2020年高三物理试卷练习题及答案（九）

一、选择题 1. 2018 年 5 月 21 日，我国成功发射了为探月任务执行通信中继服务的“ 鹊桥”卫星，并定点在如图 1 所示的地月连线外侧的位置上 “鹊桥” 卫星在位置 L2 时，受到地球和月球共同的引力作用，不需要消耗燃 料就可以与月球保持相对静止，且与月球一起绕地球运动 “鹊桥”卫星、月球绕地球运动的加速度分别为 a 鹊 、 a 月 ，线速度分别为 v 鹊 、 v 月 ，周期分别为 T 鹊 、 T 月 ，轨道半径分别为 r 鹊 、 r 月 ，下列关系正确的是( ) 图 1 A T 鹊 T 月 B a 鹊 v 月 D. T鹊 2r鹊 3 T月 2r月 3 【答案】C 【解析】因为“鹊桥”卫星与月球一起绕地球运动，与月球保持相对静止，所以周期相同： T 鹊 T 月 ， A 错误； 对月球有： a 月 r 月 ， 42T2 对卫星有： a 鹊 r 鹊 ， 42T2 因为周期相同，所以 a 鹊 a 月 ，B 错误； 根据： v ，周期相同，而卫星的半径大，所以卫星线速度大， v 鹊 v 月 ，C 正确； 2rT 因为周期相同，而半径不同，且卫星半径大，所以 ，D 错误 T鹊 2r鹊 3 T月 2r月 3 2如图 2 所示， a、 b 为两弹性金属线圈，线圈 a 套在通电螺线管外部，线圈 b 置于通电螺线管的 内部，两线圈所在平面都垂直于通电螺线管的轴线，通电螺线管中的电流方向如图 1 所示当通电螺线管 中的电流增大时，对两线圈中的感应电流方向和缩扩情况说法正确的是() 图 2 A自左向右看， a 线圈中的感应电流方向为顺时针 B自左向右看， b 线圈中的感应电流方向为顺时针 C a 线圈会扩张 D b 线圈会扩张 【答案】C 【解析】通电螺线管中的电流增大时，穿过线圈 a 的磁通量向右增加，根据楞次定律可知， a 中产 生的感应电流方向为逆时针( 从左向右看) ；穿过线圈 b 的磁通量向右增加，根据楞次定律可知， b 中产生 的感应电流方向为逆时针(从左向右看 )，选项 A、B 错误因螺线管外部磁场向左，根据左手定则可知， a 线圈的各个小段均受到向外的磁场力，有扩张的趋势，选项 C 正确同理可知因螺线管内部磁场向右，根 据左手定则可知， b 线圈的各个小段均受到指向圆心向里的磁场力，有收缩的趋势，选项 D 错误 3.如图 3 所示，滑块以速率 v1 沿固定斜面由底端向上滑行，至某一位置后返回，回到出发点时的速率 变为 v2，且 v2v1，则下列说法中错误的是 () 图 3 A全过程中重力做功为零 B全过程中摩擦力做功为零 C在上滑和下滑两过程中，机械能减少量相等 D在上滑和下滑两过程中，摩擦力做功的平均功率不相等 【答案】B 【解析】重力做功等于重力与竖直位移的乘积，全程竖直位移为零，所以重力做功为零，A 正确； 上滑时，摩擦力沿斜面向下，做负功，下滑时，摩擦力沿斜面向上，做负功，所以全程始终做负功，总功 不为零，B 错误；因为上滑和下滑过程摩擦力大小相等，且位移大小相等，始终做负功，所以上滑和下滑 过程克服摩擦力做功相同，机械能减少量相同，C 正确；上滑过程的加速度： a gsin gcos ；下滑时加速度： a gsin gcos ， mgsin mgcos m mgsin mgcos m 位移大小相同，下滑时加速度小，所以下滑时间长，而上滑和下滑克服摩擦力做功相同，所以由 P 可 Wt 知，平均功率不同，D 正确 4如图 4，在水平地面上放置一个质量为 M 的斜面体(斜面光滑)，斜面体上放置一个质量为 m 的物 块，物块与固定墙面上的轻质弹簧相连，弹簧的轴线始终与斜面平行，若物块在斜面上做往复运动的过程 中，斜面体始终保持静止，则图中画出的关于地面对斜面体的摩擦力 Ff 与时间的关系图象正确的是() 图 4 【答案】A 【解析】因为斜面光滑，所以斜面体的受力如图所示，地面对斜面体的摩擦力为定值，且方向始终 向右，故选 A. 5如图 5 所示， AC 是四分之一圆弧， O 为圆心， D 为圆弧中点， A、 D、 C 处各有一垂直纸面的通电 直导线，电流大小相等，方向垂直纸面向里，整个空间还存在一个磁感应强度大小为 B 的匀强磁场， O 处 的磁感应强度恰好为零如果将 D 处电流反向，其他条件都不变，则 O 处的磁感应强度大小为() 图 5 A2( 1) B B2( 1) B2 2 C2 B D0 【答案】A 【解析】 O 点的实际磁感应强度是 A、 D、 C 处电流产生的磁感应强度与空间大小为 B 的磁感应强 度的矢量和， O 处的磁感应强度恰好为零，则 A、 C 在 O 点产生的磁场与空间磁场的矢量和一定与 D 单独 产生的磁感应强度等大反向，根据合成可得： D 电流在 O 点产生的磁感应强度 BD ；所以将 D 处 B2 1 电流反向，其他条件都不变， O 处磁感应强度： B2 BD2( 1) B，B、C、D 错误，A 正确2 6如图 6 所示，甲为演示光电效应的实验装置；乙图为 a、 b、 c 三种光照射下得到的三条电流表与 电压表读数之间的关系曲线；丙图为氢原子的能级图；丁图给出了几种金属的逸出功和截止频率的关 系以下说法正确的是( ) 图 6 A若 b 光为绿光， c 光可能是紫光 B若 a 光为绿光， c 光可能是紫光 C若 b 光光子能量为 2.81 eV，用它照射由金属铷制成的阴极，所产生的大量具有最大初动能的光电 子去撞击大量处于 n3 激发态的氢原子，可以产生 6 种不同频率的光 D若 b 光光子能量为 2.81 eV，用它直接照射大量处于 n2 激发态的氢原子，可以产生 6 种不同频 率的光 【答案】BC 【解析】由光电效应方程 Ek h W0 和 eU Ek，联立解得 eU h W0，即光子照射同一块金属 的时候，只要遏止电压一样，说明光子的频率一样，遏止电压越大，光子的频率越大，因此可知 b 光和 c 光的频率一样，大于 a 光的频率，故 A 错误，B 正确； b 光的光电效应方程为 Ek h W0(2.812.13) eV0.68 eV，电子撞击氢原子，氢原子只吸收两个能级差的能量，因此 n3 能级的氢原子吸收的能量为 Ek 0.85 eV(1.51 eV)0.66 eV，这时氢原子处在 n4 的能级上，可辐射 6 种频率的光，C 正确； 若用光子照射氢原子，氢原子只能吸收光子能量恰好为能级能量差的光子，2.81 eV 能量的光子不被吸收， D 错误 7水平面上有质量相等的 a、 b 两个物体，水平推力 F1、 F2 分别作用在 a、 b 上，一段时间后撤去推 力，物体继续运动一段距离后停下两物体的 v t 图线如图 7 所示，图中 AB CD.则整个过程中() 图 7 A水平推力 F1、 F2 大小可能相等 B a 的平均速度大于 b 的平均速度 C合外力对 a 物体的冲量等于合外力对 b 物体的冲量 D摩擦力对 a 物体做的功小于摩擦力对 b 物体做的功 【答案】CD 【解析】由题图知， AB 与 CD 平行，说明撤去推力后两物体的加速度相同，而撤去推力后物体的合 力等于摩擦力，根据牛顿第二定律可知，两物体受到的摩擦力大小相等水平推力作用时，由图象可知 a 的加速度大于 b 的加速度，根据 F Ff ma 可知水平推力 F1 大于 F2，故 A 错误；设两物体的最大速度为 v，加水平推力时两物体的平均速度均为 ，撤去水平推力后两物体的平均速度仍为 ，可知 a 的平均速度 v2 v2 等于 b 的平均速度，故 B 错误；根据动量定理可知，合外力的冲量等于动量的变化量，即 IF If0，故 C 正确；由题图可知， a 的位移小于 b 的位移，因两物体的摩擦力相等，可知摩擦力对 a 物体做的功小于摩 擦力对 b 物体做的功，故 D 正确 8有一匀强电场的方向平行于 xOy 平面，平面内 a、 b、 c、 d 四点的位置如图 8 所示， cd、 cb 分别 垂直于 x 轴、 y 轴，其中 a、 b、 c 三点电势分别为：4 V、 8 V、10 V，使一电荷量为 q210 5 C 的负 点电荷由 a 点开始沿 abcd 路线运动，则下列判断正确的是( ) 图 8 A坐标原点 O 的电势为 6 V B电场强度的大小为 V/m2 C该点电荷在 c 点的电势能为 2105 J D该点电荷从 a 点移到 d 点过程中，电场力做功为 8105 J 【答案】AD 【解析】由于是匀强电场，所以沿同一方向前进相同距离电势的变化量相等，所以 c b O a，代入数据解得： O6 V，故 A 正确； ab 中点 e 的电势为 e6 V，连接 Oe 则为等势面，如图所示， 由几何关系可知， ab 垂直于 Oe，则 ab 为一条电场线，且方向由 b 指向 a，电场强度为： E Ubedbe V/m100 V/m，故 B 错误； 8 622 22 2 10 2 2 该点电荷在 c 点的电势能为： Epc qc210 4 J，故 C 错误； b、 d 在同一等势面上，该点电荷从 a 点移动到 d 点电场力做功为： Wad qUad qUab(48)(210 5 ) J810 5 J，故 D 正确 9某同学为了验证“力的平行四边形定则 ”，设计了如下实验，实验原理如图 9 甲所示将三根细绳套 系于同一点 O，然后与同学配合，同时用三个弹簧秤分别拉住三根细绳套，以合适的角度向三个不同方向 拉开当稳定后，分别记录三个弹簧秤的读数 (1)关于下列实验操作不必要的步骤是：_. A要保证三根细绳套长度相等 B实验时需要注意保证各弹簧秤及细绳套在同一水平面内 C改变拉力重复实验，每次必须保证 O 点在同一位置 D记录弹簧秤读数的同时，必须记录各拉力的方向 E为完成平行四边形定则的验证，实验时还需要测量各拉力间的夹角 (2)某次实验测得弹簧秤读数分别为 FA2.2 N， FB2.4 N， FC3.2 N，请根据图乙记录的各力的方向， 结合实验原理，在虚线框内画出力的图示，并作出相应的平行四边形，加以验证 图 9 【答案】(1)ACE(2)见解析 【解析】(1)细绳套连接弹簧秤与结点，取合适长度即可，没必要等长，A 没有必要；实验时，需要 各弹簧秤及细绳套在同一水平面内，保证各个力在同一个水平面内，才可以进行合成验证，B 有必要；三 力平衡条件下，无论结点在什么位置，都满足任意两个力的合力与第三个力等大反向，所以没必要每次必 须保证 O 点在同一位置， C 没有必要；力的合成需要知道分力的大小和方向，所以必须记录各拉力的方向， D 有必要；通过合成平行四边形， 合力与分力方向可以通过作图确定，没必要测量夹角，E 没有必要 (2)根据图乙作出力的图示，如下： 通过测量， F 合 与 FB 在误差允许的范围内等大反向，平行四边形定则成立 10某同学将电流表 A 与一电源和滑动变阻器串联改装成欧姆表并测定电源的电动势 E 和内阻 r， 如图 10 甲所示，已知电流表内阻 Rg7.5 ，满偏电流 Ig10 mA.电流表的表盘如图乙所示，该同学做如 下操作： 图 10 (1)首先，将两表笔短接后，调节滑动变阻器 R，使电流表 A 达到满偏移开两表笔，若用电阻箱替代 滑动变阻器 R.仍使电流表满偏电阻箱读数如图丙所示，则 R_. (2)保持滑动变阻器 R 接入电路阻值不变，重新接回，将两表笔接电阻箱，可以逐一将欧姆表刻度标出， 当电阻箱调至 100 时，电流表读数如图乙所示，则此时电流为_ A. (3)由此，可以测出电源的电动势 E_ ，内阻 r_. (4)改装好的欧姆表使用一段时间后，可认为电源电动势有所降低，电源内阻增大，该同学按照步骤规 范操作，测量某一定值电阻，测得电阻值_真实值( 填“大于”“等于”或“小于”) 【答案】(1)142.0 (2)0.006 0(3) 1.5 V0.5 (4)大于 【解析】(1)由题图丙所示电阻箱可知，其读数为：1100 410 21 00.1 142.0 ； (2)电流表量程为 10 mA，由题图乙所示表盘可知，其最小分度值为 0.2 mA，示数为 6.0 mA0.006 0 A； (3)根据题意，应用闭合电路欧姆定律可知：0.010 A ，0.006 A Er Rg 142.0 ，解得： E1.5 V， r0.5 . Er Rg 142.0 100 (4)欧姆调零时： R 内 ，电源电动势降低，欧姆调零后，欧姆表内阻 R 内 减小，用欧姆表测电阻时： EIg I ，由于 R 内 减小，测电阻时电流 I 偏小，指针偏左，所测电阻偏大，电阻测 ER内 Rx IgR内R内 Rx Ig1 RxR内 量值大于真实值 11如图 1 所示，在矩形区域 abcO 内存在一个垂直纸面向外，磁感应强度大小为 B 的匀强磁场， Oa 边长为 L， ab 边长为 L.现从 O 点沿着 Ob 方向垂直磁场射入各种速率的带正电粒子，已知粒子的质量3 为 m、带电荷量为 q(粒子所受重力及粒子间相互作用忽略不计 )，求： 图 1 (1)垂直 ab 边射出磁场的粒子的速率 v； (2)粒子在磁场中运动的最长时间 tm. 【答案】(1) (2) 2 3qBLm m3qB 【解析】 (1)粒子运动的轨迹如图， 设粒子做圆周运动的轨迹半径为 R，由几何关系可知：tan ， L3L 则 ，sin 6 OaOO1 3LR 粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力有 qvB m v2R 可解得 v 2 3qBLm (2)由圆周运动的关系可知 T 2Rv 可得 T 2mBq 因此可知粒子在磁场中做圆周运动的周期和速度无关，周期不变 由几何关系可知最大圆心角 2 3 可知粒子在磁场中运动的最长时间 tm T . 2 m3Bq 12.一长木板置于粗糙水平地面上，木板右端放置一小物块，如图 2 所示木板与地面间的动摩擦因数 1 0.1，物块与木板间的动摩擦因数 20.4. t0 时刻开始，小物块与木板一起以共同速度向墙壁运动， 当 t1 s 时，木板以速度 v14 m/s 与墙壁碰撞( 碰撞时间极短 )碰撞前后木板速度大小不变，方向相 反运动过程中小物块第一次减速为零时恰好从木板上掉下已知木板的质量是小物块质量的 15 倍，重 力加速度 g 取 10 m/s2.求： 图 2 (1)t 0 时刻木板的速度大小； (2)木板的长度 【答案】(1)5 m/s(2) m 163 【解析】(1)对木板和物块： 1(M m)g( M m)a1 设初始时刻木板速度为 v0 由运动学公式： v1 v0 a1t 代入数据求得： v05 m/s (2)碰撞后，对物块： 2mg ma2 当速度为 0 时，设经历时间为 t，发生位移为 x1，则有 x1 ， x1 t v122a2 v12 解得 x12 m， t1 s 对木板由牛顿第二定律： 2mg 1(M m)g Ma3 经历时间 t 时，发生位移为 x2 x2 v1t a3t2 12 木板长度 l x1 x2， 代入数据解得 l m. 163 13.以下说法正确的是_ A当一定质量的气体吸热时，其内能可能减小 B当 rr0 时，分子间的引力和斥力都随分子间的距离增大而减小 C单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体都没有固定的熔点 D已知阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度，不可估算出该气体分子间的平均距离 E液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，所以液体表面分子间的作用表现为相互吸 引，即存在表面张力 (2)(10 分)如图 3，导热性能良好的水平放置的圆筒形汽缸与一装有水银的 U 形管相连，U 形管左侧上 端封闭一段长度为 15 cm 的空气柱，U 形管右侧用活塞封闭一定质量的理想气体开始时 U 形管两臂中水 银面平齐，活塞处于静止状态，此时 U 形管右侧用活塞封闭的气体体积为 490 mL，若用力 F 缓慢向左推 动活塞，使活塞从 A 位置移动到 B 位置，此时 U 形管两臂中的液面高度差为 10 cm，已知外界大气压强为 75 cmHg，不计活塞与汽缸内壁间的摩擦，求活塞移动到 B 位置时 U 形管右侧用活塞封闭的气体体积 图 3 【答案】(1)ABE(2)300 mL 【解析】(1)如果气体吸热的同时对外做功，吸收的热量小于对外所做的功，则内能可能减小，故 A 正确；分子间同时存在引力和斥力，引力和斥力都随着分子间距的增加而减小，但斥力变化得较快，故 B 正确；单晶体和多晶体都有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，故 C 错误；已知气体的密度可以求出单 位体积气体的质量，已知气体摩尔质量可以求出单位体积气体物质的量，已知阿伏加德罗常数可以求出单 位体积分子个数，然后可以估算出分子间的平均距离，故 D 错误；液体的表面层分子距离较大，分子间表 现为引力，即为表面张力，故 E 正确 (2)对左侧密闭气体，设管横截面积为 S，初态： p1 p075 cmHg， 左侧气体被压缩的长度为： 10 cm5 cm 12 等温变化可得： p1V1 p1V1 对右侧气体，初态： p2 p0， V2490 mL， 末态： p2 p110 cmHg 由等温变化可得： p2V2 p2V2 联立并代入数据解得： V2300 mL. 15. 一列波沿 x 轴方向传播，某一时刻的波形如图 4 所示质点 A 与坐标原点 O 的水平距离为 0.6 m，波长 1.6 m，此时质点 A 沿 y 轴正方向振动，经过 0.1 s 第一次到达波峰处，则下列说法中正确的 是_ 图 4 A这列波沿 x 轴正方向传播 B这列波的周期 T0.8 s C波速 v14 m/s D从图示时刻开始，质点 A 经过 t1.6 s 运动的路程为 0.4 m E从图示时刻开始，质点 A 经过 t0.5 s 第一次到达波谷 (2) (10 分)如图 5 所示，某种材料制成的扇形透明砖放置在水平桌面上，光源 S 发出一束平行于桌面的 光线从 OA 的中点垂直射入透明砖，恰好经过两次全反射后，垂直 OB 射出，并再次经过光源 S.已知光在 真空中传播的速率为 c，求： 图 5 该材料的折射率 n； 该过程中，光在空气中传播的时间与光在该材料中传播的时间之比 【答案】(1)ABE(2)214 【解析】(2)光路如图， 由折射定律 sin C 1n 而 ，故 sin C ，即 C30OF R2 12 所以该材料的折射率 n2. 光在空气中传播的路程 s1 2SF 由几何关系可知 OSF30 所以 s1 R2 R 32 3 则 t1 s1c 3Rc 光在介质中传播的路程 s24 2 RFD 3 则 t2 s2v ns2c 22 3Rc 4 3Rc 故 t1 t214.