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北京市顺义牛栏一中山2020届高三下学期3月模拟物理试题
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2019-2020 学年度第二学期高三 3 月份模拟考试物理试卷
一．单选题（本题共 14 个小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的，每小题 3 分，共 42 分）
1.关于天然放射现象，下列说法正确的是（ ）
A. α射线是由氦原子核衰变产生
B. β射线是由原子核外电子电离产生
C. 通过化学反应不能改变物质的放射性
D. γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生
【答案】C
【解析】
【详解】A．α射线是具有放射性的元素的原子核在发生衰变时两个中子和两个质子结合在一起而从原子核中释放出来，故A错误；
B．β射线是具有放射性的元素的原子核中的一个中子转化成一个质子同时释放出一个高速电子即β粒子，故B错误；
C．放射性元素的放射性是原子核自身决定的，而化学反应不能改变原子的原子核，故化学反应并不能改变物质的放射性，故C正确；
D．γ射线是原子核在发生α衰变和β衰变时产生的能量以γ光子的形式释放，故D错误。
故选C。
2.如图甲，让激光束通过一个狭缝，观察到光屏上出现单色条纹图样．现保持激光器与狭缝到光屏的距离不变，将光屏向狭缝处适当移动，下面关于本实验说法正确的是：
A. 将会观察到乙图样
B. 光屏上条纹更宽
C. 移动后，条纹变得模糊
D 该现象说明光具有波动性
【答案】D
【解析】
【详解】让激光束通过一个狭缝，观察到光屏上出现单色条纹图样是光的衍射图样，衍射条纹的中央亮条纹的宽度最大，将会观察到丙图样；当保持激光器与狭缝到光屏的距离不变，将光屏向狭缝处适当移动，光屏上条纹更窄，条纹变得清晰；光的衍射现象说明光具有波动性，故选项D正确，A、B、C错误．
3.一定质量的理想气体做等温膨胀时，下列说法中正确的是（ ）
A. 气体对外做正功，内能将减小
B. 气体吸热，外界对气体做负功
C. 分子平均动能增大，但单位体积的分子数减少，气体压强不变
D. 分子平均动能不变，但单位体积的分子数减少，气体压强降低
【答案】D
【解析】
【详解】根据
可知一定质量的理想气体做等温膨胀时，压强减小；因为温度不变，气体的内能不变，分子平均动能不变；又因为体积增大，单位体积内的分子数减少；体积增大，气体对外做正功，因为内能不变，由热力学第一定律知气体一定吸热.；综上分析可知D正确，ABC错误。
故选D。
4.如图所示是小明同学画的几种人造地球卫星轨道的示意图，视地球为均匀质量的球体，其中 a 卫星的轨道平面过地轴，b 卫星轨道与地轴夹角为一锐角，c 卫星轨道为与地轴垂直的椭圆．则
A. 三个卫星都不可能是地球同步卫星
B. 各轨道运行的卫星的速度大小始终不变
C. 如果各卫星质量相等，它们的机械能也相等
D. c 卫星在远地点的速度可能大于第一宇宙速度
【答案】A
【解析】
地球的同步卫星一定在与赤道共面的圆轨道上运行，则三个卫星都不可能是地球同步卫星，选项A正确；在c轨道上的卫星在椭圆轨道上运行，则卫星的速度大小不断变化，选项B错误；三个卫星的速度和高度都不能比较，则不能比较机械能的大小，选项C错误；第一宇宙速度是环绕地球做圆周运动卫星的最大速度，则c 卫星在远地点的速度一定小于第一宇宙速度，选项D错误；故选A.
5.如图所示是某种频率的光常温下从真空向介质入射时几种介质对真空的折射率，由表中数据结合相关知识可以知道
A. 这种光在玻璃中的速度大于在水中的速度
B. 这种频率的光用同一装置在水中进行双缝干涉实验观测的条纹间距大于在空气中观测的条纹间距
C. 光密介质的密度一定大于光疏介质密度
D. 这种频率的光从水晶射入空气比从水射入空气更容易发生全反射
【答案】D
【解析】
【详解】A．由表中数据可知，玻璃的折射率大于水的折射率，根据可知，光在玻璃中的速度小于在水中的速度，选项A错误；
B．这种频率的光在水中的波长小于在空气中的波长，则根据可知，这种频率的光用同一装置在水中进行双缝干涉实验观测的条纹间距小于在空气中观测的条纹间距，选项B错误；
C．光密介质的折射率较大，而不是密度较大，故C错误．
D．水晶对这种频率的光的折射率大于水的折射率，根据可知，水晶的临界角较小，则从水晶射入空气比从水射入空气更容易发生全反射，选项D正确；
故选D.
点睛：此题关键是能从表格中获取各种介质的折射率的信息；知道折射率越大，光在介质中的速度越小，临界角越小.
6.在均匀介质中坐标原点O处有一波源做简谐运动，其表达式y =5sin()，它在介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻波刚好传播到x=12m处，形成的波形图像如图所示，则（ ）
A. 这一列波的波速等于12m/s
B. 波源开始振动时的运动方向沿y轴负方向
C. M点在此后第3s末的振动方向沿y轴正方向
D. 此后M点第一次到达y=5m处所需时间是2s
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据
由图可知，所以
故A错误；
B．由题意可知处质点的振动方向即为波源开始振动时的方向，因波向x轴正向传播，通过“上下坡法”可知振动方向y轴正方向，故B错误；
C．通过“上下坡法”可知M点在此时振动方向向下，则第3秒末，即经过了0.75T，该点的振动方向沿y轴正向，故C正确；
D．因为此时M的振动方向向下，则此后M点第一次到达y=5m处所需时间是一定大于，即大于2s，故D错误。
故选C。
7.空间有一沿x轴分布的电场，其场强E随x变化的图像如图所示，规定场强沿x轴正方向为正方向。x1和x2为x轴上的两点。一负电荷从x1运动到x2，则该电荷的电势能（ ）
A. 先减小后增大
B. 先增大后减小
C. 逐渐增大
D. 逐渐减小
【答案】A
【解析】
【详解】由图可知，在x1处电场强度向x轴负方向，负电荷的电场力与电场方向相反，即在x1处电场力向x轴正方向，与运动方向相同，电场力先做正功，电势能减小，当电场方向沿x轴正方向时，电场力向x轴负方向，与运动方向相反，电场力做负功，电势能增加，A正确，BCD错误。
故选A。
8.某研究性学习小组描绘了三种电学元件的伏安特性曲线，如图所示，下列判断中正确的是
A. 图甲反映该电学元件的导电性能随电压的增大而增强
B. 图乙反映该电学元件的导电性能随温度的升高而减弱
C. 图丙反映该电学元件加正向电压和反向电压时导电性能一样
D. 图丙反映该电学元件如果加上较高的反向电压（大于）时，反向电流才急剧变大
【答案】D
【解析】
【详解】A．由图甲可知随着电压增加图线斜率不变，即该元件电阻阻值的倒数不变，阻值不变，导电性能不变，故A错误；
B．由图乙可知随着电压增加图线斜率变小，该元件电阻阻值的倒数变小，阻值增加，导电性能随电压的增大而减弱，但不能说明和温度的变化情况，故B错误；
C．由图丙可知加正向电压和反向电压时图线关于原点不对称，因为横坐标不一样的，故导电性能不一样，故C错误。
D．根据图丙可知该电学元件如果加上较高的反向电压（大于）时，反向电流才急剧变大，故D正确。
故选D。
9.一切物体的分子都在做永不停息的无规则热运动，但大量分子的运动却有一定的统计规律。氧气分子在0℃或100℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比（以下简称占比）随气体分子速率的变化如图中两条曲线所示。对于图线的分析，下列说法正确的是（ ）
A. 如果同样质量的氧气所占据体积不变，100℃温度下氧气分子在单位时间与单位面积器壁碰撞的次数较0℃时更多
B. 100℃温度下，速率在200~300m/s的那一部分分子占比较 0℃的占比多
C. 由于分子之间的频繁碰撞，经过足够长时间，各种温度下的氧气分子都将比现在速率更趋于一样
D. 温度升高，所有分子的动能都增大
【答案】A
【解析】
【详解】A．如果同样质量的氧气所占据体积不变，100℃ 温度下氧气分子运动的平均速率较大，则在单位时间与单位面积器壁碰撞的次数较 0℃时更多，故A正确；
B．实线对应的最大比例的速率区间内分子动能大，说明实线对应的温度高，为100℃时的情形，由图可知速率在 200~300m/s 的那一部分分子占比较 0℃的占比少，故B错误；
C．因速率较大的分子与速率较小的分子碰撞时只是交换速度，则即使分子之间的频繁碰撞，经过足够长时间，各种速率的分子所占的比例不会发生变化，故C错误；
D．温度升高，分子的平均动能变大，并非所有分子的动能都增大，故D错误。
故选A。
10.如图中是匀强磁场里的一片金属片，其平面与磁场方向平行，一个粒子从某点以与垂直的速度射出，动能是，该粒子在磁场中的运动轨迹如图所示。今测得它在金属片两边的轨道半径之比是，若在穿越金属板过程中粒子受到的阻力大小及电荷量恒定，则下列说法正确的是
A. 该粒子的动能增加了
B. 该粒子的动能减少了
C. 该粒子做圆周运动的周期减小
D. 该粒子最多能穿越金属板6次
【答案】B
【解析】
【详解】ABD．根据：
可得：
所以：
即：
又因为动能表达式：
所以开始的动能为：
穿过金属板后的动能：
粒子每穿过一次金属片损失的动能：
所以有：
即该粒子最多能穿过的金属板的次数为5次；故B正确，AD错误；
C．带电粒子在磁场中做圆周运动的周期，根据：
可得：
可知周期与速度无关，故C错误
故选B。
11.如图1所示，虚线MN、M′N′为一匀强磁场区域的左右边界，磁场宽度为L，方向竖直向下．边长为l的正方形闭合金属线框abcd，以初速度v0沿光滑绝缘水平面向磁场区域运动，经过一段时间线框通过了磁场区域．已知l
A. 图2正确，且S1>S2 B. 图2正确，且S1=S2
C. 图3正确，且S3>S4 D. 图3正确，且S3=S4
【答案】D
【解析】
【详解】AB．当线框向右运动过程中，有两个过程产生安培力，即进入磁场到完全进入磁场和离开磁场到完全离开磁场两个过程；其中任一过程产生的电动势
E=BvL
产生的电流为
I=E/R=BLv/R
产生的安培力
F=BIL=B2L2v/R
当时间增加时，速度减小，则由上式可知，安培力减小，所以AB选项错误；
CD．另一方面看，产生的平均电动势为
E=BΔs/Δt
产生的电流为
I=E/R= BΔs/ΔtR
产生的安培力为
F=BIL=B2lΔs/RΔt
变形后得
FΔt=B2lΔs/R
所以
S3=S4
则D选项正确，C错误；
故选D．
12.在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直时，在导体内的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象就是霍尔效应，这个电势差也被叫做霍尔电压。同时在导体内形成霍尔电场，利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域。如图所示，在匀强磁场（磁场方向垂直于前后表面），有一载流导体，已知上表面宽为，侧面高为（已在图中标出），若通过导体的电流为，电压表示数为，电子的电荷量为，导体单位体积内的自由电子数为，下列说法中正确的是
A. 洛伦兹力对电子做正功
B. 磁感应强度大小
C. 导体内形成的霍尔电场
D. 若图中的电流是电子的定向运动产生的，则上表面比下表面地势高。
【答案】B
【解析】
【详解】A．洛伦兹力在任何情况下都不做功，故A错误；
BC．当电压表示数稳定为U时，根据受力平衡有：
根据匀强电场电场强度与电势差的关系有：
根据电流为观表达式有：
联立可得：
故B正确，C错误；
D．电流是电子的定向运动产生的，电子定向移动方向与电流方向相反，故由左手定则可以判断电子向上表面偏转，所以上表面电势低于下表面，故D错误。
故选B。
13.如图所示，在光滑的水平面上，物体B静止，在物体B上固定一个轻弹簧。物体A以某一速度沿水平方向向右运动，通过弹簧与物体B发生作用。两物体的质量相等，作用过程中，弹簧获得的最大弹性势能为EP。现将B的质量加倍，弹簧获得的最大弹性势能仍为EP。则在物体A开始接触弹簧到弹簧具有最大弹性势能的过程中，第一次和第二次相比（ ）
A. 物体A的初动能之比为2∶1
B. 物体A的初动能之比为4∶3
C. 物体A损失的动能之比为1∶1
D. 物体A损失的动能之比为27∶32
【答案】B
【解析】
【详解】AB．在整个过程中，弹簧具有最大弹性势能时A和B的速度相同，根据动量守恒定律可可知当A、B质量相等时有
根据机械能守恒定律有
B的质量加倍后有
根据机械能守恒定律有
联立以上各式计算得出物体A的初动能之比为，故A错误，B正确；
CD．当A、B质量相等时物体A损失的动能为
B的质量加倍后A损失的动能为
结合前面的分析联立各式得
故C错误，D错误。
故选B。
14.是“第五代移动通讯技术”的简称。目前通州区是北京市覆盖率最高的区县，相信很多人都经历过手机信号不好或不稳定的情况，能有效解决信号问题。由于先前的等已经将大部分通讯频段占用，留给的频段已经很小了。采用了比更高的频段，网络运用的是毫米波，将网络通讯速度提高百倍以上，但毫米波也有明显缺陷，穿透能力弱，目前解决的办法是缩减基站体积，在城市各个角落建立类似于路灯的微型基站。综合上述材料，下列说法中不正确的是
A. 信号不适合长距离传输
B. 手机信号不好或不稳定的情况有可能因为多普勒效应或地面楼房钢筋结构对信号一定量的屏蔽
C. 信号比信号更容易发生衍射现象
D. 随着基站数量增多并且越来越密集，可以把基站的功率设计小一些
【答案】C
【解析】
【详解】A．因为信号穿透能力弱，故不适合长距离传输，故A不符合题意；
B．因5G信号穿透能力弱，手机信号不好或不稳定的情况有可能因为多普勒效应或地面楼房钢筋结构对信号一定量的屏蔽，故B不符合题意；
C．采用了比的频段,即比频率更高，波长更短，更不容易发生衍射现象，故C符合题意；
D．随着基站数量增多并且越来越密集，可以吧基站功率设计小一些建立微型基站，故D不符合题意。
本题选择不正确的，故选C。
二、填空题（本题 2 个小题，每空 2 分，共 18 分）
15.在“测定一节干电池的电动势和内阻”的实验中，回答下列问题：
（1）请根据图甲、图乙，图丙的实验电路原理图，分别写出这三种测量方法所对应的电动势的表达式（用电压表示数、电流表示数、外电阻、内电阻表示）。
图甲：E=_____ 图乙：E=_______ 图丙：E=_______
（2）若想利用电流表和电压表来完成实验，要求尽量减小实验误差，在图甲和图丁中，应选择图___________（选填“甲”或“丁”），因为____________，所以实验误差较小。
【答案】 (1). (2). (3). (4). 甲 (5). 电源内阻较小，丁电路中的电流表分压影响较大
【解析】
【详解】(1)[1]根据题意可知图甲电动势的表达式为：
[2]图乙电动势的表达式为：
[3]图丙电动势的表达式为：
(2)[4][5]根据：
测量电源电动势和内阻时，需要测出多组对应的路端电压U和干路电流I，电压表和电流表内阻影响会造成实验误差；电源内阻较小，所以丁电路中的电流表分压影响较大，因此应选择甲电路。
16.小红用如图甲所示的装置探究“影响感应电流方向的因素”，螺线管与电流计构成闭合电路，条形磁铁N极朝下，请回答下列问题：
（1）要想使电流计指针发生偏转，即有感应电流产生，小红进行了以下四种操作，其中可行的是__________（选填选项前的字母）。
A. 螺线管不动，磁铁匀速插入或拔出螺线管
B. 螺线管不动，磁铁加速插入或拔出螺线管
C. 磁铁与螺线管保持相对静止，一起匀速向上运动
D. 磁铁与螺线管保持相对静止，一起在水平面内做圆周运动
（2）在（1）的研究中，小红发现电流计指针偏转方向会有不同，也就是感应电流方向不同，根据（1）中的操作，则感应电流方向与下列哪些因素有关________（选填选项前的字母）。
A. 螺线管的匝数
B. 磁铁的磁性强弱
C. 磁铁运动的方向
D. 磁铁运动的速度大小
（3）小红又将实验装置改造，如图乙所示，螺线管经过滑动变阻器与开关、电池相连构成直流电路；螺线管与电流计构成闭合电路，螺线管套在螺线管的外面，为了探究影响感应电流方向的因素，闭合开关后，以不同速度移动滑动变阻器的划片，观察指针摆动情况；由此实验可以得出恰当的结论是__________（选填选项前的字母）。
A. 螺线管的磁性变强或变弱影响指针摆动幅度大小
B. 螺线管的磁性变强或变弱影响指针摆动方向
C. 螺线管的磁性强弱变化快慢影响指针摆动幅度大小
D. 螺线管的磁性强弱变化快慢影响指针摆动方向
（4）在（3）的研究中，完成实验后未断开开关，也未把两螺线管和铁芯分开设置，在拆除电路时突然被电击了一下，则被电击是在拆除________（选填“”或“”）螺线管所在电路时发生的。试分析被电击的原因：____________。
【答案】 (1). AB (2). C (3). BC (4). A (5). 电流快速减小，由于自感作用，螺线管会产生很大的感应电动势
【解析】
【详解】(1)[1]AB．螺线管不动磁铁不管是匀速还是加速插入或拔出螺线管磁通量都会发生改变，会产生感应电流，电流计指针发生偏转，故A正确，B正确；
CD．磁铁与螺线管保持相对静止，一起匀速向上运动或一起在水平面内做圆周运动，螺线管磁通量都不发生变化，故不会产生感应电流，电流计指针不偏转，故C错误，D错误。
故选AB。
(2)[2]根据(1)的操作会发现磁铁插入或拔出时螺线管时电流计指针偏转方向会有不同，故可知感应电流方向与磁铁运动的方向有关，故C正确，ABD错误；
故选C。
(3)[3]以不同速度移动滑动变阻器的划片可以改变螺线管的磁性强弱及其强弱变化快慢，通过操作可以判断螺线管的磁性变强或变弱影响指针摆动方向，磁性强弱变化快慢影响指针摆动幅度大小；故BC正确，AD错误。
故选BC。
(4)[4][5]在拆除螺线管时，电流快速减小，由于自感作用，螺线管会产生很大的感应电动势，所以被电击一下。
三.计算题（本题共 4 个小题，共 40 分。解答时应画出必要的受力图，写出必要的文字说明和原始方程。只写出最后答案不能得分。有数值计算的题，答案中要明确写出数值和 单位）
17.某同学研究重物与地面撞击的过程，利用传感器记录重物与地面的接触时间。他让质量为M=9kg的重物（包括传感器）从高H=0.45m自由下落撞击地面，重物反弹高度h=0.20m，重物与地面接触时间t=0.1s。若重物与地面的形变很小，可忽略不计。求此过程中：
(1)重物刚要撞击地面瞬间速度大小；
(2)重物受到地面的平均冲击力；
(3)重物与地面撞击过程中损失的机械能。
【答案】(1)3m/s；(2)540N；(3)22.5J
【解析】
【详解】(1)重物自由下落，设落地瞬间速度为大小v1，则根据自由落体运动公式有
代入数据可得
v1=3m/s
方向竖直向下。
(2)设反弹的速度大小为v2，则有
代入数据可得
v2=2m/s
速度方向竖直向上；规定向上为正方向，则由动量定理可得
代入数据有
解得
F=540N
(3)根据能量守恒可知，损失的机械能为
代入数据可得
18.1932 年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器，巧妙地利用带电粒子在磁场中运动特点，解决了粒子的加速问题．现在回旋加速器被广泛应用于科学研究和医学设备中．某型号的回旋加速器的工作原理如图甲所示，图乙为俯视图．回旋加速器的核心部分为两个 D 形盒，分别为 D1、D2．D 形盒装在真空容器里，整个装置放在巨大的电磁铁两极之间的强大磁场中，磁场可以认为是匀强磁场，且与 D 形盒底面垂直．两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计．D 形盒的半径为 R，磁场的磁感应强度为 B．设质子从粒子源 A 处进入加速电场的初速度不计．质子质量为 m、电荷量为+q．加速器接入一定频率的高频交变电源，加速电压为 U．加速过程中不考虑相对论效应和重力作用．求：
（1）质子第一次经过狭缝被加速后进入 D2 盒时的速度大小 v1 和进入 D2 盒后运动的轨道半径 r1；
（2）质子被加速后获得的最大动能 Ek 和交变电压的频率 f；
（3）若两 D 形盒狭缝之间距离为 d，且 d<
【解析】
（1）设质子第1此经过狭缝被加速后的速度为v1： 解得
解得：
（2）当粒子在磁场中运动半径非常接近D型盒的半径A时，粒子的动能最大，设速度为vm，则
解得
回旋加速器正常工作时高频交变电压的频率等于粒子回旋的频率，则设粒子在磁场中运动的周期为T,则：
则
（3）设质子从静止开始加速到粒子离开加速了n圈，粒子在出口处的速度为v，根据动能定理可得：
可得
粒子在夹缝中加速时，有： ，第n次通过夹缝所用时间满足： 将粒子每次通过夹缝所用时间累加，则有
而粒子在磁场中运动的时间为（每圈周期相同）
可解得，因为d<
（1）以为纵坐标，为横坐标。在图乙中画出变压器的输出电压与匝数关系图像的示意图，并说明—图像斜率的物理意义。
（2）设变压器原线圈的匝数为，感应电动势为，端电压为；副线圈的匝数为，感应电动势为，端电压为。请理论推导理想变压器线圈两端的电压与匝数的关系。
（3）如图丙、丁所示，是电压互感器和电流互感器的原理图（“○”中的电表未画出），根据他们的工作原理填写下列表格。
“○”中所用的电表（选填“电压表”或“电流表”）
比较原线圈与副线圈导线的粗细（选填“较粗”或“较细”）
丙
丁
【答案】(1)图见解析，物理意义为每匝线圈的电压 (2)推导过程见解析 (3)见解析
【解析】
【详解】(1)根据题意做出图像如图所示：
—图像斜率的物理意义表示每匝线圈产生的电压。
(2)由于互感现象没有漏磁，原副线圈中的每匝线圈都具有相同的，根据法拉第电磁感应定律有：
所以联立有：
由于不计原副线圈的电阻，因此原线圈两端电压U1=E1，副线圈两端电压U2=E2，所以有：
(3)根据电压互感器和电流互感器原理和特点可填表如下：
“○”中所用的电表（选填“电压表”或“电流表”）
比较原线圈与副线圈导线的粗细（选填“较粗”或“较细”）
丙
电压表
较细
丁
电流表
较粗
20.自然界真是奇妙，微观世界的规律竟然与宏观运动规律存在相似之处。在长期的科学探索实践中，人类已经建立起各种形式的能量概念以及度量方法，其中一种能量是势能，势能是有由于物体间存在相互作用而具有的、由物体间相对位置决定的能。如重力势能，弹性势能，分子势能和电势能等。可以认为蹦极运动中的弹性绳的弹力的变化规律和弹簧相同，k为其劲度系数，l0为弹性绳的原长。
(1)游客相对蹦极平台的位移为x，弹性绳对游客的弹力为F，取竖直向下为正方向，请在图中画出F随x变化的示意图，并借助F-x图像推导当游客位移为x（x≥l0）时，弹性绳弹性势能EP的表达式；
(2)已知l0=10m，k=100N/m，蹦极平台与地面间的距离D=55m。取重力加速度g=10m/s2。计算总质量M=160kg的游客使用该蹦极设施时距离地面的最小距离。
【答案】(1)示意图如图
；(2)5m
【解析】
【详解】(1)因为蹦极运动中的弹性绳的弹力的变化规律和弹簧相同，取竖直向下为正方向，所以类比弹簧弹力的变化规律如图所示
在F—x图中，当x>l0时图线与x轴所围成的面积表示弹力F做的功，则在游客位移从l0变为x的过程中，弹力做功为
所以弹性绳的弹性势能为
(2)当游客从蹦极平台第一次到达最低点的过程中，设到达最低点的距离为l，根据机械能守恒有
解得
l=50m或l=2m（舍去）
所以距离地面的最小距离为
21.如图甲所示，a、b为某种物质的两个分子，假设分子a固定不动，分子b只在ab间分子力的作用下运动（在x轴上），以a为原点，沿两分子连线建立x轴。两个分子之间的作用力与它们之间距离x的F—x关系图线如图乙所示。图线在r0处的斜率为k，当分子b在两分子间距r0附近小范围振动时：
(1)弹簧、橡皮筋等弹性物质，大多有“弹性限度”，在“弹性限度”范围遵守胡克定律，请结合图乙从微观尺度上谈谈你对“弹性限度”范围的理解。说明在“弹性限度”范围内，微观层面上分子b的运动形式；
(2)推导两分子间距为x（xr0）时，两分子间分子势能EP的表达式；当两分子间距离为r0时，b分子的动能为Ek0。求两分子在r0附近小范围振动时的振动范围。当温度小范围升高时，热运动加剧，A同学认为分子振动范围变大，B同学认为分子振动频率变大，哪位同学的观点正确？
【答案】(1)见解析，简谐振动；(2)，，A同学正确。
【解析】
【详解】(1)弹力时分子力的宏观表现，从微观尺度上看，只有在r0附近，分子力才和分子偏离r0的距离成正比，宏观上表现为“弹性限度”范围。在“弹性限度”范围内，微观层面上分子b的运动形式时简谐运动。
(2)在F—x图中，当x≥r0时图线与x轴所围成的面积表示弹力F做的功，则在游客位移从r0变为x的过程中，弹力做功为
所以弹性绳的弹性势能为
当两分子间距离为r0时，b分子的动能为Ek0，以此位置为起点，当b分子的动能全部转化为分子势能时即为最远点，所以有
可得
根据简谐振动的对称性可知振动范围为
当温度小范围升高时，热运动加剧，Ek0增大，则振动范围增大，频率不变，故A同学正确。
2019-2020 学年度第二学期高三 3 月份模拟考试物理试卷
一．单选题（本题共 14 个小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的，每小题 3 分，共 42 分）
1.关于天然放射现象，下列说法正确的是（ ）
A. α射线是由氦原子核衰变产生
B. β射线是由原子核外电子电离产生
C. 通过化学反应不能改变物质的放射性
D. γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生
【答案】C
【解析】
【详解】A．α射线是具有放射性的元素的原子核在发生衰变时两个中子和两个质子结合在一起而从原子核中释放出来，故A错误；
B．β射线是具有放射性的元素的原子核中的一个中子转化成一个质子同时释放出一个高速电子即β粒子，故B错误；
C．放射性元素的放射性是原子核自身决定的，而化学反应不能改变原子的原子核，故化学反应并不能改变物质的放射性，故C正确；
D．γ射线是原子核在发生α衰变和β衰变时产生的能量以γ光子的形式释放，故D错误。
故选C。
2.如图甲，让激光束通过一个狭缝，观察到光屏上出现单色条纹图样．现保持激光器与狭缝到光屏的距离不变，将光屏向狭缝处适当移动，下面关于本实验说法正确的是：
A. 将会观察到乙图样
B. 光屏上条纹更宽
C. 移动后，条纹变得模糊
D 该现象说明光具有波动性
【答案】D
【解析】
【详解】让激光束通过一个狭缝，观察到光屏上出现单色条纹图样是光的衍射图样，衍射条纹的中央亮条纹的宽度最大，将会观察到丙图样；当保持激光器与狭缝到光屏的距离不变，将光屏向狭缝处适当移动，光屏上条纹更窄，条纹变得清晰；光的衍射现象说明光具有波动性，故选项D正确，A、B、C错误．
3.一定质量的理想气体做等温膨胀时，下列说法中正确的是（ ）
A. 气体对外做正功，内能将减小
B. 气体吸热，外界对气体做负功
C. 分子平均动能增大，但单位体积的分子数减少，气体压强不变
D. 分子平均动能不变，但单位体积的分子数减少，气体压强降低
【答案】D
【解析】
【详解】根据
可知一定质量的理想气体做等温膨胀时，压强减小；因为温度不变，气体的内能不变，分子平均动能不变；又因为体积增大，单位体积内的分子数减少；体积增大，气体对外做正功，因为内能不变，由热力学第一定律知气体一定吸热.；综上分析可知D正确，ABC错误。
故选D。
4.如图所示是小明同学画的几种人造地球卫星轨道的示意图，视地球为均匀质量的球体，其中 a 卫星的轨道平面过地轴，b 卫星轨道与地轴夹角为一锐角，c 卫星轨道为与地轴垂直的椭圆．则
A. 三个卫星都不可能是地球同步卫星
B. 各轨道运行的卫星的速度大小始终不变
C. 如果各卫星质量相等，它们的机械能也相等
D. c 卫星在远地点的速度可能大于第一宇宙速度
【答案】A
【解析】
地球的同步卫星一定在与赤道共面的圆轨道上运行，则三个卫星都不可能是地球同步卫星，选项A正确；在c轨道上的卫星在椭圆轨道上运行，则卫星的速度大小不断变化，选项B错误；三个卫星的速度和高度都不能比较，则不能比较机械能的大小，选项C错误；第一宇宙速度是环绕地球做圆周运动卫星的最大速度，则c 卫星在远地点的速度一定小于第一宇宙速度，选项D错误；故选A.
5.如图所示是某种频率的光常温下从真空向介质入射时几种介质对真空的折射率，由表中数据结合相关知识可以知道
A. 这种光在玻璃中的速度大于在水中的速度
B. 这种频率的光用同一装置在水中进行双缝干涉实验观测的条纹间距大于在空气中观测的条纹间距
C. 光密介质的密度一定大于光疏介质密度
D. 这种频率的光从水晶射入空气比从水射入空气更容易发生全反射
【答案】D
【解析】
【详解】A．由表中数据可知，玻璃的折射率大于水的折射率，根据可知，光在玻璃中的速度小于在水中的速度，选项A错误；
B．这种频率的光在水中的波长小于在空气中的波长，则根据可知，这种频率的光用同一装置在水中进行双缝干涉实验观测的条纹间距小于在空气中观测的条纹间距，选项B错误；
C．光密介质的折射率较大，而不是密度较大，故C错误．
D．水晶对这种频率的光的折射率大于水的折射率，根据可知，水晶的临界角较小，则从水晶射入空气比从水射入空气更容易发生全反射，选项D正确；
故选D.
点睛：此题关键是能从表格中获取各种介质的折射率的信息；知道折射率越大，光在介质中的速度越小，临界角越小.
6.在均匀介质中坐标原点O处有一波源做简谐运动，其表达式y =5sin()，它在介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻波刚好传播到x=12m处，形成的波形图像如图所示，则（ ）
A. 这一列波的波速等于12m/s
B. 波源开始振动时的运动方向沿y轴负方向
C. M点在此后第3s末的振动方向沿y轴正方向
D. 此后M点第一次到达y=5m处所需时间是2s
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据
由图可知，所以
故A错误；
B．由题意可知处质点的振动方向即为波源开始振动时的方向，因波向x轴正向传播，通过“上下坡法”可知振动方向y轴正方向，故B错误；
C．通过“上下坡法”可知M点在此时振动方向向下，则第3秒末，即经过了0.75T，该点的振动方向沿y轴正向，故C正确；
D．因为此时M的振动方向向下，则此后M点第一次到达y=5m处所需时间是一定大于，即大于2s，故D错误。
故选C。
7.空间有一沿x轴分布的电场，其场强E随x变化的图像如图所示，规定场强沿x轴正方向为正方向。x1和x2为x轴上的两点。一负电荷从x1运动到x2，则该电荷的电势能（ ）
A. 先减小后增大
B. 先增大后减小
C. 逐渐增大
D. 逐渐减小
【答案】A
【解析】
【详解】由图可知，在x1处电场强度向x轴负方向，负电荷的电场力与电场方向相反，即在x1处电场力向x轴正方向，与运动方向相同，电场力先做正功，电势能减小，当电场方向沿x轴正方向时，电场力向x轴负方向，与运动方向相反，电场力做负功，电势能增加，A正确，BCD错误。
故选A。
8.某研究性学习小组描绘了三种电学元件的伏安特性曲线，如图所示，下列判断中正确的是
A. 图甲反映该电学元件的导电性能随电压的增大而增强
B. 图乙反映该电学元件的导电性能随温度的升高而减弱
C. 图丙反映该电学元件加正向电压和反向电压时导电性能一样
D. 图丙反映该电学元件如果加上较高的反向电压（大于）时，反向电流才急剧变大
【答案】D
【解析】
【详解】A．由图甲可知随着电压增加图线斜率不变，即该元件电阻阻值的倒数不变，阻值不变，导电性能不变，故A错误；
B．由图乙可知随着电压增加图线斜率变小，该元件电阻阻值的倒数变小，阻值增加，导电性能随电压的增大而减弱，但不能说明和温度的变化情况，故B错误；
C．由图丙可知加正向电压和反向电压时图线关于原点不对称，因为横坐标不一样的，故导电性能不一样，故C错误。
D．根据图丙可知该电学元件如果加上较高的反向电压（大于）时，反向电流才急剧变大，故D正确。
故选D。
9.一切物体的分子都在做永不停息的无规则热运动，但大量分子的运动却有一定的统计规律。氧气分子在0℃或100℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比（以下简称占比）随气体分子速率的变化如图中两条曲线所示。对于图线的分析，下列说法正确的是（ ）
A. 如果同样质量的氧气所占据体积不变，100℃温度下氧气分子在单位时间与单位面积器壁碰撞的次数较0℃时更多
B. 100℃温度下，速率在200~300m/s的那一部分分子占比较 0℃的占比多
C. 由于分子之间的频繁碰撞，经过足够长时间，各种温度下的氧气分子都将比现在速率更趋于一样
D. 温度升高，所有分子的动能都增大
【答案】A
【解析】
【详解】A．如果同样质量的氧气所占据体积不变，100℃ 温度下氧气分子运动的平均速率较大，则在单位时间与单位面积器壁碰撞的次数较 0℃时更多，故A正确；
B．实线对应的最大比例的速率区间内分子动能大，说明实线对应的温度高，为100℃时的情形，由图可知速率在 200~300m/s 的那一部分分子占比较 0℃的占比少，故B错误；
C．因速率较大的分子与速率较小的分子碰撞时只是交换速度，则即使分子之间的频繁碰撞，经过足够长时间，各种速率的分子所占的比例不会发生变化，故C错误；
D．温度升高，分子的平均动能变大，并非所有分子的动能都增大，故D错误。
故选A。
10.如图中是匀强磁场里的一片金属片，其平面与磁场方向平行，一个粒子从某点以与垂直的速度射出，动能是，该粒子在磁场中的运动轨迹如图所示。今测得它在金属片两边的轨道半径之比是，若在穿越金属板过程中粒子受到的阻力大小及电荷量恒定，则下列说法正确的是
A. 该粒子的动能增加了
B. 该粒子的动能减少了
C. 该粒子做圆周运动的周期减小
D. 该粒子最多能穿越金属板6次
【答案】B
【解析】
【详解】ABD．根据：
可得：
所以：
即：
又因为动能表达式：
所以开始的动能为：
穿过金属板后的动能：
粒子每穿过一次金属片损失的动能：
所以有：
即该粒子最多能穿过的金属板的次数为5次；故B正确，AD错误；
C．带电粒子在磁场中做圆周运动的周期，根据：
可得：
可知周期与速度无关，故C错误
故选B。
11.如图1所示，虚线MN、M′N′为一匀强磁场区域的左右边界，磁场宽度为L，方向竖直向下．边长为l的正方形闭合金属线框abcd，以初速度v0沿光滑绝缘水平面向磁场区域运动，经过一段时间线框通过了磁场区域．已知l
A. 图2正确，且S1>S2 B. 图2正确，且S1=S2
C. 图3正确，且S3>S4 D. 图3正确，且S3=S4
【答案】D
【解析】
【详解】AB．当线框向右运动过程中，有两个过程产生安培力，即进入磁场到完全进入磁场和离开磁场到完全离开磁场两个过程；其中任一过程产生的电动势
E=BvL
产生的电流为
I=E/R=BLv/R
产生的安培力
F=BIL=B2L2v/R
当时间增加时，速度减小，则由上式可知，安培力减小，所以AB选项错误；
CD．另一方面看，产生的平均电动势为
E=BΔs/Δt
产生的电流为
I=E/R= BΔs/ΔtR
产生的安培力为
F=BIL=B2lΔs/RΔt
变形后得
FΔt=B2lΔs/R
所以
S3=S4
则D选项正确，C错误；
故选D．
12.在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直时，在导体内的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象就是霍尔效应，这个电势差也被叫做霍尔电压。同时在导体内形成霍尔电场，利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域。如图所示，在匀强磁场（磁场方向垂直于前后表面），有一载流导体，已知上表面宽为，侧面高为（已在图中标出），若通过导体的电流为，电压表示数为，电子的电荷量为，导体单位体积内的自由电子数为，下列说法中正确的是
A. 洛伦兹力对电子做正功
B. 磁感应强度大小
C. 导体内形成的霍尔电场
D. 若图中的电流是电子的定向运动产生的，则上表面比下表面地势高。
【答案】B
【解析】
【详解】A．洛伦兹力在任何情况下都不做功，故A错误；
BC．当电压表示数稳定为U时，根据受力平衡有：
根据匀强电场电场强度与电势差的关系有：
根据电流为观表达式有：
联立可得：
故B正确，C错误；
D．电流是电子的定向运动产生的，电子定向移动方向与电流方向相反，故由左手定则可以判断电子向上表面偏转，所以上表面电势低于下表面，故D错误。
故选B。
13.如图所示，在光滑的水平面上，物体B静止，在物体B上固定一个轻弹簧。物体A以某一速度沿水平方向向右运动，通过弹簧与物体B发生作用。两物体的质量相等，作用过程中，弹簧获得的最大弹性势能为EP。现将B的质量加倍，弹簧获得的最大弹性势能仍为EP。则在物体A开始接触弹簧到弹簧具有最大弹性势能的过程中，第一次和第二次相比（ ）
A. 物体A的初动能之比为2∶1
B. 物体A的初动能之比为4∶3
C. 物体A损失的动能之比为1∶1
D. 物体A损失的动能之比为27∶32
【答案】B
【解析】
【详解】AB．在整个过程中，弹簧具有最大弹性势能时A和B的速度相同，根据动量守恒定律可可知当A、B质量相等时有
根据机械能守恒定律有
B的质量加倍后有
根据机械能守恒定律有
联立以上各式计算得出物体A的初动能之比为，故A错误，B正确；
CD．当A、B质量相等时物体A损失的动能为
B的质量加倍后A损失的动能为
结合前面的分析联立各式得
故C错误，D错误。
故选B。
14.是“第五代移动通讯技术”的简称。目前通州区是北京市覆盖率最高的区县，相信很多人都经历过手机信号不好或不稳定的情况，能有效解决信号问题。由于先前的等已经将大部分通讯频段占用，留给的频段已经很小了。采用了比更高的频段，网络运用的是毫米波，将网络通讯速度提高百倍以上，但毫米波也有明显缺陷，穿透能力弱，目前解决的办法是缩减基站体积，在城市各个角落建立类似于路灯的微型基站。综合上述材料，下列说法中不正确的是
A. 信号不适合长距离传输
B. 手机信号不好或不稳定的情况有可能因为多普勒效应或地面楼房钢筋结构对信号一定量的屏蔽
C. 信号比信号更容易发生衍射现象
D. 随着基站数量增多并且越来越密集，可以把基站的功率设计小一些
【答案】C
【解析】
【详解】A．因为信号穿透能力弱，故不适合长距离传输，故A不符合题意；
B．因5G信号穿透能力弱，手机信号不好或不稳定的情况有可能因为多普勒效应或地面楼房钢筋结构对信号一定量的屏蔽，故B不符合题意；
C．采用了比的频段,即比频率更高，波长更短，更不容易发生衍射现象，故C符合题意；
D．随着基站数量增多并且越来越密集，可以吧基站功率设计小一些建立微型基站，故D不符合题意。
本题选择不正确的，故选C。
二、填空题（本题 2 个小题，每空 2 分，共 18 分）
15.在“测定一节干电池的电动势和内阻”的实验中，回答下列问题：
（1）请根据图甲、图乙，图丙的实验电路原理图，分别写出这三种测量方法所对应的电动势的表达式（用电压表示数、电流表示数、外电阻、内电阻表示）。
图甲：E=_____ 图乙：E=_______ 图丙：E=_______
（2）若想利用电流表和电压表来完成实验，要求尽量减小实验误差，在图甲和图丁中，应选择图___________（选填“甲”或“丁”），因为____________，所以实验误差较小。
【答案】 (1). (2). (3). (4). 甲 (5). 电源内阻较小，丁电路中的电流表分压影响较大
【解析】
【详解】(1)[1]根据题意可知图甲电动势的表达式为：
[2]图乙电动势的表达式为：
[3]图丙电动势的表达式为：
(2)[4][5]根据：
测量电源电动势和内阻时，需要测出多组对应的路端电压U和干路电流I，电压表和电流表内阻影响会造成实验误差；电源内阻较小，所以丁电路中的电流表分压影响较大，因此应选择甲电路。
16.小红用如图甲所示的装置探究“影响感应电流方向的因素”，螺线管与电流计构成闭合电路，条形磁铁N极朝下，请回答下列问题：
（1）要想使电流计指针发生偏转，即有感应电流产生，小红进行了以下四种操作，其中可行的是__________（选填选项前的字母）。
A. 螺线管不动，磁铁匀速插入或拔出螺线管
B. 螺线管不动，磁铁加速插入或拔出螺线管
C. 磁铁与螺线管保持相对静止，一起匀速向上运动
D. 磁铁与螺线管保持相对静止，一起在水平面内做圆周运动
（2）在（1）的研究中，小红发现电流计指针偏转方向会有不同，也就是感应电流方向不同，根据（1）中的操作，则感应电流方向与下列哪些因素有关________（选填选项前的字母）。
A. 螺线管的匝数
B. 磁铁的磁性强弱
C. 磁铁运动的方向
D. 磁铁运动的速度大小
（3）小红又将实验装置改造，如图乙所示，螺线管经过滑动变阻器与开关、电池相连构成直流电路；螺线管与电流计构成闭合电路，螺线管套在螺线管的外面，为了探究影响感应电流方向的因素，闭合开关后，以不同速度移动滑动变阻器的划片，观察指针摆动情况；由此实验可以得出恰当的结论是__________（选填选项前的字母）。
A. 螺线管的磁性变强或变弱影响指针摆动幅度大小
B. 螺线管的磁性变强或变弱影响指针摆动方向
C. 螺线管的磁性强弱变化快慢影响指针摆动幅度大小
D. 螺线管的磁性强弱变化快慢影响指针摆动方向
（4）在（3）的研究中，完成实验后未断开开关，也未把两螺线管和铁芯分开设置，在拆除电路时突然被电击了一下，则被电击是在拆除________（选填“”或“”）螺线管所在电路时发生的。试分析被电击的原因：____________。
【答案】 (1). AB (2). C (3). BC (4). A (5). 电流快速减小，由于自感作用，螺线管会产生很大的感应电动势
【解析】
【详解】(1)[1]AB．螺线管不动磁铁不管是匀速还是加速插入或拔出螺线管磁通量都会发生改变，会产生感应电流，电流计指针发生偏转，故A正确，B正确；
CD．磁铁与螺线管保持相对静止，一起匀速向上运动或一起在水平面内做圆周运动，螺线管磁通量都不发生变化，故不会产生感应电流，电流计指针不偏转，故C错误，D错误。
故选AB。
(2)[2]根据(1)的操作会发现磁铁插入或拔出时螺线管时电流计指针偏转方向会有不同，故可知感应电流方向与磁铁运动的方向有关，故C正确，ABD错误；
故选C。
(3)[3]以不同速度移动滑动变阻器的划片可以改变螺线管的磁性强弱及其强弱变化快慢，通过操作可以判断螺线管的磁性变强或变弱影响指针摆动方向，磁性强弱变化快慢影响指针摆动幅度大小；故BC正确，AD错误。
故选BC。
(4)[4][5]在拆除螺线管时，电流快速减小，由于自感作用，螺线管会产生很大的感应电动势，所以被电击一下。
三.计算题（本题共 4 个小题，共 40 分。解答时应画出必要的受力图，写出必要的文字说明和原始方程。只写出最后答案不能得分。有数值计算的题，答案中要明确写出数值和 单位）
17.某同学研究重物与地面撞击的过程，利用传感器记录重物与地面的接触时间。他让质量为M=9kg的重物（包括传感器）从高H=0.45m自由下落撞击地面，重物反弹高度h=0.20m，重物与地面接触时间t=0.1s。若重物与地面的形变很小，可忽略不计。求此过程中：
(1)重物刚要撞击地面瞬间速度大小；
(2)重物受到地面的平均冲击力；
(3)重物与地面撞击过程中损失的机械能。
【答案】(1)3m/s；(2)540N；(3)22.5J
【解析】
【详解】(1)重物自由下落，设落地瞬间速度为大小v1，则根据自由落体运动公式有
代入数据可得
v1=3m/s
方向竖直向下。
(2)设反弹的速度大小为v2，则有
代入数据可得
v2=2m/s
速度方向竖直向上；规定向上为正方向，则由动量定理可得
代入数据有
解得
F=540N
(3)根据能量守恒可知，损失的机械能为
代入数据可得
18.1932 年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器，巧妙地利用带电粒子在磁场中运动特点，解决了粒子的加速问题．现在回旋加速器被广泛应用于科学研究和医学设备中．某型号的回旋加速器的工作原理如图甲所示，图乙为俯视图．回旋加速器的核心部分为两个 D 形盒，分别为 D1、D2．D 形盒装在真空容器里，整个装置放在巨大的电磁铁两极之间的强大磁场中，磁场可以认为是匀强磁场，且与 D 形盒底面垂直．两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计．D 形盒的半径为 R，磁场的磁感应强度为 B．设质子从粒子源 A 处进入加速电场的初速度不计．质子质量为 m、电荷量为+q．加速器接入一定频率的高频交变电源，加速电压为 U．加速过程中不考虑相对论效应和重力作用．求：
（1）质子第一次经过狭缝被加速后进入 D2 盒时的速度大小 v1 和进入 D2 盒后运动的轨道半径 r1；
（2）质子被加速后获得的最大动能 Ek 和交变电压的频率 f；
（3）若两 D 形盒狭缝之间距离为 d，且 d<
【解析】
（1）设质子第1此经过狭缝被加速后的速度为v1： 解得
解得：
（2）当粒子在磁场中运动半径非常接近D型盒的半径A时，粒子的动能最大，设速度为vm，则
解得
回旋加速器正常工作时高频交变电压的频率等于粒子回旋的频率，则设粒子在磁场中运动的周期为T,则：
则
（3）设质子从静止开始加速到粒子离开加速了n圈，粒子在出口处的速度为v，根据动能定理可得：
可得
粒子在夹缝中加速时，有： ，第n次通过夹缝所用时间满足： 将粒子每次通过夹缝所用时间累加，则有
而粒子在磁场中运动的时间为（每圈周期相同）
可解得，因为d<
（1）以为纵坐标，为横坐标。在图乙中画出变压器的输出电压与匝数关系图像的示意图，并说明—图像斜率的物理意义。
（2）设变压器原线圈的匝数为，感应电动势为，端电压为；副线圈的匝数为，感应电动势为，端电压为。请理论推导理想变压器线圈两端的电压与匝数的关系。
（3）如图丙、丁所示，是电压互感器和电流互感器的原理图（“○”中的电表未画出），根据他们的工作原理填写下列表格。
“○”中所用的电表（选填“电压表”或“电流表”）
比较原线圈与副线圈导线的粗细（选填“较粗”或“较细”）
丙
丁
【答案】(1)图见解析，物理意义为每匝线圈的电压 (2)推导过程见解析 (3)见解析
【解析】
【详解】(1)根据题意做出图像如图所示：
—图像斜率的物理意义表示每匝线圈产生的电压。
(2)由于互感现象没有漏磁，原副线圈中的每匝线圈都具有相同的，根据法拉第电磁感应定律有：
所以联立有：
由于不计原副线圈的电阻，因此原线圈两端电压U1=E1，副线圈两端电压U2=E2，所以有：
(3)根据电压互感器和电流互感器原理和特点可填表如下：
“○”中所用的电表（选填“电压表”或“电流表”）
比较原线圈与副线圈导线的粗细（选填“较粗”或“较细”）
丙
电压表
较细
丁
电流表
较粗
20.自然界真是奇妙，微观世界的规律竟然与宏观运动规律存在相似之处。在长期的科学探索实践中，人类已经建立起各种形式的能量概念以及度量方法，其中一种能量是势能，势能是有由于物体间存在相互作用而具有的、由物体间相对位置决定的能。如重力势能，弹性势能，分子势能和电势能等。可以认为蹦极运动中的弹性绳的弹力的变化规律和弹簧相同，k为其劲度系数，l0为弹性绳的原长。
(1)游客相对蹦极平台的位移为x，弹性绳对游客的弹力为F，取竖直向下为正方向，请在图中画出F随x变化的示意图，并借助F-x图像推导当游客位移为x（x≥l0）时，弹性绳弹性势能EP的表达式；
(2)已知l0=10m，k=100N/m，蹦极平台与地面间的距离D=55m。取重力加速度g=10m/s2。计算总质量M=160kg的游客使用该蹦极设施时距离地面的最小距离。
【答案】(1)示意图如图
；(2)5m
【解析】
【详解】(1)因为蹦极运动中的弹性绳的弹力的变化规律和弹簧相同，取竖直向下为正方向，所以类比弹簧弹力的变化规律如图所示
在F—x图中，当x>l0时图线与x轴所围成的面积表示弹力F做的功，则在游客位移从l0变为x的过程中，弹力做功为
所以弹性绳的弹性势能为
(2)当游客从蹦极平台第一次到达最低点的过程中，设到达最低点的距离为l，根据机械能守恒有
解得
l=50m或l=2m（舍去）
所以距离地面的最小距离为
21.如图甲所示，a、b为某种物质的两个分子，假设分子a固定不动，分子b只在ab间分子力的作用下运动（在x轴上），以a为原点，沿两分子连线建立x轴。两个分子之间的作用力与它们之间距离x的F—x关系图线如图乙所示。图线在r0处的斜率为k，当分子b在两分子间距r0附近小范围振动时：
(1)弹簧、橡皮筋等弹性物质，大多有“弹性限度”，在“弹性限度”范围遵守胡克定律，请结合图乙从微观尺度上谈谈你对“弹性限度”范围的理解。说明在“弹性限度”范围内，微观层面上分子b的运动形式；
(2)推导两分子间距为x（xr0）时，两分子间分子势能EP的表达式；当两分子间距离为r0时，b分子的动能为Ek0。求两分子在r0附近小范围振动时的振动范围。当温度小范围升高时，热运动加剧，A同学认为分子振动范围变大，B同学认为分子振动频率变大，哪位同学的观点正确？
【答案】(1)见解析，简谐振动；(2)，，A同学正确。
【解析】
【详解】(1)弹力时分子力的宏观表现，从微观尺度上看，只有在r0附近，分子力才和分子偏离r0的距离成正比，宏观上表现为“弹性限度”范围。在“弹性限度”范围内，微观层面上分子b的运动形式时简谐运动。
(2)在F—x图中，当x≥r0时图线与x轴所围成的面积表示弹力F做的功，则在游客位移从r0变为x的过程中，弹力做功为
所以弹性绳的弹性势能为
当两分子间距离为r0时，b分子的动能为Ek0，以此位置为起点，当b分子的动能全部转化为分子势能时即为最远点，所以有
可得
根据简谐振动的对称性可知振动范围为
当温度小范围升高时，热运动加剧，Ek0增大，则振动范围增大，频率不变，故A同学正确。
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