广州市2020届高三调研物理试题（带答案）

理科综合试题物理答案 第 1 页(共 7 页) 广州市 2020 届高三调研物理试题 二、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 14～18 题只有一项符合题目要求，第 19～21 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。 14．如图，在轨运行的空间站内宇航员将小球用不可伸长的细线系住，细线另一端系在固定 支架上 O 点处，进行如下两次操作，第一次操作：拉开细线一个小角度后由静止释放 小球；第二次操作：拉直细线给小球一个垂直于细线的速度，则 A．第一次操作中，小球绕 O 点做往复运动 B．第一次操作中，小球朝向 O 点做直线运动 C．第二次操作中，小球绕 O 点做匀速圆周运动 D．第二次操作中，小球相对 O 点做匀变速曲线运动 15．动量大小相等的氕核( )和氘核( )在同一匀强磁场中仅受磁场力做匀速圆周运动， 则它们 A．圆周运动的半径相等 B．向心加速度的大小相等 C．圆周运动的周期相等 D．所受磁场力的大小相等 16．如图，乒乓球从水平桌面上 P1 点弹起后，刚好能以水平速度 v 越过高为 h 的球网，落 到桌面上 P2 点。乒乓球可看成质点，不计空气阻力，重力加速度为 g，则乒乓球 A．从 P1 点弹起时的速度大小为 2gh B．从 P1 点弹起后在空中上升的时间为 h v C．从 P1 点弹起时的速度和落到 P2 点时的速度相同 D．P1 点与 P2 点的距离为 17．如图，水平桌面上放置质量分别为 m 和 M 的木块和斜面体，斜面倾角为 α。作用在木 块上的力 F 与斜面夹角为 α，木块和斜面体均保持静止，则 A．木块受到的摩擦力不可能为零 B．木块对斜面体的压力等于 mgcosα C．桌面对斜面体的支持力等于(M＋m)g D．桌面对斜面体的摩擦力等于 F cos2α 18．如图，闭合开关 S 后，灯泡 A 和 B 均正常发光。将滑动变阻器 R 的滑片向 a 端滑动， 则 A．A 变亮，B 变暗 B．A 变暗，B 变亮 C．A、B 都变亮 D．电容器 C 的带电量增加 H1 1 H2 1 g h22v O F α α v h O 2P1P R S C R S C a b理科综合试题物理答案 第 2 页(共 7 页) 19．如图，三颗质量均为 m 的地球同步卫星等间隔分布在半径为 r 的圆轨道上，设地球质 量为 M，半径为 R，万有引力常量为 G，忽略卫星之间的引力作用。下列说法正确的是 A．地球自转周期为 B．卫星绕地球的运动周期为 C．每颗卫星对地球的引力大小均为 GMm (r－R)2 D．三颗卫星对地球引力的合力为 0 20．如图，电荷量分别为+q 和–q 的点电荷固定在正方体的两个顶点上，a、b、c、d 是正方 体的另外四个顶点，则 A．a、c 两点电场强度相同 B．c、d 两点电场强度相同 C．a、b、c、d 四点电势相等 D．电势差 Uad= Ubc 21．运动员沿竖直方向做跳伞训练，打开降落伞后的速度时间图象如图 a 所示。降落伞用 8 根对称的绳悬挂运动员，每根绳与中轴线的夹角均为 37°，如图 b 所示。已知运动员的 质量为 64kg，降落伞的质量为 16kg，假设打开伞后伞所受阻力 f 的大小与速率 v 成正 比，即 f=kv。取 g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，则 A．k=200N·s/m B．打开伞后瞬间运动员的加速度方向竖直向上 C．打开伞后瞬间运动员的加速度大小为 20m/s2 D．每根悬绳能够承受的拉力至少为 400N 三、非选择题：共 174 分。第 22～32 题为必考题，每个试题考生都必须作答。第 33 题～第 38 题为选考题，考生根据要求作答。 （一）必考题（共 129 分） 22．（6 分） 报警器电路如图甲所示。该电路用标称值为 12V 的蓄电池为电源，各导线接触良好， 热敏电阻 Rt 阻值随温度升高而减小。当通过报警器的电流超过某一值时，报警器就会报警。 （1）断开开关 S，用多用电表直流 50 V 挡测 a、b 间电压，稳定后多用电表的指针位 置如图乙所示，其读数为________ V。 GM R3 2π GM r 3 2π b d c+ • • • R r M m /t s 20 5 )-1s/(m ⋅ 0 s v 图 a 图 b理科综合试题物理答案 第 3 页(共 7 页) （2）闭合开关 S 后，发现无论温度高低，报警器都在报警，由此可判断电路中某器件 发生______（选填“短路”、“断路”）。 （3）保持开关 S 闭合，维修人员仍使用多用电表直流 50 V 挡检测故障，将红表笔接在 a 点，黑表笔接 d 时多用电表示数为零，黑表笔接 c 时多用电表示数略小于图乙所示，由此 可判定发生故障的器件是________(选填“热敏电阻 Rt”、“开关 S”、“定值电阻 R”)。 23．（9 分） 用如图 a 所示的实验装置研究小车的匀变速直线运动，电源频率 f=50Hz，从纸带上打 出的点中选取某点为参考点 O，在纸带上依次标记 A、B、C、D 四个计数点（相邻两计数 点之间还有 4 个记录点未画出）；如图 b 所示，因保存不当，纸带被污染，仅保留了 A、B、 D 三点及其到 O 点的距离：SA=79.9mm、SB=149.5mm、SD=361.0mm。 （1）下列实验步骤的正确顺序是____________________(用选项字母填写)． A．关闭电源，取出纸带 B．把打点计时器固定在斜面上 C．接通电源，待打点计时器工作稳定后释放小车，打出纸带 D．将小车停靠在打点计时器附近，让纸带穿过限位孔，并与小车尾部相连 （2）利用上述信息可知： ① 相邻两计数点的时间间隔为 s； ② 打 C 点时小车的速度大小为 m/s（保留 2 位有效数字）； ③ 小车的加速度表达式为 （用 SA、SB、SD 和 f 表示）， 加速度大小计算结果为 m/s2（保留到小数点后 2 位）。 24．（13 分） 如图，竖直固定挡板与静置于水平轨道上的小物块 a 之间夹有压缩的轻质弹簧，弹簧被 锁定且与 a 接触但不粘连。水平轨道的 MN 段粗糙，其余部分光滑。N 处有一小物块 b，用 不可伸长轻质细绳悬挂于某点 O 处。某时刻弹簧解锁，弹簧恢复原长后，a 进入 MN 段，之 后与 b 发生碰撞并粘连在一起。已知 a 与 MN 段的动摩擦因数为 0.5，MN 长度为 l， a、b 质量均为 m，重力加速度为 g。弹簧被锁定时的弹性势能为 1.5mgl，细绳能承受的拉力最大 值为 20mg。 （1）求 a 与 b 碰前瞬间 a 的速率； （2）a、b 碰后，若要细绳始终拉直， 求细绳的长度 r 需满足的条件。 图乙 a b c d 报警器 tR R 图甲 S mm6.16A =S mm5.624D =S=CSmm5.126B =S CA B D a图 b图 mm979A .S = mm5149B .S = mm0361D .S = b O a NM理科综合试题物理答案 第 4 页(共 7 页) 25．（19 分） 如图，xOy 为竖直面内的直角坐标系，y 轴正向竖直向上，空间中存在平行于 xOy 所在 平面的匀强电场。质量为 m 的不带电小球 A 以一定的初动能从 P（0，d）点沿平行 x 轴方 向水平抛出，并通过 Q（2 2d，0）点。使 A 带上电量为+q 的电荷，仍从 P 点以同样的初动 能沿某一方向抛出，A 通过 N（2d，0）点时的动能是初动能的 0.5 倍；若使 A 带上电量为-q 的电荷，还从 P 点以同样的初动能沿另一方向抛出，A 通过 M（0，-d）点时的动能是初动 能的 4 倍。重力加速度为 g。求： （1）A 不带电时，到达 Q 点的动能； （2）P、N 两点间的电势差； （3）电场强度的大小和方向。 （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。 33．[物理——选修 3-3]（15 分） （1）（5 分）如图，一定质量的理想气体从状态 A 依次经状态 B 和 C 后再回到状态 A， 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．A→B 过程中气体体积增大 B．A→B 过程中气体对外放热 C．B→C 过程中气体体积不变 D．B→C 过程中气体对外放热 E．C→A 过程中气体内能增大 （2）（10 分）如图，在锅炉外壁紧贴着一个导热性能良好、右壁开孔与大气相通的气 缸，用于监控锅炉外壁的温度。活塞通过轻弹簧与气缸右壁的压力传感器 a 相连；活塞左侧 封闭一定质量的理想气体，封闭气体温度与锅炉外壁温度相等。已知大气压强为 p0，活塞 横截面积为 S，不计活塞质量和厚度及与气缸壁的摩擦。当锅炉外壁温度为 T0 时，活塞与气 缸左壁的间距为 L，a 的示数为 0。若弹簧的劲度系数为 ，温度缓慢升高到某一值时，a 的示数为 ，求此时 (i)封闭气体的压强； (ii)封闭气体的温度。 L Sp 2 0 2 0Sp o x y M P N Q B O p C T A a压力传感器 L理科综合试题物理答案 第 5 页(共 7 页) 34．[物理——选修 3-4]（15 分） （1）（5 分）一简谐横波在同一介质中沿 x 轴正向传播。t＝0 时的波形如图甲所示， a、b 是波上的两个质点。图乙是波上某一质点的振动图像，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．t＝0 时质点 a 的速度比质点 b 的小 B．t＝0 时质点 a 的加速度比质点 b 的小 C．t＝ T 2时质点 b 的振动方向沿 y 轴正方向 D．图乙可以表示质点 a 的振动 E．图乙可以表示质点 b 的振动 （2）（10 分）如图所示是一个半圆柱形玻璃砖的横截面，O 点为圆心， BC 为直径， 该截面内有一细束单色光垂直 BC 从 D 点入射，光束恰好不能从圆面射出。已知玻璃砖对该 单色光的折射率为 2，半圆的半径为 R，光在真空中传播速度为 c，求 (i) D 点到 O 点的距离； (ii)光束从 D 点入射到第一次射出玻璃砖的时间。 图甲 图乙 B C D R •O •理科综合试题物理答案 第 6 页(共 7 页) 2020 届调研物理 参考答案及评分说明： 14~21：C A D D A BD AD BD 22．（6 分）（1）11.5(11.2～11.8 之间的值均可) （2）短路 （3）热敏电阻 Rt 23．（9 分）（1）BDCA （2）① 0.10 或 0.1 ② 1.1 （2）③ 2.41 24．（13 分）解：（1）（5 分）已知 a 与 MN 段的动摩擦因数 μ=0.5，弹簧锁定时的弹性势 能 Ep=1.5mgl。弹簧恢复原长，设 a 离开弹簧时的速率为 va，由 a 与弹簧系统机械能守恒有 ① 设 a 与 b 碰前瞬间的速率为 vN，a 由 M 到 N 点过程应用动能定理有 ② 联立解得 ③ （2）（8 分）设 a 与 b 碰后的共同速率为 v1，a、b 碰撞过程由 ab 系统动量守恒有 ④ a、b 碰后瞬间细绳即有最大拉力 T， ⑤ 依题意 T≤20mg，解得 ⑥ a、b 碰后细绳始终拉直，分类讨论如下： (i)若 a、b 碰后细绳始终拉直但不能做完整的圆周运动，则 ≤ ⑦ 解得 r ≥ 符合题意要求 ⑧ (ii)若 a、b 碰后刚好能通过最高点时，其速率设为 v2，则 ⑨ 要细绳始终拉直且做完整的圆周运动，则有 ≥ ⑩ 解得 r ≤ 结合⑥式即 ○11 故，a、b 碰撞后，若要细绳始终拉直，则其长度 r 需满足 r ≥ 或 ○12 25．（19 分）解：（1）（7 分）设小球的初速度为 v0，初动能为 Ek0，从 P 点运动到 Q 点的 时间为 t，根据平抛运动的规律有 2 2d = v0t ① d = 1 2gt2 ② 解得 v0=2 gd， t = 2d g ，又有 Ek0 = 1 2mv02 ③ 由①②③式解得 Ek0 =2mgd ④ 设小球到达 Q 点时的动能为 EkQ，由动能定理有 mgd = EkQ -Ek0 ⑤ 由④⑤式得 EkQ =3mgd ⑥ ( ) 75 23 2fSSS ABD +− 2 p 2 1 amvE = 22 N 2 1 2 1 amvmvlmg −=⋅− µ glv 2N = 1N 2mvmv = r vmmgT 2 122 =− lr 18 1≥ ( ) 2 122 1 vm mgr2 l4 1 r vmmg 2 222 = ( ) 2 122 1 vm ( ) 2 222 122 vmrmg +⋅ l10 1 lrl 18 1 10 1 ≥≥ l4 1 lrl 18 1 10 1 ≥≥理科综合试题物理答案 第 7 页(共 7 页) （2）（3 分）加电场后，设 P、N 两点间的电势差为 UPN，根据动能定理， 小球从 P 到 N 有 mgd + qUPN = 1 2Ek0 − Ek0 ⑦ 得 ⑧ （3）（9 分）设 P、M 两点间的电势差为 UPM，根据动能定理， 小球从 P 到 M 有 mg(2d) − qUPM =4Ek0 − Ek0 ⑨ 得 ⑩ 在匀强电场中，沿任一直线，电势的降落是均匀的。由⑨⑩式可知 UPM = 2UPN，可知 PM 的中点 O 与 N 点等电势，ON 为等势线，电场必与其垂线平行。 可知电场方向沿 y 轴正方向 ○11 设场强的大小为 E，则有 ○12 由⑨○11 ○12 式得 ○13 33．答案：（1）ADE （2）解：(i) （4 分）依题意，a 的示数即弹簧弹力 ， ① 此时封闭气体的压强为 p1，对活塞受力分析有 p1S=p0S+F ② 解得： ③ (ii) （6 分）弹簧弹力 时，设活塞向右移动的距离为 x，根据胡克定律有 F= kx ④ 封闭气体的初态体积 V0=LS，末态体积 V1=(L+x)S ⑤ 设封闭气体的温度为 T1，由理想气体状态方程，有 ⑥ 解得 T1=3T0 ⑦ 34．答案：（1）ACE （2）解： (i)（5 分）如图所示，光束由 D 处射入，在圆面 E 处发生全反射，∠DEO 为临 界角；由临界角公式：sin∠DEO＝1 n＝ 2 2 ， ① 解得：∠DEO＝45°， ② 则 DO＝Rsin 45°，③ 得 DO= 2 2 R ④ (ii) （5 分）光束由 D 点水平射入后，在玻璃砖内的传播光路 如图，光路长度为 DE+EF+FG＝2 2R ⑤ 光束在玻璃砖内的传播速度 v＝c n＝ 2 2 c， ⑥ 则光束从 D 点入射到第一次射出玻璃砖的时间 t＝4R c ⑦ q mgdU PN 2−= q mgdU PM 4−= d UE PM 2 = q mgE 2= 0 2 p SF = 0 1 3 2 pp = 0 2 p SF = 0 0 1 1 0 1 p V pV T T = B C D • G F E