天津市宁河区芦台第四中学2020届高三模拟考试物理试题

2020年天津市宁河区芦台第四中学高三毕业班第二次模拟考试物理试题

一、选择题

1.下列说法正确的是（　　）

A. 氢原子的核外电子从低能级跃迁到高能级时，吸收光子，电子的轨道半径增大

B. 是核裂変方程，当铀块体积大于临界体积时，才能发生链式反应

C. 从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的强度无关，与照射光的频率成正比

D. α射线是高速运动的氦原子核，能够穿透几厘米厚的铅板

【答案】A

【解析】

【详解】根据波尔理论，氢原子的核外电子从低能级跃迁到高能级时，要吸收光子，电子的轨道半径增大，选项A正确；B方程是衰变方程，B错误；根据光电效应方程，光电子的最大初动能为，不是与频率成正比，C错误．α射线是高速运动的氦原子核，但是不能穿透铅板，D错误；

2.下列说法中正确的是

A. 医学上检查人体内部器官的“CT”，使用的是γ射线

B. 雨后公路积水表面漂浮的油膜阳光下呈现彩色，这是光的折射现象

C. 利用多普勒效应原理，可以测量运动物体的速度

D. 考虑相对论效应，静止的人测量沿自身长度方向高速运动的杆比静止时的杆长

【答案】C

【解析】

【详解】A．医学上检查人体内部器官的“CT”，使用的是x射线，选项A错误；

B．雨后公路积水表面漂浮的油膜阳光下呈现彩色，这是光的干涉现象，选项B错误；

C．利用多普勒效应原理，可以测量运动物体的速度，选项C正确；

D．考虑相对论尺缩效应，静止的人测量沿自身长度方向高速运动的杆比静止时的杆短，选项D错误。

故选C。

3.如图所示，在等边三棱镜截面ABC内，有一束单色光从空气射向其边界上的E点，已知该单色光入射方向与三棱镜边界AB的夹角为θ=30º，该三棱镜对该单色光的折射率为，则下列说法中正确的是 （　　）

A. 该单色光在AB边界发生全反射

B. 该单色光从空气进入棱镜，波长变长

C. 该单色光在三棱镜中的传播光线与底边BC平行

D. 该单色光在AC边界发生全反射

【答案】C

【解析】

【详解】A．在AB边界光由射入三棱镜，是由光疏介质射入到光密介质，不会发生全反射，故A错误；

B．光从空气进入棱镜，频率不变，波速变小，波长变小，故B错误；

C．由几何知识得：光线在AB面上入射角为 i=60°，棱镜的折射率为

故折射角为 r=30°，折射光线与AB面的夹角是60°，所以该单色光在三棱镜中的传播光线与底边BC平行，故C正确；

D．由几何关系可知，光线在AC边界的入射角等于AB面上的折射角，根据光路可逆性原理知，不可能发生全反射，故D错误。

故选C。

4.如图所示，边长为L、匝数为N，电阻不计的正方形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴OO’转动，转轴OO’垂直于磁感线。线圈通过滑环和电刷连接一个含有理想变压器的电路，变压器原、副线圈的匝数分别为n1和n2，电压表为理想电表。保持线圈abcd以恒定角速度转动，则（　　）

A. 从图示位置开始计时，矩形线圈产生感应电动势瞬时值表达式为

B. 原、副线圈的功率之比为n1：n2

C. 电压表V2示数为

D. 当滑动变阻器R的滑片P向上滑动时，电压表V1示数增大

【答案】C

【解析】

【详解】A．从图示位置开始计时，矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为

A错误；

B．变压器的输入与输出功率之比为1：1，B错误；

C．由交流电的产生可知，线圈中产生的最大电动势

交流发电机内电阻不计，所以电压表V1的示数等于

根据可得副线圈中电压表V2的示数为

C正确；

D．交流发电机内电阻不计，故变压器输入电压不变，电压表V1读数不变，D错误。

故选C。

5.我国正在进行的探月工程是高新技术领域的一次重大科技活动，在探月工程中飞行器成功变轨至关重要。如图所示，假设月球半径为R，月球表面的重力加速度为g0，飞行器在距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ上运动，到达轨道的A点点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点B再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动，则（　　）

A. 卫星在轨道Ⅲ的运动周期可能大于轨道Ⅱ的运动周期

B. 飞行器在轨道Ⅲ上绕月球运行一周所需的时间为

C. 卫星在轨道Ⅱ经过B点时的速度一定小于月球的第一宇宙速度

D. 只有万有引力作用情况下，飞行器在轨道Ⅱ上通过B点的加速度大于在轨道Ⅲ上通过B点的加速度

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据开普勒第三定律可知，卫星在轨道Ⅲ的运动周期小于轨道Ⅱ的运动周期，故A错误；

B． 设飞船在近月轨道Ⅲ绕月球运行一周所需的时间为T3，则：

解得：

故B正确；

C． 卫星在轨道Ⅱ经过B点时的速度一定大于月球的第一宇宙速度，因为第一宇宙速度是Ⅲ轨道的环绕速度，从Ⅲ轨道进入轨道Ⅱ在B点加速，故C错误；

D． 根据引力提供合外力，那么同一点，它们的合外力相等，加速度相等，故D错误。

故选B。

二、选择题

6.关于固体、液体和物态变化，下列说法正确的是（　　）

A. 当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大

B. 水的饱和汽压随温度的升高而增大

C. 一定量的理想气体，在压强不变时，气体分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度升高而减少

D. 当分子间距离增大时，分子间的引力减少、斥力增大

【答案】BC

【解析】

【详解】A． 当人们感到潮湿时，空气的相对湿度一定较大，绝对湿度不一定大，故A错误；

B． 水的饱和汽压只与温度有关，随温度的升高而增大，故B正确；

C． 一定量的理想气体，在压强不变时，温度升高，分子平均动能增大，根据压强微观解释可知，气体分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数减小，故C正确；

D． 当分子间距离增大时，分子间的引力减少、斥力减小，故D错误。

故选BC。

7.如图所示，O点为简谐横波波源．振幅为5 cm的波从O点分别沿x轴向正方向和负方向传播，Oa=3 m，Ob=4 m，Oc=6 m．t=0时，波源O由平衡位置开始竖直向下振动；t=6s时，质点a第一次到达最高点，同时质点c刚好开始振动。则下列说法中正确的是（  ）

A. 该波的周期为4 s

B. 0～10 s内，质点b走过的路程是0.3 m

C. 该波的波速为0.75 m/s

D t =6 s时质点b经过平衡位置向上运动

【答案】ABD

【解析】

【详解】AC．波从传到的时间为

则波速为

取质点关于对称的点为，、的振动同步，质点第一次到达最高点，质点也第一次到达最高点，同时质点刚好开始向下振动，则有

可得

所以该波的周期为

故A正确，C错误；

B．波从传到的时间为

则0～10s内，质点振动的时间为

走过的路程

故B正确；

D．时质点振动了

而质点开始向下振动，所以时质点经过平衡位置向上运动，故D正确；

故选ABD。

8.如图所示，一充电后与电源断开的平行板电容器的两极板水平放置，板长为L，板间距离为d，距板右端L处有一竖直屏M。一带电荷量为q、质量为m的质点以初速度v0沿中线射入两板间，最后垂直打在M上，已知重力加速度为g，下列结论正确的是（　 　）

A. 两极板间电场强度大小为

B. 两极板间电压为

C. 整个过程中质点的重力势能增加

D. 若仅增大两极板间距，该质点仍能垂直打在M上

【答案】BD

【解析】

【详解】AB． 据题分析可知，小球在平行金属板间轨迹应向上偏转，做类平抛运动，飞出电场后，小球的轨迹向下偏转，才能最后垂直打在M屏上，前后过程质点的运动轨迹有对称性，如图

可见两次偏转的加速度大小相等，根据牛顿第二定律得：

qE-mg=mg

得到：

由U=Ed可知板间电压为：

故A错误，B正确；

C． 小球在电场中向上偏转的距离为：

y＝at2

而

a＝＝g，t＝

解得：

y＝

故小球打在屏上的位置与P点的距离为：

S＝2y＝

重力势能的增加量为：

EP＝mgs＝

故C错误。

D．仅增大两板间的距离，因两板上电量不变，根据

E＝＝

而C＝，解得：

E＝

可知，板间场强不变，小球在电场中受力情况不变，则运动情况不变，故仍垂直打在屏上，故D正确。

故选BD。

9.如图所示，一端带有定滑轮长木板上固定有甲、乙两个光电门，与之相连的计时器可以显示带有遮光片的小车在其间的运动时间，与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力计能显示挂钩处所受的拉力。不计空气阻力及一切摩擦。

(1)在探究“合外力一定时，加速度与质量的关系”时，要使测力计的示数等于小车所受合外力，操作中必须满足________________；要使小车所受合外力一定，操作中必须满足________________________。

(2)实验时，先测出小车质量m，再让小车从靠近光电门甲处由静止开始运动，读出小车在两光电门之间的运动时间t。改变小车质量m，测得多组m、t的值，建立坐标系描点作出图线。下列能直观得出“合外力一定时，加速度与质量成反比”的图线是________。

【答案】    (1). 小车与滑轮间的细绳与长木板平行    (2). 砂和砂桶的总质量远小于小车的质量    (3). C

【解析】

【详解】(1)[1]小车受重力，支持力和拉力，在探究“合外力一定时，加速度与质量的关系”时，要使测力计的示数等于小车所受合外力，操作中必须满足小车与滑轮间的细绳与长木板平行；

[2]要使小车所受合外力一定，操作中必须满足砂和砂桶的总质量远小于小车的质量；

(2)[3]小车从靠近甲光电门处由静止开始做匀加速运动，位移

x=at2

得加速度，两光电门之间的距离不变，即位移x不变，则a与t2成反比；根据牛顿第二定律有

联立得

即t2与质量m成正比，所以改变小车质量m，测得多组m、t的值，故C图能直观得出“合外力一定时，加速度与质量成反比”，故C符合题意，ABD不符合题意。

故选C。

10.一实验小组要测量电压表V1的内阻，实验室提供如下器材∶

A.待测电压表V1（量程为0~ 2V，内阻约2kΩ）

B.标准电压表V2（量程为0~ 9V，内阻约4kΩ）

C.滑动变阻器R1（阻值范围∶0~ 10Ω）

D.定值电阻R2=20Ω

E.定值电阻R3 =5.0kΩ

F.直流电源（内阻约1Ω，电动势为12V）

G.开关、导线若干

(1)为使实验结果尽可能准确，除待测电压表、直流电源、滑动变阻器、开关和导线之外，该实验小组还选取了标准电压表V2和一个定值电阻，定值电阻选_______（填器材前面的序号）。

(2)某同学按所给的器材完成了供电部分的电路设计，通过S2切换分压接法与限流接法。请将图中剩下电路的连线补充完整______；当S2断开时，电路为_____接法；为确保电路安全，测量时，开关S2应处于_____________状态。

(3)根据选用的器材，待测电压表V1的读数为U1，定值电阻阻值为R，标准电压表V2的读数为U2，由此得出，待测电压表内阻的表达式为______。

【答案】    (1). E    (2).     (3). 限流    (4). 闭合    (5).

【解析】

【详解】（1）[1]由题知，要测电压表V1的内阻，则需要测出V1的电压和电流，其电压即为V1的示数，但没有电流表，所以无法直接测出电流，故为使实验结果尽可能准确，需要将一定值电阻与V1串联起来分压，然后再与电压表V2并联，故需要大电阻才能满足分压的要求，故定值电阻应选E；

（2）[2]为使测量结果尽量准确，滑动变阻器采用分压接法，电路如图所示

[3]当S2断开时，滑动变阻器只有右边部分接入电路中，故此时为限流接法；

[4]为确保电路安全，测量时，开关S2应处于闭合状态，则一开始测量电压表的示数可以从零开始变化，不会因为电压过大而烧坏仪器；

（3）[5]根据串联电路电压关系，电压表V2示数为U2，则定值电阻R3两端电压为U2-U1，电流为

根据

解得

11.如图所示，水平地面放置A和B两个物块，物块A的质量m1=2 kg，物块B的质量m2=1 kg，物块A、B与地面间的动摩擦因数均为μ=0.5.现对物块A施加一个与水平方向成37°角的外力F，F=10 N，使物块A由静止开始运动，经过12 s物块A刚好运动到物块B处，A物块与B物块碰前瞬间撤掉外力F，物块A与物块B碰撞过程没有能量损失，设碰撞时间很短，A、B两物块均可视为质点，g取10 m/s2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8.求：

(1)计算A与B两物块碰撞前瞬间物块A的速度大小；

(2)若在物块B的正前方放置一个弹性挡板，物块B与挡板碰撞时没有能量损失，要保证A和B两物块能发生第二次碰撞，弹性挡板距离物块B的距离L不得超过多大？

【答案】(1) 6m/s     (2) L不得超过3.4m

【解析】

【详解】（1）设A与B碰前速度为，由牛顿第二定律得：

解得：

则速度

（2）AB相碰，碰后A的速度，B的速度

由动量守恒定律得：

由机械能守恒定律得：

联立解得：、

对A用动能定理得：

解得：

对B用动能定理得：

解得：

物块A和B能发生第二次碰撞的条件是，解得

即要保证物块A和B能发生第二次碰撞，弹性挡板距离物块B的距离L不得超过3.4m

12.如图所示，在倾角θ=的绝缘光滑斜面上，固定两根平行光滑金属导轨，间距l=0.4m，下端用阻值R=0.8Ω的电阻连接。质量m=0.2kg、电阻r=0.2Ω、长为l的导体杆垂直放置在导轨上，两端与导轨始终接触良好。整个装置放置在垂直于斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.5T。某时刻用平行于导轨向上的推力F作用在杆的中点，使杆从静止开始向上做匀加速直线运动，加速度a=0.5m/s2，2s以后，推力大小恒为0.8N，杆减速运动了0.45m，速度变为0，不计导轨电阻，取g=10m/s2，求：

(1)t=2s时，克服安培力做功的功率；

(2)杆做减速运动的整个过程中，电阻R产生的热量。

【答案】(1)；(2)

【解析】

【详解】(1)时，设杆的速度为v，感应电动势为E，电流为I，安培力为，有

，，，

设克服安培力做功的功率为P，有

联立以上方程，代入数据解得

(2)设导体杆减速运动的位移为s，克服安培力做功为，由动能定理得

在杆减速运动过程中，设电阻R和r产生的热量分别为和，有

联立相关方程，代入数据解得

13.利用电场与磁场控制带电粒子运动，在现代科学实验和技术设备中有着广泛的应用。如图所示，半径为R的圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，在磁场左侧有一宽度为0.5R的区域，其上边界与水平半径MO共线，该区域内有水平向右、速度大小范围为0~v0的粒子不断射人，粒子带电量均为+q，质量均为m。在沿半径MO入射的粒子中，速度大小为v0的粒子恰好从O点正下方的N点离开磁场。不计粒子重力及粒子间相互作用力，求：

(1)匀强磁场磁感应强度B的大小；

(2)圆形磁场中，有粒子通过区域的面积S；

(3)在圆形磁场正下方有一长度为2R的水平挡板CD，中心小孔与N点重合，右侧是长度也为2R的竖直荧光屏PQ，其上端点P与挡板右端点D重合。CD下方空间加有水平向右的匀强电场，恰使所有通过小孔N的粒子均能打在荧光屏PQ上。求电场强度大小E及荧光屏上有粒子打到的长度L。

【答案】(1)；(2)；(3)；

【解析】

【详解】(1)沿MO方向入射且速度大小为的粒子恰好从O点正下方N离开磁场，则：

，

解得

(2)速度为的粒子在圆形磁场中运动的时候

解得

有粒子通过区域的面积如阴影部分所示，易得图中圆心角分别为60°、120°。

解得

(3)若竖直向下射出圆形磁场的粒子也能达到荧光屏，则所有粒子均能到达

，，

联立解得

只有初速度为的粒子才能通过小孔O，速度方向分别在竖直向下与斜向右下方之间，设其与竖直方向夹角为，由几何关系可得：

解得

斜向右下方与竖直方向夹角为30°出射的粒子到达荧光屏最上方

，，

解得