湖南省长郡中学2018届高三下学期临考冲刺物理试题（2解析版）

湖南省长郡中学 2018 届高三下学期临考冲刺（二）物理试题 二、选择题： 1.如图所示为氢原子的能级图，一群处于 n=4 的激发态的氢原子向低能级跃迁时可以辐射出多种不同频率的 光子，其中两次跃迁分别辐射出 a、b 两种光子，若用 a 光照射 x 金属刚好能发生光电效应，则下列说法正 确的是（ ） A. 氢原子辐射出 a 光子后，氢原子的能量减小了 3.4eV B. a 光子的波长比 b 光子的波长短 C. x 金属的逸出功为-2.55eV D. 用 b 光光子照射 x 金属，打出的光电子的最大初动能为 9.54eV 【答案】D 【解析】 【 详 解 】 A 、 C 项 ： 氢 原 子 从 n=4 跃 迁 n=2 放 出 的 光 子 a ， 所 以 氢 原 子 减 小 的 能 量 为 ，故 A 错误，C 错误； B 项：a 光子是氢原子从从 n=4 跃迁 n=2 放出的，放出的能量为 ，b 光子是氢原子从从 n=3 迁 n=1 的，放出的能量为 ，根据光子的能量为 可知，能 量越大的光子，波长越小，所以 a 光子的波长比 b 光子的波长长，故 B 错误； D 项：由爱因斯坦光电效应方程： ，故 D 正确确． 2.如图所示，高处有一固定的光滑半球形容器，底部有一小孔，用一细轻杆通过小孔将内壁的一个光滑小球 缓慢地沿内壁向上推，则在推的过程中下列说法正确的是（ ） A. 杆对球的作用力越来越小 B. 杆对球的作用力大小不变 4 2 0.85 ( 3.4) 2.55E E E eV eV∆ = − = − − − = 2.55E eV∆ = 1.51 ( 13.6) 12.09E eV eV∆ = − − − = cE h hν λ= = 0 (12.09 2.55) 9.54kE h W eV eVν= − = − =C. 容器壁对球 作用力大小不变 D. 容器壁对球的作用力越来越小 【答案】C 【解析】 【详解】设球心为 O，小孔为 A 点，球所在的位置为 B 点，半球形容器的半径为 R，对小球受力分析可知， 小球受重力、杆的作用力 F，内壁对小球的弹力 N，由相似三角形可得： ，将小球往上推的过程中，AB 变大，所以杆对球的作用力越来越大， 容器壁对球的作用力大小不变，故 C 正确． 【点睛】解决本题关键理解在小球向上运动过程中，小球受三个力作用，其中重力恒定，杆的弹力方向变 化，内壁对小球的弹力方向也变化，所以利用相似三角形处理． 3.如图所示，斜面 AD 和 BD 与水平方向的夹角分别为 60°和 30°，两斜面的 A 端和 B 端在同一竖直面上， 现让两个可视为质点的物块分别从 两斜面的顶端同时由静止下滑，结果两物块同时滑到斜面底端 D，设两 物块与 AD、BD 面间的动摩擦因数分别为 μ1 和 μ2，则 μ1：μ2 为 A. 1:3 B. 3:1 C. :1 D. 1: 【答案】B 【解析】 设斜面底部长为 L，AD 与水平面的夹角为 ，BD 与水平面的夹角为 ， 物体在 AD 面上运动时的加速度为 物体在 BD 面上运动时的加速度为 物体在 AD 面上运动的时间： 物体在 BD 面上运动的时间： 的 mg F N R AB R = = 3 3 θ α 1 1 1 sin cos sin cosmg mga g gm θ µ θ θ µ θ−= = − 1 2 2 sin cos sin cosmg mga g gm θ µ θ θ µ θ−= = − 1 1 2 cos L t a θ= 2 2 2 cos L t a α=由题意可知： 联立以上各式解得： ，故 B 正确． 4.在如图所示的变压器电路中，原线圈电路输入正弦交流电压有效值为 u0,原线圈电路中还接有阻值为 R0 的 定值电阻，副线圈电路中接有电阻箱 R，变压器原副线圈的匝数比为 1:2,若要使电阻箱消耗的功率最大，则 电阻箱的阻值应调为 A. R0 B. R0 C. 2R0 D. R0 【答案】D 【解析】 由于理想变压器没有能量损失，可将定值电阻和电阻箱、电源看成一个回路，当外电路的电阻与内阻相等 时，电源的输出功率最大，即电阻箱消耗的功率最大，所以电阻箱的阻值应调为 R0，故 D 正确． 5.如图所示，竖直平行边界 MN、PQ 间有垂直于纸面向里的匀强磁场，甲、乙两个完全相同的粒子在边界 MN 上的 C 点分别以垂直于磁场的速度进入磁场，速度方向与边界 MN 的夹角分别为 30º、45º，结果两个粒子 均从边界 PQ 上的 D 点射出磁场，C、D 连线与两边界的垂线的夹角为 30º，不计粒子的重力，则两粒子在 磁场中运动的速度之比 及运动的时间之比 分别为(已知 sin15º= ；cos15º= ）( ) A. B. 1 2t t= 1 2 3 µ µ = 1 2 1 4 v v 甲 乙 t t 甲 乙 6- 2 4 6+ 2 4 6- 2= =22 v t v t 甲 甲 乙 乙 ； 6- 2= =24 v t v t 甲 甲 乙 乙 ；C. D. 【答案】A 【解析】 根据弦长公式有： ，所以 ，所以 洛伦兹力提供向心力： ，解得： ，所以 粒子在磁场中的运动时间： ，甲在磁场中的运动的圆心角为 ，甲在磁场中的运动的圆心角 为 ，所以 ，故 A 正确． 6.如图所示，ACB 是内壁光滑绝缘的半球形容器，AB 是半球形容器截面圆的水平直径，其半径为 R．圆环 甲的圆心与半球球心重合，甲环中通有顺时针方向的恒定电流，圆环乙由容器内壁 A 处静止释放，在沿容 器内壁运动的过程中乙环环面始终与甲环环面在同一竖直平面内，已知圆环乙的质量为 m，半径为 r，重力 加速度为 g，则下列说法正确的是( ) A. 圆环乙运动到容器最低点时，对容器底的压力大小等于 3mg B. 圆环乙会在 A、B 间来回往复运动 C. 圆环乙最终静止在容器最低点 C 点 D. 圆环乙中会产生大小为 mg(R-r)的焦耳热 【答案】AB 【解析】 6+ 2 2= =2 3 v t v t 甲 甲 乙 乙 ； 6+ 2 2= =4 3 v t v t 甲 甲 乙 乙 ； 0=2 sin30 CDs R L=甲 甲 0= 2sin30 CD CD LR L=甲 0=2 sin15 CDs R L=乙 乙 0 2= 2sin15 6 2 CD CDL LR = −甲 2mvqvB R = qBRv m = 6 2= = 2 2 6 2 CD CD v R L Lv R −= − 甲 甲 乙 乙 2 2 θ πmt π qB =  060 030 0 0 60= =230 t t 甲 乙A 项：圆环从 A 点到最低点利用动能定理得： ，在最低点由牛顿第二定律有： ， 解得：N=3mg，故 A 正确； B、C、D 项：由于圆环甲中的电流产生的磁场在半球形容器的方向垂直练纸面向外，但圆环乙沿 ACB 运动， 离圆环甲的距离不变，所以磁场不变，在圆环乙运动过程中在圆环乙中没有电流产生，根据能量守恒可知， 圆环乙可在 AB 间来回运动，故 B 正确，C 错误，D 错误． 点晴：解决本题关键理解圆环乙沿 ACB 运动，离圆环甲的距离不变，所以磁场不变，在圆环乙运动过程中 在圆环乙中没有电流产生． 7.如图所示为篮球趣味游戏，游戏者从离地 H=1.5m 处将篮球水平抛出，球可以直接从右侧离地 h=0.5 m 的 孔进入篮内，也可与地面碰撞反弹一次后从孔进入篮内．设球与地面碰撞前后水平方向分速度不变，竖直 方向分速度大小相等、方向相反，球拋出点离篮左侧的水平距离为 L=5m，不计空气阻力，篮孔的直径比球 的直径略大，重力加速度 g 取 ，则球要从孔进入篮内，抛出的初速度大小可能为( ) A. B. C. D. 【答案】BC 【解析】 由题意可知，篮球进篮孔有两种情形： 第一种直接进入：由平抛运动知识可知： 由以上两式解得： 第二种情形，篮球在地面反弹后再进入篮孔： 21 2mgR mv= 2vN mg m R − = 210 /m s 5 /m s 5 5 /m s 5( 6 1) /m s+ 5( 6 1) /m s− 1L v t= 21 2H h gt− = 1 5 5 mv s=由平抛运动知识可知： 篮球在从抛出到进入篮孔的总时间为： 由以上两式代入数据解得： ，故 B、C 正确． 点睛：解决本题关键理解篮球进入篮孔的两种情形：第一种直接进入，第二种情形，篮球在地面反弹后再 进入篮孔，注意第二种情形篮球篮球在从抛出到进入篮孔的总时间，可利用平抛运动的对称性进行求解． 8.如图所示，光滑绝缘的半球形容器处在水平向右的匀强电场中，一个质量为 m，电荷量为+q 的小球在容 器边缘 A 点由静止释放，结果小球运动到 B 点时速度刚好为零，OB 与水平方向的夹角 0=60º，重力加速度 为 g，不计空气阻力，则下列说法正确的是 A. 小球重力与电场力的关系是 B. 小球在 B 点时，对容器的压力为 C. 小球在 A 点和 B 点的加速度大小相等 D. 如果小球带负电，还能沿 AB 圆弧面运动 【答案】AC 【解析】 A 项：由于小球运动到 B 点时速度刚好为零，说明 B 点为“等效重力场”的最高点，由对称性可知，在圆 弧 AB 的中点即为“等效重力场”的最低点即受力平衡点，由平衡条件可得： ， 故 A 正确； B 项：在 B 点对小球受力分析且沿半径指向圆心方向的合力为零，即 ，故 B 错误； C 项：在“等效重力场”中根据对称性可知，小球在 A、B 两点的加速度大小相等，故 C 正确； D 项：如果小球带负电，则小球受到的电场力方向向左且电场力大于小球的重力，重力与电场力的合力向 左下方，所以小球将脱离 AB 圆弧面，故 D 错误． 点睛：解决本题关键知道利用“等效重力”的方法进行处理，且会类比在重力场的运动规律解题，如在最 2 2L v t= 2 2 2 2( )H H H ht g g g −= + − 2 5( 6 1)mv s= − 3qE mg= 2Eq 0tan 60 3qE mg mg= = 0 0 3 3 3cos60 cos30 2 2 2 2 3B qE qEN qE mg mg qE qE= + = + = + × =高点物体的合外力不为零，但由于速度为零，所以向心力为零即沿半径指向圆心方向的合力为零． 三、非选择题： (一)必考题： 9.长郡中学物理兴趣小组做“验证力 平行四边形定则”实验 (1)图甲是实验装置，将橡皮条一端固定在长木板上，另一端与两根细绳相连，两细绳的另一端分别有一个 绳套，实验时，先用两个弹簧测力计平行于木板拉绳套，将橡皮条与细绳的结点拉到 O 点，其中拉 OC 细 绳的弹簧测力计指针位置如图甲所示，其读数为_____ N； 根据记录的两个弹簧测力计的示数 、 和各 自的方向，作出这两个力的图示，并用作图法作出两个力的合力 F；再用一个弹簧测力计拉橡皮条，也使结 点到 0 点，记录这时弹簧测力计的示数和方向，并作出这个力的图示 F′，图乙中的 F 与 Fα 两力中，方向 一定沿 A0 方向的是______； (2)关于实验中的一-些要点，下列说法正确的是______. A.分力和合力的大小都不能超过弹簧测力计的量程 B.测量同一组数据 、 和合力 F 的过程中，橡皮条与细绳结点的位置不能变化 C.橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置 0 时，拉力要适当大些 D.拉橡皮条的细绳要长些，标记同--细绳方向的两点要近些 (3)在做“验证力的平行四边形定则”的实验中，用 M、N 两个弹簧测力计拉橡皮条使其结点位于 0 处，此 时 ɑ+β=90º，如图丙所示，然后保持弹簧测力计 N 的方向不变，当 ɑ 角由图 17 中所示的值减小时，要使结 点仍在 0 处，则两弹簧测力计的读数中______. A.M 的读数增大，N 的读数减小 B.M 的读数减小，N 的读数减小 C.M 的读数先增大后减小，N 的读数--直减小 D.M 读数一直减小，N 的读数先增大后减小 【答案】 (1). (1)2.60；. (2). F′； (3). （2）ABC； (4). （3）A 【解析】 (1)由图可知，弹簧秤的读数为 2.60N，F 为用平行四形得到的合力即为理论值， 为用一个弹簧秤测出的 的 的 1F 2F 1F 2F 'F合力即为实际值，所以一定沿 AO 方向的为 ； (2)A 项：为了保护器材，弹簧的弹力不能超过测力计的量程，故 A 正确； B 项：由于本实验利用“等效替代”法，所以每次都要使结点到在同一位置，故 B 正确； C 项：为使弹簧秤的读数减小误差，拉力要适当大些，故 C 正确； D 项：为了在记录拉力方向时减小误差，细绳方向的两点要适当远些，故 D 错误； (3)要保证结点不动，应保证合力不变，则由平行四边形定则可知，合力不变，，则 M 的拉力应增大，N 的 读数减小，故 A 正确． 点睛：要使结点不变，应保证合力不变，故可以根据平行四边形定则分析可以采取的办法． 10.要描绘标有“2.5 V 0.2 A”字样的小灯泡的伏安特性曲线，小兰同学做了以下实验．可供选择的实验器材有： a.直流电源 3 V (内阻不计） b.直流电流表（量程为 300 mA，内阻约为 5 ) c.直流电流表（量程为 3A,内阻约为 0.1 ) d.直流电压表（量程为 3V,内阻约为 30k ) e.滑动变阻器（最大阻值为 100 ,额定电流为 0.5A) f.滑动变阻器（最大阻值为 10 ,额定电流为 2A) g.开关一个，导线若干 (1)实验中电流表应选用_____，滑动变阻器应选用_______：(填对应器材前的字母序号） 在如图所示的虚线框中画出正确的实验电路图_______（虚线框中已将部分电路画出， 请补齐电路的其他 部分）； (3)将如图所示的实物图连接完整____； (4)开关闭合前，图中滑动变阻器的滑片应滑至____(填“a”或“b”)端，图中滑动变阻器的滑片应滑至最__(填“左” 或“右”）端． 【答案】 (1). （1）b (2). f (3). （2）如图； 'F Ω Ω Ω Ω Ω (4). （3）如图； (5). （4）b (6). 左 【解析】 由灯泡的规格可知，灯泡的额定电流为： ，为了减小电流的读数误差，电流表应选 b，由于本实验应用滑运变阻器的分压式，所以滑动变阻器应选阻值较小的即f，由于灯泡电阻较小，根据“小 外偏小”所以电流表应外接，电路图如下： (2)根据实验原理图，从电流的正极出来，连接电路如图： (3)为了保护用电器，在开关闭合之前，滑动变阻器应移到 b 端，在实物图中应移到最左端． 11.如图所示，小车 B 停在光滑的水平面上，小车由水平直板和四分之一的光滑圆弧组成，车的质量为 M=2kg， 车的右端用细绳与墙相连，绳刚好处于伸直状态；小车的圆弧半径为 R=1m，水平直板的长为 L=2m．质量 为 m=0.5kg 的物块 A(可视为质点)从车的右端以 v0=6m/s 的初速度滑上小车，结果刚好滑到圆弧的最高点， 重力加速度 g 取为 10m/s²．求： 0.2 0.082.5 PI A AU = = =(1)物块与水平直板间的动摩擦因数； (2)若物块刚滑上小车时绳断开，试分析物块能不能滑上圆弧． 如果不能滑上圆弧，求出物块与车相对静止时的位置；如果能， 求出物块在圆弧上上滑 最大高度． 【答案】（1）μ=0.4； （2）h=0.64m 【解析】 (1)设物体与水平直板间的动摩擦因数为 ，根据功能关系有 解得 ； (2)设物块能滑上圆弧，且滑上圆弧最高点时与车的共同速度为 ，根据动量守恒有 解得： 此过程动能损失 由于 因此假设成立，即物块能上滑到圆弧 设物块在圆弧上上滑的最大高度为 h，根据功能关系 解得：h=0.64m． 12.如图所示，倾角为 θ=37º 的倾斜光滑平行轨道与水平的光滑平行轨道平滑连接，导轨间距均为 L=1m， 倾斜轨道的上端接有定值电阻 R=2Ω，虚线 MN 左侧有垂直于倾斜导轨平面向，上的匀强磁场，磁感应强 度大小为 ，虚线 PQ 的右侧有垂直于水平导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为 =1T．一个质 量为 m=lkg、电阻为 r=1Ω、长为 L=1m 的直导体棒 ab 放在倾斜导轨上方，开始时离虚线 MN 的距离为 =1.5m，现由静止释放导体棒，导体棒运动过程中始终与导轨垂直并与导轨接触良好，导体棒 ab 在磁场 B 的 µ 2 0 1 2mgR mgL mvµ+ = 0.4µ = 1v 0 1( )mv m M v= + 1 1.2mv s= 2 2 0 1 1 1 ( ) 7.22 2kE mv m M v J∆ = − + = 4mgL Jµ = kE mgLµ∆ > kE mgL mghµ∆ − = 1B 2B 1s中运动的时间为 s，并最终停在水平导轨上虚线 PQ 的右侧且距离 PQ 为 =1 m 的位置，重力加速度 g 取为 10m/s²，其他电阻不计，sin 37º =0.6，cos37º=0.8，求： (1)整个过程中，定值电阻 R 中产生的焦耳热大小； (2)导体棒刚进入磁场 时的速度大小； (3)导体棒在倾斜轨道上运动过程中，定值电阻 R 中通过的电量． 【答案】（1）6J ; （2） 2T (3)1C 【解析】 (1)根据能量守恒可知，整个过程电路中产生的焦耳热 根据电路中电功分配原则，定值电阻中产生的热量为 ； (2)设导体棒刚进磁场 B2 时的初速度为 v0，导体棒在磁场 B2 中运动时感应电动势 E= 电流为 根据动量定理： 解得： ； (3)导体棒在斜导轨上运动的过程中，根据动量定理有： 7 18t = 2s 2B 1 sin 9Q mgs Jθ= = 6R RQ Q JR r = =+ 2B lv EI R r = + 2 2 2B L v t m vR r − ∆ = ∆+ 2 2 2B L v v t m vR r − ∑ ∆ =′ ∑∆ ′ + 2 2 2 2 0(0 )B L s m vR r − = −+ 0 1 3 mv s= 2 2 1( sin )B L vmg t m vr R θ ′ ∆ = ∆+ ′− 2 2 1sin B L vmg t v t m vR r θ ∑∆ − ∑ ∆ =′ ∑∆ ′ +即 导体估棒在导轨上运动的过程中有 ． (二）选考题： 13.下列说法正确的是（ ） A. 热量不可能从低温物体传到高温物体 B. 高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故 C. 随着高度的增加，大气压和温度都在减小，一个正在上升的氢气球内的氢气内能减小 D. 把处于单位时间从液面上飞出去的分子数等于单位时间从蒸汽中回到液体中的分子数时的蒸汽叫饱和汽 E. 一定质量的理想气体，在体积不变时，分子每秒与单位面积器壁平均碰撞次数随着温度降低而减少 【答案】CDE 【解析】 【详解】A．根据热力学定律可知，热量可以从低温物体传到高温物体，但要引起其它的变化，A 错误； B．高原地区水的沸点较低，这是高原地区压强较低的原因，B 错误； C．随着高度的增加，大气压和温度都在减小，由于理想气体不考虑分子势能，所以气体内能只取决于温度， C 正确； D．当从液面上飞出去的分子数等于单位时间从蒸汽中回到液体中的分子数时即处于动态平衡，这时的汽压 叫叫饱和汽，D 正确； E．温度降低时，分子的平均速率减小，分子与器壁碰撞的次数将减小，E 正确。 故选 CDE。 14.如图所示，质量为 m、足够长的薄壁导热汽缸平放在光滑的水平面上，一厚度不计的活塞将缸内封闭一 段气体，活塞与缸内壁无摩擦且气密性好，活塞的横截面积为 s，活塞通过轻弹簧与左侧竖直墙相连，弹簧 的劲度系数为 k，开始时轻弹簧处于原长，活塞离汽缸底部的水平距离为 L，大气压强为 ．现给汽缸一 个向右的拉力，并使拉力从 0 缓慢增大，当拉力增大到 时，保持拉力不变，求： 2 2 1 1 0sin · B L smg t mvR r θ − =+ EI R r = + E t φ∆= ∆ 1q I t C= ∆ = 0p 0F①整个过程汽缸向右移动的距离； ②撤去拉力 的一瞬间，汽缸和活塞的加速度分别为多大? 【答案】（1） ； （2） 【解析】 (1)没有加拉力时，缸中气体的压强为 设加了拉力 F0 以后，缸中气体的压强为 P2 则有 则 设这时活塞到缸底的距离为 x,根据气体实验定律 解得： 这是弹簧的伸长量即活塞向右移动的距离 因此汽缸向右移动 距离为 ； (2)撤去拉力的一瞬间，汽缸、活塞的位置不会发生突变，因此缸内气体不变以，这时活塞受到的合力为零， 加速度为零， 对气缸有： 解得： ． 15.下列说法正确的是_______． A.机械波传播过程中即使遇到尺寸比机械波波长大得多的障碍物也能发生衍射 B.在波的传播方向上，某个质点的振动速度就是波的传播速度 C.声源向观察者靠近时，观察者所接收的声波波速大于声源发出的声波波速 D.向人体内发射频率己知的超声波，被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知 道血流的速度，这种方法俗称“彩超”，利用了多普勒效应原理 E.围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是干涉现象 【答案】ADE 【解析】 的 0F 0 0 2 0 0 F F Lx k P S F ∆ = + − 0Fa m = 1 0P P= 2 0 0P S F P S= + 0 2 0 FP P S = − 1 2PLS P xS= 0 0 0 P SLx P S F = − 0 1 Fx k ∆ = 0 0 2 1 0 0 F F Lx x x L k P S F ∆ = ∆ + − = + − 0 2P S P S ma− = 0Fa m =A 项：根据波的明显衍射条件即当障碍物的尺寸比波长小得多或相差不多时，但波发生衍射 不要条件，故 A 正确； B 项：波的传播速度是指将波的振动形式传递出去的速度（在均匀介质中匀速运动），而振动即为简谐振动， 故 B 错误； C 项：波在同一介质中传播速度相同，故 C 错误； D 项：向人体内发射频率己知的超声波，被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就 能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”，利用了多普勒效应原理，故 D 正确； E 项：围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音，即有的地方振动加强，有的地方振动减弱，这是波的 干涉现象，故 E 正确． 点晴：解决本题关键理解波发生衍射和明显衍射的条件，波发生衍射是不要条件． 16.如图所示，某玻璃砖的截面由四分之一圆及三角形 ABO 组成，圆的半径为 R，∠B=60º．一束单色光照 射到 AB 面上某点，折射后光线与 BC 平行，在 AC 面上刚好发生全反射且反射光线垂直于 BC 面，光在真 空中传播速度为 c，求： ①光在 AB 面上入射角的大小； ②光在玻璃砖中传播的时间．(结果用根号表示) 【答案】（1）i=45º；（2） 【解析】 (1)设光在 AC 弧上的入射点为 D，由于入射光线水平，反射光线竖直向下，因此入射角的反射角均为 450， 由于光在 AC 弧上刚好发生全反射，因此反射的临界角 C=450 玻璃砖对光的折射率 由几何关系可知，光在 AB 面上的折射解 (6 6 3) 3 Rt C + −= 1 2sinn C = = 030r =设入射角为 i，则由折射率公式可知， 解得： 得：i=450 (2)由几何关系可知，光在玻璃砖中传播的路程 光在玻璃砖中传播的速度为 光在玻璃砖中传播的时间 ． sin sin in r = 2sin sin 2i n r= = 02 2 (6 2 2 3 6)2 ( ) tan302 2 6 Rs R R R + −= × + − = 2 2 ccv n= = (6 6 3) 3 st Rv c + −= =