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2019届高三物理下学期第一次模拟考试四月试题含解析
二、选择题:本题共8小题,每小题6分在每小题给出的四个选项中,第14-17题只有一项符合题目要求,第18-21题有多项符合题目要求全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分
1.根据近代物理知识,你认为下列说法中正确的是A.相同频率的光照射不同金属,则从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大,这种金属的逸出功越大B.已知氢原子从基态跃迁到某一激发态需要吸收的能量为
12.09eV,则动能等于
12.09eV的另一个氢原子与这个氢原子发生正碰,可以使这个原来静止并处于基态的氢原子跃迁到该激发态C.在原子核中,比结合能越大表示原子核中的核子结合的越牢固D.铀核(U)衰变为铅核(Pb)的过程中,中子数减少21个【答案】C【解析】A.根据光电效应方程,金属的逸出功越大,逸出的光电子的最大初动能就越小,故A错误;B.根据动量守恒,若使另一个初速度不为零的氢原子与这个氢原子发生碰撞,则碰后动总量不为0,总动能不为零,无法使这个原来静止并处于基态的氢原子跃迁到该激发态,故B错误;C.根据比结合能的含义可知,比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,C正确;D.由质量数守恒和电荷数守恒知铀核衰变为铅核 的过程中,质量数减小32,而质子数减小10,因此中子减小22,故D错误故选C
2.有一种电荷控制式喷墨打印机,它的打印头的结构简图如图所示其中墨盒可以喷出极小的墨汁微粒,此微粒经过带电室带上电后以一定的初速度垂直射入偏转电场,再经偏转电场后打到纸上,显示出字符不考虑墨汁的重力,为使打在纸上的字迹缩小偏转距离减小,下列措施可行的是()A.减小墨汁微粒的质量B.减小偏转电场两板间的距离C.减小偏转电场的电压D.减小墨汁微粒的喷出速度【答案】C【解析】试题分析要缩小字迹,就要减小微粒通过偏转电场的偏转角y,根据牛顿第二定律和运动学公式结合推导出偏转量y的表达式,再进行分析.微粒以一定的初速度垂直射入偏转电场做类平抛运动,则有水平方向;竖直方向;加速度,联立解得,要缩小字迹,就要减小微粒通过偏转电场的偏转角y,由上式分析可知,采用的方法有增大墨汁微粒的质量、增大两极板间的距离、减小比荷、增大墨汁微粒进入偏转电场时的初动能(增大喷出速度)、减小极板的长度L、减小偏转极板间的电压U,故C正确.
3.水平面上放置一个斜面足够长的斜劈A,小物块B静止在斜面上,如图所示现对B施加一个沿斜面向上的拉力F,F的大小从零随时间均匀增大,斜劈A一直处于静止状态设A、B之间的摩擦力大小为f1,A与地面之间的摩擦大小为f2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力则整个过程中摩擦力大小随时间变化的图象可能正确的是A.B.C.D.【答案】B【解析】对B受力分析可知,当F小于重力沿斜面向下的分力时,根据平衡条件可知,当F随时间均匀增大时摩擦力随时间均匀减小,当F等于重力沿斜面向下的分力时摩擦力为0,当F大于重力沿斜面向下的分力时,根据平衡条件可知,当F随时间均匀增大时摩擦力随时间均匀增大,一直达到最大静摩擦力之后,B物体将沿斜面向上滑动,摩擦力将保持不变,且大于刚开始静止时的摩擦力,故A错误,B正确;当AB都静止时,对AB整体受力分析可,A与地面之间的摩擦大小与F在水平方向的分力大小相等,当F随时间均匀增大时摩擦力也随时间均匀增大,当B相对A滑动时,AB不能当成一个整体,AB间的摩擦力为滑动摩擦力保持不变,此时F随时间均匀增大,对摩擦力没有影响,故此时摩擦力保持不变,故CD错误;故选B.
4.有人设想在遥远的宇宙探测时,给探测器安上反射率极高可认为100%的薄膜,并让它正对太阳,用光压为动力推动探测器加速已知某探测器在轨道上运行,阳光恰好垂直照射在薄膜上,蒋膜面积为S,每秒每平方米面积获得的太阳光能为E,若探测器总质量为M,光速为c,则探测器获得的加速度大小的表达式是光子动量为)A.B.C.D.【答案】A【解析】设光反射对薄膜表面产生的压力为F,由动量定理得 Ft=2NESt, 以探测器为研究对象,根据牛顿第二运动定律有 F=Ma,由以上两式解得,故A正确
5.如图所示,等边三角形框架在竖直平面内,底边AB固定在水平面上,在A1处交错相切的两个圆形由一条金属轨道制成,大圆轨道与BC和AC边分别相切于A
2、A3,A4和A5分别为大圆轨道和小圆轨道的最高点,轨道首尾对接平滑良好质量为m的小球在大圆轨道内侧运动恰能过A4点,小圆半径为r,大圆半径为2r不计摩擦则()A.运动过程中,小球动能最大为5mgrB.运动过程中,小球对轨道的压力最大为6mgC.小球在A1处由小轨道过渡到大轨道时,角速度变大D.小球在A1处由小轨道过渡到大轨道时,向心加速度变小【答案】AD【解析】【详解】小球在大圆轨道内侧运动恰能过A4点,由重力提供向心力,由牛顿第二定律得,从A4到A1的过程,由动能定理得,联立解得,故A正确;小球经过小圆通过A1点时对轨道的压力最大,由牛顿第二定律得,解得轨道对小球最大的支持力为N=11mg,则小球对轨道的压力最大为11mg,故B错误;小球在A1处由小轨道过渡到大轨道时,速率不变,轨道半径变大,由v=rω知,角速度变小,故C错误;小球在A1处由小轨道过渡到大轨道时,速率不变,轨道半径变大,由,可知向心加速度变小,故D正确所以AD正确,BC错误
6.某人在春分那天(太阳光直射赤道)站在地球赤道上用天文望远镜观察他正上方的一颗同步卫星,他发现在日落后连续有一段时间t观察不到此卫星已知地球表面的重力加速度为g,地球自转周期为T,圆周率为π,仅根据g、t、T、π可推算出A.地球的质量B.地球的半径C.卫星距地面的高度D.卫星与地心的连线在t时间内转过的角度【答案】BCD【解析】D、根据光的直线传播规律,日落有t时间该观察者看不见此卫星图示如图所示同步卫星相对地心转过角度为θ=2α,,结合,可解得出卫星与地心的连线在t时间内转过的角度θ,故D正确B、对同步卫星根据和,可得,联立,可解除地球半径R和轨道半径r,则卫星的高度可求出,故B、C均正确A、由可知由于引力常量G未知,故地球质量M无法求出,A错误故选BCD【点睛】解决天体问题把握两条思路一是万有引力提供向心力,二是重力等于万有引力.针对本题关键还要分析好几何关系来求解.
7.如图所示,由导体材料制成的闭合线框,曲线部分PNQ满足函数y=
0.5sin
0.5πx,其中x、y单位为m,x满足0≤x≤2,曲线部分电阻不计,直线部分PMQ的电阻为R=10Ω.将线框从图示的位置开始t=0,以v=2m/s的速度匀速通过宽度为d=2m、磁感应强度B=1T的匀强有界磁场,在线框穿越磁场的过程中,下列说法正确的是A.线框穿越磁场的时间为4sB.线框穿越磁场的过程中,PQ两点间的最大电压为1VC.线框穿越磁场的过程中,线框中产生的焦耳热为
0.1JD.线框穿越磁场的过程中,感应电流变化规律为i=
0.1sin
0.5πt【答案】BC【解析】线框穿越磁场的时间为,选项A错误;当y最大时,PQ两点间的电压最大,最大值为,选项B正确;线框通过磁场过程中产生正弦交流电,最大值为Em=1V,则有效值为,产生的热量为,选项C正确;因,x=vt=2t,则线框穿越磁场的过程中,感应电流变化规律为i=
0.1sinπtA,选项D错误;故选BC.点睛解决本题关键要理解有效切割的长度与感应电动势的关系,判断出感应电动势作正弦变化,要有运用数学知识解决物理问题的能力.
8.如图所示,轻质弹簧和一质量为M的带孔的小球套在一光滑竖直固定杆上,弹簧一端固定在地面上,另一端与小球在A处相连(小球被锁定),此时弹簧处于原长小球通过水平细绳绕过光滑的定滑轮与一个质量为m的物块相连,到达C处速度为零,此时弹簧压缩了h弹簧一直在弹性限度内,重力加速度为g,则下列说法正确的是A.在小球下滑的过程中,小球的速度始终大于物块的速度B.从A→C小球和物块重力势能的减少等于弹簧弹性势能的增加C.从A→C小球和物块的重力势能和弹簧的弹性势能之和先增大后减小D.小球下滑到C处时,弹簧的弹性势能为【答案】ABD【解析】小球A的速度可分解为沿绳子方向上的速度和垂直绳子方向上的速度,根据几何知识可得(其中v为小球的速度,为绳子与竖直方向的夹角),而物块的速度等于绳子的速度,所以,A正确;从A→C过程中,速度从零到零,故动能变化量为零,所以小球和物块重力势能的减少等于弹簧弹性势能的增加,,而,所以,BD正确;从A→C过程中,速度从零到零,故动能先增大后减小,而恒定,所以先减小后增大,C错误.
三、非选择题包括必考题和选考题两部分第22题~第32题为必考题,每个试题考生都必须作答第33题~第40题为选考题,考生根据要求作答
9.用如图甲装置来验证机械能守恒定律带有刻度的玻璃管竖直放置,光电门的光线沿管的直径并穿过玻璃管,小钢球直径略小于管的直径,该球从管口由静止释放完成下列相关实验内容1如图乙用螺旋测微器测得小球直径d=____________mm;如图丙某次读得光电门测量位置到管口的高度h=_________cm2设小球通过光电门的挡光时间为,当地重力加速度为g,若小球下落过程机械能守恒,则h可用d、、g表示为h=______________【答案】
1.
4.
0002.
5.
603.【解析】【详解】
(1)螺旋测微器的固定刻度读数为
4.0mm,游标读数为
0.000mm,则小球的直径d=
4.000mm光电门测量位置到管口的高度h=
5.60cm
(2)小球通过光电门的瞬时速度,根据速度位移公式得
10.某小组要测量一节干电池的电动势和内阻,已知该干电池的电动势约为
1.5V,内阻约为
0.50Ω;实验室提供了电压表V量程为0~3V,內阻约为3kΩ、电流表A量程为0~
0.6A,内阻为
0.70Ω、滑动变阻器R10Ω,2A、开关和导线若干1为了尽可能减小实验误差,请在图甲中完善实物图的连接____________2通过多次测量并记录对应的电流表示数Ⅰ和电压表示数U,利用这些数据在图乙中画出了U-I图线由图线可以得出此干电池的电动势E=___________V保留3位有效数字,内阻r=_________Ω保留2位有效数字3实验过程中,发现电流表发生了故障,于是又找来一个电压表和一个定值电阻R0,组成如图丙所示的电路,移动滑动变阻器触头,读出电压表V1和V2的多组数据U
1、U2,描绘出U1-U2图线,如图丁所示,图线斜率为k,与横轴的截距为a,则电源的电动势E=_________,内阻r=_________用k、a、R0表示【答案】
1.
2.
1.45;
3.
0.60;
4.;
5.;【解析】
(1)电路直接采用串联即可,电压表并联在电源两端,由于电流表内阻已知,则应采用电流表相对电源的内接法,连接完整的实物图如图所示
(2)根据以及图象可知,电源的电动势为E=
1.45V,图线的斜率,解得电源的内阻为;
(3)由闭合电路欧姆定律可知,,变形得,则,,联立解得,.
11.“跳台滑雪”是冬奥会中一项极为壮观的运动,其运动过程包括助滑、起跳、空中飞行和着陆四个阶段(如图甲)其中的助滑过程可简化如下如图乙,助滑道由长为L、倾角为θ的斜坡AB和弧形坡BCD构成,AB和BCD在B处相切,A与D的高度差为h,运动员(可视为质点的滑块)着滑雪板从A端无初速下滑,沿助滑道滑至D端起跳假设滑雪板与AB间的动摩擦因数为μ,运动员在BCD上克服摩擦力做的功是在AB上克服摩擦力做功的k(k1)倍,不计空气阻力,重力加速度为g求1运动员在斜坡AB上滑行的时间;2运动员在D端起跳前的速度大小【答案】
(1)
(2)【解析】1运动员在斜坡AB上做匀加速运动所受摩擦力为垂直斜坡方向,由平衡条件有平行斜坡方向,由牛顿运动定律有联立得由运动学规律有联立得2运动员在斜坡AB上克服摩擦力做的功为在弧形坡BCD上克服摩擦力做的功为全过程由动能定理有联立得【点睛】本题关键是明确运动员的受力情况和运动情况,结合动能定理和匀变直直线运动的规律列式求解.
12.如图所示,在直角坐标系xOy的第一象限中,的空间存在着沿y轴正方向的匀强电场,在xd的空间存在着垂直纸面向外的匀强磁场,一个质量为m、电荷量为q的带正电的粒子,从y轴上的A点,以速度v0沿x轴正方向进入电场,带电粒子在电磁场作用下,从A点依次经过B点和C点,A、B、C三点的坐标分别为(0,)、(d,d)、(2d,0),不计带电粒子重力求1匀强电场的电场强度E的大小;2匀强磁场的磁感应强度B的大小;3带电粒于从A到C的运动时间t【答案】123【解析】1带电粒子在电场中做类平抛运动d=v0t解得2带电粒子刚进入磁场时偏角θ,速度为v解得θ=30°,带电粒子进入磁场后做匀速圆周运动,由山几何关系d=Rsinθ+Rcosθ解得3带电粒子在电场中运动的时间由几何关系,带电粒子在磁场中转过的圆心角为150°,将B代入解得所以带电粒子从A到C的运动时间点睛本题主要考查了带电粒子在混合场中运动的问题,要求同学们能正确分析粒子的受力情况,再通过受力情况分析粒子的运动情况,熟练掌握圆周运动及平抛运动的基本公式.
13.如图所示为两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系曲线,曲线与r轴交点的横坐标为r0相距很远的两分子在分子力作用下,由静止开始相互接近若两分子相距无穷远时分子势能为零,下列说法正确的是________A.rr0时,F随r的减小而增大B.rr0时,F随r的减小而增大C.r=r0时,F为零,分子势能最小D.rr0时,分子势能减小,分子动能增加,分子势能比分子动能变化得快E.rr0时,分子势能增加,分子动能减小,分子势能的增加量等于分子动能的减小量【答案】BCE【解析】【详解】在r>r0时,分子力表现为引力,F随r的减小,先增大后减小,故A错误;由图可知,rr0时,F随r的减小而增大,故B正确;r=r0时,F为零,分子势能最小,故C正确;rr0时,分子势能增大,分子动能减小,分子势能的增加量等于分子动能的减小量,故D错误;rr0时,分子势能增加,分子动能减小,分子势能的增加量等于分子动能的减小量,故E正确所以BCE正确,AD错误
14.如图,一个上下都与大气相通的竖直放置的圆筒,中间用两个活塞A和B封住一定质量的气体A、B都可沿圆筒无摩擦上下滑动且不漏气,B与轻质弹簧相连,轻质弹簧另一端固定在水平面上,初始时A、B间的距离为l0现用竖直向下的力F压A,使之缓慢向下移动一段距离后,保持平衡(气体温度保持不变)已知A的质量不计,B有一定质量,直圆筒内部的横截面积S=
0.01m2,弹簧劲度系数k=5×103N/m,大气压p0=1×105Pa,l0=
0.6m,F=500N求A下移的距离【答案】l=
0.3m【解析】【分析】由于A的质量可不计,初态时,封闭气体的压强等于大气压,以B为研究对象,求出弹簧的压缩量当用力压A时,再以B为研究对象,求出弹簧的弹力,由胡克定律求出弹簧的压缩量,根据玻意耳定律求出活塞A向下移动的距离【详解】设A下移距离为l,B下移距离为x,由玻意耳定律得根据胡克定律得F=kx联立解得l=
0.3m【点睛】题考查了玻意耳定律与力学知识的综合,搞清初末状态,运用力学平衡和玻意耳定律综合求解
15.如图,由a、b两种单色光组成的平行复色光,从空气中垂直射向玻璃半球的左侧平面上,在玻璃半球的右侧球面上会出现一个单色环形光带,已知玻璃半球的半径为R,a光在玻璃中的折射率为,a的频率小于b的频率,由此可知,环形光带是(选填“a”或“b”)色光,环形光带的外边缘半径为【答案】a,【解析】试题分析a的频率小于b的频率,则玻璃对a光的折射率小于b光的折射率,由临界角公式知,a光的临界角大于b光的临界角.环形光带外侧边缘光线恰好发生全反射,入射角等于临界角C,则知环形光带是a光.环形光带的外边缘半径考点全反射【名师点睛】本题关键要掌握全反射的条件和临界角公式.对于临界角,当光线从光密介质射入光疏介质恰好发生全反射时,入射角等于临界角.
16.如图,弹簧振子以O点为平衡位置,在相距25cm的B、C两点间做简谐运动规定从O点向B点运动为正方向t=0时,振子从P点以速度v向B点运动;t=
0.2s时,振子速度第一次变为-v;t=
0.5s时,振子速度第二次变为-v1求振子振动周期T;2求振子在
4.0s内通过的路程;3从振子向正方向运动经过O点开始计时,写出振子位移随时间变化的关系式.【答案】1T=
1.0s2s=200cm3x=
12.5sin2πtcm【解析】【分析】在t=0时刻,振子从OB间的P点以速度v向B点运动,经过
0.2s它的速度大小第一次与v相同,方向相反,再经过
0.5s它的速度大小第二次与v相同,方向与原来相反,质点P运动到关于平衡位置对称的位置,求出周期;由B、C之间的距离得出振幅,从而求出振子在
4.0s内通过的路程;结合振子开始计时的位置,写出振子位移表达式【详解】
(1)根据已知条件分析得弹簧振子振动周期
(2)振幅振子
4.0s内通过的路程(iii)设简谐振动方程联立可得x=
12.5sin2πtcm振动图像为【点睛】本题在于关键分析质点P的振动情况,确定P点的运动方向和周期.写振动方程时要抓住三要素振幅、角频率和初相位。