2020年天津市普通高中学业水平等级性考试物理模拟试题（一）
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本试卷分选择题和非选择题两部分，满分100分
第Ⅰ卷（选择题）
注意事项：
每小题选出答案后，填入答题纸的表格中，答在试卷上无效。
本卷共8题，每题5分，共40分。
一、选题题（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．如图所示，一导热性能良好的金属气缸内封闭一定质量的理想气体。现缓慢地向活塞上倒一定质量的沙土，忽略环境温度的变化，在此过程中（ ）
A．单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数增多
B．气缸内大量分子撞击气缸壁的平均作用力增大
C．气缸内大量分子的平均动能增大
D．气体的内能增大
2．频率为的入射光照射某金属时发生光电效应现象。已知该金属的逸出功为W，普朗克常量为h，电子电荷量大小为e，下列说法正确的是（ ）
A．该金属的截止频率为
B．该金属的遏止电压为
C．增大入射光的强度，单位时间内发射的光电子数不变
D．增大入射光的频率，光电子的最大初动能不变
3．如图所示，线圈ABCD匝数n＝10，面积S＝0.4 m2，边界MN(与线圈的AB边重合)右侧存在磁感应强度B＝T的匀强磁场，若线圈从图示位置开始绕AB边以ω＝10π rad/s的角速度匀速转动.则以下说法正确的是（ ）
A．线圈产生的是正弦交流电
B．线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为40 V
C．线圈转动s时瞬时感应电动势为40 V
D．线圈产生的感应电动势的有效值为40 V
4．2019年1月3日，“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面。着陆前的部分运动过程简化如下：在距月面15km高处绕月做匀速圆周运动，然后减速下降至距月面100m处悬停，再缓慢降落到月面。己知万有引力常量和月球的第一宇宙速度，月球半径约为1.7×103km，由上述条件不能估算出（ ）
A．月球质量
B．月球表面的重力加速度
C．探测器在15km高处绕月运动的周期
D．探测器悬停时发动机产生的推力
5．两电荷量分别为q1和q2的点电荷固定在x轴上的O、M两点，两电荷连线上各点电势φ随x变化的关系如图所示，其中C为ND段电势最低的点，则下列说法正确的是（ ）
A．q1、q2为等量异种电荷
B．N、C两点间场强方向沿x轴负方向
C．N、D两点间的电场强度大小沿x轴正方向先减小后增大
D．将一正点电荷从N点移到D点，电势能先增大后减小
二、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，有选错或不答的得0分）
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
7．如图中坐标原点处的质点O为一简谐波的波源，当t = 0 s时，质点O从平衡位置开始振动，波沿x轴向两侧传播，P质点的平衡位置在1m～2m之间，Q质点的平衡位置在2m～3m之间。t1=2s时刻波形第一次如图所示，此时质点P、Q到平衡位置的距离相等，则（ ）
A．波源O的初始振动方向是从平衡位置沿y轴向上
B．从t2=2.5s开始计时，质点P比Q先回到平衡位置
C．当t2=2.5s时，P、Q两质点的速度方向相同
D．当t2=2.5s时，P、Q两质点的加速度方向相同
8．如图所示，质量为m的托盘P（包括框架）悬挂在轻质弹簧的下端处于静止状态，托盘的上表面水平。t=0时刻，将质量也为m的物块Q轻轻放到托盘上，t1时刻P、Q速度第一次达到最大，t2时刻，P、Q第一次下降到最低点，下列说法正确的是（ ）
A．Q刚放上P瞬间它们的加速度大小为
B．0~t1时间内弹簧弹力的冲量大于2mgt1
C．0~t1时间内P对Q的支持力不断增大
D．0~t2时间内P、Q的重力势能和弹簧弹性势能的总和不断减小
第Ⅱ卷（非选择题）
注意事项：
请用黑色墨水的钢笔或签字笔将答案写在答题纸相应的范围内。
解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的，答案中必须明确写出数值和单位。
本卷共4题，共60分。
9．（12分）
（1）一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中：
①甲同学在做该实验时，通过处理数据得到了图甲所示的F﹣x图象，其中F为弹簧弹力，x为弹簧长度．请通过图甲，分析并计算，该弹簧的原长x0＝_____cm，弹簧的弹性系数k＝_____N/m．该同学将该弹簧制成一把弹簧秤，当弹簧秤的示数如图乙所示时，该弹簧的长度x＝_____cm．
②乙同学使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度的图象如图丙所示．下列表述正确的是_____．
A．a的原长比b的长
B．a的劲度系数比b的大
C．a的劲度系数比b的小
D．测得的弹力与弹簧的长度成正比．
（2）某同学要测量一节干电池的电动势和内电阻：
①实验室除提供开关S和导线外，有以下器材可供选择：
电压表：V（量程3V，内阻Rv=10kΩ）
电流表：G（量程3mA，内阻Rg=100Ω）
电流表：A（量程3A，内阻约为0.5Ω）
滑动变阻器：R1（阻值范围0-10Ω，额定电流2A）
R2（阻值范围0-1000Ω，额定电流1A）
定值电阻：R3=0.5Ω
该同学依据器材画出了如图所示的原理图，他没有选用电流表A的原因是___________；
②该同学将电流表G与定值电阻R3并联，实际上是进行了电表的改装，则他改装后的电流表对应的量程是_______A；
③为了能准确地进行测量，同时为了操作方便，实验中应选用的滑动变阻器_______（填写器材的符号）；
④该同学利用上述实验原理图测得数据，以电流表G读数为横坐标，以电压表V读数为纵坐标绘出了如图所示的图线，根据图线可求出电源的电动势E=_______V （结果保留三位有效数字），电源的内阻r=_______Ω （结果保留两位有效数字）。
10．（14分）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．
11．（16分）如图所示，两光滑平行金属导轨置于水平面内，两导轨间距为L，左端连有阻值为的电阻，一金属杆置于导轨上，金属杆右侧存在一磁感应强度大小为、方向竖直向下的有界匀强磁场区域。已知金属杆质量为，电阻也为，以速度向右进入磁场区域，做减速运动，到达磁场区域右边界时速度恰好为零。金属杆与导轨始终保持垂直且接触良好，导轨电阻忽略不计。求：
（1）金属杆运动全过程中，在电阻上产生的热量
（2）金属杆运动全过程中，通过电阻的电荷量
（3）磁场左右边界间的距离
12．（18分）太阳喷发大量高能带电粒子，这些粒子形成的“太阳风”接近地球时，假如没有地球磁场， “太阳风”就不会受到地磁场的作用发生偏转而直射地球。在这种高能粒子的轰击下，地球的大气成分可能不是现在的样子，生命将无法存在。地磁场的作用使得带电粒子不能径直到达地面，而是被“运到”地球的南北两极，南极光和北极光就是带电粒子进入大气层的踪迹。假设“太阳风”主要成分为质子，速度约为0.1C（C=）。近似认为地磁场在赤道上空为匀强环形磁场，平均强度为，示意图如图所示。已知地球半径为，质子电荷量，质量。如果“太阳风”在赤道平面内射向地球，太阳喷发高能带电粒子，这些粒子形成的太阳风接近地球时，假如：
（1）太阳风中质子的速度的方向任意，则地磁场厚度d为多少时才能保证所有粒子都不能到达地表？并画出与之对应的粒子在磁场中的轨迹图。（结果保留两位有效数字）
（2）太阳风中质子垂直地表指向地心方向入射，地磁场的厚度至少为多少才能使粒子不能到达地表？并画出与之对应的粒子在磁场中的轨迹图。（结果保留两位有效数字）（时，）
（3）太阳风中粒子的入射方向和入射点与地心连线的夹角为如图，0<<90°，磁场厚度满足第（1）问中的要求为定值d。电子质量为me，电荷量为-e，则电子不能到达地表的最大速度和角度的关系，并画出与之对应的粒子在磁场中的轨迹图。（图中磁场方向垂直纸面）
参考答案
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
A | B | D | D | C | ABC | BD | AC |
9、【答案】
（1）8 25 20 B
（2）量程与被测电流值相比较太大 0.603 R1 1.48 0.84（0.70-0.90之间都给分）
10、【解析】
（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
11、【解析】
（1）由能量守恒，回路中总生热
根据串联电路特点，电阻上生热
解得
（2）金属杆运动过程中，应用动量定理
由
解得
（3）
而
解得
12、【解析】
（1）
轨迹如图中曲线（1）所示
由几何关系，地磁场的厚度至少为d=2R
故d=13km
（2）轨迹如图中曲线（2）所示
显然R<<r，根据勾股定理可知
R2+(d+r)2=(R+r)2
得d=R=6.3km
（3）轨迹如图所示
由余弦定理得
