2019年湖北省襄阳市牛首第二中学高三物理模拟试题含解析

2019年湖北省襄阳市牛首第二中学高三物理模拟试题
含解析
一、选择题：本题共5小题，每小题3分，共计15分．每小题只有一个选项符合题意
1. 质量为m的探月航天器在接近月球表面的轨道上飞行，其运动视为匀速圆周运动。

已知月球质量为M，月球半径为R，月球表面重力加速度为g，引力常量为G，不考虑月球自转的影响，则航天器的
A．线速度 B．角速度 C．运行周期
D．向心加速度
参考答案：
(ACD)
2. 如图所示，质量为m的金属环用线悬挂起来，金属环有一半处于水平且与环面垂直的匀强磁场中，从某时刻开始，磁感应强度均匀减小，则在磁感应强度均匀减小的过程中，关于线拉力大小的下列说法中正确的是
A．大于环重力mg，并逐渐减小
B．始终等于环重力mg
C．小于环重力mg，并保持恒定
D．大于环重力mg，并保持恒定
参考答案：
A
3. 如图所示A、B分别表示某一个门电路两个输入端的信号，Z表示该门电路输出
端的信号，则根据它们的波形可以判断该门电路是（）
（A）非门（B）与非门
（C）与门（D）或门
参考答案：
D
4. 用长度相同的两根细线把A、B两小球悬挂在水平天花板上的同一点O，并用长度相同的细线连接A、B。

两小球，然后用力F作用在小球A上，如图所示，此时三根细线均处于直线状态，且OB细线恰好处于竖直方向，两小球均处于静止状态。

不考虑小球的大小，则力F不可能的方向为( )
A．水平向右
B．竖直向上
C．沿O→A方向
D．沿B→A方向
参考答案：
C
先对B球受力分析，受到重力和OB绳子的拉力，由于OB绳子竖直，故根据平衡条件得到AB绳子的拉力为零；再对A球受力分析，受到重力G=mg、拉力F、OA绳子的拉力F1，如图，根据三力平衡条件，任意两个力的合力与第三个力等值、反向、共线，故拉力方向在G和F1夹角之间的某个方向的反方向上。

故选C．
5. 如图所示，从倾角为的斜面上的M点水平抛出一个小球，小球的初速度为
，最后小球落在斜面上的N点，已知重力加速度为g，下列判断中错误的是（）
A．可求出M、N之间的距离
B．可求出小球运动的时间
C．不可以求出小球什么时刻与斜面间的距离最大
D．可求出小球落到N点时的速度大小和方向
参考答案：
C
二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分
6. ．2011年11月3日，中国自行研制的神舟八号飞船与天宫一号目标飞行器在距地球343km的轨道实现自动对接。

神舟八号飞船远地点处圆轨道速度（选填“大于”、“小于”或“等于”）近地点处圆轨道速度；假设神舟八号在近圆轨道做匀速圆周运动时，离地高度为H，地球表面重力加速度为g、地球半径为R，则神舟八号的运行速度为。

参考答案：
小于
7. 1某同学用如图所示的实验装置探究小车动能变化与合外力对它所做功的关系，图中A为小车，连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B的限位孔，它们均置于水平的一端带有定滑轮的足够长的木板上，C为弹簧测力计，不计绳与滑轮的摩擦．实验时，先接通电源再松开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点．
(1)该同学在一条比较理想的纸带上，从点迹清楚的某点开始记为0点，顺次选取5个点，分别测量这5个点到0之间的距离x，计算出它们与0点之间的速度平方差Δv2＝v2－v02，然后在背景方格纸中建立Δv2—x 坐标系，并根据上述数据进行如图所示的描点，若测出小车质量为0.2 kg。

(1)请你画出Δv2—x 变化图象，
(2)结合图象可求得小车所受合外力的大小为________ N.
(3)若该同学通过计算发现小车所受合外力小于测力计读数，明显超出实验误差的正常范围，你认为主要原因是： ( )
A.实验前未平衡摩擦力
B.实验前未平衡摩擦力过大
C.实验时所挂的钩码质量太大
D.实验时所挂的钩码质量太小
参考答案：
(1)画图（2分） (2) 0.25 （2分） (3) AC
8. 用如图所示的装置来测量一把质量分布均匀、长度为L的刻度尺的质量。

某同学是这样
设计的：将一个读数准确的弹簧测力计竖直悬挂，取一段细线做成一环，挂在弹簧测力计的挂钩上，让刻度尺穿过细环中，环与刻度尺的接触点就是尺的悬挂点，它将尺分成长短不等的两段。

用细线拴住一个质量未知的木块P挂在尺较短的一段上，细心调节尺的悬挂点及木块P的悬挂点位置，使直尺在水平位置保持平衡。

已知重力加速度为g。

（1）必须从图中读取哪些物理量：______________________（同时用文字和字母表示）；
（2）刻度尺的质量M的表达式：______________________（用第一小问中的字母表示）。

参考答案：
（1）木块P的悬挂点在直尺上的读数x1、刻度尺的悬挂点在直尺上的读数x2，弹簧测力计的示数F；（一个物理量1分）
（2）M＝
9. 用M表示地球质量，R表示地球半径，T表示地球自转周期，G表示万有引力常量，则地面上物体的重力加速度为g=，地球同步卫星的轨道高度为
h=．
参考答案：
；﹣R．
【考点】同步卫星．
【分析】根据已知量，地球表面的物体受到的重力等于万有引力可求出近地轨道处的重力加速度；
地球的同步卫星的万有引力提供向心力，可以求出地球同步卫星的高度．
【解答】解：地球表面的物体受到的重力等于万有引力，有：
=mg
解得：g=，
地球的同步卫星的万有引力提供向心力：
=m
解得：r=
那么地球同步卫星的轨道高度为：h=﹣R；
故答案为：；﹣R．
10. 在“测定直流电动机的效率”实验中，用左下图所示的电路测定一个额定电压为6V、额定功率为3W的直流电动机的机械效率。

（1）根据电路图完成实物图的连线；
（2）实验中保持电动机两端电压U恒为6V，重物每次匀速上升的高度h均为1.5m，所测物理量及测量结果如下表所示：
计算电动机效率η的表达式为________（用符号表示），前4次实验中电动机工作效率的平均值为________。

（3）在第5次实验中，电动机的输出功率是________；可估算出电动机线圈的电阻为________Ω。

参考答案：
（1）（2分）如右图
（2）（2分），（2分）74%
（3）（2分）0，（2分）2.4
11. 光纤通信中，光导纤维递光信号的物理原理是利用光的现象，要发生这种现象，必须满足的条件是：光从光密介质射向，且入射角等于或大于。

参考答案：
答案：全反射光疏介质临界角
解析：“光纤通信”就是利用了全反射的原理。

这里的光纤就是光导纤维的简称。

发生全反射现象的条件是：光从光密介质射入光疏介质，且入射角等于或大于临界角。

12. 某同学做“探究合力的功与动能改变关系”的实验，装置如图甲所示，将光电门固定在水平轨道上的β点，用重物通过细线拉小车，保持小车质量不变，改变所挂重物质量多次进行实验，每次小车都从同一位置4静止释放.（g取1Om/s2)
①用游标卡尺测出遮光条的宽度d如图乙所示，则d = ______cm；
②认为小车所受拉力与重物重力大小相等.测出多组重物质量m和相应小车经过光电门时的速度v,作出v2 - m图象如图丙所示，由图象可知小车受到的摩擦力为
______N；
③重物质量较大时，v2-m图线的AB段明显弯曲，产生误差.为消除此误差，下列措施可行的是______
A. 调整轨道的倾角，在未挂重物时使小车能在轨道上匀速运动
B. 重物质量增加后，可以改变小车释放的初始位置
C. 在重物与细绳之间接一力传感器，用力传感器读数代替重物的重力
参考答案：
13. 某同学进行用实验测定玩具电动机的相关参数．如图1中M为玩具电动机．闭合开关S，当滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中，两个电压表的读数随电流表读数的变化情况如图2所示．图中AB、DC为直线，BC为曲线．不考虑电表对电路的影响．
①变阻器滑片向左滑动时，V1读数逐渐减小．（选填：增大、减小或不变）
②电路中的电源电动势为 3.6V，内电阻为2Ω．
③此过程中，电源内阻消耗的最大热功率为0.18W．
④变阻器的最大阻值为30Ω．
参考答案：
小，所以最上面的图线表示V
1的电压与电流的关系．此图线的斜率大小等于电源的内阻，为r=Ω=2Ω
当电流I=0.1A时，U=3.4V，则电源的电动势E=U+Ir=3.4+0.1×2V=3.6V；
③当I=0.3A时，电源内阻消耗的功率最大，最大功率P max=I2r=0.09×2=0.18W；
④当I=0.1A时，电路中电流最小，变阻器的电阻为最大值，所以R=﹣r﹣r M=（﹣2﹣
4）Ω=30Ω．
故答案为：①减小；②3.6，2；③0.18；④30．
本题考查对物理图象的理解能力，可以把本题看成动态分析问题，来选择两电表示14. 螺旋测微器可以精确到0.01mm，从图中读出金属丝的直径为0.520mm．
参考答案：
解：螺旋测微器可以精确到0.01 mm，
螺旋测微器：不动刻度为0.5，可动刻度为2.0×0.01mm=0.020mm，
则读数为0.5+0.020mm=0.520mm
故答案为：0.01；0.520．
15. 如图为验证小球做自由落体运动时机械能守恒的装置图，图中O点为释放小球的初始位置，A、B、C、D各点为固定速度传感器的位置，A、B、C、D、O各点在同一竖直线上．
（1）已知当地的重力加速度为g，则要完成实验，还需要测量的物理量是BC．A．小球的质量m
B．小球下落到每一个速度传感器时的速度v
C．各速度传感器与O点之间的竖直距离h
D．小球自初始位置至下落到每一个速度传感器时所用的时间t
（2）作出v2h图象，由图象算出其斜率k，当k=2g时，可以认为小球在下落过程中机械能守恒．
（3）写出对减小本实验误差有益的一条建议：相邻速度传感器之间的距离适当大些（选质量大、体积小的小球做实验）．
参考答案：
解：（1）小球做自由落体运动时，由机械能守恒定律得：mgh=，即gh=，故需要测量小球下落到每一个速度传感器时的速度v和高度h，不需要测量小球的质量m和下落时间时间t．故BC正确，AD错误．
（2）由mgh=，得v2=2gh，则v2﹣h图象的斜率k=2g．
（3）为了减小测量的相对误差，建议相邻速度传感器间的距离适当大些；为减小空气阻力的影响，建议选用质量大、体积小的球做实验等．
故答案为：（1）BC；（2）2g；（3）相邻速度传感器间的距离适当大些；选用质量大、体积小的球做实验等．
四、计算题：本题共3小题，共计47分
16. （15分）如图所示，在光滑水平地面上，有一质量m1 = 4.0kg的平板小车，小车的右面有一固定的竖直挡板，挡板上固定一轻质细弹簧。

位于小车上A 点处的质量m2 = 1.0kg的木块（可视为质点）与弹簧的左端相接触但不连接，此时弹簧与木块间无相互作用力。

木块与A点左侧的车面之间的动摩擦因数μ=0.40，木块与A点右侧的车面之间的摩擦可忽略不计。

现小车与木块一起以v0 = 2.0m/s的
初速度向右运动，小车将与其右侧的竖直墙壁发生碰撞，已知碰撞时间极短，碰撞后小车以v1 = 1.0m/s的速度水平向左运动，取g=10m/s2。

（1）求小车与竖直墙壁发生碰撞的过程中小车动量变化量的大小；
（2）若弹簧始终处于弹性限度内，求弹簧的最大弹性势能；
（3）当m2第一次回到小车上A点时，求m1和m2的速度各是多大；
（4）要使木块最终不从小车上滑落，则车面A点左侧粗糙部分的长度应满足什么条件？
参考答案：
解析：（1）设v1的方向为正，kg·m/s ——3分
（2）
得v = 0.40m/s——2分
J ——2分
（3）——2分
得——2分
（舍去）
（4）——2分
解得L=0.90m
即车面A点左侧粗糙部分的长度应大于0.9m ——2分
17. 如图所示，匀强电场方向竖直向下，匀强磁场方向垂直纸面向里．已知该正交电磁场区域的宽度d = 8cm，带电粒子以速度v0水平向右射入该正交电磁场区域时，恰好不改变运动方向．若粒子射入时，只有电场，测得该带电粒子沿竖直方向向上偏移y1 = 3.2cm．不计带电粒子的重力，若粒子射入时只有磁场，试回答下列问题：
(1) 带电粒子带何种电荷．
(2) 带电粒子离开磁场时偏离原方向的距离y2．
参考答案：
18. 在竖直平面内，以虚线为界分布着如图所示的匀强电场和足够大的匀强磁场，
各区域磁场的磁感应强度大小均为B，匀强电场方向竖直向下，大小为E=；倾斜虚线与x轴之间的夹角为60o，一带正电的C粒子从O点以速度v0与y轴成30o角射入左侧磁场，粒子经过倾斜虚线后进入匀强电场，恰好从图中A点射入右侧x轴下方磁场。

已知带正电粒子的电荷量为q，质量为m(粒子重力忽略不计)。

试求：
(1)带电粒子通过倾斜虚线时的位置坐标；
(2)粒子到达A点时速度的大小和方向以及匀强电场的宽度L；
(3)若在C粒子从O点出发的同时，一不带电的D粒子从A点以速度v沿x轴正方向匀速运动，最终两粒子相碰，求D粒子速度v的可能值。

参考答案：
解：（1）解得……（1分）
……………（1分）
……………（1分）
位置坐标为：(，)……………（1分）
（2）由几何关系可知粒子垂直电场线进入匀强电场做类平抛运动
…………（1分）（1分）
粒子到达A点的速度大小……………（1分）
设速度与x轴的夹角为θ，则：，θ=45°……（1分）
由解得：…（1分）……………（1分）
联立以上各式解得：……………（1分）
(3)粒子在磁场中运动周期：………（1分）
由几何关系可知，C粒子在左侧磁场运动轨迹为1/3圆周，运动时间（1分）
由几何关系可知，C粒子在右侧磁场运动轨迹可能为多个圆弧，如图，C粒子到达轴时可能运动时间：
（n = 1，2，3……)……………（1分）
C粒子在右侧磁场运动轨迹半径(1分）
D粒子在轴与C粒子相遇距A点的可能距离：（n=1、2、3……)………………（1分）
所以，D粒子速度的可能值
=（n=1，2，3……) …………（2分）。