2020届贵州省贵阳一中高三下学期第五次月考理综物理试题(解析版)

贵阳一中2020届高三第五次月考理科综合物理部分

二、选择题

1.“人造太阳”实验中的可控热核反应的聚变方程是2341

1120H+H He+n →，反应原料氘（21H ）富存于海水中；氚（31H ）可以用某种粒子X 轰击锂核（63Li ） 得到，核反应方程为643321Li+X He+H →。则下列说法

正确的是（ ） A. X

质子

B. 核反应生成物中的α粒子具有很强的电离本领和很强的穿透能力

C. 在粒子X 轰击锂核（6

3Li ）的核反应生成物中有α粒子，故该核反应属于α衰变

D. 氦核（42He ）的比结合能大于氘核（21H ）的比结合能，也大于氚核（31H ）的比结合能

【答案】D 【解析】

【详解】A ．根据质量数和电荷数守恒得6143

302

1Li n He H +→+。X 应为中子，故A 错误。

B ．α射线的电离本领较强，穿透能力较弱，故B 错误。

C ．该核反应为人工核反应，不是衰变，故C 错误。

D ．聚变反应放出能量，氦核（4

2He ）

的

比结合能大，故D 正确。 故选D 。

2.2019年春节期间，影片《流浪地球》上映，该影片的成功使得众多科幻迷们相信2019年开启了中国科幻电影元年。假设地球在流浪过程中，科学家发现了一颗类地行星，该行星的半径是地球的2倍，密度与地球相同，已知地球的第一宇宙速度为v 。则该行星的第一字宙速度为（ ） A. 2v

C. v

【答案】A 【解析】

【详解】令地球半径为R ，质量为M ，则根据题意行星的半径为2R R '=，据质量3

4g 3

M R ρπ=可知，行星的质量8M M '=，第一宇宙速度为靠近行星表面运行卫星的速度，则对于地球有

22mM v G m R R

=

可得地球的第一宇宙速度为

GM

v R

=

同理可得行星的第一字宙速度为

82

2GM GM GM v R R R

''

'=== 故有

2v v '=

故选A 。

3.一个匝数为100匝、电阻为0. 5Ω的闭合线圈处于某磁场中， 磁场方向垂直于线圈平面，从某时刻起穿过线圈的磁通星按图所示规律变化。则线圈中产生交变电流的有效值为（ ）

2

B. 5A

C. 25 5 【答案】C 【解析】

【详解】0~1s 内的磁通量变化率

10.01

Wb/s=0.01Wb/s 1

k t ?Φ=

=? 则感应电动势为

11V E n

t

?Φ

==? 1~1.2s 内的磁通量变化率

20.01

Wb/s=0.05Wb/s 0.2

k t ?Φ=

=? 则感应电动势

2=5V E n

t

?Φ

=?

对一个定值电阻，在一个周期内产生的热量

22

1215×1J+0.2J=12J 0.50.5

Q Q Q =+=?

根据有交流电有效值的定义2Q I RT =得

25A I =

故选C 。

4.如图所示，倾斜直杆的左端固定在地面上，与水平面成θ角，杆上穿有质量为m 的小球a 和轻质环b ，两者通过一条细绳跨过定滑轮相连接。当a 、b 静止时，Oa 段绳与杆的夹角也为θ，不计一切摩擦，重力加速度为g 。则下列说法正确的是（ ）

A. b 受杆的弹力方向垂直杆向上

B. b 受到杆的弹力大小为tan mg θ

C. 绳对a 的拉力大小为cot mg θ

D. 杆对a 的支持力大小为cos mg θ 【答案】B 【解析】

【详解】A ．对a 球受力分析可知，a 受到重力、绳子的拉力、杆的支持力而平轻质环b 不考虑重力，则可认为绳的拉力T 和杆的弹力N '二力平N '方向垂直杆向下，故A 错误。 B ．以a 球为研究对象，则绳的拉力

sin tan cos mg T mg θ

θθ

=

=

则

tan N mg θ'=

故B 正确。

CD ．根据正弦定理得

()

sin sin 902T N

θθ?=-

解得

cos 2cos mg N θ

θ

=

故CD 错误。

故选B 。

5.如图所示，R 是一个定值电阻， A 、B 为水平正对放置的两块平行金属板，B 板接地，两板间带电微粒P 处于静止状态，则下列说法正确的是（ ）

A. 若增大A 、B 两金属板的间距，P 将向上运动

B. 若增大A 、B 两金属板的间距，则有向右的电流通过电阻R

C. 若紧贴B 板内侧插入一块一定厚度的陶瓷片，P 将向下运动

D. 若紧贴A 板内侧插入一块一定厚度的金属片，P 的电势能将减小 【答案】D 【解析】

【详解】A ．微粒P 处于静止状态，受重力和向上的电场力而平衡，若增大A 、B 两金属板的间距，根据U

E d

=，场强减小，电场力减小，合力向下，故P 将向下运动，故A 错误。 B ．若增大A 、B 两金属板的间距，根据4S

C kd

επ=，电容减小，电压不变，故电容器放电，故有向左的电流通过电阻R ，故B 错误。

C ．若紧贴B 板内侧插入一块一定厚度的陶瓷片，根据4S

C kd

επ=，电容增加，电压不变，故场强不变，P 不动，故C 错误。

D ．若紧贴A 板内侧插入一块一定厚度的金属片，相当于极板间距离变小了，而电压U 不变，根据U

E d

=

，

场强增加，电场力增加，故P 将向上运动，P 电势升高，由于液滴带负电，故电势能减小，故D 正确。 故选D 。

6.如图所示，半径为R 的

1

4

圆形区域内存在着垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B ，磁场的左边垂直x 轴放置一线型粒子发射装置， 能在0≤y ≤R 的区间内各处沿x 轴正方向同时发射出速度相同、带正电的

同种粒子，粒子质量为m ，电荷量为q ，不计粒子的重力及粒子间的相互作用力。若某时刻粒子被装置发射出后，经过磁场偏转击中y 轴上的同一位置，则下列说法中正确的是（ ）

A. 粒子的初速度为

BqR

m

B. 粒子都击中在O 点处

C. 粒子在磁场中运动的最长时间为

m

qB

π D. 粒子到达y 轴上的最大时间差为2m

m qB

qB

π- 【答案】AD 【解析】

【详解】A ．从最低点射出的也击中(0,)R ，那么粒子做匀速圆周运动的半径为R ，由洛仑兹力提供向心力得

2

v qvB m R

=

则速度

BqR

v m

=

故A 正确。

B ．由题意，某时刻发出的粒子都击中的点是y 轴上同一点，由最高点射出的只能击中(0,)R ，则击中的同一点就是(0,)R ，故B 错误。

C ．显然偏转角最大的时间最长，显然从最低点射出的粒子偏转90°，时间最长，时间

142n

t T qB

π==

故C 错误。

D ．从最高点直接射向(0,)R 的粒子时间最短，则最长与最短的时间差为

2R m m t t v qB qB

π?=-

=- 故D 正确。 故选AD 。

7.如图所示，在光滑的绝缘水平面上有一边长为L 的正方形区域内存在着竖直向下的匀强磁场，有一个边长比L 小的正方形线圈以速度v 0沿水平方向进入磁场，全部穿出磁场时速度为v ，则下列说法正确的是（ ）

A. 线圈全部进入磁场时速度为

02

v v

+ B. 线圈进入磁场和穿出磁场的过程中，产生的电能相同

C. 线圈进入磁场和穿出磁场的过程中，线圈中感应电流的方向相同

D. 线圈进入磁场和穿出磁场的过程中，通过线圈横截面的电荷量的绝对值大小相同 【答案】AD 【解析】

【详解】AD ．设线圈全部进入磁场时速度为v '，由动量定理可知进入磁场过程中，有

110BI L t mv mv '-?=-

又电量

11q I t R

?Φ

=?=

得

()0BL m v v BLq R

'?Φ

-==

同理可得离开磁场过程中

()BL m v v R

'?Φ

-=

进入和穿出磁场过程，磁通量的变化量相等，则进入和穿出磁场的两个过程通过导线框横截面积的电量相等，则有

0v v v v ''-=-

解得

02

v v

v '+=

故A 、D 正确。

B ．线圈进入磁场和穿出磁场的过程都做减速运动，根据22B L v

F R

=知线圈进入磁场时安培力的平均值R

较大，线圈克服安培力做功较多，产生的电能较大，故B 错误。

C ．根据楞次定律可知，线圈进入磁场和穿出磁场的过程中，线圈中感应电流的方向相反，故C 错误。 故选A

D 。

8.如图甲所示，静止在地面上的一个物体在始终竖直向上的拉力作用下开始运动，在向上运动的过程中，物体的动能E 与位移x 的关系图像如图乙所示，其中在0~h 过程中的图线为平滑曲线，h - 2h 过程中的图线为平行于横轴的直线，2h ~3h 过程中的图线为一倾斜的直线，不计空气阻力，下列说法正确的是（图中m 为物体的质量，g 为重力加速度）（ ）

A. 在0~h 过程中物体所受拉力逐渐减小

B. 在h ~2h 过程中拉力大小恒为2mg

C. 在h - 2h 过程中物体机械能增加

D. 在2h ~3h 过程中物体的机械能不变 【答案】ACD 【解析】

【详解】A ．在0~h 高度内，由动能定理得k ()E F mg x =-，图像的斜率表示合外力。在0~h 过程中，斜率逐渐减小到零，则拉力逐渐减小到等于重力，合力减小为零，故A 正确。 B ．在上升到高度h 时，由图像可知，F mg =，故B 错误。

C ．在~2h h 过程中，物体匀速上升，拉力做正功，物体的机械能增加，故C 正确。

D ．在2~3h h 过程中，图线斜率恒定，大小为mg ，则物体合力大小为mg ，物体只受到重力，故机械能守恒，故D 正确。

故选ACD 。

三、非选择题

9.利用图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”实验：

(1)除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，不需要的器材是____________；

A.交流电源

B.刻度尺

C.天平（含砝码）

(2) 实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A 、B 、C ，测得它们到起始点O 的距离分别为h A 、h B 、h C 。已知当地重力加速度为g 。打点计时器打点的同期为T ，设重物的质量为m 。写出从打O 点到打B 点的过程中，验证机械能守恒的式子∶__________； (3)某同学想用下述方法研究机械能是否守恒∶在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O 的距离h ，计算对应计数点的重物速度v ，描绘v 2-h 图像，并做如下判断∶若图像是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒，请你分析论证该同学的判断是否正确∶______________________。 【答案】 (1). C (2). ()2

2

8C A B

h h gh T

-=

(3). 该同学的判断依据不正确。在重物下落h 的过程中，

若阻力f 恒定，根据2

12mgh fh mv -=

可得22()mg f h v m

-=，则此时2v h -图像就是过原点的一条直线。所以要想通过2v h -图像的方法验证机械能是否守恒，还必须看图像的斜率是否接近2g 【解析】

【详解】(1)[1]．打点计时器需接交流电源，实验中需要用刻度尺测量点迹间的距离，从而求出瞬时速度以及重力势能的减小量。实验中验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，不需要用天平测量质量，故选C 。

(2)[2]．从打O 点到打B 点的过程中，重物的重力势能变化量

p B E mgh ?=

B 点的瞬时速度

2C A

B h h v T

-=

则动能的增加量

()2

2k 2

128C A B m h h E mv T -?==

故验证机械能守恒的表达式为

()2

2

8C A

B

h h gh T

-=

(3)[3]．该同学的判断依据不正确。在重物下落h 的过程中，若阻力f 恒定，根据

21

2

mgh fh mv -=

可得

22()mg f h

v m

-=

则此时2v h -图像就是过原点的一条直线。所以要想通过2v h -图像的方法验证机械能是否守恒，还必须看图像的斜率是否接近2g 。

10.某物理学习小组设计了如图甲所示电路，除了测出电池组的电动势E 、内阻r 、定值电阻R 的大小，还能测出滑动变阻器R 0（最大阻值为5Ω）取不同阻值消耗的功率。先通过控制开关，测出定值电阻R 和电源的电动势和内阻，具体步骤如下∶

(1)按照电路图连接电路；

(2)先断开S 1和S 2，将滑动变阻器的滑片移到_______（填“a ”或“b ”）端，再闭合开关S 1，调节滑片位置得到多组U 、I 数据，在图乙所示U -I 坐标系中画出一条图线；

(3)然后闭合开关S 2，调节滑片位置，得到多组U 、I 数据，在U -I 坐标系中画出另一条图线是__________（填“①”或“②”）；

(4)根据图像数据计算出电阻R =________Ω；开关S 2断开时，当电压表示数为_______V 时滑动变阻器消耗的功率最大；（计算结果均保留两位有效数字）

(5)考虑到电表内阻，电源电动势的测量值_____填（“偏大”“偏小”或“不变”）。 【答案】 (1). a (2). ② (3). 3.0 (4). 1.5 (5). 偏小 【解析】

【详解】(2)[1]．从安全角度考虑，闭合开关前滑动变阻器的滑片应放在a 端。

(3)[2]．闭合开关2S ，则定值电阻R 被短路，故U I -图像所对应的斜率小于开关2S 断开时图像的斜率，故填②。

(4)[3][4]．图像②的斜率为电源内阻，计算得 5.0r =Ω，图像①的斜率为定值电阻与内阻之和，计算得

8.0R r +=Ω，故 3.0R =Ω。开关2S 断开时，滑动变阻器阻值调到最大，最接近等效内阻，滑动变阻器

消耗功率最大，此时电压表示数为 1.5V U =。

(5)[5]．测量对象为电压表与电源组成的等效电源，故电动势测量值偏小。

11.如图所示， 水平光滑导轨足够长，导轨间距为L ，导轨间分布有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度为B ，导轨左端接有阻值为R 的电阻，电阻两端接一理想电压表。一金属棒垂直放在导轨上，其在轨间部分的电阻为

1

2

R 。 现用一物块通过跨过定滑轮的轻绳从静止开始水平牵引金属棒，开始时，物块距地面的高度为h ，物块即将落地前的一小段时间内电压表的示数稳定为U 。已知物块与金属棒的质量相等，不计导轨电阻和滑轮质量与摩擦，导轨始终与金属棒垂直且紧密接触，重力加速度为g 。求∶ (1)金属棒的最大速度v 及物块的质量m ；

(2)棒从静止开始到物块刚要落地的过程中，电阻R 上产生的热量Q 。

【答案】(1)32U

BL

；BUL gR ；(2)

32332-BULh U R BLgR 【解析】

【详解】(1)电压表的示数稳定时，金属棒匀速运动，速度达到最大，此时电路中感应电流

U

I R

=

① 2R

E U I =+? ②

E BLv = ③

联立得

32U

v BL

=

④ 对金属棒，根据平衡条件有

F T mg ==安 ⑤

又F BIL =安 ⑥

联立得

BUL

m gR

=

⑦ (2)根据能量守恒定律得

21

22

mgh mv Q =?+总 ⑧

电阻R 上产生的热量

2

3

Q Q =

总 ⑨ 解得

3

2332BULh U Q R BLgR

=-

12.如图所示，固定的光滑平台上放置两个滑块A 、B ， m A =0.1kg ， m B =0.2kg ，平台右侧有一带挡板的小车，静止在光滑的水平地面上。小车质量M =0. 3kg ，车面与平台的台面等高，小车的上表面的右侧固定根轻弹簧，弹簧的自由端在Q 点，小车的上表面左端点P 与Q 点之间是粗糙的，P 、Q 之间的距离为L ，滑块B 与PQ 之间表面的动摩擦因数为μ=0.2， 0点右侧表面是光滑的。现使滑块A 以v =4. 5m/ s 的速度向滑块B 运动，并与B 发生弹性碰撞。两滑块都可以看作质点，取g= 10m/s 2.求∶ (1) 滑块A 、B 碰后瞬间B 的速度大小；

(2)若L =0. 8m ，滑块B 滑上小车后的运动过程中弹簧的最大弹性势能；

(3)要使滑块B 既能挤压弹簧，又最终没有滑离小车，则小车上P 、Q 之间的距离L 应在什么范围内？

【答案】(1)3m/s ；(2)0.22J ；(3)0.675m 1.35m L <…

【解析】

【详解】(1)滑块AB 发生弹性碰撞，可知

A A A

B B m v m v m v =+ ①

222

111222

A A A

B B

m v m v m v =+ ② 联立解得

23m/s A

B A B

m v v m m =

=+ ③

(2)滑块B 冲上小车后将弹簧压缩到最短时，弹簧具有最大弹性势能，取向右为正方向，由动量守恒定律得

()B B B m v m M v =+共 ④

由能量守恒定律得

()22p 1122

B s B B E m v m M v m gL μ=

-+-共 ⑤ 解得

0.22J p E = ⑥

(3)滑块最终没有离开小车，滑块和小车具有共同的末速度，设为u ，滑块与小车组成的系统动量守恒，有

()B B B m v M m u =+ ⑦

若小车P Q 、之间的距离L 足够大，则滑块还没与弹簧接触就已经与小车相对静止，设滑块恰好滑到Q 点，由能量守恒定律得

()2211

1

22

B B B B m gL m v m M u μ=-

+ ⑧ 联立解得

1 1.35m L = ⑨

若小车P Q 、之间的距离L 不是很大，则滑块必然挤压弹簧，由于Q 点右侧是光滑的，滑块必然被弹回到

PQ 之间，设滑块恰好回到小车的左端P 点处，由能量守恒定律得

()22211222

B B B B m gL m v m M u μ=

-+ ⑩ 联立解得

20.675m L = （11）

综上所述，要使滑块既能挤压弹簧，又最终没有离开小车，P Q 、之间的距离L 应满足的范围是

0.675m 1.35m L <…

13.下列说法正确的是＿＿.

A. 做功和热传递都可以改变物体的内能

B. 根据热力学第二定律可知，低温物体不能传递热量给高温物体

C. 扫地时，在阳光照射下，看到尘埃飞舞，这是尘埃在做布朗运动

D. 气体温度升高，其分子的平均动能一定增大

E. 竹节虫可以停在水面上是由于液体表面张力的作用. 【答案】ADE 【解析】

【详解】A ．改变物体的内能有两种方式：做功和热传递，做功和热传递都可以改变物体的内能，故A 正确； B ．根据热力学第二定律可知，没有外界的影响时，热量不可能从低温物体传递到高温物体，故B 错误； C ．布朗运动是悬浮在气体或液体中的固体颗粒的无规则运动，布朗运动是肉眼看不到的，室内尘埃在空中不停飞舞的运动不是布朗运动，故C 错误；

D ．温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能一定增大，故D 正确；

E ．竹节虫可以停在水面上说明了液体存在表面张力，是水分子引力的宏观表现，故E 正确； 故选ADE 。

14.如图所示，一定质量的理想气体被活塞封闭在气缸内，活塞质量为m 、横截面积为S ，可沿气缸壁无摩擦滑动并保持良好的气密性，整个装置与外界绝热，初始时封闭气体的温度为T 1，活塞距离气缸底部的高度为H ，大气压强为P 0.现用一电热丝对气体缓慢加热，若此过程中电热丝传递给气体的热量为Q ，活塞上升的高度为

3

H

，当地重力加速度为g 。求∶ (1)此时气体的温度； (2)气体内能的增加量。

【答案】(1)143T ；(2)()

03

-+H Q p S mg

【详解】(1)气体加热缓慢上升过程中，处于等压过程，设上升

3

H

时温度为2T ，则有

23H V S H ?

?=+ ??

? ①

12

12

V V T T = ② 得

214

3

T T = ③

(2)上升过程中，据热力学第一定律得

U Q W ?=+ ④

式中

()

03

H

W p S mg =-+ ⑤ 因此

()

03

H U Q p S mg ?=-+ 15.如图所示，一简谐横渡在某区域沿x 轴传播，实线a 为t =0时刻的波形图线，虚线 b 为t = 0.5s 时刻的波形图线，虚线b 与x 轴交点P 的坐标为x =1m ，下列说法正确的是

A. t =0时刻P 质点的位移为5cm

B. 这列波的传播速度大小可能为32m/s

C. 这列波的波源振动频率可能为2.25Hz

D. t =1.5s 时刻P 点可能处于波谷位置

E. 若该波遇到宽度为7m 的障碍物能发生明显的衍射现象 【答案】CDE

【详解】A ．P 质点的平衡位置坐标为x P =1m ，由图可知波长为8m ，P 质点的位移

1

10sin 2π)m 52m 8

y =?=（

故A 错误

BC ．若波向右传播，则有：

()11182160,1,2,30.5

x n n

v n n t λ?++=

==+=????m/s 根据

1

v f λ

=

解得：

()0.2520,1,2,3f n n =+=???Hz

若波向左传播，则有：

()227814160,1,2,30.5

x n n

v n n t λ?++=

==+=????m/s 根据

2

v f λ

=

解得：

()1.7520,1,2,3f n n =+=??? Hz

当n =1时， 2.25f =Hz 或 3.75f =Hz ，故B 错误，C 正确；

D ．当n =0时，则T =4s ，波向右传播，P 质点在t =l.5s 时刻处于波谷位置，故D 正确；

E ．由于波长大于7m ，故遇到障碍物能发生明显的衍射现象，故E 正确。 故选CDE 。

16.如图所示为内径为R 、外径为2R 的空心玻璃圆柱体的截面图，一束单色光从圆柱体的最高点A 以60°的入射角射入，折射光线刚好与内圆相切。求∶ (1)玻璃圆柱体对单色光的折射率；

(2)若减小入射角，使折射光在内圆表面刚好发生全反射，则此时入射角多大？

【答案】(1)3；(2)30?=α 【解析】

【详解】(1)做出光路图如图所示，设入射角为i ，折射角为r

由几何关系知

1

sin 22

R r R =

= ① 根据折射定律得

sin 3sin i

n r

=

= ② (2)减小入射角，设折射光线在B 点刚好发生全反射，光路如图所示 全反射临界角C 满足

13

sin C n =

=

③ 设光线在A 点的入射角为α，折射角为θ，根据正弦定理有

sin sin 2C R R

θ= ④ 解得

3

sin 6

θ=

⑤ 由折射率公式有

sin sin n α

θ

=

⑥ 解得

1sin 2

α=

30?=α