甘肃省兰州市2020届高三下学期诊断考试物理试题

2020年兰州市高三理科综合能力测试

一、选择题

1.下列说法中正确的是（　　）

A. 光的反射现象和光电效应现象，说明光具有波粒二象性

B. 若某元素的半衰期是2小时，则64g该元素经过6小时后还有4g未衰变

C. 质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，一个质子和一个中子结合成一个氘核，释放的能量是

D. 紫外线照射某种金属时能发生光电效应现象，若增加紫外线照射的强度，则从全属表面逸出的光电子的最大初动能会增大

【答案】C

【解析】

【详解】A．光反射现象不能说明光的本性，光电效应现象说明光具有微粒性，选项A错误；

B．若某元素的半衰期是2小时，则64g该元素经过6小时后还有未衰变，选项B错误；

C．质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，一个质子和一个中子结合成一个氘核，释放的能量是，选项C正确；

D．光电子的最大初动能与光强无关，只与入射光的频率有关，选项D错误。

故选C。

2.甲、乙两车沿同一直线运动，v—t图象如图所示，t=0时刻两车刚好经过同一位置，则（　　）

A. 第2秒末甲乙两车相距最远 B. 第5秒末两车相距24m

C. 第8秒末甲车回到计时起点位置 D. 在5~8秒之间甲、乙辆车还会相遇一次

【答案】B

【解析】

【详解】A．在0~5s内，甲的速度一直大于乙，则甲乙之间的距离一直变大，即第5秒末甲乙两车相距最远，选项A错误；

B．由v-t图像的面积等于位移可知，第5秒末两车相距

选项B正确；

C．在0~8s内甲车一直向正方向运动，则第8秒末甲车没有回到计时起点位置，选项C错误；

D．因为在0~8s内甲车的位移大于乙车，则在5~8秒之间甲、乙辆车不会相遇，选项D错误。

故选B。

3.发光弹弓弹射飞箭是傍晚在广场常见的儿童玩具，其工作原理是利用弹弓将发光飞箭弹出后在空中飞行。若小朋友以大小为E的初动能将飞箭从地面竖直向上弹出，飞箭落回地面时动能大小为，设飞箭在运动过程中所受空气阻力的大小不变，重力加速度为g，以地面为零势能面，则下列说法正确的是（　　）

A. 飞箭上升阶段克服空气阻力做的功为

B. 飞箭下落过程中重力做功为

C. 飞箭在最高点具有的机械能为

D. 飞箭所受空气阻力与重力大小之比为1:7

【答案】D

【解析】

【详解】A．飞箭上升阶段和下降阶段克服空气阻力做功相等，则上升阶段克服空气阻力做的功为

选项A错误；

BC．下降过程由动能定理

解得

则飞箭在最高点具有的机械能为，选项BC错误；

D．根据W=Fs可知

选项D正确。

故选D。

4.在牛顿力学体系中，当两个质量分别为m1、m2的质点相距为r时具有的势能，称为引力势能，其大小为（规定两个物体相距无穷远处时势能为零）。假设一颗人造卫星在距地球表面高度为h的轨道上做匀速圆周运动，已知地球质量为M，地球半径为R，该人造卫星的质量为m，引力常量为G，则该人造卫星的机械能大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】卫星做匀速圆周运动，则

解得卫星的动能

卫星的势能

卫星的机械能

故选B。

5.如图所示，物块A、B叠放在一起置于斜面上，斜面体始终静止在水平面上。关于A、B的运动和受力，下列说法正确的是（　　）

A. 若斜面光滑，则A、B之间没有相互作用力 B. 若A、B整体匀速下滑，则A受到两个力的作用

C. 若A、B整体加速下滑，则A处于失重状态 D. 若A、B整体静止在斜面上，则地面与斜面体间有静摩擦力

【答案】BC

【解析】

【详解】AC．若斜面光滑，则整体的加速度为

a=gsinθ

对物体A，水平方向

竖直方向

即

即A、B之间有相互作用力，此时A处于失重状态，选项A错误，C正确；

B．若A、B整体匀速下滑，则上述表达式中a=0，此时f=0，FN=mg，即A受到重力和B的支持力两个力的作用，选项B正确；

D．若A、B整体静止在斜面上，则对整体而言，水平方向受力为零，即地面与斜面体间没有静摩擦力，选项D错误。

故选BC。

6.如图所示，匀强磁场垂直于纸面向里，磁感应强度为B，右边界与转轴OO′重合。边长为L的正方形单匝线圈ABCD，左侧一半处于匀强场中，以角速度逆时针方向绕固定轴OO′匀速转动（从上往下看），则线圈在从图示位置转动180°的过程中（　　）

A. 感应电流的方向先为ABCD后为ADCB B. 感应电流的方向始终为ABCD

C. 感应电动势的最大值为 D. 平均感应电动势为0

【答案】BC

【解析】

【详解】AB．根据楞次定律，当线圈先转过90°过程中，感应电流的方向为ABCD；当线圈转过后90°的过程中，感应电流的方向也为ABCD，选项A错误，B正确；

C．线圈在图示位置感应电动势最大，其最大值为

选项C正确；

D．平均感应电动势为

选项D错误。

故选BC。

7.如图所示是一种质谱仪的示意图，从离子源S产生的初速度为零的正离子，经过S1和S2之间电压为U的电场加速，进入电场强度为E，磁感应强度为B1的速度选择器N1和N2之间，沿直线通过速度选择器后由S3垂直边界射入磁感强度为B2的匀强磁场区域。由于各种离子轨道半径不同，偏转后打到不同位置，形成谱线，测量出离子在B2区的半径就可以计算出比荷为。关于粒子在质谱仪中的运动分析下列说法正确的是（　　）

A. 半径为R的离子的比荷为

B. 半径为R的离子的比荷为

C. 若氕、氘、氚可以经过E、B1一定速度选择器，则它们加速电场的电压之比为3:2:1

D. 若氕、氘、氚可以经过E、B1一定的速度选择器，则它们的谱线位置到S3的距离之比为1:2:3

【答案】ABD

【解析】

【详解】AB．粒子在加速电场中

在速度选择器中

在磁场中

联立解得

选项A B正确；

C．由上述表达式可得

若氕、氘、氚可以经过E、B1一定的速度选择器，则它们加速电场的电压之比为1:2:3，选项C错误；

D．若氕、氘、氚可以经过E、B1一定的速度选择器，则进入磁场的速度相等，根据

则它们的谱线位置到S3的距离之比为等于运转的半径之比，即1:2:3，选项D正确。

故选ABD。

8.如图所示为一种简单的飞行员素质训练装备，将轻质细绳一端固定在距地面高度为h的O点，质量为m的飞行员（可看作质点）在高台上抓住细绳另一端，从细绳处于水平状态时自A点由静止开始下摆，到达竖直位置B点时松开绳子，然后水平飞出安全落到水平地面上的C点，重力加速度为g，整个过程不计空气阻力，则下列说法正确的是（　　）

A. 当飞行员运动到点B时，绳子对他的拉力与细绳长短无关，一定等于他重力的2倍

B. 飞行员落地时的速度大小与细长短无关，其大小一定为

C. 飞行员落地前瞬间重力的功率为

D. 当绳长为时，平抛运动的水平位移最大，其大小为h

【答案】BD

【解析】

【详解】A．从A到B，由机械能守恒

在B点

解得

T=3mg

即当飞行员运动到点B时，绳子对他的拉力与细绳长短无关，一定等于他重力的3倍，选项A错误；

B．从A到C机械能守恒，则

解得

即飞行员落地时的速度大小与细长短无关，其大小一定为，选项B正确；

C．飞行员落地前瞬间速度的竖直分量小于，则根据P=mgvy可知，重力的功率小于，选项C错误；

D．平抛的位移

当l=h-l时，即绳长时平抛运动的水平位移最大，其大小为h，选项D正确。

故选BD

二、实验题

9.某实验小组打算利用如图甲所示装置验证小球自由下落时的机械能守恒，在铁架台上竖直固定一刻度尺，A、B是两个光电门。开始实验时先让电磁铁通电吸住小球，记下光电门A、B的位置刻度值x1、x2（x1<x2），断开电源小球由静止释放，测出小球通过光电门A、B的时间分别为，。已知当地的重力加速度为g。

(1)图乙是用游标卡尺测量小球直径的情况，则小球的直径d=_______mm。

(2)小球经过光电门A时的速度表达式是vA=_____________（用题中所给物理量的符号表示）。

(3)能证明小球下落过程中机械能守恒的关系式为_____________（用题中所给物理量的符号表示）。

【答案】    (1). 9.4    (2).     (3).

【解析】

【详解】(1)[1]．小球的直径d=9mm+0.1mm×4=9.4mm；

(2)[2]．小球经过光电门A时的速度表达式是

(3) [3]．小球经过光电门B时的速度表达式是

小球重力势能的减小量

小球动能增加量

则能证明小球下落过程中机械能守恒的关系式为

即

10.某实验小组在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，实验室提供的小灯泡规格为“4.5V，2W”。

(1)实验前用多用电表粗测小灯泡的电阻，应选择____（选填“×1”、“×10”、“×100”）倍率的电阻档；调零后将两表笔分别与小灯泡的两极相连，多用电表示数如图（a）所示，则小灯泡电阻大约为____Ω（保留两位有效数字）。

(2)在答题卡上的虚线框内画出描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验电路图___________。

(3)实验描绘出的小灯泡的伏安特性曲线如图（b）所示，由图可知电压为4.0V时小灯泡的电阻为____Ω，这一电阻与多用电表测出的值不同的原因是__________。

【答案】    (1).     (2). 2.0    (3).     (4). 10.0    (5). 小灯泡电阻会随温度升高而增大

【解析】

【详解】(1)[1][2]．小灯泡的电阻

则实验前用多用电表粗测小灯泡的电阻，应选择“×1”档；由图可知小灯泡电阻大约为2.0Ω；

(2)[3]．小灯泡的电阻较小，则应该采用电流表外接；为了得到从零开始连续可调的电压，则滑动变阻器接成分压电路，电路如图；

(3)[4][5]．由图可知电压为4.0V时，电流为0.4A，则小灯泡的电阻为

这一电阻与多用电表测出的值不同的原因是小灯泡电阻会随温度升高而增大。

三、解答题

11.如图所示，竖直虚线为匀强电场中的一组等势线，一个带负电的微粒，从A点以某一初速度沿AB方向射入电场，并沿直线AB运动，AB与等势线夹角为，已知带电微粒的质量m，电量q，A、B相距L，重力加速度为g。求：

(1)电场强度E的大小和方向；

(2)要使微粒从A点运动到B点时间最长，做粒射入电场时的速度是多少。

【答案】(1)，方向水平向左；(2)

【解析】

【详解】（1）由题意可知微粒受力与共线，受力情况如图所示；

故电场强度E的方向水平向左；

电场力与微粒所受重力关系为

（2）由分析可知，若要时间最长，则运动到B点速度恰好为0时，对应微粒从A点进入电场时的速度最小，由动能定理得，

（或）

解得

12.一足够长木板C静止在光滑水平面上，如图所示，距C的左端处的P点放有一物块B，物块A以水平初速度v0=3m/s滑上木板的最左端，A、B、C质量相等，物块A、B与木板C间的动摩擦因数均为μ=0.2，A、B均可看做质点，重力加速度为g=10m/s2。求：

(1)物块A滑上C后一小段时间内，A、B、C的加速度大小；

(2)通过计算判断A，B是否会相碰；

(3)若不能相碰，求出最终A、B间的距离；若能相碰，A、B将粘在一起运动，求出最终AB距P点的距离。

【答案】(1)，；(2)A、B一定相碰；(3)

【解析】

【详解】（1）A滑上C后水平方向受向左的滑动摩擦力

解得

若B、C相对静止，则B、C整体受A对它的向右的滑动摩擦力，即：

解得

由题意可知B与C间的动摩擦因数也为0.2，故B在C表面的最大加速度为

故可以保持相对静止，即

（2）假设A与B、C速度相等时刚好与B相碰，设此时速度为，A在C上滑行了距离x，则由A、B、C动量守恒可知

解得

由系统能量守恒可知

解得

故A、B一定相碰.

（3）设A、B相碰前的速度分别为、（此时B、C相对静止，故速度相等），由系统动量守恒和能量守恒得

解得

设相碰后粘在一起的速度为，由动量守恒得

解得

由（2）中讨论可知，最终相对静止时的共同速度为，由（3）中讨论可知A、B相碰时C的速度为，设与C相对静止时距P点的距离为x，由动能定理得

解得

.

四、选修题

13.下列说法正确的是（　　）

A. 完全失重状态下的水滴成球形，是液体表面张力作用的结果

B. 分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大

C. 分子势能随着分子间距离的增大可能先减小后增大

D. 具有各向同性的固体一定是非晶体

E. 一定温度下，当人们感到潮湿时，水蒸发慢，空气的相对湿度一定较大

【答案】ACE

【解析】

【详解】A．完全失重状态下的水滴成球形，是液体表面张力作用的结果，选项A正确；

B．当r<r0时分子力表现为斥力，随分子间距变大，分子力减小；当r>r0时，分子力表现为引力，随分子间距变大，分子力先增加后减小，选项B错误；

C．当分子间距从小于r0到大于r0的过程中，分子势能随着分子间距离的增大先减小后增大，选项C正确；

D．具有各向同性的固体可能是多晶体，也可能是非晶体，选项D错误；

E．在一定气温条件下，大气中相对湿度越大，水汽蒸发就越慢，人就感受到越潮湿，故当人们感到潮湿时，空气的相对湿度一定较大，但绝时湿度不一定大，故E正确。

故选ACE。

14.如图所示，高L上端开口的导热汽缸与大气连通，大气压强为p0，气缸内有一厚度不计的光滑导热活塞，初始时活塞静止，距离气缸底部，活塞下气体的压强为2p0，求：

(1)若在气缸上端开口处利用抽气泵缓缓抽气，当上部分气体压强变为时，活塞距底部的距离；

(2)若初始时将气缸开口封闭，然后将气缸缓慢转动90°至开口向右位置，稳定后活塞距底部的距离。

【答案】(1)；(2)

【解析】

【详解】(1)设气缸截面积为S，活塞质量为m，以下部分封闭气体为研究对象，

初态：，，故

末态：，？

由玻意耳定律得

解得

即活塞距气缸底部；

(2)将开口封闭后，上部分气体质量不再变化，设将气缸转90°至开口向右位置稳定后活塞距底部的距离为x，

以上部分气体研究对象，初态：，

末态：？，

由玻意耳定律得

以下部分气体为研究对象，初态：，

末态：，

由玻意耳定律得

解得

15.如图所示，波速均为2.0m/s的两列简谐波分别从波源x=0和x=12m处沿x轴相向传播，0时的波形如图所示，则以下说法正确的是（　　）

A. 两列波的频率均为0.25Hz

B. t=1.0s时两波相遇

C. 两波相遇过程中x=5m处和x=7m处的质点振动减弱

D. t=1.5s时，x=6m处质点的位移为最大值

E. t=2.0s时，x=6m处质点位移为0，速度方向沿y轴负方向

【答案】BCD

【解析】

【详解】A．两列波的波长为λ=4m，则频率均为

选项A错误；

B．两波相遇时需要的时间为

即t=1.0s时两波相遇，选项B正确；

C． 在x=5m处和x=7m处到两波源的距离之差均等于2m，为半波长的奇数倍，则两处的质点振动减弱，选项C正确；

DE．波的周期为T=2s，x=6m处为振动加强点，在t=1s时，两列波在x=6m处相遇，此后经过0.5s到达负向最大位置，则t=1.5s时，x=6m处质点的位移为负向最大值； t=2.0s时，x=6m处质点位移为0，速度方向沿y轴正方向，选项D正确，E错误。

故选BCD。

16.有一个折射率n=1.5的棱镜，各角的大小如图所示。某同学用激光笔发出一束光线沿MN方向垂直射到棱镜的AC界面上，求：

(1)光在棱镜中传播的速率（c=3×108m/s）；

(2)通过计算判断该束光线最先从棱镜的哪个面射出；出射角为多少。（用三角函数表示即可）

【答案】(1)；(2)最先从面射出，射出角的大小为

【解析】

【详解】(1)由，解得

(2)设该棱镜发生全反射的临界角为

即临界角

.

如图，光线进入棱镜后在面处由于入射角，所以发生了全反射

由几何关系可知在面处入射角，不能发生全发射，故一部分光最先从面射出，出射角为

解得

.