2020届河北省衡水金卷高三上学期期末理综物理试卷

一、单选题

1. 难度：简单

航天员王亚平在“天宫一号”飞行器里展示了失重状态下液滴的表面张力引起的现象，可以观察到漂浮液滴的形状发生周期性的微小变化（振动），如图所示。已知液滴振动频率的表达式为，其中k为一个无单位的比例系数，r为液滴半径，ρ为液体密度，（单位为N/m）为液体表面张力系数。与液体表面自由能的增加量ΔE、液体表面面积的增加量ΔS有关，则在下列相关的关系式中，可能正确的是（    ）

A. B. C. D.

2. 难度：中等

如图所示，物体A和B用轻绳相连后通过轻质弹簧悬挂在天花板上，物体A的质量为m，物体B的质量为M，当连接物体A、B的绳子突然断开后，物体A上升到某一位置时的速度大小为v，这时物体B的下落速度大小为u，在这一段时间里，弹簧的弹力对物体A的冲量为（    ）

A.mv B. C. D.

3. 难度：中等

如图所示，有一半径为、圆心为О的金属圆环，Oa为长度也为L的铜棒，两者电阻均不计且接触良好。现让Oa以圆心О为轴，以ω=10rad/s的角速度匀速转动，圆环处于垂直于环面向里，磁感应强度大小为的匀强磁场中。从圆心O引出导线，从圆环上接出导线，并分别接到匝数比为的理想变压器原线圈两端，则接在副线圈两端的理想电压表的示数为（    ）

A.40V B.20V C.80V D.0

4. 难度：中等

如图所示，MN为半圆环的水平直径。现将甲、乙两个相同的小球分别在M、N两点同时以v₁、v₂的速度水平抛出，两小球刚好落在圆环上的同一点Q，不计空气阻力，则下列说法正确的是（    ）

A.乙球落到圆环上时的速度有可能沿OQ方向

B.若仅增大v₂，则两小球在落到圆环上前一定相遇

C.从抛出到落到Q点的过程中，甲球动能的增加量比乙球动能的增加量小

D.落到Q点时，甲球重力的瞬时功率小于乙球重力的瞬时功率

5. 难度：中等

如图所示，一颗极地卫星从北纬30°的A点正上方的B点按图示方向第一次运行至南极C点正上方的D点时所用时间为t，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，忽略地球自转的影响。下列说法不正确的是（    ）

A.该卫星运行的周期为3t B.该卫星距地面的高度为

C.该卫星的角速度为 D.该卫星的加速度为

二、多选题

6. 难度：中等

为减少二氧化碳排放，我市已推出新型节能环保电动车．在检测某款电动车性能的实验中，质量为8×10² kg的电动车由静止开始沿平直公路行驶，达到的最大速度为15 m/s，利用传感器测得此过程中不同时刻电动车的牵引力F与对应的速度v，并描绘出如图所示的图象(图中AB、BO均为直线)，假设电动车行驶中所受阻力恒为电动车重力的0.05倍，重力加速度取10m/s²，则（     ）

A.该车启动后，先做匀加速运动，然后做匀速运动

B.该车启动后，先做匀加速运动，然后做加速度减小的加速运动，接着做匀速运动

C.该车做匀加速运动的时间是1.2 s

D.该车加速度为0.25 m/s²时，动能是4×10⁴ J

7. 难度：中等

如图所示，水平向右的匀强电场中固定有一绝缘斜面，带电金属滑块以E_k0=30J的初动能从斜面底端A点冲上斜面，恰好运动至顶端B点，之后返回，已知滑块从A点滑到B点的过程中克服摩擦力做功为10J，克服重力做功为24J，则下列说法正确的是（    ）

A.滑块带正电，上滑过程中电势能减小4J

B.滑块上滑过程中机械能增加4J

C.滑块上滑到斜面中点时重力势能增加12J

D.滑块返回到斜面底端时动能为15J

8. 难度：中等

如图所示，光滑、平行的金属轨道分水平段(左端接有阻值为R的定值电阻)和半圆弧段两部分，两段轨道相切于N和N′点，圆弧的半径为r，两金属轨道间的宽度为d，整个轨道处于磁感应强度为B，方向竖直向上的匀强磁场中．质量为m、长为d、电阻为R的金属细杆置于框架上的MM′处，MN=r.在t=0时刻，给金属细杆一个垂直金属细杆、水平向右的初速度v₀，之后金属细杆沿轨道运动，在t=t₁时刻，金属细杆以速度v通过与圆心等高的P和P′；在t=t₂时刻，金属细杆恰好通过圆弧轨道的最高点，金属细杆与轨道始终接触良好，轨道的电阻和空气阻力均不计，重力加速度为g.以下说法正确的是(  )

A.t=0时刻，金属细杆两端的电压为Bdv₀

B.t=t₁时刻，金属细杆所受的安培力为

C.从t=0到t=t₁时刻，通过金属细杆横截面的电量为

D.从t=0到t=t₂时刻，定值电阻R产生的焦耳热为

三、实验题

9. 难度：中等

如图甲所示为“探究加速度与力，质量的关系”的实验装置

（1）实验时，某同学为平衡摩擦力将长木板的右端适当垫高，但是在操作过程中，他把长木板的右端垫得过高，造成长木板的倾角过大，其他操作均无误。用a表示小车的加速度，F表示细线作用于小车的拉力。如图所示，他绘出的a—F关系图象是_______（填正确答案标号）

A．  B．  C．  D．

（2）打点计时器使用的交流电频率，如图丙所示为某同学在正确操作下获得的一条纸带，A、B、C、D、E每两点之间还有4个点没有标出，则打C点时小车的速度为______m/s，小车的加速度大小为________m/s²

10. 难度：中等

某学习小组欲描绘小灯泡的伏安特性曲线，现提供下列器材：

A．电压表V(量程6 V，内阻约6 kΩ)

B．电流表A(量程0.6 A，内阻约10 Ω)

C．电阻箱R₁(0～999.9 Ω)

D．定值电阻R₂＝200 Ω

E．定值电阻R₃＝100 Ω

F．滑动变阻器R₄(0～10 Ω)

G．滑动变阻器R₅(0～100 Ω)

H．规格为“6 V,6 W”的待测灯泡

I．电源E(电动势约12 V，内阻较小)

J．开关、导线若干

（1）某同学根据实验原理，将电流表的量程由0.6 A扩大至1.0 A，首先采用了如图1所示的电路测量电流表内阻．闭合开关S₁，反复调节电阻箱阻值，当R₁＝19.0 Ω时，发现闭合和打开开关S₂时电流表指针指示值相同，则电流表的内阻R_A＝________Ω.若忽略偶然误差，从理论上分析，实验测得的电流表内阻值________(选填“大于”、“小于”或“等于”)真实值．

（2）图2是测量灯泡电流随电压变化的实物电路，请你用笔画线代替导线完成电路连接___________ (要求在闭合开关前，滑动变阻器滑动头置于最左端)．

（3）实验中，滑动变阻器应选择________(选填“R₄”或“R₅”)．

四、解答题

11. 难度：中等

如图所示，光滑圆柱A和半圆柱B紧靠着静置于水平地面上，二者半径均为R．A的质量为m，B的质量为，B与地面的动摩擦因数为μ．现给A施加一拉力F，使A缓慢移动，运动过程中拉力F与圆心连线O₁O₂的夹角始终为60°保持不变，直至A恰好运动到B的最高点，整个过程中B保持静止，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，求：

(1)A、B间弹力的最大值F_max

(2)动摩擦因数的最小值μ_min

12. 难度：困难

如图所示，质量分别为、，带电量均为q=＋4.0×10^-2C的金属小球A、B静止在足够大的绝缘水平桌面上，开始时，A、B两球静止，A、B两球间有一个锁定的被压缩的轻质绝缘弹簧，与A、B两球不拴接，弹性势能E_p=5.4J（A、B两球均可视为质点，弹簧长度可忽略），空间内存在范围足够大的竖直向上的匀强电场，电场强度E=50N/C，在桌面左边缘的虚线PQ上方存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B=15T。虚线PQ与水平桌面成45°角，现将弹簧解除锁定，A、B两球被瞬间弹开后移走弹簧。已知A、B两球与桌面间的动摩擦因数均为，两球静止时与P点间的距离L=1m，A球与桌面碰撞时没有机械能损失，可等速率返回，取，重力加速度g=10m/s²。求：

（1）弹簧解除锁定后瞬间，A、B两球的速度大小；

（2）A球第一次与桌面相碰时，A、B两球间的距离；

（3）A球从P点第一次进入磁场到第二次离开磁场时平均速度的大小和方向。

五、多选题

13. 难度：中等

下列说法正确的是________．

A.松香在熔化过程中温度不变，分子平均动能不变

B.当分子间的引力与斥力平衡时，分子势能最小

C.液体的饱和汽压与饱和汽的体积有关

D.若一定质量的理想气体被压缩且吸收热量，则压强一定增大

E.若一定质量的理想气体分子平均动能减小，且外界对气体做功，则气体一定放热

六、解答题

14. 难度：中等

如图所示，开口向上的气缸C静置于水平桌面上，用一横截面积S=50cm²的轻质活塞封闭了一定质量的理想气体，轻绳一端系在活塞上，另一端跨过两个定滑轮连着劲度系数k=2800N/m的竖直轻弹簧A，弹簧A下端拴接一质量m=14kg的物块B。开始时，气缸内气体的温度t₁=27℃，活塞到气缸底的距离L₁=120cm，弹簧恰好处于原长状态。已知外界大气压强恒为p₀=1.0×10⁵Pa，重力加速度g=10m/s²，一切摩擦均不计，热力学温度与摄氏温度的关系式为T=t＋273K，现使气缸内气体缓慢冷却，求：

（1）当物块B刚要离开桌面时气缸内封闭气体的温度为多少摄氏度？

（2）气体的温度冷却到－93℃时物块B离桌面的高度H。

七、多选题

15. 难度：中等

如图所示，某均匀介质中有两列简谐横波A和B同时沿x轴正方向传播足够长的时间，在t＝0时刻两列波的波峰正好在x＝0处重合，则下列说法中正确的是（  ）

A.t=0时刻x=0处质点的振动位移为20cm

B.两列波的频率之比为f_A∶f_B=5∶3

C.t=0时刻一定存在振动位移为－30cm的质点

D.t=0时刻x轴正半轴上到原点最近的另一波峰重合处的横坐标为x=7.5m

E.t=0时刻x轴正半轴上到原点最近的波谷重合处的横坐标为x=7.5m

八、解答题

16. 难度：中等

半径为R的玻璃圆柱体，截面如图所示，圆心为O，在同一截面内，两束相互垂直的单色光射向圆柱面的A、B两点，其中一束沿AO方向，∠AOB＝30°，若玻璃对此单色光的折射率n＝

(1)试作出两条光线从射入到第一次射出的光路途径，并求出B光第一次射出圆柱面时的折射角(当光线射向柱面时，如有折射光线则不考虑反射光线)．

(2)求两条光线经圆柱体后第一次射出的光线的交点(或延长线的交点)与A点的距离．