2020年湖南省株洲市高考物理二模试卷 (含答案解析)

2020年湖南省株洲市高考物理二模试卷
一、单选题（本大题共5小题，共30.0分）
1.对于连入电路的不同节能灯而言，亮度大的灯是()
A. 通过的电流大的灯
B. 两端电压大的灯
C. 电阻值大的灯
D. 消耗功率大的灯
2.原香港中文大学校长、被誉为“光纤之父”的华裔科学家高锟和另外两名美国科学家共同分享
了2009年度的诺贝尔物理学奖．早在1996年中国科学院紫金山天文台就将一颗于1981年12月3日发现的国际编号为“3463”的小行星命名为“高锟星”.假设“高锟星”为均匀的球体，
其质量为地球质量的1
k ，半径为地球半径的
1
q
，则“高锟星”表面的重力加速度是地球表面的重
力加速度的()
A. q
k B. k
q
C. q2
k
D. k2
q
3.足球运动员在距球门正前方s处的罚球点，准确地从球门正中央横梁下边缘踢进一球，横梁下
边缘离地面的高度为h，足球质量为m，不计空气阻力，运动员至少要对足球做的功为W，下面给出功W的四个表达式中哪一个是合理的()
A. W=1
2mg(2ℎ+s2
2ℎ
) B. W=1
2
mg√ℎ2+s2
C. W=mgℎ
D. W=1
2
mg(ℎ2+√ℎ2+s2)
4.理想变压器原、副线圈的匝数比为9:5，原线圈接交流电源，副线圈的电路结构如图甲所示，已
知R1=R2=R3，开关S断开时R2两端电压按如图乙所示规律变化。

若闭合开关S，电表均为理
想电表，下列说法正确的是()
A. 电流表示数变小
B. 电压表V1示数为180V
C. 变压器的输入功率减小
D. 电压表V2示数为100V
5.如图所示，楔形木块固定在水平桌面上，它的两底角α和β分别为37°和53°，两个物块a和b放
在两侧的斜面上，由绕过木块顶端的光滑定滑轮的细绳相连接，并处于静止状态，两物块与斜
面的动摩擦因数均为0.2.如果a 的质量为m 1，b 的质量为m 2，物块与斜面间的滑动摩擦力等于最大静摩擦力，则m 1
m 2
可能为( )
A. 1
2
B. 1
3
C. 2
D. 3
二、多选题（本大题共5小题，共28.0分）
6. 空间某区域存在着电场，电场线在竖直面上的分布如图所示，一个质量为m 、电荷量为q 的小
球在该电场中运动，小球经过A 点时的速度大小为v 1，方向水平向右，运动至B 点时的速度大小为v 2，运动方向与水平方向之间的夹角为α，A ，B 两点之间的高度差与水平距离均为H ，则以下判断中正确的是 ( )
A. 小球由A 点运动至B 点，电场力做的功W =12mv 2
2−1
2mv 12−mgH B. A 、B 两点间的电势差U =m
2q (v 2
2−v 12) C. 带电小球由A 运动到B 的过程中，机械能一定增加
D. 带电小球由A 运动到B 的过程中，电势能的减小量为1
2mv 2
2−1
2mv 12
−mgH 7. 如图甲所示，垂直纸面向里的有界匀强磁场的磁感应强度B =1.0T ，质量m =0.04kg ，高ℎ=
0.05m 、总电阻R =5Ω，n =100匝的矩形线圈竖直固定在质量M =0.08kg 的绝缘小车上，小车与线圈的水平长度L 相等。

线圈和小车一起沿光滑水平面运动，并以初速度v 1=10m/s 进入磁场，线圈平面和磁场方向始终垂直。

若小车运动的速度v 随车的位移x 变化的v −x 图象如图乙所示，则根据以上信息可知( )
A. 小车的水平长度L=15cm
B. 磁场的宽度d=35cm
C. 小车的位移x=10cm时线圈中的电流I=7A
D. 线圈通过磁场的过程中线圈产生的热量Q=5.46J
8.粒子回旋加速器的工作原理如图所示，置于真空中的D形金属盒的半径为R，两金属盒间的狭
缝很小，磁感应强度为B的匀强磁场与金属盒盒面垂直，高频交流电的频率为f，加速电压为U，若中心粒子源处产生的质子质量为m、电荷量为+e，在加速器中被加速。

不考虑相对论效应，
则下列说法正确的是()
A. 不改变磁感应强度B和交变电压频率f，该加速器也可加速α粒子
B. 加速的粒子获得的最大动能随加速电压U的增大而增大
C. 质子被加速后的最大速度不能超过2πRf
D. 质子第二次和第一次经过D形盒间狭缝后轨道半径之比为√2∶1
9.下列说法正确的是()
A. 某同学在用油膜法估测分子直径的实验中，求每滴油酸溶液的体积时，1mL的溶液的滴数多
记了10滴导致测量结果偏大
B. 甲、乙两个分子在只受分子力的作用下由无穷远处逐渐靠近直到不能再靠近的过程中，分子
引力与分子斥力都增大，分子势能先减小后增大
C. 若已知阿伏伽德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可以估算出该气体中分子间的平均距离
D. 气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在斥力的缘故
E. 水滴从房檐滴落的瞬间成下大上小是由于重力和表面张力共同作用的结果
10.如图甲为一列简谐横波在t=0.20s时刻的波形图，图乙为该列波中质点P的振动图象，Q是该
列波中另一质点。

下列说法正确的是()
A. 这列波的波速为1m/s
B. 这列波沿x轴正方向传播
C. t=0.30s时刻，质点P速度沿y轴负方向
D. t=0.30s时刻，质点Q速度沿y轴负方向
E. t=0.20s到t=0.40s时间内，质点Q通过的距离是2cm
三、实验题（本大题共2小题，共15.0分）
11.利用甲图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．
(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M、
N、P…与O点之间的距离ℎn−1、ℎn、ℎn+1….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N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E k和重力
势能E p建立坐标系．横轴表示h，纵轴表示E k和E p，根据以上数据在图丙中绘出重力势能E p随高度h变化的图线Ⅰ和动能E k随高度h变化的图线Ⅱ.已求得图线Ⅰ斜率的绝对值k1和图线Ⅱ的斜率k2，k1表示______ ，物块下落过程中所受阻力为______ (用k1和k2表示)．
12.某同学利用多用电表测量二极管的反向电阻．完成下列测量步骤：
(1)检查多用电表的机械零点．
(2)将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔，将选择开关拨至电阻测量挡适当的倍率处．
(3)将红、黑表笔__________，进行欧姆调零．
(4)测反向电阻时，将__________表笔接二极管正极，将__________表笔接二极管负极，读出
电表示数．
(5)为了得到准确的测量结果，应让电表指针尽量指向表盘__________(选填“左侧”“右侧”
或“中央”)，如果指针偏转过大或过小，应重新选择倍率，并重复步骤(3)、(4)．
(6)测量完成后，将选择开关拨向____________________________．
四、计算题（本大题共4小题，共52.0分）
13.2019年5月14日消息，世界上横梁最长的秋千在日本完工，可供100人同时荡秋千．如图所示，
甲、乙两人(都可视为质点)荡秋千(秋千绳处于水平位置)，从水平位置A点由静止出发绕O点摆下，当摆到最低点B时，甲在极短时间内将乙沿水平方向推出，然后自己刚好能回到A处．已知甲和乙质量均为m，秋千的质量不计，秋千的摆长为R，C点比O点低2R，重力加速度为g，求：
(1)甲、乙两人从A点下摆到B点时秋千绳的拉力大小；
(2)甲推开乙过程中，甲对乙的冲量大小；
(3)乙落地点C与O点的水平距离．
14.某型号质谱仪的工作原理如图甲所示。

M、N为竖直放置的两金属板，两板间电压为U，Q板为
记录板，分界面P将N、Q间区域分为宽度均为d的Ⅰ、Ⅱ两部分，M、N、P、Q所在平面相互平行，a、b为M、N上两正对的小孔。

以a、b所在直线为z轴，向右为正方向，取z轴与Q 板的交点O为坐标原点，以平行于Q板水平向里为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向，建立空间直角坐标系Oxyz.区域Ⅰ、Ⅱ内分别充满沿x轴正方向的匀强磁场和匀强电场，磁感应强度大小、电场强度大小分别为B和E.一质量为m，电荷量为+q的粒子，从a孔飘入电场(初速度视为零)，经b孔进入磁场，过P面上的c点(图中未画出)进入电场，最终打到记录板Q上。

不计粒子重力。

(1)求粒子在磁场中做圆周运动的半径R以及c点到z轴的距离L；
(2)求粒子打到记录板上位置的x坐标；
(3)求粒子打到记录板上位置的y坐标(用R、d表示)；
(4)如图乙所示，在记录板上得到三个点s1、s2、s3，若这三个点是质子 11H、氚核 13H、氦核 24He的
位置，请写出这三个点分别对应哪个粒子(不考虑粒子间的相互作用，不要求写出推导过程)。

15.如图所示，用绝热光滑活塞把气缸内的理想气体分A、B两部分，初态时
已知A、B两部分气体的热力学温度分别为330K和220K，它们的体积之
比为2：1.末态时把A气体的温度升高70℃，把B气体温度降低20℃，活
塞可以再次达到平衡．求气体A初态的压强P0与末态的压强P的比值．
16.如图，空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体，其内圆半径为R，外圆半径为2R。

现有一
束单色光垂直于左侧水平端面射入透明柱体，光束离左侧端面内侧边缘点a的距离L=(√3−
1)R，进入透明体后恰好发生全反射，光在真空中的传播速率为c。

求：
①完成透明柱体内完整的光路图并求出单色光的折射率；
②光在透明体中传播的时间。

-------- 答案与解析 --------1.答案：D
解析：略
2.答案：C
解析：解：根据G Mm
r2=mg得，g=GM
r2。

因为高锟星的质量为地球质量的1
k ，半径为地球半径的
1
q
，则“高锟星”表面的重力加速度是地球表
面的重力加速度的q2
k
.故C正确，A、B、D错误。

故选：C。

根据万有引力等于重力得出重力加速度与天体质量和半径的关系，从而结合质量之比、半径之比求出重力加速度的比值．
解决本题的关键掌握万有引力等于重力这一理论，并能灵活运用．
3.答案：A
解析：试题分析：结合单位制以及能量守恒定律进行判断，即表达式的单位是J，等于势能与动能的增加量之和．
A、要能准确地从球门正中央横梁下边缘踢进一球，则运动员对球做的功W>mgℎ，
W=1
2mg(2ℎ+s2
2ℎ
)=mgℎ+mgs2
ℎ
>mgℎ，所以此式合理，故A正确，C错误；
B、功等于机械能增量，故功W>mgℎ，但s取一定的值时，1
2
mg√ℎ2+s2可能小于mgh，故B错误；
D、等号右边单位为：kg⋅N/kg⋅m2=N⋅m2=J⋅m，不是焦耳，故D错误；
故选：A．
4.答案：A
解析：
【分析】
和电路中的动态分析类似，可以根据R2的变化，确定出总电路的电阻的变化，进而可以确定总电路的电流的变化的情况，再根据电压不变，来分析其他的元件的电流和电压的变化的情况。

电路的动态变化的分析，总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况，再确定其他的电路的变化的情况，即先部分后整体再部分的方法。

【解答】
A .闭合开关前，由闭合电路的欧姆定律电流表读数为I =U
2R ，闭合开关后，由闭合电路的欧姆定律可知，电流表读数I =U
3R ，所以闭合开关后电流表示数变小，故A 正确；
B .开关断开时，副线圈电压表V 2的有效值U 2 =
√2
√2
=100V ，可知负载的电压为200V ，根据电压
与匝数成正比，得U 1
=360V ，即电压表V 1 的示数为360V ，故B 错误； C .闭合开关后负载的输出功率增大，所以变压器的输入功率增大，故C 错误； D .闭合开关S ，根据闭合电路的欧姆定律可知，电压表V 2示数为2003
V ，故D 错误。

故选A 。

5.答案：C
解析：解：当a 受到的摩擦力达到最大静摩擦力且方向向上，b 受到的摩擦力达到最大静摩擦力且方向向下时，m 1
m 2
最大，
根据平衡条件得：m 1gsinα−μm 1gcosα=m 2gsinβ+μm 2gcosβ 解得：m 1
m 2=2.09，
当b 受到的摩擦力达到最大静摩擦力且方向向上，a 受到的摩擦力达到最大静摩擦力且方向向下时，
m 1
m 2最小，
根据平衡条件得：m 1gsinα+μm 1gcosα=m 2gsinβ−μm 2gcosβ
解得：m
1
m 2
=0.89，
则0.89≤m
1
m 2
<2.09，故C 正确，ABD 错误。

故选：C 。

当a 受到的摩擦力达到最大静摩擦力且方向向上，b 受到的摩擦力达到最大静摩擦力且方向向下时，
m 1
m 2最大，
当b 受到的摩擦力达到最大静摩擦力且方向向上，a 受到的摩擦力达到最大静摩擦力且方向
向下时，m 1
m 2最小，根据平衡条件列式求出m 1
m 2的范围选择即可。

本题主要考查了共点力平衡条件的直接应用，要求同学们能正确分析物体的受力情况，注意临界条件的应用，难度适中。

6.答案：AD
解析： 【分析】
v 2>v 1时，由于重力做正功，电场力不一定做正功．由动能定理可求出电场力做功，由电场力做功W =qU ，即可求出A 、B 两点间的电势差U.小球运动到B 点时所受重力的瞬时功率P =mgv 2sinα。

本题主要是动能定理的应用，动能定理反映外力对物体做的总功与动能变化的关系，要在分析受力的基础上，确定哪些力对物体做功，不能遗漏。