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长郡中学2020届高三第三次调研考试 物理试卷一、选择题（本大题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第18题只有一项符合题目要求，第912题有多项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）1.物理学家通过大量实验总结出很多物理学定律，这些定律都有适用条件，下列关于一些物理学定律的适用条件的说法，正确的是A. 牛顿运动定律只适用于宏观物体的低速运动，我国高铁运行的速度很大，不可以应用牛顿运动定律B. 当系统内只有重力或弹簧的弹力做功时，系统的机械能守恒C. 楞次定律只适用于磁场变化的情况，对于导体切割磁感线的情况只能应用右手定则 判断感应电流的方向D. 轻弹簧中弹力在任何情况下都可以应用胡克定律【答案】B【解析】【详解】我国高铁运行的速度虽然较大，也还是属于宏观低速的范围，所以可以应用牛顿运动定律，A错误；根据机械能守恒的条件，当系统内只有重力或弹簧的弹力做功时，系统能量在动能与重力势能、弹性势能间转换，系统机械能守恒，B正确；楞次定律适用于任何情况下感应电流方向的判断，C错误；轻弹簧中弹力在弹性限度范围内符合胡克定律，D错误。2.如图 为氢原子的能级示意图。现有一群处于 n=4 能级的氢原子，在它们向低能级跃迁时能辐射出的光子种类及这些光子中波长最长的光子对应的能量分别为A. 6，0.66 eVB. 6，12.75 eVC. 4，0.66 eVD. 4，12.75 eV【答案】A【解析】【详解】根据玻尔的跃迁理论，一群出去n=4能级的氢原子，向低能级跃迁可以辐射出6种不同频率的光子，其中从n=4直接跃迁到n=3的光子能量最小，波长最长，由跃迁理论可求该光子的能量为h=E4-E3=0.66eV，所以A正确；B、C、D错误。3.如图所示，一理想变压器原线圈匝数n1=1000，副线圈匝数n2=200，原线圈中接一交变电压，交变电压(V) .副线圈中接一电动机，电动机线圈电阻为5，电流表A2示数为1A.电表对电路的影响忽略不计，则A. 此交变电压的频率为100 HzB. 电压表示数为VC. 电流表A1示数为5 AD. 此电动机输出功率为39 W【答案】D【解析】【详解】由交变电压的瞬时值(V)，可知，频率f=50Hz，所以A错误；电压表的读数对应交流有效值，所以U1=220V，B错误；根据，又I2=1A，可求I1=0.2A，所以C错误；根据变压规律：可求副线圈两端的电压U2=44V，电动机的输入功率：P=U2I2=44W，输出功率：W，故D正确。4.如图所示，竖直平面内固定着一个光滑圆环，中央有孔的小球P和K 套在环上，两小球由伸直的轻细绳连接，它们恰好能保持静止状态。已知K的质量为m，O、K连线水平，P、K连线与水平线夹角为30。重力加速度为g，则A. 细绳对K球的拉力大小为mgB. 细绳对K球的拉力大小为2mgC. P 球的质量为mD. P 球的质量为【答案】B【解析】【详解】以K球为研究对象，受力分析，如图所示。根据几何关系可求绳上的拉力F=2mg，故A错误；B正确；球P的受力如图所示，由几何关系可知，P球的重力等于绳上的拉力，即mpg=2mg，mp=2m，故C、D错误。5.2020 年国际雪联单板滑雪U形池世锦赛决赛在西班牙内华达山收官，女子决赛中， 中国选手蔡雪桐以90.75分高居第一，成功卫冕。如图 所示，单板滑雪U形池场地可简化为固定在竖直面内的半圆形轨道场地，雪面不同曲面处的动摩擦因数不同。因摩擦作用，滑雪运动员从半圆形场地的坡顶下滑到坡底的过程中速率不变，则A. 运动员下滑的过程中加速度不变B. 运动员下滑的过程所受合力恒定不变C. 运动员下滑过程中与雪面的动摩擦因数变小D. 运动员滑到最低点时所受重力的瞬时功率达到最大【答案】C【解析】【详解】由题意知，运动员下滑到坡底的过程中速率不变，做匀速圆周运动，加速度的大小不变，方向时刻改变，故A错误；合外力提供向心力，方向指向圆心，所以方向时刻改变，B错误；在人下滑的过程中，到达某位置时，受力分析如图所示。切线方向：f=mgsin，在法线方向：，又f=FN，联立得：，可得在下滑的过程中减小，动摩擦因数变小，故C正确；重力的瞬时功率等于重力与竖直方向速度的乘积，到达最低点时，速度水平，竖直方向速度为零，故重力的瞬时功率等于零，D错误。6.为探究人在运动过程中脚底在接触地面瞬间受到的冲击力问题，实验小组的同学利用落锤冲击地面的方式进行实验，即通过一定质量的重物从某一高度自由下落冲击地面来模拟人体落地时的情况。重物与地面的形变很小，可忽略不计，g 取10m/s2.下表为一次实验过程中的相关数据。根据实验数据可知重物（包括传感器）的质量 m/kg8.5重物下落高度 H/cm45重物反弹高度 h/cm20最大冲击力 Fm/N850重物与地面接触时间 t/s0.1A. 重物受到地面的最大冲击力时的加速度大小为100m/s2B. 重物与地面接触前瞬时的速度大小为2m/sC. 重物离开地面瞬时的速度大小为3m/sD. 在重物与地面接触的过程中，重物受到的地面施加的平均作用力是重物所受重力的6 倍【答案】D【解析】【详解】地面对重物的冲击力F方向竖直向上，根据牛顿第二定律：F-mg=ma，当冲击力最大时，代入解得加速度最大为90 m/s2，A错误；重物下落的高度为45cm，根据可求下落的时间为t=0.3s，所以落地时的速度v=gt=3m/s，B错误；反弹的高度为20cm，竖直向上做匀减速运动，由可求离开地面时的速度为2m/s，C错误；与地面相互作用的过程，取向下为正方向，根据动量定理：，代入解得地面对重物的平均作用力，所以D正确。7.在两等量异种点电荷A和B形成的电场中。将另两个等量异种试探电荷a、b用绝缘细杆连接后,放置在点电荷A和B的连线上，且关于连线中点对称，如图所示。图中水平虚线为A、B连线的中垂线。现将试探电荷a、b连同绝缘细杆从图示位置沿A、B连线的中垂线向右平移到无穷远处，平移过程中两试探电荷始终关于中垂线对称。若规定A、B连线中点处电势为零。则下列说法中正确的是A. 在A、B连线上，b处的电势大于零B. a、b整体在A、B连线处具有的电势能大于零C. 在水平移动a、b整体的过程中，静电力对a、b整体做负功D. 在图示位置将a、b整体绕绝缘细杆中点转动900的过程中，静电力对a、b整体做负功【答案】B【解析】A、电场线由正电荷指向负电荷，并且沿着电场线电势在降低，若规定A、B连线中点处电势为零，则b处的电势小于零，故A错误；B、根据 可知正负电荷分别在ab两点的电势能都大于零，所以a、b整体在A、B连线处具有的电势能大于零，故B正确；C、根据受力及做功的特点可知在水平移动a、b整体的过程中，静电力对a、b整体做正功，故C错；D、在转动过程中，根据电势分布可知，a由高电势运动到低电势，所以静电力对正电荷做正功，b由低电势运动到高电势，所以静电力对负电荷也做正功，故D错误；故选B8.如图所示为一种质谱仪的工作原理示意图,此质谱仪由以下几部分构成:离子源、加速电场、静电分析器、磁分析器、收集器.静电分析器通道中心线半径为R,通道内有均匀辐射电场,在中心线处的电场强度大小为E;磁分析器中分布着方向垂直于纸面,磁感应强度为B的匀强磁场,其左边界与静电分析器的右边界平行.由离子源发出一个质量为m、电荷量为q的正离子(初速度为零,重力不计),经加速电场加速后进入静电分析器,沿中心线MN做匀速圆周运动,而后由P点进入磁分析器中,最终经过Q点进入收集器.下列说法中正确的是()A. 磁分析器中匀强磁场方向垂直于纸面向内B. 加速电场中的加速电压U=ERC. 磁分析器中圆心O2到Q点的距离d=D. 任何离子若能到达P点,则一定能进入收集器【答案】B【解析】【详解】A、离子在磁分析器中沿顺时针转动，所受洛伦磁力指向圆心，根据左手定则，磁分析器中匀强磁场方向垂直于纸面向外，故A错误.B、离子在静电分析器中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有：，设离子进入静电分析器时的速度为v，离子在加速电场中加速的过程中，由动能定理有：，解得：，B正确.C、离子在磁分析器中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律有：，解得：，则：，故C错误.D、由B可知：，R与离子质量、电量无关；离子在磁场中的轨道半径：，离子在磁场中做圆周运动的轨道半径与电荷的质量和电量有关，能够到达P点的不同离子，半径不一定都等于d，不一定能进入收集器，故D错误.故选B.【点睛】本题考查粒子在电场中加速与匀速圆周运动，及在磁场中做匀速圆周运动掌握电场力与洛伦兹力在各自场中应用，注意粒子在静电分析器中电场力不做功9.A、B 两物体在光滑水平地面上，且两者的质量都为m，A以速度v向右运动，B原来静止，B的左端有一轻弹簧，如图所示.当A撞上弹簧后，B的速度达到最大时A. A、B系统的总动量仍然为 mvB. A的动量变为零C. 弹簧的弹性势能为零D. 弹簧的弹性势能最大【答案】ABC【解析】【详解】由题意知A、B组成的系统合外力为零，系统动量守恒，所以系统的总动量始终为mv，故A正确；A向右压缩弹簧，B在弹簧弹力的作用下加速运动，当弹簧再次恢复原长时B的速度最大，设此时A的速度为v1，B的速度为v2，根动量守恒：，再根据机械能守恒：，联立解得：v1=0，v2=v，A的动量mv1=0，此时弹簧为原长，弹性势能为零，所以B、C正确；D错误。10.如图所示，边长为L不可形变的正方形导线框内有半径为r的圆形磁场区域， 其磁感应强度B随时间t的变化关系为B=kt（常量k0）。回路中滑动变阻器R的最大阻值为2R0，滑片P位于滑动变阻器中央，定值电阻R1=R2=R0，电容器与R2并联.闭合开关S，电压表的示数为U，不考虑虚线MN右侧导体的感应电动势，则A. 正方形导线框中的感应电动势为kL2B. 电容器的a极板带负电C. R2 两端的电压为U/5D. 滑动变阻器R的热功率为电阻R2的5倍【答案】BCD【解析】【详解】根据法拉第电磁感应定律，导线框中产生的感应电动势为：，所以A错误；由B=kt（常量 k0）知，磁感应强度增大，根据楞次定律可知导线框中感应电流的方向为逆时针，可知b板带正电，A板带负电，B正确；由图知，外电路的连接是R2与滑动变阻器的右边一半并联，然后与R1、滑动变阻器左边部分串联，外电路总电阻为5R0/2，总电压为U，根据串联电路的分压规律可求R2两端的电压为U/5，C正确；由题意知滑动变阻器与R2并联部分的电阻阻值与R2相等都是R0，所以消耗的功率相同为P，滑片左边部分阻值也是R0，但电流是R2的2倍，根据P=I2R可知，其功率是R2的4倍，即为4P，所以滑动变阻器消耗的功率为5P，是R2消耗功率的5倍，故D正确。11.如图所示，小球以初速度v0竖直向上抛出，到达最大高度H处后又返回到出发点，小球运动过程中，受到的空气阻力与速度大小成正比。则下列各图中，能大致反映小球在整个运动过程中，速度v随时间t、重力对小球所做的功W与位移x、动能Ek与位移x、机械能E 随离地高度h变化关系的是（取初始位置为坐标原点、初速度方向为正方向）A. B. C. D. 【答案】AD【解析】【详解】上升过程：mg+kv=ma1，物体向上做加速度减小的减速运动，到最高点速度减小为零，下降过程：mg-kv=ma2，物体向下做加速度减小的加速运动，上升过程加速度大于下降过程加速度，高度相同，故上升时间小于下降时间，故A正确；上升过程重力做负功，下降过程重力做正功，位移先增大，后变小。故B错误；根据动能定理，动能的变化对应合外力做功，即Ek-x图像的斜率表示合外力的大小，上升过程合外力F1=mg+kv，物体减速上升，所以合外力减小，图像切线的斜率减小，下降过程合外力F2=mg-kv，加速下落，合外力减小，又因横轴是物体运动的位移，故下降过程位移是减小的，如图所示，所以C错误；根据机械能守恒定律，机械能的变化对应除重力以外的力做功，E-h图像的斜率描述阻力的大小，减速上升过程，阻力减小且做负功，机械能减小，图像斜率减小，加速下落过程，阻力增大且做负功，机械能减小，斜率增大，故D正确。12.有a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在赤道表面上随地球一起转动，b是近地轨道卫星，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，它们均做匀速圆周运动，各卫星排列位置如图所示，则A. a的向心加速度等于重力加速度g，c的向心加速度大于d的向心加速度B. 在相同时间内b转过的弧长最长，a、c转过的弧长对应的角度相等C. c在4小时内转过的圆心角是/3，a在2小时内转过的圆心角是/6D. b的运动周期一定小于d的运动周期，d的运动周期一定小于24小时【答案】BC【解析】【详解】卫星a随地球自转做匀速圆周运动向心力由万有引力的分力提供：，可知其向心加速度小于重力加速度g，故A错误；对b、c、d万有引力提供向心力：，可得轨道半径越大，线速度、角速度越小，a、c两颗卫星角速度相等，再结合v=r可知c的线速度大于a的线速度，所以四个卫星中b的线速度最大，故B正确；a、c周期相等都是24小时，c在4小时内(即T/6)转过的圆心角是/3，2小时是T/12，a转过的圆心角是/6，所以C正确；根据可知，轨道半径越大，周期越大，b、c、d三颗卫星，d的周期最大，b的周期最小，故d的周期大于24小时，所以D错误。二、实验题（本大题共 2 小题，共 15 分）13.为了探究做功与速度变化的关系，高三物理兴趣小组设计了用斜面、光电门、带遮光条的木块等器材的实验进行探究，实验装置如图甲所示。将足够长的平滑木板倾斜放置，木块从木板上端某一位置沿木板由静止向下滑动，用光电门测量木块通过光电门时的速度，用刻度尺测量木块的初始位置到光电门的距离。(1)关于本实验，下列操作或说法正确的是_.A遮光条宽度应尽量小些B遮光条的宽度应尽量大些C为了减小实验误差，木板的倾角应尽量小些D为了减小实验误差，木板的倾角应适当大一些(2)用螺旋测微器测量遮光条的宽度，如图乙所示，螺旋测微器的示数为_mm.(3)若木块通过光电门时的速度为v，木块的初始位置到光电门的距离为x，为了得到线性关系图象，则需要作出的图象是_.A.v-x 图象 B.v2-x图象 C. v-1/x图象 D. v2-1/x图象【答案】 (1). AD (2). 3.700 (3). B【解析】【详解】（1）本实验用光电门测速度，为使木块经过光电门的平均速度更接近瞬时速度，所以遮光条的宽度d尽量小些，木块经过光电门的时间间隔尽量小些，所以A正确；B错误；本实验是探究做功与速度变化的关系，可测量的功是重力做功，故引起误差的原因是阻力做功，所以木板的倾角越大，木块下滑至光电门重力做功越多，阻力做功越少，阻力做功引起的误差越小，故木板的倾角应适当大一些，C错误；D正确。（2）由图知，螺旋测微器的读数：d=3.5+20.00.01mm=3.700mm；（3）木块做初速度为零匀加速运动，跟匀变速直线运动的规律得：，所以v2-x的关系是线性关系。14.电动自行车已成为大众化的一种交通工具.小天同学利用自家的电动自行车的铅蓄电池做了一些实验。(1)小天同学先用多用电表粗测此电池的电动势。把多用电表的选择开关拨到直流电压50V 挡，将两只表笔与电池两极接触，此时多用电表的指针位置如图甲所示，读出该电池的电动势为_V.(2)再用图乙所示装置进一步测量.多用电表的选择开关拨向合适的直流电流挡，闭合开关，改变电阻箱的阻值R，得到不同的电流值I，根据实验数据作出图象如图丙所示.已知图中直线的斜率为k，纵轴截距为b，则此电池的电动势E=_，内阻r=_.（结果用含字母k、b的式子表示，不计电流表的内阻）(3)小天用如图丁所示电路测量电阻Rx的阻值（几百欧）R是滑动变阻器，R0是电阻箱，S2是单刀双掷开关，部分器材规格图丁中已标出。正确连接电路后，断开S1、S2，使用多用电表，在正确操作情况下，粗测出Rx的阻值为 R1.将滑动变阻器的滑片P移到图丁中滑动变阻器的左端。闭合S1，将S2拨至1，调节变阻器的滑片P至某一位置，使电压表满偏。调节电阻箱R0，使其阻值大于R1.将S2 拨至2，保持变阻器滑片P的位置不变，调节电阻箱的阻值，使电压表再次满偏，此时电阻箱示数为R2，则Rx=_.【答案】 (1). 13.0V (2). 1/k (3). b/ k (4). R2【解析】【详解】（1）由题意知，电压表的量程是50V，根据图中指针对应示数为13.0V；（2）根据闭合电路的欧姆定律：E=I（R+r），整理得：，图像斜率k=1/E；（3）纵轴截距为b=r/E，解得电动势E=1/k，内阻r=b/k；（4）由图知，当单刀双掷开关S2拨至1时，待测电阻Rx连入电路，拨至2时，电阻箱连入电路，且两次滑动变阻器滑片位置不变，电压表均满偏，故电阻箱连入电路的阻值与待测电阻的阻值相等，即Rx=R2。三、解答题（本大题共 3 小题，共 47 分。第 15 题 12 分，第 16 题 20 分，第 17 题 15 分， 要求有必要的文字说明和解题步骤）15.如图所示，半径为R光滑半圆形轨道MNQ固定在竖直平面内，现将一小球B静放在轨道的最低点N，让另一质量为m的小球A从轨道的最高点M由静止释放，两球在最低点碰后粘在一起做圆周运动，上升的最大高度为R/2.两球均可视为质点，碰撞时间极短，不计空气阻力，重力加速度为g.求：(1)小球A与小球B碰前瞬间的速度大小；(2)两球碰后瞬间与N点间的弹力大小.【答案】(1) (2)【解析】【详解】（1）小球 A 从 M 点到 N 点的过程中，由动能定理有:解得（2）设小球 B 的质量为mB，碰后瞬间共同速度为 v1小球 A、B 碰撞过程，由动量守恒定律得 mv = (m + mB )v1碰后小球 A、B 一起做圆周运动到最大高度，由动能定理得碰后在最低点有联立以上各式得16.如图所示，在空间中存在水平向右的匀强电场，在竖直虚线和竖直挡板之间存在水平向左的匀强磁场，虚线与竖直挡板间的距离为3l，磁感应强度的大小为.质量为m、电荷量为q的带电粒子以初速度v0垂直电场线从P点竖直向上运动，初始带电粒子距离虚线的距离为l，带电粒子到达虚线时速度与虚线的夹角为q60.不计粒子的重力.求：(1)电场强度E；(2)粒子进入磁场后到首次撞击挡板，经历时间；(3)粒子首次与挡板的撞击点（图中未画出）距离P点的距离.【答案】(1) (2) (3)【解析】【详解】（1）由题意知，粒子到达虚线时与虚线的夹角为60，根据几何关系知带电粒子到虚线时有粒子从 P 点运动到虚线，根据动能定理有联立解得（2）粒子进入电场和磁场的复合场后，在垂直电场和磁场的平面内做匀速圆周运动，在沿着电场的方向做匀加速运动，粒子从P点运动到虚线的过程粒子从P点运动到挡板的过程粒子进入磁场后首次撞击挡板的过程，经历时间为 Dt = t2- t1联立解得（3）粒子在匀强磁场中做圆周运动的周期为而Dt = 2.5T即粒子在匀强磁场中做圆周运动，转过 2.5周而粒子到虚线时的竖直分位移为y = v0t1粒子首次撞击到挡板上时距离P点的距离为联立解得17.下列说法正确的是A. 食盐溶化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体B. 液面表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部C. 彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点D. 对于一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热E. 当液体处于饱和汽状态时，液体会停止蒸发现象【答案】ACD【解析】【详解】晶体的特点是在熔化过程中温度保持不变，有固定的熔点，因食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体，故A正确；液面表面张力的方向与液面相切，B错误；液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似具有各向异性，彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，C正确；对于一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，气体对外界做功，根据知，气体温度升高，故内能增大，所以气体一定从外界吸热，D正确；当液体处于饱和汽状态时，液体和汽体处于动态平衡，液体不会停止蒸发现象，E错误。18.一定质量理想气体从状态A变化到状态B再变化到状态C，其状态变化过程的pV图象如图所示.已知该气体在状态B时的温度为300K.气体由状态B变化到状态C从外界吸收2500J 热量.求：(1)该气体在状态A时的温度；(2)该气体从状态B到状态C的过程中，内能变化量.【答案】(1)TA300K（或 tA27） (2)内能增加 1000J【解析】【详解】（i）对一定质量的理想气体由 A 到 B 过程，由理想气体状态方程知：解得 TA300 K（或 tA27）（ii）气体由状态 B 变化到状态 C 过程，气体体积增大，外界对气体做负功，即W=-p(VC-VB)根据热力学第一定律有DU = Q + W而 Q2500 J解得DU = 1000 J即气体内能增加 1000 J
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