时刻并排行驶。下列说法正确的（）

A. 两车在t1时刻也并排行驶

B. 在t1时刻甲车在后，乙车在前，

C. 甲车的速度大小先减小后增大

D. 乙车的加速度大小先增大后减小

【答案】B

【解析】

【详解】AB．已知两车在t2时刻并排行驶，在t1-t2时间内，甲图线与时间轴围成的面积大，则知甲通过的位移大，可知t1时刻，甲车在后乙车在前，故A错误，B正确。

C．由图知，甲车的速度大小先增大后减小，故C错误。

D．图线切线的斜率表示加速度，可知乙车的加速度先减小后增大。故D错误。

故选B。

3.如图所示为氢原子的能级示意图，一群氧原子处于n=4的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外辐射光子，用这些光照射逸出功为1.90 ey的金属铯，下列说法正确的是（ ）

A. 这群氢原子最多能发出6种不同频率的光，其中从n=4能级跃迁到n=3能级所发出的光 波长最长

B. 这群氢原子发出的光子均能使金属铯发生光电效应

C. 金属铯表面所逸出的光电子的初动能最大值为12.75eV

D. 金属铯表面所逸出的光电子的初动能最大值为10.19eV

【答案】A

【解析】

【详解】A．一群氢原子处于n=4的激发态，可能发出种不同频率的光子，因为n=4和n=3间能级差最小，所以从n=4跃迁到n=3发出的光子频率最小，波长最长。故A正确；

B．从n=4跃迁到n=3发出的光子能量值最小，为E43=E4-E3=-085-（-1.51）=0.66eV＜1.90eV，所以不能使金属铯发生光电效应，故B错误。

CD．从n=4跃迁到n=1发出的光子频率最高，发出的光子能量为13.60-0.85eV=12.75eV．根据光电效应方程EKm=hv-W0得最大初动能为：Ekm=12.75-1.90eV=10.85eV．故 CD错误。
故选A。

4.2019年9月23日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第47、48颗北斗导航卫星。两颗卫星均属于中圆轨道卫星。若其中一颗卫星的向心 加速度大小为a，线速度大小为v，己知引力常量为G，则（）

A. 该卫星入轨后的运行速度大于7.9km/s

B. 该卫星的轨道半径为

C. 该卫星的运行周期为

D. 该卫星的质量为

【答案】C

【解析】

【详解】A．7.9km/s是地球的第一宇宙速度，是卫星绕地球做圆周运动最大的运动速度，该卫星入轨后的运行速度应小于7.9km/s，故A错误。

B．由得该卫星的轨道半径为

故B错误。

C．根据，得

故C正确。

D．卫星绕地球做圆周运动，卫星是环绕天体，无法通过万有引力提供向心力求出卫星的质量，故D错误。

故选C。

5.如图所示，竖直向上的匀强电场中固定一点电荷，一带电小球（可视为质点）可绕该点电荷在竖直面内做勾速圆周运动，a、b是运动轨迹上的最高点与最低点，两点电势分别为a、b电场强度分别为Ea、Eb，则

A. a＞b    Ea＞Eb B. a＜b    Ea＜Eb

C. a＜b    Ea＞Eb D. a＞b    Ea＜Eb

【答案】B

【解析】

【详解】小球做匀速圆周运动，则匀强电场的电场力和重力平衡，所以小球带正电，O点固定的点电荷带负电，根据场强叠加原理可得Ea＜Eb；O点产生的电势在圆周上是相等的，匀强电场中沿电场线方向电势越来越低，即a＜b。
A．a＞b 、Ea＞Eb，与结论不相符，选项A错误；

B．a＜b、Ea＜Eb，与结论相符，选项B正确；

C．a＜b 、Ea＞Eb，与结论不相符，选项C错误；

D．a＞b 、Ea＜Eb，与结论不相符，选项D错误；

故选B。

6.在匀强磁场中有一不计电阻的矩形线圈，绕垂直磁场的轴匀速运动，产生如图甲所示的正弦交流电，把该交流电在图乙中理想变压器的、两端，电压表和电流表均为理想电表，为热敏电阻（温度升高时其电阻减小），为定值电阻．下列说法正确的是

A. 在s时，穿过该矩形线圈的磁通量的变化率为零

B. 变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为(V)

C. 处温度升高时，由于变压器线圈匝数比不变，所以电压表、示数的比值不变

D. 处温度升高时，电流表的示数变小，变压器输入功率变小

【答案】A

【解析】

【详解】A．由图知当t=0.01s时，u=0，此时穿过该线圈的磁通量最大，穿过线圈的磁通量的变化率为零，故A正确；

B．原线圈接的图甲所示的正弦交流电，由图知最大电压36V，周期0.02s，故角速度是ω=100π，u=36sin100πt（V）．故B错误；

C．Rt处温度升高时，原线圈的电压不变；原副线圈电压比不变，但是V2不是测量副线圈电压，Rt温度升高时，阻值减小，电流增大，则R2电压增大，所以V2示数减小，则电压表V1、V2示数的比值增大，故C错误；

D．Rt温度升高时，阻值减小，电流增大，而输出电压不变，所以变压器输出功率增大，而输入功率等于输出功率，所以输入功率增大，故D错误．

7.如图所示，粗糙水平面上放置B、C两物体，A叠放在C上，A、B、C的质量分别为m、 2m和3m，物体B、C与水平面间的动摩擦因数相同，其间用一不可伸长的轻绳相连，轻绳能承受的最大拉力为T，现用水平拉力F拉物体B，使三个物体一起向右加速运动，则（）

A. 此过程中物体C受重力等五个力作用

B. 当F逐渐增大到T时，轻绳刚好被拉断

C. 当F逐渐増大到1.5T时，轻绳刚好被拉断

D. 若水平面光滑，则绳刚要断时，A、C间的摩擦力为

【答案】CD

【解析】

【详解】A．物体C受到力有重力、支持力、绳的拉力、A对B的压力、地面对C的摩擦力、A对C的摩擦力，共6个力，故A错误。

BC．把ABC看成是一个整体，整体的质量为6m，根据牛顿第二定律有：

F-μ•6mg=6ma

得

把AC看成是一个整体，绳子将被拉断的瞬间，根据牛顿第二定律有：

T-μ（m+3m）g=（m+3m）a

解得：

F=1.5T

故B错误，C正确。
D．若水平面光滑，则绳刚要断时，对于整体ABC，根据牛顿第二定律：

F=6ma  

对整体AC，根据牛顿第二定律：

T=4ma

对A，根据牛顿第二定律：

f=ma

联合解得A、C间的摩擦力：

故D正确。

故选CD。

8.质量均为m的a、b两木块叠放在水平面上，如图所示，a受到斜向上与水平面成θ角的力F作用，b受到斜向下与水平面成θ角等大的力F作用，两力在同一竖直平面内，此时两木块保持静止，则（  ）                                            

A. b对a的支持力一定等于mg

B. 水平面对b的支持力等于2mg

C. b与水平面之间可能存在静摩擦力

D. a、b之间一定存在静摩擦力

【答案】BD

【解析】

【详解】A、D、a受重力、支持力、拉力以及b对a的静摩擦力平衡，在水平方向上有：fa=Fcosθ，Fsinθ+Na=mg，则Na=mg-Fsinθ＜mg．故A错误，D正确.

B、C、对整体分析，在水平方向上，F的分力大小相等，方向相反，则地面对b无摩擦力，在竖直方向上，F的分力大小相等，方向相反，则地面的支持力为2mg；故B正确、C错误.

故选BD.

【点睛】本题考查对物体的受力分析和摩擦力产生的条件，解决本题的突破口在于通过隔离法和整体法分析ab之间的摩擦力和b与地面之间是否存在摩擦力．对于静摩擦力的判断可从以下几个方面：

①假设法：首先假设两物体接触面光滑，这时若两物体不发生相对运动，则说明它们原来没有相对运动趋势，也没有静摩擦力；若两物体发生相对运动，则说明它们原来有相对运动趋势，并且原来相对运动趋势方向跟假设接触面光滑时相对运动的方向相同．然后根据“静摩擦力的方向跟物体相对运动的方向相反”确定静摩擦力的方向．

②平衡法：根据二力平衡的条件可以判定静摩擦力的方向．

③反推法：从研究物体表现出的运动状态与受力情况反推它必须具有的条件，可判断出摩擦力的方向．

9.如图所示，质量为M的长木板静止在光滑水平面上，上表面OA段光滑，AB段粗糙且长为l，左端O处固定轻质弹簧，右侧用不可伸长的轻绳连接于竖直墙上，轻绳所能承受的最大拉力为F．质量为m的小滑块以速度v从A点向左滑动压缩弹簧，弹簧的压缩量达最大时细绳恰好被拉断，再过一段时间后长木板停止运动，小滑块恰未掉落．则（   ）

A. 细绳被拉断瞬间木板的加速度大小为

B. 细绳被拉断瞬间弹簧的弹性势能为

C. 弹簧恢复原长时滑块的动能为

D. 滑块与木板AB间的动摩擦因数为

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．细绳被拉断瞬间，对木板分析，由于OA段光滑，没有摩擦力，在水平方向上只受到弹簧给的弹力，细绳被拉断瞬间弹簧的弹力等于F，根据牛顿第二定律有：

解得，A正确；

B．滑块以速度v从A点向左滑动压缩弹簧，到弹簧压缩量最大时速度为0，由系统的机械能守恒得：细绳被拉断瞬间弹簧的弹性势能为，B正确；

C．弹簧恢复原长时木板获得的动能，所以滑块的动能小于，C错误；

D．由于细绳被拉断瞬间，木板速度为零，小滑块速度为零，所以小滑块的动能全部转化为弹簧的弹性势能，即，小滑块恰未掉落时滑到木板的右端，且速度与木板相同，设为，取向左为正方向，由动量守恒定律和能量守恒定律得

联立解得，D正确。

故选ABD。

10.如图所示，空间存在一有边界的条形匀强磁场区域，磁场方向与竖直平面(纸面)垂直，磁场边界的间距为L.一个质量为m、边长也为L的正方形导线框沿竖直方向运动，线框所在平面始终与磁场方向垂直，且线框上、下边始终与磁场的边界平行．t＝0时刻导线框的上边恰好与磁场的下边界重合(图中位置Ⅰ)，导线框的速度为v0.经历一段时间后，当导线框的下边恰好与磁场的上边界重合时(图中位置Ⅱ)，导线框的速度刚好为零．此后，导线框下落，经过一段时间回到初始位置Ⅰ(不计空气阻力)，则(　　)

A. 上升过程中合力做的功与下降过程中合力做的功相等

B. 上升过程中线框产生的热量比下降过程中线框产生的热量多

C. 上升过程中，导线框的加速度逐渐减小

D. 上升过程克服重力做功的平均功率小于下降过程重力的平均功率

【答案】BC

【解析】

【详解】线框在运动过程中要克服安培力做功，消耗机械能，故返回原位置时速率减小，由动能定理可知，上升过程动能变化量大，合力做功多，所以选项A错误；分析线框的运动过程可知，在任一位置，上升过程的安培力大于下降过程中的安培力，而上升、下降位移相等，故上升过程克服安培力做功大于下降过程中克服安培力做的功，故上升过程中线框产生的热量多，所以选项B正确；以线框为对象分析受力可知，在上升过程做减速运动，有F安＋mg＝ma，F安＝，故有a＝g＋，所以上升过程中，速度减小，加速度也减小，故选项C正确；在下降过程中的加速度小于上升过程的加速度，而上升、下降的位移相等，故可知上升时间较短，下降时间较长，两过程中重力做功大小相同，由功率公式可知，上升过程克服重力做功的平均功率大于下降过程重力做的平均功率，所以选项D错误．

二、非选择题，共60分。第11〜14题为必考题，每个试题考生都必须作答。第15〜16题为选考题，考生稂据要求作答。

（一）必考题：共45分。

11.某物理实验小组的同学安装“验证动量守恒定律”的实验装置如图所示。先让质量为m1的小球A从斜面上某处自由滚下测出落地点的位置，然后再与静止在支柱上质量为m2的等体积小球B发生对心碰撞，测出两个球分别的落地点位置。则：

（1）下列关于实验的说法正确的是____________。

A.轨道末端的切线必须是水平的

B.斜槽轨道必须光滑

C.入射球m1每次必须从同一髙度滚下

D.应满足入射球m1质量小于被碰小球m2

（2）在实验中，根据小球的落点情况，该同学测量出OP、OM、ON、O’P、O’M、O’MN的长度，用以上数据合理地写出验证动量守恒的关系式为____________。

（3）在实验中，用20分度的游标卡尺测得两球的直径相等，读数部分如图所示，则小球的直径为____________mm。

【答案】    (1). AC    (2). m1·OP=m1·OM+m2·O′N    (3). 11.70

【解析】

【详解】（1）[1]．A、要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平，故A正确；
B、“验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的，只要离开轨道后做平抛运动，对斜槽是否光滑没有要求，故B错误；
C、要保证碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要从同一高度由静止滚下，故C正确；
D、为防止碰后m1被反弹，入射球质量要大于被碰球质量，即m1＞m2，故D错误。
故选AC。

（2）[2]．小球粒子轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相同，在空中的运动时间t相等，有：

m1v1=m1v1′+m2v2′

两边同时乘以时间t，则有：

m1v1t=m1v1′t+m2v2′t

即：

m1•OP=m1•OM+m2•O′N；

（3）[3]．游标卡尺是20分度的卡尺，其精确度为0.05mm，则图示读数为：11mm+14×0.05mm=11.70mm；

12.用直流电源（内阻可忽略不计）、电阻箱、定值电阻R0（阻值为2.0kΩ）、开关和若干导线，连接成如图甲所示的电路来测量电压表V（量程3V）的内阻RV。

（1）闭合开关S，适当调节电阻箱的阻值R，读出电压表的示数U，获得多组数据。

（2）若实验时电阻箱的读数如图乙所示，其值____________Ω。

（3）根据测得的数据画出如图丙所示的—R关系图线，由图像上的数据可计算得到直流电源电动势为____________ V，进而求得电压表的内阻RV=____________kΩ。（计算结果均保留两位有效数字）

（4）若电源内阻不可忽略，用此法测得的RV____________（填“偏大”或“偏小”）。

【答案】    (1). 6500    (2). 5.1    (3). 7.0k    (4). 偏大

【解析】

【详解】（2）[1]．由图示电阻箱可知，其示数为：

0×100kΩ+0×10kΩ+6×1000Ω+5×100Ω+0×10Ω+0×1Ω=6500Ω；

（3）[2][3]．根据闭合电路欧姆定律可得：

整理可得：

图象的斜率：

图象纵轴截距：

b=0.25

则：

由图示图象可知：

解得：

E=5.1V

RV=7000.0Ω=7.0kΩ；

（4）[4]．考虑电源内阻r，由欧姆定律得：

实际测量的相当于是RV+r，相对RV的阻值来说偏大。

13.如图所示，竖直放置的半径为R的光滑圆弧绝缘轨道与 水乎面BC相切与BA，水平面上方分布着水平向左的匀强电场，其电场强度E=，质量为m，电量为+q的质点由圆弧轨道的顶端A点静止释放，求

（1）小球刚到达水平面时的速度大小。

（2）若电场强度水平向右，大小不变，质点仍由A点静止释放，试求带电质点最大速度.

【答案】(1) 2   (2)

【解析】

【详解】（1）选质点为研究对象，受力分析可知:质点所受合力沿图示AD方向且与水平方向夹30°角.

如图，因此质点从A点由静止释放后做初速度为零的匀加速直线运动，

F合==mg

a=2g

由几何关系得：

AD=2R

v2=2a×2R 

可得

v=2

（2）若电场反向，则重力与电场力的合力与水平方向成30°角斜向右下，设最大速度为vm

mgRsin30°-qER（1-cos30°）=mvm2

可得

vm=

14.倾角为30°的粗糖斜面上端固定一个弹性挡板，质量m=lkg的小木块A放置于质量M=5kg的长木板B的下边缘，并且长木板的下边缘与斜面底端对齐，A、B—起以v0= 5m/s的初速度 从斜面底端向上冲，经过0.4s时间B与挡板发生碰撞（碰撞时间极短），速度大小不变方向相反， 已知小木块A与长木板B之间滑动摩擦系数μ1=，长木板B与斜面间的滑动摩擦系数μ2=，取g=10m/s2，求

（1）长木板B与挡板碰后的速度大小

（2）若小木块A恰好不脱离长木板B，则B的下边缘刚好回到斜面底端时的速度大小是多少？

（3）在（2）问中，从B与挡板碰撞到B再次回到出发点所用的时间是多少？

【答案】(1) lm/s   (2) m/s    (3) s

【解析】

【详解】（1）选AB整体为研究对象，从出发到B与挡板相碰过程中.时间t1=0.4s

（m +M）gsin30°+μ（m+M）gcos30°=（m+M）a

v1= v0-at1.

联立可解

v1=1m/s

B与挡板碰后速度大小不变为lm/s.

（2）B与挡板碰后，A与B组成的系统沿斜面方向合外力为零

（M+m）gsin30°=μ（M+m）gcos30°

所以AB系统沿斜面方向动量守恒，又由于A与B不脱离，因此二者恰好不脱离时必共速，设共速速度为v2，选沿斜面向下为正方向，

Mv1-mv1=（M+m）v2.

可得

v2=m/s

即为B到达斜面底端速度。

（3）设B上端到斜面长为L，   

L==1.2m.

B与挡板碰后加速度为：

aB==-2.5m/s2 

可知B与挡板碰后沿斜而向下做匀减速直线运动到与A共速，此过程经历时间设为△t1，

△t1=s

设此过程前进位移x1，

x1=m 

B与A达到共速后.一起匀速走完剩余的长度，设此过程经历时间△t2，

△t2=s

所以从B与挡板碰后到B再次回到出发点总时间为

△t=△t1+△t2=s.

（二）选考题：共15分《请考生从1S、16题中任选一题作答，并用2B铅笔在答题卡上把所选题目题号后的方框涂黑。注意所做题目必须与所涂题号一致，在答題卡选答区域指定位置答题。如果多做，则按所做的第一个题目计分。

15.下列说法正确的是             。

A. 外界对物体做功，物体内能必定增加

B. 一定质量的理想气体保持压强不变时，气体分子的热运动可能变得更剧烈

C. 因为布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的运动，所以布朗运动的剧烈程度与自身体积有关，而与液体的温度无关

D. 不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化

E. 一定质量的理想气体的内能只与温度有关

【答案】BDE

【解析】

【详解】A．外界对物体做功，若物体放热，则物体的内能不一定增加，选项A错误；

B．一定质量的理想气体保持压强不变时，若体积变大，温度升高，则气体分子的热运动会变得更剧烈，选项B正确；

C．因为布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的运动，所以布朗运动的剧烈程度与自身体积有关，与液体的温度也有关，选项C错误；

D．根据热力学第二定律可知，不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化，选项D正确；

E．一定质量的理想气体的分子势能为零，则其内能只与温度有关，选项E正确；

故选BDE.

16.如图所示,一横截面积为3×10-4m2的U形管竖直放置,左侧封闭,右端开口,两侧水银面高度差为5cm,左侧封闭气体长为12.5cm,右侧被一轻质活塞封闭气体的长度为10cm．然后缓慢向下压活塞,使左右两侧液面相平,气体温度保持不变,问此时施加压力多大?活塞下移的距离是多少?(已知大气压为P0=1×105Pa=75cmHg) 

【答案】10N；5cm；

【解析】

【详解】对于左侧封闭气体：初状态：，

末状态：，

根据玻意耳定律可得

代入相关数据得

对于右侧封闭气体：初状态：，

末状态，

由玻意耳定律可得，代入相关数据可得

根据可得活塞下降高度

17.在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点，相邻两质点的距离均为L，如图 （a）所示，一列横波沿该直线向右传播，t=0时到达质点1，质点1开始向下运动，经过时间△t第二次出现如图（b）所示的波形。则该波的（  ）

A. 周期为△t，波长为8L

B. 周期为△t，波长为8L

C. 周期为△t，波速为

D. 周期为△t，波速为

E. 此时（b图）质点5已经振动了两个周期

【答案】ADE

【解析】

【详解】ABCD．由图乙，波长为8L；质点1开始向下运动，经过时间△t第二次出现如图（b）所示的波形，说明波传播距离飞时间为2.5T，则周期：

故波速：

故AD正确、BC错误；

E．该波传到质点5时经过0.5个周期，所以该段时间内（b图）质点5已经振动了两个周期，故E正确

故选ADE。

18.如图，一个三棱镜的截面为直角△ABC，∠A为直角，∠B=60°.一细束光线沿此截面所在平面且平行于BC边的方向射到AB边上的中点M点，AB长度为L.光进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射.试求：

（1）该棱镜材料的折射率n；

（2）光从AB边到AC边的传播时间.（已知真空中的光速为c）

【答案】(1)    (2)

【解析】

【详解】（1）设光线入射角i=30°，折射角α，在介质中临界角C，如图，

根据折射定律

=n

sinC=

α+C=90°

联立可得：

n=

（2）光线在棱镜中传播距离为MN=

传播速度为

v=