陕西省汉中市2020届高三上学期第五次质量检测物理试题

高2020届高三第五次质检考试物理试卷
一、选择题(本题共12小题，每小题4分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12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.如图所示，在粗糙的水平面上，静置一矩形木块，木块由、两部分组成，的质量是的3倍，两部分接触面竖直且光滑，夹角θ=30°，现用一与侧面垂直的水平力推着木块贴着匀速运动，木块依然保持静止，则受到的摩擦力大小与受到的摩擦力大小之比为（ ）

A. 3 B. C. D.
【答案】C
【解析】
木块A静止，受力平衡在水平方向上，受静摩擦力和木块B对木块A的弹力作用．木块B做匀速运动，受力平衡，在水平方向上受推力F．木块A对木块B的弹力．滑动摩擦力三个力作用．由图可知="Fcos" 30°，="Fsin" 30°，而==.则：=：3，故C项正确．
2.运动员手持乒乓球拍托球沿水平面匀加速跑，设球拍和球质量分别为M、m，球拍平面和水平面之间的夹角为θ，球拍与球保持相对静止，它们间摩擦及空气阻力不计，则

A. 球拍对球的作用力
B. 运动员对球拍的作用力为
C. 运动员的加速度为
D. 若运动员的加速度大于，球一定沿球拍向上运动
【答案】C
【解析】
【详解】A．对小球分析如下图所示:

根据平行四边形定则知，球拍对球的作用力
，
故A错误；
B．同理，对球拍和球整体分析，根据平行四边形定则知，运动员对球拍的作用力为
，
故B错误；
C．球和运动员具有相同的加速度，对小球分析如图所示，则小球所受的合力为mgtanθ，根据牛顿第二定律得：运动员的加速度为，故C正确；
D．当a>gtanθ时，网球将向上运动，由于gsinθ小于gtanθ，．若运动员的加速度大于，但不一定比gtanθ大，故球不一定会沿球拍向上运动，故D错误．
3.如图所示为一水平匀强电场，方向水平向右，图中虚线为 电场中的一条直线，与电场方向的夹角为，一带正电的点电荷以初速度沿垂直电场方向从A点射入电场，一段时间后经过B点，此时其速度方向与电场方向的夹角为，不计重力，则下列表达式正确的是

A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
试题分析：点电荷在电场中做类平抛运动，初速度方向，电场线方向，所以有，即；初速度方向，电场方向，所以，联立可得，故选项C正确．
考点：带电粒子在电场中的运动；类平抛运动规律的应用．
4.如图所示，竖直平面内放一直角杆MON，杆的水平部分粗糙，动摩擦因数μ＝0.2，杆的竖直部分光滑．两部分各套有质量均为1 kg的小球A和B，A、B球间用细绳相连．初始A、B均处于静止状态，已知OA＝3 m，OB＝4 m，若A球在水平拉力的作用下向右缓慢地移动1 m(取g＝10 m/s2)，那么该过程中拉力F做功为(　　)

A. 14 J
B. 10 J
C. 16 J
D. 4 J
【答案】A
【解析】
【详解】对AB整体受力分析，受拉力F、重力G、支持力N、向左的摩擦力f和向右的弹力N1，如图；

根据共点力平衡条件，有：竖直方向：N=G1+G2；水平方向：F=f+N1；其中：f=μN；解得：N=（m1+m2）g=20N；f=μN=0.2×20N=4N；对整体在整个运动过程中运用动能定理列式，得到：WF-fs-m2g•h=0；根据几何关系，可知求B上升距离h=1m，故有：WF=fs+m2g•h=4×1+1×10×1=14J；故选A．
【点睛】本题中拉力为变力，先对整体受力分析后根据共点力平衡条件得出摩擦力为恒力，然后根据动能定理求变力做功．
5.如题20图所示，在屏MN的上方有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里．P为屏上的一个小孔．PC与MN垂直．一群质量为m、带电量为－q的粒子（不计重力），以相同的速率v，从P处沿垂直于磁场的方向射入磁场区域．粒子入射方向在与磁场B垂直的平面内，且散开在与PC夹角为θ的范围内，则在屏MN上被粒子打中的区域的长度为

A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：，解得，粒子的轨迹半径：，

粒子沿着右侧边界射入，轨迹如上面左图，此时出射点最近，与边界交点与P间距为：；
粒子沿着左侧边界射入，轨迹如上面右图，此时出射点最近，与边界交点与P间距为：；
粒子垂直边界MN射入，轨迹如上面中间图，此时出射点最远，与边界交点与P间距为：2r；
故范围为在荧光屏上P点右侧，将出现一条形亮线，其长度为：
，C正确．
6.如图所示，R3处是光敏电阻，a、b两点间接一电容，当开关S闭合后，在没有光照射时，电容上下极板上电量为零，当用光线照射电阻R3时,下列说法正确的是（ ）

A. R3的电阻变小，电容上极板带正电，电流表示数变大
B. R3的电阻变小，电容上极板带负电，电流表示数变大
C. R3的电阻变大，电容上极板带正电，电流表示数变小
D. R3的电阻变大，电容上极板带负电，电流表示数变小
【答案】A
【解析】
【详解】R3是光敏电阻，当用光线照射电阻R3时，据光敏电阻的特点，其阻值变小，据闭合电路的欧姆定律知，所以电流表示数变大，CD错误；
因原来时电容器极板上的带电量为零，故说明ab两点电势相等；
有光照以后，两支路两端的电压相等，因R1、R2支路中电阻没有变化，故R2的分压比不变；而由于R3的电阻减小，所以R3的两端电压减小，，而不变，所以增大，故上端的电势要高于下端，故上端带正电，A正确B错误；
7.科学家通过射电信号首次探测到奇特的时空涟漪，其被称为引力波，形成原因是来自中子星的双星系统．引力波的产生意味着中子星的双星系统能量在降低，两星的总质量、距离和周期均可能发生变化．若该双星系统的总质量为m，经过一段时间演化后，两星做匀速圆周运动的周期变为原来的p倍．两星之间的距离变为原来的q倍，则演化后系统的总质量为
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】设m1的轨道半径为R1，m2的轨道半径为R2，两星之间的距离为L。由于它们之间的距离恒定，因此双星在空间的绕向一定相同，同时万有引力和周期都相同。由万有引力提供向心力
对有：
①
对有：
②
又因为


由①②式可得：

经过一段时间演化后，两星做圆周运动的周期变为原来的p倍，两星之间的距离变为原来的q倍，故：

解得：，故选C。
8.在磁感应强度为B的匀强磁场，一个静止的放射性原子核()发生了一次α衰变．放射出的α粒子()在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R．以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量，生成的新核用Y表示，真空中光速为c，下列说法正确的是
A. 新核Y在磁场中做圆周运动的轨道半径为
B. α粒子做圆周运动可等效成一个环形电流，且电流大小为
C. 若衰变过程中释放核能都转化为α粒子和新核Y的动能，则衰变过程中的质量亏损约为
D. 发生衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中旋转方向相同，且轨迹为相内切的圆
【答案】C
【解析】
【详解】A．粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有：

解得，粒子轨道半径：

根据半径公式则有：

解得：

故A错误；
B．粒子做圆周运动的周期：

则环形电流：

故B错误；
C．对粒子，由洛伦兹力提供向心力，则有：

解得：

由质量关系可知，衰变后新核Y质量为：
②
衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律得：

解得：
③
系统增加的能量为：
④
由质能方程得：
⑤
由①②③④⑤解得：

故C正确；
D．由动量守恒可知，衰变后粒子与新核Y运动方向相反，所以轨迹圆应外切，故D错误。
9.如图所示，倾角为的光滑斜面下端固定一绝缘轻弹簧，M点固定一个质量为m、带电量为-q的小球Q．整个装置处在场强大小为E、方向沿斜面向下的匀强电场中．现把一个带电量为+q、质量为m的小球P从N点由静止释放，释放后P沿着斜面向下运动．N点与弹簧的上端和M的距离均为s0．P、Q以及弹簧的轴线ab与斜面平行．两小球均可视为质点和点电荷，弹簧的劲度系数为k0，静电力常量为k．则 （ ）

A. 小球P返回时，不可能撞到小球Q
B. 小球P在N点的加速度大小为
C. 小球P沿着斜面向下运动过程中，其电势能一定减少
D. 当弹簧的压缩量为时，小球P的速度最大
【答案】AB
【解析】
试题分析：根据动能定理知，当小球返回到N点，由于重力做功为零，匀强电场的电场力做功为零，电荷Q的电场对P做功为零，则合力做功为零，知道到达N点的速度为零．所以小球不可能撞到小球Q，故A正确；根据牛顿第二定律得，小球在N点的加速度，故B正确；小球P沿着斜面向下运动过程中，匀强电场的电场力做正功，电荷Q产生的电场对P做负功，两个电场力的合力不一定沿斜面向下，则最终电场力不一定做正功，则电势能不一定减小．故C错误；当小球所受的合力为零时，速度最大，即，则压缩量不等于，故D错误．
考点：考查了牛顿第二定律，电场力做功，功能关系
10.第一次将一长木板静止放在光滑水平面上，如图甲所示，一小铅块(可视为质点)以水平初速度v0由木板左端向右滑动，到达右端时恰能与木板保持相对静止．第二次将长木板分成A、B两块，使B的长度和质量均为A的2倍，并紧挨着放在原水平面上，让小铅块仍以初速度v0由A的左瑞开始向右滑动，如图乙所示，若小铅块相对滑动过程中所受的摩擦力始终不变，则下列说法正确的

A. 小铅块滑到B的右端前已与B保持相对静止
B. 小铅块将从B的右端飞离木板
C. 第一次和第二次过程中产生的热量相等
D. 第一次过程中产生的热量大于第二次过程中产生的热量
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．在第一次在小铅块运动过程中，小铅块与木板之间的摩擦力使整个木板一直加速，第二次小铅块先使整个木板加速，运动到B部分上后A部分停止加速，只有B部分加速，加速度大于第一次的对应过程，故第二次小铅块与B木板将更早达到速度相等，所以小铅块还没有运动到B的右端，两者速度相同。故A正确，B错误。
CD．根据摩擦力乘以相对路程等于产生的热量，第一次的相对路程大小大于第二次的相对路程大小，则图甲所示的过程产生的热量大于图乙所示的过程产生的热量。故 C错误，D正确。
11.工业生产中需要物料配比的地方，常用“吊斗式”电子秤，图1所示的是“吊斗式”电子秤的结构图，其中实现称质量的关键性元件是拉力传感器．拉力传感器的内部电路如图2所示，R1、R2、R3是定值电阻，R1=20kΩ，R2=10kΩ，R0是对拉力敏感的应变片电阻，其电阻值随拉力变化的图象如图3所示，已知料斗重1×103N，没装料时Uba=0，g取10m/s2．下列说法中正确的是


A. R3阻值为40 kΩ
B. 装料时，R0的阻值逐渐变大，Uba的值逐渐变小
C. 应变片电阻一般是用半导体材料制成的
D. 应变片电阻的作用是把力学量转换为电学量
【答案】ACD
【解析】
试题分析：电路中，当没装料时Uba=0，此时拉力等于料斗重，为：1×103N，故应变片电阻为20KΩ，根据串并联电压关系，有：，解得：R3=40KΩ，故A正确；装料时，R0的阻值逐渐变大，b点电势升高，故Uba的值逐渐增加，故B错误；应变片作用是把物体拉力这个力学量转换为电压这个电学量，应是由半导体材料制成的；故C、D正确；
考点：闭合电路的欧姆定律；电路的串联与并联；传感器
【名师点睛】本题主要考查了闭合电路的欧姆定律、电路的串联与并联、传感器的综合应用．属于中等难度的题目．本题关键分析清楚电路结构，明确仪器的工作原理，结合串并联电路的电压和电流关系分析．
12.如图所示，均质均匀圆环半径略大于圆柱体半径，空间存在垂直于圆柱体表面沿半径向外的磁场，圆环所在位置的磁感应强度大小为B．圆环的质量为m，半径为r，给环以竖直向上的初速度v，圆环上升的最大高度为H，然后落回抛出点，此过程中（　　）

A. 圆环先有扩张后有收缩趋势 B. 圆环上升时间比下降时间短
C. 圆环上升过程和下降过程产生的热量相同 D. 圆环上升过程经过位置时的速度小于
【答案】B
【解析】
【详解】A．圆环上升时，根据楞次定律可得，产生的感应电流的方向为逆时针方向；根据左手定则可得，圆环受到的安培力的方向向下；圆环下降时，根据楞次定律可得，产生的感应电流的方向为顺时针方向；根据左手定则可得，圆环受到的安培力的方向向上；整个的过程中，圆环既没有扩张的趋势，也没有收缩的趋势．故A不符合题意．
B．由A的方向可得，圆环上升上安培力的方向向下，有： ；圆环下降时，安培力的方向向上，有：，由于上升与下降的高度是相等的，所以圆环上升的时间比较小．故B符合题意．
C．圆环运动的过程中的电动势为：E＝BLv，电流为：，设上升的高度是h，则有：
产生的热量为：

在圆环的运动过程中，虽然是变速运动，也接近是，虽然不能精确计算出上升与下降过程中产生的热量，但是可得，产生的热量与速度的大小成正比．由于整个的过程中不断由机械能转化为内能，所以上升的过程中的平均速度要大于下降过程的平均速度．所以上升的过程中产生的热量比较大．故C不符合题意．
D．圆环上升过程做加速度减小的减速运动，由运动学的知识可得前半段速度减小快，经过位置时的速度小于，但不一定小于．，故D不符合题意．
二、实验题(本题有2个小题，共计15分)
13. （1）某同学想利用下面图甲所示装置，验证滑块与钩码组成的系统机械能守恒，该同学认为只要将摩擦力平衡掉就可以了．你认为该同学的想法_____（选填“正确”或“不正确”）

（2）另一同学用一倾斜的固定气垫导轨来验证机械能守恒定律．如图乙所示，质量为m1的滑块（带遮光条）放在A处，由跨过轻质定滑轮的细绳与质量为m2的钩码相连，导轨B处有一光电门，用L表示遮光条的宽度，x表示A、B两点间的距离，表示气垫导轨的倾角，g表示当地重力加速度．
①气泵正常工作后，将滑块由A点静止释放，运动至B，测出遮光条经过光电门的时间t，该过程滑块与钩码组成的系统重力势能的减小量表示为___________,动能的增加量表示为_______．若系统机械能守恒，则与x的关系式为=________（用题中己知量表示）．
②实验时测得m1=475g，m2=55g，遮光条宽度L=4mm，，改变光电门的位置,滑块每次均从A点释放，测量相应的x与t的值，以为纵轴，x为横轴，作出的图象如图丙所示，则根据图象可求得重力加速度g0为_______m/s2（计算结果保留2位有效数字），若g0与当地重力加速度g近似相等,则可验证系统机械能守恒．
【答案】（1）不正确（2）①，
②9．4
【解析】
试题分析：（1）机械能守恒的条件只有重力或弹力做功，平衡摩擦力时，是用重力的分力等于摩擦力，但此时系统受到摩擦力，故摩擦力对系统做功，机械能不守恒；故该同学的想法不正确；
（2）①滑块由A到B的过程中，系统重力势能的减小量为：；经过光电门时的速度为，则动能的增加量为；或机械能守恒，则有，联立解得；
②由上述公式可得，图象中的斜率表示：，代入数据解得；
考点：验证机械能守恒定律实验
【名师点睛】明确机械能守恒的条件，根据物体受力情况分析是否有重力之外的其他力做功；根据重力做功和重力势能之间的关系可以求出重力势能的减小量，根据起末点的速度可以求出动能的增加量；根据功能关系得重力做功的数值等于重力势能减小量．
14.某探究小组准备用图甲所示的电路测量某电源的电动势和内阻，实验器材如下：
待测电源（电动势约2V）；
电阻箱R（最大阻值为99.99Ω）；
定值电阻R0（阻值为2.0Ω）；
定值电阻R1（阻值为4.5kΩ）
电流表G（量程为400μA，内阻Rg=500Ω）
开关S，导线若干．

（1）图甲中将定值电阻R1和电流表G串联，相当于把电流表G改装成了一个量程为_____V的电压表；
（2）闭合开关，多次调节电阻箱，并记下电阻箱的阻值R和电流表G的示数I；
（3）分别用E和r表示电源的电动势和内阻，则 和 的关系式为_________（用题中字母表示）；
（4）以为纵坐标，为横坐标，探究小组作出的图像如图（乙）所示，根据该图像求得电源的内阻r=0.50Ω，则其电动势E=______V（保留两位有效小数）；
（5）该实验测得电动势与真实值相比，理论上______ ．（填“>”“