山西省运城市坡底中学2020年高三物理模拟试题含解析

山西省运城市坡底中学2020年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. 2011年11月3日，“神州八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器成功实施了首次交会对接。

任务完成后“天宫一号”经变轨升到更高的轨道，等待与“神州九号”交会对接．变轨前和变轨完成后“天宫一号”的运行轨道均可视为圆轨道，对应的轨道半径分别为R1、R2，对应的角速度和向心加速度分别为ω1、ω2和a1、a2，则有
A．
B．
C．变轨后的“天宫一号”比变轨前动能减小了，机械能增加了
D．在正常运行的“天宫一号”内，体重计、弹簧测力计、天平都不能使用了
参考答案：
BC
天宫一号绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设天宫一号的质量为m、轨道半径为R、地球质量为M，有G=m=mω2R=m（）2R=ma解得v=①，
T=②，a=③,变轨后天宫一号的轨道半径增大，由①式知动能减小，由于此过程外力对天宫一号做正功，所以其机械能增加了，C对。

由③式知B对。

由②
式结合知A错误。

在正常运行的“天宫一号”内，物体处于完全失重状态，与重力有关的实验不能进行，D项里的弹簧测力计可以使用，选项D错。

2. （多选）如图所示，两束单色光a、b从水面下射向A点，光线经折射后合成一束光c，则下列说法正确的是：A．用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距B．用a、b光分别做单缝衍射实验时它们的衍射条纹宽度都是均匀的
C．在水中a光的速度比b光的速度小
D．从水射向空气时a光的临界角大于b光的临界角
参考答案：
A D
3. 如图所示，t＝0时，质量为0.5 kg的物体从光滑斜面上的A点由静止开始下滑，经过B点后进入水平面(设经过B点前后速度大小不变)，最后停在C点．每隔2 s物体的瞬时速度记录在下表中，重力加速度g＝10 m/s2，则下列说法中正确的是()
t
/s 0 2 4 6
A．t＝3 s的时刻物体恰好经过B点
B．t＝10 s的时刻物体恰好停在C点
C．物体运动过程中的最大速度为12 m/s
D．A、B间的距离大于B、C间的距离
参考答案：
B
4. （单选）汽车以大小为20m / s的速度做匀速直线运动，刹车后，获得的加速度的大小为5m /s2，那么刹车后2s内与刹车后6s内汽车通过的路程之比为（）
A．3 : 4 B．3 : 5 C．4 : 3 D．2: 3
参考答案：
A
5. （单选）如图所示，空间有一垂直纸面的磁感应强度为0.5T的匀强磁场，一质量为0.2kg且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上，在木板左端无初速放置一质量为0.1kg、电荷量q=+0.2C的滑块，滑块与绝缘木板之间动摩擦因数为0.5，滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力。

t=0时对木板施加方向水平向左，大小为0.6N恒力，g取10m/s2。

则
A．木板和滑块一直做加速度为2m/s2的匀加速运动
B．滑块开始做加速度减小的变加速运动，最后做速度为10m/s匀速运动
C．木板先做加速度为2m/s2匀加速运动，再做加速度增大的运动，最后做加速度为3m/s2的匀加速运动
D．t=5s后滑块和木板开始有相对运动
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. 一质子束入射到能止靶核上，产生如下核反应:
式中P代表质子，n代表中子，x代表核反应产生的新核.由反应式可知，新核X的质子数
为，中子数为。

参考答案：
14 13解析：质子的电荷数为1，质量数为1，中子的电荷数为0，质量数为1．根据电荷数守恒、质量数守恒，X的质子数为1+13-0=14，质量数为1+27-1=27．因为质量数等于质子数和中子数之和，则新核的中子数为27-14=13．
7. 单位换算：10 m/s = cm/s = km/h
参考答案：
1000 ； 36 8. 为了探究受到空气阻力时，物体运动速度随时间的变化规律，某同学采用了“加速度与物体质量、物体受力关系”的实验装置(如图所示)．实验时，平衡小车与木板之间的摩擦力后，在小车上安装一薄板，以增大空气对小车运动的阻力．
(1)往砝码盘中加入一小砝码，在释放小车________(选填“之前”或“之后”)接通打点计时器的电源，在纸带上打出一系列的点．
(2)从纸带上选取若干计数点进行测量，得出各计数点的时间t与速度v的数据如下表：
请根据实验数据作出小车的v－t图象．
(3)通过对实验结果的分析，该同学认为：随着运动速度的增加，小车所受的空气阻力将变大．你是否同意他的观点？请根据v－t图象简要阐述理由．
参考答案：
（1）之前；
（2）（绘图略）
（3）答：正确，有v-t 图像知v越大，a越小，
合力越小，风阻力越大。

9. 如图所示是某原子的能级图,a、b、c 为原子跃迁所发出的三种波长的
光. 在下列该原子光谱的各选项中,谱线从左向右的波长依次增大,则
正确的是 _____________.
参考答案：
C
10. 探究能力是物理学研究的重要能力之一．有同学通过设计实验来探究物体因绕轴转动而具有的转动动能与哪些因素有关。

他以圆型砂轮为研究对象，研究其转动动能与其质量、半径、角速度等的具体关系。

如图所示，砂轮由动力带动匀速旋转，测得其角速度ω，然后让砂轮脱离动力，用一把弹性尺子与砂轮接触使砂轮慢慢停下，设尺和砂轮间的摩擦力恒为
（转动过程动能定理也成立。

不计转轴的质量及其与支架间的摩擦）。

分别取不同质量、不同半径的砂轮，使其以不同角速度旋转的进行实验，最后得到的数据如下表所示：
(1)根据题给数据计算砂轮的转动动能Ek，
并填在上面的表格里。

(2)由上述数据推导出该砂轮的转动动能Ek与质量m、角速度ω、半径r的关系式为
_____________。

参考答案：（1）填空
（2） EK=kmω2r2 或者EK=mω2r2。

11. 如图所示，质量为m1的滑块置于光滑水平地面上，其上有一半径为R的光滑圆弧。

现将质量为m2的物体从圆弧的最高点自由释放，在物体下滑过程中m1和m2的总机械能
________（选填“守恒”或“不守恒”），二者分离时m1、m2的速度大小之比为___________。

参考答案：
守恒，
12. （4分）如图所示当绳和杆之间的夹角为θ时A沿杆下滑的速度是V、此时B的速度是_________（用V和θ表示）；B是_________（加速或减速）。

参考答案：
减速
13. 地球表面的重力加速度为g，地球半径为R。

有一颗卫星绕地球做匀速圆周运动，轨道离地面的高度是地球半径的3倍。

则该卫星做圆周运动的向心加速度大小为__________；周期为____________。

参考答案：
三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分
14. 如图甲所示，斜面倾角为θ=37°，一宽为d=0.65m的有界匀强磁场垂直于斜面向上，磁场边界与斜面底边平行。

在斜面上由静止释放一矩形金属线框，线框沿斜面下滑，下边与磁场边界保持平行。

取斜面底部为重力势能零势能面，从线框开始运动到恰好完全进入磁场的过程中，线框的机械能E和位移x之间的关系如图乙所示，图中①、②均为直线段。

已知线框的质量为M=0.1 kg，电阻为
R=0.06 Ω．（取g=l0m·s-2, sin 37°=0.6, cos 37°=0.8)求：
(1)线框与斜面间的动摩擦因数μ；
(2)线框刚进入磁场到恰好完全进入磁场所用的时间t：
(3)线框穿越磁场的过程中，线框中的最大电功率P m。

参考答案：
0.5；1/6s；0.54W
【详解】（1）由能量守恒定律，线框减小的机械能等于克服摩擦力做功，则
其中x1=0.36m；
解得μ=0.5
（2）金属线框进入磁场的过程中，减小的机械能等于克服摩擦力和安培力做的功，机械能均匀减小，因此安培力也是恒力，线框做匀速运动，速度为v1
v12=2ax1
解得a=2m/s2 v1=1.2m/s
其中 x2为线框的侧边长，即线框进入磁场过程中运动的距离，可求出x2=0.2m，
则（3）线框刚出磁场时速度最大，线框内电功率最大
由可求得v2=1.8m/s
根据线框匀速进入磁场时：
可得F A=0.2N
又因为
可得
将v2、B2L2带入可得：
15. 静止在水平地面上的两小物块A、B，质量分别为m A=l.0kg，m B=4.0kg；两者之间有一被压缩的微型弹簧，A与其右侧的竖直墙壁距离l=1.0m，如图所示。

某时刻，将压缩的微型弹簧释放，使A、B 瞬间分离，两物块获得的动能之和为E k=10.0J。

释放后，A沿着与墙壁垂直的方向向右运动。

A、B与地面之间的动摩擦因数均为u=0.20。

重力加速度取g=10m/s2。

A、B运动过程中所涉及的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短。

（1）求弹簧释放后瞬间A、B速度的大小；
（2）物块A、B中的哪一个先停止？该物块刚停止时A与B之间的距离是多少？
（3）A和B都停止后，A与B之间的距离是多少？
参考答案：
（1）v A=4.0m/s，v B=1.0m/s；（2）A先停止； 0.50m；（3）0.91m；
分析】
首先需要理解弹簧释放后瞬间的过程内A、B组成的系统动量守恒，再结合能量关系求解出A、B各自的速度大小；很容易判定A、B都会做匀减速直线运动，并且易知是B先停下，至于A是否已经到达墙处，则需要根据计算确定，结合几何关系可算出第二问结果；再判断A向左运动停下来之前是否与B发生碰撞，也需要通过计算确定，结合空间关系，列式求解即可。

【详解】（1）设弹簧释放瞬间A和B的速度大小分别为v A、v B，以向右为正，由动量守恒定律和题给条件有
0=m A v A-m B v B①
②
联立①②式并代入题给数据得
v A=4.0m/s，v B
=1.0m/s
（2）A、B两物块与地面间的动摩擦因数相等，因而两者滑动时加速度大小相等，设为a。

假设A和
B发生碰撞前，已经有一个物块停止，此物块应为弹簧释放后速度较小的B。

设从弹簧释放到B停止所需时间为t，B向左运动的路程为s B。

，则有
④
⑤
⑥
在时间t内，A可能与墙发生弹性碰撞，碰撞后A将向左运动，碰撞并不改变A的速度大小，所以无论此碰撞是否发生，A在时间t内的路程S A都可表示为
s A=v A t–⑦
联立③④⑤⑥⑦式并代入题给数据得
s A=1.75m，s B=0.25m⑧
这表明在时间t内A已与墙壁发生碰撞，但没有与B发生碰撞，此时A位于出发点右边0.25m处。

B 位于出发点左边0.25m处，两物块之间的距离s为
s=025m+0.25m=0.50m⑨
（3）t时刻后A将继续向左运动，假设它能与静止的B碰撞，碰撞时速度的大小为v A′，由动能定理有
⑩
联立③⑧⑩式并代入题给数据得
故A与B将发生碰撞。

设碰撞后A、B的速度分别为v A′′以和v B′′，由动量守恒定律与机械能守恒定律有
联立式并代入题给数据得
这表明碰撞后A将向右运动，B继续向左运动。

设碰撞后A向右运动距离为s A′时停止，B向左运动距离为s B′时停止，由运动学公式由④式及题给数据得
s A′小于碰撞处到墙壁的距离。

由上式可得两物块停止后的距离
四、计算题：本题共3小题，共计47分
16. 如图所示，A、B、C、D为固定于竖直平面内的闭合绝缘轨道，AB段、CD段均为半径R＝2.5m 的半圆，BC、AD段水平，AD =BC = 8 m，B、C之间的区域存在水平向右的有界匀强电场场强E＝6 ×105 V/m；质量为m = 4×10－3 kg、带电量q = +1×10－8C的小环套在轨道上，小环与轨道AD段之间存在摩擦且动摩擦因数处处相同，小环与轨道其余部分的摩擦忽略不计，现使小环在D点获得某一初速度沿轨道向左运动，若小环在轨道上可以无限循环运动，且小环每次到达圆弧上的A点时，对圆轨道刚好均无压力．求：
(1)小环通过A点时的速度多大；
(2)小环与AD段间的动摩擦因数μ；
(3)小环运动到D点时的速度多大．
参考答案：
解：(1)进入半圆轨道AB时小环仅受重力，在A点由向心力公式得：
……………3分
(3)
分
(2)由题意可得：物体在AD段损失的能量跟在电场阶段补充的能量是相等的，故摩擦力做的功与电场力做的功相同。

故: μ mg LAD = qE LBC……………3分
μ = 0.15……………3分
(3)从A到D列动能定理可得：
……………3分
解得：vD = 7 m/s
17. 甲、乙两辆汽车都从静止出发做加速直线运动，加速度方向一直不变．在第一段时间间隔内，两辆汽车的加速度大小不变，汽车乙的加速度大小是甲的两倍；在接下来的相同时间间隔内，汽车甲的加速度大小增加为原来的两倍，汽车乙的加速度大小减小为原来的一半．求甲、乙两车各自在这两段时间间隔内走过的总路程之比．
参考答案：
5：7
试题分析：设汽车甲在第一段时间时间间隔末的速度为v，第一段时间间隔内行驶的路程为，加速度为a，在第二段时间间隔内行驶的路程为．由题，汽车甲在在第二段时间间隔内加速度为2a．设甲、乙两车行驶的总路程分别为，则有．
由运动学公式得
①
②
③
将①代入③得，④
由②+④得
设乙车在时间的速度为，在第一、二段时间间隔内行驶的路程分别为．
同样有
⑤
⑥
⑦将⑤代入⑦得⑧
由⑥+⑧得．
所以甲、乙两车各自行驶的总路程之比为⑨
考点：考查了运动学公式的综合应用
【名师点睛】在分析匀变速直线运动问题时，由于这一块的公式较多，涉及的物理量较多，并且有时候涉及的过程也非常多，所以一定要注意对所研究的过程的运动性质清晰，对给出的物理量所表示的含义明确，然后选择正确的公式分析解题
18. （16分）2006年第九届北京国际车展，奇瑞汽车将展出中国第一辆自主品牌混合动力车奇瑞A5ISG。

这是继丰田、奔驰等国际品牌后，国内自主品牌首次展出可以量产的混合动力车型。

一种采用电力和汽油机双动力驱动的新型汽车，质量为m，当它在平直的公路上行驶时，若只采用汽油机驱动，发动机额定功率为P1，汽车能达到的最大速度为v1；在汽车行驶过程中由于某种原因汽车停在倾角为θ的坡道上，为了保证汽车上坡时有足够大的动力，需改为电力驱动，此时发动机的额定功率为P2．已知汽车在坡道上行驶时所受的阻力是在平直公路上行驶时的k倍，重力加速度为g，求汽车在坡道上能达到的最大速度。

参考答案：
解析：汽油机驱动时，当汽车以额定功率P1匀速行驶时速度最大，设汽油机驱动力为
F1，有：
P1=F1v1①
F1=f ②
当汽车上坡时，采用电力驱动，设电力驱动力为F2，
F2=mgsinθ＋kf ③
设汽车在坡道上能达到的最大速度为v2，由功率公式得：
P2=F2v2④
由以上①②③④式解得⑤。