1、湖北省武汉市2020届高三物理下学期高中毕业生学习质量检测试题（含解析）一、选择题1.硅光电池是一种直接把光能转换成电能的半导体器件，它的工作原理与光电效应类似：当光照射硅光电池，回路里就会产生电流。关于光电效应，下列说法正确的是（）A. 任意频率的光照射到金属上，只要光照时间足够长就能产生光电流B. 只要吸收了光子能量，电子一定能从金属表面逸出C. 逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率有关D. 超过截止频率的入射光光强越强，所产生的光电子的最大初动能就越大【答案】C【解析】【详解】AB当入射光的频率大于金属的截止频率时就会有光电子从金属中逸出，发生光电效应现象，并且不需要时间的积累，瞬间就
2、可以发生。所以AB错误；CD根据爱因斯坦的光电效应方程对于同一种金属，可知光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的光强无关。所以C正确，D错误。故选C。2.北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统。为了兼顾高纬度地区的定位和导航需要，该系统已布置了10余颗倾斜地球同步轨道卫星（IGSO），其轨道是与赤道平面呈一定夹角的圆形，圆心为地心，运行周期与地球自转周期相同。关于倾斜地球同步轨道卫星，下列说法正确的是（）A. 该卫星不可能经过北京上空B. 该卫星距地面的高度与同步轨道静止卫星相同C. 与赤道平面夹角为的倾斜地球同步轨道只有唯一一条D. 该卫星运行的速度大于第一宇宙速度【答案
3、】B【解析】【详解】A根据题目描述，倾斜地球同步轨道卫星的轨道是与赤道平面呈一定夹角的圆形，圆心为地心，所以有可能在运动过程中经过北京上空，所以A错误；B由题意可知，倾斜地球同步轨道卫星的周期与地球同步卫星的周期相同，根据可知，该卫星的轨道半径与地球同步卫星的轨道半径相同，即该卫星距地面的高度与同步轨道静止卫星相同，所以B正确；C由题意可知，圆心在地心，与赤道平面成的圆形轨道有无数个，所以C错误；D根据公式可知，卫星轨道半径越大，运行速度越小，而第一宇宙速度是最大的环绕速度，所以该卫星的运行速度比第一宇宙速度小，D错误。故选B3.如图所示，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块，系统处于静
4、止状态，现用竖直向下的力作用在上，使其向下做匀加速直线运动，在弹簧的弹性限度内，下列是力和运动时间之间关系的图象，正确的是（）A. B. C. D. 【答案】D【解析】【详解】在作用力F之前，物块放在弹簧上处于静止状态，即作用力F之后，物块向下做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律有x即为物块向下运动的位移，则联立可得即F随时间变化图象为D，所以D正确，ABC错误。故选D。4.如图（a）所示，在倾角的斜面上放置着一个金属圆环，圆环的上半部分处在垂直斜面向上的匀强磁场（未画出）中，磁感应强度的大小按如图（b）所示的规律变化。释放圆环后，在和时刻，圆环均能恰好静止在斜面上。假设圆环与斜面间最大静摩擦力
5、等于滑动摩擦力，则圆环和斜面间的动摩擦因数为（） A. B. C. D. 【答案】D【解析】【详解】根据楞次定律可知，时间内感应电流的方向沿顺时针方向，由左手定则可知圆环上部受安培力沿斜面向下，设圆环半径为r，电阻为R，在时有，此时圆环恰好静止由平衡得同理在时圆环上部分受到的安培力沿斜面向上，圆环此时恰好静止，由平衡得联立以上各式得故ABC错误，D正确。故选D。5.玩具车的遥控距离为，某同学手持摇控器和玩具车同时从同地由静止沿同方向做匀加速直线运动。若该同学加速度的大小为，最大速度为；玩具车加速度的大小为，最大速度为。在达到最大速度后，二者都能长时间保持最大速度匀速运动。下列说法正确的是（）A
6、. 该同学对玩具车的控制时间为B. 该同学对玩具车的控制时间为C. 在控制时间内，该同学的位移大小为D. 与静止不动相比，该同学因运动而增加了的控制时间【答案】BCD【解析】【详解】AB由题意可得，该同学加速到最大速度所用时间与玩具车加速到最大速度所用时间相同，为在此期间该同学和玩具车运动的位移分别为，则两者相距已知遥控距离为25m，则解得该同学对玩具车的控制时间为所以B正确，A错误；C在控制时间内，该同学的位移为所以C正确；D如果该同学静止不动，玩具车向前加速运动，则解得即此时该同学对玩具车的控制时间为5s，则所以与静止不动相比，该同学因运动而增加了的控制时间，所以D正确。故选BCD。6.如
7、图所示，两个等量异种点电荷、固定在同一条水平线上，电荷量分别为和。是水平放置的足够长的光滑绝缘细杆，细杆上套着一个中间穿孔的小球，其质量为，电荷量为（可视为试探电荷，不影响电场的分布）。现将小球从点电荷的正下方点由静止释放，到达点电荷的正下方点时，速度为，为的中点。则（）A. 小球从至先做加速运动，后做减速运动B. 小球运动至点时速度为C. 小球最终可能返回至点D. 小球在整个运动过程中的最终速度为【答案】BD【解析】【详解】A根据等量异种点电荷的电场线分布，可知，两点电荷连线的中垂面是等势面，电势为0，正点电荷附近电势大于0，负点电荷附近电势小于0，根据对称关系可得其中，所以小球从C到D运动
8、过程中，只有电场力做功，且由于电势降低，所以电势能减小，电场力做正功，小球在做加速运动，所以A错误；B小球由C到D，由动能定理得则由C到O，由动能定理可得所以B正确；C由分析可知无穷远处电势也是0，小球由O到D加速运动，再由D到无穷远处，电势升高，电势能增加，电场力做负功，小球做减速运动，所有不可能返回O点，所以C错误；D小球从O到无穷远处，电场力做功为0，由能量守恒可知，动能变化量也是0，即无穷远处的速度为所以D正确。故选BD。7.如图（a）所示，在匀强磁场中，一电阻均匀的正方形单匝导线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，线圈产生的交变电动势随时间变化的规律如图（b）所示，若线框总电阻为，则（）
9、 A. 边两端电压的有效值为B. 当线框平面与中性面的夹角为时，线框产生的电动势的大小为C. 从到时间内，通过线框某一截面的电荷量为D. 线框转动一周产生的焦耳热为【答案】AB【解析】【详解】A根据电动势随时间的变化曲线可得，交流电的电动势的瞬时值为则交流电的电动势的有效值为边两端电压的有效值为所以A正确；B当线框平面与中性面的夹角为时，即则此时的电动势为所以B正确；C由图象可得交流电的周期为从到时间内，即半个周期内，通过线框某一截面的电荷量为由电动势的瞬时值表达式可知则所以C错误；D此交流电的电流有效值为根据焦耳定律可得，线框转动一周产生的焦耳热为所以D错误。故选AB。8.如图所示，水平面上
10、固定着两根足够长的平行导槽，质量为的形管恰好能在两导槽之间自由滑动，一质量为的小球沿水平方向，以初速度从形管的一端射入，从另一端射出。已知小球的半径略小于管道半径，不计一切摩擦，下列说法正确的是（）A. 该过程中，小球与形管组成的系统机械能守恒B. 小球从形管的另一端射出时，速度大小为C. 小球运动到形管圆弧部分的最左端时，速度大小为D. 从小球射入至运动到形管圆弧部分的最左端的过程中，平行导槽受到的冲量大小为【答案】ABD【解析】【详解】A小球和U形管组成的系统整体在运动过程中没有外力做功，所以系统整体机械能守恒，所以A正确；B小球从U形管一端进入从另一端出来的过程中，对小球和U形管组成的系
11、统，水平方向不受外力，规定向左为正方向，由动量守恒定律可得再有机械能守恒定律可得解得所以B正确；C从小球射入至运动到形管圆弧部分的最左端的过程时，小球和U形管速度水平方向速度相同，对此过程满足动量守恒定律，得由能量守恒得解得所以C错误；D小球此时还有个分速度是沿着圆形管的切线方向，设为，由速度的合成与分解可知对小球由动量定理得由于力的作用是相互的，所以平行导槽受到的冲量为所以D正确。故选ABD。二、非选择题（一）必考题9.频闪摄影是研究物体运动常用的实验手段。在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。
12、如图所示是物体下落时的频闪照片示意图，已知频闪仪每隔闪光一次，当地重力加速度大小为，照片中的数字是竖直放置的刻度尺的读数，单位是厘米。利用上述信息可以求出：物体下落至点时速度大小为_（结果保留3位有效数字），实验中物体由点下落至点，动能的增加量约为重力势能减少量的_%（结果保留2位有效数字）。【答案】 (1). 1.16 (2). 9597均正确【解析】【详解】1根据公式可得2同理可得物体有B到C过程中，动能增加量为重力势能的减少量为动能的增加量约为重力势能减少量的10.某小组用惠斯通电桥测量电阻的阻值：方案一：如图（a）所示，先闭合开关，然后调整电阻箱的阻值，使开关闭合时，电流表的示数为零。
13、已知定值电阻、的阻值，即可求得电阻。(1)实验中对电流表的选择，下列说法正确的是_A.电流表的零刻度在表盘左侧B.电流表的零刻度在表盘中央C.电流表的灵敏度高，无需准确读出电流的大小D.电流表的灵敏度高，且能准确读出电流的大小(2)若实验中未接入电流表，而其它电路均已连接完好，调节电阻箱，当，则、两点的电势的关系满足_（选填“”、“”或“=”）。方案二：在方案一的基础上，用一段粗细均匀的电阻丝替代、，将电阻箱换成定值电阻，如图（b）所示。(3)闭合开关，调整触头的位置，使按下触头时，电流表的示数为零。已知定值电阻的阻值，用刻度尺测量出、，则电阻_。(4)为消除因电阻丝的粗细不均匀而带来的误差，
14、将图（b）中的定值电阻换成电阻箱，并且按照(3)中操作时，电阻箱的读数记为；然后将电阻箱与交换位置，保持触头的位置不变，调节电阻箱，重新使电流表的示数为零，此时电阻箱的读数记为，则电阻_。【答案】 (1). BC (2). (3). (4). 【解析】【详解】(1)1AB电流表G零刻度线在中央时，可以判断电流的流向，判断B和D两点电势的高低，所以要求电流表G的零刻度在表盘中央，所以B正确，A错误；CD根据电流表中表针摆的方向便可判断B和D两点电势的高低，进而进行调节，无需准确读出电流的大小，所以C正确，D错误。故选BC。(2)2当没有接电流表G时，与串联，与串联，然后再并联，则变形可得所以，当
15、时即(3)3闭合开关S后，调节让电流表G示数为零，说明则，同时与电流相同，均匀电阻丝电流相同，设电阻丝单位长度的电阻为，则，整理得得(4)4将和的电阻记为和，则，联立得11.如图所示，打开水龙头，流出涓涓细流。将乒乓球靠近竖直的水流时，水流会被吸引，顺着乒乓球表面流动。这个现象称为康达效应（Coanda Effect）。某次实验，水流从点开始顺着乒乓球表面流动，并在乒乓球的最低点与之分离，最后落在水平地面上的点（未画出）。已知水流出水龙头的初速度为，点到点的水平射程为，点距地面的高度为，乒乓球的半径为，为乒乓球的球心，与竖直方向的夹角，不计一切阻力，若水与球接触瞬间速率不变，重力加速度为。(1
16、)若质量为的水受到乒乓球的“吸附力”为，求的最大值；(2)求水龙头下端到的高度差。【答案】(1)；(2)【解析】【详解】(1)设水流在点的速率为，在点时最大，由牛顿第二定律水流从点开始做平抛运动，有联立，解得(2)水流从水龙头流出至到达点，由动能定理联立，解得12.如图所示，在平面第一、第四象限有方向垂直于纸面向里的匀强磁场；在第二象限有一匀强电场，电场强度的方向沿轴负方向。原点处有一粒子源，可在平面内向轴右侧各个方向连续发射大量速度大小在之间，质量为，电荷量为的同种粒子。在轴正半轴垂直于平面放置着一块足够长的薄板，薄板上有粒子轰击的区域的长度为。已知电场强度的大小为，不考虑粒子间的相互作用，
17、不计粒子的重力。(1)求匀强磁场磁感应强度的大小；(2)在薄板上处开一个小孔，粒子源发射的部分粒子穿过小孔进入左侧电场区域，求粒子经过轴负半轴的最远点的横坐标；(3)若仅向第四象限各个方向发射粒子：时，粒子初速度为，随着时间推移，发射的粒子初速度逐渐减小，变为时，就不再发射。不考虑粒子之间可能的碰撞，若穿过薄板上处的小孔进入电场的粒子排列成一条与轴平行的线段，求时刻从粒子源发射的粒子初速度大小的表达式。【答案】(1)；(2)；(3)或者【解析】【详解】(1)速度为的粒子沿轴正向发射，打在薄板的最远处，其在磁场中运动的半径为，由牛顿第二定律联立，解得(2)如图a所示速度为的粒子与轴正向成角射出，
18、恰好穿过小孔，在磁场中运动时，由牛顿第二定律而粒子沿轴方向的分速度联立，解得说明能进入电场的粒子具有相同的沿轴方向的分速度。当粒子以速度为从点射入，可以到达轴负半轴的最远处。粒子进入电场时，沿轴方向的初速度为，有最远处的横坐标联立，解得(3)要使粒子排成一排，粒子必须在同一时刻进入电场。粒子在磁场在运动轨迹如图b所示周期相同，均为又粒子在磁场中的运动时间以进入磁场的粒子，运动时间最长，满足，其在磁场中运动时间以不同速度射入的粒子，要同时到达小孔，有联立，解得或者【物理选修3-3】13.关于气体的性质及热力学定律，下列说法正确的是（）A. 气体压强本质上就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均
19、作用力B. 气体的温度越高，分子热运动就越剧烈，所有分子的速率都增大C. 一定质量的理想气体，压强不变，温度升高时，分子间的平均距离一定增大D. 气体的扩散现象说明涉及热现象的宏观过程具有方向性E. 外界对气体做正功，气体的内能一定增加【答案】ACD【解析】【详解】A气体压强是由大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的作用，所以其本质上就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，所以A正确；B物体的温度越高，分子的平均动能就越大。分子的平均动能大，并不是每个分子动能都增大，也有个别分子的动能减小，所以B错误；C根据理想气体状态方程可知，一定质量的理想气体，压强不变时，温度升高时，体积增加，故分
20、子间的平均距离一定增大，所以C正确；D气体的扩散现象说明涉及热现象的宏观过程具有方向性，所以D正确；E外界对气体做功由于不知道气体是吸热还是放热，根据热力学第一定律无法确定气体的内能增加还是减小，故E错误。故选ACD。14.如图所示，在上端开口的绝热汽缸内有两个质量均为的绝热活塞（厚度不计）、，、之间为真空并压缩一劲度系数的轻质弹簧，、与汽缸无摩擦，活塞下方封闭有温度为的理想气体。稳定时，活塞、将汽缸等分成三等分。已知活塞的横截面积均为，大气压强，重力加速度取。(1)现通过加热丝对下部分气体进行缓慢加热，当活塞刚好上升到气缸的顶部时，求封闭气体的温度；(2)在保持第(1)问的温度不变的条件下，
21、在活塞上施加一竖直向下的力，稳定后活塞回到加热前的位置，求稳定后力的大小和活塞、间的距离。【答案】(1)；(2)，【解析】【详解】(1)初态，气体温度为体积为当活塞刚好达到汽缸顶部时，体积温度为，该过程气体发生等压变化，有解得(2)分析活塞的受力，有在作用下，活塞回到初位置，气体温度不变，即分析末态活骞和的受力，得研究气体的初态和末态，有联立，解得弹簧又压缩了则稳定后、间距离【物理选修3-4】15.如图（a）所示，位于、两点处两波源相距，在、两点间连线上有一点，。时，两波源同时开始振动，振动图象均如图（b）所示，产生的两列横波沿连线相向传播，波在间的均匀介质中传播的速度为。下列说法正确的是（）
22、 A. 两波源产生的横波的波长B. 时，点处的波源产生的第一个波峰到达点C. 点的振动是减弱的D. 在内，点运动的路程为E. 、两点间（除、两点外）振幅为的质点有5个【答案】ABE【解析】【详解】A由图可知波的周期为则两横波的波长为所以A正确；B由题可知则波由M传到P，所用时间为t为0.025s时，波源M已经向右发出个周期的波，由图象可知，P点已经振动，则点处的波源产生的第一个波峰到达点，所以B正确；C由题意可知两列波到达P点的波程差为是波长整数倍，可知P点为加强点，所以C错误；D波源M的波需要一个周期传到P点，则0.035s波源M发出的波已经传到处时间为可知，P点振动了，路程为所以D错误；E
23、振幅为的质点即为加强点，则n取0，对应的位置有5个：MN的中点，距离M和N分别6m处，距离M和N分别3m处，所以E正确。故选ABE。16.角反射器是由三个互相垂直的反射平面所组成，入射光束被它反射后，总能沿原方向返回，自行车尾灯也用到了这一装置。如图所示，自行车尾灯左侧面切割成角反射器阵列，为简化起见，假设角反射器的一个平面平行于纸面，另两个平面均与尾灯右侧面夹角，且只考虑纸面内的入射光线。(1)为使垂直于尾灯右侧面入射的光线在左侧面发生两次全反射后沿原方向返回，尾灯材料的折射率要满足什么条件？(2)若尾灯材料的折射率，光线从右侧面以角入射，且能在左侧面发生两次全反射，求满足的条件。【答案】(1)；(2)【解析】【详解】(1)垂直尾灯右侧面入射的光线恰好发生全发射时，由折射定律解得故尾灯材料的折射率(2)尾灯材料折射率其临界角满足光线以角入射，光路如图所示设右侧面折射角为，要发生第一次全反射，有要发生第二次全反射，有解得由折射定律解得
