河北省唐山市2020届高三上学期期末考试物理试题

唐山市2019～2020 学年度高三年级第一学期期末考试

理科综合能力测试物理部分

二、选择题:本题共8小题，每题6分。在每小题给出的4个选项中，第14~18题只有一项符合题目要求，19~21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不选的得0分。

1.某次光电效应实验中发现，入射光频率为v时，刚好发生光电效应现象，将入射光频率变为3v，此时光电流的遏止电压为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】入射光频率为v时，刚好发生光电效应现象，所以金属的逸出功为

入射光频率变为3v时，当光电子到过阳极时的速度刚好为0时，电压即为遏止电压，则有

解得

故选B。

2.远距离输电的原理图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，输电线上的电阻为R，变压器为理想变压器。发电机功率不变，为减小输电线上的功率损耗，下列方法中可行的是（　　）

A. n1加倍，n2加倍 B. n1加倍，n2减半

C. n1减半，n2加倍 D. n1减半，n2减半

【答案】C

【解析】

【详解】输电线的功率损耗为

A．由公式

可知，n1加倍，n2加倍，电压U2不变，所以输电线的功率损耗不变，故A错误；

B．由公式

可知，n1加倍，n2减半，电压U2减小，输电线的功率损耗增大，故B错误；

C．由公式

可知，n1减半，n2加倍，电压U2增大，所以输电线的功率损耗减小，故C正确；

D．由公式

可知，n1减半，n2减半，电压U2不变，所以输电线的功率损耗不变，故D错误。

故选C。

3.如图所示，质量为m的小球通过轻绳OA、OB悬于车内。车静止时，轻绳OA竖直、OB倾斜，此时OA上拉力为T1。当车向左匀加速运动时，OA上拉力为T2。下列说法正确的是（　　）

A. ，

B. ，

C ，

D. ，

【答案】D

【解析】

【详解】车静止时，由平衡可知，

当车向左匀加速运动时，小球向左摆，绳OA沿竖直方向的分力等于小球的重力或等于小球重力与绳OB沿竖直方向的分力之和，所以有

故选D。

4.甲乙两卫星绕地球运动。卫星甲做匀速圆周运动，其轨道直径为4R，C是轨道上任意一点；卫星乙的轨道是椭圆，椭圆的长轴为6R，A、B是轨道的近地点和远地点，如图所示。下列说法正确的是（　　）

A. 卫星甲的周期大于卫星乙的周期

B. 两卫星与地心的连线在相同的时间内扫过的面积相等

C. 卫星甲在C点的速度一定小于卫星乙在A点的速度

D. 卫星甲在C点的速度一定小于卫星乙在B点的速度

【答案】C

【解析】

【详解】A．由开普勒第三定律得，由于卫星甲的半径(2R)小于卫星乙的半长轴(3R)，所以卫星甲的周期小于卫星乙的周期，故A错误；

B．由开普勒第二定律可知，每颗卫星与地心的连线在相等时间内扫过的面积相等，故B错误；

C．设卫星乙在过A点的近地圆轨道运行时的速度比卫星甲在C点的速度更大，由于卫星乙在A点要做离心运动，速度比在过A点的近地圆轨道运行时的速度更大，所以卫星甲在C点的速度一定小于卫星乙在A点的速度，故C正确；

D．设卫星乙在过B点的圆轨道运行，此轨道的半径比卫星甲在C点轨道更大，所以速度更小，由于卫星乙在B点做近心运动，所以速度比过B点的圆轨道更小，所以卫星甲在C点的速度一定大于卫星乙在B点的速度，故D错误。

故选C。

5.边长为L的正方形区域ABCD内存在着垂直纸面向里的匀强磁场。质量为m，带电量为-q的粒子以速度v从D点射入磁场，速度方向与CD边夹角为，垂直BC边射出磁场，如图所示，则磁场的磁感应强度为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】如图所示，由几何关系可得

洛伦兹力提供向心力得

得

故选A。

6.如图所示为甲乙两物体同时从同一地点开始运动的速度时间图象，下列说法正确的是（　　）

A. 两物体总位移之比为6:5

B. 两物体加速时加速度之比为3:2

C. 两物体减速时加速度大小之比为2:1

D. 乙物体未能追上甲物体

【答案】AD

【解析】

【详解】AD．图像与坐标轴所围面积表示位移，所以甲的位移为

乙位移为

所以两物体总位移之比为6:5，甲乙两物体同时从同-地点开始运动，所以乙物体未能追上甲物体，故AD正确；

BC．图像的斜率表示加速度大小，所以甲加速时的加速度为

乙加速时的加速度为

两物体加速时加速度之比为9：2，甲减速时的加速度为

乙减速时的加速度为

两物体减速时加速度大小之比为1:1，故BC错误。

故选AD。

7.如图所示，正六边形的边长L，六个顶点固定电量大小均为q但电性不同的正负点电荷，O为六边形中心，a、b、c、d分别为所在边的中点，取无穷远处电势为0，下列说法正确的是（　　）

A. O点场强大小为 B. O点电势为零

C. b、c两点电场强度相同 D. 沿虚线由a到d电势一直降低

【答案】AB

【解析】

【详解】A．O点的电场强度为的合场强，其中

的合场强为

O点的电场强度为

故A正确；

B．由于O点为三组等量异种电荷的中垂直面上，取无穷远处电势为0，所以O点电势为零，故B正确；

C．由题意可知，等量正负电荷，位于正六边形的六个顶，根据点电荷电场强度，结合电场的叠加原理，可知b、c两点电场强度大小不相等，方向也不同，故C错误；

D．由于d点离正电荷近，所以电势高，所以沿虚线由a到d电势一直升高，故D错误。

故选AB。

8.如图所示，半圆形光滑轨道BC与水平光滑轨道AB平滑连接。小物体在水平恒力F作用下，从水平轨道上的P点，由静止开始运动，运动到B点撤去外力F，小物体由C点离开半圆轨道后落在P点右侧区域。已知PB=3R，F的大小可能为（　　）

A.

B.

C.

D.

【答案】BC

【解析】

【详解】小球能通过C点应满足

且由C点离开半圆轨道后落在P点右侧区域

对小球从P点到C点由动能定理得

联立解得

故BC正确，AD错误。

故选BC。

第II卷

三、非选择题:包括必考题和选考题两部分。第22题~第32题为必考题，每个试题考生都必须作答。第33题~第38题为选考题，考生根据要求作答。

(一)必考题

9.如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。

(1)对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是_____

A．重物选用质量和密度较大的金属锤

B．两限位孔在同一竖直面内上下对正

C．精确测量出重物质量

D．用手托稳重物，接通电源后，撤手释放重物

(2)实验中，得到下图所示的一条纸带。在纸带上选取连续打出的三个点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。已知当地的重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m，从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量，动能变化量∆Ek=______

(3)大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是_________。

【答案】    (1). AB    (2).     (3). 存在空气阻力和摩擦阻力的影响

【解析】

【详解】(1)[1]A．实验供选择的重物应该相对质量较大、体积较小的物体，这样能减少摩擦阻力的影响，从而减小实验误差，故A正确；

B．为了减小纸带与限位孔之间的摩擦图甲中两限位孔必须在同一竖直线，这样可以减小纸带与限位孔的摩擦，从而减小实验误差，故B正确；

C．因为我们是比较的大小关系，故m可约去，不需要测量重锤的质量，对减小实验误差没有影响，故C错误；

D．实验时，先接通打点计时器电源再放手松开纸带，对减小实验误差没有影响，故D错误。

故选AB。

(2)[2]由匀变速直线运动的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可知，B点的速度为

所以增加的动能为

(3)[3]重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是存在空气阻力和摩擦阻力的影响。

10.某同学利用如图所示电路测量两未知电阻阻值，两未知电阻的阻值比较接近，其操作过程如下：

(1)在实物图中，已正确连接了部分导线，请根据电路图完成剩余部分的连接_______________；

(2)闭合电建S1前，将滑动变阻器的滑片拨到______端(填“A”或“B")；

(3)断开S2，闭合S1，调节滑动变阻器到合适位置，两表读数分别为U、I1，可知待测电Rx1=____

(4)闭合S2，调节滑动变阻器使电压表读数仍为U，此时电流表的读数为I2，可得待测电阻Rx2=_____；

(5)考虑到电压表的内阻影响，Rx1的测量值______真实值，Rx2的测量值______真实值(填“大于”、“等于”或“小于”)。

【答案】    (1).     (2). A    (3).     (4).     (5). 小于    (6). 等于

【解析】

【详解】(1)[1]按电路图连接实物图如图

(2)[2]为了保护用电器，闭合电建S1前，将滑动变阻器的滑片拨到A端；

(3)[3]由电路图可知，电压表测量是Rx1的电压，电流表测量的是Rx1电流，所以

(4)[4]闭合S2，调节滑动变阻器使电压表读数仍为U，此时Rx1的电流为，所以

(5)[5]测Rx1时，由于电压表的分流，使流过Rx1的电流小于电流表的示数，所以测量值小于真实值；

[6]由于电压表测量的是Rx2两端的真实值，为流过Rx2的真实电流，所以测量值与真实值相等。

11.质量不计的V形轻杆可以绕O点在竖直面内转动，AO和BO之间的夹角为，OA长为L1=0.3m，OB长为L2=0.6m，在轻杆的AB两点各固定一个可视为质点的小球P和Q，小球P的质量为m=1kg，如图所示。将OA杆拉至O点右侧水平位置由静止释放，OB杆恰能转到O点左侧水平位置。已知sin=0.8，cos=0.6，g取10m/s2，求:

(1)小球Q的质量M；

(2)小球Q运动到最低点时，BO杆对小球Q的作用力。

【答案】(1)0.5kg；    (2)10.3N

【解析】

【详解】(1)OA水平释放到OB到水平位置的过程，系统机械能守恒

    ①

由①式解得

       ②

(2)小球Q静止释放运动到最低点过程，系统机械能守恒

    ③

两球共轴转动，角速度相同，所以

   ④   

   ⑤

代入数据可得：

在最低点，由牛顿第二定律

    ⑥

由②③④⑤⑥式解得

12.如图所示，在区域I()和区域II()内分别存在匀强磁场，磁感应强度的大小分别为2B和B，方向相反，且都垂直于xOy平面。边长为L(L<d)的正方形金属线框abcd，质量为m，电阻为R，ab边位于区域I的左边界。在平行于x轴方向的拉力F作用下，线框以的速度匀速运动，直至全部进入磁场区域II。金属线框重力不计，求：

(1)线框在进入磁场I过程中，ab两点间的电势差Uab；

(2)线框在进入磁场II过程中，拉力F的大小；

(3)当线框全部进入磁场II时，撤去拉力F，此后线框在离开磁场II过程中中产生的热量Q。

【答案】(1) (2) (3)

【解析】

【详解】(1)线框在进入磁场Ⅰ过程中，ab边的切割电动势

E1=2BLv

电流，根据欧姆定律

可得

(2)线框在进入磁场Ⅱ过程中，ab边和cd边同时切割磁感线产生电动势

E2=2BLv+BLv

电流，线框受到的安培力

由平衡方程

可得

(3)线框在离开磁场Ⅱ的过程中，由动量定理

电流，由法拉第电磁感应定律

由能量守恒定律

可得

13.下列说法正确的是___________

A. 单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体没有固定的熔点

B. 小昆虫可以停在水面上，主要是液体表面张力作用的结果

C. 空调机夏天工作时，可以将室内的热量散发到高温的室内，降低室内温度，说明热力学第二定律是错的

D. 密闭容器自由下落时，内部气体的压强不会减小

E. 一定质量的实际气体发生等温膨胀时，内能是可能增大的

【答案】BDE

【解析】

【详解】A．晶体都有固定的熔点，故A错误；

B．表面层内液体分子的作用力主要表现为引力，正是分子间的这种引力作用，使表面层具有收缩的趋势；昆虫停在水面上，水面向下发生弯曲，表面层具有的收缩的趋势给了昆虫向上的支持力。故B正确；

C．空调机夏天工作时，可以将室内的热量散发到高温的室内，降低室内温度，是消耗了电能，所以热力学第二定律并没有错，故C错误；

D．当某一密闭容器自由下落时，气体分子仍然在碰撞器壁，则气体压强不会减小，故D正确；

E．一定量的理想气体发生等温膨胀时，温度不变则气体的内能不变，理想气体分子力忽略不计，无分子势能，实际气体发生等温膨胀时，分子势能可能变化，故内能可能增大；故E正确。

故选BDE。

14.如图所示，一大型水银槽内漂浮着一支上端封闭下端开口玻璃管，玻璃管内封闭一定质量的理想气体，玻璃管的质量为m、横截面积为S。现在缓慢下压玻璃管到水银槽内，当玻璃管恰好悬浮时，内外液面高度差为H。已知外界大气压强恒定为P0、水银的密度为、重力加速度为g，不考虑温度的变化，不计玻璃管的厚度及气体的质量。求:

(i)玻璃管漂浮在水银槽上时，封闭气体的压强；

(ii)玻璃管漂浮在水银槽上时，玻璃管露出水银面的长度。

【答案】(i)(ii)

【解析】

【详解】(i)对玻璃管由平衡有

得

(ii)玻璃管在水银槽内漂浮时，有

玻璃管在水银槽内悬浮时，有

封闭气体压强

封闭气体等温变化有

液面以上玻璃管的长度

可得

15.一束白光射到三棱镜的O点，色散后在光屏上形成彩色光带，光带两侧分别为a光和b光，下列说法正确的是_____

A. 入射光以O点为轴顺时针转动，光屏上a光先消失

B. a光折射率小于b光折射率

C. 在真空中，a光速度大于b光

D. 在同一双缝干涉装置中，a光产生干涉条纹比b光宽

E. 在同一单孔衍射装置中，a光比b光容易发生明显衍射现象

【答案】BDE

【解析】

【详解】AB．由图可知，a光的偏折程度较小，所以a光折射率小于b光折射率，当入射光以O点为轴顺时针转动，光屏上b光先消失，故A错误，B正确；

C．光在真空中的传播速度相同，故C错误；

D．由于a光折射率小于b光折射率，所以a光的波长大于b光波长，由公式可知，a光产生的干涉条纹比b光宽，故D正确；

E．由于a光折射率小于b光折射率，所以a光的波长大于b光波长，则a光比b光容易发生明显衍射现象，故E错误.

故选BDE。

16.t=0时刻，位于坐标原点的波源开始向上振动，t=0.6s时波传到x=3m处，如图所示。求:

(i)波速v和周期T；

(ii)推导波源O的振动方程(位移随时间变化的关系式)；

(iii)计算x=3m处的质点位移)y=－2cm时对应的时刻。

【答案】(i)5m/s；0.4s (ii)（cm）(iii) t=0．83+0.4n，或t=0.97+0.4n ，其中n=0，1，2…

【解析】

【详解】(i)波速

由波速公式，可得

T=0.4s

(ii)波源O的振动方程为，其中A=4cm，，可得振动方程为

（cm）

(iii)x=3的质点比波源O晚振动0.6s，可知x=3质点振动方程为

（cm）

当时对应时刻为

t=0.83+0.4n

或

t=0.97+0.4n，其中n=0，1，2…