河北省石家庄市2020届高三下学期教学质量检测模拟物理试题

石家庄市高三教学质量检测模拟考试理科综合试卷（物理部分）

（时间：150分钟，分值300分）

二、选择题：本题共8小题，每小题6分。在每小题给出的四个选项中，第14~18题只有一项符合题目要求，第19~21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

1.氢原子的能级图如图所示，下列说法正确的是（　　）

A. 氢原子从高能级向低能级跃迁时吸收光子

B. 处于n＝2能级的氢原子可以吸收能量为2eV的光子

C. 一个氢原子从n＝4能级向基态跃迁时，可发出6种不同频率的光子

D. 处于n＝1能级的氢原子可以吸收能量为14eV的光子

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据异玻尔理论可知，氢原子从高能级向低能级跃迁时向外辐射光子，故A错误；

B．能级的氢原子吸收2eV的光子后的能量为

结合氢原子的能级图可知，没有该能级，可知处于能级的氢原子不能吸收能量为2eV的光子，故B错误；
C．一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时，最多能发出3种不同频率的光，即为

故C错误；

D．氢原子的能级中能量值最小为，处于能级的氢原子可以吸收能量为14eV的电子的能量，从而发生电离现象，故D正确；

故选D。

2.如图所示，平直滑梯静止放置在水平面上，一质量为m的小女孩以一定的初速度v沿滑梯斜面（与地面夹角为θ）下滑，若小女孩与滑梯斜面间的动摩擦因数μ＝tanθ，则下列说法中正确的是（　　）

A. 若此刻加一竖直向下的恒力作用在小女孩身上，小女孩一定会加速下滑

B. 若此刻对小女孩施加一水平向左的推力，则小女孩将加速下滑

C. 若此刻对小女孩施加一水平向左的推力，则小女孩将匀速下滑

D. 若此刻平行滑梯斜面向下对小女孩施加恒定推力，则小女孩将加速下滑

【答案】D

【解析】

【详解】A．小女孩与斜面间的动摩擦因数，则小女孩原来受到的滑动摩擦力

可知，小女孩受到的滑动摩擦力与重力沿斜面向下的分力大小相等，所以小女孩匀速下滑；若此刻加一竖直向下的恒力作用在小女孩身上，则有

因此小女孩受力仍平衡，仍会匀速下滑，故A错误；

BC．对小女孩施加一水平向右的推力，则有

小女孩将减速下滑，故B、C错误；

D．若此刻对小女孩施加一平行于斜面向下的恒定推力，小女孩对斜面的压力不变，所以小女孩受到的滑动摩擦力不变，则有

则小女孩所受的合力沿斜面向下，所以小女孩将加速下滑，故D正确；

故选D。

3.如图所示，水平面内有一平行金属导轨，导轨光滑且电阻不计，阻值为R的导体棒垂直于导轨放置，且与导轨接触良好．导轨所在空间存在匀强磁场，匀强磁场与导轨平面垂直．t＝0时，将开关S由1掷向2，分别用q、i、v和a表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度大小和加速度大小，则下列的图象中正确的是

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

试题分析：首先分析导体棒的运动情况：开关S由1掷到2，电容器放电后会在电路中产生电流．导体棒通有电流后会受到安培力的作用，会产生加速度而加速运动．导体棒切割磁感线，速度增大，感应电动势增大，则电路中电流减小，安培力减小，加速度减小．因导轨光滑，所以在有电流通过棒的过程中，棒是一直加速运动（变加速）加速度逐渐减小，速度逐渐增大．当感应电动势等于电容器的电压时，电路中无电流，达到一种平衡时，导体棒做匀速运动，加速度为零，速度达到最大值，所以C错误D正确．当棒匀速运动后，棒因切割磁感线有电动势，所以电容器两端的电压能稳定在某个不为0的数值，即电容器的电量应稳定在某个不为0的数值（不会减少到0）．这时电容器的电压等于棒的电动势数值，棒中无电流，故A，B错误．

考点：导体切割磁感线时的感应电流

4.如图所示，在直角三角形abc区域（含边界）内存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，∠a＝60°，∠b＝90°，边长ac＝L，一个粒子源在a点将质量为m、电荷量为q的带正电粒子以大小和方向不同的速度射入磁场，在磁场中运动时间最长的粒子中，不计重力，速度的最大值是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】粒子沿边界方向射入磁场从边射出磁场时转过的圆心角最大，粒子在磁场中的运动时间最长，粒子速度最大时运动轨迹与相切，粒子运动轨迹如图所示

由题意和几何关系可知

四边形是正方形，粒子轨道半径

粒子做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得

粒子的最大速度，解得

故A正确，B、C、D错误；

故选A

5.如图所示，小球甲从A点水平抛出，同时小球乙从B点自由释放，两小球先后经过C点时速度大小相等、方向间夹角为45°。已知B、C高度差为h，重力加速度为g。不计阻力。由以上条件可知（　　）

A. 甲小球做平抛运动的初速度大小为

B. 甲、乙小球到达C点所用时间之比为1：2

C. A、B两点的高度差为

D. A、B两点之间的距离为

【答案】D

【解析】

【详解】AB．对乙球有

对甲有

则有

则甲乙小球到达点所用时间之比为；乙球到达点的速度

则甲球到达点的速度

根据平行四边形定则知，甲球平抛运动初速度

故A、B错误；

C．、两点的高度差

则、的高度差

故C错误；

D．、两点之间的水平距离

则、两点之间的距离为

故D正确；

故选D。

6.法籍意大利数学家拉格朗日在论文《三体问题》中指出：两个质相差悬殊的天体（如太阳和地球）所在同一平面有个特殊点，如图中的所示，若飞行器位于这些点上，会在太阳与地球引力共同作用下，可以几乎不消耗燃料而保持与地球同步绕太阳做圆周运动，人们称之为拉格朗日点.若发射一颗卫星定位于拉格朗日点，下列说法正确的是（        ）

A. 该卫星绕太阳运动的周期和地球自转周期相等

B. 该卫星在点处于平衡状态

C. 该卫星绕太阳运动的向心加速度大于地球绕太阳运动的向心加速度

D. 该卫星在处所受太阳和地球引力的合力比在处大

【答案】CD

【解析】

【详解】据题意知，卫星与地球同步绕太阳做圆周运动，则公转周期相同，故A错误；卫星所受合力为地球和太阳对它引力的合力，这两个引力方向相同，合力不为零，处于非平衡状态，故B错误；由于卫星与地球绕太阳做圆周运动的周期相同，卫星的轨道半径大，根据公式可知，卫星绕太阳运动的向心加速度大于地球绕太阳运动的向心加速度，故C正确；卫星在或所处所受太阳和地球引力的合力提供做圆周运动的向心力，即，卫星在处的轨道半径比在处大，所以合力比在处大，所以合力比在处大，故D正确．

7.如图所示，甲为理想自耦变压器，A、P分别是可以滑动的触头．变压器输入图乙所示的交流电压，则

A. 通过滑动变阻器的交变电流的频率为50Hz

B. 滑动变阻器两端的电压等于220V

C. 触头A向下滑动时，滑动变阻器消耗功率变大

D. 触头P向下滑动时，滑动变阻器消耗功率变小

【答案】AC

【解析】

【详解】A．交流电的周期为T=0.02s，则通过滑动变阻器的交变电流的频率为50Hz，选项A正确；

B．变压器输入电压有效值为220V，则因变压器次级匝数大于初级匝数，可知滑动变阻器两端的电压大于220V，选项B错误；

CD．触头A向下滑动时，初级匝数减小，则次级电压变大，滑动变阻器消耗功率变大，选项C正确，D错误；

8.如图所示，绝缘轻弹簧的上端固定在天花板上的O点，下端系一质量为m、电荷量为q的带正电小球，小球套在O点正下方的水平光滑绝缘杆上，整个装置处于电场强度大小为E，方向沿杆向右的匀强电场中，现将小球从A点由静止释放，运动到B点时与其在A点时的弹簧弹力大小相等，OA=OB，在小球从A点运动到B点的过程中，下列判断正确的是（　　）

A. 小球到达B点时的速度为零

B. 小球的电势能一直减小

C. 小球的加速度大小为的位置有2个

D. 弹簧弹力对小球做功瞬时功率为零的位置有4个

【答案】BC

【解析】

【详解】A．小球从到的过程中，弹簧弹力做功为零，只有电场力做功，根据动能定理可得

所以小球到达点时的速度不为零，故A错误；

B．小球从到的过程中电场力一直做正功，所以小球的电势能一直减小，故B正确；

C．如图所示，设点正下方为点，与点关于点对称的点为点，所以小球从到过程中弹簧一直被压缩，弹簧原长的位置一定是在与点之间；小球处于点正下方和小球受到的弹力为零的位置时，小球合力都是，加速度都是，所以小球的加速度大小为的位置有2个，故C正确；

D．在点速度为零，弹力瞬时功率为零；在点正下方弹力方向与速度方向垂直，弹力功率为零；在弹簧处于原长的位置弹力为零，则弹力的功率为零，所以弹簧测力计对小球做功的瞬间功率为零的位置有3个，故D错误；

故选BC。

三、非选择题：共174分。第22～32题为必考题，每个试题考生都必须作答。第33～38题为选考题，考生根据要求作答。

9.某研究小组要测量电压表V1的内阻r1，要求方法简洁，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据，现提供如下器材：

A.电压表（V1）：量程3V，内阻r1待测（约2000Ω）

B.电压表（V2）：量程6V，内阻r2＝4000Ω

C.电流表（A1）：量程0.6A，内阻r4约为0.05Ω

D.滑动变阻器（R0）：总电阻约50Ω

E.电源（E）：电动势15V，内阻很小

F.电键（S）、导线若干

(1)请从所给器材中选出适当的器材，设计电路，在答题纸上相应位置画出电路图，标明所用器材的符号______；

(2)根据所设计的电路图，写出待测电压表V1的内阻r1的表达式，即：r1＝______。

【答案】    (1).     (2).

【解析】

【详解】(1)[1]题目中要求能够多测数据，因此滑动变阻器连入电路中采取分压式，保证电压可以从零开始；待测电压表允许通过的最大电流为

电流表不适合，所以串联一个阻值已知的电压表，最终电路图如下图所示

(2)[2]由欧姆定律及串联电流特点可知

即可得待测电压表V1的内阻为

10.小明同学利用如图所示的装置来验证机械能守恒定律。A为装有挡光片的钩码，总质量为M，挡光片的挡光宽度为b，轻绳一端与A相连，另一端跨过光滑轻质定滑轮与质量为m（m<M）的重物B相连。他的做法是：先用力拉住B，保持A、B静止，测出A的挡光片上端到光电门的距离h；然后由静止释放B，A下落过程中经过光电门，光电门可测出挡光片的挡光时间t，算出挡光片经过光电门的平均速度，将其视为A下落h（h≫b）时的速度，重力加速度为g。

(1)在A从静止开始下落h的过程中，验证以A、B、地球所组成的系统机械能守恒的表达式为______（用题目所给物理量的符号表示）；

(2)由于光电门所测的平均速度与物体A下落h时的瞬时速度间存在一个差值Δv，因而系统减少的重力势能______系统增加的动能（选填“大于”或“小于”）；

(3)为减小上述Δv对结果的影响，小明同学想到了以下一些做法，其中可行的是______；

A.减小挡光片上到光电门的距离h

B.增大挡光片的挡光宽度b

C.适当减小挡光片的挡光宽度b

(4)若采用本装置测量当地的重力加速度g，则测量值________真实值（选填“大于”“等于”或“小于”）。

【答案】    (1).     (2). 大于    (3). C    (4). 小于

【解析】

【详解】(1)系统重力势能的减小量为

物块经过光电门的瞬时速度为

则系统动能的增加量为

则机械能守恒的表达式为

(2)[2] 某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，用光电门测出的瞬时速度小于下落时的真实速度，则系统减少的重力势能大于系统增加的动能；

(3)[3]为减小上述对结果的影响，可以减小挡光片的宽度，使得平均速度更接近瞬时速度，故C正确，A、B错误；

故选C；

(4)[4]由于阻力的影响，重力加速度的测量值小于真实值。

11.倾角 的斜面与水平面如图所示平滑相接，A、B两完全相同的物块静置于斜面上，两物块相距s1＝4m，B距斜面底端P点的距离s2＝3m，物块与斜面及水平面的动摩擦因数均为μ＝0.5。现由静止释放物块A后1s再释放物块B。设A、B碰撞的时间极短，碰后就粘连在一起运动。取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2，试求：

(1)B物块释放后多长时间，A、B两物块发生碰撞；

(2)A、B最后停在距斜面底端P点多远处。

【答案】(1)1.5s；(2)1.9m

【解析】

【详解】(1)设A、B物块的质量均为，加速下滑时的加速度为，A、B在斜面上时的受力情况如图所示

由牛顿第二定律得

解得

设B物块释放后，经过时间时A追上B与其在斜面上相碰，由两者的位移关系得

解得

在15s内，B下滑的位移

可知A、B在斜面上发生碰撞

(2)两物块碰前A的速度

碰前B的速度

由于碰撞时间极短，设碰后两者的共同速度为，则由动量守恒定律得

解得

A、B相碰时距斜面底端的高度

设A、B最后停在距斜面底端P点处，由动能定理得

解得

12.如图所示，左侧平行极板间有水平方向的匀强电场，右侧绝缘光滑圆环内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，圆环的圆心为O，半径为R，现将质量为m、带电量大小为q的带正电的粒子(粒子重力忽略不计)，从a点由静止经电场加速后从小入口c沿圆环直径射入磁场区域．在圆心O的正上方圆环还有一个小出口b．己知粒子和圆环的碰撞过程没有动能和电荷量损失，B、R、m、q均为已知量．

(1)两极板间电压为U，请求出带电粒子在磁场中的运动半径r；

(2)两极板间电压U可取任意值，如果带电粒子能从出口b射出，则存在一个粒子从入口c射入，从出口b射出的最短时间，求这个最短时间；

(3)两极板间电压U取某些值时，粒子不经过圆环内的阴影bOc扇形区域就能从b出口射出，求两极板间所加电压U取的可能值．

【答案】（1）；（2）；（3）   

【解析】

（1）粒子在电场中加速，由动能定理：qU＝mv2
粒子在磁场中做错匀速圆周运动，洛仑兹力提供向心力： 
由以上两式可得： 

（2）经分析可知：粒子与圆环碰撞一次后从出口b射出，对应的粒子在磁场中运动的时间最短，运动轨迹如图所示．

由几何关系得： 
而
则最短时间
（3）设粒子在非阴影区与圆环碰撞n次后从出口b射出，每段圆弧所对圆心角θ，经分析由几何关系得： ；
由（1）问的结论及以上两式可得： ，（n=1，2，3…）

点睛：本题的靓点在于第三问：经n次碰撞或n+1次偏转后从b口射出，先求出偏转角，再由几何关系求出粒子做匀速圆周运动的半径与R的关系，从而求出粒子的速度，而速度是由加速电场加速获得，从而求出加速电压U.

13.下列说法中正确是（　　）

A. 一定质量的理想气体，若体积不变，当分子热运动变得剧烈时，压强一定变大

B. 当分子间的相互作用表现为引力时，其分子间没有斥力

C. 热量不能自发从高温物体传给低温物体

D. 晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点

E. 一定量的100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子之间的势能增加

【答案】ADE

【解析】

【详解】A．一定质量的理想气体，若体积不变，当分子热运动变得剧烈时，说明温度升高，根据可知，压强一定变大，故A正确；

B．分子间同时存在引力和斥力，表现为引力时，是分子引力大于分子斥力，故B错误；

C．热量可以自发地从高温物体传给低温物体，但不能自发地从低温物体传给高温物体，故C错误；

D．晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，故D正确；

E．温度是分子平均动能的标志，一定量的100℃的水变成100℃的水蒸气要吸收热量，而分子动能不变，故其分子之间的势能增加，故E正确；

故选ADE。

14.如图（a）所示，一导热性良好、内壁光滑的汽缸水平放置，面积S＝2×10－3m2、质量m＝4kg、厚度不计的活塞与汽缸底部之间封闭了一部分气体，此时活塞与汽缸底部之间的距离为24cm，在活塞的右侧12cm处有一对与汽缸固定连接的卡环，气体的温度为300K，大气压强p0＝1.0×105Pa。现将汽缸竖直放置，如图（b）所示，取g＝10m/s2。求：

(1)活塞与汽缸底部之间的距离；

(2)汽缸竖直放置后，当封闭气体的压强为1.5×105Pa时，求此时气体的温度。

【答案】(1)20cm；(2)675K

【解析】

【详解】(1)对于封闭气体，初状态

，，

末状态

，

根据理想气体状态方程有

解得

(2)当压强为时，压强大于，因此此时活塞与卡环接触，并有相互作用力，此时气体体积为

，

根据理想气体状态方程有

解得

15.如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时刻的波形图，x＝0处的质点做简谐运动的振动方程为cm，则下列说法中正确的是

A. 这列波的周期为0.2s，波速是10m/s

B. P点第一次到达波峰位置所需时间t＝0.45s

C. 这列波传到P所需要的时间为0.4s

D. P点第一次到达波峰位置时x＝0.25m处质点偏离平衡位置的位移是y＝－cm

E. P点第一次到达波峰位置时x＝0.25m处质点偏离平衡位置的位移是y＝cm

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．根据振动方程知

则该波的周期为

由波形图可知，波长为

则波速为

故A正确；

BC．这列波传到点所需要的时间为

这列波传到点时点向下起振，点由平衡位置运动到波峰的时间为

则点第一次到达波峰位置所需时间为

故B正确，C错误；

DE．处质点的运动总是滞后振源处质点振动，点第一到达波峰位置时，处质点偏离平衡位置的位移即为振源的情况，将，代入振动方程cm可得

故D正确，E错误；

故选ABD。

16.如图所示为三棱镜ABC的横截面，∠A＝70°，∠C＝90°，一单色光垂直于AC面入射，已知玻璃对该光全反射的临界角为45°，光在真空中的传播速度为c，求：

(1)该单色光在三棱镜中传播的速度；

(2)光线最后从三棱镜AB面射入空气时的折射角。

【答案】(1)；(2)

【解析】

【详解】(1) 据题意知，玻璃对该光全反射的临界角，由解得三棱镜的折射率为

由解得该单色光在三棱镜中传播的速度为

(2) 画出光在三棱镜中传播的光路图，如图所示

光线先射到面，图中入射角，大于全反射临界角，光线在面发生了全反射；

在面，由几何关系知入射角，大于全反射临界角，光线在BC面发生了全反射；

光线第二次入射到面时，由几何关系知入射角

小于全反射临界角，光线从三棱镜射出；由折射定律有

解得