2020年高三物理试卷练习题及答案（十）

一、选择题 1如图 1 甲，先将开关 S 掷向 1，给平行板电容器 C 充电，稳定后把 S 掷向 2，电容器 通过电阻 R 放电，电流传感器将电流信息导入计算机，屏幕上显示出电流 I 随时间 t 变化的 图象如图乙所示将电容器 C 两板间的距离增大少许，其他条件不变，重新进行上述实验， 得到的 I t 图象可能是( ) 图 1 答案C 解析将电容器两极间距离增大，根据平行板电容器决定式： C ，可知电容变小， rS4kd 则充电电荷量： Q CU 变小，但充电完成后，电容器两端电压仍与电源电压 U 相等，所以再 次放电，初始时刻的电流不变，但电荷量变小， I t 图面积代表电荷量，所以面积比题图乙 小，A、 B、D 错误，C 正确 2质谱仪的原理如图 2 所示，虚线 AD 上方区域处在垂直纸面向外的匀强磁场中， C、 D 处有一荧光屏同位素离子源产生 a、 b 两种电荷量相同的离子，无初速度进入加速电 场，经同一电压加速后，垂直进入磁场， a 离子恰好打在荧光屏 C 点， b 离子恰好打在 D 点离子重力不计则() 图 2 A a 离子质量比 b 的大 B a 离子质量比 b 的小 C a 离子在磁场中的运动时间比 b 的长 D a、 b 离子在磁场中的运动时间相等 答案B 解析设离子进入磁场的速度为 v，在电场中 qU mv2，在磁场中 Bqv m ，联立解 12 v2r 得： r ，由题图知， b 离子在磁场中运动的轨道半径较大， a、 b 为同位素，电 mvBq 1B 2mUq 荷量相同，所以 b 离子的质量大于 a 离子的，所以 A 错误，B 正确；在磁场运动的时间均为 半个周期，即 t ，由于 b 离子的质量大于 a 离子的质量，故 b 离子在磁场中运动的 T2 mBq 时间较长，C、D 错误 3如图 3 甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 31，L 1、L 2、L 3 为三只规格均为 “9 V,3 W”的灯泡，各电表均为理想交流电表，定值电阻 R19 .输入端交变电压 u 随时间 t 变化的图象如图乙所示，三只灯泡均正常发光，则() 图 3 A电压 u 的瞬时表达式为 u36 sin t(V)2 B电压表的示数为 33 V C电流表的示数为 1 A D定值电阻 R23 答案B 解析由题图乙知，交变电流的周期为 0.02 s， 100 rad/s，电压的瞬时值 2T u 36 sin 100t(V)，故 A 错误；灯泡正常发光，每个灯泡的电流为 I A，故副线圈2 PU 13 的电流 I23 I1 A，根据变流规律： ，解得原线圈电流 I1 A，所以 C 错误；电阻 I1I2 n2n1 13 R1 的电压 UR1 I1R13 V，由题图乙知输入端电压的有效值为 36 V，则变压器原线圈的电压 U136 V3 V33 V，所以电压表的读数为 33 V，故 B 正确；根据变压规律： ，可 U2U1 n2n1 得副线圈的电压 U211 V，电阻 R2 两端的电压为 UR2 U2 UL11 V9 V2 V，故 R2 2 ，所以 D 错误 UR2I2 4某行星外围有一圈厚度为 d 的光带，简化为如图 4 所示模型， R 为该行星除光带以外 的半径现不知光带是该行星的组成部分还是环绕该行星的卫星群，当光带上的点绕行星中 心的运动速度 v，与它到行星中心的距离 r，满足下列哪个选项表示的图象关系时，才能确定 该光带是卫星群() 图 4 答案D 解析若光带是卫星群，则应该满足 G m ，即 v2 ，即 v2 图象应该是过原 Mmr2 v2r GMr 1r 点的直线，故选 D. 5.如图 5 所示，在粗糙的水平地面上，物块 A、 B 在水平外力 F 的作用下都从静止开始运 动，运动过程中的某一时刻，物块 A、 B 的速度 vA、 vB 和加速度 aA、 aB 大小关系可能正确的 是( ) 图 5 A vAvB， aA aB B vAvB， aAvB， aAaB 答案BC 解析由题意知， A、 B 之间无相对滑动一起加速时， vA vB， aA aB；发生相对运动时， 一定是： vAvB， aA ，所以采用外接法，可得电路图 RVRx RxRA 如图所示 (2)根据电路图连接实物图 11如图 1 所示，两根足够长的光滑金属导轨平行放置在倾角为 30的绝缘斜面上，导轨宽 度为 L，下端接有阻值为 R 的电阻，导轨处于方向垂直于斜面向上、磁感应强度大小为 B0 的 匀强磁场中轻绳一端跨过光滑定滑轮，悬吊质量为 m 的小物块，另一端平行于导轨系在质 量为 m 的金属棒的中点，现将金属棒从 PQ 位置由静止释放，金属棒与导轨接触良好且电阻 均忽略不计，重力加速度为 g. 图 1 (1)求金属棒匀速运动时的速度大小； (2)若金属棒速度为 v0 且距离导轨底端 x 时开始计时，磁场的磁感应强度 B 的大小随时间 t 发 生变化，使回路中无电流，请推导出磁感应强度 B 的大小随时间 t 变化的关系式 答案(1) (2) B mgR2B02L2 8B0 x8x 8v0t gt2 解析(1)金属棒匀速运动时，对物块： FT mg 对金属棒有： F 安 mgsin 30 FT 又： F 安 B0IL 由欧姆定律： I ER B0LvR 联立解得： v mgR2B02L2 (2)当回路中没有电流时，金属棒不受安培力 对金属棒： FT mgsin 30 ma 对物块： mg FT ma 回路中无电流，回路中的磁通量不变，则： B0Lx BL(x v0t at2) 12 联立解得： B . 8B0 x8x 8v0t gt2 25(18 分)(2019湖南娄底市下学期第二次模拟 )某人设计了如图 2 所示的滑板个性滑道斜 面 AB 与半径 R3 m 的光滑圆弧轨道 BC 相切于 B，圆弧对应的圆心角 37且过 C 点的切 线水平， C 点连接倾角 30的斜面 CD.一滑板爱好者连同滑板等装备 (视为质点) 总质量 m60 kg.某次试滑，他从斜面上某点 P 由静止开始下滑，发现在斜面 CD 上的落点 Q 恰好离 C 点最远若他在斜面 AB 上滑动过程中所受摩擦力 Ff 与位移大小 x 的关系满足 Ff90 x(均采 用国际制单位)，忽略空气阻力，取 g10 m/s2，sin 370.6 ，cos 370.8. 求： 图 2 (1)P、 B 两点间的距离； (2)滑板在 C 点对轨道的压力大小 答案(1)4 m(2)1 320 N 解析(1)设爱好者滑到 C 点的速度为 vC，平抛过程中水平、竖直方向的位移分别为 x1、 y1 C 到 Q 由平抛运动规律有： tan y1x1 12gt2vCt gt2vC 则 t 2vCtan g 因此 x1 vCt 2vC2tan g lCQ x1cos 2vC2tan gcos 由式可知 vC 越大则 lCQ 间距越大，由人和装备在 BC 间运动时机械能守恒可知，要使 vC 越 大就要求 vB 越大 设人和装备在 P、 B 间运动时加速度为 a，由牛顿第二定律有 mgsin 90 x ma 得 a mgsin 90 xm 由式可知：人和装备做加速度减小的加速直线运动，当加速度为零时速度 vB 最大 故 P、 B 两点间的距离大小为： x 4 m mgsin 90 (2)设 P、 B 间摩擦力对人做功为 Wf，由动能定理有： mgxsin Wf mv 0 12 B2 而 Wf x 90 x2 (或由 得 mgxsin 45 x2 mv 0) 12 B2 B、 C 间运动时，机械能守恒，有： mv mgR(1cos ) mv 12 B2 12 C2 在 C 点 FN mg m vC2R 解得 FN1 320 N 由牛顿第三定律可知滑板在 C 点对轨道的压力大小 FN1 320 N. 12如图 3 为分析热机工作过程的卡诺循环，一定质量的理想气体在该循环中经历两个等温 过程 A B、 C D 和两个绝热过程 B C、 D A，下列说法正确的是 _ 图 3 A气体从 A B 的过程，容器壁在单位面积上受到气体分子的撞击力变大 B气体从 A B 的过程，从外界吸收热量 C气体从 B C 的过程，气体分子无规则运动变激烈 D气体从 D A 的过程，内能的增量等于外界对气体做的功 E气体在完成一次循环的过程中对外做功 (2) (10 分)如图 4，水平放置右端开口的绝热汽缸，横截面积为 S，左端有一电阻丝可对气体 加热绝热活塞 A(厚度不计)封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸的最大静摩擦力为 Ffm p0S，大气压强 p0 及室温 T0 均不变初始时刻活塞恰好无摩擦，气体体积为汽缸容积 12 的三分之一，气体温度为 T0.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，现通过电阻丝给气体缓慢加 热 图 4 温度多大时，活塞开始滑动； 温度多大时，活塞到达汽缸口 答案(1)BDE(2) T0 T0 32 92 解析(1)由题图知，气体从 A B 的过程，体积增大，压强减小，容器壁在单位面积上受到 气体分子的撞击力变小，A 错误；从 A B 的过程，温度不变， U0，体积变大，气体对外 界做功 W0，根据 U Q W，得 Q W0 ，所以从外界吸收热量，B 正确；因 B C 为绝热过程，所以 Q0 ，体积增大 W0，故 U Q W W，故 U0，气体内能减小， 温度降低，气体分子无规则运动变缓慢，C 错误；从 D A 也是绝热过程， Q0，体积减小， 外界对气体做功，即 W0 ， U Q W W，即气体内能的增量 U 等于外界对气体做的功 W，D 正确；由题图知， A B C 气体对外界做功，做功多少 W1 的数值大小为图象与 V 轴 所围面积( W10) ， C D A 的过程外界对气体做功，做功多少 W2 的数值大小为图象与 V 轴 所围面积( W20) ，由题图可知 |W1|W2|，故该循环过程的总功为 W1 W20，即气体对外 做功，E 正确 (2)假设活塞开始滑动时封闭的气体压强为 p1，对活塞受力分析，受力平衡得 p1S p0S Ffm 对封闭的气体，由查理定律得： p0T0 p1T1 解得： T1 T0 32 设汽缸容积为 V，活塞运动过程中气体的压强不变 由盖吕萨克定律得 13V T1 VT2 解得： T2 T0 92 13波源 S 在 t0 时刻开始振动，其振动图象如图 5 所示，在波的传播方向上有 P、 Q 两质 点，它们到波源 S 的距离分别为 30 m 和 48 m，测得 P、 Q 开始振动的时间间隔为 3.0 s下 列说法正确的是_ 图 5 A Q 质点开始振动的方向向上 B该波的波长为 6 m C Q 质点的振动比波源 S 滞后 8.0 s D当 Q 质点刚要振动时， P 质点正沿平衡位置向下振动 E Q 质点开始振动后，在 9 s 内通过的路程是 54 m (2)(10 分)如图 6 所示，一透明玻璃半球竖直放置， OO为其对称轴， O 为球心，球半径为 R，球左侧为圆面，右侧为半球面现有一束平行光从其左侧垂直于圆面射向玻璃半球，玻璃 半球的折射率为 ，设真空中的光速为 c，不考虑光在玻璃中的多次反射，求：3 图 6 从左侧射入能从右侧射出的入射光束面积占入射面的比例； 从距 O 点 的入射光线经玻璃半球偏折后直到与对称轴 OO相交的传播时间 R2 答案(1)ACD(2) 13 5R2c 解析(1)由题图可知，波源开始振动的方向向上，所有的质点都做受迫振动，开始振动方向 都向上，A 正确；波从 P 传到 Q 所需时间为 3.0 s，所以波速 v m/s6 m/s，根 xt 48 303 据振动图象可知，周期为 6 s，所以波长 vT66 m36 m，B 错误； Q 点到波源的距离 为 48 m，所以比波源滞后 t s8 s，C 正确； P、 Q 间相距 18 m，而波长为 36 xv 486 m，刚好差半个周期，所以当 Q 质点刚要振动时， P 质点正沿平衡位置向下振动，D 正确； 振动周期为 6 s，一个周期通过路程 s045 cm20 cm,9 s 刚好振动一个半周期，通过路程 s1.5 s030 cm，E 错误 (2)从左侧圆面垂直入射，不偏折，考虑截面，如图所示， 从左侧的 A 点入射，光在右侧半球面刚好发生全反射，则由折射定律有：sin ， n 1n 3 则有 sin ， OA Rsin R 33 33 从左侧射入能从右侧射出的光束是以 O 为圆心， OA 长为半径的圆，其面积 S OA2 R2 13 而左侧入射面的面积 S R2 解得 SS 13 设距 O 点 的入射点为 B，射到半球面上的点为 C 点，入射角为 i，折射角为 r， R2 在 OBC 中有 i30， BC R 32 考虑在 C 点折射，由折射定律有 n，代入数据可得 r60 sin rsin i 设从 C 点的出射光线交 OO轴于 D 点，由图知在 OCD 中， OCD120， COD i30， 可得 CDO30， CD R 光在玻璃中传播速度 v cn c3 光从 B 点传播到 D 点的时间 t BCv CDc 将 BC R， CD R 及 v 代入解得 t . 32 c3 5R2c