高考物理三轮模拟卷(一)

这是一份高考物理三轮模拟卷(一)，共14页。试卷主要包含了选择题，非选择题，选做题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题(本题共8小题，每小题6分，在每小题给出的四个选项中，第14～18题只有一项符合题目要求，第19～21题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分.)
14.下列图象均能正确反映物体在直线上的运动，则前2 s内物体位移最大的是( )
答案 B
解析 A项，x－t图象的纵坐标代表位置，可直接读出位移，物体在t＝1 s内位移为2 m，t＝2 s内位移为0；B项，根据v－t图象的“面积”得到物体在t＝2 s内位移x＞eq \f(2×2,2) m＝2 m；C项，物体在前1 s内位移等于1 m，在后1 s内物体的位移为－1 m，则t＝2 s内位移为0；D项，物体前1 s内位移为2 m，后1 s内位移为－2 m，在t＝2 s内物体的位移为0.综合比较B选项在2 s内的位移最大，故选B.
15.如图1所示为质量均可忽略的轻绳与轻杆组成系统，轻杆A端用铰链固定，滑轮在A点正上方(滑轮大小及摩擦均可不计)，轻杆B端吊一重物G.现将绳的一端拴在杆的B端，用拉力F将B端缓慢向上拉(均未断)，在AB杆转到竖直方向前，以下分析正确的是( )
图1
A.绳子受到的拉力越来越大
B.AB杆受到的压力越来越小
C.AB杆受到的压力越来越大
D.绳子受到的拉力越来越小
答案 D
解析 以B点为研究对象，分析受力情况，重物的拉力FT(等于重物的重力G)，轻杆的支持力FN和绳子的拉力F，作出力的示意图如图：
由平衡条件得知，FN和F的合力与FT大小相等，方向相反，根据三角形相似可得：eq \f(FN,AB)＝eq \f(FT,AO)＝eq \f(F,OB)，解得：FN＝eq \f(AB,AO)G，F＝eq \f(OB,AO)G；用拉力F将B端缓慢上拉时，AB、AO保持不变，OB变小，则由上式可得：FN保持不变，F变小，即得AB杆受到的压力不变，绳子受到的拉力减小，故D正确，A、B、C错误，故选D.
16.如图2所示为赛车场的一个水平“U”形弯道，转弯处为圆心在O点的半圆，内外半径分别为r和2r.一辆质量为m的赛车通过AB线经弯道到达A′B′线，有如图所示的①②③三条路线，其中路线③是以O′为圆心的半圆，OO′＝r.赛车沿圆弧路线行驶时，路面对轮胎的最大径向静摩擦力均为Fmax.选择路线，赛车以不打滑的最大速率通过弯道(所选路线内赛车速率不变，发动机功率足够大)，则以下说法中不正确的是( )
图2
A.赛车经过路线②③时的位移相等
B.选择路线②，赛车的速率最小
C.选择路线③，赛车所用时间最短
D.①②③三条路线的圆弧上，赛车的向心加速度大小相等
答案 B
解析 路线①的路程为s1＝2r＋eq \f(1,2)·2πr＝2r＋πr，路线②的路程为s2＝2r＋eq \f(1,2)·2π×2r＝2r＋2πr，路线③的路程为s3＝2πr，路线②③中，赛车的初末位置相同，故位移相等，A正确；因为运动过程中赛车以不打滑的最大速率通过弯道，即最大径向静摩擦力充当向心力，所以有Fmax＝ma，所以运动的向心加速度相同，根据公式Fmax＝meq \f(v2,R)可得v＝eq \r(\f(FmaxR,m))，即半径越大，速度越大，路线①的速率最小，B错误，D正确；因为s1＜s3＜s2，v1＜v3＝v2，结合v＝eq \r(\f(FmaxR,m))，根据公式t＝eq \f(s,v)可得选择路线③，赛车所用时间最短，C正确.
17.如图3所示，将外皮绝缘的圆形闭合细导线扭一次变成两个面积比为1∶4的的圆形闭合回路(忽略两部分连接处的导线长度)，分别放入垂直圆面向里、磁感应强度大小随时间按B＝kt(k>0，为常数)的规律变化的磁场，前后两次回路中的电流比为( )
图3
A.1∶3 B.3∶1 C.1∶1 D.9∶5
答案 D
解析 同一导线构成不同闭合回路，它们的电阻相同，那么电流之比等于它们的感应电动势之比，设圆形线圈的周长为l，依据法拉第电磁感应定律E＝eq \f(ΔB,Δt)S，之前的闭合回路的感应电动势E＝kπ(eq \f(l,2π))2，圆形闭合细导线扭一次变成两个面积比为1∶4的圆形闭合回路，根据面积之比等于周长的平方之比，则1∶4的圆形闭合回路的周长之比为1∶2；之后的闭合回路的感应电动势E′＝kπ(eq \f(\f(l,3),2π))2＋kπ(eq \f(\f(2l,3),2π))2；则前后两次回路中的电流比I∶I′＝E∶E′＝9∶5, D正确；
18.如图4所示，PQ、MN是放置在水平面内的光滑导轨，GH是长度为L、电阻为r的导体棒，其中点与一端固定的轻弹簧连接，轻弹簧的劲度系数为k.导体棒处在方向向下、磁感应强度为B的匀强磁场中.图中E是电动势为E、内阻不计的直流电源，电容器的电容为C.闭合开关，待电路稳定后，下列选项正确的是( )
图4
A.导体棒中电流为eq \f(E,R2＋r＋R1)
B.轻弹簧的长度增加eq \f(BLE,kr＋R1)
C.轻弹簧的长度减少eq \f(BLE,kr＋R2)
D.电容器带电量为eq \f(E,r＋R1)Cr
答案 D
解析 电源E、电阻R1和导体棒GH组成闭合回路，电容器C所在支路为断路，则导体棒中的电流为：I＝eq \f(E,R1＋r)，A错误；由左手定则知导体棒受的安培力向左，则弹簧长度减少，由平衡条件：BIL＝kΔx，代入I得：Δx＝eq \f(BLE,kr＋R1)，B、C错误；电容器上的电压等于导体棒两端的电压，Q＝CU＝eq \f(E,r＋R1)Cr，D正确.
19.一理想变压器与电阻R、交流电压表V、电流表A按图5甲所示方式连接，R＝10 Ω，变压器的匝数比为eq \f(n1,n2)＝eq \f(10,1).图乙是R两端电压U随时间变化的图象，Um＝10eq \r(2) V.下列说法中正确的是( )
图5
A.通过R的电流iR＝eq \r(2)cs 50πt A
B.电流表A的读数为0.1 A
C.电流表A的读数为eq \f(\r(2),10) A
D.电压表V的读数为10 V
答案 BD
解析 由Um＝10eq \r(2) V，则有效值U＝10 V.所以通过电阻R的有效电流为I＝eq \f(U,R)＝1 A，根据乙图可知，周期T＝0.02 s，则ω＝eq \f(2π,T)＝100π rad/s，因此通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR＝eq \r(2)cs 100πt(A).故A错误；由于电流表读出的是有效值，再由匝数比为eq \f(n1,n2)＝eq \f(10,1)的变压器，得电流表A的读数为0.1 A.故B正确，C错误；由于电压表读出的是有效值，则电压表V的读数为10 V.故D正确.
20.卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变，其核反应方程为：eq \\al(4,2)He＋eq \\al(14, 7)7Neq \\al(17, 8)O＋eq \\al(1,1)H下列说法正确的是( )
A.卢瑟福通过该实验提出了原子的核式结构模型
B.实验中是用α粒子轰击氮核的
C.卢瑟福通过该实验发现了质子
D.原子核在人工转变的过程中，电荷数一定守恒
答案 BCD
解析 卢瑟福通过α粒子的大角度散射实验否定了汤姆孙的枣糕模型，进而提出核式结构模型，选项A错.卢瑟福通过α粒子轰击氮核，进而生成质子，这也是第一次发现质子，选项B、C对.原子核的核反应方程中，电荷数和质量数守恒，选项D对.
21.如图6所示，在一个匀强电场中有一个四边形ABCD，电场方向与四边形ABCD平行，其中M为AD的中点，N为BC的中点.一个电荷量为q的正粒子，从A点移动到B点过程中，电势能减小W1，若将该粒子从D点移动到C 点，电势能减小W2，下列说法正确的是 ( )
图6
A.匀强电场的场强方向必沿AB方向
B.若将该粒子从M点移动到N点，电场力做功W＝eq \f(W1＋W2,2)
C.若D、C之间的距离为d，则该电场的场强大小为E＝eq \f(W2,qd)
D.若M、N之间的距离为d，该电场的场强最小值为E＝eq \f(W1＋W2,2qd)
答案 BD
解析 根据题意由A到B或者由D到C，电场力做正功，从而电势能减小，但是匀强电场的场强方向无法判断，故选项A错误；因为电场是匀强电场，在同一条电场线上，M点的电势是A、D两点电势的平均值；N点的电势是B、C两点电势的平均值，即：φM＝eq \f(φA＋φD,2)；φN＝eq \f(φB＋φC,2)；所以WMN＝qUMN＝q(φM－φN)＝q(eq \f(φA＋φD,2)－eq \f(φB＋φC,2))＝qeq \f(1,2)(φA－φB)＋qeq \f(1,2)(φD－φC)＝eq \f(W1＋W2,2)，故B正确；由于场强的方向无法确定，故选项C错误；根据上面公式：UMN＝eq \f(W1＋W2,2q)，若M、N两点正好处于同一条电场线上，则电场强度为E＝eq \f(W1＋W2,2qd)，距离d为过M和N的两个等势面之间距离的最大值，故该电场的场强最小值为E＝eq \f(W1＋W2,2qd)，故选项D正确.
二、非选择题(本题共5小题，共47分)
22.(5分)利用如图7甲实验装置探究重锤下落过程中重力势能与动能的转化问题.
甲
乙
丙
图7
(1)图乙为一条符合实验要求的纸带，O点为打点计时器打下的第一点.分别测出若干连续点A、B、C…与 O点之间的距离h1、h2、h3….已知打点计时器的打点周期为T，重锤质量为m，重力加速度为g，可得重锤下落到B点时的速度大小为____________.
(2)取打下O点时重锤的重力势能为零，计算出该重锤下落不同高度h时所对应的动能Ek和重力势能Ep.建立坐标系，横轴表示h，纵轴表示Ek和Ep，根据以上数据在图丙中绘出图线Ⅰ和图线Ⅱ.已求得图线Ⅰ斜率的绝对值k1＝2.94 J/m，图线Ⅱ的斜率k2＝2.80 J/m.重锤和纸带在下落过程中所受平均阻力与重锤所受重力的比值为________________(用k1和k2表示).
答案 (1)eq \f(h3－h1,2T) (2)eq \f(k1－k2,k1)
解析 (1)根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度，eq \x\t(v)＝可得：vB＝eq \f(xAC,2T)＝eq \f(h3－h1,2T)；
(2)由图可知，图线Ⅰ的斜率k1＝eq \f(mgh,h)＝mg；根据动能定理得，mgh－Ffh＝eq \f(1,2)mv2，则mg－Ff＝eq \f(mv2,2h)，图线Ⅱ的斜率k2＝eq \f(mv2,2h)＝mg－Ff得k1－Ff＝k2，则阻力Ff＝k1－k2，所以重物和纸带下落过程中所受平均阻力与重物所受重力的比值为eq \f(k1－k2,k1).
23.(8分)为了测量阻值范围在200～300 Ω之间的电阻Rx的阻值，实验室提供了如下器材：
A.电阻箱R(阻值范围0～999.9 Ω)
B.毫安表(量程0～3 mA，内阻约100 Ω)
C.直流电源(电动势约3 V，内阻不计)
D.两个单刀单掷开关，导线足量
(1)甲同学根据实验目的和提供的实验器材设计出如图8甲所示的实验电路，设计的操作步骤如下.
图8
①按电路图连好电路，闭合开关K1，记下毫安表的读数.
②断开K1，闭合开关K2，调节电阻箱R的阻值，使毫安表的读数和①中相同，记下此时电阻箱的示数R1.
假设该同学的设计合理，则待测电阻Rx＝__________.
(2)乙同学根据实验目的和提供的实验器材设计出如图乙所示的实验电路，设计的操作步骤如下.
①按电路图连好电路，将R调到最大，然后闭合K1、K2，调节R，使毫安表达到满偏，记下此时电阻箱的示数R2.
②断开K2，调节R，仍使毫安表满偏，记下此时电阻箱的示数R3.假设该同学的设计合理，则待测电阻Rx＝________.
(3)上述两位同学的设计中有一位是不合理的，不合理的是________，理由__________.
答案 (1)R1 (2)R2－R3 (3)甲 超过电流表量程
解析 (1)根据甲同学的实验电路，该同学采用了等效替代法，故待测电阻Rx＝R1 ；
(2)根据乙同学的实验步骤可知：R2＝R3＋Rx，则Rx＝R2－R3；
(3)甲电路中，电键K1接通后，电流表的读数最小值约为I＝eq \f(3,400) A＝7.5 mA，已超过了电流表的量程，故此设计不合理.
24.(10分)如图9所示，斜面与水平面间的夹角θ＝37°，物体A和B的质量分别为mA＝10 kg、mB＝5 kg.A、B间用质量不计的细绳相连.试求：
图9
(1)当斜面光滑时，两个物体的加速度及绳的张力各是多少？
(2)当A和B与斜面间的动摩擦因数为μ＝0.2时，两个物体的加速度及绳的张力各是多少？
(3)当A和B与斜面间的动摩擦因数分别为μA＝0.2、μB＝0.8时，则释放后的开始阶段，两个物体的加速度及绳的张力又各是多少？
答案 (1) 6 m/s2 6 m/s2 0 (2) 4.4 m/s2
4.4 m/s2 0 (3)4.4 m/s2 0 0
解析 (1)斜面光滑则摩擦不计，
用整体法：(mA＋mB)gsin θ＝(mA＋mB)a，
a＝gsin θ＝6 m/s2
用隔离法对B：mBgsin θ－FT＝mBa，
代入数据求出FT＝0
(2)用整体法：(mA＋mB)gsin θ－μ(mA＋mB)gcs θ＝(mA＋mB)a
a＝gsin θ－μgcs θ＝4.4 m/s2
用隔离法对B：mBgsin θ－μmBgcs θ－FT＝mBa，
代入数据求出FT＝0
(3)用隔离法对B：因为mBgsin θ＜μBmBgcs θ
所以物体B不下滑，物体A下滑，绳松弛，FT＝0.
aA＝g(sin θ－μAcs θ)＝4.4 m/s2
(还可用如下方法做)：
隔离法对A：mAgsin θ＋FT－μAmAgcs θ＝mAaA
对B：mBgsin θ－FT－μBmBgcs θ＝mBaB
设FT＝0，即假设绳子没有张力，联立求解得
gcs θ(μA－μB)＝aB－aA.
因μA＜μB，故aB＜aA.
说明物体A比物体B的运动快，绳松弛，所以FT＝0的假设成立.
故有aB＝g(sin θ－μBcs θ)＝－0.4 m/s2，
因与实际不符，所以B静止.
aA＝g(sin θ－μAcs θ)＝4.4 m/s2
25.(12分)控制带电粒子的运动在现代科学实验、生产生活、仪器电器等方面有广泛的应用.现有这样一个简化模型：如图10所示，y轴左、右两边均存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，右边磁场的磁感应强度始终为左边的2倍.在坐标原点O处，一个电荷量为＋q、质量为m的粒子a，在t＝0时以大小为v0的初速度沿x轴正方向射出，另一与a相同的粒子b某时刻也从原点O以大小为v0的初速度沿x轴负方向射出.不计粒子重力及粒子间的相互作用，粒子相遇时互不影响.
图10
(1)若a粒子能经过坐标为(eq \f(\r(3),2)l，eq \f(1,2)l)的P点，求y轴右边磁场的磁感应强度B1；
(2)为使粒子a、b能在y轴上Q(0，－l0)点相遇，求y轴右边磁场的磁感应强度的最小值B2；
(3)若y轴右边磁场的磁感应强度为B0，求粒子a、b在运动过程中可能相遇的坐标值.
答案 (1)eq \f(mv0,ql) (2)eq \f(2mv0,ql0)
(3)[0，－eq \f(2kmv0,B0q)](k＝1,2,3...)和[－eq \f(\r(3)mv0,B0q)，－eq \f(2n－1mv0,B0q)](n＝1,2,3……)
解析 (1)设a粒子在y轴右侧运动的半径为R1，由几何关系有(R1－eq \f(1,2)l)2＋(eq \f(\r(3),2)l)2＝Req \\al( 2,1)
甲
由于 B1qv0＝meq \f(v\\al( 2,0),R1)
解得 B1＝eq \f(mv0,ql)
(2)B2最小，说明Q点是a、b粒子在y轴上第一次相遇的点，由图乙可知，a、b粒子同时从O点出发，且粒子在y轴右侧运动的圆周运动半径
乙
R2＝eq \f(l0,2)
又 B2qv0＝meq \f(v\\al( 2,0),R2)
解得 B2＝eq \f(2mv0,ql0)
(3)由图丙可见，只有在两轨迹相交或相切的那些点， 才有相遇的可能性，所以有y轴上的相切点和 y轴左侧的相交点.经分析可知，只要a、b粒子从O点出发的时间差满足一定的条件，这些相交或相切的点均能相遇.
丙
粒子在y轴右侧的运动半径r1＝eq \f(mv0,B0q)
粒子在y轴左侧的运动半径r2＝eq \f(2mv0,B0q)
①y轴上的相切点坐标为
[0，－eq \f(2kmv0,B0q)](k＝1,2,3，…)
②y轴左侧的相交点相遇
由丙图可知，OA＝AC＝OC＝r2
可得xA＝－r2sin 60°＝－eq \f(\r(3)mv0,B0q)
yA＝ －r2cs 60°＝－eq \f(mv0,B0q)
y轴左侧的相遇点的坐标
[－eq \f(\r(3)mv0,B0q)，－eq \f(2n－1mv0,B0q)](n＝1,2,3，…)
26.(12分)如图11所示，质量均为M＝4 kg的小车A、B，B车上用轻绳挂有质量为m＝2 kg的小球C，与B车静止在水平地面上.A车以v0＝2 m/s的速度在光滑水平面上向B车运动，相碰后粘在一起(碰撞时间很短).求：
图11
(1)碰撞过程中系统损失的机械能；
(2)碰后小球C第一次回到最低点时的速度大小.
答案 (1)4 J (2)1.6 m/s
解析 (1)设A、B车碰后共同速度为v1，由动量守恒得
Mv0＝2Mv1
设系统损失的能量为E损
E损＝eq \f(1,2)Mveq \\al( 2,0)－eq \f(1,2)×2Mveq \\al( 2,1)
解得E损＝4 J
(2)设小球C再次回到最低点时A、B车速为v2，小球C速度为v3，对A、B、C由动量守恒得
2Mv1＝2Mv2＋mv3
由能量守恒得
eq \f(1,2)×2Mveq \\al( 2,1)＝eq \f(1,2)×2Mveq \\al( 2,2)＋eq \f(1,2)mveq \\al( 2,3)
解得v3＝1.6 m/s.
三、选做题(请从两道题中任选一题作答，每小题15分，如果多做，则按所做的第一题计分)
33.(1)(5分)下列五幅图分别对应五种说法，其中正确的是( )
A.分子并不是球形，但可以把它们当做球形处理是一种估算方法
B.微粒运动就是物质分子的无规则热运动，即布朗运动
C.当两个相邻的分子间距离为r0时，它们间相互作用的引力和斥力大小相等
D.实验中尽可能保证每一粒玻璃珠与秤盘碰前的速度相同
E.0 ℃和100 ℃氧气分子速率都呈现“中间多两头少”的分布特点
(2)(10分)如图12所示，A汽缸截面积为500 cm2，A、B两个汽缸中装有体积均为10 L、压强均为1 atm、温度均为27 ℃的理想气体，中间用细管连接.细管中有一绝热活塞M，细管容积不计.现给左面的活塞N施加一个推力，使其缓慢向右移动，同时给B中气体加热，使此过程中A汽缸中的气体温度保持不变，活塞M保持在原位置不动.不计活塞与器壁间的摩擦，周围大气压强为1 atm＝105 Pa，当推力F＝eq \f(5,3)×103 N时，求：
图12
①活塞N向右移动的距离是多少？
②B汽缸中的气体升温到多少？
答案 (1)ACE (2)① 5 cm ②127 ℃
解析 (1)A图是油膜法估测分子的大小；分子并不是球形，但可以把它们当做球形处理，是一种估算方法，故A正确；图中显示的是布朗运动，是悬浮微粒的无规则运动，不是物质分子的无规则热运动，故B错误；当两个相邻的分子间距离为r0时，分子力为零，此时它们间相互作用的引力和斥力大小相等，故C正确.D图模拟气体压强的产生，分子的速度不是完全相等的，所以也不要求小球的速度一定相等，故D错误.E图是麦克斯韦速度分布规律的图解，0 ℃和100 ℃氧气分子速率都呈现“中间多两头少”的分布特点，故E正确，故选A、C、E.
(2)①加力F后，A中气体的压强为
pA′＝p0＋eq \f(F,S)＝eq \f(4,3)×105 Pa
对A中气体：由pAVA＝pA′VA′
则得VA′＝eq \f(pAVA,pA′)＝＝eq \f(3,4)VA
初态时，LA＝eq \f(VA,SA)＝eq \f(10×103,500) cm＝20 cm，
LA′＝eq \f(VA′,SA)＝15 cm
故活塞N向右移动的距离是x＝LA－LA′＝5 cm
②对B中气体，因活塞M保持在原位置不动，末态压强为pB′＝pA′＝eq \f(4,3)×105 Pa
根据查理定律得：eq \f(pB,TB)＝eq \f(pB′,TB′)
解得，TB′＝eq \f(pB′TB,pB)＝400 K，故tB＝127 ℃
34.(5分)(1)位于坐标原点处的波源A沿y轴做简谐运动.A刚好完成一次全振动时，在介质中形成简谐横波的波形如图13所示，已知波速为2 m/s，波源A简谐运动的周期为0.4 s，B是沿波传播方向上介质的一个质点，则( )
图13
A.图中x轴上A、B之间的距离为0.8 m
B.波源A开始振动时的运动方向沿y轴负方向
C.此后的eq \f(1,4)周期内回复力对波源A一直做负功
D.经半个周期质点B将向右迁移半个波长
E.图示时刻质点C所受的合外力方向沿y轴正方向
(2)(10分)如图14所示，某工件由三棱柱和eq \f(1,4)圆柱两个相同透明玻璃材料组成，其截面如图，该玻璃材料的折射率为n＝eq \r(2).ABC为直角三角形， ∠ABC＝30°，CDE为eq \f(1,4)圆，半径为R，CE贴紧AC.一束单色平行光沿着截面从AB边射入工件后垂直CE进入eq \f(1,4)圆.
图14
(ⅰ)求该平行光进入AB界面时的入射角θ.
(ⅱ)若要使到达CD面的光线都能从CD面直接折射出来，该eq \f(1,4)圆至少要沿AC方向向上移动多大距离.
答案 (1)BCE (2)(ⅰ)45° (ⅱ)eq \f(2－\r(2),2)R
解析 (1)图中x轴上A、B之间的距离为半个波长.波长λ＝vT＝0.8 m，所以图中x轴上A、B之间的距离为0.4 m，选项A错误.波源A在波形图中此时刻的振动方向沿y轴负方向.所以选项B正确.此后eq \f(1,4)周期内波源A远离平衡位置，回复力方向与速度方向相反，一直做负功，选项C正确.在横波中，质点的振动不会随着波的前进而前进，而是在平衡位置附近振动，选项D错误.图示时刻质点C加速度方向指向平衡位置，即所受的合外力方向沿y轴正方向，选项E正确.
(2)(ⅰ)光路如图，光线在BC界面发生反射后垂直进入CE，由折射定律有
eq \f(sin θ,sin α)＝eq \r(2)
由几何关系可知光线在BC界面的入射角β＝60°，在AB界面的折射角α＝30°，解得：θ＝45°
(ⅱ)设该材料的全反射角为γ，则
eq \f(1,sin γ)＝n
解得：γ＝45°
如图，当光线在CD面的入射角为45°时是能直接折射出来的临界情况
则该eq \f(1,4)圆至少要上移的距离d＝R－Rsin γ＝ eq \f(2－\r(2),2)R