2019-2020年高三4月综合能力测试（四）物理试题 含解析.doc

2019-2020年高三4月综合能力测试（四）物理试题 含解析一、选择题：每小题6分，在每小题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。1（6分）对于一个热力学系统，下列说法中正确的是（） A 如果外界对它传递热量则系统内能一定增加 B 如果外界对它做功则系统内能一定增加 C 如果系统的温度不变则内能一定不变 D 系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它做的功的和【考点】： 热力学第一定律【分析】： 改变物体内能的方式：做功和热传递；它们在改变物体的内能上是等效的；结合热力学第一定律公式U=W+Q进行判断【解析】： 解：A、物体吸收热量，可能同时对外做功，故内能不一定增加，故A错误；B、外界对物体做功，物体可能同时放热，故物体的内能不一定增加，故B错误；C、如果系统的温度不变，物态发生变化，则内能一定变化，故C错误；D、根据热力学第一定律，系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它做的功的和；故D正确；故选：D【点评】： 此题主要考查的是学生对改变物体内能两种方式的理解和掌握，基础性题目2（6分）如图所示氢原子能级图，如果有大量处在n=3激发态的氢原子向低能级跃迁，则能辐射出几种频率不同的光及发出波长最短的光的能级跃迁是（） A 3种，从n=3到n=2 B 3种，从n=3到n=1 C 2种，从n=3到n=2 D 2种，从n=3到n=1【考点】： 氢原子的能级公式和跃迁【专题】： 原子的能级结构专题【分析】： 根据数学组合公式 求出氢原子可能辐射光子频率的种数能级间跃迁时，辐射的光子能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子频率越高【解析】： 解：根据=3知，这些氢原子可能辐射出三种不同频率的光子波长最短的，则频率最大，因此氢原子由n=3向n=1能级跃迁时辐射的光子能量最大，频率最大，最大能量为13.61.51eV=12.09eV故B正确，ACD错误故选：B【点评】： 解决本题的关键知道光电效应的条件以及知道能级间跃迁时辐射或吸收的光子能量等于两能级间的能级差3（6分）如图所示，MN是介质和介质的交界面，介质中的光源S发出的一束光照射在交界面的O点后分成两束光OA和OB，若保持入射点O不动，将入射光SO顺时针旋转至S1O的位置，则在旋转过程中下列说法正确的是（） A 光线OA逆时针旋转且逐渐减弱 B 光线OB逆时针旋转且逐渐减弱 C 光线OB逐渐减弱且可能消失 D 介质可能是光疏介质【考点】： 光的折射定律【专题】： 光的折射专题【分析】： 当入射角增大时，反射光增强，折射光线与入射光线同向旋转根据入射角与折射角的大小，分析折射率的大小，判断能否发生全反射【解析】： 解：A、若保持入射点O不动，将入射光SO顺时针旋转时，入射角增大时，根据反射定律知反射光线OA逆时针旋转，且逐渐增强故A错误B、由折射定律知，折射光线与入射光线同向旋转，则知光线OB顺时针旋转且逐渐减弱，故B错误CD、由光路图知：入射角小于折射角，说明介质相对介质是光密介质，当入射角增大能发生全反射，故光线OB逐渐减弱且可能消失，故C正确，D错误故选：C【点评】： 解决本题的关键要掌握折射率与入射角的关系、光的能量与入射角的关系，同时要掌握全反射的条件4（6分）一列简谐横波某时刻的波形图如图甲表示，图乙表示介质中某质点此后一段时间内的振动图象，则下列说法正确的是（） A 若波沿x轴正向传播，则图乙表示P点的振动图象 B 若图乙表示Q点的振动图象，则波沿x轴正向传播 C 若波速是20m/s，则图乙的周期是0.02s D 若图乙的频率是20Hz，则波速是10m/s【考点】： 横波的图象；波长、频率和波速的关系【专题】： 振动图像与波动图像专题【分析】： 由波的传播方向判断甲图上质点的振动方向根据振动图象t=0时刻质点的状态，在波动图象找出对应的质点，根据图象甲得出波长，再根据=f求解即可【解析】： 解：A、由甲图看出，图示时刻质点P在平衡位置处且向下振动，而振动图象t=0时刻P的位移为零且向上振动，所以图乙不可能是图甲中P的振动图象故A错误B、若图乙表示Q点的振动图象，t=0时刻，Q点在平衡位置处向上振动，则波沿x轴正向传播，故B正确；C、根据图象甲可知，波长=1m，则周期T=，故C错误；D、若图乙的频率是20Hz，则波速v=f=20m/s，故D错误故选：B【点评】： 本题考查理解和把握振动图象和波动图象联系的能力，找出两种图象之间对应关系是应培养的基本功5（6分）木星是绕太阳公转的行星之一，而木星的周围又有卫星绕木星公转如果要通过观测求得木星的质量M，已知万有引力常量为G，则需要测量的量及木星质量的计算式是（） A 卫星的公转周期T1和轨道半径r1， B 卫星的公转周期T1和轨道半径r1， C 木星的公转周期T2和轨道半径r2， D 木星的公转周期T2和轨道半径r2，【考点】： 万有引力定律及其应用【专题】： 万有引力定律的应用专题【分析】： 根据木星的某个卫星的万有引力等于向心力，列式求解即可求出木星的质量【解析】： 解：环绕天体绕着中心天体做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律，有：G=m解得：M=即只能求解中心天体的质量；故要测量木星质量，需要测量其卫星的公转周期T1和轨道半径r1，故其质量为：故A正确，BCD错误；故选：A【点评】： 本题关键是根据木星的卫星做圆周运动的向心力有万有引力提供，列出方程，分析方程式即可看出要测量的量，涉及半径有星体半径和轨道半径，解题时要注意区分6（6分）一个同学在体重计上做如下实验：由站立突然下蹲则在整个下蹲的过程中，下列说法正确的是（） A 同学处于失重状态，体重计的读数小于同学的体重 B 同学处于失重状态，体重计的读数大于同学的体重 C 同学先失重再超重，体重计的读数先小于同学的体重再大于同学的体重 D 同学先超重再失重，体重计的读数先大于同学的体重再小于同学的体重【考点】： 超重和失重【分析】： 失重状态：当物体对接触面的压力小于物体的真实重力时，就说物体处于失重状态，此时有向下的加速度；超重状态：当物体对接触面的压力大于物体的真实重力时，就说物体处于超重状态，此时有向上的加速度【解析】： 解：人先是加速下降，有向下的加速度，此时的人对体重计的压力减小，后是减速下降，有向上的加速度，此时的人对体重计的压力增加，所以C正确故选：C【点评】： 本题主要考查了对超重失重现象的理解，人处于超重或失重状态时，人的重力并没变，只是对支持物的压力变了7（6分）如图表示洛伦兹力演示仪，用于观察运动电子在磁场中的运动，在实验过程中下列选项错误的是（） A 不加磁场时电子束的径迹是直线 B 加磁场并调整磁感应强度电子束径迹可形成一个圆周 C 保持磁感应强度不变，增大出射电子的速度，电子束圆周的半径减小 D 保持出射电子的速度不变，增大磁感应强度，电子束圆周的半径减小【考点】： 带电粒子在匀强磁场中的运动【分析】： 电子在匀强磁场中垂直于磁场运动时，由洛伦兹力作用下，提供向心力，从而做匀速圆周运动【解析】： 解：A、不加磁场时电子不受力，电子束的径迹是直线故A正确；B、加磁场使磁场的方向与电子初速度的方向垂直，并调整磁感应强度电子束径迹可形成一个圆周故B正确；C、电子受到的洛伦兹力提供向心力，则：所以：，保持磁感应强度不变，增大出射电子的速度，电子束圆周的半径增大故C错误；D、保持出射电子的速度不变，增大磁感应强度，电子束圆周的半径减小故D正确；本题选择错误的，故选：C【点评】： 考查洛伦兹力对粒子的作用，掌握洛伦兹力不做功，及电子仅仅在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动8（6分）对磁现象的研究中有一种“磁荷观点”人们假定，在N极上聚集着正磁荷，在S极上聚集着负磁荷由此可以将磁现象与电现象类比，引入相似的概念，得出一系列相似的定律例如磁的库仑定律、磁场强度、磁偶极矩等在磁荷观点中磁场强度定义为：磁场强度的大小等于点磁荷在该处所受磁场力与点磁荷所带磁荷量的比值，其方向与正磁荷在该处所受磁场力方向相同若用H表示磁场强度，F表示点磁荷所受磁场力，qm表示磁荷量，则下列关系式正确的是（） A F= B H= C H=Fqm D qm=HF【考点】： 磁感应强度【分析】： 磁场强度的大小等于点磁荷在该处所受磁场力与点磁荷所带磁荷量的比值，运用类比思想，类比电场强度的定义公式E=列式分析即可【解析】： 解：题目已经说明磁场强度的大小等于点磁荷在该处所受磁场力与点磁荷所带磁荷量的比值，故：H=故选：B【点评】： 本题关键是读懂题意，运用类比思想理解题意，根据题意列式分析即可，基础题目二、（非选择题共180分）9（18分）某同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验时，所用小灯泡上标有“3.8V 0.5A”的字样，现有电压表（04.5V内阻约为3k）、电源、开关和导线若干，以及以下器材：A电流表（00.6A内阻约为1）B电流表（03A内阻约为0.25）C滑动变阻器（020）D滑动变阻器（0500）（1）实验中如果即满足测量要求，又要误差较小，电流表应选用A；滑动变阻器应选用C（选填相应器材前的字母）（2）下列给出了四个电路图，请你根据实验要求选择正确的实验电路图C（3）图1是实验所用器材实物图，图中已连接了部分导线，请你补充完成实物间的连线（4）某同学在实验中得到了几组数据，在图2所示的电流电压（IU）坐标系中，通过描点连线得到了小灯泡的伏安特性曲线，根据此电流电压图线可知，小灯泡的电阻随电压的增大而增大（填“增大”、“不变”或“减小”），其原因是电压升高使电流增大于是功率增大导致温度升高，灯丝电阻随温度升高而增大，同时可以根据此图象确定小灯泡在电压为2V时的电阻R=5（5）根据此电流电压图线，若小灯泡的功率是P，通过小灯泡的电流是I，下列给出的四个图中可能正确的是D【考点】： 描绘小电珠的伏安特性曲线【专题】： 实验题【分析】： 电压表、电流表的选择原则是使指针偏转角大些好，应在三分之二左右偏转，若电路采用分压接法，则滑动变阻器选择小的，若限流接法则滑动变阻器阻值要大于待测电阻阻值；本实验中为了多测数据，滑动变阻器采用分压接法，因灯泡内阻较小，故应选用电流表外接，由此可正确画出实验原理图；根据小灯泡的伏安特性曲线，求出灯泡的电压、电流根据P=UI可以求出灯泡的实际功率【解析】： 解：由小灯泡标有“3.8V、0.5A”字样可知，灯泡的额定电流为0.5A；因此电流表选择A；本实验中为了多测数据，滑动变阻器采用分压接法，故应选用变化范围较小的电阻，故选C故答案为：A；C；（2）本实验应采用滑动变阻器的分压接法，同时，电流表应选择外接法；故选：C；（3）由原理图可得出对应的实物图如图所示；（4）IU图象中图象的斜率表示电阻的倒数；由图可知，灯泡电阻随电压的增大而增大；原因是因为电压增大后，发热量高，从而使灯泡的温度升高；而灯泡电阻随温度的升高而增大；由图象可知，当电压为2V时，对应的电流为0.4A，由欧姆定律可知R=5；（5）根据功率公式可知P=I2R；若电阻不变，功主与R成正比；但由于R随温度的升高而增大，故图象应为D；故答案为：（1）A；C（2）C；（3）见图（4）增大；电压升高使电流增大于是功率增大导致温度升高，灯丝电阻随温度升高而增大；5（5）D【点评】： 本实验考查了仪器选择、电路设计、灯泡功率、滑动变阻器阻值等问题，由IU图象找出电压对应的电流，熟练应用串联电路特点及欧姆定律是正确解题的关键10（16分）如图所示，MN、PQ为竖直放置的两根足够长平行光滑导轨，相距为d=0.5m，M、P之间连一个R=1.5的电阻，导轨间有一根质量为m=0.2kg，电阻为r=0.5的导体棒EF，导体棒EF可以沿着导轨自由滑动，滑动过程中始终保持水平且跟两根导轨接触良好整个装置的下半部分处于水平方向且与导轨平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B=2T取重力加速度g=10m/s2，导轨电阻不计（1）若导体棒EF从磁场上方某处沿导轨下滑，进入匀强磁场时速度为v=2m/s，a求此时通过电阻R的电流大小和方向；b求此时导体棒EF的加速度大小；（2）若导体棒EF从磁场上方某处由静止沿导轨自由下滑，进入匀强磁场后恰好做匀速直线运动，求导体棒EF开始下滑时离磁场的距离【考点】： 导体切割磁感线时的感应电动势【专题】： 电磁感应与电路结合【分析】： （1）a、由公式E=Bdv求感应电动势，由闭合电路欧姆定律求感应电流的大小，由右手定则判断感应电流的方向b、由公式F=BdI求出棒所受的安培力，再由牛顿第二定律求加速度（2）由平衡条件和安培力与速度的关系式，求出匀速运动的速度，再由自由落体运动的规律求解【解析】： 解：（1）a导体棒EF产生的感应电动势：E=Bdv由闭合电路欧姆定律，得：I=1A方向：由P指向Mb导体棒所受安培力：F=BId由牛顿第二定律：mgF=ma可得 a=g代入数据解得 a=5m/s2（2）导体棒匀速运动时，有：mg=BId又 I=则得匀速运动的速率为 v=代入解得 v=4m/s由自由落体公式：v2=2gh则得 h=0.8m答：（1）a此时通过电阻R的电流大小1A为，方向由P指向M；b此时导体棒EF的加速度大小为5m/s2（2）导体棒EF开始下滑时离磁场的距离为0.8m【点评】： 本题是电磁感应与力学知识的综合，既要掌握电磁感应的基本规律，如法拉第电磁感应定律、右手定则等，又要熟练推导出安培力，运用平衡条件解答11（18分）如图1所示，长为L的平行金属板M、N水平放置，两板之间的距离为d，两板间有水平方向的匀强磁场，磁感应强度为B，一个带正电的质点，沿水平方向从两板的正中央垂直于磁场方向进入两板之间，重力加速度为g（1）若M板接直流电源正极，N板接负极，电源电压恒为U，带电质点以恒定的速度v匀速通过两板之间的复合场（电场、磁场和重力场），求带电质点的电量与质量的比值（2）若M、N接如图2所示的交变电流（M板电势高时U为正），L=0.5m，d=0.4m，B=0.1T，质量为m=1104kg带电量为q=2102C的带正电质点以水平速度v=1m/s，从t=0时刻开始进入复合场（g=10m/s2）a定性画出质点的运动轨迹；b求质点在复合场中的运动时间【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【专题】： 带电粒子在复合场中的运动专题【分析】： （1）带电质点以恒定的速度匀速通过两板之间的复合场，知质点受重力、电场力和洛伦兹力平衡，结合平衡求出带电质点的电量与质量的比值（2）根据质点所受电场力、洛伦兹力和重力的大小情况，分析粒子在复合场中的运动规律，结合运动学公式和周期公式求出粒子在复合场中的运动时间【解析】： 解：（1）匀强电场的电场强度为：E=粒子所受的电场力为：F电=qE粒子所受的洛伦兹力为：F磁=Bqv由匀速可知：Bqv=qE+mg得：（2）a、当M板电势为正时，有：qvB=mg+q，粒子在复合场中做匀速直线运动，当M板电势为负时，有：，粒子在复合场中所受的合力为洛伦兹力，做匀速圆周运动，如图所示 b、运动时间：t=，代入数据解得：t=0.814s答：（1）带电质点的电量与质量的比值为；（2）质点在复合场中的运动时间为0.814s【点评】： 解决本题的关键知道粒子所受电场力方向向下时，所受重力、电场力、洛伦兹力三个力平衡，做匀速直线运动，当所受的电场力方向向上时，重力和电场力平衡，洛伦兹力提供向心力，做匀速圆周运动12（20分）如图所示，线圈焊接车间的传送带不停地传送边长为L，质量为4kg，电阻为5的正方形单匝金属线圈，线圈与传送带之间的滑动摩擦系数=传送带总长8L，与水平面的夹角为=30，始终以恒定速度2m/s匀速运动在传送带的左端虚线位置将线圈无初速地放到传送带上，经过一段时间，线圈达到与传送带相同的速度，线圈运动到传送带右端掉入材料筐中（图中材料筐未画出）已知当一个线圈刚好开始匀速运动时，下一个线圈恰好放到传送带上线圈匀速运动时，相邻两个线圈的间隔为L线圈运动到传送带中点开始以速度2m/s 通过一固定的匀强磁场，磁感应强度为5T、磁场方向垂直传送带向上，匀强磁场区域宽度与传送带相同，沿传送带运动方向的长度为3L重力加速度g=10m/s2求：（1）正方形线圈的边长L；（2）每个线圈通过磁场区域产生的热量Q；（3）在一个线圈通过磁场的过程，电动机对传送带做功的功率P【考点】： 导体切割磁感线时的感应电动势；电功、电功率；电磁感应中的能量转化【专题】： 电磁感应功能问题【分析】： （1）根据牛顿第二定律列式求解线框的加速度；根据运动学公式列式求解线框的相对位移；然后联立方程组求解；（2）线框在进入和离开磁场时有感应电流，根据切割公式、欧姆定律、焦耳定律列式求解即可；（3）某一导线框穿过磁场过程，皮带上有多个线圈，分析机械能增加量、内能增加量，然后求和【解析】： 解：（1）每个线圈从投放到相对传送带静止，运动的距离是一样的设投放时间间隔为T，则vt图如图所示在T时间内，传送带位移为x传=vT，线圈加速过程位移为x线=T可得2L=vT其中v=aT线圈加速过程：由f滑mgsin=ma其中：f滑=mgcos代入数据，可解得：a=2.5m/s；T=0.8s；L=0.8m线圈匀速运动时，相邻两个线圈的间隔为L与线圈的边长相等，由图可以看出线圈的边长与线圈加速过程走过的距离相同，所以线圈的边长为0.8m（2）每个线圈穿过磁场过程中有电流的运动距离为2L，t穿=； E=BLv； P=产生热量Q=Pt穿=解得Q=10.24J （3）在一个线圈通过磁场的过程：传送带运动距离4L，所用时间t穿=1.6s一个线圈加速过程摩擦产生的热为Q摩擦=f滑x相对=mgcosT=24J一个线圈加速过程获得动能Ek=mv2=8J一个线圈通过磁场的过程中焦耳热Q焦耳=10.24J一个线圈运动一个L距离重力势能增加Ep=Lmgsin=16J在一个线圈通过磁场的过程中，电动机对传送带做功的功率P有W=2Q摩擦+2Ek+2Q焦耳+15Ep=Pt穿代入以上各式，得P=202.8W 解法二：分析某一导线框穿过磁场过程知：t穿=1.6s，其中有的时间传送带上有5个导线框，其中1个相对滑动，4个相对静止，则该段时间内电动机做功为：W1=F1vt1=（mgcos+4mgsin+BIL）vt1=93.12J其中有的时间传送带上有4个导线框，其中1个相对滑动，3个相对静止，则在该段时间内电动机做功为：W2=F2vt2=（mgcos+3mgsin+BIL）vt2=231.36J由P t穿=W1+W2，得：P=202.8w答：（1）正方形线圈的边长L为0.8m；（2）每个线圈通过磁场区域产生的热量Q为10.24J；（3）在一个线圈通过磁场的过程，电动机对传送带做功的功率P为202.8W【点评】： 本题关键是明确传送带的运动规律，然后分过程按照牛顿第二定律、运动学公式、切割公式、欧姆定律、焦耳定律列式求解