湖南省邵阳市灵山寺中学2020-2021学年高三物理联考试题带解析

湖南省邵阳市灵山寺中学2020-2021学年高三物理联考试题含解析
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. （单选）普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流,通常要通过电流互感器来连接,图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少,工作时电流为I ab,c d一侧线圈的匝数较多,工作时电流为I cd,为了使电流表能正常工作,则
A.ab接MN、cd接PQ,I ab<I cd
B.ab接MN、cd接PQ,I ab>I cd
C.ab接PQ、cd接MN,I ab<I cd
D.ab接PQ、cd接MN,I ab>I cd
参考答案：
B
本题考查电流互感器的原理,意在考查考生的理解能力和利用物理规律解决实际问题的能力。

电流互感器ab一侧线圈匝数比cd一侧线圈匝数少,根据变流比公式I1n1=I2n2可知,I ab>I cd,电流表应接在电流较小一侧,B项正确。

2. (单选题)S1、S2表示劲度系数分别为k1、k2的两根弹簧，k1>k2；a和b表示质量分别为m a和m b的两个小物块，m a>m b，将弹簧与物块按图示方式悬挂起来，现要求两根弹簧的总长度最短，悬挂方式是A．弹簧S1在上，物块a在上B．弹簧S1在上，物块b在上
C．弹簧S2在上，物块a在上D．弹簧S2在上，物块b在上
参考答案：
A
3. （多选）一理想变压器原、副线圈的匝数比为44：1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头．下列说法正确的是（）
A．副线圈输出电压的频率为50Hz
B．副线圈输出电压的有效值为5V
C．P向左移动时，副线圈中的电阻R消耗的功率增大
D．P向左移动时，变压器的输入功率减小
参考答案：
解：A、由图象可知，交流电的周期为0.02s，所以交流电的频率为50Hz，所以A正确．
B、原线圈的电压的最大值为311V，根据电压与匝数成正比可知，所以副线圈的电压的最大值为
V，所以电压的有效值为U=5V，所以B正确．
C、P左移，R变大，原副线的电流都变小．而电压不变，故副线圈消耗功率减小，RR消耗的功率减小，故C错误D正确．
故选：ABD
4. 如图所示，小球B刚好放在真空容器A内，将它们以初速度v0竖直向上抛出，下列说法中正确的是（）
A．若不计空气阻力，上升过程中，B对A的压力向上
B．若考虑空气阻力，上升过程中，B对A的压力向上
C．若考虑空气阻力，上升过程中，B对A的压力向下
D．若不计空气阻力，上升过程中，B对A的压力向下
参考答案：
B
解：A、D、将容器以初速度V0竖直向上抛出后，若不计空气阻力，以整体为研究对象，根据牛顿第二定律得到加速度为g，再以容器A为研究对象，上升过程其合力等于其重力，则B对A没有压力，A对B也没有支持力．故A错误，D错误．
B、C、若考虑空气阻力，以整体为研究对象，根据牛顿第二定律得到，上升过程加速度大于g，再以球B为研究对象，根据牛顿第二定律分析，B受到的合力大于重力，B除受到重力外，还应受到向下的压力．A对B的压力向下，B对A的压力向上，故B正确，C错误．
故选：B
5. （多选题）如图，质量为用、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于、，并处于匀强磁场中，当导线中通以沿X正方向的电流I且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为．则磁感应强度方向和大小可能为( )
A、方向，
B、y方向，
C．z负向，
D、沿悬线向上，
参考答案：
BC
A、磁感应强度方向为z正向，根据左手定则，直导线所受安培力方向沿y负方向，直导线不能平衡，所以A错误；
B、磁感应强度方向为y正向，根据左手定则，直导线所受安培力方向沿z正方向，根据平衡条件BIL=mg，所以，所以B正确；
C、磁感应强度方向为z负方向，根据左手定则，直导线所受安培力方向沿y正方向，根据平
衡条件BILRcosθ=mgRsinθ，所以，所以C正确；
D、磁感应强度方向沿悬线向上，直导线不能平衡，所以D错误。

故选BC。

二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分
6. 如图所示，在距水平地面高均为0.4m处的P、Q两处分别固定两光滑小定滑轮，细绳跨过滑轮，一端系一质量为m A=2.75kg的小物块A，另一端系一质量为m B=1kg的小球B．半径R=0.3m的光滑半圆形轨道竖直地固定在地面上，其圆心O在P点的正下方，且与两滑轮在同一竖直平面内，小球B套在轨道上，静止起释放该系统，则小球B被拉到离地0.225 m高时滑块A与小球B的速度大小相等，小球B从地面运动到半圆形轨道最高点时的速度大小为 4 m/s．
参考答案：
：解：当绳与轨道相切时滑块与小球速度相等，（B速度只沿绳），由几何知识得R2=h?PO，所以有：
h===0.225m．
小球B从地面运动到半圆形轨道最高点时，A物的速度为零，即v A=0，
对系统，由动能定理得：
m A g[﹣（PO﹣R）]=m B gR+
代入数据解得：v B=4m/s
故答案为：0.225m，4
7. 如图所示，物体A、B经无摩擦的定滑轮用细线连在一起，A物体受水平向右的拉力F的作用，此时B以速度v匀速下降，A水平向左运动，当细线与水平方向成300角时，A
的速度大小
为．A向左运动的过程中，所受到的摩擦力（填变大、变小、不变）．
参考答案：
变小
8. （4分）某脉冲激光器的耗电功率为2×103瓦，每秒钟输出10个光脉冲，每个脉冲持续的时间为10－8秒，携带的能量为0.2焦耳，则每个脉冲的功率为瓦，该激光器将电能转化为激光能量的效率为。

参考答案：
答案： 2×103，0.001
9. 有一直角架AOB，AO水平放置，表面粗糙。

OB竖直向下，表面光滑。

AO上套有一个小环P，OB上套有一个小环Q，两环质量均为m，两环间由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连，并在某一位置平衡（如图13）。

现将P环向左移一小段距离，两环再次达到平衡，移动后和移动前比较，AO杆对P环的支持力N；细绳的拉力T 。

参考答案：
不变，变大
10. 直角玻璃三棱镜的截面如图所示，一条光线从AB面入射，ab为其折射光线，ab与AB面的夹角= 60°．已知这种玻璃的折射率n =，则：
①这条光线在AB面上的的入射角为；
②图中光线ab （填“能”或“不能”）从AC面折射出去．参考答案：
①45°(2分) ②不能
11. 在同一光滑斜面上放同一导体棒，右图所示是两种情况的剖面图。

它们所外空间有磁感强度大小相等的匀强磁场，但方向不同，一次垂直斜面向上，另一次竖直向上,两次导体A分别通有电流I1和I2，都处于静止平衡。

已知斜面的倾角为θ，则I1：I2= ，斜面对导体A的弹力大小之比N1：N2= 。

参考答案：
cosθ：1 cos2θ：1
12. （4分）如图所示，在竖直平面内固定着光滑的圆弧槽，它的末端水平，上端离地高H。

一个小球从上端无初速度滑下，若要小球的水平射程为最大值，则圆弧槽的半径为
_______，最大的水平射程为_________。

参考答案：
，
13. 为了“验证牛顿运动定律”，现提供如图所示的器材：A为小车，B为电火花计时器，C为装有砝码的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车拉力F
等于砝
码和小桶的总重量．请思考探究思路并回答下列问题：
(1)为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取什么做法？
_______________________________.
(2)在“探究加速度与质量的关系”时，保持砝码和小桶质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m的数据如下表：
根据上述实验数据，用计算机绘制出a—m图象如图所示：
通过对图象(图甲)的观察，可猜想在拉力F一定的情况下a与m的关系可能是：a∝m－1、a∝m－2、a∝m－3、…，为了验证猜想，请在图乙中作出最能直观反映a与m之间关系的图象．
(3)
在“探究加速度与力的关系”时，保持小车的质量不变，改变小桶中砝码的质量，该同学根据实验数据作出了加速度a与力F图线如图所示，该图线不通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因是________________________________________________________．
参考答案：
(1)把木板的右端(或安装打点计时器的那端)适当垫高，以平衡摩擦力
(2)如图所示
(3)实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分
三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分
14. （11分）简述光的全反射现象及临界角的定义，并导出折射率为的玻璃对真空的临界角公式。

参考答案：
解析：
光线从光密介质射向光疏介质时，折射角大于入射角，若入射角增大到某一角度C，使
折射角达到，折射光就消失。

入射角大于C时只有反射光，这种现象称为全反射，相应
的入射角C叫做临界角。

光线由折射率为的玻璃到真空，折射定律为：①
其中分别为入射角和折射角。

当入射角等于临界角C时，折射角等于，代入
①式得
②
15. 如图所示，质量m = 1 kg的小物块静止放置在固定水平台的最左端，质量2 kg的小车左端紧靠
平台静置在光滑水平地面上，平台、小车的长度均为0.6 m。

现对小物块施加一水平向右的恒力F，使小物块开始运动，当小物块到达平台最右端时撤去恒力F，小物块刚好能够到达小车的右端。

小物块大小不计，与平台间、小车间的动摩擦因数均为0.5,重力加速度g取10 m/s2，水平面足够长，求:
(1)小物块离开平台时速度的大小；
(2)水平恒力F对小物块冲量的大小。

参考答案：
（1）v0=3 m/s；（2）【详解】（1）设撤去水平外力时小车的速度大小为v0，小物块和小车的共同速度大小为v1。

从撤去恒力到小物块到达小车右端过程，对小物块和小车系统：
动量守恒：
能量守恒：
联立以上两式并代入数据得：v0=3 m/s
（2）设水平外力对小物块的冲量大小为I，小物块在平台上运动的时间为t。

小物块在平台上运动过程，对小物块：
动量定理：
运动学规律：
联立以上两式并代入数据得：
四、计算题：本题共3小题，共计47分
16. 如图所示，在无限长的水平边界AB和CD间有一匀强电场，同时在AEFC、BEFD区域分别存在水平向里和向外的匀强磁场，磁感应强度大小相同，EF为左右磁场的分界线．AB边界上的P点到边界EF的距离为（2+）L．一带正电微粒从P点的正上方的O点由静止释放，从P点垂直AB边界进入电、磁场区域，且恰好不从AB边界飞出电、磁场．已知微粒在电、磁场中的运动轨迹为圆弧，
重力加速度大小为g，电场强度大小E（E未知）和磁感应强度大小B（B未知）满足=2，不考虑空气阻力，求：
（1）匀强电场的场强E的大小和方向；
（2）O点距离P点的高度h多大；
（3）若微粒从O点以v0=水平向左平抛，且恰好垂直下边界CD射出电、磁场，则微粒在电、磁场中运动的时间t多长？
参考答案：
解：微粒带电量为q、质量为m，轨迹为圆弧，必有qE=mg．
则E=，E的方向：竖直向上
（2）微粒在磁场中运动速率v1时恰好与AB相切，如图所示，
O1、O2为微粒运动的圆心，O1O2与竖直方向夹角为θ，由几何知识知sinθ=
微粒半径r1，由几何关系有r1+r1sinθ=（2+）L，得r1=2L．
由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有qv1B=m
由动能定理有mgh=mv12；
已知=2，联立解得h=L
（2）微粒平抛到AB边界上的M点的时间为t1，水平距离x1，
由运动学公式有x1=v0t1，h=gt12
代入v0=、h=L，得t1=、x1=L．
微粒在M点时竖直分速度v1=，速度为v=2、与AB夹角为θ=30°．微粒在磁场中运动半径r2=4L．由几何关系知微粒从M点运动30°垂直到达EF边界．
微粒在磁场中运动周期T==4π
由题意有微粒运动时间t=T+k?，（k=0，1，2，…）
微粒运动时间t=2π（）．（k=0，1，2，…）答：（1）匀强电场的场强E的大小为，E的方向：竖直向上；
（2）O点距离P点的高度h为L；
（3）微粒在电、磁场中运动的时间t为2π（）．（k=0，1，2，…）．
【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动；带电粒子在匀强电场中的运动．
【分析】（1）微粒在进入电磁场前做匀加速直线运动，在电磁场中做匀速圆周运动，电场力与重力应平衡，据此分析和求解场强的大小和方向．
（2）微粒在磁场中运动速率v1时恰好与AB相切，画出运动轨迹，根据几何关系求出轨迹半径；由洛伦兹力公式和牛顿第二定律求出轨迹半径．微粒在进入电磁场前做匀加速直线运动，由动能定理可以求出O到P的距离h；
（3）微粒在进入电磁场前做平抛运动，在电磁场中做匀速圆周运动，根据微粒做圆周运动的周期公式求出微粒的运动时间．
17. 如图所示，一轻质弹簧的长度l与弹力F大小的关系图象，试由图线确定：
(1)弹簧的原长；
(2)弹簧的劲度系数；
参考答案：
18. 如图所示，光滑水平面上静止放置质量M=2kg，长L=0.84m的长木板C；离板左端S=0.12m处静止放置质量mA=1kg的小物块A，A与C间的动摩擦因数μ=0.4，在板右端静止放置质量mB=1kg的小物块B，B与C间的摩擦忽略不计．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，A
、
B均可视为质点，g=10m/s2．现在木板上加一水平向右的外力F，问：
（1）当F=9N时，小物块A、B、C的加速度分别为多大？
（2）要使A与B碰撞之前，A的运动时间最短，则F至少应为多大，并求出最短时间．（3）若在A与B刚发生弹性碰撞时撤去外力F，且A最终能滑出C，则F的取值范围是多少？
参考答案：
解答：解：（1）设A和C一起向右加速，它们之间静摩擦力为f，
由牛顿第二定律得：F=（M+mA）a，
解得：a=3m/s2，
对A，f=mAa=1×3=3N＜μmAg=4N，则A、C相对静止，一起加速运动；
（2）A在与B碰之前运动时间最短，必须加速度最大，
由牛顿第二定律得：fm=μmAg=mAa1，
位移：L﹣s1=a1t12，解得：t1=0.6s；
（3）在A与B发生碰撞时，A刚好滑至板的左端，则此种情况推力最大，设为F1，
对板C，由牛顿第二定律得：F1﹣μmAg=MaC，位移：L=aCt12，解得：F1=N≈13.3N，若A与C没有发生相对滑动，设推力最小为F2．A与B发生弹性碰撞之前，
对A和C，由动能定理得：F2（L﹣s）=（M+mA）v12﹣0，
A与B发生弹性碰撞，因质量相等，A的速度交换给B，A静止，
而后刚好撤去外力，A与C发生相对滑动，A滑至C的左端时A、C刚好共速，
以C的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：Mv1=（M+mA）v2，
由能量守恒定律得：μmAgs=Mv12﹣（M+mA）v22，
解得：F2=3N，。