（全国卷Ⅰ）2020届高三物理模拟试题四（含解析）

（全国卷）2020届高三物理模拟试题四（含解析）一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第18题只有一项符合题目要求，第912题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。1.某发电机的原理简图如图所示，线圈按图示方向匀速转动。以下说法正确的是（ ） a.线圈经过图示位置时穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率为零b.线圈从图示位置转过90后，小灯泡中的电流方向发生变化电流逐渐变大c.线圈转动两周，电流的方向改变2次d.从线圈经过图示位置开始计时，则电动势e随时间变化的规律为e=esint(v)2.如图所示为一个单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时产生的正弦式交变电流的波形图，若只将线圈的转速变为原来的2倍，则（ ） a.峰值变为20ab.周期变为04sc.转速变为100r/sd.提高转速前，在t=0.05s到t=0.1s时间内，穿过线圈的磁通量逐渐增大3.1896年法国科学家贝可勒尔发现了放射性元素能够自发地发出射线的现象，即天然放射现象。让放射性元素镭衰变过程中释放出的、三种射线，经小孔垂直进入匀强电场中，如图所示。下列说法正确的是（ ） a.是射线， 粒子的电离能力最强，穿透能力也最强b.是射线，是高速电子流，来自于原子的核外电子c.原子核发生一次衰变的过程中，不可能同时产生、两种射线d.原子序数大于83的元素，都具有放射性，原子序数小于或等于83的元素，都不具有放射性4.利用碘131( i)治疗是临床上常用的一种治疗甲亢的方法，它是通过含有射线的碘被甲状腺吸收，来破坏甲状腺组织，使甲状腺合成和分泌甲状腺激素水平减少来达到治愈甲亢的目的。已知碘131发生衰变的半衰期为8天，则以下说法正确的是（ ） a.碘131的衰变方程为 b. 核比 核多一个中子c.32g碘131样品，经16天后大约有8g样品发生了衰变d.升高温度可能会缩短碘131的半衰期5.欧内斯特卢瑟福是jj汤姆逊的弟子，他培养了十一个获得诺贝尔奖的学生和助手，被称为“原子核物理之父”，他于1919年用a粒子轰击氮核(1n)时发现质子并预言了中子的存在，1932年他的学生查德威克利用a粒子轰击铍核(be)发现了中子，证实了他的猜想。下列核反应中放出的粒子为中子的是（ ） a. 俘获一个质子，产生 并放出一个粒子b. 俘获一个质子，产生 并放出一个粒子c. 俘获一个a粒子，产生 并放出一个粒子d. 俘获一个a粒子，产生 并放出一个粒子6.已知 、 、 的静止质量分别是226.0254u、22.0175u、4.0026，u为原子质量单位，且1u相当于931.5mev。当 发生衰变时，下列说法正确的是（ ） a. 的质量等于组成它的核子的质量之和b. 发生一次衰变释放的核能为4.93695mevc.因 的比结合能比 小，所以 比 更稳定d.一个静止的 发生一次衰变，产生的 和 的速度之比约为111：27.利用半导体二极管的单向导电性，可以对交变电流进行整流，将交变电流变为直流，一种简单的整流电路如图甲所示，ab为交变电流信号输入端，d为半导体二极管，r为定值电阻。信号输入后，电阻r两端输出的电压信号如图乙所示，则关于该输出信号，下列说法正确的是（ ） a.频率为100hzb.电压有效值为 vc.一个标有“90v，30f”的电容器并联在电阻r两端，可以正常工作d.若电助理r=10，则1min内r产生的热量为1.5104 j8.如图所示，pq两小物块叠放在一起，中间由短线连接(图中未画出)，短线长度不计，所能承受的最火拉力为物块q重力的1.8倍；一长为1.5 m的轻绳一端固定在o点，另一端与p块拴接，现保持轻绳拉直，将两物体拉到o点以下，距o点竖直距离为h的位置，由静止释放，其中pq的厚度远小于绳长。为保证摆动过程中短线不断，h最小应为（ ） a.0.15mb.0.3mc.0.6 md.0.9 m9.某课外兴趣小组欲利用如图所示的电路探究光电效应现象，v为理想电压表。c为灵敏电流计。电路闭合后，用绿光照射光电管，发现灵敏电流计发生了偏转。保持滑动变阻器滑片p位置不变，以下说法正确的是（ ） a.保持入射光为绿光，若增大入射光强度，则灵敏电流计的示数会增大b.换用紫光照射光电管，逸出电子的最大初动能比绿光照射时大c.换用红光照射光电管，则灵敏电流计的指针一定不会发生偏转d.换用黄光照射光电管，灵敏电流针指针未发生偏转，若只增大入射光强度。灵敏电流计指针可能发生偏转10.如图是氢原子的能级示意图。当氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级时，拓射出光子a从n=2能级跃迁到n=1能级时，辐射出光子b。以下判断正确的是（ ） a.光子b可能使处于基态的氢原子电离b.n=4能级比n=2能级氢原子的电子动能小c.一个处于n=5能级的氢原子向低能级跃迁时最多可辐射10种不同的谱线d.若与a同频率的光可以使某金属发生光电效应，那么与b同频率的光也可以使该金属发生光电效应11.某探究小组利用图甲所示的电路探究一标签模糊的理想变压器的原副线圈匝数比。r为定值电阻，l1、l2为两只标有“5v，2a”的相同小灯泡，s为开关。保持开关s断开，在输入端施加如图乙所示的交变电压后灯泡l1正常发光测得电阻r两端的电压为灯泡l1的2倍，则以下说法正确的是（ ） a.理想变压器原副线圈的匝数比为4：1b.理想变压器原副线圈的匝数比为2：1c.定值电阻的阻值为10d.闭合开关s后，灯泡l1可能被烧坏12.质量为3m速度为v的a球跟质量为m的静止b球发生正碰在两球碰撞后的瞬间，以下说法正确的是（ ） a.a球速度可能反向b.a球速度可能为0.6vc.b球速度可能为td.b球速度可能为1.4v二、实验题：本大题共2题，13题6分，14题9分，共15分。13.实验室中有一台铭牌模糊的可拆卸式变压器，如图所示，该变压器可近似看做理想变压器。某同学欲测量它的初级次级线圈匝数：先在闭合铁芯的上端铁轭处紧密缠绕100匝漆包细铜线，并将细铜线两端与理想交流电压表构成闭合回路。 （1）在次级线圈左右两端的接线柱上输入12v低压交流电压，理想交流电压表示数为60v，则次级线圈的匝数为_匝；在初级线圈左右两端的接线柱上输入12v低压交流电压，理想交流电压表示数为30v，则初级线圈的匝数为_匝。 （2）若初级线圈左右两端接线柱接入的交变电压瞬时表达式为u=311sin100t(v)，则与次级线圈左右两端接线柱直接相连的理想交流电压表的示数为_v。 14.某实验小组利用如图所示的装置验证“碰撞过程中的动量守恒”和探究“碰撞过程中的动能是否守恒”。水平的气垫导轨上有两滑块a、b，滑块a上有宽度为d的遮光板；滑块b上固定一支架，支架上水平固定一内壁光滑左侧开口的细薄金属直管，金属管右侧用金属板封闭，管内靠近金属板处静置一金属小球。气垫导轨通气后利用右侧挡板上的弹射装置将滑块a向左弹出，测得滑块a第一次经过光电门的时间为t1 ， 后与静止的滑块b相碰，碰后滑块b和小球一起向左滑动滑块a向右运动。滑块a第二次通过光电门的时间为t2 ， 滑块b与左侧挡板刚接触时，立即被安装的锁止装置锁止，同时金属管中的小球沿管壁飞出落在水平地面上的o点(图中未画出)。用天平称量出滑块a(包括遮光板的总质量m1、滑块b(包括支架、金属管)的总质量m2、小球的质量m，重力加速度为g。请回答以下问题： （1）除了题中已给出的物理量还需用刻度尺测出的物理量及符号是_。 （2）小球离开金属管口时的速度大小为 _(用题中已知和(1)问中物理量符号表示)。 （3）要验证碰撞过程中的动量守恒，本实验需要验证的表达式为 _。 （4）要进一步探究碰撞过程中的动能是否守恒，需要比较表达式_与表达式_在误差允许范围内是否相等。 三、计算题本题共3小题满分37分。解答应写出必要的文字说明方程式和重要演算步骤只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。15.如图所示，一质子自m点由静止开始，经匀强电场加速运动了距离d后，由n点沿着半径方向进入直径为d的圆形匀强磁场区域，在磁场中偏转了 弧度后飞出磁场，求质子在电场和磁场中运动的时间之比。 16.如图所示，质量m=5kg的小车静止在光滑水平地面上，小车左侧ab部分水平，右侧bc部分为半径r=0.5m的竖直光滑 圆弧面，ab与bc恰好在b点相切，cd为竖直侧壁。质量m=1kg的小滑块以v0=6m/s的初速度从小车左端的a点滑上小车，运动到b点时与小车相对静止一起向前运动，之后小车与右侧竖直墙壁发生碰撞，碰撞前后无能量损失。已知滑块与小车ab段间的动摩擦因数=0.5，重力加速度g=10m/s2 ， 求： （1）小车与墙壁碰撞前的速度大小； （2）小车ab段的长度； （3）试通过计算说明：小车与墙壁碰撞后，滑块能否从c点滑出。 17.如图所示，电阻不计的光滑金属导轨山弯轨ab，fg和直室轨b，gh以及直宽轨de、组合而成，ab、fg段均为竖直的 圆弧，半径相等，分别在b，g两点与窄轨bc、gh相切，容轨和宽轨均处于同一水平面内，bc、gh等长且与de，ij均相互平行，cd，hi等长，共线，且均与bc垂直。窄轨和宽轨之间均有竖直向上的磁感强度为b的匀强磁场，窄轨间距为 ，宽轨间距为l。由同种材料制成的相同金属直棒a，b始终与导轨垂直且接触良好，两棒的长度均为l，质量均为m，电阻均为r。初始时b棒静止于导轨bc段某位置，a棒由距水平面高h处自由释放。已知b棒刚到达c位置时的速度为a棒刚到达b位置时的 ，重力加速度为g，求： （1）a棒刚进入水平轨道时，b棒加速度ab的大小； （2）b棒在bc段运动过程中，a棒产生的焦耳热qa； （3）若a棒到达宽轨前已做匀速运动，其速度为a棒刚到达b位置时的 ，则b棒从刚滑上宽轨到第一次达到匀速的过程中产生的焦耳热qb。 答案解析部分一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第18题只有一项符合题目要求，第912题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 1.【答案】 b 【考点】交流电的最大值与有效值 【解析】【解答】线圈位于图示位置时，与中性面垂直，乡过线的磁通量为，磁通量的变化率最大，a不符合题意；线圈垂直于图示位置时，处于中性面，电流的方向要发生改变，电流的大小从零开始逐渐变大，b符合题意；线圈转动两圈，电流的方向改变4次，改c不符合题意；线图从图示位置开始计时，即从垂直中性面位置开始计时，电动势e随时间变化的规律为e= ecost(v)，d不符合题意。 故答案为：b【分析】利用磁通量为0时可以判别线速度垂直磁感线此时磁通量的变化率最大；经过中性面时电流方向发生改变，电流最小；线圈转动两周时电流方向改变四次；利用此时电动势最大可以判别为余弦函数不是正弦函数。2.【答案】 a 【考点】交变电流的产生及规律，交流电图象 【解析】【解答】图像可知电流的瞬时表达式可表示为 (a)，则峰值为10a，周期为0.2s，转速n= =5r/s当转速变2倍则角速度变2倍周期变一半，峰值变2倍即峰值变为20a，a符合题意；周期变为0.1s，b不符合题意；转速变为10r/s，c不符合题意；提高转速前，该时间内，电流逐渐增大，穿过线圈的磁通量逐渐减小，但变化得快，d不符合题意。 故答案为：a【分析】利用瞬时电流的表达式可以求出周期和峰值的大小；结合转速的变化可以求出转速、电流和周期的的峰值大小；利用电流大小可以判别磁通量的变化。3.【答案】 c 【考点】原子核的衰变、半衰期 【解析】【解答】由射线的带电性质可知，是射线，是射线，3是射线， 粒子的电离能力最强，穿透能力最弱，a不符合题意； 射线是原子核发生衰变时产生的，是高速电子流，来自于原子核，b不符合题意；原子核发生一次衰变的过程中，只能发生衰变或衰变，不能同时发生衰变和衰变，故不可能同时产生、两种射线，c符合题意；原子序数大于83的元素，都具有放射性，原子序数小于或等于83的元素，有的也具有放射性，d不符合题意。 故答案为：c【分析】利用偏转方向可以判别射线的类型；射线是来源于原子核内部的电子流；原子核一次衰变不会同时出现、射线；原子序数小于83的某些原子核也具有放射性。4.【答案】 a 【考点】原子核的衰变、半衰期，核反应方程 【解析】【解答】原子核衰变过程中放出电子，根据质量数守恒和电荷数守恒可知，a符合题意； 核比 核少一个中子，b不符合题意；32g碘131样品，经16天，即经过2个半衰期，大约有8g样品未发生衰变，衰变的质量为24g，c不符合题意；改变温度或改变外界压强都不会影响原子核的半衰期，d不符合题意。 故答案为：a【分析】利用质量数和电荷数守恒可以核反应的正确；利用质量数和电荷数之差可以比较中子数的大小；利用半衰期可以判别衰变后的质量大小；温度对于半衰期没有影响。5.【答案】 c 【考点】核反应方程 【解析】【解答】据核反应方程： 知，b俘获一个质子后，放出的粒子是粒子，a不符合题意；据 知， 俘获一个质子，产生 并放出的粒子是a粒子，b不符合题意；据 可得 获一个粒子，产生 并放出的粒子是中子，c符合题意；据 知， 俘获一个粒子后，放出的粒子是质子，d不符合题意。 故答案为：c【分析】利用质量数和电荷数可以判别放出粒子为中子的核反应方程。6.【答案】 b 【考点】原子核的衰变、半衰期，质能方程 【解析】【解答】原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象就是质量亏损，a不符合题意； 发生衰变释放出核能，一次衰变释放的核能e=(260254-220175-40026) 9315mev=493695mev，b符合题意；原子核的比结合能越大，说明把它分成单个的核子需要赋予更多的能量，因此原子核更稳定， 的比结合能比 小，所以据 比 更稳定，c不符合题意；衰变时动量守恒可知， 和 的速度之比为两者质量的反比质量之比约为质量数之比，故 和 的速度之比约为2：11，d不符合题意。 故答案为：b【分析】利用质量亏损可以判别原子核质量和核子质量之和的关系；利用反应前后的能量之差可以求出释放的核能大小；利用比结合能越大可以判别原子核越稳定；利用动量守恒结合质量数之比可以判别速度之比。7.【答案】 d 【考点】交流电图象 【解析】【解答】由图乙可知，该电压的周期为002s，故频率为50hz，a不符合题意；由电流的热效应知，一个周期内电阻产生的热量 0.01= 0.02，故电压有效值为50v，b不符合题意；电容器两端的瞬时电压不应超过标称电压，c不符合题意；电阻r产生的热量应使用电压的有效值进行计算，故产生的热量为q= t=1.5104j，d符合题意。 故答案为：d【分析】利用周期可以求出频率的大小；利用焦耳定律可以求出电压的有效值；利用峰值超过电容器的最大电压所以不能正常工作；利用焦耳定律可以求出热量的大小。8.【答案】 d 【考点】对单物体(质点)的应用，机械能守恒及其条件 【解析】【解答】设摆到最低点时，短线刚好不断，由机械能守恒得mg(l-h)= mv2 ， 对q块，1.8mqg-mqg= ，将l=15m代入，得h=0.9m，d符合题意。 故答案为：d【分析】利用机械能守恒结合牛顿第二定律可以求出高度的大小。9.【答案】 a,b 【考点】光电效应 【解析】【解答】保持入射光为绿光，若增大入射光强度，单位时间单位面积上照射出的光电子数目会增多，从而会使饱和电流增大，a符合题意；换用紫光照射光电管，即增大入射光频率，根据爱因斯坦光电效应方程ek=hv-w0知，逸出电子的最大初动能比绿光照射时大，b符合题意；用绿光照射光电管，能发生光电效应，说明绿光的频率大于该金属的截止频率，但无法判断红光的频率是否大于该金属的截止频率，即换用红光照射光电管，也可能发生光电效应，即灵敏电流计的指针可能会发生偏转，c不符合题意；换用黄光照射光电管，灵敏电流计指针未发生偏转，说明黄光的频率小于该金属的截止频率，若只增大人射光强度，灵敏电流计指针依然不可能发生偏转，d不符合题意。 故答案为：ab【分析】光照强度会影响光电子的数量进而影响光电流的大小；利用紫光照射的频率大导致逸出的电子最大初动能比较大；利用红光照射时有可能不会发生光电效应；利用黄光照射时没有光电效应产生时增大光照强度还是不能使指针偏转。10.【答案】 b,d 【考点】玻尔原子理论 【解析】【解答】由能级跃迁的频率条件h=em-en可知，光子a的能量为255ev，光子b的能量为102ev，要使处于基态的氢原子电离，入射光子的能量要大于等于136ev，故光子b不能使处于基态的氢原子电离，a不符合题意；氢原子的能级越高，电子的轨道半径越大，由库仑力提供向心力得： ，又因电子的动能ek= mv2 ， 解得电子的动能ek= ，故轨道半径越大，电子动能越小，b符合题意；一个处于n=5能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射不同谱线最多的方式是逐级跃迁，故最多可辐射4种不同的谱线，c不符合题意；由于光子b的能量比a的高，故光子b的频率也比a的高，若与a同频率的光可以使某金属发生光电效应，那么与b同频率的光也可以使该金属发生光电效应，d符合题意。 故答案为：bd【分析】利用能级差可以求出光子的能量大小；利用电离的能量可以判别光子的能量是否足够；利用电子的轨道大小可以判别动能的大小；利用一个粒子逐级跃迁可以判别谱线的条数；利用a和b的频率对比可以判别光电效应是否发生。11.【答案】 b,c 【考点】变压器原理 【解析】【解答】由电压图像可知，输入电压的有效值为20v，灯泡正常发光，故灯泡两端的电压为5v，灯泡中的电流为2a，又因电阻r两端的电压为10v，故变压器原线圈的电压为10v， 原副线圈的匝数比 a不符合题意、b符合题意；由理想变压器输入功率等于输出功率可知原副线圈中的电流之比 ，故电阻r中的电流为1a，由欧姆定律可知，r= =10，c符合题意：开关s闭合后，电路的总电阻减小而输入端电压保持不变，故原线圈中电流增大，电阻r两端电压升高，变压器原线圈电压降低，故副线圈输出电压降低，灯泡l1两端电压降低，灯泡l1不可能被烧坏，d不符合题意。故答案为：bc【分析】利用电压的有效值结合欧姆定律可以求出原副线圈的电压之比，利用电压之比可以求出匝数之比；利用欧姆定律和电流大小可以求出电阻的大小；利用闭合时副线圈的电流和原线圈的电流变化导致输出电压变小所以灯泡不会被烧坏。12.【答案】 b,c,d 【考点】弹性碰撞，完全非弹性碰撞 【解析】【解答】若是弹性碰撞，碰撞后a球的速度最小，b球的速度最大，由ab两球组成的系统碰撞前后动量守恒可知，3mv=3mva+mvb ， 又因弹性碰撞系统机械能守恒可得 3mv2= 3mva2+ mvb2，联立解得va=0.5v，vb=1.5v；若是完全非弹性碰撞，碰撞后a球的速度最大，b球的速度最小，由a、b两球组成的系统碰撞前后动量守恒可知3mv=(3m+m)v共 ， 解得v共=0.75v，故无论碰撞是弹性的还是非弹性的，碰撞后a球的速度满足0.5vva0.75v，a球不可能反向，a不符合题意、b符合题意；碰撞后b球的速度满足0.75vvb1.5v，c、d符合题意。 故答案为：bcd【分析】利用动量守恒结合能量守恒定律可以求出碰后b小球的速度大小。二、实验题：本大题共2题，13题6分，14题9分，共15分。 13.【答案】 （1）200；400（2）110 【考点】变压器原理 【解析】【解答】(1)由理想变压器的电压与匝数关系 可知，次级线圈的匝数为20匝；初级线圈的匝数为40匝。(2)因交流电压表的示数为电压有效值该变压器初级、次级线圈的匝数比为2：1，由 可知，与次级线圈左右两端接线柱直接相连的理想交流电压表的示数为110v 【分析】（1）利用电压之比可以求出匝数之比； （2）利用匝数之比结合电压的有效值可以求出电压表的有效值。14.【答案】 （1）小球从离开金属管口到落地的过程中，运动的水平位移s和竖直高度h（2）（3）（4）； 【考点】验证动量守恒定律 【解析】【解答】(1)滑块a与静止的滑块b相碰后，a反向，b和小球一起向左滑动，b被锁止后，小球以碰后b的速度平抛，故利用平抛的运动规律可求出小球离开金属管时的初速度，也即碰后b和小球的共同速度故需要测出小球从离开金属管口到落地的过程中，运动的水平位移s和竖直高度h。(2)由平抛运动规律可知，平抛的初速度为 。(3)取向左为正方向滑块a、b碰前的总动量为 ，碰后的总动量为 ，故需验证的表达式为 (4)滑块a、b碰前的总动能为 ，碰后的总动能为 ，故要探究功能是否守恒，需要比较 和 是否相等。 【分析】（1）利用平抛运动轨迹可以求出碰后的共速速度所以需要测量平抛运动的位移； （2）利用位移公式可以求出速度的大小； （3）利用质量和速度结合速度公式和平抛运动的位移公式可以求出表达式； （4）利用质量和速度的大小结合动能的表达式可以判别动能是否守恒。三、计算题本题共3小题满分37分。解答应写出必要的文字说明方程式和重要演算步骤只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 15.【答案】 解：电场中加速 at12=d(分)a= 由动能定理得qed= mv2qvb= 磁场中运动t= 运动时间t2= 运动半径为r= 由以上各式得= 【考点】电荷在电场中的加速，带电粒子在匀强磁场中的圆周运动 【解析】【分析】利用结位移公式可以求出粒子在电场中的运动时间；利