2020年湖北省武汉市高三三月调考物理试卷

2020年湖北省武汉市高三三月调考物理试卷一、选择题：本题共8小题，每小题6分，共48分．在每小题给出的四个选项中，第1-4题只有一项符合题目要求，第5-8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．（6分）硅光电池是一种直接把光能转换成电能的半导体器件，它的工作原理与光电效应类似：当光照射硅光电池，回路里就会产生电流。关于光电效应，下列说法正确的是（）任意频率的光照射到金属上，只要光照时间足够长就能产生光电流只要吸收了光子能量，电子一定能从金属表面逸出逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率有关超过截止频率的入射光光强越强，所产生的光电子的最大初动能就越大2．（6分）北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统。为了兼顾高纬度地区的定位和导航需要，该系统已布置了10余颗倾斜地球同步轨道卫星（IGSO）,其轨道是与赤道平面呈一定夹角的圆形，圆心为地心，运行周期与地球自转周期相同。关于倾斜地球同步轨道卫星，下列说法正确的是（）该卫星不可能经过北京上空该卫星距地面的高度与同步轨道静止卫星相同与赤道平面夹角为30°的倾斜地球同步轨道只有唯一一条该卫星运行的速度大于第一宇宙速度3.（6分）如图所示，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块P,系统处于静止状态，现用一竖直向下的力F作用在P上,使其向下做匀加速直线运动，在弹簧的弹性限度内，下列表示力F和运动时间t之间关系的图象正确的是（）

强磁场（未画出）中，磁感应强度的大小按如图（b）所示的规律变化。释放圆环后，在t=8to和t=9t。时亥I」，圆环均能恰好静止在斜面上。假设圆环与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin37°=0.6,则圆环和斜面该同学加速度的大小为1m/s2，最大速度为5m/s；玩具车加速度的大小为2m/s2,最大速度为10m/s。在达到最大速度后，二者都能长时间保持最大速度匀速运动。下列说法正确的是（）该同学对玩具车的控制时间为7.0s该同学对玩具车的控制时间为7.5s在控制时间内，该同学的位移大小为25m与静止不动相比，该同学因运动而增加了2.5s的控制时间6.（6分）如图所示，两个等量异种点电荷A、B固定在同一条水平线上，电荷量分别为+Q和-Q.MN是水平放置的足够长的光滑绝缘细杆，细杆上套着一个中间穿孔的小球P,其质量为m,电荷量为+q（可视为试探电荷,不影响电场的分布）。现将小球从点电荷A的正下方C点由静止释放，到达点电荷B的正下方D点时，速度为2*2m/s,O为CD的中点。贝9（）f-IIf-II小球从C至D先做加速运动，后做减速运动小球运动至O点时速度为2m/s小球最终可能返回至O点小球在整个运动过程中的最终速度为2m/s7.（6分）如图（a）所示，在匀强磁场中，一电阻均匀的正方形单匝导线框abed绕与磁感线垂直的转轴ab7.动，线框产生的交变电动势随时间变化的规律如图（b）所示，若线框总电阻为5Q,则（）A.A.ed边两端电压的有效值为16.5V当线框平面与中性面的夹角为45°时，线框产生的电动势的大小为22V从t=0到t=0.01s时间内，通过线框某一截面的电荷量为4.4X10-2CD•线框转动一周产生的焦耳热为3.87J8.（6分）如图所示，水平面上固定着两根足够长的平行导槽，质量为2m的U8.一质量为m的小球沿水平方向，以初速度v0从U形管的一端射入，从另一端射出。已知小球的半径略小于管道半径，不计一切摩擦，下列说法正确的是（）A.A.该过程中，小球与U形管组成的系统机械能守恒Vn小球从U形管的另一端射出时，速度大小为才Vn小球运动到U形管圆弧部分的最左端时，速度大小为才yCmvn从小球射入至运动到U形管圆弧部分的最左端的过程中，平行导槽受到的冲量大小为—二、非选择题：共174分.第9-19题为必考题，每个试题考生都必须作答.第20-25题为选考题，考生根据要求作答.（一）必考题：共129分.（5分）频闪摄影是研究物体运动常用的实验手段。在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。如图所示是物体下落时的频闪照片示意图，已知频闪仪每隔0.04s闪光一次，当地重力加速度大小为9.80m/s2,照片中的数字是竖直放置的刻度尺的读数，单位是厘米。利用上述信息可以求出：物体下落至B点时速度大小为m/s（结果保留3位有效数字），实验中物体由B点下落至C点，动能的增加量约为重力势能减少量的%（结果保留2位有效数字）。（10分）某小组用惠斯通电桥测量电阻Rx的阻值。方案一：如图（a）所示，先闭合开关S，然后调整电阻箱R2的阻值，使开关S0闭合时，电流表G的示数为零。已知定值电阻Ri、R已知定值电阻Ri、R3的阻值，即可求得电阻RxoB©C0实验中对电流表G的选择，下列说法正确的是.电流表的零刻度在表盘左侧电流表的零刻度在表盘中央电流表的灵敏度高，无需准确读出电流的大小电流表的灵敏度高，且能准确读出电流的大小R?R1若实验中未接人电流表G,而其它电路均已连接完好，调节电阻箱R2,当，则B、D两点的电3势的关系满足申B申D(选填“〉”、“<”或“=”)。方案二：在方案一的基础上，用一段粗细均匀的电阻丝替代R］、R3,将电阻箱R2换成定值电阻R,如图(b)所示。闭合开关S,调整触头D的位置，使按下触头D时，电流表G的示数为零。已知定值电阻R的阻值，用刻度尺测量出片、12,则电阻Rx=;为消除因电阻丝的粗细不均匀而带来的误差，将图(b)中的定值电阻R换成电阻箱，并且按照(3)中操作时，电阻箱的读数记为R4;然后将电阻箱与Rx交换位置，保持触头D的位置不变，调节电阻箱，重新使电流表G的示数为零，此时电阻箱的读数记为R5,则电阻Rx=。11．(12分)如图所示，打开水龙头，流出涓涓细流。将乒乓球靠近竖直的水流时，水流会被吸引，顺着乒乓球表面流动。这个现象称为康达效应(CoandaEffect)。某次实验，水流从A点开始顺着乒乓球表面流动，并在乒乓球的最低点B与之分离，最后落在水平地面上的C点(未画出)。已知水流出水龙头的初速度为vo,B点到C点的水平射程为x,B点距地面的高度为h,乒乓球的半径为R,O为乒乓球的球心，AO与竖直方向的夹角9=60°,不计一切阻力，若水与球接触瞬间速率不变，重力加速度为g。的最大值;若质量为Am(△m-0)的水受到乒乓球的“吸附力”为F,求走的最大值;求水龙头下端到A的高度差H。12.(20分)如图所示，在xOy平面的第一、第四象限有方向垂直于纸面向里的匀强磁场；在第二象限有一匀强电

场，电场强度的方向沿y轴负方向。原点O处有一粒子源，可在xOy平面内向y轴右侧各个方向连续发射大量

速度大小在0-v0之间，质量为m,电荷量为+q的同种粒子。在y轴正半轴垂直于xOy平面放置着一块足够长的薄板，薄板上有粒子轰击的区域的长度为L0.已知电场强度的大小为E=，不考虑粒子间的相互作用，不计粒子的重力。求匀强磁场磁感应强度的大小B;在薄板上y=处开一个小孔，粒子源发射的部分粒子穿过小孔进入左侧电场区域，求粒子经过x轴负半■Lj轴的最远点的横坐标；若仅向第四象限各个方向发射粒子：t=0时，粒子初速度为v0,随着时间推移，发射的粒子初速度逐渐减VnLn小，变为寸时，就不再发射。不考虑粒子之间可能的碰撞，若使发射的粒子同时到达薄板上y=处的小孔，求t时刻从粒子源发射的粒子初速度大小v(t)的表达式。1r11jFhV丿auXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX三、(二)选考题：共45分.请考生从2道物理题、2道化学题、2道生物题中每科任选一题作答.如果多做，则每科按所做的第一题计分.[物理--选修3-3](15分)13．（5分）关于气体的性质及热力学定律，下列说法正确的是（）气体压强本质上就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力气体的温度越高，分子热运动就越剧烈，所有分子的速率都增大一定质量的理想气体，压强不变，温度升高时，分子间的平均距离一定增大气体的扩散现象说明涉及热现象的宏观过程具有方向性外界对气体做正功，气体的内能一定增加（10分）如图所示，在上端开口的绝热汽缸内有两个质量均为m=lkg的绝热活塞（厚度不计）A、B，A、B之间为真空并压缩一劲度系数k=500N/m的轻质弹簧，A、B与汽缸无摩擦，活塞B下方封闭有温度为27°C的理想气体。稳定时，活塞A、B将汽缸等分成三等分。已知活塞的横截面积均为S=20cm2,L=0.6m，大气压强Po=1.OX1O5Pa,重力加速度g取10m/s2。（i）现通过加热丝对下部分气体进行缓慢加热，当活塞A刚好上升到气缸的顶部时，求封闭气体的温度；（ii）在保持第G）问的温度不变的条件下，在活塞A上施加一竖直向下的力F,稳定后活塞B回到加热前的位置，求稳定后力F的大小和活塞A、B间的距离。五、［物理--选修3-4］（15分）位于M、N两点处的两波源相距18m，在M、N两点间连线上有一点P，MP=6m,t=0时两波源同时开始振动,振动图象均如图所示，产生的两列横波沿MN连线相向传播，波在MN间的均匀介质中传播的速度为300m/s。下列说法正确的是（）护cm两波源产生的横波的波长；=6mt1=0.025s时M点处的波源产生的第一个波峰到达P点C．P点的振动是减弱的在t2=0.035s内P点运动的路程为35cmM、N两点间（除M、N两点外）振幅为10cm的质点有5个角反射器是由三个互相垂直的反射平面所组成，入射光束被它反射后，总能沿原方向返回，自行车尾灯也用到了这一装置。如图所示，自行车尾灯左侧面切割成角反射器阵列，为简化起见，假设角反射器的一个平面平行于纸面，另两个平面均与尾灯右侧面夹45°角，且只考虑纸面内的入射光线。G）为使垂直于尾灯右侧面入射的光线在左侧面发生两次全反射后沿原方向返回，尾灯材料的折射率要满足什么条件？（ii）若尾灯材料的折射率n=2，光线从右侧面以9角入射，且能在左侧面发生两次全反射，求sin9满足的条件。2020年湖北省武汉市高三三月调考物理试卷参考答案与试题解析一、选择题：本题共8小题，每小题6分，共48分．在每小题给出的四个选项中，第1-4题只有一项符合题目要求，第5-8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．【解答】解：ACD、每种金属都有它的极限频率v°,只有入射光子的频率大于极限频率v0时，才会发生光电效应，且入射光的强度越小则产生的光子数越少，光电流越弱，由光电效应方程Ek=hv-W=hv-hv°,可知入射光子的频率越大，产生的光电子的最大初动能也越大，与入射光的强度无关，故AD错误，C正确；B、当电子吸收了光子能量，向外层跃迁，摆脱原子核的束缚，才一定能从金属表面逸出，故B错误。故选：C。【解答】解：A、倾斜同步轨道卫星相对于地球非静止的，所以倾斜同步轨道卫星从地球上看是移动的，该卫星不可能始终位于地球表面某个点的正上方，但可以在运行过程中，经过北京的上空，故A错误；」.2B、根据万有引力提供向心力，-=m，倾斜地球同步轨道卫星和同步轨道卫星的周期相等，(R+h)2T2均等于地球自转周期，故两种卫星离地面的高度相同，故B正确；C、根据对称性可知，与赤道平面夹角为30°的倾斜地球同步轨道不止一条，故C错误；D、第一宇宙速度是卫星绕地球圆周运动的最大运行速度,该卫星运行的速度一定小于第一宇宙速度，故D错误。故选：B。【解答】解：设物块P的质量为m,加速度为a,系统静止时弹簧的压缩量为x0,弹簧的劲度系数为k。物块P静止时，由平衡条件得mg=kx°木块的位移为x时弹簧对P的弹力大小：F]=k(x0+x)对物块P,由牛顿第二定律得F-F]+mg=ma根据运动学公式有x=at2。2由以上式子联立可得，F=kat2+mao2可见F与t是二次函数关系，F-t图象是开口向上的抛物线，当x=0时，F=ma>0,故D正确，ABC错误。故选：D。【解答】解：设圆环的直径为d,面积为S,质量为m,电阻为R；在0〜在0〜8t0时间内产生的感应电动势E]=△BiAtJsBO_0S&0£==—,2E：t「［2感应电流大小为I1=站二①圆环的上半部分处在垂直斜面向上的匀强磁场中，且磁感应强度增大，根据楞次定律可知电流方向俯视为顺时针TOC\o"1-5"\h\z根据左手定则可知安培力的方向沿斜面向下，在t=8to时刻，圆环均能恰好静止在斜面上，则有：mgsin37°+B0I1d=mgcos37°②、亠一厶巧b0-qsb0s在9t0〜10t0时间内产生的感应电动势E2===-，r1*'i"t>-i2."t-|~|己乙t仃Bn&riS感应电流大小为I2==③K巴kt「I圆环的上半部分处在垂直斜面向上的匀强磁场中，且磁感应强度减小，根据楞次定律可知电流方向俯视为逆时针，根据左手定则可知安培力的方向沿斜面向上，在t=9to时刻，圆环均能恰好静止在斜面上，则有：mgsin37+mgcos37°=B0I2d④根据②④可得=二，代入I1和12，mgsmd(十mgcosJ(12解得：=需■，故D正确、ABC错误。2a故选：D。【解答】解：ABC、根据题意可知该同学加速到最大速度所需时间为s，1al1玩具车加速到最大速度需要的时间为〜a2占所以该同学和玩具车同时加速到最大速度，2v1inay旳该段时间内该同学的位移为clI二tt2玩具车的位移为吋瓷晋g玩具车和该同学之间的距离x=x2-X]=12.5m,由于该同学和玩具车加速到最大速度后都开始以最大的速度运动当两者之间距离为25m时有v2maXt‘-v1maxt'=25-Ax,解得t'=2.5s.所以该同学对玩具车的控制时间为t=t]+t'=7.5s,该段时间内该同学的位移为x=x1+v1maxt/=25m，故BC正确，A错误；D、如果该同学不动，只有玩具车运动，则当玩具车的位移为25m时，便失去控制,根据以上分析可知，当玩具车加速到最大速度时发生的位移刚好为25m,所以如果该同学静止不动，则对玩具车的控制时间为5s,与静止不动相比，该同学因运动而增加的控制时间为△t=7.5s-5s=2s，故D正确。故选：BCD。【解答】解：A、根据等量异种电荷的电场分布特点可以知道，小球从C点到D点的过程中受电场力方向在CO段向右下方，在OD段受电场力方向是右上方，受合力方向一直向右，所以小球从C到D一直做加速运动，故A错误；B、根据等量异种电荷的等势面分布规律可以知道,CO两点间的电势差等于OD两点间的电势差即UCO=UOD，且O点的电势为零。小球从C到D根据动能定理有qUCD=ymv：，小球运动到O点的速度为v°,则qUC0二寺诃:，代入数据联立方程可以解得vO=2m/s，故B正确；C、小球在运动过程中，只有电场力做功，所以动能和电势能之和为定值，根据等量异种电荷的电场特点知道，O点右边的电势小于零，虽然过了D点，电场力对小球要做负功，但D点与右边无穷远处的电势差小于CD之间的电势差，所以克服电场力做的功小于从C到D电场力做的功，所以小球速度不可能为零，会一直向右运动下去，不会返回，故C错误；D、小球到无穷远处的速度为最终速度，到无穷远处的电势为零,根据能量守恒以及电场力做功的特点可以知道，小球到无穷远处的速度等于经过O点的速度，所以小球的最终速度为2m/s,故D正确。故选：BD。E【解答】解：A、由图可知，Em=22i2V,生电动势，相当于电源,cd两端的电压为路端电压U==16.5V,故A正确;4B、由图可知，Em=22*V,周期为：T=0.02s,角速度为：co^?-=100nrad/s,则该交流电的瞬时表达式为:e=22近sin100nt(V),矩形金属线框平面与中性面的夹角为45°，则e=22施in45°(V)=22V,故B正确;C、当t=0.01s时刻感应电动势等于零，所以穿过线框回路的磁通量最大，线框平面与中性面重合，矩形金属线框平面与磁感线垂直，从t=o到戶0皿时间内，磁通量变化量为△0=bs^l^^LWb，通过线框某一截面的电荷量为q==C,故C错误；h1IJU-11--H-bF22D、线框转动一周产生的焦耳热为Q=T=J=1.936J，故D错误。R5故选：AB。【解答】解：A、由于不计一切摩擦，在小球与U形管相互作用过程中，小球的动能只能与U形管的动能发生转移，故小球与U形管组成的系统机械能守恒，故A正确；B、小球从U形管的另一端射出时，小球与U形管系统机械能守恒，故：沿着轨道方向，系统动量守恒，以向左为正方向，故mv0=2mv2+mvi，解得：辛'：°(不合实际,七二0Yn即小球从U形管的另一端射出时，速度大小为寸，方向向右，故B正确;C、小球运动到U形管圆弧部分的最左端过程，沿着轨道方向，系统动量守恒，以向左为正方向，故mv0=(m+2m)v，解得：v=*s，根据机械能守恒定律，有：，解得：》3='，故C错误；D、在小球运动到U形管圆弧部分的最左端时，垂直轨道的分速度为:匕厂胡一宀寻°，从小球射入至运动到U形管圆弧部分的最左端的过程中，在垂直轨道方向，以垂直向下为正方向，根据动量定理，有：T——品[―mv3y—mv0，根据牛顿第三定律，平行导槽受到的冲量大小也为，故D正确；故选：ABD。二、非选择题：共174分.第9-19题为必考题，每个试题考生都必须作答.第20-25题为选考题，考生根据要求作答.(一)必考题：共129分.【解答】解：已知频闪仪每隔0.04s闪光一次，根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度得vB-匕笃爲甞①心m/s—1.16m/s，实验中物体由B点下落至C点，重力势能减少量△Ep—mgh—m(0.1250-0.0710)X9.8J—0.5292mJ根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度得vC-■笃[J詈＜m/s—1.54m/s，动能的增加量动能的增加量△Ek=*m耳右-*m灯=0.513mJ,所以动能的增加量约为重力势能减少量的臨"%故答案为：1.16，97。【解答】解：(1)该实验是利用电桥平衡来测量Rx的阻值。因为不知道BD两点的电势高低，故需要可以两侧偏转的电流表，且电流表要灵敏，保证数据的精确。因为只需要电流表指针不偏转即可，所以不需要读出电流表示数，故BC正确。故选：BC。R?、R1由题意知：，两支路为并联，电压相等，在每个支路上根据串联电路电压之比等于电阻值比，故D点的电势要高于B点的电势。调整触头D的位置，电流表G的示数为零，则根据串联电路电压之比等于电阻之比可知：，解得:Rx=讥由题意:将图(b)中的定值电阻R换成电阻箱，并且按照(3)中操作时，电阻箱的读数记为R4,得：亍然后将电阻箱与Rx交换位置，保持触头D的位置不变，调节电阻箱，重新使电流表G的示数为零，此时电阻箱的读数记为R5，得：，联立解得：Rx=迅占5。故答案为：(1)BC(2)<(3).(4)瓦凤。F-Amg=水流从B点开始做平抛运动，有:联立，解得=g(1+亲(2)水流从水龙头流出至到达B点，由动能定理△△mg(H+Rcos併R)=寺△nw联立，解得2v034h2g2p2答：(1)若质量为Am(△m-0)的水受到乒乓球的“吸附力”为F,的最大值为22$⑵求水龙头下端到A的高度差H为【解答】解：(1)速度为v0的粒子沿x轴正方向发射，打在薄板的最远处，设粒子运动半径为r0；根据半径公式：r0=Vn整理可得：近，说明能进入电场的粒子水平方向具有相同的分速度。粒子在电场中运动时，水平方向匀速运动，贝y：x=-vxt当V=V0时，由Vy=.'/_寸［，代入数据解得：Vy=-#V0，此时竖直方向分速度最大，运动时间最长时，水平位移最大。粒子在电场中，竖直方向做匀变速直线运动，设运动时间为t，以向上为正方向：务Vyt-證代入数据解得：x代入数据解得：x=(3)粒子向第四象限射入磁场，运动轨迹如图(3)粒子向第四象限射入磁场，运动轨迹如图b所示，所有粒子运动周期相同，均为：T=-QB兀S带入数据可得：T=-v02o_对以速度V射入的粒子：sina=…v粒子运动时间：t'=T零时刻以v0射入粒子，a最小，运动时间最长，解得其在磁场中运动时间：tm=弓o对t时刻射入的粒子，要同时到达小孔，需满足：t+t'=tmv0联立解得：v（t）=.■■-'■-'11■.2sin（-厂一t）ELo2mYn答：(1)匀强磁场磁感应强度的大小为-(2)粒子经过x(2)粒子经过x轴负半轴的最远点的横坐标为(-0）；(3)t时刻从粒子源发射的粒子初速度大小v(t)的表达式为6L0三、(二)选考题：共45分．请考生从2道物理题、2道化学题、2道生物题中每科任选一题作答．如果多做，则每科按所做的第一题计分．[物理--选修3-3](15分)【解答】解：A、气体压强产生的原因是大量分子对容器壁的频繁碰撞产生的，即大量气体分子作用在器壁单位

面积上的平均作用力，故A正确;B、气体的温度越高，分子平均动能增大，那么分子热运动就越剧烈，则分子的平均速率增大，但不是所有分子的速率都增大，故B错误；C、根据^=C，知一定质量的理想气体，压强不变时，温度升高时，体积增加，故分子间的平均距离一定增大，故C正确；D、根据热力学第二定律可知，自然界中只要涉及热现象的宏观过程都具有方向性，故D正确；E、外界对气体做正功，若同时对外放热，则气体的内能不一定增加，故E错误。故选：ACD。【解答】解：(i)下部分气体初态，气体温度为T]=273K+27K=300K,体积为V1=LSO当活塞A刚好达到汽缸顶部时，体积V2=2LS，温度为T2，该程气体发生等压变化，有TiT2TiT2解得：T2=600Ko(ii)以活塞A、B(ii)以活塞A、B为整体受力分析，