2020届湖南省长沙市高三年级期末统考物理试卷

一、单选题

1. 难度：简单

物理是一门以实验为基础的学科，要用到很多测量仪器，下列哪种仪器测量的不是国际单位制中的基本量（　　）

A.弹簧测力计

B.天平

C.秒表

D.螺旋測微器

2. 难度：简单

如图是中国宁波公交使用的全球首创超级电容储存式现代电车，该电车没有传统无轨电车的“辫子”，没有尾气排放，乘客上下车的30秒内可充满电并行驶5公里以上，刹车时可把80%以上的动能转化成电能回收储存再使用。这种电车的核心元器件是“3V，1200F“石墨烯纳米混合型超级电容器，该电容器能反复充放电100万次，使用寿命长达十年，被誉为“21世纪的绿色交通”。下列说法正确的是（　　）

A.电容器放电的过程中，电量逐渐减少，电容也逐渐减小

B.电容器充电的过程中，电量逐渐增加，电容保持不变

C.电容器放电的过程中，电量逐渐减少，电容器两极板间的电压不变

D.若标有“3V，12000F”的电容器从电量为零到充满电用时30s，则充电平均电流为3600A

3. 难度：简单

“守株待兔”是我们熟悉的寓言故事，它出自《韩非子》，原文为：宋人有耕田者。田中有株，兔走触株，折颈而死。因释其耒而守株，翼复得兔。兔不可复得，而身为宋国笑。假设一只兔子质量为2kg，受到惊吓后从静止开始沿水平道路匀加速直线运动，经过1.2s速度大小达到9m/s后匀速奔跑，撞树后被水平弹回，反弹速度大小为1m/s，设兔子与树的作用时间为0.05s，重力加速度g=10m/s^2.下列说法确的是（　　）

A.加速过程中兔子的加速度为180m/s²

B.加速过程中地面对兔子的平均作用力大小为20N

C.撞树过程中树对兔子的平均作用力大小为320N

D.撞树过程中树对兔子的平均作用力大小为400N

4. 难度：简单

竖直放置的轻弹簧一端固定在水平面上，另一端连接质量为m的物体甲且处于静止状态，将质量为2m的物体乙无初速地放在物体甲上（如图所示），乙刚放到甲上的瞬间，物体甲的加速度为a，当地重力加速度为g。则（　　）

A. B. C. D.

5. 难度：简单

如图所示，x轴垂直穿过一个均匀分布着正电荷的圆环。且经过圆环的圆心O。关于x轴上的电场强度和电势，下列说法确的是（　　）

A.O点的电势一定为零

B.O点的电场强度一定为零

C.从O点沿x轴正方向，电场强度一直减小，电势一直升高

D.从O点沿x轴正方向，电场强度一直增大，电势一直降低

6. 难度：中等

2016年底以来，共享单车风靡全国各大城市。图甲为某品牌共享单车第一代产品，单车的内部有一个小型发电机，通过骑行者的骑行踩踏，不断地给单车里的蓄电池充电，蓄电池再给智能锁供电。单车内小型发电机发电原理可简化为图乙所示，矩形线圈abcd的面积为0.001m²，共有100匝，线圈总电阻为1Ω，线圈处于磁感应强度大小为的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO′转动，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路阻值为9Ω电阻连接，不计交流电流表的内阻。在外力作用下线圈以10πrad/s的角速度绕轴OO′匀速转动时，下列说法中正确的是（　　）

A.交流电流表的示数是0.002A

B.电阻R的发热功率是0.4W

C.该交流发电机产生的交流电的周期为0.2s

D.当线圈平面和磁场方向平行时，线圈中的感应电流为零

7. 难度：中等

如图所示是光电管的原理图，已知当有波长为λ₀的光照到阴极K上时，电路中有光电流，则（　　）

A.若仅增大光照强度，电路中光电流一定增大

B.若仅将电源极性反接，电路中一定没有光电流

C.若仅换用波长为λ₁（λ₁＞λ₀）的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流

D.若仅将电路中滑动变阻器的滑片向右滑动，电路中光电流一定增大

二、多选题

8. 难度：简单

如图所示，垂直于地面且相距4m的的两杆顶端A、B之间固定着长为5m的细绳，将一个重为12N的小物体通过光滑的轻质小挂钩O挂在细绳上，平衡时，下列判断正确的是（　　）

A.只有两杆高度相等时，细线AO段和BO段跟水平面的夹角才相等

B.平衡时细绳中的张力为10N

C.把细绳左端从顶端A缓慢沿杆向下移动一小段距离的过程中，细绳中的张力变小

D.保持细绳的右端在杆上的位置不动，将右杆移动一小段距离到虚线位置时，细绳中的张力变大

9. 难度：中等

某同学在开展研究性学习的过程中，利用加速度传感器研究质量为5kg的物体由静止开始做直线运动的规律，并在计算机上得到了前4s内物体加速度随时间变化的图像，如图所示，下列关于物体在前4s内的情况说法正确的是（　　）

A.1s末物体的速度最大

B.3s末物体离出发点最远

C.4s末物体离出发点最远

D.前4s内合力对物体做的功等于前2s内合力对物体做的功

10. 难度：中等

为了加快建设海洋强国，根据《中国民用空间基础设施中长期发展规划》和《海洋卫星业务发展“十三五”规划》，到2020年，我国将研制和发射海洋卫星共十余颗。“海洋一号C”卫星和“海洋二号B”卫星这两颗卫星现在已经正式交付自然资源部投入使用，若这两颗卫星均绕地球做匀速圆周运动，“海洋二号B”卫星的轨道半径是“海洋一号C”卫星的n倍，关于这两颗卫星，下列说法正确的是（　　）

A.“海洋二号B”卫星的线速度是“海洋一号C”卫星的倍

B.“海洋二号B”卫星的线速度是“海洋一号C”卫星的倍

C.在相同的时间内，“海洋二号B”卫星与地球球心的连线扫过的面积和“海洋一号C”卫星的相等

D.在相同的时间内，“海洋二号B”卫星与地球球心的连线扫过的面积是“海洋一号C”卫星的倍

11. 难度：中等

如图甲所示，用不可伸长的轻绳连接的小球绕定点O在竖直面内做圆周运动。小球经过最高点时绳子拉力的大小F_T与此时速度的平方v²的关系如图乙所示。图像中的数据a和b以及重力加速度g都为已知量，不计摩擦力和空气阻力。以下说法正确的是（　　）

A.数据a与小球的质量有关

B.数据b与小球的质量无关

C.利用数据a、b和g能够求出小球的质量和圆周轨道半径

D.数据b对应的状态，当小球运动到最低点时，绳子的拉力为7b

12. 难度：困难

如图所示，质量相等的物块A和B叠放在水平地面上，左边缘对齐。A与B、B与地面间的动摩擦因数均为μ。先水平敲击A，A立即获得水平向右的初速度v_A，在B上滑动距离L后停下。接着水平敲击B，B立即获得水平向右的初速度v_B，A、B都向右运动，左边缘再次对齐时恰好相对静止，相对静止前B的加速度大小为a₁，相对静止后B的加速度大小为a₂，此后两者一起运动至停下。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）

A.

B.v_A=

C.

D.从左边缘再次对齐到A、B停止运动的过程中，A和B之间没有摩擦力

三、实验题

13. 难度：中等

如图甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置。他在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，力传感器可直接测出连接滑块的细绳中的拉力，传感器下方悬挂钩码，每次都将滑块从A处由静止释放，气垫导轨摩擦阻力很小可忽略不计，由于遮光条的宽度很小，可认为遮光条通过光电门时速度不变。

（1）实验时，该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d=______mm。然后他将滑块从A位置由静止释放，并测量释放时遮光条到光电门的距离L，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间，则滑块的加速度大小表达式为______（用题中所给的符号表示）

（2）实验时，一定要保证的条件或进行的操作是______（多选）

A.使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量

B.测出钩码的重力

C.将气垫导轨调节水平

D.使细线与气垫导轨平行

14. 难度：中等

举世瞩目的嫦娥四号，其能源供给方式实现了新的科技突破：它采用同位素温差发电与热电综合利用技术结合的方式供能，也就是用航天器两面太阳翼收集的太阳能和月球车上的同位素热源两种能源供给探测器。图甲中探测器两侧张开的是光伏发电板，光伏发电板在外太空将光能转化为电能。

某同学利用图乙所示电路探究某光伏电池的路端电压U与电流I的关系，图中定值电阻R₀=5Ω，设相同光照强度下光伏电池的电动势不变，电压表、电流表均可视为理想电表。

(1)实验一：用一定强度的光照射该电池，闭合开关S，调节滑动变阻器R₀的阻值，通过测量得到该电池的U-I如图丁曲线a，由此可知，该电源内阻是否为常数______（填“是”或“否”），某时刻电压表示数如图丙所示，读数为______V，由图像可知，此时电源内阻值为______Ω。

(2)实验二：减小实验一光照的强度，重复实验，测得U-I如图丁曲线，在实验一中当滑动变阻器的电阻为某值时路端电压为2.0V，则在实验二中滑动变阻器仍为该值时，滑动变阻器消耗的电功率为______W（计算结果保留两位有效数字）

四、解答题

15. 难度：中等

质量为m₀=80kg的溜冰运动员推着一辆质量为m_A=16kg的小车A以v₀=10m/s的共同速度在光滑的冰面上向右匀速滑行。某时刻，他发现正前方有一辆静止的小车B，小车B的质量为m_B=64kg，运动员为了避免自己与小车B相撞，将小车A用力向正前方推出，小车A离开运动员时相对于地面的速度为v_A=20m/s，小车A与小车B发生碰撞后沿原路反弹回来。运动员抓住反弹回来的小车A，再次与小车A以共同的速度前进。在此后的过程中，小车A和小车B恰好不会再次相撞。不考虑摩擦和空气阻力。求：

（1）将小车A推出后，运动员的速度v₁；

（2）小车A与小车B碰撞后，小车B的速度v_2.

16. 难度：中等

如图所示，固定于水平面上的足够长的金属框架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B₀=2T，柜架的左端串有阻值为R=5Ω的定值电阻，框架的宽度L=0.5m，质量m=0.05kg，电阻不计的金属棒MN与导轨垂直并良好接触，金属棒与导轨之间的动摩擦因数μ=0.5，金属棒在F=0.5N的水平恒力作用下由静止开始沿框架向右运动，最后达到稳定速度。重力加速度大小为g，导轨的电阻不计。求：

（1）金属棒开始运动瞬间的加速度大小；

（2）金属棒达到的稳定速度大小；

（3）金属棒达到稳定速度后，某时刻的位置GH到框架左端的距离为x=7.5m，并将该时刻记作t=0，从此时刻起，让磁感应强度逐渐减小，使金属棒中不产生感应电流，则t=2s时磁感应强度B为多大？

17. 难度：困难

如图所示，在竖直平面xOy内，在y轴右侧存在着竖直向上且E=2N/C的匀强电场，在第一象限内存在着垂直纸面向外且B₁=0.4T的匀强磁场，第四象限内存在着垂直纸面向外且B₂=0.8T的匀强磁场。长为L=16m的水平绝缘传送带AB以速度v₀=4.8m/s顺时针匀速转动，传送带左右侧轮的半径R=0.2m，右侧轮的圆心坐标是（0，h），其中h=7.8m，一个质量为m=2g、电荷量为q=+0.01C的小物块（不计小物块的大小，可视为点电荷）轻轻放在传带左端，小物块与传送带之间的动摩擦因数μ=0.8.小物块从传送带滑下后，经过x轴上的P点（图中未画出），重力加速度g取10m/s²，不考虑空气阻力及边界对电场、磁场的影响。求：

(1)小物块在传送带上加速运动的时间；

(2)P点的坐标；

(3)若把传送带匀速运行的速率增加到v=16m/s，把一块挡板MN垂直于x轴放置且下端在x轴上，挡板高为H=8m，正中间有一小孔。为了让小物块能穿过挡板上的小孔，求挡板放置的位置与y轴之间的距离。

五、多选题

18. 难度：中等

关于物体的内能，下列说法正确的是（　　）

A.若把氢气和氧气看作理想气体，则具有相同质量和相同温度的氢气和氧气具有相等的内能

B.相同质量0℃水的分子势能比0℃冰的分子势能小

C.物体吸收热量后，内能不一定增加

D.一定量的某种理想气体的内能只与温度有关

E.一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加

六、解答题

19. 难度：中等

如图所示，大气压强恒为p₀，用横截面积为S的可动水平活塞将一定质量的理想气体密封于悬挂在天花板上的汽缸中，活塞的质量为，开始时，环境的热力学温度为T₀，活塞与汽缸顶部的高度差为h₀，由于环境温度缓慢降低，活塞缓慢向上移动，当环境温度降低至T₁时，活塞向上移动了0.2h₀，已知密封气体的内能U与热力学温度T的关系为U=kT（k为正常数），汽缸导热良好，与活塞间的摩擦不计，重力加速度为g，求

（i）变化后环境的温度T₁；

（ⅱ）全过程中密封气体向外界放出的热量Q。

七、多选题

20. 难度：中等

如图所示，一束光从空气中射向折射率n=的某种玻璃的表面，i表示入射角，光在真空中的传播速度c=3×10⁸m/s，则下列说法中正确的是（　　）

A.当i＞45°时会发生全反射现象

B.无论入射角是多大，折射角r都不会超过45°

C.欲使折射角r=30°应以i=45°的角度入射

D.当入射角tani=时，反射光线跟折射光线恰好垂直

E.光在该玻璃中的传播速度v=1.5×10⁸m/s

八、解答题

21. 难度：中等

如图所示，实线是一列简谐横波在t₁时刻的波形图，虚线是在t₂=(t₁+0.2）s时刻的波形图。

（i）若波速为45m/s，求质点M在t₁时刻的振动方向（阐述判断依据）

（ⅱ）在t₁到t₂的时间内，如果M通过的路程为1.4m，那么波的传播方向怎样？波速多大？