2019届北京市房山区高三下学期一模检测物理试卷2（解析版）

2019年北京市房山区高三一模物理试卷

13．二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一，人类在采取节能减排措施的同时，也是在研究控制温室气体的新方法，目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术。在某次实验中，将一定质量的二氧化碳气体封闭在一个可以自由压缩的导热容器中，将容器缓慢移到海水某深处，气体体积减小为原来的一半，温度逐渐降低。此过程中                            （     ）

 A．封闭的二氧化碳气体对外界做正功

 B．封闭的二氧化碳气体压强一定增大

 C．封闭的二氧化碳气体分子的平均动能增大

 D．封闭的二氧化碳气体一定从外界吸收热量

【答案】：B

【考点】：气体的平均动能、压强、热力学第一定律

【解析】：因为气体体积减小，所以外界对封闭的二氧化碳气体做正功，A选项错误。因为气体封闭在自由压缩的导热容器中，被缓慢移到海水深处，容器内外的压强每时每刻都相等，由可知，增大，一定增大，B选项正确。温度是气体平均动能的标志，温度越高，气体的平均动能越大，反之则越小。因为该过程中气体的温度逐渐降低，所以二氧化碳气体分子的平均动能减小，C选项错误。结合热力学第一定律，如果被封闭气体为理想气体，温度降低，内能减少，外界又对气体做正功，此时气体必定放热；如果不是理想气体，内能变化情况不能确定，气体吸放热情况无法确定，故D选项错误。

14．如图所示为氢原子的能级图，当氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级和从n=3能级跃迁到n=1能级时，分别辐射出光子a和光子b。下列说法中正确的是                            （     ）

 A．由于放出光子，氢原子的能量增加

 B．光子a的能量大于光子b的能量

C．光子a的波长大于光子b的波长

D．若光子a能使某金属发生光电效应，则光子b不一定能使该金属发生光电效应

【答案】：C

【考点】：玻尔的氢原子模型

【解析】：氢原子从高能级跃迁到低能级，放出光子，能量降低，所以A选项错误。光子a的能量，光子b的能量，由此可知，光子a的能量小于光子b的能量，选项B错误。由可知，原子跃迁放出光子的能量和波长成反比，所以光子a的波长大于光子b的波长，C选项正确。由于，光子a的频率小于光子b的频率。由光电效应的规律可知，光子的频率越高，越容易发生光电效应，若光子a能使某金属发生光电效应，则光子b一定能使该金属发生光电效应，所以D选项错误。

15．一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图所示。下列说法中正确的是                            （     ）

A．时刻线圈在中性面位置    B．线圈产生的感应电动势达到最大

C．时线圈磁通量的变化率为零   D．时线圈产生的感应电动势为零

【答案】：D

【考点】：交变电流的产生规律

【解析】：中性面的位置是磁感应强度B垂直于线圈平面S的位置，时刻是磁感应强度平行于线圈平面的位置，所以A选项错误。时，图像的斜率为零，即磁通量的变化率为零，亦即，感应电动势，所以B选项错误。时图像的斜率最大，即磁通量的变化率最大，所以C选项错误。时图像的斜率为零，磁通量的变化率为零，线圈产生的感应电动势为零，所以D选项正确。

16．图甲为一个弹簧振子沿x轴在MN之间做简谐运动的示意图，取平衡位置O为坐标原点，图乙为该弹簧振子振动图像。A、B是距离平衡位置位移相等的两点。下列说法中正确的是                            （     ）

A．该弹簧振子的振幅为20cm

B．该弹簧振子的频率为1.2Hz

C．0.9s时弹簧振子的加速度具有正向最大值

D．图乙中A、B对应的时刻弹簧振子运动的速度相同

【答案】：C

【考点】：振动图像的理解

【解析】：由图乙可知，弹簧振子的振幅为10cm，所以A选项错误。由图乙可知，弹簧振子的周期，则频率，所以B选项错误。0.9s时弹簧振子的位移x负向最大，由可知，加速度具有正向最大值，C选项正确。由图乙可知，A点速度方向沿x轴向上、B点速度方向沿x轴向下，二者速度方向相反，所以D选项错误。

17．如图所示，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块P，系统处于静止状态。现有一竖直向上的力F作用在P上，使其向上做匀加速直线运动。以x表示P离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，下列表示F和x之间关系的图像正确的是                            （     ）

【答案】：B

【考点】：竖直弹簧模型中力和运动的关系

【解析】：设物块的质量为m，弹簧的劲度系数为k，物块放在弹簧上端处于静止状态时弹簧的形变量为x0，在F作用下物块向上运动的加速度为a。当物块放在弹簧上端处于静止状态时，由受力平衡得，力F作用在物块上向上运动，由牛顿第二定律得，联立以上两式得，所以答案选B。

18．如图所示，水平放置的平行金属板a、b带有等量异种电荷，a板带负电，两板间有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子在两板间做直线运动，不计粒子的重力。关于粒子在两板间运动的情况判断正确的是                            （     ）

A．粒子一定带正电

B．粒子可能自左向右运动

C．粒子可能做匀变速直线运动

D．粒子一定做匀速直线运动

【答案】：D

【考点】：带电粒子在正交的匀强电场和匀强磁场中运动的速度选择器模型

【解析】：假设粒子自左向右运动，如果带正电，受到的电场力和洛伦兹力均向上，如果带负电，受到的电场力和洛伦兹力均向下，所以，粒子不可能自左向右做直线运动，只能是自右向左运动，B选项错误。粒子速度水平向左，受到的电场力和洛伦兹力在竖直方向上一上一下且做直线运动，那只能做匀速直线运动，不可能做匀变速直线运动。否则速度变化导致洛伦兹力发生变化，电场力和洛伦兹力不能平衡，无法实现题中所说的直线运动，因此C选项错误，D选项正确。由得，由此可知，速度选择器模型只选择速度，不选择电性、电荷量、质量、比荷，所以A选项错误。

19．如图所示，一个原来不带电的半径为r的空心金属球放在绝缘支架上，右侧放置一个电荷量为+Q的点电荷，点电荷到金属球表面的最近距离为2r。达到静电平衡后，下列说法中正确的是                            （     ）

A．金属球整体感应出等量的负电荷

B．空心金属球的球心处电场强度大小为

C．感应电荷在球心处产生的电场方向水平向右

D．用接地导线另一端接触空心金属球右侧，会有电子流向大地

【答案】：C

【考点】：静电感应

【解析】：金属球上的正负电荷处在+Q的左侧电场中，受到电场力的作用，发生定向移动。达到静电平衡后，右侧感应出负电荷，左侧感应出等量的正电荷，该过程中只是电荷从金属球的一部分转移到了另一部分，但电荷总量保持不变，仍为零，所以A选项错误。达到静电平衡后，感应电荷在金属球内部任意一点处产生的场强和外部电荷在该点处产生的场强大小相等、方向相反，合场强为零，所以B选项错误。由于+Q在球心处产生的电场方向水平向左，所以达到静电平衡后，感应电荷在球心处产生的电场方向水平向右，C选项正确。用接地导线另一端接触空心金属球右侧，此时大地相当于远端，金属球相当于近端，达到静电平衡后，金属球上带负电，大地带正电，该过程中，会有电子从大地流向金属球，所以D选项错误。

20．在煤矿的井下生产中，巷道内的甲烷与纯净空气的体积百分比超过1%时常引起井下火灾、爆炸和人员窒息等灾难性事故。因此，及时准确监测井下甲烷气体的体积百分比对煤矿的安全性生产是及其重要的。如图所示利用双缝干涉监测井下甲烷气体体积百分比的原理图。S为光源，发出的光经透镜L1后变成平行光进入T1、T2两个气室。若两气室内均为纯净空气，两列光经过的路程相等，因此在O点出现中心明条纹，若在T1气室中混合甲烷气体，同一温度下纯净甲烷气体折射率大于纯净空气的折射率，由于折射率不同，光的传播速度会发生变化，引起中心明条纹发生移动。干涉条纹移动的位移与甲烷的浓度有关，测出中心明条纹移动的位移即可测出甲烷的浓度。针对以上信息下面判断中错误的是                            （     ）

A．由于T1气室中混合甲烷气体，光进入气室后光的频率会发生变化

B．同一单色光在甲烷气体中的波长比在空气中波长短

C．T1气室中混合甲烷气体浓度越高，中心明条纹移动的位移越大

D．T1气室中混合甲烷气体浓度越高，光的传播速率越小

【答案】：A

【考点】：以瑞利干涉仪为背景，考查光的传播规律和特性。

【解析】：光的频率是由光源决定的，与介质无关，所以A选项错误。由题中信息“同一温度下纯净甲烷气体折射率大于纯净空气的折射率”可知，又，所以同一单色光在甲烷气体中的波长比在空气中波长短，B选项正确。由题意，当两气室内均为纯净空气时，在O点出现中心明条纹，当在T1中混入甲烷气体后，中心明条纹发生移动，所以T1气室中混合甲烷气体浓度越高，中心明条纹移动的位移越大，换句话说，不混入不移动，混入了才移动，混入的越多自然移动的就越多，因此C选项正确。T1气室中混合甲烷气体浓度越高，折射率越大，由可知光在其中的传播速率越小，D选项正确；该题问错误的选项，所以答案选A。

21．（18分）

如图1所示，用半径相同的A、B两球碰撞可以验证“动量守恒定律”。实验时先让质量为m1的A球从斜槽上某一固定位置C由静止开始滚下，进入水平轨道后，从轨道末端水平抛出，落到位于水平地面复写纸上，在下面的白纸上留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把质量为m2的B球放在水平轨道末端，让A球仍从位置C由静止滚下，A球和B球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次。M、P、N为三个落点的平均位置，O点是水平轨道末端在记录纸上的竖直投影点，如图2所示。                            （     ）

（1）除了图中实验器材外，完成本实验还必须使用的测量仪器有                       。

（2）在下列实验操作中不符合实验要求的是           

A．入射球与被碰球最好采用大小相同、质量相等的小球

B．每次入射球必须从同一高度由静止释放

C．安装轨道时，轨道末端必须水平

D．实验过程中，白纸可以移动，复写纸不能移动

（3）下列说法中正确的是              

A．实验前应该测出斜槽末端距地面的高度

B．用半径尽量小的圆把10个落点圈起来，这个圆的圆心可视为小球落点的平均位置

C．重复操作时发现小球的落点并不重合，说明实验操作中出现了错误

D．仅调节斜槽上固定位置C，它的位置越低，线段OP的长度越大

（4）在某次实验中，测量出A、B两个小球的质量m1、m2。记录的落点平均位置M、N、P和轨道末端O几乎在同一条直线上，测量出三个落点位置与O点距离OM、OP、ON的长度。在实验误差允许范围内，若满足关系式                           （用测量的量表示），则可以认为A、B两球碰撞前后总动量守恒。

（5）实验中小球斜槽之间存在摩擦力，这对实验结果       （填“有”或“没有”）影响。为什么？

                                                              。

（6）另一个同学用气垫导轨验证动量守恒定律，导轨上甲、乙两个滑块相等，滑块上挡光片宽度相同，实验装置如图所示。实验开始时，同时释放两个滑块，滑块相向运动，电脑记录甲、乙两个滑块碰前通过光电门的挡光时间为t1、t2，碰撞后甲、乙沿各自相反方向运动，再次通过光电门的挡光时间为、。在实验误差允许的范围内，若满足                          （用测量的量表示）则可认为两滑块碰撞前后的总动量守恒。

【答案】：（1）刻度尺、天平；  （2）AD； （3）B ；  （4）；

（5）没有。验证的是碰撞瞬间碰撞前与碰撞后小球动量守恒；（6）。

【考点】：验证动量守恒定律

【解析】：（1）该实验需要测量出A、B两个小球的质量m1、m2 和三个落点位置与O点距离OM、OP、ON的长度，所以还需要刻度尺和天平；

（2）A选项，本实验要求两小球大小相同，否则不是水平正碰，另外还要求。如果，发生的是非弹性碰撞，就会出现以一个极小的速度飞出，以稍小于碰前的速度水平飞出，此种情况水平位移测量误差较大；如果，碰后会出现反向弹回，由于斜槽上摩擦力的作用，再返回来水平抛出的初速度就必然和原来碰前的不同了，导致无法验证动量守恒。B选项，每次入射球必须从同一高度由静止释放，一是方便操作，二是保证每次入射球的初速度相同；C选项，该实验验证的是平抛运动中水平方向上的动量守恒，所以安装轨道时，轨道末端必须水平；D选项，实验过程中，白纸不可以移动，复写纸可以移动，否则三个平均落点位置不能确定。所以，不符合实验要求的是AD。

（3）因为不管是哪个小球哪次下落，对应的高度都相同，由和得，在相同时，即和无关，所以没必要测出斜槽末端距地面的高度，A选项错误；由于小球每次下落周围的条件和环境不尽相同，所以小球每次落点位置也不一定相同，因此应用最小的圆把各落点位置圈起来，找到平均落点位置，B选项正确，C选项错误；斜槽上位置C越低，小球的初速度就越小，在下落时间一定的情况下，水平位移OP的长度就越小，所以D选项错误。所以，该题正确答案为B。

（4）两球碰后被碰球m2的速度最大，落点最远，即图中N点；因为碰撞时m1把一部分能量给了m2，所以碰后m1的速度就会小于碰前的速度，碰后落点位置较之前就会靠左一些，因此P点是不放m2、m1的落点位置，M点是两球碰后m1的落点位置。结合（3）中分析，因此可以由验证转化为验证是否成立即可。

（5）实验中小球斜槽之间存在摩擦力，对实验结果没有影响。小球每次都从斜槽上的同一位置由静止释放，摩擦力每次对小球的影响相同，因此小球每次水平抛出的初速度都相同。

（6）该实验滑块上的挡光片宽度较小，因此认为物块挡光的平均速度近似等于其瞬时速度。设挡光片的宽度为L，以向左为正方向，根据动量守恒定律有：，化简得：。只要验证该式是否成立，即可验证两滑块碰撞前后的总动量是否守恒。

22．（16分）

如图所示为一真空示波管，电子从灯丝K发出（初速度不计），经灯丝与A板间的加速电场加速，从A板中心孔沿中心线KO射出，然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场），电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的P点。已知灯丝与A板间加速电压为U1，M、N两板间的电压为U2，两板间的距离为d，板长为L1，板右端到荧光屏的距离为L2，电子的质量为m，电荷量为e。

（1）电子穿过A板时的速度大小；

（2）电子从偏转电场射出时的侧移量；

（3）P点到O点的距离。

【答案】：（1）； （2）； （3）。

【考点】：以示波管为背景，考查带电粒子在匀强电场中的匀变速直线运动和类平抛运动。

【解析】：

（1）由动能定理得，解得

（2）偏转电场场强，电子在电场中的加速度

电子在电场中侧移量，电子在偏转电场中运动时间

联立以上几式，解得：

（3）由几何关系可知：，所以

23．（18分）

2018年12月8日，嫦娥四号月球探测器在西昌卫星发射中心发射升空。于2019年1月3日在月球上空悬停、平移、避障，选择最佳着陆点、最后安全降落月球表面。这是人类首次在月球背面软着陆。

（1）嫦娥四号组合体（月球车和着陆器）在月球表面附近处开始悬停，若悬停时，嫦娥四号组合体水平和竖直速度大小均为零，推力发动机产生竖直方向大小为F的推力，已知月球车质量为m1，着陆器质量为m2，求月球表面的重力加速度大小；

（2）若已知月球半径为R，万有引力常量为G，利用以上物理量求月球质量M；

（3）2019年1月14日，国务院新闻办公室召开的新闻发布会上宜布，嫦娥五号将于2019年年底前后发射，实现区域软着陆并采样返回。如图所示，将月球车由月球表面发射到h高度的轨道上，在该轨道月球车与绕月球做圆周运动的飞船对接，然后由飞船送月球车返回地球。若以月球表面为零势能面，月球车在h高度的引力势能可表示为，其中G为引力常量，M为月球质量，m为月球车质量，R为月球半径，若忽略月球的自转，求从月球表面开始发射到对接完成需要对月球车做的功。

【答案】：（1）；  （2） ；  （3） 。

【考点】：万有引力定律结合牛顿运动定律、功能关系的综合应用

【解析】：

（1）由二力平衡得

（2）质量为m的物体在月球表面时万有引力等于重力即

解得：

（3）月球车在月球表面，月球车距离月球表面h高处时

在高h处的动能，将月球车发到该处时，对它做功应等于它在该处的机械能，即对它做的功为

即：

24．（20分）

电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，其原理可用来研制新武器和航天运载器。电磁轨道炮示意图如图所示。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为L，导轨间存在垂直于导轨平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，导轨电阻不计。炮弹可视为一质量为m、电阻为R的金属棒MN，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触。电容器电容C，首先开关接1，使电容器完全充电。然后将S接至2，MN由静止开始向右加速运动。当MN上的感应电动势与电容器两极板间的电压相等时，回路中电流为零，MN达到最大速度vm，之后离开导轨。问：

（1）这个过程中通过MN的电量q；

（2）直流电源的电动势E；

（3）某同学想根据第一问的结果，利用的公式求MN加速过程的位移，请判断这个方法是否可行，并说明理由。

【答案】：（1）        （2）       （3）不可行，理由如下面解析。

【考点】：以电磁轨道炮为背景，综合考查电磁感应中含容导体棒模型

【解析】：

（1）设在此过程中MN的平均电流为，则

MN上受到平均安培力：

由动量定理得：

代入解得：

（2）开关S接2后，MN开始向右加速运动，速度达到最大值vm时，MN上的感应电动，

最终电容器所带电荷量

电容器最初带电

代入数据解得：

（3）不可行。过程中任一时刻电流，从式中可以看出电流不恒定，取一很短时间，流过MN电量，只有当时才有，而本题过程中始终不满足，该同学方法不可行。