2020届湘赣皖十五校高三下学期第一次联考模拟物理试卷

一、单选题

1. 难度：简单

在物理学建立与发展的过程中，有许多科学家做出了理论与实验贡献。关于这些贡献，下列说法正确的是（　　）

A.牛顿发现了万有引力定律，并通过扭秤实验测量了引力常量

B.安培提出了分子电流假说，研究了安培力的大小与方向

C.法拉第发现了磁生电的现象，提出了法拉第电磁感应定律

D.爱因斯坦在物理学中最早引入能量子，破除了“能量连续变化”的传统观念

2. 难度：简单

为了做好疫情防控工作，小区物业利用红外测温仪对出入人员进行体温检测。红外测温仪的原理是：被测物体辐射的光线只有红外线可被捕捉，并转变成电信号。图为氢原子能级示意图，已知红外线单个光子能量的最大值为1.62eV，要使氢原子辐射出的光子可被红外测温仪捕捉，最少应给处于激发态的氢原子提供的能量为（　　）

A.10.20eV B.2.89eV C.2.55eV D.1.89eV

3. 难度：中等

小球从某一高度处自由下落着地后反弹，然后又落下，每次与地面碰后动能变为碰撞前的。以刚开始下落时为计时起点，小球的v－t图像如图所示，不计空气阻力，下列说法正确的是（  ）

A.图像中选取竖直向下为正方向

B.每个阶段的图线并不相互平行

C.每次与地面相碰后能够上升的最大高度是前一次下落高度的一半

D.每次与地面相碰后上升到最大高度所需的时间是前一次下落时间的一半

4. 难度：简单

光滑绝缘水平面上固定一半径为R、带正电的球体A（可认为电荷量全部在球心），另一带正电的小球B以一定的初速度冲向球体A，用r表示两球心间的距离，F表示B小球受到的库仑斥力，在r＞R的区域内，下列描述F随r变化关系的图象中可能正确的是（　　）

A. B.

C. D.

5. 难度：简单

如图所示，从高h=1.8m的A点将弹力球水平向右抛出，弹力球与水平地面碰撞两次后与竖直墙壁碰撞，之后恰能返回A点。已知弹力球与接触面发生弹性碰撞，碰撞过程中，平行于接触面方向的速度不变，垂直于接触面方向的速度反向但大小不变，A点与竖直墙壁间的距离为4.8m，重力加速度g=10m/s²，则弹力球的初速度大小为（　　）

A.1.5m/s B.2m/s C.3.5m/s D.4m/s

6. 难度：中等

如图所示，三根完全相同的通电直导线a、b、c平行固定，三根导线截面的连线构成一等边三角形，O点为三角形的中心，整个空间有磁感应强度大小为B、方向平行于等边三角形所在平面且垂直bc边指向a的匀强磁场。现在三根导线中通以方向均向里的电流，其中I_b=I_c=I。已知通电长直导线在某点产生的磁感应强度的大小跟电流成正比，导线b在O点产生的磁感应强度大小为B。则下列说法正确的是（　　）

A.若O点的磁感应强度平行ac边，则I_a=（1＋）I

B.若O点的磁感应强度平行ab边，则I_a=（1＋）I

C.若O点的磁感应强度垂直ac边，则I_a=（－1）I

D.若O点的磁感应强度垂直ab边，则I_a=（－1）I

7. 难度：中等

一平行板电容器的电容为C，A极板材料发生光电效应的极限波长为，整个装置处于真空中，如图所示。现用一波长为（＜）的单色光持续照射电容器的A极板，B极板接地。若产生的光电子均不会飞出两极板间，则下列说法正确的是（　　）（已知真空中的光速为c，普朗克常量为h，光电子的电量为e）

A.光电子的最大初动能为

B.光电子的最大初动能为

C.平行板电容器可带的电荷量最多为

D.平行板电容器可带的电荷量最多为

8. 难度：中等

如图甲所示为历史上著名的襄阳炮，因在公元1267-1273年的宋元襄阳之战中使用而得名，其实质就是一种大型抛石机。它采用杠杆式原理，由一根横杆和支架构成，横杆的一端固定重物，另一端放置石袋，发射时用绞车将放置石袋的一端用力往下拽，而后突然松开，因为重物的牵缀，长臂会猛然翘起，石袋里的巨石就被抛出。将其工作原理简化为图乙所示，横杆的质量不计，将一质量m=10kg，可视为质点的石块，装在横杆长臂与转轴O点相距L=5m的末端口袋中，在转轴短臂右端固定一重物M，发射之前先利用外力使石块静止在地面上的A点，静止时长臂与水平面的夹角α=37°，解除外力后石块被发射，当长臂转到竖直位置时立即停止运动，石块被水平抛出，落在水平地面上，石块落地位置与O点的水平距离s=20m，空气阻力不计，g取10m/s²。则（   ）

A.石块水平抛出时的初速度为l0m/s

B.石块水平抛出时的初速度为20m/s

C.从A点到最高点的过程中，长臂对石块做的功为2050J

D.从A点到最高点的过程中，长臂对石块做的功为2500J

二、多选题

9. 难度：中等

两汽车甲、乙分别挂上拖车，两汽车与两拖车的质量均相同，且阻力与质量成正比。开始两车以相同的速度v₀做匀速直线运动，t=0时刻两拖车同时脱离汽车，已知汽车甲的牵引力不变，汽车乙的功率不变，经过相同的时间t₀，汽车甲、乙的速度大小分别为2v₀、1.5v₀。则下列说法正确的是（　　）

A.t₀时间内，甲、乙两汽车的位移之比为4：3

B.t₀时刻，甲、乙两汽车的加速度大小之比为3：1

C.t₀时刻汽车甲的功率为拖车脱离前功率的4倍

D.t₀时间内，甲、乙两汽车牵引力做功之比为3：2

10. 难度：中等

如图所示，质量为m的飞行器绕中心在O点、质量为M的地球做半径为R的圆周运动，现在近地轨道1上的P点开启动力装置，使其变轨到椭圆轨道3上，然后在椭圆轨道上远地点Q再变轨到圆轨道2上，完成发射任务。已知圆轨道2的半径为3R，地球的半径为R，引力常量为G，飞行器在地球周围的引力势能表达式为E_p=，其中r为飞行器到O点的距离。飞行器在轨道上的任意位置时，r和飞行器速率的乘积不变。则下列说法正确的是（　　）

A.可求出飞行器在轨道1上做圆周运动时的机械能是

B.可求出飞行器在椭圆轨道3上运行时的机械能是-

C.可求出飞行器在轨道3上经过P点的速度大小v_P和经过Q点的速度大小v_Q分别是、

D.飞行器要从轨道1转移到轨道3上，在P点开启动力装置至少需要获取的的动能是

11. 难度：中等

有一台理想变压器及所接负载如下图所示。在原线圈c、d两端加上交变电流。已知b是原线圈中心抽头，电压表和电流表均为理想交流电表，电容器的耐压值足够大。下列说法正确的是（　　）

A.开关S₁始终接a，当滑片P向下滑动时电压表V₁示数不变，电压表V₂示数变大，电流表A₂示数变小

B.开关S₁始终接b，当滑片P向上滑动时R₁的电功率增大，V₂示数的变化量与A₂示数的变化量之比不变

C.保持滑片P的位置不变，将开关S₁由b改接a，变压器输入功率变大

D.保持滑片P的位置不变，将开关S₁由a改接b，电容器所带电荷量的最大值将增大

12. 难度：中等

如图所示，匀强磁场垂直铜环所在的平面向里，磁感应强度大小为B．导体棒A的一端固定在铜环的圆心O处，可绕O匀速转动，与半径分别为r₁、r₂的铜环有良好接触。通过电刷把大小铜环与两竖直平行正对金属板P、Q连接成电路。R₁、R₂是定值电阻，R₁=R₀，R₂=2R₀，质量为m、电荷量为Q的带正电小球通过绝缘细线挂在P、Q两板间，细线能承受的最大拉力为2mg，已知导体棒与铜环电阻不计，P、Q两板间距为d，重力加速度大小为g。现闭合开关，则（　　）

A.当小球向右偏时，导体棒A沿逆时针方向转动

B.当细线与竖直方向夹角为45°时，平行板电容器两端电压为

C.当细线与竖直方向夹角为45°时，电路消耗的电功率为

D.当细线恰好断裂时（此时小球的加速度为零），导体棒A转动的角速度为

三、实验题

13. 难度：中等

很多人都认为“力越小速度就越小”，为了检验这个观点是否正确，某兴趣小组的同学设计了这样的实验方案：在水平桌面上放一木块，木块后端与穿过打点计时器的纸带相连，前端通过定滑轮与不可伸长的细线相连接，细线上不等间距地挂了五个钩码，其中第四个钩码与第五个钩码之间的距离最大。起初木块停在靠近打点计时器的位置，第五个钩码到地面的距离小于木块到定滑轮的距离，如图甲所示。接通打点计时器，木块在钩码的牵引下，由静止开始运动，所有钩码落地后，木块会继续运动一段距离。打点计时器使用的交流电频率为50Hz。图乙是实验得到的第一个钩码落地后的一段纸带，纸带运动方向如箭头所示。（当地重力加速度大小g取9.8m/s²）

(1)根据纸带上提供的数据，可以判断第五个钩码落地时可能出现在纸带中的______段（用D₁，D₂，…，D₁₅字母区间表示）；第四个钩码落地后至第五个钩码落地前木块在做______运动。

(2)根据纸带上提供的数据，还可以计算出第五个钩码落地后木块运动的加速度大小为______m/s²；木块与桌面间的动摩擦因数为=______。（计算结果保留两位有效数字）

(3)根据纸带上提供的数据，分析可知“力越小速度就越小”的观点是___的。（填“正确”或“错误”）

14. 难度：困难

温度传感器的核心部分是一个热敏电阻。某课外活动小组的同学在学习了伏安法测电阻之后，利用所学知识来测量由某种金属制成的热敏电阻的阻值。可供选择的实验器材如下：

A．直流电源，电动势E=6V，内阻不计；

B．毫安表A₁，量程为600mA，内阻约为0.5；

C．毫安表A₂，量程为10mA，内阻R_A=100；

D．定值电阻R₀=400；

E．滑动变阻器R=5；

F．被测热敏电阻R_t，开关、导线若干。

(1)实验要求能够在0~5V范围内，比较准确地对热敏电阻的阻值R_t进行测量，请在图甲的方框中设计实验电路______。

(2)某次测量中，闭合开关S，记下毫安表A₁的示数I₁和毫安表A₂的示数I₂，则计算热敏电阻阻值的表达式为R_t=______（用题给的物理量符号表示）。

(3)该小组的同学利用图甲电路，按照正确的实验操作步骤，作出的I₂－I₁图象如图乙所示，由图可知，该热敏电阻的阻值随毫安表A₂的示数的增大而____（填“增大”“减小”或“不变”）。

(4)该小组的同学通过查阅资料得知该热敏电阻的阻值随温度的变化关系如图丙所示。将该热敏电阻接入如图丁所示电路，电路中电源电压恒为9V，内阻不计，理想电流表示数为0.7A，定值电阻R₁=30，则由以上信息可求出定值电阻R₂的阻值为______，此时该金属热敏电阻的温度为______℃。

四、解答题

15. 难度：困难

如图所示，Ⅰ、Ⅲ区域（足够大）存在着垂直纸面向外的匀强磁场，虚线MN、PQ分别为磁场区域边界，在Ⅱ区域内存在着垂直纸面向里的半径为R的圆形匀强磁场区域，磁场边界恰好与边界MN、PQ相切，S、T为切点，A、C为虚线MN上的两点，且AS=CS=R，有一带正电的粒子以速度v沿与边界成30°角的方向从C点垂直磁场进入Ⅰ区域，随后从A点进入Ⅱ区域，一段时间后粒子能回到出发点，并最终做周期性运动，已知Ⅱ区域内磁场的磁感应强度B₂为Ⅰ区域内磁场的磁感应强度B₁的6倍，Ⅲ区域与Ⅰ区域磁场的磁感应强度相等，不计粒子的重力。求：

(1)粒子第一次进入Ⅱ区域后在Ⅱ区域中转过的圆心角；

(2)粒子从开始运动到第一次回到出发点所经历的总时间。

16. 难度：困难

如图所示，可视为质点的质量为m=0.2kg的小滑块静止在水平轨道上的A点，在水平向右的恒定拉力F=4N的作用下，从A点开始做匀加速直线运动，当其滑行到AB的中点时撤去拉力，滑块继续运动到B点后进入半径为R=0.3m且内壁光滑的竖直固定圆轨道，在圆轨道上运行一周后从B处的出口（未画出，且入口和出口稍稍错开）出来后向C点滑动，C点的右边是一个“陷阱”，D点是平台边缘上的点，C、D两点的高度差为h=0.2m，水平距离为x=0.6m。已知滑块运动到圆轨道的最高点时对轨道的压力大小刚好为滑块重力的3倍，水平轨道BC的长度为l₂=2.0m，小滑块与水平轨道AB、BC间的动摩擦因数均为=0．5，重力加速度g=10m/s²。

(1)求水平轨道AB的长度l₁；

(2)试通过计算判断小滑块能否到达“陷阱”右侧的D点；

(3)若在AB段水平拉力F作用的范围可变，要达到小滑块在运动过程中，既不脱离竖直圆轨道，又不落入C、D间的“陷阱”的目的，试求水平拉力F作用的距离范围。

17. 难度：困难

如图所示，在竖直直角坐标系内，轴下方区域I存在场强大小为E、方向沿y轴正方向的匀强电场，轴上方区域Ⅱ存在方向沿轴正方向的匀强电场。已知图中点D的坐标为()，虚线轴。两固定平行绝缘挡板AB、DC间距为3L，OC在轴上，AB、OC板平面垂直纸面，点B在y轴上。一质量为m、电荷量为q的带电粒子(不计重力)从D点由静止开始向上运动，通过轴后不与AB碰撞，恰好到达B点，已知AB=14L，OC=13L。

（1）求区域Ⅱ的场强大小以及粒子从D点运动到B点所用的时间；

（2）改变该粒子的初位置，粒子从GD上某点M由静止开始向上运动，通过轴后第一次与AB相碰前瞬间动能恰好最大。

①求此最大动能以及M点与轴间的距离；

②若粒子与AB、OC碰撞前后均无动能损失(碰后水平方向速度不变，竖直方向速度大小不变，方向相反)，求粒子通过y轴时的位置与O点的距离y₂。

五、多选题

18. 难度：中等

如图所示，a、b、c、d表示一定质量的理想气体状态变化中的四个状态，图中ad与T轴平行，cd与p轴平行，ab的延长线过原点，则下列说法中正确的是（　　）

A.气体在状态a时的体积大于在状态b时的体积

B.从状态b到状态a的过程，气体吸收的热量一定等于其增加的内能

C.从状态c到状态d的过程，气体分子的平均动能不变，但分子的密集程度增加

D.从状态a到状态d的过程，气体对外做功，内能不变

E.从状态b到状态c的过程，气体从外界吸收的热量一定大于其对外做的功

六、解答题

19. 难度：中等

如图所示，在竖直圆柱形绝热气缸内，可移动的绝热活塞、密封了质量相同的、两部分同种气体，且处于平衡状态。已知活塞、的横截面积之比，密封气体的长度之比，活塞厚度、质量和摩擦均不计。

①求、两部分气体的热力学温度的比值；

②若对部分气体缓慢加热，同时在活塞上逐渐增加细砂使活塞的位置不变，当部分气体的温度为时，活塞、间的距离与之比为，求此时部分气体的绝对温度与的比值。

七、多选题

20. 难度：中等

如图所示，一束红光从空气射向折射率n=种玻璃的表面，其中i为入射角，则下列说法正确的是（　　）

A.当i=45°时会发生全反射现象

B.无论入射角i为多大，折射角r都不会超过45°

C.当入射角的正切值tani=，反射光线与折射光线恰好相互垂直

D.光从空气射入玻璃，速度减小

E.若将入射光换成紫光，则在同样入射角i的情况下，折射角r将变大

八、解答题

21. 难度：中等

如图所示，两列简谐横波a、b在同一介质中分别沿x轴正、负方向传播，波速均为v=2.5m/s。已知在t=0时刻两列波的波峰正好在x=2.5m处重合。

①求t=0时，介质中处于波峰且为振动加强点的所有质点的x坐标；

②从t=0时刻开始，至少要经过多长时间才会使x=1.0m处的质点到达波峰且为振动加强点？