河南省中原名校高三上学期质量考评（一）物理试题

中原名校20202021学年上期质量考评一高三物理试题(考试时间：90分钟试卷满分：110分)注意事项：1.答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号、考场号填写在答题卡上。2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。3.考试结束后，将答题卡交回。一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共计40分。其中1~6小题给出的选项中只有一项符合题目要求，7~10小题给出的选项中有多项符合题目要求，多选题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1.甲、乙两实心小钢球的质量之比为m1：m2=2：1，将它们从同一水平地面同时竖直上抛，甲上升的最大高度为H，乙上升的最大高度为2H，忽略空气阻力，下列说法中正确的是A.甲、乙在空中运动的时间之比为1：B.甲、乙在空中运动的时间之比为1：C.甲、乙竖直上抛的初速度之比为1：2D.若将甲竖直上抛的初速度增加一倍，则甲上升的最大高度也为2H2.如图所示，在竖直墙壁间有半径相同材料不同的半球P和球Q，两球处于静止状态。两球心之间的连线与水平方向的夹角为30°，现对球Q施加一竖直向下的压力F，发现不论F多大，两球仍能处于静止状态。已知半球P与左侧墙壁之间有摩擦，而其他摩擦不计，半球P质量远小于球Q质量，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则半球P与左侧墙壁之间动摩擦因数的最小值为A.B.C.D.3.如图所示为向河水中水平投掷瓦片游戏的示意图。若水平抛出时的高度与河岸顶部平齐，河岸顶距水面的高度为5m，河岸的斜面倾角为37°，重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力，sin37°=0.6，cos37°=0.8，下列说法正确的是A.瓦片落到斜面上时，速度方向与水平方向夹角的正切值为0.75B.瓦片落到水面上时(O点除外)，速度方向与水平方向夹角的正切值为1.5C.拋出速度为5m/s时，瓦片在空中运动的时间为0.75sD.抛出速度为10m/s时，瓦片在空中运动的时间为1.25s4.2020年6月23日，我国北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星在西昌卫星发射中心成功发射，至此北斗三号全球卫星导航系统星座部署比原计划提前半年全面完成。我国北斗定位系统部分卫星(简称“北斗卫星”)的轨道高度约21500km，而美国GPS系统部分卫星(简称“GPS卫星”)离地面的高度为20200km，假如北斗卫星和GPS卫星均做匀速圆周运动，则下列说法正确的是A.北斗卫星的向心加速度大于GPS卫星的向心加速度B.北斗卫星的运动周期小于GPS.卫星的运动周期C.北斗卫星、GPS卫星的线速度均大于第一宇宙速度D.北斗卫星、GPS卫星的轨道半径的三次方与它们的运动周期的平方的比值相等5.如图所示，正方形abdc的三个直角a、b、c处分别放置了三个电荷量相等的点电荷，a、b处的点电荷带正电，c处的点电荷带负电，e是bd的中点，O是正方形的中心，下列说法正确的是A.d点的电场强度大小为零B.O点的场强为零C.e点的场强方向沿bd指向dD.正电荷在e点的电势能小于在O点的电势能6.图甲是“光电效应”实验电路图，图乙为某次“光电效应”实验中得到的同一光电管两端的遏止电压Uc随入射光频率变化的函数关系图象。下列判断正确的是A.入射光的频率不同，遏止电压Uc相同B.可以利用图甲的电路研究“光照强度不变时，随着电压表示数的增大，光电流趋于一个饱和值”C.只要光的光照强度相同，光电子的最大初动能就一定相同D.入射光的频率不同，光照强度不同，Uc图象的斜率相同7.某赛车场地的转弯处可近似看成半径为R的圆弧车道，转弯处路面“内低外高”形成很小的坡度(倾角<5°)。已知某辆赛车(含赛车手)的质量为m，与该路面间的动摩擦因数为μ，赛车的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，空气阻力不计。若该赛车转弯时没发生侧向滑动，则A.赛车的速度大小一定为B.赛车的速度大小可能为C.赛车对赛车手的力竖直向上D.赛车手增大速度，赛车有可能发生离心运动8.某空间内存在电场强度大小E=100V/m方向水平向左的匀强电场和方向垂直纸面向里的匀强磁场(图中均未画出)。一质量m=0.1kg带电荷量q=+0.01C的小球从O点由静止释放，虚线OB与水平方向的夹角为45°，小球在竖直面内的运动轨迹如图中实线所示，轨迹上的A点离OB最远且与OB的距离为l，已知小球通过A点时的速度大小为2m/s，重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是A.在运动过程中，小球的机械能守恒B.小球在运动过程中的速度不可能为4m/sC.小球经过B点时的速度为0D.l=m.9.如图所示，图甲为磁流体发电机原理示意图，图乙为质谱仪原理图，图丙和图丁分别为多级直线加速器和回旋加速器的原理示意图，忽略粒子在图丁的D形盒狭缝中的加速时间，下列说法错误的是A.图甲中，将一束等离子体喷入磁场，A、B板间产生电势差，A板电势高B.图乙中，、、三种粒子经加速电场射入磁场，1H在磁场中的偏转半径最大C.图丙中，加速电压越大，粒子获得的能量越高，比回旋加速器更有优势D.图丁中，随着粒子速度的增大，交变电流的频率也应该增大10.如图所示，理想变压器原线圈匝数n1=400，副线圈匝数n2=100，交流电源电压u=44sin100t(V)，“6V，6W”的灯泡L恰好正常发光，电阻R2=3Ω，电流表A为理想电表。下列说法正确的是A.交变电流的频率约为50HzB.穿过铁芯的磁通量的最大变化率为Wb/sC.电流表A的示数为4AD.R1消耗的功率是1W二、实验题(本题共2小题，共15分)11.(6分)如图甲所示是某同学在做“验证机械能守恒定律”实验时的装置图。该同学选取一条纸带的一部分来验证，如图乙所示，选取纸带上A、B、C、D作为计数点，各计数点之间还有四个点没有标出，各点间的距离数值分别为h1、h2、h3，已知打点计时器所用交流电的频率为f，重力加速度为g，则(1)打点计时器在打B点时，重锤下落的速度表达式=__________(写计算式，用字母表示)。(2)实际做实验时重力势能的变化量总是略大于动能的变化量，其原因是_________________。(3)根据纸带上的B、C两点，此实验需要验证的关系式是_____________。12.(9分)有一电子元件正常工作时的电阻为5~16Ω，某实验小组想描绘其两端电压与电流的关系图线，实验要求测定的电压范围尽可能大些，实验室备有下列器材：A.电源E：电动势为3.0V，内阻不计；B.电压表V：量程为0~15V，内阻约为4kΩ；C.灵敏电流计G：量程为0~3mA，内阻RG=800；D.电流表A1：量程为0~3A，内阻约为0.1Ω；E.电流表A2：量程为0~0.6A，内阻约为0.6Ω；F.滑动变阻器R1：最大阻值为10Ω；G.滑动变阻器R2：最大阻值为5000Ω；H.开关S，导线若干，已知阻值的定值电阻若干。(1)实验器材中没有合适的电压表，若将灵敏电流计G改装成一个量程为0~3V的电压表，改装时应______(填“并联”或“串联”)一个阻值为__________Ω的定值电阻；电流表应_________，滑动变阻器应选用_______(填选项前对应的字母)。(2)请将图甲所示的实物连接图补充完整，注意不要改动已连接导线。(3)在正确操作的情况下，该实验小组描绘出如图乙所示的关系曲线。现将该电子元件与一个阻值为R=8Ω的定值电阻串联，然后再接到电动势E=3.0V、内阻r=2Ω的其他电源上，则该电路中的电流为________mA，电源的效率为____________(保留2位有效数字)。三、计算题(本题共3小题，共40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)13.(11分)如图所示，t=0时刻质量分别为m、2m的A、B两物体(均可视为质点)静止在同一水平面上，两物体与地面间的动摩擦因数都为μ，现A、B两物体同时受到大小分别为3μmg和4μmg的水平向右的恒力作用，同时出发向右做匀加速直线运动。经过t0时间同时撤去两物体水平向右的恒力，此过程两物体并未相撞，之后继续运动直至停止，A物体停止时恰好追上B，求t=0时刻两物体之间的距离s。14.(12分)如图所示，质量为m0的小木块以初速度水平滑上质量为m的长木板。已知长木板上表面粗糙且静置于光滑水平地面上，小木块最终未滑出长木板。求：(1)它们共同前进的速度；(2)从小木块滑上长木板到最终共同运动，若此过程中长木板的动能增加了6J，以小木块和长木板组成的系统在此过程中产生的内能为10J，求的值。15.(17分)如图所示，在平面直角坐标系xOy的第一、二象限内有垂直于坐标平面向里的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，在第三、四象限内有与y轴夹角为θ=45°的匀强电场，在y轴上(0，L)点处，沿电场方向射出一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，粒子的初速度为，粒子到达x轴时速度为2，不计粒子的重力。求：(1)匀强电场的电场强度大小；(2)粒子第二次和第三次经过x轴的位置的横坐标及从释放粒子到第三次经过x轴所用的时间。四、选考题(共15分。请考生从给出的2道题中任选一题作答。如果多做，则按所做的第一题计分。)16.【物理选修33】(15分)(1)(5分)下列说法中不正确的是_______。(填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分)A.气体扩散现象表明气体分子间存在斥力B.当分子间作用力表现为斥力时，分子间作用力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小C.物体内能增加，一定是从外界吸收了热量D.如果理想气体分子总数不变，温度升高，气体分子的平均动能一定增大，压强可能增大E.在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体(2)(10分)如图所示，一圆柱形绝热气缸竖直放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体。活塞的质量为m，横截面积为S，与汽缸底部相距h，此时封闭气体的温度为T1。现通过电热丝缓慢加热气体，当气体吸收热量Q时，气体温度上升到T2。已知大气压强为p0，重力加速度为g，不计活塞与气缸间的摩擦。求：(i)活塞上升的高度；(ii)加热过程中气体的内能增加量。17.【物理一选修34】(15分)(1)(5分)下列说法中正确的是_______。(填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分)A.在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变宽B.单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长有关C.振动图象和波的图象中，横坐标所反映的物理意义是不同的D.电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失E.某弹簧振子的位移x随时间t变化的关系式为x=0.3sin8πt，位移x的单位为m，时间t的单位为s，可知弹簧振子的振幅为0.3m，振动周期为0.25s(2)(10分)如图所示为光子飞过半球状的闪烁计数器。沿光子运动轨迹放置闪烁体，一平行光源垂直于闪烁体的直径进入闪烁体，光子被记录。已知闪烁体内物质的折射率n=1.5，闪烁体的半径为R，不考虑闪烁体对光子的吸收，不计光线在直径面上的反射及在闪烁体内的二次反射，求从闪烁体半球面上射出到空气中的光占的比率(求出百分数，并保留一位小数)。中原名校2020一2021学年上期质量考评一高三物理全解全析一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共计40分。其中1~6小题给出的选项中只有一项符合题目要求，7~10小题给出的选项中有多项符合题目要求，多选题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1.B【解析】甲、乙的下落过程是自由落体运动，根据公式得，又根据竖直上抛运动的对称性得甲在空中的运动时间为，乙在空中的运动时间为，所以甲、乙在空中运动的时间之比为1：，故A错误，B正确；用“逆向思维”法解答，根据公式v=gt可知，甲、乙竖直上抛的初速度之比为1：，故C错误；若将甲竖直上抛的初速度增加一倍，用“逆向思维“法解答，由速度位移关系式可知，甲上升的最大高度为4H，故D错误。2.B【解析】对球Q受力分析，如图，由图可知，，对PQ整体进行受力分析可知，当取最小值时墙壁对P的摩擦力为最大静摩擦力，等于滑动摩擦力，故有，联立得，由于球Q质量m远大于半球P的质量m'，可认为，解得，选项B正确。3.C【解析】设瓦片落到斜面上时与水平方向的夹角为0，由平抛运动规律可知，tamnθ=2tan37°=1.5，故选项A、B均错误；设抛出速度为时瓦片刚好落到堤坝斜面底端与水面交汇处，则=6.67m/s，抛出速度为5m/s<时，瓦片落到堤坝斜面上，设在空中运动的时间为t，则，，=tan37°，解得t=0.75s，故选项C正确；抛出速度为10m/s>时，瓦片落在水面上，在空中运动的时间为行=1s，故选项D错误。4.D【解析】根据万有引力定律和牛顿第二定律得：，则，，因为r北斗>rGPS，所以T北斗>TGPS，a北斗<aGPS，故A、B错误；第一宇宙速度是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，也是地球卫星的最大环绕速度，北斗卫星、GPS卫星的线速度均小于第一宇宙速度，故C错误；由可得北斗卫星、GPS卫星的轨道半径的三次方与它们的运动周期的平方的比值与地球质量有关，是相等的，故D正确。5.C【解析】b、c两处有等量异种点电荷，d点处在b、c连线的垂直平分线上，这两处点电荷在d点处的合场强垂直于ad指向左上方，而a处的点电荷在d点产生的场强方向沿直线ad指向右卜方，根据矢量合成法则，d点的电场强度大小不为零，A错误；同理，b、c两处点电荷在0点处的合场强沿直线bc从0点指向c点，而a处的点电荷在O点产生的场强方向沿直线ad指向右上方，根据矢量合成法则，O点的场强不为零，B错误；e点处在a、c两处等量异种点电荷连线的垂直平分线上，这两处点电荷在e点处的合场强方向沿bd指向d，b处的正点电荷在e点产生的场强方向也沿bd指向d，故e点的合场强方向沿bd指向d，C正确；e、O两点均处在a、c两等量异种点电荷连线的垂直平分线上，这两处点电荷在e、O两点的电势和均为零，所以可以不考虑a、c处，相当于只有b处的正点电荷，e点更靠近b处的正点电荷，所以e点电势高于O点电势，正电荷在e点的电势能大于在O点的电势能，D错误。.6.D【解析】入射光的频率不同，光电子的最大初动能不同，遏止电压Uc不同，也可根据题图乙直接判断，故A错误；必须把图甲所示电路中的电源正负极反接过来，才能用来验证光电流与电压的关系B错误；由爱因斯坦光电效应方程Ek=hh0可知，在入射光频率不同的情况下，光电子的最大初动能不同，最大初动能与光照强度无关，C错误；由Ek=hh0=eUc，可得，故Uc图象的斜军为相同的常量，D正确。7.BD【解析】赛车在路面上侧向刚好没有相对运动趋势时，重力和支持力的合力提供向心力，根据向心力公式得，解得，故A错误，B正确；赛车手同赛车一起做圆周运动，可知赛车对赛车手的力一定不是竖直向上，C错误；增大车速，需要的向心力增大，当侧向力大于最大静摩擦力时，就会发生侧滑，做离心运动，D正确。8.BC【解析】小球受到的重力mg和电场力qE大小均等于1N，二力的合力F=N，方向与OB垂直斜向左下方，可以理解为等效重力场，由于小球在运动过程中电场力参与做功，洛伦兹力不做功，机械能不守恒，A错误；由于重力与电场力合力方向垂直OB，小球从O运动到B的过程中，合力做功为零，故小球经过O、B点时速度相等，均为0，C正确；当经过离OB最远的A点时速度最大，为2m/s，故小球在运动过程的速度不可能为4m/s，B正确；小球从O点运动到A点过程，由动能定理有，解得m，D错误。9.ACD【解析】将一束等离子体喷入磁场，由左手定则得，正离子向下偏转，负离子向上偏转，A、B两板会产生电势差，且B板电势高，故选项A说法错误；质谱仪中，粒子经电场加速有，在磁场中运动时，洛伦兹力提供向心力，有，解得，由此可知在磁场中偏转半径最大的是比荷()最小的粒子，、、三种粒子电荷量相同，质量最大，所以在磁场中的偏转半径最大，故选项B说法正确；粒子通过多级直线加速器加速，加速电压越大，粒子获得的能量越高，但要产生这种高压所需的技术要求很高，同时加速装置的长度也要很长，故多级直线加速器不一定比回旋加速器更有优贽，故选项C说法错误；在回旋加速器中带电粒子经过电场多次加速后，速度越来越大，在磁场中做匀速圆周运动的半径也会越来越大，而粒子在磁场中做圆周运动的周期没有变化，故交变电流的频率不变，选项D说法错误。10.AB【解析】由u=44sin100t(V)知2nf=100，故f=50Hz，选项A正确；因为小灯泡正常发光，所以副线圈中的电流为1A，因为原、副线圈的匝数比为4：1，所以原线圈中的电流为0.25A，电流表示数为0.25A，故选项C错误；因为R2=3Ω，所以R2两端的电压为3V，故副线圈两端的电压为9V，原线圈两端电压为36V，R1两端的电压为44V36V=8V，R1消耗的功率P=UI=8×0.25W=2W，故选项D错误；由法拉第电磁感应定律可知，原线圈中的电动势为(V)，可得的最大值为Wb/s，故选项B正确。二、实验题(本题共2小题，共15分)11.【答案】(1)(2分)(2)存在空气阻力以及其他阻力的影响(2分)(3)(2分)【解析】(1)做匀变速直线运动的物体，中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，所以。(2)由于在实际中重锤会受到空气阻力以及其他力的影响，会使机械能减少。(3)设重锤的质量为m，，重锤从B点下落到C的过程中，动能的变化量为，重力势能变化量为。令可得此实验需要验证的关系式是。12.【答案】(1)R2串联(1分)200(1分)E(1分)F(1分)(2)如图所示(2分)(3)130(1分，120~140均给分)91%(2分，92%也给分)【解析】(1)灵敏电流计改装成电压表应串联一个定值电阻，根据U=I(RG+Rx)，得Ω800Ω=200Ω；因最大电流Ω=0.6A，故电流表应选用E；实验要求测定的电压范围尽可能大些，应采用分压电路，故滑动变阻器应选择最大阻值较小的F，便于调节。(2)滑动变阻器采用分压接法，灵敏电流计和定值电阻串联后接到电子元件的两端，电流表外接，实物电路如答图所示。(3)将电源和R视为一个新的电源，此电源的电动势E'=3V，内阻r'=10Ω，则此新电源的路端电压U'与电路中的总电流I的关系为U'=310I，此新电源的路端电压即为电子元件两端的电压。在题图乙中作出新电源的IU图象，如图所示，可得交点坐标值即为电路中的实际电流值和电子元件两端的实际电压值，分别为I=130mA，U'=1.7V，电源的效率，联立并代入数据得=91.3%。三、计算题(本题共3小题，共40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)13.(11分)【解析】两物体受到水平恒力作用时，由牛顿第二定律得A物体的加速度(1分)B物体的加速度(1分)故经过时间t0，A物体的位移(1分)(1分)B物体的位移(1分)(1分)撤去水平恒力后，由牛顿第二定律得两物体匀减速时的加速度(1分)(1分)2(1分)(1分)联立上式得：(1分)14.(12分)【解析】(1)小木块停留在长木板上，设共同速度为v，对小木块和长木板组成的系统，由动量守恒定律可得①(2分)解得②，方向水平向右(2分)(2)小木块在长木板上滑动的过程中，系统动量守恒，此过程系统产生的内能等于系统损失的动能，即③(2分)而长木板获得的动能④(2分)③式除以④式可得⑤(2分)将E=10J，E木=6J代入上式，解得⑥(2分)15.(17分)【解析】(1)带电粒子在电场中做匀加速运动，由题意可知粒子沿电场方向的位移为L(1分)由动能定理得(2分)可求得匀强电场的电场强度大小为(1分)(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力。由(2分)可得粒子做圆周运动的半径(1分)由几何关系可知，粒子第二次经过x轴的横坐标为(1分)粒子进入电场后做类平抛运动，垂首于电场方向匀速运动，沿电场方向做初速度为零的匀加速运动。沿电场方向的加速度为(1分)垂直于电场方向匀速运动的位移(1分)沿电场方向做初速度为零的匀加速运动的位移(1分)又知(1分)解得(1分)(1分)第三次到达x轴的位置的横坐标是(1分)粒子第一次在电场中运动的时间(1分)第一