天津市东丽区2020届高三学业水平等级模拟考试物理试题（二）

2020年天津市东丽区高三学业水平等级考试模拟试卷

第Ⅰ卷

一、单项选择题（每小题5分，共25分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的）

1.2017年11月5日，我国用长征火箭成功发射了两颗北斗三号组网卫星(如图所示)，开启了北斗卫星导航系统全球组网的新时代。下列关于火箭在竖直方向加速起飞阶段的说法，正确的是（     ）

A. 火箭只受到重力和空气阻力的作用

B. 火箭喷出的热气流对火箭的作用力与火箭对热气流的作用力大小相等

C. 火箭处于失重状态

D. 保温泡沫塑料从箭壳上自行脱落后，相对地面由静止下落

【答案】B

【解析】

【详解】A．火箭受到重力和空气阻力以及内部燃料喷出时的作用力，故A错误；

B．火箭喷出的热气流对火箭的作用力与火箭对热气流的作用力为作用力和反作用力，二者大小相等，故B正确；

C．火箭加速向上，故处于超重状态，故C错误；

D．保温泡沫塑料从箭壳上自行脱落后，由于具有向上的速度，故做竖直上抛运动，故D错误。

故选B。

2.如图所示，R是一个光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，电压表和电流表均为理想交流电表，从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压，其瞬时值表达式为（V），则（　　）

A. 电压表的示数为V

B. 在天逐渐变黑的过程中，电流表A2的示数变大

C. 在天逐渐变黑的过程中，电流表A1的示数变大

D. 在天逐渐变黑的过程中，理想变压器的输入功率变小

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据电压与匝数成正比可知，原线圈的电压的最大值为220V，根据电压之比等于线圈匝数之比可知，副线圈的电压的最大值为22V，电压表的示数为电压的有效值，所以示数为

故A错误；

BC．在天变黑的过程中，光照变弱，R阻值增大；电路的总电阻减大，由于电压是由变压器决定的，输出的电压不变，所以电流变小，电流表A2的示数变小，根据原、副线圈中的电流之比等于匝数比，则电流表A1的示数变小，故BC错误；

D．由于变压器的输入和输出的功率是相等的，副线圈的电流减小，电压不变，所以由P=UI可知，输出的功率要减小，故输入的功率也要减小，故D正确。

故选D。

3.太阳内部不断进行着各种核聚变反应，其中一种为，氘核的质量为m1，氚核的质量为m2，氦核的质量为m3，中子的质量为m4，核反应中发射一种γ光子，该γ光子照射到逸出功为W0的金属上打出的最大初动能的光电子速度为v，已知光电子的质量为m，光速为c，普朗克常量为h，则下列说法错误的是（　　）

A. 聚变反应释放的核能为(m1＋m2－m3－m4)c2

B. γ光子来源于原子核外电子的能级跃迁

C. 光电子的德布罗意波长为

D. γ光子的频率为

【答案】B

【解析】

【详解】A．核反应过程中质量亏损为

由爱因斯坦的质能方程可知，核反应释放的能量为

故A正确；

B．核反应释放能量，γ光子的能量就是来源于核反应释放的能量，故B错误；

C．光电子的德布罗意波波长为

故C正确；

D．根据光电效应方程可知，光电子的最大初动能为

所以光子频率为

故D正确。

本题选错误的，故选B。

4.如图所示为某电场中x轴上电势φ随x变化的图象，一个带电粒子仅受电场力作用在x=0处由静止释放沿x轴正向运动，且以一定的速度通过x=x2处，则下列说法正确的是(    )

A. 粒子从x=0到x=x2过程中，电势能先增大后减小

B. 粒子从x=0到x=x2过程中，加速度先减小后增大

C. x1和x2处的电场强度均为零

D. x1和x2之间的场强方向不变

【答案】B

【解析】

【分析】

φ-x图象的切线斜率表示场强，根据电势的变化可分析场强的方向，由电场力方向与粒子运动方向的关系判断电场力做功正负，从而分析其电势能的变化情况．根据电场强度的变化，判断电场力的变化，来分析加速度的变化．

【详解】粒子由x=0处由静止沿x轴正向运动，表明粒子运动方向与电场力方向同向，电场力先做正功后做负功，电势能先减小后增大，故A错误；由图线的切线斜率可知，从x=0到x=x2过程中电场强度先减小后增大，粒子所受的电场力先减小后增大，因此粒子的加速度先减小后增大，故B正确．φ-x图象的切线斜率越大，则场强越大，可知，x1和x2处的电场强度均不为零，故C错误；由切线斜率的正负可知，x1和x2之间的场强方向先沿x轴负方向后沿x轴正方向，故D错误；故选B．

【点睛】解决本题关键要明确φ-x图象的切线斜率表示场强，斜率的符号表示场强的方向，要知道电势的高低与电场方向的关系以及电场力做功与电势能的关系．

5.中国计划2020年发射火星探测器，科学家近日透露采取“硬着陆”，在火星探测器着陆的最后阶段，着陆器降落到火星表面上，再经过多次弹跳才停下来．假设着陆器第一次落到火星表面弹起后，到达最高点时高度为h，速度方向是水平的，速度大小为v0，然后第二次下落．已知火星某卫星的圆形轨道半径为r，周期为T，火星可视为半径为r0的均匀球体，不计火星大气阻力．则

A. 火星的第一宇宙速度为

B. 火星的密度为

C. 着陆器第二次下落的时间为

D. 着陆器第二次下落的着地速度为

【答案】D

【解析】

火星的第一宇宙速度是指围绕火星表面做圆周运动的速度，轨道半径为r0，则火星的第一宇宙速度不等于，选项A错误；火星的一个卫星根据万有引力提供向心力，有：，解得：；火星的密度：，选项B错误；因v0是在最高点的水平速度，则第二次着地时竖直方向的平均速度不一定为，则落地时间不一定是，选项C错误；火星表面的物体重力等于万有引力，有：，解得：,第二次落到火星表面时速度的大小为： ，选项D正确；故选D.

点睛：解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，以及最小的发射速度等于贴近星球表面做匀速圆周运动的速度．

二、多项选择题（每小题5分，共15分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分）

6.下列说法正确的是（   ）

A. 空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果

B. 空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和气压，水蒸发越快

C. 杯中的茶水慢慢冷却，该过程中所有的水分子的运动速率都减小了

D. 液晶显示器利用了液晶光学性质具有各向异性的特点

【答案】AD

【解析】

【详解】A．空气的小雨滴呈球形是水的表面张力，使雨滴表面有收缩的趋势的结果，故A正确；

B．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越慢，故B错误；

C．根据麦克斯韦速率的分布规律，当温度降低时，大部分的水分子的速率减小，但个别水分子的速率增加，故C错误；

D．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，故D正确。

故选AD。

7.关于光现象及其应用，下列说法正确的是（   ）

A. 泊松亮斑是光的衍射现象

B. 拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减弱玻璃表面的反射光进入镜头

C. 用双缝干涉仪做光的双缝干涉实验时，紫光条纹间距大于红光条纹间距

D. 在水中红光的传播速度小于紫光的传播速度

【答案】AB

【解析】

【详解】A．泊松亮斑，光偏离原来的直线方向传播，是光的衍射现象，故A正确；

B．反射光属于偏振光，拍摄玻璃橱窗内的物品时，要在镜头前加装一个偏振片以过滤橱窗玻璃的反射光，故B正确；

C．紫光的波长小于红光的波长，根据知，因红光的波长大，则红光条纹间距大，故C错误；

D．紫光的折射率大于红光的折射率，根据知，水中红光的传播速度比紫光快，故D错误。

故选AB。

8.一列简谐横波在t＝0时刻的波形图如图中实线所示，从此刻起，经0.2s波形图如图中虚线所示，波传播的速度为5m/s，下列说法正确的是（   ）

A. 这列波沿x轴正方向传播

B. t＝0时刻质点a沿y轴正方向运动

C. 若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定的干涉现象，则该波所遇到的简谐横波频率为1.25Hz

D. x＝2m处的质点的位移表达式为y＝0.4sin (2.5πt＋π) (m)

【答案】CD

【解析】

【详解】A．由图读出波长λ=4m，则波的周期为

由题，波传播的时间为

根据波形的平移可知，波的传播方向沿x轴负方向，故A错误；

B．波x轴负方向传播，由上下坡法可知t=0时质点a沿y轴负方向运动，故B错误；

C．该波频率为

发生稳定的干涉现象的条件为两列波的频率相同，故C正确；

D．角速度为

t=0时刻x=2m处的质点正向y轴负方向运动，其位移表达式为

故D正确。

故选CD

第Ⅱ卷

9.用如图甲所示的装置验证动量守恒定律

①为了减小实验误差，下列做法正确的是_________；

A.两球的质量和半径都一样大

B.多次将A球从不同的高度释放

C.保证斜槽末端的切线水平

D.减小斜槽对小球A的摩擦

②图乙是B球的落点痕迹，刻度尺的“0”刻线与O点重合，可以测出碰撞后B球的水平射程为________cm；

③本次实验必须进行测量的是__________。

A.水平槽上未放B球时，A球的落点位置到O点的水平距离

B.A球与B球碰撞后，A球和B球的落点位置到O点的水平距离

C.A球与B球下落的时间

D.A球和B球质量（或两球质量之比）

【答案】    (1). C    (2). 64.45    (3). ABD

【解析】

【详解】①[1]A．为防止碰撞后入射球反弹入射球的质量应大于被碰球的质量，故A错误；

B．为使球到达轨道末端时的速度相等，多次将A球应从同一的高度释放，故B错误；

C．为使小球离开轨道后做平抛运动，保证斜槽末端的切线水平，故C正确；

D．斜槽对小球的摩擦对实验没有影响，不需要减小斜槽对小球A的摩擦，故D错误。

故选C；

②[2]碰撞后B球的水平射程落点如图所示，取所有落点中靠近中间的点读数，即可取一个最小的圆的圆心，约为64.45cm；

③[3]根据实验原理可得

又因下落时间相同，即可求得

可知需要测量的物理量是水平槽上未放B球时，A球的落地点到O点的距离OP，A球与B球碰撞后，A、B两球落点到O点的距离OM和ON，需要测量A球和B球的质量，不需要测量水平槽面离地面的高度或小球在空中飞行时间，故选ABD。

10.用伏安法精确地测量阻值约为300的电阻Rx，可供该同学选用的器材除开关S、导线、待测电阻R外，还有：

A.电源E（E=12V，内阻不计）

B.定值电阻R0（阻值等于1）

C.电压表V（量程0~15V，内阻未知）

D.电流表A1（量程0~10mA，内阻r1=3）

E.电流表A2（量程0~0.6A，内阻r2=0.2）

F.滑动变阻器R（0~1k，额定电流0.1A）

①实验中电流表应选择________（填写器材前面的字母标号）；

②请在方框内画出实验电路图________；

③在实验过程中测量多组数据，以电压表读数U为纵坐标，以电流表读数为横坐标，做出相应U－I图像，发现U－I图像为一条斜率为k的直线，若考虑电表内阻对电路的影响，则电阻Rx=________（用题目中已知物理量字母符号和k表示）。

【答案】    (1). D    (2).     (3).

【解析】

【详解】①[1]通过待测电阻的最大电流约为

为了减小测量误差，由于电流表D的量程小于通过待测电阻的最小电流，可把定值电阻与电流表并联扩大其量程，故电流表应选择D

②[2]由于电流表内阻已知，可以采用电流表内接法，由于滑动变阻器最大阻值比待测电阻大很多，滑动变阻器可以采用限流接法，实验电路图如图所示

③[3]根据电路图写出U－I表达式为

由题意有

则有

11.如图所示是一种升降电梯的模型示意图，A为轿厢，B为平衡重物，A、B的质量分别为1Kg和0.5Kg．A、B由跨过轻质滑轮的足够长轻绳系住．在电动机牵引下使轿厢由静止开始向上运动，电动机输出功率10W保持不变，轿厢上升1m后恰好达到最大速度．不计空气阻力和摩擦阻力，g=10m/s2．在轿厢向上运动过程中，求：

(1)轿厢的最大速度vm：

(2)轿厢向上的加速度为a=2m／s2时，重物B下端绳的拉力大小；

(3)轿厢从开始运动到恰好达到最大速度过程中所用的时间．

【答案】（1）2m/s （2）8N （3）0.8s

【解析】

【详解】（1）轿厢的最大速度，当时，速度最大，

根据可得

（2）轿厢的加速度为，平衡重物B下端绳的拉力大小

对A：

对B：

解得

（3）轿厢从开始运动到恰好达到最大速度过程中所用时间

根据动能定理可得，解得t=0.8s

12.如图所示，光滑的水平平行金属导轨间距为 L，导轨电阻忽略不计．空间存在垂直于导 轨平面竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为 B,轻质导体棒 ab 垂直导轨放置，导体棒 ab 的电阻为 r，与导轨之间接触良好．两导轨之间接有定值电阻，其阻值为 R，轻质导体棒中间系一轻细线，细 线通过定滑轮悬挂质量为 m 的物体，现从静止释放该物体，当物体速度达到最大时，下落的高度为 h， 在本问题情景中，物体下落过程中不着地，导轨足够长，忽略空气阻力和一切摩擦阻力，重力加速度 为 g．求：

(1)物体下落过程的最大速度 vm；

(2)物体从静止开始下落至速度达到最大的过程中，电阻 R 上产生的电热 Q；

(3)物体从静止开始下落至速度达到最大时，所需的时间 t．

【答案】（1）       (2)      (3)

【解析】

【分析】在物体加速下落过程中，加速度逐渐减小，当加速度为0时，下落速度达到最大，由平衡条件、闭合电路欧姆定律和电磁感应定律求出物体下落过程的最大速度；在物体下落过程中，物体重力势能减少，动能增加，系统电热增加，根据能量守恒定律求出电阻R上产生的电热；在系统加速过程中，分别对导体棒和物体分析，根据动量定理可得所需的时间；

解：（1）在物体加速下落过程中，加速度逐渐减小，当加速度为0时，下落速度达到最大

对物体，由平衡条件可得mg=Fr

对导体棒Fr=BIL

对导体棒与导轨、电阻R组成的回路，根据闭合电路欧姆定律

根据电磁感应定律E=BLvm

联立以上各式解得

（2）在物体下落过程中，物体重力势能减少，动能增加，系统电热增加，根据能量守恒定律可得

mgh=mvm2+Q总

在此过程中任一时刻通过R和r两部分电阻的电流相等，则电功率之比正比于电阻之比，故整个过程中回路中的R与r两部分电阻产生的电热正比于电阻，所以

联立解得

（3）在系统加速过程中，任一时刻速度设为v，取一段时间微元Δt，在此过程中分别对导体棒和物体分析，根据动量定理可得

整理可得

即

全过程叠加求和

联方解得

13.如图所示,半径为R的半圆形区域内存在垂直纸面向内的匀强磁场,磁感应强度大小为B,圆弧上P点与圆心O的连线垂直于直径MN,P点放置一粒子源,其向纸面内各个方向均匀发射两种原子核、,的速率为v, 的速率为 ,沿PO方向发射的恰好从N点离开磁场,忽略原子核间的相互作用及原子核的重力,取sin53°=0.8,cos53°=0.6．

(1)求原子核的比荷 (用B、v、R表示)及其从P点到边界MN的最短时间；

(2)其中一原子核的轨迹恰能与ON的中点A相切,求粒子的质量数a；

(3)在直径MN上安装金属板,并与电阻r串联后接地,带正电的原子核到达金属板后被吸收形成电流．已知粒子源P单位时间内发射n个粒子,其中占40%,占60%,求稳定后通过电阻r的电流大小．(已知电子的电荷量为e)

【答案】(1) ;  (2)   (3)

【解析】

【分析】

（1）根据已知条件作出对应的运动轨迹图，根据几何关系求出最小的圆心解，再根据求解最短的运动时间；（2）根据已知条件作出对应的运动轨迹图，根据几何关系求出运动半径，根据洛伦兹力提供向心力求出比荷，即可求出质量数a；（3）根据已知条件作出对应的运动轨迹图，根据几何关系求出对应的角度，从而求出粒子可能出射击的范围，再根据电流的定义式求出电流的表达式．

【详解】（1）由已知条件得：圆周运动的半径为R，由，得

弦OP最短，其所对应的圆心角也最小，对应的时间也最短，如图所示：

由几何关系得：圆心角为，运动的周期为

故运动的时间为

（2）设圆周运动半径为，如图所示、：

由几何关系得：

解得：

设Y粒子的质量为，电荷量为

由，解得：

联立解得：，即，解得：a=15

（3）对Y粒子，设粒子初速度方向与切线PQ方向夹角为，如图所示：

已知轨迹恰好与A相切，则

代入数据解得：，解得：

由几何关系得Y粒子在范围内出射能到达金属板

单位时间打到金属板的Y粒子数为

由几何关系得Y粒子在范围内出射能到达金属板

单位时间打到金属板的Y粒子数为

通过电阻r上的电流

【点睛】带电粒子在匀强磁场中运动，一般根据几何关系求得半径，然后由洛伦兹力做向心力求得磁感应强度；或由洛伦兹力做向心力求得半径，然后根据几何关系求得运动轨迹、运动时间．