高三物理二轮高考等值模拟3

等值模拟三
(限时：60分钟)
选择题部分(共42分)
选择题部分共7小题，每小题6分，共42分．
一、选择题(本题共4小题，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．)
14．如图1所示，在水平桌面上有一个倾角为θ的斜面体．一个质量为m的物块，在平行于斜面的拉力F作用下，沿斜面向上做匀速运动．斜面体始终处于静止状态．已知物块与斜面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g.下列结论正确的是( )
图1
A．斜面对物块的摩擦力大小是F
B．斜面对物块的摩擦力大小是μmg
C．桌面对斜面体的摩擦力大小是0
D．桌面对斜面体的摩擦力大小是Fcos α
答案 D
解析分析物块在垂直斜面方向受到两个力即重力垂直斜面向下的分力mgcos θ和支持力F N＝mgcos θ，沿斜面方向受到三个力即重力沿斜面向下的分力mgsin θ，沿斜面向下的摩擦力μF N＝μmgcos θ，沿斜面向上的拉力F，根据受力平衡可得斜面体对物块的摩擦力大小为μmgcos θ＝F－mgsin θ，选项A、B错误．斜面体和物块都处于平衡状态，整体受力分析，竖直方向有两个重力和桌面支持力以及拉力F竖直向上的分力Fsin θ，水平方向为F的水平分力Fcos θ和摩擦力，由于整体平衡，所以有桌面对斜面体摩擦力F f＝Fcos θ，选项C错误，D正确．
15．(2020·安徽安庆市二模)如图2甲所示，静止在地面上的一个物体在竖直向上的拉力作用下开始运动，在向上运动的过程中，物体的动能E k与位移x关系图象如图乙所示．其中在0～h过程中的图线为平滑曲线，h～2h过程中的图线为平行于横轴的直线，2h～3h过程中的图线为一倾斜的直线，不计空气阻力，下列说法正确的是( )
图2
A．物体上升到h高处时，拉力的功率为零
B．在0～h过程中拉力大小恒为2mg
C．在h～2h过程中物体机械能不变
D．在2h～3h过程中物体的机械能不变
答案 D
解析0～h高度内，由动能定理得E k＝(F－mg)x，图线斜率表示合外力，0～h过程中，斜率逐渐减小到零，则拉力逐渐减小到等于重力，合力减小为零，A、B错误；h～2h过程中，物体受到的拉力等于重力，匀速上升，拉力做正功，物体的机械能增加，C错误；在2h～3h过程中，图线斜率恒定，大小为mg，则物体合力大小为mg，物体只受到重力，机械能守恒，D正确．
16．如图3所示，两个固定的相同细环相距一定的距离，同轴放置，O1、O2分别为两环的圆心，两环分别带有均匀分布的等量异种电荷．一带正电的粒子从很远处沿轴线飞来并穿过两环．则在带电粒子运动过程中( )
图3
A．在O1和O2点粒子加速度大小相等，方向向反
B．从O1到O2过程，粒子电势能一直增加
C ．在O 1和O 2连线中点，粒子在该点动能最小
D ．轴线上O 1点右侧、O 2点左侧都存在场强为零的点，它们关于O 1、O 2连线中点对称 答案 D
解析 在＋q 从O 1向O 2运动的过程中，＋Q 对＋q 的电场力向左，－Q 对＋q 的作用力方向也向左，所以加速度相同，都向左，A 错误；在＋q 从O 1向O 2运动的过程中＋Q 对＋q 的电场力向左，－Q 对＋q 的作用力方向也向左，故电场力对＋q 始终做正功，故＋q 的电势能一直减小，B 错误；根据E ＝kQ
r 2可知在O 1右侧＋
Q 产生的场强先增大后减小且一直减小到0，而－Q 的场强大多数情况下小于＋Q 产生的场强，O 1点的合场强不为0且方向向左，故合场强为0的位置应该在O 1的右侧，而在合力为0之前合外力做负功，动能持续减小，之后合力做正功，动能增大，故动能最小的点在O 1的右侧，C 错误；同理，O 2的左侧也有场强为0的位置，而O 1和O 2之间场强始终大于0，由于两个电荷的电荷量相同，故电场关于O 1、O 2连线中间对称，D 正确．
17. 如图4，在一半径为R 的球面顶端放一质量为m 的物块，现给物块一初速度v 0，则( )
图4
A ．若v 0＝gR ，则物块落地点离A 点距离为2R
B ．若球面是粗糙的，当v 0<gR 时，物块一定会沿球面下滑一段，再斜抛离球面
C ．若v 0<gR ，则物块落地点离A 点距离为R
D ．若v 0≥gR ，则物块落地点离A 点距离至少为2R 答案 D
解析 当v 0＝gR ，物块将离开球面做平抛运动，由y ＝2R ＝12gt 2
，x ＝v 0t ，得x ＝2R ，A 错误，D 正确；
若v 0<gR ，物块将沿球面下滑，若摩擦力足够大，则物块可能下滑一段后停下来，若摩擦力较小，物块在圆心上方球面上某处离开，斜向下抛，落地点离A 点距离大于R ，B 、C 错误．
二、选择题(本题共3小题．在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是符合题目要求的．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．)
18. 如图5所示，有一半球形玻璃砖，Ⅰ、Ⅱ两束不同频率的单色光从玻璃砖底边平行射入，a 、b 为入射点(均在玻璃砖底边圆心O 的左侧)，两束光进入玻璃砖后一起射到O ′点，O ′O 垂直底边，下列说法正
确的是( )
图5
A．从O′点射出的一定是一束复色光，并且平行Ⅰ、Ⅱ两束入射光
B．用同一装置做双缝干涉实验，Ⅱ光的条纹间距较小
C．在玻璃砖中的速度Ⅰ光比Ⅱ光小
D．若将Ⅰ光的入射点a左移一点，则两束平行光的出射光线也一定平行
答案AB
解析两束光射到O′点时的入射角都等于在玻璃砖底边的折射角，根据光路可逆性可知，从O′点射出时折射角都等于在玻璃砖底边的入射角，而在玻璃砖底边两光束平行射入，入射角相等，所以从O′点射出时折射角相同，两光束重合，并且平行入射光，则从O′点射出的一定是一束复色光，故A正确；Ⅱ光的折射率大，波长短，而双峰干涉条纹的间距与波长成正比，所以Ⅱ光的条纹间距较小，故B正确；Ⅱ光的折射率大，所以在玻璃砖中的速度Ⅰ光比Ⅱ光大，故C错误；若将Ⅰ光的入射点a左移一点，将射到O′左侧，入射角不再等于在玻璃砖底边的折射角，则折射角也不等于在玻璃砖底边的入射角，所以两束平行光的出射光线一定不平行，故D错误．
19．跳伞运动员从高空悬停的直升飞机跳下，运动员沿竖直方向运动的v－t图象如图6，下列说法正确的是( )
图6
A ．0～10 s 平均速度大于10 m/s
B ．15 s 末开始运动员静止
C ．10 s 末速度方向改变
D ．10～15 s 运动员做加速度逐渐减小的减速运动 答案 AD
解析 0～10 s 的位移大于匀加速运动的位移，则平均速度大于20
2 m/s ＝10 m/s ，选项A 正确；15 s 后速
度大小恒定，做匀速运动，选项B 错误；10 s 末速度最大，方向未改变，选项C 错误；10～15 s 速度图线斜率减小，运动员做加速度逐渐减小的减速运动，选项D 正确．
20. 如图7所示，三角形传送带以1 m/s 的速度逆时针匀速转动，两边的传送带长都是2 m 且与水平方向的夹角均为37°.现有两个小物块A 、B 从传送带顶端都以1 m/s 的初速度沿传送带下滑，物块与传送带间的动摩擦因数都是0.5，(g 取10 m/s 2
，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)下列说法正确的是( )
图7
A ．物块A 先到达传送带底端
B ．物块A 、B 同时到达传送带底端
C ．传送带对物块A 、B 均做负功
D ．物块A 、B 在传送带上的划痕长度之比为1∶3 答案 BCD
解析 A 、B 都以1 m/s 的初速度沿传送带下滑，故传送带对两物块的滑动摩擦力均沿斜面向上，大小也相等，故两物块沿斜面向下的加速度大小相同，滑到底端时位移大小相同，故时间相同，故A 错误，B 正确；滑动摩擦力沿斜面向上，位移沿斜面向下，摩擦力做负功，故C 正确；A 、B 的摩擦力都是沿斜面向上的，A 、B 滑下时的加速度相同，所以下滑到底端的时间相同，由x ＝v 0t ＋12at 2
，a ＝gsin θ－μgcos θ，
得：t ＝1 s ，传送带在1 s 的位移是1 m ，A 与皮带是同向运动，A 的划痕是A 对地位移(斜面长度)减去在此时间内皮带的位移，即2 m －1 m ＝1 m ，B 与皮带是反向运动的，B 的划痕是A 对地位移(斜面长度)加上在此时间内皮带的位移，即2 m ＋1 m ＝3 m ，所以D 正确．
非选择题部分(共78分)
非选择题部分共4题，共78分．
21． (10分)小明研究小车在水平长木板上运动所受摩擦力的大小，选用的实验器材是：长木板、总质量为m的小车、光电门、数字毫秒计、弧形斜面、挡光片、游标卡尺、刻度尺．器材安装如图8所示．
图8 图9
(1)主要的实验过程：
①用游标卡尺测量挡光片宽度d，读数如图9所示，则d＝________ mm.
②让小车从斜面上某一位置释放，读出小车通过光电门时数字毫秒计示数t.
③用刻度尺量出小车停止运动时遮光板与光电门间的距离L.
④求出小车与木板间摩擦力F f＝________(用物理量的符号表示)．
(2)实验中，小车释放的高度应该适当________(选填“高”或“低”)些．
答案(1)①6.00 ④
md2
2Lt2
(2)高
解析(1)①由题图所示可知，游标卡尺的主尺示数为0.6 cm＝6 mm，游标尺示数为0×0.05 mm＝0.00 mm，则挡光片的宽度d＝6 mm＋0.00 mm＝6.00 mm；
④挡光片经过光电门时的速度v＝d
t
，小车在水平面上做匀减速运动，由动能定理得：－F f L＝0－
1
2
mv2，解
得：F f＝
md2
2Lt2
.
(2)小车释放的高度越高，小车到达水平面时的速度越大，小车在水平面上滑行的距离越大，L的测量值误差越小，实验误差越小．
22． (10分)某同学通过实验测绘标有“3.8 V 0.3 A”的小灯泡的灯丝电阻R随电压U变化的图象．(1)除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择：
电流表A(量程0.6 A，内阻约0.3 Ω)；
电压表V(量程5 V，内阻约5 kΩ)；
滑动变阻器R1(阻值范围0～10 Ω)；
滑动变阻器R2(阻值范围0～2 kΩ)；
电源E1(电动势为6 V，内阻约为1 Ω)；
电源E 2(电动势为4 V ，内阻约为20 Ω)
为了调节方便，测量准确，滑动变阻器应选________，电源应选________；(填器材的符号) (2)在虚线框内画出实验原理图；
(3)根据实验数据，计算并描绘出R －U 的图象如图10所示．由图象获取的数据可知，当所加电压为3.00 V 时，通过灯丝的电流为________ A ，灯泡实际消耗的电功率为________ W.
图10
答案 (1)R 1 E 1 (2)见解析图 (3)0.26 0.78
解析 (1)因测伏安特性曲线要求电压与电流调节范围大，故变阻器需用分压式接法，所以要选择电阻值比较小的R 1，电源应选内阻比较小的E 1.
(2)因测伏安特性曲线要求电压与电流调节范围大，故变阻器需用分压式接法；小灯泡的电阻值：R ＝U 0
I 0＝
3.80.3 Ω≈13 Ω，由于R V R ＝5 000
13≈384.6，即电压表的电阻远大于小灯泡的电阻，所以实验中采用电流表外接法，实验原理图如图：
(3)由R －U 图象知，U ＝3 V 时R 为11.5 Ω，由欧姆定律得：I ＝U R ＝311.5 A ≈0.26 A
P ＝U 2
R ＝32
11.5
W ≈0.78 W.
23． (16分)如图11所示，水平轨道与竖直平面内的圆弧轨道平滑连接后固定在水平地面上，圆弧轨道B 端的切线沿水平方向．质量m ＝1.0 kg 的滑块(可视为质点)在水平恒力F ＝10.0 N 的作用下，从A 点由静止开始运动，当滑块运动的位移x ＝0.50 m 时撤去力F.已知A 、B 之间的距离x 0＝1.0 m ，滑块与水平轨道间的动摩擦因数μ＝0.10，取g ＝10 m/s 2
.求：
图11
(1)在撤去力F 时，滑块的速度大小； (2)滑块通过B 点时的动能；
(3)滑块通过B 点后，能沿圆弧轨道上升的最大高度h ＝0.35 m ，求滑块沿圆弧轨道上升过程中克服摩擦力做的功．
答案 (1)3 m/s (2)4 J (3)0.5 J 解析 (1)在力F 作用下 F －μmg ＝ma 1,2a 1x ＝v 2
1 代入数据得v 1＝3 m/s (2)接下来，滑块做减速运动 加速度a 2＝μg＝1 m/s
2 根据v 2
2－v 2
1＝－2a 2(x 0－x) 到达B 点的速度v 2＝2 2 m/s 到达B 点时的动能E k ＝12mv 2
2＝4 J
(3)上升过程中，根据动能定理 －mgh －W ＝0－12mv 2
2
克服摩擦力做的功W ＝0.5 J
24． (20分)如图12甲所示，发光竹蜻蜓是一种常见的儿童玩具，它在飞起时能够发光．某同学对竹蜻蜓的电路作如下简化，如图乙所示，半径为L 的金属圆环绕垂直于圆环平面、通过圆心O 的金属轴O 1O 2以角速度ω匀速转动，圆环上接有电阻均为r 的三根导电辐条OP 、OQ 、OR ，辐条互成120°角．在圆环内，圆心角为120°的扇形区域内存在垂直圆环平面向下磁感应强度为B 的匀强磁场，在转轴O 1O 2与圆环的边缘之间通过电刷MN 与一个LED 灯(可看成二极管，发光时，电阻为r)．圆环及其他电阻不计，从辐
条OP 进入磁场开始计时．
图12
(1)顺磁感线方向看，圆盘绕O 1O 2轴沿什么方向旋转，才能使LED 灯发光？在不改变玩具结构的情况下，如何使LED 灯发光时更亮？
(2)在辐条OP 转过60°的过程中，求通过LED 灯的电流； (3)求圆环每旋转一周，LED 灯消耗的电能．
答案 (1)逆时针 增大转速、增大角速度 (2)BLω2
8r (3)B 2L 4
ωπ
32r
解析 (1)圆环转动过程，始终有一条导电辐条在切割磁感线，产生感应电动势，并通过M 、N 和二极管构成闭合回路．由于二极管的单向导电性，只有转轴为正极，即产生指向圆心的感应电流时二极管才发光，根据右手定则判断，圆环逆时针旋转．
要使得LED 灯发光时更亮，就要使感应电动势变大，即增大转速、增大角速度． (2)感应电动势：E ＝12BL 2
ω
外电阻：R 1＝r
3
内电阻：R 2＝r 外电压：U ＝R 1
R 1＋R 2E
流过LED 的电流：I ＝U
r
解得：I ＝BL 2
ω
8r
.
(3)转动一周电流不变，则周期为T ＝2π
ω
根据焦耳定律得产生的电能为E ′＝I 2
rT 联立解得E ′＝B 2L 4
ωπ
32r
.
25． (22分)在物理学上，常利用测定带电粒子的受力情况来确定复合场中场强的大小和方向．如图13所示，在立方体区域内存在待测定的匀强电场和匀强磁场，在其左侧分别是加速电场和速度选择器，用于
获取特定速度的带电粒子．装置中，灯丝A 接入电源后发出电子，P 为中央带小圆孔的竖直金属板，在灯丝A 和金属板P 之间接入电源甲，使电子加速；在间距为d 的水平正对金属板C 、D 间接入电源乙，在板间形成匀强电场．C 、D 间同时存在垂直纸面向外、大小为B 0的匀强磁场(左右宽度与两板相同)．现将电源甲、乙的输出电压分别调到U 1、U 2，使电子沿直线运动进入待测区域，如图中虚线所示．电子质量为m 、电量为e ，重力不计，从灯丝出来的电子初速不计，整个装置置于真空室内．
图13
(1)用笔画线代替导线将电源甲、乙接入装置，以满足题中要求； (2)求电子从P 板出来的速度v 0及U 1、U 2满足的关系式；
(3)调节U 1、U 2使电子以不同的速度大小沿＋X 轴进入待测区域，测得电子刚进入时受力大小均为F ，由此，你能推测出待测区域中电场或磁场的什么信息？
(4)保持电子进入待测区域的速度大小仍为v 0，转动待测区域(转动中电场、磁场相对坐标轴的方向不变)，使电子沿Y 轴或Z 轴方向射入．测得电子刚射入时受力大小如下表所示，根据表中信息又能推测出待测区域中电场或磁场的什么信息？
答案 (1)X 轴平行，电场强度大小为F e (4)待测区域中磁感应强度的大小B ＝F ev 0＝F
e
m
2eU 1
，方向与X 轴平行；电场强度的大小为E ＝F
e ，方向与＋Y 轴成60°或者120°
解析 (1)电路图如图所示：。