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高考仿真练(二)
时间：90分钟　满分：100分
　　　　 　 　 　　　　　　 　 　　　　　　 　 　　 　　　
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．
1.
如图所示，在光滑的固定的水平木板上有一轻质绝缘弹簧，其一端固定在竖直墙壁上，另一端与一磁铁相连，当弹簧处于原长时，磁铁的中心位置恰好位于图中的O点处，有一与灵敏电流计相连的圆形线圈穿过木板，线圈所在平面与木板面垂直，且线圈圆心与O点重合．现将磁铁向右拉至某一位置Q后再由静止释放，磁铁能穿过线圈，下列说法正确的是(　　)
A．灵敏电流计的读数稳定不变
B．磁铁远离线圈时，两者之间会产生斥力
C．由于木板面光滑，故磁铁将一直往复运动下去
D．磁铁从Q点运动到O点的过程中，弹簧弹性势能的减小量大于系统产生的焦耳热
2.
如图所示，物块P上表面水平，物块P、Q叠放在一起沿固定斜面加速下滑，下列说法正确的是(　　)
A．P对Q的摩擦力为零
B．P对Q的摩擦力水平向右
C．物块Q处于失重状态
D．物块Q处于超重状态
3．康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量．图中给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰后光子可能沿哪个方向运动，波长如何变化(　　)
A．3　变长 B．1　变短 C．1　变长 D．2　不变
4．如图甲所示为一列沿x轴传播的简谐横波在t＝0时刻的波形图．图乙表示该波传播的介质中x＝2 m处的a质点从t＝0时刻起的振动图像．则下列说法正确的是(　　)
A．波传播的速度为2 m/s
B．波沿x轴负方向传播
C．t＝0.25 s时，质点a的位移沿y轴负方向
D．从t＝0开始，经0.3 s，质点b通过的路程是6 m
5．一物体在拉力F的作用下沿水平面做直线运动，拉力F随位移x变化的图线如图甲所示．经时间t0后撤去拉力F，此后物体运动的速度－时间图像如图乙所示．重力加速度为g，下列说法正确的是(　　)
A．在拉力F作用下物体做加速度逐渐减小的加速运动
B．0～t0时间内，物体的平均速度大小为v0
C．物体与水平面之间的动摩擦因数为
D．0～2t0时间内，拉力做功的功率为
6.
某种密闭气缸内装有一定质量的理想气体，气体从状态a开始，经历四个过程ab、bc、cd、da回到初始状态，其p ? T图像如图所示，其中，ab平行纵轴，bc平行da，cd平行横轴，da所在的直线过坐标原点，下列判断错误的是(　　)
A．ab过程中气体分子的平均动能不变
B．bc过程中气体对外做功，并吸收热量
C．da过程中，气体的压强与摄氏温度成正比
D．c、d两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数nc>nd
7.
如图所示，在放置于水平地面的斜面上，一光滑球被平行于斜面的轻绳系住．斜面体在外力作用下由静止向右做加速度不断增大的直线运动的一小段时间内，关于球所受到的轻绳拉力T和斜面支持力N的说法中正确的是(　　)
A．T和N都逐渐增大 B．T和N都逐渐减小
C．T和N的合力保持不变 D．T和N的合力逐渐增大
8．图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1︰n2＝5︰1，电阻R＝20 Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交流电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示．现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光，其功率为P.不考虑小灯泡电阻的变化，下列说法正确的是(　　)
A．输入电压u的表达式u＝20sin 50πt(V)
B．若S1换接到2，R消耗的电功率为0.4 W
C．若只断开S2，L1、L2的功率均为
D．若只断开S2，原线圈的输入功率为
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分．
9.
如图所示，一束太阳光经过玻璃三棱镜后，被分解成各种色光．在接收屏(与三棱镜侧面平行)上形成宽度为L的彩色光带．光带最上端为a光，最下端为b光．现将一较厚的平行玻璃砖竖直插入到三棱镜的左侧，我们会看到(　　)
A．彩色光带下移
B．彩色光带宽度L变大
C．若用a、b光分别通过同一双缝装置，b光得到的干涉条纹更宽
D．若a光照射某金属能发生光电效应，则用b光照射该金属也一定能发生光电效应
10.
轨道平面与赤道平面夹角为90°的人造地球卫星被称为极地轨道卫星，它运行时能到达南、北极区的上空．需要在全球范围内进行观测和应用的气象卫星、导航卫星等都采用这种轨道．如图，若某颗极地轨道卫星从北纬45°的正上方按图示方向首次运行到南纬45°的正上方用时45分钟，则(　　)
A．该卫星运行速度一定小于7.9 km/s
B．该卫星绕地球运行的周期与同步卫星的周期之比为1︰4
C．该卫星轨道半径与同步卫星轨道半径之比为1︰4
D．该卫星加速度与同步卫星加速度之比为2︰1
11.
如图所示的水平虚线和竖直虚线为椭圆的两条对称轴，两虚线的交点为O.四个点电荷位于椭圆上，其电荷量和电性已标在图中，它们的连线刚好构成一个矩形，且关于水平虚线和竖直虚线对称．一质量为m的正粒子沿水平虚线仅在电场力作用下由M向N运动，已知粒子在M点的速度大小为v0、在O点的速度大小为v0，粒子经一段时间可以返回O点，忽略粒子的重力，以无穷远处为电势零点．下列说法正确的是(　　)
A．正粒子经过M、N点时的加速度相等
B．正粒子第二次经过O点时的速度小于v0
C．正粒子沿水平虚线由M到N的过程中，电场力先做正功后做负功
D．若正粒子的电荷量为Q，则M、N两点间的电势差为
12.
跳台滑雪赛道可简化为助滑道、着陆坡、停止区三部分，如图所示．一次比赛中，质量为m的运动员从A处由静止下滑，运动到B处后水平飞出，落在了着陆坡末端的C点，滑入停止区后，在与C等高的D处速度减为零．已知B、C之间的高度差为h，着陆坡的倾角为θ，重力加速度为g.只考虑运动员在停止区受到的阻力，不计其他能量损失．由以上信息可以求出(　　)
A．运动员在空中飞行的时间
B．A、B之间的高度差
C．运动员在停止区运动过程中克服阻力做的功
D．C、D两点之间的水平距离
三、非选择题：本题共6小题，共60分．
13．(6分)2019年9月，我国成功完成了76 km/h高速下列车实车对撞试验，标志着我国高速列车被动安全技术达到了世界领先水平．某学习小组受此启发，设计了如下的碰撞实验，探究其中的能量损耗问题，实验装置如图甲所示．
该小组准备了质量分别为0.20 kg、0.20 kg、0.40 kg的滑块A、B、C，滑块A右侧带有自动锁扣，左侧与穿过打点计时器(图中未画出)的纸带相连，滑块B、C左侧均带有自动锁扣，打点计时器所接电源的频率f＝50 Hz.
调整好实验装置后，在水平气垫导轨上放置A、B两个滑块，启动打点计时器，使滑块A以某一速度与静止的滑块B相碰并粘合在一起运动，纸带记录的数据如图乙所示；用滑块C替代滑块B，重复上述实验过程，纸带数据如图丙所示．
(1)根据纸带记录的数据，滑块A与B碰撞过程中系统损失的动能为________ J，滑块A与C碰撞过程中系统损失的动能为________ J．(计算结果均保留2位有效数字)
(2)根据实验结果可知，被碰物体质量增大，系统损失的动能________(填“增大”“减小”或“不变”)．
14．(8分)某同学为了测量一根铅笔芯的电阻率，设计了如图甲所示的电路测量该铅笔芯的阻值Rx.所用器材有电流表A1、A2，电阻箱R1、滑动变阻器R2、待测铅笔芯、电源E、开关S及导线等．
操作步骤如下：调节滑动变阻器和电阻箱的阻值达到最大；闭合开关，适当调节滑动变阻器和电阻箱的阻值；记录电流表A1、A2的示数，分别为I1、I2.
请回答以下问题：
(1)若电流表的内阻可忽略，则电流表示数I2＝________I1时，电阻箱的阻值等于待测铅笔芯的阻值．
(2)用螺旋测微器测量该铅笔芯的直径，螺旋测微器的示数如图乙所示，该铅笔芯的直径为________ mm.
(3)已测得该铅笔芯的长度L＝20.00 cm，电阻箱R1的读数为5.00 Ω，根据上面测量的数据可计算出铅笔芯的电阻率ρ＝________ Ω·m.(结果保留3位有效数字)
(4)若电流表A2的内阻不能忽略，仍利用(1)中方法，则铅笔芯电阻的测量值________(填“大于”“小于”或“等于”)真实值．
15．(7分)如图甲所示，在高速公路的连续下坡路段通常会设置避险车道，供发生紧急情况的车辆避险使用，本题中避险车道是主车道旁的一段上坡路面．一辆货车在行驶过程中刹车失灵，以v0＝90 km/h的速度驶入避险车道，如图乙所示．
设货车进入避险车道后牵引力为零，货车与路面间的动摩擦因数μ＝0.30，取重力加速度g＝10 m/s2.
(1)为了防止货车在避险车道上停下后发生溜滑现象，该避险车道上坡路面的倾角θ应该满足什么条件？设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，结果用θ的正切值表示．
(2)若避险车道路面倾角为15°，求货车在避险车道上行驶的最大距离．(已知sin 15°＝0.26，cos 15°＝0.97，结果保留2位有效数字．)
16．(9分)
如图所示，按下压水器，能够把一定量的外界空气，经单向进气口压入密闭水桶内．开始时桶内气体的体积V0＝8.0 L，出水管竖直部分内外液面相平，出水口与大气相通且与桶内水面的高度差h1＝0.20 m．出水管内水的体积忽略不计，水桶的横截面积S＝0.08 m2.现压入空气，缓慢流出了V1＝2.0 L的水．求压入的空气在外界时的体积ΔV为多少？已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，外界大气压强p0＝1.0×105 Pa，取重力加速度大小g＝10 m/s2，设整个过程中气体可视为理想气体，温度保持不变．
17．(14分)如图所示，在第一象限内，存在垂直于xOy平面向外的匀强磁场Ⅰ，第二象限内存在水平向右的匀强电场，第三、四象限内存在垂直于xOy平面向外、磁感应强度大小为B0的匀强磁场Ⅱ.一质量为m，电荷量为＋q的粒子，从x轴上M点以某一初速度垂直于x轴进入第四象限，在xOy平面内，以原点O为圆心做半径为R0的圆周运动；随后进入电场运动至y轴上的N点，沿与y轴正方向成45°角的方向离开电场；在磁场Ⅰ中运动一段时间后，再次垂直于x轴进入第四象限．不计粒子重力．求：
(1)带电粒子从M点进入第四象限时的初速度大小v0；
(2)电场强度的大小E；
(3)磁场Ⅰ的磁感应强度大小B1.
18．(16分)
如图所示，倾角θ＝37°的传送带顺时针转动，传送带的长度(两轴心距离)L＝15 m．质量m＝1 kg的小物块以初速度v0＝2 m/s从A端滑上传送带，从B端滑上置于光滑水平面上质量为M＝3 kg、上表面为光滑圆弧的槽车(物块由传送带滑上槽车时无机械能损失，光滑圆弧的半径足够大)．已知物块与传送带间的动摩擦因数为μ＝0.8，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力加速度g取10 m/s2.
(1)为使物块到达传送带顶端时能以最大速度滑上槽车，传送带的传送速度至少为多少？
(2)求物块以最大速度滑上槽车后，能上升的最大高度．
(3)若传送带传送速度为v，且满足v>v0，写出因物块与传送带摩擦产生的热量Q与v的关系式．
仿真2　2020年(全国Ⅱ卷)逐题仿真练
14．答案：D
解析：在物理学的发展过程中最先预言了引力波的科学家是爱因斯坦．
15．答案：D
解析：设火星质量为M1，地球质量M2，火星半径为R1，地球半径为R2，则有＝p，＝q.设火星探测器质量为m1，神舟飞船质量为m2，火星探测器在火星表面附近圆形轨道上运行，万有引力提供向心力，有G＝m1R1，同理有G＝m2R2，联立解得＝.
16．答案：D
解析：对A选项，飞机上的飞行员以正在飞行的飞机为参考系．从飞机上投下去的包裹由于惯性，在水平方向上仍以360 km/h的速度沿原来的方向运动，但由于离开了飞机，该包裹在竖直方向上同时做自由落体运动，所以飞机上的飞行员只是看到包裹在飞机的正下方下落，包裹的轨迹是竖直直线，故A错误．对B、C选项，包裹的水平位移、落地时间可以用运动的分解来求．先求出包裹在空中运动的时间t，该时间取决于包裹在竖直方向的运动，故t＝＝20 s，则包裹在水平方向上的位移x＝v0t＝×20 m＝2 000 m，即包裹落地处到观察者的距离为2 000 m，故B、C均错误．对D选项，包裹着地时的速度大小可以从能量转化角度求解．对包裹，由动能定理得mgh＝mv2－mv，解得包裹着地时速度的大小为v＝100 m/s，故D正确．
17．答案：B
解析：电场中的直线加速过程qU＝mv2－0，得v＝ ；粒子在磁场中做匀速圆周运动，有qvB＝m，有R＝，联立可得：B＝；质子与α粒子经同一加速电场加速，则U相同，从同一出口离开磁场，则R相同，故B∝，可得＝，即Bα＝BH，故选B.
18．答案：C
解析：结合核反应方程知，1kg海水中的氘核全部发生聚变反应放出的能量E＝×43.15×1.6×10－13 J≈1.15×1010 J，根据题意得M＝M0＝×1 kg≈400 kg，故A、B、D项错误，C项正确．
19．答案：BC
解析：本题考查电能输送问题．除冰时输电线上的热损耗功率需变为9ΔP，根据P＝I2R，可得除冰时输电电流为3I，由P＝UI知，输电电压变为，故B、C正确．
20．答案：ABC
解析：沿竖直方向将圆环分割成无穷个小段，关于水平直径对称的两小段构成等量异种点电荷模型，在等量异种点电荷的垂直平分线上各点场强方向由正点电荷指向负点电荷，根据对称性可知a、b两点的场强相等，A项正确；取无穷远处电势为零，在等量异种点电荷的垂直平分线上各点电势均为零，故a、b两点的电势相等，B项正确；沿水平方向将圆环分割成无穷个小段，关于竖直直径对称的两小段构成等量同种点电荷模型，在等量同种点电荷的垂直平分线上各点场强方向垂直于连线，根据对称性可知c、d两点的场强相等，C项正确；在等量异种点电荷模型中，距离正点电荷近的点电势高，故φc>φd，D项错误．
21．答案：BC
解析：由题意可知，A、B两小球在碰撞过程中动量守恒，以A球初速度v0的方向为正方向，设碰后B球的速度为vB，则由动量守恒定律可得mv0＝－mαv0＋4mvB，A与挡板P碰撞后能追上B发生再次碰撞的条件是αv0>vB，两式联立可解得α>；碰撞前后两小球的机械能应满足mv≥m(－αv0)2＋·4mv，解得α≤，综合可得<α≤.故选项B、C正确．
22．答案：(1)0.520(1分)　(2)匀速(1分)　(3)(1分)　(4)小于(1分)　(5)(1分)
解析：(1)游标卡尺的主尺读数为5 mm，游标尺读数为0.05×4 mm＝0.20 mm，则挡光片宽度d＝5.20 mm＝0.520 cm.
(2)平衡摩擦力时，应不挂钩码，使小车在不受细线的拉力时沿木板做匀速运动．
(3)极短时间内的平均速度近似等于瞬时速度，则小车通过光电门的速度v1＝.
(4)当细线上挂有6个钩码时，钩码和小车(含挡光片)整体的加速度大小a1＝＝0.6g，对小车有F1＝Ma1＝4m×0.6g＝2.4mg；当细线上挂有3个钩码时，钩码和小车(含挡光片)整体的加速度大小a2＝＝0.3g，对小车有F2＝(M＋3m)a2＝2.1mg.由上述分析可知F1<2F2.
(5)小车通过光电门的速度v＝，根据v2＝2aL得＝2aL，则小车加速度大小a＝，又a＝＝，所以n＝，故k＝，解得g＝.
23．答案：
(1)如图所示(2分)　(2)I1(Rg1＋R0)(2分)　I2－I1(1分)　180(1分)　(3)11.6(2分)　(4)8.0(2分)
解析：(2)根据串并联知识可得小灯泡两端的电压U＝I1(Rg1＋R0)，流过小灯泡的电流I＝I2－I1，小灯泡的额定电压为U额＝3.6 V，由U额＝I1(Rg1＋R0)可得I1＝180 mA，即为了保证小灯泡的安全，I1不能超过180 mA.
(3)灯丝的电阻R＝＝，当I1＝173 mA时，I2＝470 mA，解得R＝11.6 Ω.
(4)小灯泡的额定电压为U额＝3.6 V，由Ig1(Rg1＋R)≥U额可得R≥8.0 Ω.
24．答案：(1)1.6×104m/s　(2)×10－5s　y＝x(0≤x≤0.64 m)
解析：
(1)如图甲，粒子在磁场中运动时由洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律得
qv0B＝m(1分)
由题意知，临界半径r＝x0(1分)
联立可得v0＝1.6×104m/s.(1分)
(2)由洛伦兹力提供向心力得qvmB＝m(1分)
解得速度为vm的粒子轨道半径R＝0.4 m(1分)
如图乙所示为该系列粒子的轨迹图，∠AO1P＝α，
则有R(1＋cos α)＝x0(1分)
解得cos α＝0.6，α＝53°(1分)
所有粒子的圆周运动周期均为T＝＝4π×10－5 s(1分)
速度为vm的粒子转过的圆心角为180°－53°＝127°(1分)
粒子到达收集板的最短时间t＝T＝×10－5s(1分)
此时这一系列粒子位于线段OA上，其斜率为k＝＝(1分)
所以图线方程为y＝x(0≤x≤0.64 m)．(1分)
25．答案：(1)ωr　mω2r2　(2)0<ω≤　t1＝　(3)<ω≤
Ep＝mω2r2－2μmgL
解析：(1)由题图可知当滑杆的速度最大且向外运动时小物块A与滑杆分离，此时小物块的速度为v0＝ωr.小物块A与B碰撞，由于水平面光滑则A、B系统动量守恒，则由动量守恒定律和能量守恒定律得：
mv0＝2mv(2分)
ΔE＝mv－·2mv2(2分)
解得：ΔE＝mω2r2.(2分)
(2)AB进入PQ段做匀减速运动，由牛顿第二定律有：μ2mg＝2ma(2分)
AB做减速运动的时间为t1＝(1分)
解得：t1＝.(1分)
欲使AB不能与弹簧相碰，则滑块在PQ段的位移有x≤L，而x＝，
解得：0<ω≤.(2分)
(3)若AB能与弹簧相碰，则ω1>，若AB压缩弹簧后恰能返回到P点，由动能定理得
－μ2mg·2L＝0－·2mv2，(2分)
解得：ω2≤(1分)
ω的取值范围是：＜ω≤.(2分)
从AB滑上PQ到弹簧具有最大弹性势能的过程中，由能量守恒定律得：
Ep＝·2mv2－μ2mgL.(2分)
解得：Ep＝mω2r2－2μmgL.(1分)
33．答案：(1)B　C　(2)(ⅰ)2 L　(ⅱ)－3 ℃
解析：(1)汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热既不违背热力学第一定律也不违背热力学第二定律；冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低，违背了热力学第一定律；热机工作时吸收的热量不可能全部用来对外做功，而不产生其他影响，显然C选项遵循热力学第一定律，但违背了热力学第二定律；冰箱的制冷机工作时，从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内，既不违背热力学第一定律也不违背热力学第二定律，综上所述，第一个空选B，第二个空选C.
(2)本题考查的是水平汽缸中气体的等温变化．
(ⅰ)由题意，汽缸和容器A内气体做等温变化，由玻意耳定律有
p1V1＝p2V2(1分)
其中压缩前有p1＝p0，V1＝VA＋dS，(2分)
压缩后有p2＝p0＋，V2＝VA＋d′S，(1分)
解得VA＝2 L．(1分)
(ⅱ)依题意，气体做等压变化，由盖—吕萨克定律有＝，(1分)
其中变化前T2＝T，(1分)
变化后V3＝V2－Δd·S，T3＝(t3＋273)K，(2分)
解得t3＝－3 ℃.(1分)
34．答案：(1)6.9　96.8　(2)(ⅰ)会　理由见解析　(ⅱ)
解析：(1)由弧长公式可知l＝θR，又结合题意所求的距离近似等于弧长，则d＝×2π×80.0 cm＝6.98 cm，结合题中保留1位小数和摆动最大角度小于5°可知不能填7.0，应填6.9；由单摆的周期公式T＝2π可知，单摆的周期与摆长的平方根成正比，即T∝，又由题意可知旧单摆周期与新单摆周期的比为10︰11，则＝，解得l′＝96.8 cm.
(2)(ⅰ)
如图，设光线在D点的入射角为i，折射角为r.折射光线射到BC边上的E点．设光线在E点的入射角为θ，由几何关系，有
θ＝90°－(30°－r)>60°①(2分)
根据题给数据得
sin θ>sin 60°>②(1分)
即θ大于全反射临界角，因此光线在E点发生全反射．(1分)
(ⅱ)设光线在AC边上的F点射出棱镜，光线的入射角为i′，折射角为r′，由几何关系、反射定律及折射定律，有
i＝30°③(1分)
i′＝90°－θ④(1分)
sin i＝nsin r⑤(1分)
nsin i′＝sin r′⑥(1分)
联立①③④⑤⑥式并代入题给数据，得
sin r′＝⑦(1分)
由几何关系，r′即AC边射出的光线与最初的入射光线的夹角．(1分)

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