2019年北京市人大附中高三下学期三模物理试卷（解析版）

北京市人大附中2019年高三第二学期三模

物理试题

1. 下列现象中，与原子核内部变化有关的是

A. 粒子散射现象 B. 天然放射现象

C. 光电效应现象 D. 原子发光现象

【答案】B

【解析】

α粒子散射实验表明了原子内部有一个很小的核，并没有涉及到核内部的变化，故A项错误；天然放射现象是原子核内部发生变化自发的放射出α粒子或电子，从而发生α衰变或β衰变，故B项正确；光电效应是原子核外层电子脱离原子核的束缚而逸出，没有涉及到原子核的变化，故C项错误；原子发光是原子跃迁形成的也没有涉及到原子核的变化，故D项错误。

2.以下关于物质的微观解释正确的是（     ）

A. 分子间的距离增大时，分子间的引力先增大后减小

B. 当两分子间距离大于平衡位置的距离r0时，随着分子间的距离增大，分子势能增大

C. 气体对容器的压强是大量气体分子对容器的碰撞引起的，它跟气体的重力有关

D. 用气筒给自行车打气，越压缩越费劲，主要是因为气体分子之间斥力变大

【答案】B

【解析】

【详解】分子间的距离增大时，分子间的引力逐渐减小，选项A错误；当两分子间距离大于平衡位置的距离r0时，分子力表现为引力，随着分子间的距离增大，分子力做负功，则分子势能增大，选项B正确；气体对容器的压强是大量气体分子对容器的碰撞引起的，它跟气体的重力无关，选项C错误；用气筒给自行车打气，越压缩越费劲，主要是因为气体压强作用的缘故，与分子之间斥力无关，选项D错误.

3.用手握住较长软绳的一端连续上下抖动，形成一列简谐横波向右传播。某一时刻的波形如图所示，绳上a、b两质点均处于波峰位置。下列说法正确的是（     ）

A. a、b两点之间的距离为半个波长

B. a、b两点振动开始时刻相差半个周期

C. a点完成全振动的次数比b点多一次

D. a点完成全振动的次数比b点少一次

【答案】C

【解析】

【详解】由波形可知，a、b两点之间的距离为一个波长，选项A错误； a、b两点振动开始时刻相差一个周期，选项B错误；a点距离波源较近，且ab相差一个波长，则 a点完成全振动的次数比b点多一次，选项C正确，D错误.

4.类比是一种常用的研究方法。如图所示，O为椭圆ABCD的左焦点，在O点固定一个正电荷，某一电子P正好沿椭圆ABCD运动，A、C为长轴端点，B、D为短轴端点，这种运动与太阳系内行星的运动规律类似。下列说法中正确的是（     ）

A. 电子在A点的线速度小于在C点的线速度

B. 电子在A点的加速度小于在C点的加速度

C. 电子由A运动到C的过程中电场力做正功，电势能减小

D. 电子由A运动到C的过程中电场力做负功，电势能增加

【答案】D

【解析】

【详解】电子绕正电荷做椭圆轨道运动，可类比与太阳系内行星的运动，根据开普勒第二定律可知，电子在A点的线速度大于在C点的线速度，选项A错误；A点距离正电荷较近，受库仑力较大，根据牛顿第二定律可知，电子在A点的加速度大于在C点的加速度，选项B错误；电子由A运动到C的过程中电场力做负功，电势能增加，选项D正确，C错误。

5.一只电饭煲和一台洗衣机同时并入u＝311sin(314t) V的交流电源上，均正常工作，用电流表分别测得电饭煲的电流是5 A，洗衣机的电流是0.5 A，下列说法正确的是(　　)

A. 电饭煲的电阻是44 Ω，洗衣机电动机线圈电阻是440 Ω

B. 电饭煲的功率为1 555 W，洗衣机电动机的功率为155.5 W

C. 一分钟内电饭煲消耗的电能为6.6×104J，洗衣机电动机消耗的电能为6.6×103J

D. 电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍

【答案】C

【解析】

【分析】

电饭煲是纯电阻，洗衣机不是纯电阻，加在洗衣机两端的电压不是全部加在内阻上，根据功率公式和热量公式可以方向各项．

【详解】A、电饭煲与洗衣机都与电源并联，电源两端电压相等，均为220V，由欧姆定律可求得电饭煲的电阻为，但洗衣机不是纯电阻用电器，由求得的电阻是错误的，所以A项错。

B、它们消耗的电功率分别为，，所以B项错误。

C、电饭煲和洗衣机在1min内产生的电能分别为，，所以C项正确。

D、因洗衣机的内阻未知，无法比较二者的发热功率，所以D项错误。

故选C。

【点睛】本题需要注意的是对于非纯电阻器件，要注意区分两端电压和其内阻上的分压，区分总功率、机械功率和内阻消耗的功率．

6.光纤是在日常生活中广泛应用的技术。我们将激光信号通入光纤中，通过全反射传递信息。激光相比于普通光最大的优势在于它的相干性好，因此我们可以进行调制。关于激光和光导纤维的说法正确的是（     ）

A. 光导纤维内芯折射率小于外层折射率

B. 一束光导纤维同时刻只能传输某一个频率的光信号

C. 使用普通的自然光也可以进行调制

D. 调制激光信号就是按照要求改变激光的频率、振幅、相位和偏振

【答案】D

【解析】

【详解】根据全反射的条件可知，光导纤维内芯折射率大于外层折射率，选项A错误；一束光导纤维同时刻能传输不同频率的光信号，选项B错误；自然光中各种频率的光都有，不可以进行调制，选项C错误；调制激光信号就是按照要求改变激光的频率、振幅、相位和偏振，选项D正确.

7.用如图所示电路可以测量干电池的电动势和内阻，图中R为电阻箱。下列关于该实验的说法中正确的是（     ）

A. 为了测量电动势和内阻，至少需要测量6组数据

B. 用图象处理数据时，为了得到线性图象，可以作U与R的图象

C. 用图象处理数据时，为了得到线性图象，可以作1/U与R的图象

D. 因电压表内阻产生的误差属于系统误差

【答案】D

【解析】

【详解】根据实验原理E=U+r可知，方程中有两个未知量，则为了测量电动势和内阻，至少需要测量2组数据，选项A错误；根据E=U+r可得，则用图象处理数据时，为了得到线性图象，可以作的图象，选项BC错误；因电压表内阻产生的误差属于系统误差，选项D正确.

8.2019年北京时间4月10日21时，人类历史上首张黑洞照片被正式披露，引起世界轰动。黑洞是一类特殊的天体，质量极大，引力极强，在它附近（黑洞视界）范围内，连光也不能逃逸，并伴随很多新奇的物理现象。传统上认为，黑洞“有进无出”，任何东西都不能从黑洞视界里逃逸出来。但霍金、贝肯斯坦等人经过理论分析，认为黑洞也在向外发出热辐射，此即著名的“霍金辐射”，因此可以定义一个“黑洞温度”T：常量，c为真空中的光速，G为万有引力常量，M为黑洞质量，k是一个有重要物理意义的常量，叫做“玻尔兹曼常量”。以下几个选项，不能用来表示“玻尔兹曼常量”单位的是：

A.  B.  C. J·K-1 D.

【答案】A

【解析】

【详解】由可得，则k单位是：，则不能用来表示“玻尔兹曼常量”单位的是A，故选A.

9.用如图所示的装置验证牛顿第二定律。两个相同的小车放在光滑水平板上，前端各系一条细绳，绳的另一端通过定滑轮各挂一个小盘，盘中可放砝码。小盘和砝码所受的重力，等于使小车做匀加速运动的力。因此，增减小盘中的砝码就可以改变小车受到的合力。两个小车后端各系一条细线，用一个黑板擦把两条细线同时按在桌子上，使小车静止。抬起黑板擦，两个小车同时开始运动，按下黑板擦，两个小车同时停下来，用刻度尺测出两个小车通过的位移分别为x1和x2，两小车质量相等，小盘和小盘中的砝码总质量分别为m1和m2。

①两小车加速过程中加速度大小之比为_______；

②为了验证加速度与力成正比，只需验证表达式_______成立。

【答案】    (1). （1）①    (2). ②

【解析】

【详解】（1）①根据x=at2可知，；

②为了验证加速度与力成正比，由F=Ma，可知，则，即只需验证表达式成立。

10.如图所示.在距水平地面高h=0.80m的水平桌面一端的边缘放置一个质量m=0.80kg的木块B，桌面的另一端有一块质量M=1.0kg的木块A以初速度v0=4.0m/s开始向着木块B滑动，经过时间t=0.80s与B发生碰撞，碰后两木块都落到地面上，木块B离开桌面后落到地面上的D点。设两木块均可以看作质点，它们的碰撞时间极短，且已知D点距桌面边缘的水平距离s=0.60m，木块A与桌面间的动摩擦因数μ=0.25，重力加速度取g=10m/s2。求：

(1)木块B离开桌面时的速度大小；

(2)两木块碰撞前瞬间，木块A的速度大小；

(3)两木块碰撞后瞬间，木块A的速度大小。

【答案】(1)   (2)   (3)

【解析】

【详解】(1)木块离开桌面后均做平抛运动，设木块B离开桌面时的速度大小为，在空中飞行的时间为t′。根据平抛运动规律有：，

解得：

(2)木块A在桌面上受到滑动摩擦力作用做匀减速运动，根据牛顿第二定律，木块A的加速度：

设两木块碰撞前A的速度大小为v，根据运动学公式，得

(3)设两木块碰撞后木块A的速度大小为，根据动量守恒定律有：

解得：.

11.功能关系贯穿整个高中物理。

(1)如图所示，质量为m的物体，在恒定外力F作用下沿直线运动，速度由v0变化到v时，发生的位移为x。试从牛顿第二定律及运动学公式推导出动能定理。上述推导的结果对于物体受变力作用、或者做曲线运动时是否成立？说明理由。

(2)如图所示，固定的水平光滑金属导轨，间距为L，右端接有阻值为R的电阻，处在方向竖直向外、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m的导体棒与固定弹簧相连，放在导轨上，导轨与导体棒的电阻均可忽略。初始时刻，弹簧恰处于自然长度。现给导体棒一个水平向右的初速度v0，在沿导轨运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。导体棒速度第一次为零时，弹簧的弹性势能为Ep，则在这一过程中：

①直接写出弹簧弹力做功W弹与弹性势能变化Ep的关系，进而求W弹；

②用动能定理求安培力所做的功W安。

【答案】(1)动能定理无论物体所受力是否为恒力、运动轨迹是否为直线均适用。简言之，动能定理是经典力学范围内的普适规律。 (2) (3)

【解析】

【详解】(1)由牛顿第二定律F=ma

及运动学公式

可得

当物体受变力作用、或者做曲线运动时，可以把过程分解成许多小段，认为物体在每小段运动中受到的是恒力、运动轨迹是直线，这样对每一段用动能定理，累加后也能得到同样的结果，所以动能定理无论物体所受力是否为恒力、运动轨迹是否为直线均适用。简言之，动能定理是经典力学范围内的普适规律。

(2)

进而.

(3)由动能定理：

解得：

12.(1)如图所示，半径为R的球壳均匀带正电+Q，已知静电力常量为k，球表面积公式为s=4R2。

①由对称性和场强叠加原理判断球心O点场强是否为零？（不必写判断过程）

②若在球壳上A点挖去半径为r的小圆孔（r<<R，且不影响其它电荷分布），求球心O处的场强大小和方向；

(2)自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断向外辐射电磁波，这种辐射与温度有关，称为热辐射。处于一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时，也要吸收由其他物体辐射的电磁能量，如果它处在平衡状态，则能量保持不变。若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体，它能100％地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体。单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比，即，其中为已知常量。

在下面的问题中，把研究对象都简单地看作黑体且表面的温度处处相同，太阳系中行星的运动都看成匀速圆周运动。

①已知太阳向外辐射的总功率为P，地球与太阳之间的距离为r，试建立一个合理的地球吸收太阳能量与自身热辐射平衡的模型，求出地球平均温度的表达式（结果用题中所给已知物理量表示）。又已知火星与太阳的距离为地球与太阳距离的1.5倍，进一步求火星温度与地球温度之比k。

②由于地球对太阳辐射的反射以及地球大气对自身热辐射的反射等因素的共同作用，地球表面的实际温度与上述计算结果略有不同，但差别很小。而火星上几乎没有大气，自身向外辐射时几乎没有阻挡，而来自太阳的辐射有部分会被火星表面反射。若仅考虑这个因素，火星表面的温度与上述计算结果相比偏大、偏小还是相等？

【答案】①球心0点场强为零②方向由O点指向A点 (2)①②偏小。

【解析】

【详解】①把球壳分成若干小的带电体，由对称性及场强叠加原理可知：同一条直径上两个小带电体在O点产生的场强矢量和为零，故球心O点场强为零。

②小圆孔对应的电量为

由场强叠加原理和对称性可知：球心O点场强大小等于A的对称点A′处等量电荷产生的场强大小，即

.方向由O点指向A点。

(2)①以太阳为中心，任意半径r的球面上，太阳单位面积的辐射功率为：

.

太阳光到达地球时，可看成平行光，因而地球吸收太阳辐射的面积可看成以地球半径为半径的圆的面积(过地心的大圆面积)，而地球自身向外辐射时，以球面的面积向外辐射。由题意可知：地球从太阳单位时间吸收的能量与自身单位时间向宇宙空间辐射的能量相等，温度不变。假设地球半径为R，根据热平衡方程，有：

.

解得：.

同理可得火星温度表达式，故火星温度与地球温度之比：.

②由题意可知，由于火星表面没有阻挡，热量向外辐射，可知火星表面的温度与上述计算结果相比偏小.

13.以下表格中所列数据是测量小灯泡U−I关系的实验数据：

①分析表格内实验数据并结合电表内阻（电压表约为3kΩ，电流表约为0.125Ω）可知，应选用的实验电路图是图_______（填“A”、“B”、“C”、“D”）；

②根据你所选的电路图完成实物图中的连线______。

③把表格中第4组数据所对应的点用记号“+”标在答题纸对应的U－I图中，并用平滑曲线作出完整的U－I图线______。

④现将两个这样的小灯泡并联后再与一个5的定值电阻R串联，接在内阻为1、电动势为3V的电源两端，如图所示。则图中电流表的读数为_______A（保留两位有效数字），此时每盏小灯泡的电功率为_______W（保留两位有效数字）

【答案】    (1). B    (2). 图像见解析；    (3). 图见解析；    (4). 0.32    (5). 0.18

【解析】

【详解】（2）①因电压和电流值从零开始调节，可知滑动变阻器用分压电路；由表中数据可知，待测电阻阻值大约为5Ω左右，可知RV>>Rx，则采用电流表外接，故选B.

②实物连线如图；

③图像如图：

④设每盏灯的电流为I，电压为U，则E=U+2I(R+r)，即U=3-12I，则将此函数关系画在灯泡的U-I图像中，可得：

由图像的交点可知，I=0.16A，U=1.1V，则图中电流表的读数为2I=0.32A，此时每盏小灯泡的电功率为P=IU=0.18W.