2021届湖南省长沙市长郡中学高三下学期考前物理保温练习卷（二）

2021届湖南省长沙市长郡中学高三下学期考前物理保温练习卷（二）

一、选择题：本题共4小题，

1.某核物理实验室内进行轻核聚变反应实验，其原理是两个氘核聚变产生氦核，从而产生巨大的能量。已知两个动能为的氘核发生正碰，产生氦核和中子，氘核质量为，氦核质量为，中子质量为，光速为c，以下说法正确的是(   )
A.核反应方程为

B.核反应过程中损失了一个中子

C.产生的中子动能为

D.的结合能比的结合能大
2.跳高运动有跨越式、俯卧式、背越式等，其中背越式更为科学。如图所示是某次运动员背越式跳高频闪拍照的示意图（每次曝光的时间间隔相等），若运动员的重心轨迹与同速度不计阻力的小球斜上抛运动轨迹重合，下列说法正确的是(   )
 

A.在A处地面对运动员做功，运动员获得斜向上方的速度

B.运动员从C到D与从E到F速度的变化量相同

C.与跨越式跳高比较，同样的运动员同样的起跳速度，背越式跳高运动员重心上升的高，所以跳高成绩好

D.运动员从B到D处于超重状态，从D到F处于失重状态

3..x轴上固定着两个点电荷，两点电荷分别位于处，两者所在区域为真空，在两者连线上某点的电场强度E与该点位置的关系如图所示。选取x轴正方向为场强的正方向，无限远处电势为零。以下说法正确的是(   )

A.点电荷分别带正电和负电

B.所带电荷量的绝对值之比为1:4

C.处电势最高且为零

D.将电子从处无初速度释放，其电势能一直减小

4.如图所示，为匀强磁场的左边界，磁场中有正方形线框，其边与重合。线框第一次以边为转轴匀速转动而出磁场；第二次线框在外力作用下向左匀速拉出磁场，两次所用时间相同，第一次线框产生的热量为，通过边的电荷量为，边经过时所受安培力为，第二次线框产生的热量为，通过边的电荷量为，边经过时所受安培力为，以下说法正确的是(   )

A. B.

C. D.

二、多选题：本题共2小题

5.随着地球气候变暖的加剧，某物理兴趣小组设想通过模拟卫星变轨的方法，将地球加速变轨到火星的绕日运转轨道，借此移居的计划给地球“降温”.经查阅资料，他们发现火星的绕日半径是地球绕日半径的倍，而火星的质量是地球质量的，假设太阳的质量为M，地球的质量为m，地日距离为r，如图所示，计划将地球从自身轨道Ⅰ，经椭圆轨道Ⅱ进入火星轨道Ⅲ，为两轨道的切点，则下列说法正确的是(   )
 

A.移居前，地球和火星受到太阳的万有引力之比为4:81

B.如果成功转移地球轨道，地球的一年将变成

C.假设距太阳r处，地球产生的引力势能为，则地球在移居计划前后需通过外力给地球做的功为

D.若移居成功，为了更好地监视火星的运动状态，兴趣小组设想在火星轨道的外侧安置一颗人造卫星，使其仅在火星和太阳的引力作用下实现与火星做同步绕太阳的圆周运动，若卫星与太阳的距离为L，则太阳和火星的质量之比为

6.甲、乙两辆汽车在平直公路不同车道上同向行驶，某时刻甲、乙两车并排行驶，若以并排行驶时的位置作为坐标原点，两车速度的平方与位移x的变化关系如图所示，下列说法正确的是(   )

A.甲车的加速度比乙车的加速度大 B.在0~段，乙车的平均速度大

C.在处，甲、乙两车的速度相等 D.在处，甲、乙两车相遇

三、非选择题：（一）必考题

7.某物理兴趣小组用如图甲所示的实验装置测当地的重力加速度，所提供器材均在图中展示，实验原理和主要操作步骤如下：
 

（1）按如图安装好实验器材，打点计时器固定在长木板上端，接通电源释放物块，让物块自由滑下，打出前几个计时点的纸带如图乙（a）所示（O为起始点），打点周期为间距为，间距为，则物块下滑加速度表达式_________.

（2）将打点计时器取下固定在长木板的下端，接通电源，给物块一个初速度使之沿长木板从下到上运动，打出最后几个计时点的纸带为图乙（b）中（O为最终点）的________（填序号），并通过实验获得的纸带计算出加速度.

（3）为了测量出当地重力加速度还应测量长木板与地面所构成的斜面高度h和________（填物理量及物理量字母）.

（4）通过分析可知当地重力加速度的表达式为______[用和步骤（3）中所测物理量字母表示].

8. 在弗兰克-赫兹实验中，电子碰撞原子，原子吸收电子的动能从低能级跃迁到高能级。假设改用质子碰撞氢原子来实现氢原子的能级跃迁，实验装置如图1所示。紧靠电极A的O点处的质子经电压为U1的电极AB加速后，进入两金属网电极B和C之间的等势区。在BC区质子与静止的氢原子发生碰撞，氢原子吸收能量由基态跃迁到激发态。质子在碰撞后继续运动进入CD减速区，若质子能够到达电极D，则在电流表上可以观测到电流脉冲。已知质子质量mp与氢原子质量mH均为m，质子的电荷量为e，氢原子能级图如图2所示，忽略质子在O点时的初速度，质子和氢原子只发生一次正碰。

(1)求质子到达电极B时的速度v0；

(2)假定质子和氢原子碰撞时，质子初动能的被氢原子吸收用于能级跃迁。要出现电流脉冲，求CD间电压U2与U1应满足的关系式；

(3)要使碰撞后氢原子从基态跃迁到第一激发态，求U1最小值。

（二）选考题：

9. 【选修3–3】

（1）如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①②③到达状态d。则：过程①中单位时间内气体分子对容器壁碰撞次数_______（填“增加”或“减少”）；过程②中气体对外界做_______（填“正功”或“负功”）；状态c的内能_______（填“>”“<”或“=”）状态d的内能，过程③中气体_______（填“从外界吸收”或“向外界放出”）热量。
 

（2）居家生活种植花草，可以提高家庭生活品位，家用洒水壶成家庭必备。如图所示，圆柱形洒水壶密封时容积为V，打气筒气室容积，某次浇花时，倒入壶中水的体积为并密封，然后开始打气，每一次打入压强为、体积为的空气，已知大气压强为，不计喷水细管的体积及喷水后细管内剩余液体的压强，设气体质量（p为气体压强，V为气体体积，T为热力学温度），打气过程及喷洒过程中环境温度不变。

①至少打几次气后，洒水壶里的水可以全部喷完；
②若在喷洒过程中洒水壶中空气从外界吸收热量为12 J，求壶中空气做功为多少。

10. 【选修3–4】

（1）（5分）如图所示，O点为简谐横波的波源。振幅为5 cm的波从O点分别沿x轴正方向和负方向传播，。时，波源O由平衡位置开始竖直向下振动；时，质点a第一次到达最高点，同时质点c刚好开始振动。则下列说法中正确的是_______。

A.该波的周期为4 s

B.0~10 s内，质点b走过的路程为0.3 m

C.该波的波速为0.75 m/s

D.时质点b经过平衡位置向上运动

E.当质点c向下运动时，质点a一定向上运动

（2）小莉家里有一块材料未知的长方体透明砖。小莉为了测定它的折射率，进行了如下操作：她首先在水平桌面固定一张白纸，不放透明砖，直接用一束红光照射到白纸上，红光与水平方向的夹角，在白纸上出现亮点，标记为A点。现保持入射光束的位置及入射方向不变，在光源和A点之间放上透明砖，透明砖左侧的白纸上出现一个亮点，标记为B点。在玻璃砖右侧出现两个亮点，标记为点。移去透明砖，测得两点之间的距离为1.2 cm，测得两点之间的距离为4.8 cm。不考虑光在透明砖表面的多次反射，。
 

①作出形成亮点的光路图；

②求透明砖的折射率。（结果可以用根号表示）

物理保温二卷答案

1.答案：C

解析：本题考查核反应方程、质量亏损、结合能等。两个氘核发生正碰，产生氦核和中子的核反应方程为,A错误；核反应过程中没有损失中子，B错误；核反应产生的氦核和中子的动量守恒，即，动能，由能量守恒，有，得，C正确；的核子数比的核子数少，的结合能比的结合能小，D错误。

2.答案：B

解析：本题考查斜上抛运动。运动员在A处起跳获得的动能来源于自身的化学能，并非地面对其做功，A项错误；运动员从C到D、从E到F速度的变化量均为，B项正确；同样的运动员同样的起跳速度，运动员重心上升的高度相同，只是跨越式杆在重心下方，背越式杆在重心上方，因而背越式跳高成绩好，C错误；跳高运动员跳离地面后加速度为重力加速度，方向始终向下，则运动员始终处于失重状态，D项错误。

3.答案：D

解析：本题考查两个点电荷形成的电场的合成。选取x轴正方向为场强的正方向，根据图像，在区域，场强方向为负，在区域，场强方向为正，在区域，场强方向为负，可知两点电荷均带负电，A错误；在处，场强为零，有，得,B错误；沿电场线方向电势降低，故在区域处电势最高，但比无限远处电势低，即电势小于零，C错误；电子从处无初速度释放，其在电场力作用下一直向无限远处运动，电场力做正功，其电势能一直减小，D正确。

4.答案：D

解析：本题考查电磁感应、热量及电荷量的相关计算。设匀强磁场的磁感应强度大小为B，线框边长为L，电阻为R，线框匀速转动的周期为T，第一次线框产生正弦交流电四分之一周期部分，电动势的最大值，边经过时，线框中的电流边所受安培力的大小为，四分之一周期内线框产生的热量为，通过边的电荷量；第二次线框向左匀速运动，速度，线框产生电动势，第二次线框产生的热量为，通过边的电荷量，有，,A、B、C错误，D正确。

5.答案：CD

解析：由万有引力定律可求出地球和火星受到太阳的万有引力之比为81:4，故A错误；由题意可知，此时地球的绕日半径变为，由,解得,故B错误；在轨道Ⅰ，由万有引力定律提供向心力有，可知动能，又由题意可知，此时的引力势能，故在轨道Ⅰ的总机械能为,同理可得，在轨道Ⅲ的总机械能，由能量守恒定律可知，外力需要做的功，故C正确；由题意可知，火星、太阳和人造卫星的相对位置如图，由万有引力定律提供向心力，对火星有，对人造卫星，有，解得，故D正确.
 

6.答案：ABC

解析：根据可知，图像的斜率为，因甲车的斜率大于乙车的斜率，所以甲车的加速度大于乙车的加速度，A选项正确；在0~段，因甲车初速度小于乙车初速度，末速度相等，根据可知，甲车平均速度小于乙车平均速度，即乙车的平均速度大，B选项正确；在处，由题图可知，甲、乙两车的速度相等，C选项正确；在处，由于乙车的平均速度比甲车的平均速度大，根据，可知乙车到达处的时间比甲车所用时间短，则两车不能相遇，D选项错误.

7.答案：（1）

（2）③

（3）长木板的长度L

（4）

解析：（1）根据题图乙中纸带（a）可得，即物块下滑加速度表达式.

（2）设斜面的倾角为θ，物块在长木板上从上到下运动的过程中，根据牛顿第二定律可知①；物块沿长木板从下到上运动的加速度②，比较可知，即（b）纸带最后每个相等时间间隔所经过的距离要比（a）纸带经过的距离大，故纸带应是题图乙（b）中的③.

（3）由于斜面的倾角未知，所以还需要测量的物理量为长木板的长度L.

（4）由①②式结合所测物理量可知当地重力加速度的表达式为.

8【答案】(1) ；(2) ；(3)

【详解】(1)根据动能定理

解得质子到达电极B时的速度

(2)质子和氢原子碰撞，设碰后质子速度为 ，氢原子速度为 ，动量守恒

能量守恒

解得 ，

在减速区

联立解得：

(3) 要使碰撞后氢原子从基态跃迁到第一激发态，则需要能量最小为

碰撞过程，

分析可知，当 时，损失机械能最大，被吸收的最大，此时

解得

9.答案：（1）增加；正功；=；从外界吸收   （2）①40次   ②12 J

解析：（1）本题结合图像考查热力学定律的应用。过程①中气体做等容变化，温度升高，根据查理定律知气体的压强逐渐增大，温度升高，分子热运动更剧烈，则单位时间内气体分子对容器壁碰撞次数增加；过程②中气体的体积增大，气体对外界做正功；气体在状态时的温度相等，根据一定质量的理想气体的内能只跟温度有关，可知气体在状态时的内能相等；过程③中气体发生等温变化，气体内能不变，体积增大，气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量。

（2）本题考查玻意耳定律与热力学第一定律。
①设状态1：；至少打n次气后洒水壶中为状态2：；
当水刚好全部喷洒完毕时为状态3：；气体由状态1到状态2，根据质量关系，有，气体由状态2到状态3做等温变化，由玻意耳定律，有
联立解得次
②喷洒过程中由于环境温度不变，气体内能不变，根据热力学第一定律，有
解得，则壶中空气对外做功为12 J。

10.答案：（1）ABD  （2）①见解析   ②

解析：（1）本题通过简谐横波考查机械波的周期、波速、质点的振动方向。质点a首先由平衡位置开始竖直向下振动，根据时，质点a第一次到达最高点，同时质点c刚好开始振动，可知质点a振动了，解得，故A正确；波速，时质点b开始振动，0~10 s内振动了1.5个周期，质点b走过的路程是，故B正确，C错误；质点b开始振动时，从平衡位置向下振动，时质点b振动了0.5个周期，所以时质点b经过平衡位置向上运动，故D正确；质点c比质点a晚振动了个周期，当质点c向下运动时，质点a可能向上运动，也可能向下运动，故E错误。

（2）本题考查光路图与光的折射定律。
①光路图如图所示

②设玻璃砖宽为，，则，，由几何关系可得，，，，解得
得，根据折射定律得，解得