2019年北京市西城区高三下学期第二次模拟考试物理试卷（解析版）
展开西城区高三模拟测试理科综合—物理
一、本部分共8小题，每小题6分，共48分.在每小题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项.
1.关于一定质量的气体，下列说法正确的是
A. 气体放出热量，其内能一定减小
B. 气体对外做功，其内能一定减小
C. 气体的温度降低，每个分子热运动的动能一定减小
D. 气体的温度降低，分子热运动的平均动能一定减小
【答案】D
【解析】
【详解】气体放出热量，若外界对气体做功，则其内能可能增大，选项A错误；气体对外做功，若吸收热量，则其内能可能变大，选项B错误；气体的温度降低，分子热运动的平均动能一定减小，但非每个分子热运动的动能都减小，选项D正确，C错误。
2.如图所示，一束光射向半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后分为两束单色光a和b。下列判断正确的是
A. a光的频率大于b光的频率
B. a光光子能量大于b光光子能量
C. 玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率
D. 玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率
【答案】C
【解析】
【详解】由图可知，b光的偏折程度较大，则b的折射率较大，b的频率较大，根据E=hγ可知，b光的光子能量较大，故选项C正确，ABD错误.
3.人类一直在追求能源的开发和有效利用，太阳能的利用非常广泛，而太阳的巨大能量来源于太阳内部所发生的核聚变反应，该核反应可能是
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】
【详解】A反应是轻核聚变反应，是太阳内部热核反应，选项A正确；B反应是α衰变方程，选项B错误；C反应是重核裂变反应，选项C错误；D反应是β衰变方程，选项D错误。
4.如图所示，实线为一列沿x轴正方向传播简谐横波在t = 0时刻的波形，虚线是该波在t = 0.20s时刻的波形，则此列波的周期可能为
A. 0.10s B. 0.20s C. 0.40s D. 0.80s
【答案】D
【解析】
【详解】设波的周期为T。波沿x轴正方向传播，则t=（n+）T，得到（n=0，1，2，…）当n=0时，T=0.8s；由于n是整数，T不可能等于0.10s、0.20s、040s。故D正确，ABC错误。
5.地球绕着太阳公转，其运动可看成匀速圆周运动。已知引力常量为G，如果要通过观测求得太阳的质量，还需要测量下列哪些量
A. 地球公转的轨道半径和自转周期
B. 地球公转的轨道半径和公转周期
C. 地球半径和地球的公转周期
D. 地球半径和地球的自转周期
【答案】B
【解析】
【详解】根据，解得，则已知地球公转的轨道半径r和公转周期T，即可求解太阳的质量M，选项B正确，ACD错误.
6.回旋加速器的工作原理如图所示：D1和D2是两个中空的半圆金属盒，它们之间有一定的电势差.A处的粒子源产生的α粒子在两盒之间被电场加速，两个半圆盒处于垂直于盒面的匀强磁场中。α粒子进入半圆金属盒内做匀速圆周运动。若忽略α粒子在电场中的加速时间且不考虑相对论效应，则下列说法正确的是
A. α粒子在磁场中回转一周运动的周期越来越小
B. α粒子在磁场中回转一周运动的周期越来越大
C. 仅增大两盒间的电势差，α粒子离开加速器时的动能增大
D. 仅增大金属盒的半径，α粒子离开加速器时的动能增大
【答案】D
【解析】
【详解】α粒子在磁场中运动的周期：，与其速度的大小无关，所以α粒子运动的周期不变。故AB错误；由得：，则最大动能为：，知最大动能与加速器的半径R、磁感线强度B以及电荷的电量q和质量m有关，与加速电压的大小无关；仅增大金属盒的半径，α粒子离开加速器时的动能增大，故C错误，D正确。
7.如图所示，小车放在木板上，小车的前端系一条细绳，绳的一端跨过定滑轮挂一个小盘，盘中放重物，用悬吊重物的方法为小车提供拉力。小车后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器。以小车为研究对象，用该装置进行物理实验，下列说法正确的是
A. 若探究动能定理, 必须调整定滑轮的高度使细线与木板平行
B. 若探究动能定理，必须使盘和盘上重物的质量远大于小车质量
C. 若研究匀变速直线运动规律，必须垫高木板一端以平衡小车受到的摩擦力
D. 若研究匀变速直线运动规律，必须使盘和盘上的重物质量远大于小车质量
【答案】A
【解析】
【详解】若探究动能定理, 必须调整定滑轮的高度使细线与木板平行，这样才能使得小车受到的拉力等于合外力，选项A正确；若探究动能定理，没必要使盘和盘上重物的质量远大于小车质量，选项B错误；若研究匀变速直线运动规律，只需让小车做匀加速运动即可，没必要平衡小车受到的摩擦力，也没必要使盘和盘上的重物质量远大于小车质量，选项CD错误.
8.2019年央视春晚深圳分会场首次成功实现4K超高清内容的5G网络传输。2020年我国将全面进入5G万物互联的商用网络新时代。所谓5G是指第五代通信技术，采用3300~5000MHZ频段的无线电波。现行的第四代移动通信技术4G，其频段范围是1880~2635MHZ.5G相比4G技术而言，其数据传输速度提升了数十倍，容量更大，时延大幅度缩短到1毫秒以内，为产业革命提供技术支撑。根据以上内容结合所学知识，判断下列说法正确的是
A. 4G信号是纵波，5G信号是横波
B. 4G信号和5G信号相遇能产生干涉现象
C. 4G信号比5G信号更容易发生衍射现象
D. 4G信号比5G信号在真空中的传播速度更小
【答案】C
【解析】
【详解】无论是4G还是5G，都是电磁波，都是横波，且在真空中的传播速度都是3×108m/s，选项AD错误；4G信号和5G信号的频率不同，则相遇时不能产生干涉现象，选项B错误；4G信号的频率小，波长较大，则4G信号比5G信号更容易发生衍射现象，选项C正确.
二、非选择题.
9.用图1所示的电路测定一节蓄电池的电动势和内阻。蓄电池的电动势E约为2V，内阻r比较小，为了实验的方便，电路中串联了一个定值电阻R0.
(1)现有蓄电池、电流表（量程0~0.6A）、滑动变阻器（0~20Ω）、开关、导线若干，以及下面的器材：
A.电压表（0~3V）
B电压表（0~15V）
C.定值电阻（2Ω）
D.定值电阻（10Ω）
实验中电压表应选用_______；R0应选用________（选填相应器材前的字母）.
(2)图2是实验器材实物图，已连接了部分导线.请根据图1，补充完成实物间的连线________.在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应该置于最_______端 (选填“左”或“右”).
(3)某位同学根据实验记录的数据做出如图3所示的U-I图线，可得出蓄电池的电动势E=____V，图线的斜率k=_____Ω，电源内电阻r =_______Ω.
(4)采用图1电路测量电源电动势和内阻，产生系统误差的主要原因是（ ）
A.电流表的分压作用
B.电流表的分流作用
C.电压表的分流作用
D.电压表的分压作用
(5)某位同学在实际操作中发现：开关断开时，电流表的示数为零，电压表却还有较大示数；闭合开关，移动滑片，电压表和电流表示数能够正常变化，获得多组数据.那么，这种闭合开关时所获得的多组数据_________（选填“可以”或“不可以”）用于求电动势和内阻.结合图2，简要说明“开关断开时，电压表还有较大示数”的原因_________.
【答案】 (1). A (2). C (3). (4). 右 (5). 2.05(2.03~2.07) (6). 2.50(2.45~2.60) (7). 0.50(0.45 ~0.60) (8). C (9). 可以 (10). a连接电压表的正极到开关的连线有误，使开关外接，而导致电源、电压表和定值电阻直接形成回路，所以开关打开时电压表仍有示数；b在上述回路中，由于电压表的内阻远大于回路的其他电阻，所以导致“开关断开时，电压表还有较大示数”.
【解析】
【详解】（1）一节蓄电池的电动势约为2.0V，则实验中电压表应选用A；R0应选用与电池内阻相当的C即可；
（2）电路连接如图；
在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应该置于阻值最大的位置，即最右端.
（3）有图可知，蓄电池的电动势E=2.05V，图线的斜率，电源内电阻r =2.50-2.0=0.50Ω.
（4）采用图1电路测量电源电动势和内阻，产生系统误差的主要原因是电压表的分流作用，故选C.
（5）这种闭合开关时所获得的多组数据可以用于求电动势和内阻；
“开关断开时，电压表还有较大示数”的原因是：
a.连接电压表的正极到开关的连线有误，使开关外接，而导致电源、电压表和定值电阻直接形成回路，所以开关打开时电压表仍有示数；
b.在上述回路中，由于电压表的内阻远大于回路的其他电阻，所以导致“开关断开时，电压表还有较大示数”.
10.如图所示，两根足够长的金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为l.在M、P两点间接有阻值为R的电阻.一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦，且导轨和金属杆的电阻可忽略,重力加速度为g.
(1)让ab杆由静止开始沿导轨下滑，求它下滑的加速度大小.
(2)若在整套装置上施加磁感应强度大小为B、方向垂直于斜面向下的匀强磁场.让ab杆由静止开始沿导轨下滑.
a.当ab杆速度大小为v时，求此时ab杆中的电流大小；
b.求ab杆下滑过程中的最大速度.
【答案】(1)a =g (2)i=lvB/R，vm= mg/ l2B2
【解析】
【详解】（1）对ab杆受力分析: 杆只受重力和垂直于斜面的支持力。所以对杆沿着斜面向下的方向列出的动力学方程为：mg = ma
解得：a =g
（2）a.当ab杆速度大小为v时，闭合回路的感应电动势为e = lvB
所以此时ab杆中的电流大小： i = e/R= lvB/R
b. 对ab杆受力分析: 杆受重力、垂直于斜面支持力和沿着斜面向上的安培阻力。
当杆ab在下滑过程中达到最大速度vm时，必有：
mgilB = 0
i = e/R= lvmB/R
解得：
11.(1)光滑桌面上有A、B两个小球.A球的质量为0.2kg，以8m/s的速度与质量为0.1kg的静止的B球碰撞。碰撞后A球的速度变为4m/s，B球的速度变为8m/s，方向与原来相同。根据这些实验数据，小明同学对这次碰撞的规律做了一个猜想：在碰撞过程中，A球的动能损失了一些，A球通过与B球碰撞而将损失的动能全部转移给了B球.
a. 请通过计算说明，小明同学以上猜想是否正确？
b. 请你猜想：在这次碰撞中，什么物理量守恒？即：在碰撞中A球这个量的损失量恰好等于B球这个量的增加量? 通过计算来验证你的猜想.
(2)如图，质量为m的物体，仅在与运动方向相同的恒力F的作用下，经过时间t，发生了一段位移l，速度由v1增加到v2。结合图中情景，请猜测并推导：
a. 恒力和其作用时间的累积Ft直接对应着什么物理量的变化？并由牛顿运动定律和运动学公式推导这种关系的表达式.
b. 恒力在其作用空间上的积累Fl直接对应着什么物理量的变化？并由牛顿运动定律和运动学公式推导这种关系的表达式.
【答案】(1)小明的猜想是错误的 (2)Ft =m v2mv1, Fl =mv22mv12
【解析】
【详解】（1） a. 这次碰撞导致两个球的动能变化是：
A球的动能损失为： mA v12 mA v22 = 4.8J
B球获得的动能为：mBvB 2 =3.2J.
显然二者并不相等。可见小明的猜想是错误的。
b.我猜想，这次碰撞应该是总动量守恒的。即：
在碰撞过程中A球的动量损失量，始终等于B球的动量增加量。
对于整个过程的计算如下：
A球的动量损失量：mA v1-mA v2 = 0.8kgm/s
B球动量的增加量：mB vB= 0.8kgm/s
二者恰好相等。我的猜想得到验证。
（2）a. 恒力和其作用时间的累积Ft直接对应着动量的变化。
由牛顿运动定律和运动学公式推导：
F = ma; v2=v1 + at
解得：Ft =m v2mv1
b. 恒力和其作用空间的累积Fl直接对应着动能的变化。
由牛顿运动定律和运动学公式推导：
F=ma; v22v12 = 2al
解得： Fl = m v22 m v12
12.如图1所示，有一个连接在电路中的平行板电容器，平行板间为真空，其电容为C，两极板之间的距离为d，极板的面积为s，电源的电动势为E, 静电力常量为k，忽略边缘效应.
(1)开关S闭合，电路达到稳定, 求平行板电容器极板上所带的电荷量。
(2)保持开关S闭合, 将一块表面形状以及大小和平行板电容器极板完全相同、厚度略小于d（可近似为d）的绝缘电介质板插入平行板电容器两极板之间，如图2所示。已知：插入电介质后的平行板电容器的电容，式中εr 为大于1的常数。求电介质板插入平行板电容器的过程中，通过开关S的电量。并说明该电流的方向.
(3)电路在情境(1)状态下,断开开关S，保持电容器的电荷量不变。有一块厚度为d/2的导体板，其表面形状大小和该平行板电容器的极板完全相同。在外力F的作用下，该导体板能够沿着下极板的内侧缓慢地进入到如图3所示的位置。不计摩擦阻力.
a.求两极板间P点的电场强度的大小E1；
b.在电场中，将单位体积内所蕴藏的电场能量叫做能量密度，用we表示。已知，式中E场为电场强度.求该导体板进入电场的全过程中，外力F所做的功WF.
【答案】(1) Q=CE (2)CE(εr),通过开关S的电流方向是自左向右 (3),
【解析】
【详解】（1）极板上的电量Q : Q = CU = CE
（2）该电介质板插入平行板电容器后，极板的电荷量Q1：
Q1 =C＇E =εr C E
所以该电介质板插入平行板电容器的过程中，通过开关S的电量为：
Q1 =εr C EC E= C E（εr ）
通过开关S的电流方向是自左向右。
（3） a．因为极板带电荷量Q保持不变，插入导体板之后，电容两极板之间的距离变为，所以电容变为2C。
根据电容的定义式：，可知：此时极板之间的电压变为原来的，即电压U =。
故得极板间匀强电场的电场强度，也即P点的电场强度：
b．根据已知的匀强电场的能量密度概念和公式，分析可知：在电场强度不变的前提下，匀强电场中蕴藏的电场能和匀强电场的空间体积成正比。所以，在插入导体板后匀强电场中所蕴藏的能量：， 而
根据功和能的概念和关系得：
