湖南师大附中2019届高三高考模拟卷(二)理科综合物理试题(含解析)

湖南师大附中2019届高考模拟卷(二)
理科综合物理能力测试
二、选择题：本题共8小题，每小题6分。

在每小题给出的四个选项中，第14～18题只有一项符合题目要求，第19～21题有多项符合题目要求。

全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分。

14．物理学是一门以实验为基础的学科，任何学说和理论的建立都离不开实验。

下面给出了几个在物理学发展史上有重要地位的物理实验以及与之相关的物理学发展史实的说法，其中错误的是(B)
A ．α粒子散射实验是原子核式结构理论的实验基础
B ．天然放射现象的发现证实了玻尔原子理论是正确的
C ．光电效应实验表明光具有粒子性
D ．电子的发现揭示了原子不是构成物质的最小微粒
15．如图所示，某交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动。

该小型发电机的线圈共220匝，线圈面积S ＝220
m 2，线圈转动的频率为50 Hz ，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度B ＝1π
T 。

如果用此发电机带动两个标有“220 V 11 kW ”的电动机正常工作，需在发电机的输出端a 、b 与电动机之间接一个理想变压器，电路如图。

下列说法不正确的是(A)
A ．发电机的输出电压为220 V
B ．原副线圈匝数比n 1n 2＝51
C ．电流表示数为20 A
D ．发电机的输出功率为2.2×104 W
【解析】线圈转动产生的电动势最大值为：E m ＝NBSω＝1 100 2 V ，由于线圈内阻不计，则输出电压就等于电动势，得发电机输出电压的有效值为1 100 V ，故A 错误；由于电动机的额定电压为220 V ，所以理想变压器输出端的电压也为220 V ，则理想变压器原副线圈匝数
比为：n 1n 2＝U 1U 2＝51
，故B 正确；由电路可知电源输出功率等于电动机的输入功率，故发电机的输出功率为：P 出＝2.2×104 W ，由理想变压器P 入＝P 出，而P 入＝U 1I 1，解得I 1＝20 A ，故C 、D 正确。

16．如图甲所示，用粘性材料粘在一起的A 、B 两物块静止于光滑水平面上，两物块的质量分别为m A ＝1 kg 、m B ＝2 kg ，当A 、B 之间产生拉力且大于0.3 N 时A 、B 将会分离。

t ＝0时刻开始对物块A 施加一水平推力F 1，同时对物块B 施加同一方向的拉力F 2，使A 、B 从静止开始运动，运动过程中F 1、F 2方向保持不变，F 1、F 2的大小随时间变化的规律如图乙所示。

则下列关于A 、B 两物块受力及运动情况的分析，正确的是(D)
A ．t ＝2.0 s 时刻A 、
B 之间作用力为零
B ．t ＝2.5 s 时刻A 对B 的作用力方向向左
C ．t ＝2.5 s 时刻A 、B 分离
D ．从t ＝0时刻到A 、B 分离，它们运动的位移为5.4 m
【解析】由图可知：F 1＝3.6－0.9t ，F 2＝0.9t ()t<4.0 s ；分析可知一开始AB 一起运动，对AB 整体有：F 1＋F 2＝()
m A ＋m B a ，有a ＝1.2 m/s 2；若t 时刻A 与B 分离，此时对A ：F 1＋
F Nmax ＝m A a ，得t ＝3.0 s ，此过程中s ＝12
at 2＝5.4 m ；当t ＝2.5 s 时，对A ：F 1＋F N ＝m A a ，F N ＝－0.15 N ，故此时A 对B 的作用力向右；故答案选D 。

17．托卡马克(Tokamak)是一种复杂的环形装置，结构如图所示。

环心处有一欧姆线圈，四周是一个环形真空室，真空室外部排列着环向场线圈和极向场线圈。

当欧姆线圈中通以变化的电流时，在托卡马克的内部会产生巨大的涡旋电场，将真空室中的等离子体加速，从而达到较高的温度。

再通过其他方式的进一步加热，就可以达到核聚变的临界温度。

同时，环形真空室中的高温等离子体形成等离子体电流，与极向场线圈、环向场线圈共同产生磁场，在真空室区域形成闭合磁笼，将高温等离子体约束在真空室中，有利于核聚变的进行。

已知真空室内等离子体中带电粒子的平均动能与等离子体的温度T 成正比，下列说法正确的是(C)
A ．托卡马克装置中核聚变的原理和目前核电站中核反应的原理是相同的
B ．极向场线圈和环向场线圈的主要作用是加热等离子体
C ．欧姆线圈中通以恒定电流时，托卡马克装置中的等离子体将不能发生核聚变
D ．为了约束温度为T 的等离子体，所需要的磁感应强度B 必须正比于温度T
18．如图所示的建筑是厄瓜多尔境内的“赤道纪念碑”。

设某人造地球卫星在赤道上空飞行，卫星的轨道平面与地球赤道重合，飞行高度低于地球同步卫星。

已知卫星轨道半径为r ，飞行方向与地球的自转方向相同，设地球的自转角速度为ω0，地球半径为R ，地球表面重力加速度为g ，某时刻卫星通过这一赤道纪念碑的正上方，下列说法正确的是(D)
A ．该卫星在轨道上运动的线速度小于静止于赤道表面物体随地球自转的线速度
B ．该卫星在轨道上运动的向心加速度小于地球同步卫星的向心加速度
C ．该卫星在轨道上运行时的机械能一定小于某一个地球同步卫星的机械能
D ．该卫星过时间2πgR 2
r 3
－ω0再次经过此纪念碑的正上方
19．半径分别为r 和2r 的同心半圆光滑导轨MN 、PQ 固定在同一水平面内，一长为r 、电阻为2R 、质量为m 且质量分布均匀的导体棒AB 置于半圆轨道上面，BA 的延长线通过导轨的圆心O ，装置的俯视图如图所示。

整个装置位于磁感应强度大小为B 、方向竖直向下的匀强磁场中。

在N 、Q 之间接有一阻值为R 的电阻。

导体棒AB 在水平外力作用下，以角速度ω绕O 顺时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触。

设导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ，导轨电阻不计，重力加速度为g ，则下列说正确的是(BC)
A ．导体棒A
B 两端的电压为34
Brω2 B ．电阻R 中的电流方向从Q 到N ，大小为Br 2ω2R
C ．外力的功率大小为3B 2r 4ω24R ＋32
μmgrω D ．若导体棒不动，要产生同方向的感应电流，可使竖直向下的磁场的磁感应强度增加，且变化得越来越慢
【解析】导体棒在匀强磁场中切割磁感线产生感应电动势E ＝Bl v －＝Br v A ＋v B 2＝32
Br 2ω，由等效电路可知：I ＝E
R ＋2R ＝Br 2ω2R ，U AB ＝R R ＋2R E ＝12Br 2ω，故A 错误，B 正确；由能量的转化和守恒有：P 外＝BIr v －＋f v －＝3B 2r 4ω24R ＋32
μmgrω，故C 正确；由楞次定律可知D 错误。

20．如图所示，轻弹簧一端固定在O 1点，另一端系一小球，小球穿在固定于竖直面内、圆心为O 2的光滑圆环上，O 1在O 2的正上方，C 是O 1O 2的连线和圆环的交点，将小球从圆环上的A 点无初速度释放后，发现小球通过了C 点，最终在A 、B 之间做往复运动。

已知小球在A 点时弹簧被拉长，在C 点时弹簧被压缩，则下列判断正确的是(BD)
A ．小球从A 至C 一直做加速运动，从C 至
B 一直做减速运动
B ．弹簧在A 点的伸长量一定大于弹簧在
C 点的压缩量
C ．弹簧处于原长时，小球的速度最大
D ．小球机械能最大的位置有两处
21．如图所示，在直角坐标系xOy 中x>0空间内充满方向垂直纸面向里的匀强磁场(其他区域无磁场)，磁感应强度为B ，x<0空间内充满方向水平向右的匀强电场(其他区域无电场)，电场强度为E ，在y 轴上关于O 点对称的C 、D 两点间距为L 。

带电粒子P(不计重力)从C 点以速率v 沿x 轴正向射入磁场，并能从D 点射出磁场；与粒子P 不相同的粒子Q 从C 点以不同的速度v′同时沿纸面平行x 轴射入磁场，并恰好从D 点第一次穿过y 轴进入电场，且粒子P 、Q 同时过D 点，则下列说法正确的是(ABD)
A ．粒子P 带正电
B ．在粒子Q 从
C 点运动到
D 点的过程中，粒子P 在磁场中运动的时间一定为
πL 2v C ．在粒子Q 从C 点运动到D 点的过程中，粒子P 在磁场中运动的路程可能为
2πL 3 D ．粒子P 与Q 的比荷之比可能为2＋2vB πE
【解析】分析可知粒子P 经磁场匀速圆周运动偏转后垂直y 轴进入电场，经电场中匀变速直线运动后，又在磁场中偏转，如此往复。

由左手定则易知粒子P 带正电，A 正确；粒子
P 在磁场中做周期性运动可知：2nR ＝L ，s ＝n ·πR ＝πL 2
，C 错误；P 在磁场中运动的时间t ＝s v ＝πL 2v ，B 正确；若粒子P 在磁场中偏转n 次，那么t P ＝πm Bq n ＋2vm Eq ()
n －1，Q 在磁场中运动半周，t Q ＝πm ′Bq ′，而t P ＝t Q ，当n ＝2时，P 与Q 的比荷之比为2＋2vB πE
，可知D 正确。

第Ⅱ卷
三、非选择题：本卷包括必考题和选考题两部分。

第22题～第32题为必考题，每个试题考生都必须作答。

第33题～第38题为选考题，考生根据要求作答。

(一)必考题：共129分。

22．(8分，每空2分)某课外活动小组利用竖直上抛运动验证机械能守恒定律。

(1)某同学用20分度游标卡尺测量小球的直径，读数如图甲所示，小球直径为__1.020__cm 。

图乙所示弹射装置将小球竖直向上抛出，先后通过光电门A 、B ，计时装置测出小球通过A 、B 的时间分别为2.55 ms 和5.15 ms ，由此可知小球通过光电门A 、B 时的速度分别为v A 、v B ，其中v A ＝__4(4.0或4.00也对)__m/s 。

(2)用刻度尺测出光电门A 、B 间的距离h ，已知当地的重力加速度为g ，只需比较__gh 和v 2A 2－v 2B 2
__(用题目中涉及的物理量符号表示)是否相等，就可以验证机械能是否守恒。

(3)通过多次实验发现，小球通过光电门A 的时间越短，(2)中要验证的两数值差越大，试分析实验中产生误差的主要原因是__小球上升过程中受到空气阻力的作用，速度越大，所受阻力越大__。

【解析】(1)由游标卡尺的读数方法d ＝主尺读数＋游标尺的读数，注意分度，读得小球
直径为1.020 cm ，小球通过光电门可近似认为做匀速直线运动，所以v A ＝d t A ＝1.020 cm 2.55 ms
＝4 m/s ；(2)在验证机械能守恒时，要看动能的减少量是否等于势能的增加量，即gh ＝v 2A 2－v 2B 2
；(3)小球通过A 的时间越短，意味着小球的速度越大，而速度越大受到的空气阻力就越大，损失的能量越多，动能的减少量和势能的增加量差值越大。

23．(8分，每空2分)发光二极管(LED)是由镓(Ga)、砷(As)与磷(P)等的化合物制成的一种能够发光的半导体电子元件，通常用在电路及仪器中作为指示灯，或组成文字或数字显示，其显著的特点就是具有单向导电性。

其电路符号如图甲所示，正常使用时带“＋”号的一端
应接在电源的正极，带“－”号的一端应接在电源的负极。

某课外活动小组用实验方法测得某型号发光二极管两端的电压U 和通过它的电流I 的数据如下表所示：
__丙__(实验中的系统误差主要是由__电压表分流__引起的。

(2)请在图丁的坐标纸上用描点法画出该型号发光二极管的伏安特性曲线。

(3)若该型号发光二极管的最佳工作电压为2.5 V ，现用5 V 的稳压电源供电，则需要在电路中串联一个电阻R 才能使其处于最佳工作状态，请根据所画出的该型号二极管的伏安特性曲线进行分析，串联的电阻R 的阻值为__116(112～120均可)__Ω。

(结果保留三位有效数字)
【解析】(1)滑动变阻器应接成分压式电路；(2)如图所示；(3)根据U －I 图线，当二极管的工作电压为2.5 V 时，工作电流约为21.5 mA ，串联电阻上分到的电压应为2.5 V ，故应串
联的电阻为：R ＝U I ＝ 2.521.5×10－3
Ω≈116 Ω。

(112～120都算正确) 24．(14分)如图所示，水平地面上有三个静止的小物块A 、B 、C ，质量均为m ＝2 kg ，相距均为l ＝5 m ，物块与地面间的动摩擦因数均为μ＝0.25。

现对A 始终施加一水平向右的恒力F ＝10 N ，此后每次碰撞后物体都粘在一起运动。

设碰撞时间极短，重力加速度大小为g ＝10 m/s 2。

求：
(1)物体A 与B 碰撞后瞬间的速度大小；
(2)物体AB 与C 碰撞后的过程中，摩擦产生的热量。

【解析】(1)物体A 与B 碰撞前做匀加速运动的加速度为：a 1＝F －μmg m
＝2.5 m/s 2(2分) A 碰B 前的速度为：v 0＝2a 1l ＝5 m/s(2分)
A 、
B 碰撞时，取向右为正方向，由动量守恒定律，有：mv 0＝2mv 1，
解得：v 1＝2.5 m/s(2分)
(2)A 、B 碰后，加速度为：a 2＝F －2μmg 2m
＝0，所以A 、B 碰后一起做匀速直线运动。

A 、B 与C 碰撞动量守恒，取向右为正方向，由动量守恒定律：2mv 1＝3mv 2，
得：v 2＝53
m/s(2分) 碰后三个物体匀减速运动，加速度为：a 3＝F －3μmg 3m ＝－56
m/s 2(2分) 匀减速向右运动位移为： x 2＝v 22
－2a 3＝53
m(2分) 摩擦生热为：Q ＝μ·3mgx 2＝25 J(2分)
25．(17分)如图所示，PQ 是两块平行金属板，上极板接电源正极，两极板之间的电压U ＝1.2×104 V ，一群带负电粒子不停地通过P 极板的小孔以速度v 0＝2.0×104 m/s 垂直金属板飞入，通过Q 极板上的小孔后，垂直AC 边的中点O 进入边界为等腰直角三角形的匀强磁场
中，磁感应强度B ＝1.0 T ，边界AC 的长度a ＝1.6 m ，粒子比荷q m
＝5×104 C/kg 。

不计粒子的重力。

(1)粒子进入磁场时的速度大小是多少？
(2)粒子在磁场中运动的时间为多大？打在什么位置？
(3)若在两极板间加一正弦交变电压u ＝()4.4＋3.22×104·sin 314t(V)，则这群粒子可能从磁场边界的哪些区域飞出？并求出这些区域。

(每个粒子在电场中运动时，可认为电压是不变的)
【解析】(1)粒子从P 极板进入电场后，由动能定理，有：
qU ＝12mv 2－12mv 20
代入数据得：v ＝4×104 m/s(3分)
(2)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，有
qvB ＝m v 2R
R ＝mv qB
＝0.8 m ，粒子垂直打在BC 边的中点(2分) 粒子在磁场中运动的周期为：T ＝2πR v ＝2πm qB ＝2π5
×10－4 s 粒子在磁场中偏转90°角，故：t ＝14
T ＝π×10－5 s(3分)
(3)当粒子在电压反向时进入电场，由qU ＝0－12
mv 20，可知当反向电压U>0.4×104 V 时，粒子均不能进入磁场(2分)
当t ＝0时刻射入的粒子没有经过加速，粒子将以v 0＝2.0×104 m/s 从O 点射入磁场，R 0＝mv 0qB
＝0.4 m ，恰好打在C 点，因此OC 边可以全部打到(2分) 当粒子经正向最大电压加速进入电场中，
qU m ＝12mv 2m －12
mv 20 可知粒子的最大速度v m ＝4()2＋1×104 m/s R max ＝mv m qB ＝45()
2＋1 m(2分) 若粒子与AB 边相切飞出，如图所示，由几何关系得：
R 切＝22R 切＋25
2 可得：R 切＝45()
2＋1 m
可知以最大速度进入磁场中的粒子的运动轨迹恰好与AB边相切，即没有粒子从AB边界射出。

以最大速度射入磁场中的粒子在P点与AB边相切后，经BC边上的E点射出磁场区域，由几何关系得：R2切－CO12＝EC2，代入数据可得，带电粒子在BC边射出的范围EC 长度为：
4
522＋1 m(3分)
(二)选考题：共45分。

请考生从2道物理题、2道化学题、2道生物题中每科任选一题作答。

如果多做，则每科按所做的第一题计分。

33．【物理——选修3－3】(15分)
(1)(5分)下列说法中正确的是__ADE__。

(填正确答案标号。

选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。

每选错1个扣3分，最低得分为0分)
A．一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，其分子势能增加
B．如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能增大，因此压强必然增大
C．同种物质不可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现
D．液体表面具有收缩的趋势，是由于液体表面层里分子的分布比内部稀疏的缘故
E．生产半导体器件时，需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，可以在高温条件下利用扩散来完成
(2)(10分)每年在元宵节的时候，我们都能看到很多市民在湘江边上放孔明灯祈福、许愿。

如图，孔明灯的质量m＝0.2 kg、体积恒为V＝1 m3，夜间空气温度t0＝7 ℃，大气压强p0＝1.013×105 Pa，该条件下空气密度ρ0＝1.26 kg/m3。

重力加速度g＝10 m/s2。

点燃灯内蜡烛对灯内气体缓慢加热，直到灯刚能浮起时，求：
(ⅰ)灯内气体的密度ρ；
(ⅱ)灯内气体温度为多少摄氏度。

【解析】(ⅰ)设加热至热力学温度T，灯内气体密度为ρ，孔明灯刚能浮起，有：
ρ0Vg ＝mg ＋ρVg ①(2分)
解得：ρ＝1.06 kg/m 3 ②(2分)
(ⅱ)孔明灯底部开口，说明灯内气体压强不变。

以t 0＝7 ℃(热力学温度为T 0)时灯内气体
为研究对象(初始体积V 0＝V)，设加热后体积膨胀至V′，有：V 0T 0＝V′T
③(2分) 又因为灯内原有气体总质量不变，则：ρ0V 0＝ρV′ ④(2分)
联立②③④代入T ＝273＋t 及数据，得：T ＝332.8 K 即t ＝59.8 ℃ ⑤(2分)
34．【物理——选修3－4】(15分)
(1)(5分)如图甲所示，B 、C 和P 是同一水平面内的三个点，沿竖直方向振动的横波Ⅰ在介质中沿BP 方向传播，P 与B 相距40 cm ，B 点的振动图象如图乙所示；沿竖直方向振动的横波Ⅱ在同一介质中沿CP 方向传播，P 与C 相距50 cm ，C 点的振动图象如图丙所示。

在t ＝0时刻，两列波同时分别经过B 、C 两点，两列波的波速都为20 cm/s ，两列波在P 点相遇，则以下说法正确的是__ACE__。

(填正确答案标号。

选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。

每选错1个扣3分，最低得分为0分)
A ．两列波的波长均为20 cm
B ．P 点是振幅是为10 cm
C ．4.5 s 时P 点在平衡位置且向下振动
D ．这两列波遇到40 cm 的障碍物将发生明显衍射现象
E ．P 点为振动加强的点，且振幅为70 cm
(2)(10分)如图所示，一个透明的圆柱横截面的半径为R ，折射率是3，AB 是一条直径，现有一束平行光沿AB 方向射入圆柱体。

若有一条光线经折射后恰好经过B 点，不考虑光线的反射，求：
(ⅰ)这条入射光线到AB 的距离是多少？
(ⅱ)这条入射光线在圆柱体中运动的时间是多少？
【解析】(ⅰ)设光线经C 点折射后如图所示：
根据折射定律可得：n ＝sin αsin β＝3 ①(1分) 在△OBC 中：sin βR ＝sin α2Rcos β
②(2分) 由①②式解得：α＝60°，β＝30°，CD ＝Rsin α＝32
R ③(3分) (ⅱ)在△DBC 中：BC ＝CD sin β＝3R ④(2分) 光在介质中的速度：v ＝c n
⑤ 由④⑤式解得：t ＝BC v ＝3R c ⑥(2分)。