2020届山东省潍坊第一中学高三下学期一模模拟物理试题

2020届山东省潍坊第一中学高三下学期一模模拟
物理试题
一、单项选择题
1.下列说法正确的是（）
A. 布朗运动虽不是分子运动，但它证明了组成固体颗粒的分子在做无规则运动
B. 液体表面层内分子间距离大于液体内部分子间的距离，表现为引力
C. 扩散现象可以在液体、气体中进行，不能在固体中发生
D. 随着分子间距增大，分子间引力和斥力均减小，分子势能一定减小
【答案】B
2.已知基态He+的电离能力是54.4 eV，几种金属的逸出功如下表所示，He+的能级E n与n的关系与氢原子的能级公式类似，下列说法不正确的是
金属钨钙钠钾铷
W0（×10–19 J）7.26 5.12 3.66 3.60 3.41
A. 为使处于静止的基态He+跃迁到激发态，入射光子所需的能量最小为54.4 eV
B. 为使处于静止的基态He+跃迁到激发态，入射光子所需的能量最小为40.8 eV
C. 处于n=2激发态的He+向基态跃迁辐射的光子能使上述五种金属都产生光电效应现象
D. 发生光电效应的金属中光电子的最大初动能最大的是金属铷
【答案】AD
3.如图所示，由粗糙的水平杆AO与光滑的竖直杆BO组成的绝缘直角支架，在AO杆、BO杆上套有带正电的小球P、Q，两个小球恰能在某一位置平衡。

现将P缓慢地向左移动一小段距离，两球再次达到平衡。

若小球所带电荷量不变，与移动前相比（）
A. 杆AO对P的弹力减小
B. 杆BO对Q的弹力减小
C. P、Q之间的库仑力减小
D. 杆AO对P的摩擦力增大
【答案】D
4.A B两物体同时同地从静止开始运动，其运动的速度随时间的v—t图如图所示，关于它们运动的描述正确的是（）
A. 物体B在直线上做往返运动
B. 物体A做加速度增大的曲线运动
C. AB两物体在0-1s运动过程中距离越来越近
D. B物体在第1s内、第2s内、第3s内的平均速度大小为1:3:2
【答案】D
5. OMN为玻璃等腰三棱镜的横截面，ON=OM，a、b两束可见单色光（关于OO′）对称，从空气垂直射入棱镜底面MN，在棱镜侧面OM、ON上反射和折射的情况如图所示，则下列说法正确的是（）
A. 在棱镜中a光束
的折射率大于b光束的折射率B. 在棱镜中，a光束的传播速度小于b光束的传播速度C. a、b 两束光用同样的装置分别做单缝衍射实验，a光束比b光束的中央亮条纹宽D. a、b两束光用同样的装置分别做双缝干涉实验，a光束比b光束的条纹间距小
【答案】C
6.宇航员在某星球表面以初速度2.0 m/s水平抛出一物体，并记录下物体的运动轨迹，如图所示，O为抛出点，若该星球半径为4000km，引力常量G＝6.67×10－11N·m2·kg－2，则下列说法正确的是（）
A. 该星球表面的重力加速度为16.0 m/s2
B. 该星球的第一宇宙速度为4.0km/s
C. 该星球的质量为2.4×
1020kg D. 若发射一颗该星球的同步卫星，则同步卫星的绕行速度可能大于4.0km/s 【答案】B
7.如图所示,长为L 的轻直棒一端可绕固定轴O 转动,另一端固定一质量为m 的小球,小球搁在水平升降台上,升降平台以速度v 匀速上升,下列说法正确的是( )
A. 小球做匀速圆周运动
B. 当棒与竖直方向的夹角为α 时,小球的速度为v
cos L α
C. 棒的角速度逐渐增大
D. 当棒与竖直方向的夹角为时,棒的角速度为
v
sin L α
【答案】D
8.光滑水平面上放有一上表面光滑、倾角为α的斜面A ，斜面质量为M ，底边长为 L ，如图所示。

将一质量为m 的可视为质点的滑块B 从斜面的顶端由静止释放，滑块B 经过时间t 刚好滑到斜面底端。

此过程中斜面对滑块的支持力大小为N F ，则下列说法中正确的是（ ）
A. cos αN F mg =
B. 滑块下滑过程中支持力对B 的冲量大小为cos αN F t
C. 滑块到达斜面底端时的动能为tan αmgL
D. 此过程中斜面向左滑动的距离为m
L M m
+
【答案】D
二、多项选择题
9.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为4∶1，电压表、电流表为理想电表。

L 1、L 2、L 3、L 4 为四只规格均为“220V ，60W ”的灯泡。

如果副线圈电压按图乙所示规律变化，则下列说法正确的是（ ）
A. 电压表的示数约为1244.32V
B. 电流表的示数约为0.82A
C. a 、b 两端的电压是1045V
D. a 、b 两端的电压是1100V 【答案】BC
10.通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，已知试探电荷q 在场源电荷Q 的电场中具所有电势能表达式为r kqQ
E r
=
式中k 为静电力常量，r 为试探电荷与场源电荷间的距离）。

真空中有两个点电荷Q 1、Q 2分别固定在 x 坐标轴的0x =和6cm x =的位置上。

x 轴上各点的电势φ随x 的变化关系如图所示。

A 、B 是图线与x 的交点，A 点的x 坐标是4.8 cm ，图线上C 点的切线水平。

下列说法正确的是（ ）
A. 电荷Q 1、Q 2的电性相同
B. 电荷Q 1、Q 2的电荷量之比为1∶4
C. B 点的x 坐标是8cm
D. C 点的x 坐标是12cm
【答案】CD
11.如图所示，电阻不计、间距为L 的粗糙平行金属导轨水平放置于磁感应强度为B 。

方向竖直向下的匀强磁场中，导轨左端接一定值电阻R ，质量为m 、电阻为r 的金属棒MN 置于导轨上，受到垂直于金属棒 的水平外力F 的作用由静止开始运动，外力F 与金属棒速度v 的关系是 F ＝F 0＋kv （F 0，k 是常量），金属棒 与导轨始终垂直且接触良好，金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ。

下列关于金属棒的速度v 随时间t 变化的图象和感应电流的功率P 随v 2变化的图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】ABD
12.如图甲所示，倾角θ=30°的光滑斜面固定在水平面上，自然伸长的轻质弹簧一端固定在斜面底端的挡板上。

一质量为m的小球，从离弹簧上端一定距离的位置静止释放，接触弹簧后继续向下运动，小球运动的v－t图像如图乙所示，其中OA段为直线段，AB段是与OA相切于A点的平滑曲线，BC是平滑曲线，不考虑空气阻力，重力加速度为g。

关于小球的运动过程，下列说法正确的是（）
A. 小球在B t时刻所受弹簧的弹力等于mg
B. 小球在C t时刻的加速度大于1 2 g
C. 小球从C t时刻所在的位置由静止释放后，能回到出发点
D. 小球从A t时刻到C t时刻的过程中，重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量
【答案】BC
三、实验题
13.如图是实验室测定水平面和小物块之间动摩擦因数的实验装置，曲面AB与水平面相切于B点且固定．带有遮光条的小物块自曲面上面某一点释放后沿水平面滑行最终停在C点，P为光电计时器的光电门，已知当地重力加速度为g．
（1）利用游标卡尺测得遮光条的宽度如图所示，则遮光条的宽度d=______cm；
（2）实验中除了测定遮光条的宽度外，还需要测量的物理量有_____；
A．小物块质量m
B．遮光条通过光电门的时间t
C．光电门到C点
的距离s D．小物块释放点的高度h （3）为了减小实验误差，同学们采用图象法来处理实验数据，他们根据（2）测量的物理量，建立图丙所示的坐标系来寻找关系，其中合理的是_____．
【答案】(1). （1）1060；(2). （2）BC；(3). （3）B．
14.某物理兴趣小组在学习了电流的磁效应后，得知通电长直导线周围某点磁场的磁感应强度B的大小与长直导线中的电流大小I成正比，与该点离长直导线的距离r成反比。

该小组欲利用如图甲所示的实验装置验证此结论是否正确，所用的器材有：长直导线、学生电源、直流电流表（量程为0~3A）、滑动变阻器、小磁针（置于刻有360°刻度的盘面上）、开关及导线若干：
实验步骤如下：
a.将小磁针放置在水平桌面上，等小磁针静止后，在小磁针上方沿小磁针静止时的指向水平放置长直导线，如图甲所示；
b.该小组测出多组小磁针与通电长直导线间的竖直距离r、长直导线中电流的大小I及小磁针的偏转角度θ；
c.根据测量结果进行分析，得出结论。

回答下列问题：
（1）某次测量时，电路中电流表的示数如图乙所示，则该电流表的读数为______A；
（2）在某次测量中，该小组发现长直导线通电后小磁针偏离南北方向的角度为30°（如图丙所示），已知实验所在处的地磁场水平分量大小为B0=3×10－5T，则此时长直导线中的电流在小磁针处产生的磁感应强
度B 的大小为_______T （结果保留两位小数）；
（3）该小组通过对所测数据的分析，作出了小磁针偏转角度的正切值tan θ与
I
r
之间的图像如图丁所示，据此得出了通电长直导线周围磁场的磁感应强度B 与通电电流I 成正比，与离长直导线的距离r 成反比的结论， 其依据是______；
（4）通过查找资料，该小组得知通电长直导线周围某点的磁感应强度B 与电流I 及距离r 之间的数学关系为02I
B r
μπ=
g ，其中0μ为介质的磁导率。

根据题给数据和测量结果，可计算出0μ=_______ T m/A g 。

【答案】 (1). 2.00 (2). 51.7310-⨯ (3). 电流产生的磁感应强度0tan B B θ=，而偏角的正切值与I r
成正比 (4). 7410π-⨯
（1）[1]电流表量程为3A ，则最小分度为0.1A ，由指针示数可知电流为2.00A ；
（2）[2]电流产生向东的磁场，则指针指向地磁场分量和电流磁场的合磁场方向，如图所示
则有
tan30B
B ︒=
解得
553
310 1.710T B --=⨯=⨯ （3）[3]由图可知，偏角的正切值与 I r
成正比，而根据（2）中分析可知
0tan θB B =
则可知B 与
I
r
成正比，故说明通电长直导线周围磁场的磁感应强度B 与通电电流I 成正比，与长导线的距离r 成反比； （4）[4]由公式
00tan θ2
I B B r
μπ==
g 可知，图象的斜率
2000.142
10221.03
k B μπ-=
==⨯ 解得
70410T m/A μπ-=⨯g
四、计算题
15.有两列简谐横波a 和b 在同一介质中传播，a 沿x 轴正方向传播，b 沿x 轴负方向传播，波速均为υ=4m/s ，a 的振幅为5cm ，b 的振幅为10cm ．在t=0时刻两列波的图像如图所示．求：
(i)这两列波的周期；
(ii)x=0处的质点在t=2.25s 时的位移． 【答案】(i)1 1.5a b T s T s ，== (ii) y=-5cm 解：(i)由图可知a b λ4m λ6m ==， 根据T v
λ
=
可得：a b T 1s T 1.5s ，==
(ii)a 波从图示时刻传播到x=0处需要的时间：1
1Δx t 0.5s v
=
= 则x=0处的质点随a 波振动的时间为：2t 1.75s =；
t=2.25s 时x=0处的质点随a 波振动到负向最大位移处，即：1y 5cm =- b 波从图示时刻传播到x=0处需要的时间：3
3Δx t 0.75s v
=
= 则x=0处的质点随b 波振动的时间为：4t 1.5s =，
T=2.25s 时x=0处的质点随b 波振动到平衡位置处，即：2y 0= 故在t=2.25s 时a 、b 波相遇叠加，x=0处质点的合位移为：y=-5cm
16.如图所示，一个绝热的气缸竖直放置，内有一个绝热且光滑的活塞，中间有一个固定的导热性良好的隔板，隔板将气缸分成两部分，分别密封着两部分理想气体 A 和 B ．活塞的质量为m ，横截面积为S ，与隔板相距h ．现通过电热丝缓慢加热气体，当A 气体吸收热量Q 时，活塞上升了h ，此时气体的温度为T 1．已知大气压强为P 0，重力加速度为g ．
①加热过程中，若A 气体内能增加了E ∆1，求B 气体内能增加量E ∆2
②现停止对气体加热，同时在活塞上缓慢添加砂粒，当活塞恰好回到原来的位置时A 气体的温度为T 2．求此时添加砂粒的总质量m ∆．
【答案】 ①.()01Q mg p s h E -+-∆ ②. 02121Sp T m T g ⎛⎫⎛⎫
-+ ⎪ ⎪⎝
⎭⎝⎭ 【解析】
试题分析：①气体对外做功B 气体对外做功
．．． （1）
由热力学第一定律得12+E E Q W ∆∆=-．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（2） 解得
．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（3）
②B 气体的初状态
10mg
p p S
=+
12V hS =T 1．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（4） B 气体末状态
20(+)m m g
p p S
∆=+
1V hS =T 2 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（5） 由气态方程
．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（6）
解得2121T m T （）∆=
-0Sp
m g
+（）．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（7） 考点：本题考查理想气体状态方程．
17.如图所示，地面和半圆轨道面均光滑．质量M=1kg 、长L=4m 的小车放在地面上，其右端与墙壁的距离为S=3m ，小车上表面与半圆轨道最低点P 的切线相平．现有一质量m=2kg 的滑块（不计大小）以v 0=6m/s 的初速度滑上小车左端，带动小车向右运动．小车与墙壁碰撞时即被粘在墙壁上，已知滑块与小车表面的滑动摩擦因数μ=0.2，g 取10m/s 2．
（1）求小车与墙壁碰撞时的速度；
（2）要滑块能沿圆轨道运动而不脱离圆轨道，求半圆轨道的半径R的取值．
【答案】（1）小车与墙壁碰撞时的速度是4m/s；
（2）要滑块能沿圆轨道运动而不脱离圆轨道，半圆轨道的半径R的取值为R≤0.24m或R≥0.6m．
【解析】
解：（1）设滑块与小车的共同速度为v1，滑块与小车相对运动过程中动量守恒，有
mv0=（m+M）v1
代入数据解得
v1=4m/s
设滑块与小车的相对位移为L1，由系统能量守恒定律，有
μmgL1=
代入数据解得L1=3m
设与滑块相对静止时小车的位移为S1，根据动能定理，有
μm gS1=
代入数据解得S1=2m
因L1＜L，S1＜S，说明小车与墙壁碰撞前滑块与小车已具有共同速度，且共速时小车与墙壁还未发生碰撞，故小车与碰壁碰撞时的速度即v1=4m/s．
（2）滑块将在小车上继续向右做初速度为v1=4m/s，位移为L2=L﹣L1=1m的匀减速运动，然后滑上圆轨道的最低点P．
若滑块恰能滑过圆的最高点，设滑至最高点的速度为v，临界条件为
mg=m
根据动能定理，有
﹣μmgL2﹣
①②联立并代入数据解得R=0.24m
若滑块恰好滑至圆弧到达T点时就停止，则滑块也能沿圆轨道运动而不脱离圆轨道．
根据动能定理，有
﹣μmgL2﹣
代入数据解得R=0.6m
综上所述，滑块能沿圆轨道运动而不脱离圆轨道，半圆轨道的半径必须满足
R≤0.24m或R≥0.6m
答：
（1）小车与墙壁碰撞时的速度是4m/s；
（2）要滑块能沿圆轨道运动而不脱离圆轨道，半圆轨道的半径R的取值为R≤0.24m或R≥0.6m．
18.如图，在真空室内的P点，能沿纸面向各个方向不断发射电荷量为+q，质量为m的粒子(不计重力)，粒子的速率都相同．ab为P点附近的一条水平直线，P到直线ab的距离PC=L，Q为直线ab上一点，它与P 点相距PQ=
5L．当直线ab以上区域只存在垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场时，水平向左射出的粒子恰到达Q点；当ab以上区域只存在平行该平面的匀强电场时，所有粒子都能到达ab直线，且它们到达ab直线时动能都相等，其中水平向左射出的粒子也恰好到达Q点．已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：
(1)a粒子的发射速率
(2)匀强电场的场强大小和方向
(3)仅有磁场时，能到达直线ab的粒子所用最长时间和最短时间的比值
【答案】（1）粒子发射速度为
5
8
BqL v
m
（2）电场强度的大小为2258qLB E m = （3）粒子到达直线ab 所用最长时间和最短时间的比值
12233 2.20106
t t =≈ （1）设粒子做匀速圆周运动的半径R ，过O 作PQ 的垂线交PQ 于A 点，如图三所示：
由几何知识可得
PC QA PQ QO
= 代入数据可得粒子轨迹半径58L R QO == 洛仑磁力提供向心力2v Bqv m R
= 解得粒子发射速度为58BqL v m
= （2）真空室只加匀强电场时，由粒子到达ab 直线的动能相等，可知ab 为等势面，电场方向垂直ab 向下． 水平向左射出的粒子经时间t 到达Q 点，在这段时间内
2
L CQ vt == 212
PC L at == 式中qE a m
= 解得电场强度的大小为2
258qLB E m
= （3）只有磁场时，粒子以O 1为圆心沿圆弧PD 运动，当圆弧和直线ab 相切于D 点时，粒子速度的偏转角最大，对应的运动时间最长，如图四所示．据图有
3sin 5
L R R α-== 解得37α=︒
故最大偏转角max 233γ=︒ 粒子在磁场中运动最大时长max
10360t T γ=
式中T 为粒子在磁场中运动的周期．
粒子以O 2为圆心沿圆弧PC 运动的速度偏转角最小，对应的运动时间最短．据图四有
/24sin 5
L R β== 解得53β=︒
速度偏转角最小为min 106γ=︒ 故最短时长min
20360t T γ=
因此，粒子到达直线ab 所用最长时间和最短时间的比值
max 12min 233 2.20106
t t γγ==≈ 点睛：此题是关于带电粒子在电场及磁场中的运动问题；掌握类平抛运动的处理方向，在两个方向列出速度及位移方程；掌握匀速圆周运动的处理方法，确定好临界状态，画出轨迹图，结合几何关系求解.。