2019届河北省张家口市辛集市沧州市高三下学期3月一模考试理科综合物理试卷（解析版）

张家口市2019年普通高等学校招生全国统一模拟考试理科综合能力测试

二、选择题：

1.旅行者一号探测器1977年9月5日发射升空，探测器进行变轨和姿态调整的能量由钚-238做燃料的同位素热电机提供，其中钚-238半衰期长达88年。则旅行者一号探测器运行到2021年9月初时，剩余钚-238的质量与1977年9月的质量比约为

A. 0.3 B. 0.5 C. 0.7 D. 0.9

【答案】C

【解析】

【详解】设1977年9月钚-238的质量为m0，2021年9月钚-238的质量为m

由半衰期公式可得：

所以，故C正确。

故选：C。

2.如图所示，两个劲度系数均为k的轻弹簧顶端固定并与电路相连，下端用轻导线与长度为L的导体棒相连，导体棒水平放置且垂直于匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外。断开开关，导体棒静止时，弹簧的长度为x1；接通电源后，导体棒水平静止时，弹簧的长度为x2，电流表示数为I。忽略电流产生的磁场作用。则该匀强磁场的磁感应强度大小为

A.  B.

C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】断开开关时：

闭合开关时：

联立以上两式解得：

故选：D。

3.空间存在平行于纸面的匀强电场，纸面内有一菱形ABCD。将一个电子由C点移动到D点，克服电场力做功1eV。A点的电势为3V，则B点的电势为

A. 2 V B. 3 V C. 4 V D. 6 V

【答案】C

【解析】

【详解】由题可得：

解得：

由公式：

解得：。

故选：C。

4.2018年12月12日由中国研制的嫦娥四号探测器实现在月球背面软着陆。嫦娥四号探测器到达月球引力范围时，通过变轨先进入绕月圆轨道，再经变轨，进入椭圆轨道，其中A、B两点分别为近月点和远月点，如图所示。已知月球质量为M，半径为R，引力常量为G，绕月圆轨道半径为r，忽略地球引力的影响，则嫦娥四号探测器从B点飞A点所用的时间为

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】设嫦娥四号探测器在圆轨道上的周期为，由万有引力提供向心力得：

解得：

由开普勒第三定律得：

解得：

所以嫦娥四号探测器从B点飞A点所用的时间为：.

故选：B。

5.如图所示，竖直平面内有A、B、C三点，三点连线构成一直角三角形，AB边竖直，BC边水平，D点为BC边中点。一可视为质点的物体从A点水平抛出，轨迹经过D点，与AC交于E点。若物体从A运动到E的时间为tl，从E运动到D的时间为t2，则tl : t2为

A. 1 : 1 B. 1 : 2

C. 2 : 3 D. 1 : 3

【答案】A

【解析】

【详解】设A到D的总时间为t，A到E的时间为t1，设 ，平抛的初速度为 ，由平抛运动规律得：

解得：，所以tl : t2=1：1

故选：A。

6.如图所示，两导轨在水平面内平行放置，一端与理想变压器相连，匀强磁场垂直于导轨所在的平面，导体棒ab垂直于导轨并接触良好。现对导体棒施加周期性外力，使导体棒在导轨上运动，速度随时间变化规律为v=vo sinωt，vo、ω为定值。理想变压器另一端连接滑动变阻器R，电路中电压表和电流表均为理想交流电表，导体棒和导轨电阻不计。现使滑动变阻器R滑片向下移动，下列说法正确的是

A. 电压表、电流表读数总为零

B. 电压表读数不变

C. 电流表读数变小

D. R消耗功率不变

【答案】BC

【解析】

【详解】导体棒切割磁感线产生的感动电动势为：，即产生正弦交流电

A项：电压表，电流表测的为交流电的有效值，所以电压表，电流表的示数不为零，故A错误；

B项：电压表测的为变压器副线圈两端电压，原线圈两端电压恒定，根据变压器的变压比可知，电压表的示数不变，故B正确；

C项：由于副线圈两端电压不变，当滑动变阻器R滑片向下移动时，总电阻变大，由欧姆定律可得，电流变小，即电流表示数变小，故C正确；

D项：副线圈中的电压不变，电流变小，由公式可知，R消耗功率变小，故D错误。

故选：BC。

7.如图所示，1/4圆弧轨道AB与水平轨道BC相切于B点，两轨道平滑连接且与小物块动摩擦因数相同。现将可视为质点的小物块从圆弧轨道的A点由静止释放，最终在水平轨道上滑行一段距离停在C点，此过程中小物块重力做功为W1、克服摩擦阻力做功为W2。再用沿运动方向的外力F将小物块从C点缓慢拉回A点，拉力做功为W3、克服摩擦阻力做功为W4。则给定各力做功大小关系式正确的是

A. W2 = W4 B. W1 =W2 C. W3 =Wl+ W2 D. W3 =Wl +W4

【答案】BD

【解析】

【详解】从A到C由动能定理可知，小物块克服重力做的功与克服摩擦力做的功相等，即W1 =W2，

从C到A点由动通定理得，外力做的功等于克服重力做的功与克服摩擦力做功之和，即有：

W3 =Wl +W4

故选：BD。

8.如图所示，将一质量为m可视为质点的物块置于固定水平桌面上，物块与桌面之间的动摩擦因数为0．75。现用跨过轻质定滑轮的细线拉动物块，使物块从细线与水平方向成30°的位置运动到细线与水平方向成45。的位置，运动过程中物块始终保持匀速直线运动。若重力加速度为g，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，细线与定滑轮之间的摩擦力不计，则细线拉力F和物块与桌面之间摩擦力Ff大小变化范围正确的是

A.

B.

C.

D.

【答案】AD

【解析】

【详解】设细线与水平方向的夹角为，由平衡条件得：

A、B项：，，变形得： 即

当时， ；

当时，

所以摩擦力的取值范围为：，故A正确，B错误；

C、D项：由平衡可得：

联立解得：

利用数学知识可得：

当 时，

当时，

所以拉力的取值范围为： ，故C错误，D正确。

故选：AD。

三、非选择题：

9.某探究小组用能够显示并调节转动频率的小电动机验证匀速圆周运动的向心力关系式F=mrω2。

(1)把转动频率可调的小电动机固定在支架上，转轴竖直向下，将摇臂平台置于小电动机正下方的水平桌面上；

(2)在转动轴正下方固定一不可伸长的细线，小电动机转轴与细线连接点记为0。细线另一端穿过小铁球的球心并固定；

(3)启动电动机，记录电动机的转动频率f，当小球转动稳定时，将摇臂平台向上移动，无限接近转动的小球；

(4)关闭电动机，测量O点到摇臂平台的高度h；

(5)改变电动机的转动频率，重复上述实验。

探究小组的同学除了测量以上数据，还用游标卡尺测量了小球的直径D，如图所示，读数为 ___mm；本实验____（填“需要”或“不需要”）测量小球的质量；

请你根据所记录的O点到摇臂平台的高度h和小球的直径D，重力加速度为g，若所测物理量满足g=___ 则F=mrω2成立。（用所测物理量符号表示）

【答案】    (1). 10.52    (2). 不需要    (3).

【解析】

【详解】游标卡尺的读数为： ；

设细线与竖直方向的夹角为 ，根据实验原理可得：

由几何关系得：

联立以上三式解得：

根据上式可知，实验中不需要测量小球的质量。

10.某同学用如图甲所示电路测量某电压表的内阻，实验室提供的器材如下：

A．待测电压表V，量程3V，内阻约为3 kΩ,；

B．电流表A1，量程1.5 mA，内阻为100 Ω；

C．电流表A2，量程0.6 A，内阻为1 Ω；

D．电阻箱Ro，阻值0～9999 Q；

E．滑动变阻器R1，阻值0～10 Ω；

F．滑动变阻器R2，阻值0～1000 Ω；

G．电源E-5 V，内阻不计；

H.开关、导线若干。

(l)选择实验器材连接电路，电流表应选 ____；滑动变阻器应选 ___，（填选用器材对应字母序号）

(2)连接好电路后，将滑动变阻器的滑片滑到最左端；

(3)闭合开关，调节滑动变阻器滑片和电阻箱，保持电压表示数不变；记录电流表的示数I和电阻箱的阻值Ro；

(4)根据测量数据作出 图象，如图乙所示。若图线在I轴上的截距为b，图线的斜率为k，则实验过程中保持不变的电压为____，电压表的内阻为____。

【答案】    (1). B    (2). E    (3). k    (4). k/b

【解析】

【详解】(1)由待测电压表的最大电流约为，所以电流表应选：B，

由于滑动变阻器选用分压式，所以应选总阻值较小的即E；

(4)由实验原理可得：

整理得：

根据图象可得： ，

解得： 。

11.如图所示，上下表面均粗糙且足够长的木板A静置于水平地面上。物块C与A材料相同，与水平地面间的动摩擦因数均为μ=0.1。物块B放在木板A上，它们的质量分别为mA =3 kg，mB =l kg，mc=6 kg。开始时A、B、C均静止，A的右端与C左端相距12 m。现对A施加一水平向右F=10 N的恒力，A、B保持相对静止一起向右加速运动。一段时间后A与C正碰，碰撞时间极短并粘在一起，最终A、B、C共速。取重力加速度g=l0 m/s2，求：

(1)A、C碰前瞬间A的速度大小；

(2)B在A上滑动过程中，A、B之间因摩擦产生的热量。

【答案】（1）6m/s（2）7.2J

【解析】

【详解】(1)由题意可知，开始时，A和B一起相对静止向右运动，由牛顿第二定律得：

①

解得：

A的右端与C左端相距12m，由运动学公式得：

②

由①②得，A与C碰前A的速度为

；

(2)取水平向右为正方向，当A、C发生碰撞时，碰撞时间极短，A、C动量守恒

③

解得：

A、B、C所受地面摩擦力

因此A、B、C所受合力为零，水平方向动量守恒

最终A、B、C共速，由动量守恒定律得：

④

由能量守恒得：

⑤

由④⑤得：

Q=7.2J

因此B在A上因滑动摩擦而产生的热量为7.2J。

12.如图甲所示，在竖直平面内，以O点为原点建立平面直角坐标系xOy，x轴水平，y轴竖直。在第四象限内有竖直向上的匀强电场，电场强度E=4×l02 V/m。整个空间内存在如图乙所示周期性变化的匀强磁场．变化周期TB=4.0 s，取垂直xOy平面向里为磁场正方向。一比荷 =9.5×l0-2 C/kg的带正电微粒，在t1=0.4 s时刻，从坐标为(0，0.8 m)的A点以vo=4 m/s的速度沿x轴正向水平射出。取重力加速度g=10 m/s2，取π=3。求：

(l)微粒在t2 =0.8 s时刻坐标；

(2)从计时开始，微粒第二次通过x轴的时刻t3；

(3)微粒在t4 =4.2 s时刻速度大小。

【答案】（1）（1.6m，0）（2）1.4s（3）2m/s

【解析】

【详解】(1)微粒从 至时间内做平抛运动，

①

②

解得：微粒在时坐标为 ；

(2)设微粒在时刻速度与x轴夹角为 ，竖直分速度为

所以

③

当微粒进入第四象限后通过计算可得： ，微粒在第四象限在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律得：

④

⑤

由③④⑤得：T=2.4s

微粒在第四象限一直做匀速圆周运动，设速度偏转角为 ，

运动时间

可知微粒第二次通过x轴的时刻为

(3)微粒在时刻，沿与x轴成 角进入第一象限做斜上抛运动，

由运动对称性可知微粒第三次通过x轴的时刻为2.2s，

在第四象限以 做匀速圆周运动时间为

由4.0s时刻速度大小为进入只有重力场的空间，由对称性可知再经过0.4s微粒到达最高点，可以看成反向平抛运动，时竖直方向的分速度

由此可知：时刻。

13.下列说法正确的是    。

A. 分子间距离增大，则分子间作用力的合力减小

B. 使用毛笔难以在石蜡纸上写字，这是因为墨水不浸润石蜡纸

C. 第一类永动机不可制成，是因为违背了热力学第二定律

D. 不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响

E. 一定质量的理想气体等压膨胀，一定吸收热量

【答案】BDE

【解析】

【详解】A项：当分子间的距离增大时，分子间作用力可能先减小后增大，故A错误；

B项：使用毛笔难以在石蜡纸上写字，这是墨水不浸润石蜡纸的原因，故B正确；

C项：第一类永动机既不消耗能量又能源源不断对外做功，违背了能量守恒定律，所以不可能制成。故C错误；

D项：热力学第二定律指出：不可能从单一热库吸收热量使之完全变成功，而不产生其他影响，故D正确；

E项：由公式知，一定质量理想气体在等压膨胀过程中温度升高，内能增大，气体一定吸收热量，故E正确。

故选：BDE。

14.如图所示，一总长度为L导热性能良好的汽缸放置在水平面上，开口向左。用横截面积为S的活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，活塞静止时距汽缸底部L/2 。现保持温度不变，缓慢转动汽缸．使其开口竖直向上放置，活塞最终静止时距汽缸底部L/4。已知大气压强为po，不计活塞厚度，活塞与汽缸无摩擦接触且气密性良好。重力加速度为g。

 (1)求活塞质量m；

 (2)现用外力F缓慢竖直向上拉动活塞，活塞到达汽缸上边缘时，汽缸恰好对地面无压力。求此时所施加外力F的大小。

【答案】（1） （2）

【解析】

【详解】(1)开始时，汽缸开口向左，气体压强为 ，体积为，开口币竖直放置时，设气体压强为，体积为，温度不变，由公式得：

解得：

汽缸开口币，活塞静止时受力分析得：

解得： ；

(2)活塞与汽缸处于平衡状态，气体压强为

体积为SL，温度不变，由公式得：

解得： 。

15.下列说法正确的是    。

A. 单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关

B. 真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的

C. 变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场

D. 对于同一障碍物，波长越短的光越容易绕过去

E. 用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉

【答案】ABE

【解析】

【详解】A项：单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动的周期等于驱动力的周期，与单摆的固有周期无关，故A正确；

B项：根据相对论的基本原理知真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故B正确；

C项：根据电磁场理论可知，均匀变化的电场产生稳定的磁场，均匀变化的磁场一定产生稳定的电场，故C错误；

D项：同一障碍物，波长越长的光波，越容易发生明显的衍射，越容易绕过去，故D错误；

E项：用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的薄膜干涉，即空气薄膜的前后两个表面反射的光相干涉，故E正确。

故选：ABE。

16.如图为某种透明玻璃砖的横截面，PM= 2R，O为PM中点，PN为半径为R的四分之一圆弧。一束平行单色光从OM区域垂直OM水平射入玻璃砖。已知玻璃砖的临界角为C=30°，光在真空中速度为c。求：

(1)在PN弧上有光线射出区域的弧长；

(2)从OM射入的光线经MN一次反射后直接从PN弧离开的最长时间。

【答案】（1） （2）

【解析】

【详解】(1)光线垂直PM射入后，在MN面发生全反射，射到PN弧面，设恰好在PN弧面点E时如图，

入射角为C，光线恰好发生全反射，则PE区域有光线射出。

弧长 ；

(2)光在三角形OMN区域光程均为R，在OPN区域光程最大为R

则最大光程s=2R

联立解得：。