天津市南开中学2020届高三下学期线上第四次月考物理试题

2020届天津市南开中学高三第四次月考 物理试卷（线上考试）

一、单项选择题

1.一定质量的理想气体封闭在气缸内，当用活塞压缩气体时，一定增大的物理量为（　　）

A. 气体分子的平均动能

B. 气体分子的势能

C. 气体的内能

D. 气体密度

【答案】D

【解析】

【详解】AC． 当用活塞压缩气体时，外界对气体做功，若同时气体放出热量，则气体的内能不一定增大，所以气体的分子平均动能也不一定增大，故AC不符合题意；

B．理想气体不考虑分子的势能，故B不符合题意；

D． 当用活塞压缩气体时，体积一定减小，故气体密度一定增大；故D正确。

故选：D。

2.如图所示，质量为 m的物体放在倾角为α的光滑斜面上，随斜面体一起沿水平方向运动， 要使物体相对于斜面保持静止，斜面体的运动情况以及物体对斜面压力 F的大小是（　　）

A. 斜面体以某一加速度向右加速运动，F小于 mg

B. 斜面体以某一加速度向右加速运动，F不小于 mg

C. 斜面体以某一加速度向左加速运动，F大于 mg

D. 斜面体以某一加速度向左加速运动，F不大于 mg

【答案】C

【解析】

【详解】物体随斜面体一起沿水平方向运动，则加速度一定在水平方向，对物体进行受力分析

物体受到重力和斜面垂直向上的支持力，两者合力提供加速度，而加速度在水平方向，所以加速度方向一定水平向左，根据图象可知

F＞mg

A． 斜面体以某一加速度向右加速运动，F小于 mg，与分析不符，故A错误；

B． 斜面体以某一加速度向右加速运动，F不小于 mg，与分析不符，故B错误；

C． 斜面体以某一加速度向左加速运动，F大于 mg，与分析相符，故C正确；

D． 斜面体以某一加速度向左加速运动，F不大于 mg，与分析不符，故D错误；

故选：C。

3.如图是实验时用的原、副线圈都有从中点抽头的理想变压器，在原线圈上通过一个单刀双掷开关S1与一只安培表A连接，在副线圈上通过另一个单刀双掷开关与一个定值电阻R0相连接，通过S1、S2可以改变原、副线圈的匝数。在原线圈上加一电压为U的交流电后，①当S1接a，S2接c时，安培表的示数为I1；②当S1接a，S2接d时，安培表的示数为I2；③当S1接b，S2接c时，安培表的示数为I3；④当S1接b，S2接d时，安培表的示数为I4，则（　　）

A. I1＝I2

B. I1＝I4

C. I2＝I3

D. I2＝I4

【答案】B

【解析】

【详解】在第①种情况下，S1接a，S2接c时，设副线圈加在R0上的电压为U0，流过R0的电流为I0，根据

可得，第②③④种情况，R0上的电压分别为、2U0、U0，流过R0的电流分别为、2I0、I0，

根据

可得

、、

A．I1 ＝I2，与分析不符，故A错误；

B．I1 ＝I4，与分析相符，故B正确；

C．I2＝I3，与分析不符，故C错误；

D．I2＝I4，与分析不符，故D错误。

故选：B。

4.我们的银河系的恒星中大约四分之一是双星．某双星由质量不等的星体S1和S2构成，两星在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点C做匀速圆周运动．由天文观察测得其运动周期为T，S1到C点的距离为r1，S1和S2的距离为r，已知引力常量为G．因此可求出S2的质量为

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

设星体S1和S2的质量分别为m1、m2，星体S1做圆周运动的向心力由万有引力提供得即：，解得：，故D正确，ABC错误．

5.如图，xOy坐标系中，将一负检验电荷Q由y轴上a点移至x轴上b点时，需克服电场力做功W；若将该检验电荷从a点移至x轴上的c点时，也需克服电场力做功W。那么关于此空间的静电场的说法，错误的是（　　）

A. 可能是电场强度方向沿y轴负方向的匀强电场

B. 可能是电场强度方向沿x轴正方向的匀强电场

C. 可能是处于第I象限某位置的正点电荷形成的电场

D. 可能是处于第Ⅳ象限某位置的负点电荷形成的电场

【答案】B

【解析】

【详解】将一负检验电荷Q由y轴上的a点移至x轴上的b点时，需克服电场力做功W，说明了a点的电势高于b点的电势；若将Q从a点移至x轴上c点时，也需克服电场力做功W，说明了bc两点具有相同的电势。

A．沿y轴负方向的匀强电场满足：a点的电势高于b、c点的电势，bc两点具有相同的电势，故A正确，不符合题意；

B．由分析可知bc两点具有相同的电势，而沿x轴正方向的匀强电场，，不满足以上的条件，故B错误，符合题意；

C．处于第I象限某一位置的正点电荷形成的电场，当点电荷的位置在bc连线的中垂线上，且点电荷到a的距离小于到bc的距离时，满足以上的条件，故C正确，不符合题意；

D．处于第Ⅳ象限某一位置的负点电荷形成的电场，当点电荷的位置在bc连线的中垂线上，且点电荷到a的距离大于到bc的距离时，故D正确，不符合题意。

故选：B。

二、多项选择题

6.下列关于原子结构和原子核的说法中正确的是　　

A. 卢瑟福在粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型

B. 天然放射性元素在衰变过程中电荷数和质量数守恒，其放射线在磁场中不偏转的是射线

C. 据图可知，原子核A裂变成原子核B和C要放出核能

D. 据图可知，原子核D和E聚变成原子核F要吸收能量

【答案】ABC

【解析】

A、卢瑟福在粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型，故A正确；

B、天然放射性元素在衰变过程中电荷数和质量数守恒，其放射线在磁场中不偏转的是射线，B正确；

C、裂变和聚变都要有质量亏损，根据质能方程都放出能量，C正确，D错误．

点睛：核反应过程中质量数和电荷数都守恒，在裂变和聚变时有质量亏损，要释放能量．

7.在图所示的光电管的实验中，发现用一定频率的A单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的B单色光照射时不发生光电效应，那么（　　）

A. A光的频率大于B光的频率

B. B光的频率大于A光的频率

C. 用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是a流向b

D. 用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是b流向a

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．用一定频率的A单色照射光电管时，电流表指针会发生偏转，知，用另一频率的B单色光照射时不发生光电效应，知，所以A光的频率大于B光的频率。故A正确B错误；

CD．发生光电效应时，电子从光电管右端运动到左端，而电流的方向与电子定向移动的方向相反，所以流过电流表G的电流方向是a流向b，故C正确D错误。

故选：AC。

8.如图所示，波源S从平衡位置y=0开始振动，运动方向竖直向上(y轴的正方向)，振动周期T=0.01s，产生的机械波向左、右两个方向传播，波速均为v=80m/s，经过一段时间后，P、Q两点开始振动，已知距离SP=1.2m、SQ=2.6m．若以Q点开始振动的时刻作为计时的零点，则在下图所示的四幅振动图象中，能正确描述S、P、Q三点振动情况的是（　　）

A. 甲为Q点的振动图像 B. 乙为振源S点的振动图像

C. 丙为P点的振动图像 D. 丁为P点的振动图像

【答案】AD

【解析】

【详解】由得

，

当波传到Q点时，S已经振动时间，此时S在波峰。根据波形，P点在波谷。

A．甲图t=0时刻，Q的起振方向竖直向上，甲为Q点的振动图像，故A正确；

B．乙图t=0时刻，质点在平衡位置向下，与波源S的情况不同，故B错误；

C．丙图t=0时刻，质点在最大正向位移处，与P点的振动情况不符，故C错误；

D．丁图t=0时刻，质点在最大负向位移处，与P点的振动情况相符，故D正确。

故选AD。

三、填空实验题

9.某兴趣小组为测一遥控电动小车的额定功率，进行了如下实验：

① 用天平测出电动小车的质量为0.4kg；

② 将电动小车、纸带和打点计时器按如图甲所示安装；

③ 接通打点计时器（其打点时间间隔为0.02s）；

④ 使电动小车以额定功率加速运动，达到最大速度一段时间后关闭小车电源，待小车静止时再关闭打点计时器（设小车在整个过程中所受的阻力恒定）。

在上述过程中，打点计时器在纸带上所打的部分点迹如图乙所示。

请你分析纸带数据，回答下列问题（结果保留两位有效数字）：

(1)该电动小车运动的最大速度为_____________m/s；

(2)该电动小车的额定功率为_____________W。

【答案】    (1). 15    (2). 1.2

【解析】

【详解】(1)[1]根据纸带可知，当所打的点间距均匀时，表示物体匀速运动，此时速度最大，故有

(2)[2]从右端中取减速阶段四段位移（5.78cm这一段数据不能用，原因是不确定这一段中何时开始减速），根据逐差法有

其中T=0.04s，代入数据解得

a=2.0m/s2

减速阶段根据牛顿第二定律有

f=ma

将m=0.4kg代入得

f=080N

当汽车达到额定功率，匀速运动时

F=f

额定功率

P=Fv=fvm

代人数据解得

10.在“把电流表改装为电压表的实验”中，需要利用如图所示的电路测定电流表的内阻，步骤如下：

①合开关S1，调节R1，使电流表指针偏转到满刻度；

②再闭合开关S2，调节R2，使电流表指针偏转到满刻度的一半；

③读出R2的阻值，即认为rg=R2；

已知电源的电动势为3V，内阻不计；电流表满偏电流为500μA，其内阻约在100Ω左右。实验室配有的可变电阻有：

A.电阻箱（0~10Ω）

B.电阻箱（0~9999Ω）

C.滑动变阻器（0~200Ω）

D.滑动变阻器（0~20kΩ）

(1)电路图中R1应选______，R2应选___________；

(2)若上述实验中，读得R2的阻值为100Ω，则电流表内阻的测量值和真实值相比______（填“偏大”或“偏小”）；

(3)若将此电流表改装成量程为2V的电压表，应______联一个阻值为______Ω的电阻。

【答案】    (1). D    (2). B    (3). 偏小    (4). 串    (5). 3900

【解析】

【详解】(1)[1][2]电流表的满偏电流

Ig=500μA=0.0005A

电路最小电阻

R最小=

则变阻器R1阻值的最小阻值

R1最小=R最小-rg=6000Ω-100Ω=5900Ω

则变阻器R1应选D；电阻箱可以直接读出接入电路的阻值，因为采用替代法，故R2应选电阻箱B（0～999.9Ω）。

(2)[3]接通S2时，整个电路阻值变小，电路电流变大，大于接通S2前的电路电流，即大于电流表的满偏电流；调节R2，使电流表指针偏转到满刻度的一半，电阻箱R2的电流大于，根据欧姆定律可知，电阻箱和表头两端电压相同，电阻箱电流大，电阻箱示数小于表头内阻，所以测量值小于真实值。电流表内阻的测量值和真实值相比偏小。

(3)[4][5]根据替代法可知，表头内阻为100Ω，将电流表改装成电压表，应串联一个电阻，电压表内阻

串联电阻的阻值

R串=R-Rg=4000Ω-100Ω=3900Ω

四、计算题

11.如图所示，在光滑水平面上，木块C置于足够长的木板A上的左端某处，A、C开始以v0＝10m/s的初速度共同向右运动，与静止在地面上的B碰撞后，B立即获得vB＝3m/s的速度。已知mA＝1kg，mB＝4kg，mC＝2kg，A、C间接触面粗糙，试求：

(1)第一次碰撞瞬间A、B、C组成的系统损失的机械能；

(2)请分析说明，第一次碰撞后还能进行第二次碰撞吗？

【答案】(1)30J；(2)能

【解析】

【详解】(1)设向右为正方向，A、C开始以v0=10m/s的初速度共同向右运动，与B碰撞后B立即获得vB=3m/s的速度，由于碰撞时间极短，C的速度可认为还没有变化，A、B组成的系统动量守恒有

mAv0=mAvA+mBvB

解得碰后A的速度为：

vA=-2m/s

负号表示方向水平向左，大小为2m/s，第一次碰撞瞬间损失的机械能为：

(2)第一次碰撞后，A、C组成的系统动量守恒，设A、C稳定后的共同速度为vAC，则有

mAvA+mCv0=（mA+mC）vAC

可得：

vAC=6m/s

方向向右。因为vAC＞vB，所以还能发生第二次碰撞。

12.在直径为d的圆形区域内存在均匀磁场、磁场方向垂直于圆面指向纸外．一电量为q、质量的m的粒子，从磁场区域的一条直径AC上的A点射入磁场，其速度大小为v0，方向与AC成α角．若此粒子恰好能打在磁场区域圆周上的D点，AD与AC的夹角为β，如图所示，求该匀强磁场的磁感应强度B的大小．

【答案】

【解析】

【详解】设粒子在磁场中圆周运动半径R，其运动轨迹如图所示，O为圆心，则有：

又设AO与AD的夹角为，由几何关系知：

，，，可得：

则

13.如图所示，倾角为θ的足够长的光滑绝缘斜面上存在宽度均为L的匀强磁场和匀强电场区域，磁场的下边界与电场的上边界相距为3L，其中电场方向沿斜面向上，磁场方向垂直于斜面向下、磁感应强度的大小为B。电荷量为q的带正电小球（视为质点）通过长度为L的绝缘轻杆与边长为L、电阻为R的正方形单匝线框相连，组成总质量为m的“”型装置，置于斜面上，线框下边与磁场的上边界重合。现将该装置由静止释放，当线框下边刚离开磁场时恰好做匀速运动；当小球运动到电场的下边界时刚好返回。已知L=1m，B=0.8T，q=2.2×10-6C，R=0.1Ω，m=0.8kg，θ=53°，sin53°=0.8，g取10m/s2。求：

(1)线框做匀速运动时的速度大小；

(2)电场强度的大小；

(3)到最终稳定过程中正方形单匝线框中产生的总焦耳热。

【答案】(1)1m/s；(2) 6×106N/C ；(3)12.8J

【解析】

【详解】(1)设线框下边离开磁场时做匀速直线运动速度为v0，则

E=BLv0

根据欧姆定律

安培力

根据平衡条件有

解得

(2)从线框刚离开磁场区域到小球刚运动到电场的下边界，根据动能定理

可得

E=6×106N/C

(3)设从线框下边界第一次进入磁场到上边界第一次离开磁场过程中线框产生的热量为Q1，对该过程运用能量守恒得

经足够时间后，线框上边界运动到磁场下边界时速度恰好为零，线框最终不会再进入磁场，即线框之后运动的最高点是线框的上边与磁场的下边界重合，不再产生焦耳热，设线框从上边界第一次离开磁场至线框的上边与磁场下边界重合的最终状态的过程中产生的热量为Q2，根据能量守恒有：

则

Q=Q1+Q2=12.8J